RESUMO Objetivo: Avaliar as estratégias de movimento de quadriplégicos com o auxílio de estimulação elétrica neuromuscular sobre o alcance e a preensão palmar com objetos de diferentes pesos. Métodos: Estudo clínico prospectivo. Quatro quadriplégicos crônicos (C5-C6) com lesões de origem traumática foram recrutados e todos tiveram o alcance e movimento de preensão palmar capturado por quatro câmeras infravermelho e seis marcadores retrorreflexivos fixados no tronco e braço direito, assistidos ou não por estimulação neuromuscular do tríceps, extensor radial longo do carpo, extensor dos dedos, flexor superficial dos dedos, oponente do polegar e músculos lumbricais. A medida foi feita com base na Classificação Neurológica e Funcional de Lesões Medulares da American Spinal Injury Association, na Medida de Independência Funcional e em variáveis cinemáticas. Resultados: Os pacientes foram capazes de alcançar e realizar preensão palmar em todos os cilindros utilizando as sequências de estimulação auxiliadas por estimulação elétrica neuromuscular. Os quadriplégicos produziram menor velocidade de pico, menor tempo de movimento e redução na segmentação do movimento, quando foram auxiliados pela estimulação elétrica neuromuscular. Conclusão: Este estudo mostrou que o alcance e o movimento de preensão palmar assistidos por estimulação elétrica neuromuscular foi capaz de produzir padrões motores mais semelhantes aos dos indivíduos saudáveis. Nível de evidência IV; Série de casos.

ABSTRACT Objective: To evaluate the movement strategies of quadriplegics, assisted by neuromuscular electrical stimulation, on reach and palmar grasp using objects of different weights. Methods: It was a prospective clinical trial. Four chronic quadriplegics (C5-C6), with injuries of traumatic origin, were recruited and all of them had their reach and palmar grasp movement captured by four infrared cameras and six retro-reflective markers attached to the trunk and right arm, assisted or not by neuromuscular electrical stimulation to the triceps, extensor carpi radialis longus, extensor digitorum communis, flexor digitorum superficialis, opponens pollicis and lumbricals. It was measured by a Neurological and Functional Classification of Spinal Cord Injuries of the American Spinal Injury Association, Functional Independence Measure and kinematic variables. Results: The patients were able to reach and execute palmar grasp in all cylinders using the stimulation sequences assisted by neuromuscular electrical stimulation. The quadriplegics produced lower peak velocity, a shorter time of movement and reduction in movement segmentation, when assisted by neuromuscular electrical stimulation. Conclusion: This study showed that reach and palmar grasp movement assisted by neuromuscular electrical stimulation was able to produce motor patterns more similar to healthy subjects. Level of evidence IV; Case series.

RESUMEN Objetivo: Evaluar las estrategias de movimiento de cuadripléjicos, con el auxilio de estimulación eléctrica neuromuscular sobre el alcance y la prensión palmar con objetos de diferentes pesos. Métodos: Estudio clínico prospectivo. Fueron reclutados cuatro cuadripléjicos crónicos (C5-C6) con lesiones de origen traumático y todos ellos tuvieron su alcance y movimiento de prensión palmar capturado por cuatro cámaras infrarrojas y seis marcadores retrorreflexivos fijados al tronco y al brazo derecho, asistidos o no por estimulación neuromuscular del tríceps, extensor radial largo del carpo, extensor de los dedos, flexor superficial de los dedos, oponente del pulgar y músculos lumbricales. La medición fue hecha con base en la Clasificación Neurológica y Funcional de Lesiones Medulares de la American Spinal Injury Association, en la Medida de Independencia Funcional y en variables cinemáticas. Resultados: Los pacientes fueron capaces de alcanzar y realizar prensión palmar en todos los cilindros utilizando las secuencias de estimulación auxiliadas por estimulación eléctrica neuromuscular. Los cuadripléjicos produjeron menor velocidad de pico, menor tiempo de movimiento y reducción en la segmentación del movimiento, cuando fueron auxiliados por la estimulación eléctrica neuromuscular. Conclusión: El presente estudio mostró que el alcance y el movimiento de prensión palmar asistidos por estimulación eléctrica neuromuscular fue capaz de producir patrones motores más similares a los individuos saludables. Nivel de evidencia IV; Serie de casos.

Objetivo Adaptar o teste de caminhada dos 6 minutos (TC6) para marcha artificial de pacientes com lesão medular completa associado a eletroestimulação neuromuscular. Método Nove participantes do sexo masculino com paraplegia (AIS A) participaram do estudo. O nível de lesão variou entre T4 e T12 , tempo de lesão variou entre 4 e 13 anos. Os pacientes realizaram dois TC6 (TC6-1 e TC6-2). Os participantes usaram eletroestimulação neuromuscular e foram auxiliados por andador. As diferenças entre os dois TC6 foram avaliadas pelo teste t pareado e calculado o r2. Resultados Não foi encontrada diferença estatística entre TC6-1 e TC6-2 para frequência cardíaca, distância, velocidade média e pressão arterial. O r2 = 0,96 explica 96% da variação na distância caminhada. Conclusão O uso do TC6 em marcha artificial para avaliação da capacidade de exercício de caminhada é reprodutível e fácil de aplicar. Esse teste pode ser utilizado para avaliar o desempenho clínico da marcha artificial de indivíduos com lesão medular.

Objective Adapt the 6 minutes walking test (6MWT) to artificial gait in complete spinal cord injured (SCI) patients aided by neuromuscular electrical stimulation. Method Nine male individuals with paraplegia (AIS A) participated in this study. Lesion levels varied between T4 and T12 and time post injured from 4 to 13 years. Patients performed 6MWT 1 and 6MWT 2. They used neuromuscular electrical stimulation, and were aided by a walker. The differences between two 6MWT were assessed by using a paired t test. Multiple r-squared was also calculated. Results The 6MWT 1 and 6MWT 2 were not statistically different for heart rate, distance, mean speed and blood pressure. Multiple r-squared (r2 = 0.96) explained 96% of the variation in the distance walked. Conclusion The use of 6MWT in artificial gait towards assessing exercise walking capacity is reproducible and easy to apply. It can be used to assess SCI artificial gait clinical performance.

Poucos estudos comparam os dados cinemáticos de pacientes com doença de Parkinson idiopática (DPI) com indivíduos idosos saudáveis, e quando realizam não correlacionam com medidas clínicas. OBJETIVO: Comparar os parâmetros espaço-temporais e cinemáticos da marcha na DP com os de idosos saudáveis (IS) e avaliar a relação entre estes parâmetros com os instrumentos clínicos. MÉTODO: Doze pacientes com DPI e quinze IS foram recrutados e avaliados por instrumentos clínicos e de análise de marcha. RESULTADOS: Houve diferenças estatísticas significantes entre o grupo de IS e o de DPI na velocidade da marcha e no comprimento do passo (CP), nos dados cinemáticos das articulações do quadril: no contato inicial, na máxima extensão no apoio e na máxima flexão na oscilação. No que diz respeito aos instrumentos clínicos houve significativa correlação com a velocidade da marcha e SL. CONCLUSÃO: Os instrumentos clínicos utilizados não apresentaram adequados parâmetros psicométricos para a avaliação da marcha dos indivíduos com DPI, enquanto uma avaliação em 3D caracteriza melhor a marcha destes indivíduos.

There is a lack of studies comparing the kinematics data of idiopathic Parkinson's disease (IPD) patients with healthy elder (HE) subjects, and when there is such research, it is not correlated to clinical measures. OBJECTIVE: To compare the spatio-temporal and kinematic parameters of Parkinsonian gait with the HE subjects group and measure the relation between these parameters and clinical instruments. METHOD: Twelve patients with IPD and fifteen HE subjects were recruited and evaluated for clinical instruments and gait analysis. RESULTS: There were statistically significant differences between HE group and the IPD group, in stride velocity, in stride length (SL), and in the hip joint kinematic data: on initial contact, on maximum extension during terminal contact and on maximum flexion during mid-swing. Regarding the clinical instruments there were significant correlated with in stride velocity and SL. CONCLUSION: Clinical instruments used did not present proper psychometric parameters to measure the IPD patient's gait, while the 3D system characterized it better.

Este trabalho objetivou avaliar o efeito do treinamento de marcha, com estimulação elétrica neuromuscular (EENM), nos sistemas esquelético e cardio-respiratório de tetraplégicos (C4-C8) completos. Consumo de oxigênio (VO2), produção de dióxido de carbono (VCO2), ventilação minuto (VE), freqüência cardíaca (FC), pressão arterial (PA), gasto energético, análise de marcadores ósseos (osteocalcina, fosfatase alcalina óssea, piridinolina e deoxipiridinolina) e densitometria óssea (DEXA) do colo femoral e fêmur total foram realizados no início e após seis meses. Onze pacientes realizaram marcha sobre esteira ergométrica, com EENM e descarga entre 60-70% do peso corporal, durante seis meses, duas vezes semanais, vinte minutos diários. Dez pacientes não realizaram marcha. No grupo de marcha, 81,8% apresentaram aumentos significativos nos marcadores de formação, dos quais 72,7% também apresentaram diminuição da reabsorção óssea. No grupo controle, 20% apresentaram aumento na formação óssea. Os resultados da DEXA foram, em geral, opostos àqueles dos marcadores ósseos. Os testes cardio-respiratórios mostraram um aumento significativo para VO2 l/min (36%), VCO2 (42,97%), VE (30,48%), PAS mmHg (4,8%) e gasto energético kcal/min (37,68%). No grupo controle, apenas o VO2 l/min aumentou significativamente (26,29%). O treinamento de marcha com EENM foi mais eficiente para aumentar a taxa de formação óssea e a capacidade aeróbica dos tetraplégicos.

This study was aimed to evaluate the effects of gait training with neuromuscular electric stimulation (NMES) on skeletal and cardio-respiratory systems of full quadriplegic patients (C4-C8). Aerobic power (VO2), carbon dioxide production (VCO2), minute ventilation (VE), heart rate (HR), blood pressure (BP), energy consumption, bone markers analysis (osteocalcin, bone alkaline phosphatase, pyridinoline, and deoxypyridinoline) and bone densitometry (DEXA) of the femoral neck and total femur were performed at baseline and six months later. Eleven patients walked on ergometric wake, with NMES and discharge of 60 - 70% of body weight, during six months, twice a week, 20 minutes daily. Ten patients did not perform the gait. Within the gait group, 81.8% showed significant increases of formation markers, of which 72.7% also presented with reduced bone resorption. Within the control group, 20% showed increased bone formation. DEXA results were, in general, opposite to those of bone markers. Cardio-respiratory tests showed a significant increase for VO2 l/min (36%), VCO2 (42.97%), VE (30.48%), SBP mmHg (4.8%) and energy consumption kcal/min (37.68%). In the control group, only VO2 l/min showed a significant increase (26.29%). Gait training with NMES was more efficient in increasing bone formation rates and aerobic power in quadriplegic patients.

Neste estudo, nós analisamos a ação do ultra-som pulsado de baixa intensidade (30mW/cm², freqüência de repetição de 1Khz e ciclo de trabalho de 20%) durante 20 dias consecutivos, por 20 minutos diários, como método não invasivo, em modelo de ratas osteopênicas. A estimulação ultra-sônica foi realizada na região proximal dos fêmures, bilateralmente. Apesar dos resultados quantitativos do conteúdo mineral ósseo (cálcio e fósforo) não terem demonstrado diferenças significativas (p >0,05) entre os grupos tratado e não tratado, as investigações histológicas mostraram que o fêmur tratado apresentou uma menor deterioração microarquitetural que o grupo não tratado, além da ocorrência de neoformação óssea, a qual não foi observada no grupo não tratado. Os resultados sugerem que o ultra-som pulsado de baixa intensidade pode interferir positivamente sobre a osteoporose.

Several studies have already shown the beneficial effects of low intensity pulsed ultrasound on osteogenesis in fracture cases. However, few reports have related the ultrasound action in bone with some injury but without fracture. Thus, we induced a rat osteopenia model by ovariectomy and the proximal third of rat femur was stimulated by ultrasound (200mus burst of 1.5 MHz sine waves repeated at 1.0 kHz, 30mW/cm², SATA) for 20 min/day, during 20 days. After the treatment period, the body weight was significantly higher in the non-treated group than the treated one. No significant difference in bone mineral content was detected among the groups (p > 0.05). Also, no significant difference was noted in the mechanical properties of the femoral diaphysis. However, histologic investigations showed that the treated femur presented less microarchitectural deterioration than the non-treated group. Moreover, it was demonstrated that the treated group did show recent bone formation which was not there in the non-treated group. These results suggest that the low intensity ultrasound can interfere in a positive way on osteoporosis.

A carga mecânica provoca microdeformações ósseas, que estimulam células osteoblásticas e, conseqüentemente, promovem adaptações nos ossos, muitas vezes relacionadas com uma menor reabsorção óssea e um aumento na formação óssea local. No entanto, o estímulo para formação óssea depende do número e freqüência das deformações aplicadas no osso. Concomitantemente aos estímulos ósseos providos pelas cargas mecânicas, é importante uma dieta rica em cálcio, a qual também beneficia o aumento da massa óssea. Entretanto, existem também outros métodos não farmacológicos, como o ultra-som pulsado de baixa intensidade, a estimulação elétrica e o laser, que já mostraram efeitos positivos na promoção da osteogênese. Assim, realizou-se um levantamento na literatura, no período de 1982 a 2001, sobre esses métodos não farmacológicos com o objetivo de avaliar tais métodos alternativos, que ajudam no aumento da massa óssea ou no estímulo à osteogênese.

Mechanical loads cause bone deformation leading to bone resorption and an increase in local bone formation. However, the stimulus for bone formation depends on the amount and frequency of bone deformation. High calcium intake is required to increase bone formation. There are also non-pharmacological treatments, such as electrical stimulation, low-intensity ultrasound, and laser, which revealed to promote osteogenesis. The article intends to evaluate non-pharmacological, alternative methods which assist in the increase of bone formation or in the osteogenic stimulus. A literature review was carried out for the period between 1982 to 2001.

A carga mecânica provoca microdeformações ósseas, que estimulam células osteoblásticas e, conseqüentemente, promovem adaptações nos ossos, muitas vezes relacionadas com uma menor reabsorção óssea e um aumento na formação óssea local. No entanto, o estímulo para formação óssea depende do número e freqüência das deformações aplicadas no osso. Concomitantemente aos estímulos ósseos providos pelas cargas mecânicas, é importante uma dieta rica em cálcio, a qual também beneficia o aumento da massa óssea. Entretanto, existem também outros métodos não farmacológicos, como o ultra-som pulsado de baixa intensidade, a estimulação elétrica e o laser, que já mostraram efeitos positivos na promoção da osteogênese. Assim, realizou-se um levantamento na literatura, no período de 1982 a 2001, sobre esses métodos não farmacológicos com o objetivo de avaliar tais métodos alternativos, que ajudam no aumento da massa óssea ou no estímulo à osteogênese.

Mechanical loads cause bone deformation leading to bone resorption and an increase in local bone formation. However, the stimulus for bone formation depends on the amount and frequency of bone deformation. High calcium intake is required to increase bone formation. There are also non-pharmacological treatments, such as electrical stimulation, low-intensity ultrasound, and laser, which revealed to promote osteogenesis. The article intends to evaluate non-pharmacological, alternative methods which assist in the increase of bone formation or in the osteogenic stimulus. A literature review was carried out for the period between 1982 to 2001.

A osteoporose é uma doença óssea metabólica muito freqüente em pacientes que sofreram lesão medular. Seu aparecimento pode prejudicar os tratamentos de reabilitação destes pacientes, devido à possibilidade de ocorrência de fraturas em seus ossos osteoporóticos. A osteoporose em lesados medulares está relacionada com o desuso causado pela paralisia, a qual provoca diminuição da tensão mecânica sobre os ossos, e consequentemente, diminuição do estímulo à formação de osso com aumento desproporcional da reabsorção óssea, tornando o osso mais frágil. Assim, tratamentos alternativos não farmacológicos, baseados no princípio biomecânico do osso, estão sendo estudados, os quais incluem a análise da sustentação de peso causada pela estimulação elétrica neuro-muscular (EENM), e o ultra-som de baixa intensidade. Este artigo propõe explicar a importância do estímulo mecânico sobre os ossos e as conseqüências de sua ausência, com ênfase nos pacientes lesados medulares. Além de mostrar tratamentos alternativos que têm sido estudados.

Osteoporosis is a very much frequent metabolic disease among spine cord injuried patients. Their rehabilitation can be jeopardized by this disease, due to the possibility of fractures of the osteoporotic bones. Osteoporosis in spine injuried patients is related to the disuse caused by palsy, which leads to less mechanic stress over the bones, and as a consequence, less bone formation stimulation, with a not proportional bone absorption, which makes bone fragile. Thus, alternative non pharmacological treatments based on bone biomechanics principles are under study, which include an analysis of weight bearing caused by neuromuscular electrical stimulation (NMES) and low intensity ultra sound. This article is proposed to explain the importance of mechanic stimulation over the bones and the consequences of its absence, with an emphasis on spine cord injuried patients, and to discuss alternative treatments already studied.

Conceitos de Biomecânica são constantemente utilizados nas mais diversas áreas. Tais conceitos são entretanto primordiais na área de Engenharia de Reabilitação. Este artigo pretende divulgar alguns estudos realizados e em andamento nas áreas de biomecânica e bioengenharia com o intuito de desenvolver novas técnicas para reabilitação de pacientes com algum tipo de deficiência motora. Estas deficiências podem ser de âmbito neurológico ou músculo-esquelético. Dentre as deficiências causadas por problemas neurológicos, pode-se mencionar os casos oriundos de lesões medulares, como a paraplégica e a tetraplegia, e os causados por lesões crânio-encefálicas. No campo das deficiências músculo-esqueléticas incluem-se amputações de membros inferiores ou superiores, doenças congênitas, e algumas doenças degenerativas, como a osteoporose.

Biomechanic concepts are constantly used in several areas. These concepts are however of a paramount importance in Rehabilitation Engineering. This paper aims to divulge some studies, both performed and ongoing in the areas of biomechanics and bioengineering with the objective of developing new techniques for rehabilitation of patients with motor problems. These problems can be of a neurologic or musculoskeletal nature. Among these disturbs caused by neurologic problems, we can mention spine cord injuries related ones, as paraplegia and tetraplegia, and those caused by cranioencephalic injuries. Musculoskeletal conditions include lower and upper limb amputations, congenital diseases and some degenerative diseases as osteoporosis.

Esse trabalho discute o uso da estimulação elétrica na reabilitação sensoriomotora de membros superiores paralisados. A restauração da função motora de preensão foi obtida pela aplicação da estimulação elétrica neuromuscular, em seqüências de ativação adequadas a realização de atividades do cotidiano como comer, beber, escrever e digitar. Uma luva instrumentalizada com sensores de força possibilitou quantificar o padrão de movimento exercido artificialmente. Esse sistema foi utilizado como alça de realimentação para a restauração de uma propriocepção através da aplicação da estimulação eletrotáctil, possibilitando a evocação de sensações tácteis codificadas, relacionadas ao movimento artificial. A integração sensoriomotora se deu pela aplicação simultânea dos sistemas desenvolvidos, possibilitando desde a restauração de padrões funcionais de preensão, até o reconhecimento do padrão de movimento exercido através das sensações evocadas artificialmente.

This paper discusses the use of electrical stimulation in upper limb sensorial and motor rehabilitation. Neuromuscular electrical stimulation (NMES) was used aiming to restore motor hand function by means of muscle activation sequences to perform daily living activities such as drinking, eating, writing and typewriting. Custom made gloves instrumented with force transducers were used aiming quantitative evaluation of the artificially generated movement. This system was used as a sensorial feedback supplier for an artificial proprioception system. Encoded tactile sensation relating to artificially generated movements was provided by electron-tactile stimulation. The results showed that the sensorial-motor integration attained yielded both functional movement restoration and the recognition of artificial grasp force patterns, in order to allow the neuroprosthetic system to become closer to the biologic system.