Com o objetivo de validar o prot´otipo, foi realizada uma s´erie de testes para observar o comportamento do circuito e seus componentes bem como o funcionamento global e suas aplica¸c˜oes pr´aticas. Os testes com os componentes individuais do circuito foram realizados na Universidade de Tr´as-os-Montes e Alto Douro.
Os el´etrodos de superf´ıcie s˜ao relativamente f´aceis de usar em compara¸c˜ao com os outros tipos de el´etrodos EMG. Esta ´e a raz˜ao pela qual ´e bastante utilizado, uma vez que nenhuma certifica¸c˜ao m´edica ou experiˆencia ´e necess´aria para a sua aplica¸c˜ao. Para obter bons resultados do EMG de superf´ıcie, ´e realmente importante ter uma compreens˜ao adequada dos m´usculos a partir dos quais o sinal EMG est´a a ser obtido. A coloca¸c˜ao na pele tamb´em requer um estudo adequado e tamb´em exige prepara¸c˜ao da pele. Os el´etrodos EMG e seus tipos j´a foram explicados detalhadamente no cap´ıtulo 2.
Para obter um sinal EMG de boa qualidade, a impedˆancia da pele deve ser consi- deravelmente reduzida e o contato do el´etrodo deve ser est´avel. Portanto, as c´elulas mortas na pele devem ser completamente removidas do local onde os el´etrodos EMG s˜ao colocados. Uma das precau¸c˜oes ´e limpar a pele, a fim de eliminar qualquer hu- midade ou suor na pele. A prepara¸c˜ao e coloca¸c˜ao dos el´etrodos tamb´em depende do tipo de atividade que vai ser monitorizada, por exemplo, se o exerc´ıcio reali- zado ´e geralmente est´atico ou com pequenos movimentos, apenas ´e necess´aria uma simples limpeza com ´alcool na ´area de interesse, se a atividade monitorizada for de movimentos mais dinˆamicos (andar, correr) em que existe o risco de introdu¸c˜ao de artefactos no sinal, ´e necess´ario uma prepara¸c˜ao mais eficiente.
Neste caso dois el´etrodos de EMG e um outro el´etrodo de referˆencia s˜ao colocados na pele. O el´etrodo de referˆencia n˜ao deve ser colocado no m´usculo em estudo, mas sim num tecido eletricamente neutro. ´E importante que o el´etrodo de referˆencia tenha um bom contato com a pele. Por esta raz˜ao, este el´etrodo deve ter dimens˜oes maiores e fortes propriedades adesivas que facilitam a estabilidade do el´etrodo (De Luca,
66 CAP´ITULO 4. DESENHO DO PROT ´OTIPO DE MEDICA EMG
2002).
Para adquirir o melhor sinal poss´ıvel, os el´etrodos devem ser colocados num local adequado, deve-se ter em aten¸cao a sua orienta¸c˜ao em rela¸c˜ao ao m´usculo, isto ´e, devem ser colocados ao longo da linha longitudinal do m´usculo e paralelas `as fibras musculares. Detetar superf´ıcies colocadas na barriga do m´usculo provaram ser um local mais aceit´avel (De Luca, 2002). Aqui, a densidade da fibra muscular alvo ´e a mais alta (Jamal, 2012). Quando os el´etrodos s˜ao arranjados desta maneira, as superf´ıcies de detec¸c˜ao cruzam a maioria das mesmas fibras musculares e, como resultado, observa-se um sinal melhorado. A figura 4.11 mostra o posicionamento apropriado do el´etrodo EMG.
Figura 4.11 – Posicionamento el´etrodo de superf´ıcie (Jamal,2012).
Deve-se evitar colocar os el´etrodos na borda do m´usculo, pois a probabilidade de crosstalk aumentar´a consideravelmente, e o sinal resultante ser´a influenciado por outros m´usculos.
Foram realizados testes no membro superior (figura 4.12) com o objetivo de testar os diferentes componentes do circuito proposto anteriormente e conseguiu-se obter o sinal apresentado na figura 4.13, verificando-se a efic´acia do funcionamento do prot´otipo.
4.6. TESTE DE VALIDAC¸ ˜AO DO PROT ´OTIPO DESENVOLVIDO 67
Figura 4.12 – El´etrodos de superf´ıcie no membro superior.
Atrav´es da an´alise dos dados obtidos (figura4.13), pode confirmar-se que o circuito funciona exatamente dentro das suas especifica¸c˜oes. Com sinal de EMG obtido ´e poss´ıvel verificar-se o bom n´ıvel de amplitude alcan¸cado, o que valida o valor de ganho do sistema que foi previamente projetado e o funcionamento do detetor de pico. O ensaio tamb´em comprovou que, mesmo quando o membro mant´em-se completamente relaxado, o sinal coletado do circuito EMG possui alguns sinais de ru´ıdo.
68 CAP´ITULO 4. DESENHO DO PROT ´OTIPO DE MEDICA EMG
Figura 4.13 – Sinal obtido no oscilosc´opio. Sinal rosa - sinal EMG; Sinal amarelo - detetor de pico.
O valor das amostras guardadas em cart˜ao correspondem ao valor dos picos (repre- sentado a amarelo na figura4.13), ou seja, adquire o patamar do pico, descarrega e adquire o pr´oximo patamar.
Um aspecto importante na busca de sinais eletromiogr´aficos de qualidade ´e a veri- fica¸c˜ao da rela¸c˜ao sinal/ru´ıdo. No caso do protocolo em quest˜ao, foi realizado, antes das contra¸c˜oes, uma capta¸c˜ao de sinal com o sujeito relaxado, o que evidencia o n´ıvel de ru´ıdo do sistema. Posteriormente, a amplitude desse sinal foi comparada com a do sinal.
5
Avalia¸c˜ao experimental
Ap´os os resultados satisfat´orios obtidos no teste de valida¸c˜ao, passou-se para uma segunda fase de testes de valida¸c˜ao de campo para testar a capacidade do sistema de medi¸c˜ao autom´atica para registrar valores de pico durante a alimenta¸c˜ao do coelho. Realizou-se o teste in vivo no m´usculo mass´eter, um dos m´usculos mais importantes na ´area da odontologia, nomeadamente no diagn´ostico da disfun¸c˜ao temporomandibular, monitoriza¸c˜ao de terapias ortodonticas e em problemas de m´a oclus˜ao.
Neste cap´ıtulo ´e apresentado o prot´otipo implementado na mand´ıbula de um coe- lho. O teste consiste na fixa¸c˜ao de el´etrodos no mass´eter, isto ´e, s˜ao distribu´ıdos sobre a extens˜ao do m´usculo para que se possa receber o sinal EMG. Assim, foram conectados os cabos aos el´etrodos ao sistema, testando o desempenho do prot´otipo.
5.1
Teste in vivo
A esp´ecie utilizada neste teste foi um coelho de ra¸ca White New Zeland, fˆemea com 4,5 kg, sem sintomas de patologias neuromusculares. Este ensaio foi reali- zado na Escola de Ciˆencias Agr´arias e Veterin´arias. Os animais foram mantidos de
70 CAP´ITULO 5. AVALIAC¸ ˜AO EXPERIMENTAL
acordo com a legisla¸c˜ao nacional (Decreto-Lei 113, 7 de Agosto) e europeia (Dire- tiva 2010/63/EU), sobre a prote¸c˜ao de animais para experimenta¸c˜ao. O prop´osito deste teste foi o de avaliar o funcionamento do sistema numa situa¸c˜ao real. Co- locando el´etrodos sobre o m´usculo mass´eter do coelho, os dados foram recolhidos durante a alimenta¸c˜ao do coelho. Foram registados os momentos em que o coelho se encontrava a mastigar para depois comparar com os dados recolhidos.
Nesta fase o principal objetivo foi o de otimizar a utiliza¸c˜ao dos el´etrodos de su- perf´ıcie, da´ı terem sido realizados v´arios ensaios de forma a determinar a melhor t´ecnica de coloca¸c˜ao dos mesmos. Os sinais de EMG foram captados pelo prot´otipo desenvolvido atrav´es de trˆes el´etrodos de superf´ıcie sendo um deles o de referˆencia (figura 5.1). Dado que a tecnologia desenvolvida pretende poder ser utilizada em animais de pequeno porte, o tamanho assume neste projeto um papel relevante, desta forma um dos objetivos desta disserta¸c˜ao foi desenvolver um prot´otipo o mais pequeno poss´ıvel.
5.1. TESTE IN VIVO 71
5.1.1
Obten¸c˜ao do sinal EMG
A primeira fase consistiu na prepara¸c˜ao do coelho para a coloca¸c˜ao do prot´otipo e dos el´etrodos. A aplica¸c˜ao de el´etrodos EMG de superf´ıcie requer uma prepara¸c˜ao adequada da pele.
Para obter um sinal EMG de boa qualidade, a impedˆancia da pele deve ser consi- deravelmente reduzida. A regi˜ao da pele onde foram colocados os el´etrodos teve de ser previamente depilada e a orienta¸c˜ao dos el´etrodos teve em aten¸c˜ao a dire¸c˜ao das fibras musculares. Os el´etrodos de capta¸c˜ao foram fixados `a pele por meio de fita adesiva para estes n˜ao se desprenderem, maximizando o contato entre os el´etrodos e a pele.
Dois dos el´etrodos de superficie foram colocados sobre o m´usculo mass´eter, um deles localizado perto da crista facial e outro pr´oximo do ramo da mand´ıbula e o el´etrodo de referˆencia foi colocado no m´usculo eretor da espinha conforme representado nas figuras 5.2 e 5.3.
Figura 5.2 – Equipamento posicionado.
Figura 5.3 – Posi¸c˜ao dos el´etrodos no mass´eter do coelho.
O coelho foi alimentado para que exercesse os movimentos de mastiga¸c˜ao (figura5.4). Os movimentos da mastiga¸c˜ao durante a ingest˜ao alimentar seguem uma sequˆencia irregular no sinal, ultrapassando o valor de referˆencia de pico.
72 CAP´ITULO 5. AVALIAC¸ ˜AO EXPERIMENTAL
Figura 5.4 – Movimento da mastiga¸c˜ao.
Um oscilosc´opio permitiu a visualiza¸c˜ao dos sinais facilitando a distin¸c˜ao entre va- lores de pico provocados pela contra¸c˜ao muscular daqueles provocados pelo ru´ıdo. Durante o ensaio foi necess´ario alterar a posi¸c˜ao dos el´etrodos e mesmo pression´a-los para tentar reduzir o ru´ıdo. A rela¸c˜ao sinal/ru´ıdo ´e influenciado pelas intera¸c˜oes entre a pele e a superf´ıcie de detec¸c˜ao de metal do el´etrodo.
Com a visualiza¸c˜ao direta do sinal concluiu-se que o tamanho dos el´etrodos de superf´ıcie est˜ao tamb´em relacionado com essa rela¸c˜ao sinal/ru´ıdo, isto ´e, uma maior superf´ıcie do el´etrodo leva a uma redu¸c˜ao do ru´ıdo no sinal. Por´em, deve ter-se em considera¸c˜ao a susceptibilidade do el´etrodo ao efeito de crosstalk.