CURSO TÉCNICO EM ELETROTÉCNICA
LUVA AUTOMATIZADA PARA REABILITAÇÃO MOTORA PÓS AVC
MIRIAM BIANCA E SILVA VIEIRA THAÍS DE JESUS ACOSTA VANESSA RAMOS DA CRUZ
SÃO LEOPOLDO 2021
MIRIAM BIANCA E SILVA VIEIRA THAÍS DE JESUS ACOSTA VANESSA RAMOS DA CRUZ
LUVA AUTOMATIZADA PARA REABILITAÇÃO MOTORA PÓS AVC
Proposta de Trabalho de Conclusão apresentado ao Curso de Eletrotécnica da Escola Técnica Estadual Frederico Guilherme Schmidt como requisito para aprovação nas disciplinas do curso sob orientação da Prof. Giovana Motta e Cleber Agenor Marcal de Faria
SÃO LEOPOLDO 2021
Lista de abreviaturas
AVC - Acidente vascular cerebral;
AVE - Acidente vascular encefálico;
EFM - Escala de avaliação de Fugl-Meyer;
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. AVC isquêmico e AVC hemorrágico ………. 8
Figura 2. Membro superior ………13
Figura 3. Arduino ……….. 15
Figura 4. Acelerômetro……….. 15
Figura 5. Servo Motor ………16
Figura 6. Potenciômetro ……….17
Figura 7. Giroscópio………17
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO .……… 6
1.1 TEMA E SUA DELIMITAÇÃO .………. 6
1.2 PROBLEMA DE PESQUISA .………. 6
1.3 OBJETIVOS ……….. 6
1.3.1 Objetivo Geral ………. 6
1.3.2 Objetivos Específicos .………. 7
1.4. JUSTIFICATIVA ..……….7
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ……… 8
2.1 DEFINIÇÃO DE TERMOS .………. 8
2.1.1 SEQUELAS PÓS AVC .……….. 9
2.1.2 ESPASTICIDADE………..10
2.1.3 NEUROPLASTICIDADE ……….10
2.2 PROGRAMAS DE REABILITAÇÃO PÓS AVC ………11
2.3 REABILITAÇÃO MOTORA ...………12
2.3.1 ANATOMIA DA MÃO E PUNHO ..………13
2.3.2 ESCALA DE AVALIAÇÃO DE FUGL - MEYER –EFM………....14
2.3.3 NEUROESTIMULAÇÃO .………14
2.4 MATERIAIS .………14
2.4.1 ARDUINO .………14
2.4.2 ACELERÔMETRO ………...15
2.4.3 SERVO MOTOR ………...16
2.4.4 POTENCIÔMETRO ……….16
2.4.5 GIROSCÓPIO ………...17
3. METODOLOGIA ………... 18
4. RESULTADOS ESPERADOS ………18
5. CRONOGRAMA ……… 19
6. REFERÊNCIAS ………..20
1. INTRODUÇÃO
O acidente vascular encefálico (AVE) ou acidente vascular cerebral (AVC), popularmente conhecido como derrame cerebral, é a segunda causa de óbitos no mundo e a principal causa de incapacidade em adultos.
A presença de danos nas funções neurológicas origina défices a nível das funções motoras, sensoriais, comportamentais, perceptivas e da linguagem. Os défices motores são caracterizados por paralisias completas ou parciais/incompletas no hemicorpo oposto ao local da lesão que ocorreu no cérebro. (Martins, 2002).
Este trabalho visa uma proposta fisioterapêutica, o desenvolvimento de uma luva eletrônica para ajudar pacientes que tiveram derrame e ficaram com sequelas, especificamente alterações motoras como perda da mobilidade de sua mão afetada.
1.1 TEMA E SUA DELIMITAÇÃO
Luva automatizada para auxiliar na reabilitação dos movimentos da mão do paciente com sequelas após o acidente vascular cerebral.
1.2 PROBLEMA DE PESQUISA
É possível desenvolver uma luva automatizada que auxilia na reabilitação de pacientes que obtiveram sequelas como perda de mobilidade de sua mão após o AVC ?
1.3 OBJETIVOS
1.3.1 Objetivo Geral
Desenvolver uma luva automatizada que ajude o paciente a recuperar determinados movimentos de sua mão após o AVC.
1.3.2 Objetivos Específicos
● Entender as dificuldades motoras de pessoas que ficaram com sequelas após o AVC.
● Verificar os movimentos e estímulos que a luva deve proporcionar.
● Analisar os materiais que serão utilizados para a construção da luva.
● Verificar a programação do arduino e funcionamento de demais materiais
1.4 JUSTIFICATIVA
O AVC ( acidente vascular cerebral) de acordo com a sociedade brasileira de doenças cerebrovasculares é a doença que mais mata no Brasil e a que mais causa incapacidade no mundo: cerca de 70% das pessoas que sofrem um derrame não retorna ao trabalho depois do acidente vascular cerebral e 50% ficam dependentes de outras pessoas no dia a dia. O AVC pode causar muitos problemas como a perda da movimentação voluntária, o desenvolvimento de contraturas articulares e dor, dificultando a realização das tarefas diárias e limitando a funcionalidade dos membros afetados. Se não tratada, pode levar ao desenvolvimento de complicações como úlceras de pressão e resultar em uma redução ainda maior da qualidade de vida dos pacientes.
A fisioterapia proporciona grande eficácia quando praticada com frequência e acompanhamento correto, tendo grandes chances de sucesso na recuperação, porém, não são todos os pacientes que procuram como alternativa. A grande maioria busca fazer exercícios estimuladores em casa, ou até mesmo não os fazem por não saberem a maneira correta.
A luva automatizada entra como um tratamento fisioterápico para ajudar na mobilidade da mão do paciente com sequelas, estimulando movimentos de extensão da mão e alongamento dos dedos. Possibilitando um tratamento domiciliar e de qualidade.
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1 DEFINIÇÃO DE TERMOS
De acordo com a associação ação AVC existem dois tipos de acidente vascular cerebral, o mais comum e o isquêmico que ocorre em cerca de 85% dos casos, onde o sangue é impedido de seguir seu trajeto normal devido uma obstrução ou redução brusca do fluxo sanguíneo nos vasos sanguíneos. A forma hemorrágica contempla cerca de 15% dos casos e ocorre de maneira semelhante, porém e pelo vazamento de sangue por fora das artérias.
Figura 1
fonte:sociedade brasileira de doenças cerebrovasculares
O AVC é uma das principais doenças que causam morte e incapacidade funcional no mundo e tem se mostrado cada vez mais como uma emergência médica pelo fato de ter se tornado um evento comum, (VAZ,2016).
Segundo Vaz (2016), o Acidente Vascular Encefálico (AVE) ou Acidente Vascular Cerebral (AVC) é a manifestação de um quadro súbito e insidioso, proveniente de alterações vasculares pontuais ou globais por um período de ocorrência superior às 24h. E é uma das principais doenças que mais causam mortes e incapacidades funcionais, podendo ser permanentes ou temporárias, presentes no mundo inteiro.
Não eventualmente ocasiona déficits neurológicos e/ou motores, decorrente da isquemia que é uma oclusão vascular focal, causando a cessação do fornecimento de oxigênio e glicose ao tecido cerebral,comprometendo consecutivamente os processos
metabólicos do local/membro afetado ou por hemorragia quando ocorre o rompimento de vasos sanguíneos cerebrais,(VAZ,2016).
De acordo com Vaz (2016,p.3) :
O AVE pode resultar em dano neurológico e levar à incapacidade e morte.Suas manifestações comumente envolvem fraqueza muscular, espasticidade e padrões sensório motores atípicos, como dormência ou fraqueza do braço, da perna ou da face, sobretudo de um dos lados do corpo(hemiparesia/hemiplegia); podem apresentar também confusão ou alteração do estado mental; dificuldade em falar ou compreender a fala, estudos demonstram que quase um terço dos pacientes apresentam afasia nas primeiras semanas após o AVE.
Pessoas acometidas com AVC devem ser avaliadas e tratadas por profissionais da área, e quando necessário iniciar a reabilitação. Após uma lesão neurológica a reabilitação melhora o prognóstico funcional dos pacientes, e a propensão é iniciar a reabilitação o mais rapidamente possível. Torna-se necessário avaliar as incapacidades e deficiências do paciente, com intenção de definir objetivos da reabilitação, (VAZ,2016).
2.1.1 SEQUELAS PÓS AVC
O AVC é uma das doenças que causam muitas sequelas permanentes que geram incapacidades funcionais e representa a terceira causa de morte no mundo, perdendo apenas para o infarto agudo e câncer. É considerada a doença neurológica mais comum na prática clínica, a qual leva a déficits neurológicos do tipo paralisia total ou parcial do hemicorpo (hemiparesia e hemiplegia), além de comprometimentos no campo visual, sensorial e cognitivo.(TELES,2012)
Dentre as sequelas do AVC são apresentados: alterações no tônus muscular(o estado voluntário de contração natural dos músculos corporais), apresentando flacidez logo após o acidente e também espasticidade, que é distúrbio frequente nas lesões congênitas ou adquiridas do sistema nervoso central (cérebro ou medula espinhal).Em 90% dos casos há padrões sinergísticos anormais, onde o paciente não é capaz de movimentar um segmento isolado do membro sem produzir movimentos no restante do mesmo.(DE PAULA, 2012)
De Paula também afirma que há paralisia e mudanças no padrão de ativação muscular, onde o grau de fraqueza varia entre a completa incapacidade de atingir quaisquer contrações visíveis e a geração de força mensurável prejudicada. Déficits de
programação motora pois, o hemisfério esquerdo, dominante, é responsável por iniciar e executar movimentos voluntários, assim os pacientes não são capazes de executar sequências complexas de movimento.
2.1.2 ESPASTICIDADE
A espasticidade que já se tornou um problema significativo para os sobreviventes ocorre frequentemente em pacientes hemiplégicos, caracterizada por um aumento dependente da velocidade dos reflexos de estiramento tônico, com reflexos danificados. Inclui sintomas como hiperatividade muscular, fraqueza muscular e consequentemente a espasticidade, resultando déficit do controle motor voluntário.
A espasticidade é uma das consequências mais evidentes do AVC e exerce efeitos negativos na qualidade de vida e nas funções motoras dos pacientes, limitando o desempenho ocupacional. Em pesquisas realizadas é possível comprovar que entre os pacientes que sofreram AVC, provavelmente 20% a 40% deles serão acometidos pela espasticidade após 3 a 12 meses da lesão.(ZILLI,2014)
A espasticidade além limitar a amplitude dos movimentos, costuma gerar contraturas, rigidez, luxações e deformações, limitando a capacidade funcional. Como consequência, o organismo é levado a uma condição de dor e ao aumento do gasto energético metabólico.Tais características afetam a execução das tarefas diárias. Entre elas, as funções básicas: alimentação, mobilidade e cuidados pessoais.
2.1.3 NEUROPLASTICIDADE
Neuroplasticidade ou plasticidade neural é definida como áreas cerebrais que sofreram lesões ou que apresentam qualquer distúrbio no seu desenvolvimento podem ser abastecidas por áreas cerebrais não comprometidas.(ZILLI,2014)
Também se define como a capacidade de adaptação do cérebro, em especial a dos neurónios, às mudanças que ocorrem no próprio cérebro e ao meio que rodeia o indivíduo. Esta adaptação e reorganização do cérebro é constante e ocorre durante toda a vida.
A neuroplasticidade pode ocorrer através do crescimento de novos terminais axônicos(terminais cuja função é vincular outros neurônios e criar uma comunicação
neurológica), organização dos dendritos(neurônio que garantem a recepção dos estímulos) e ativação de sinapses existentes cujas funções estavam bloqueadas.Podem ocorrer tanto em estruturas existentes ou estar estimulando células neurais a terem um poder plástico recompondo conexões úteis e funcionais, permitindo assim que funções desejadas sejam efetuadas.(ZILLI,2014)
2.2 PROGRAMAS DE REABILITAÇÃO PÓS AVC
Segundo dados apresentados pela Drª Melo (2021),o doente sobrevivente a um AVC pode apresentar múltiplos déficits, definidos como neurológicos motores, sensoriais, cognitivos e graus de incapacidade variável, desde quadros temporários até à dependência total. Visando a diminuição do impacto da doença para potencializar o tempo e a qualidade da recuperação, é fundamental que seja disponibilizado ao paciente o acompanhamento médico adequado e instituir um Plano Terapêutico de Reabilitação (PTR) de forma atempada e efetiva.
Após a ocorrência do Acidente Vascular Cerebral o programa de reabilitação deve ser iniciado o mais rápido possível, contando com a orientação e estruturação feitas focadas no paciente e orientado por objetivos, realizado por uma equipa multidisciplinar e pluriprofissional, sob coordenação do médico fisiatra. De modo a minimizar os défices, ou seja, sequelas deixadas pelo avc de modo que este indivíduo tenha autonomia e segurança para dar continuidade a sua vida social e profissional, objetivando desenvolver suas funções diárias sem dificuldades.(Drª MELO,2021).
É demonstrado através da evidência que os pacientes que iniciam o acompanhamento e integram a um programa multidisciplinar de reabilitação pós AVC, apresentam uma melhor evolução e recuperação funcional do que aqueles que não participam. E para obtenção de um resultado significativamente positivo o programa de reabilitação geralmente é iniciado ainda no internamento hospitalar, tendo continuidade no exterior pois ajuda significativamente na recuperação das funções e capacidades perdidas.
A reabilitação inicia-se logo que o doente esteja clinicamente estável (geralmente nas primeiras 24 a 48 horas), e é primordial que seja feito com o apoio de uma equipa multidisciplinar de Medicina Física e Reabilitação. A comunicação e a organização são a chave para garantir a eficácia do plano de reabilitação. E São
elementos essenciais para a recuperação do doente: Neurologia, fisiatria, enfermagem, fisioterapia, nutrição, terapia da fala, terapia ocupacional, assistente social.(Drª MELO,2021).
A eficácia da reabilitação neuromotora vai depender do tempo que o paciente demora para procurar tratamento e também de outros fatores como intensidade, frequência e duração do tratamento. Independentemente dos métodos utilizados , os objetivos terapêuticos são progressivos e passam pelo ganho funcional e autonomia nas atividades diárias, assim com a fisioterapia o paciente conseguirá se adaptar às suas novas delimitações. Como por exemplo, numa fase inicial é necessário aprender a realizar alternâncias de posicionamento na cama, transferências de forma segura (passar da cama para a cadeira de rodas, cadeirão, sanita, etc.), a manejar a cadeiras de rodas, ou a deambular com canadianas, bengalas; treinar as atividades de vida diária.
2.3 REABILITAÇÃO MOTORA
2.3.1 ANATOMIA DA MÃO E PUNHO
A mão é uma parte do corpo humano localizado na extremidade dos membros superiores, constituída por 5 dedos, a palma e o pulso. Entre os 5 dedos que constituem a mão, o polegar distingue-se entre os demais, pelo fato de ser definido num ângulo diferente dos restantes dedos.
É a parte mais versátil do corpo humano, permite agarrar e manipular os
objetos. Esta capacidade deve-se principalmente ao fato do polegar e os restantes dedos se moverem independentemente. A artrologia do punho e da mão é constituída pela articulação rádio-cubital distal e pela articulação rádio-cárpica da mão, que unem entre si os ossos do carpo, do metacarpo e dos dedos. A rádio-cubital distal articula a fissura cubital côncava no rádio distal com a porção convexa da cabeça do cúbito. A
articulação é estabilizada por ligamentos situados anteriormente e posteriormente a ela.
A pequena cápsula desta articulação uniaxial permite ao rádio girar em torno do cúbito durante a pronação e a supinação. (Pinto, 2002)
Figura 2
Fonte: Gray ́ s Anatomia clínica para estudantes /Richard L. Drake, Wayne Vogl, Adam W. M. Mitchell; ilustrações Richard Tibbitts e Paul Richardson. - Rio de Janeiro:
Elsevier (2005)
Na mão concentra-se uma das zonas de maior sensibilidade ao tato do nosso corpo, capaz de identificar texturas, formas, pressão e temperaturas. Para além de todas as funções da mão no desempenho das tarefas do dia- a-dia, a mão também é utilizada como um importante meio de comunicação, para pessoas com incapacidade auditiva e da fala, através da linguagem gestual, bem como, ajudar pessoas com incapacidade visual a comunicar através da escrita, utilizando o sistema de escrita tátil- Braille.
De uma forma geral, pode-se descrever a anatomia da mão em termos de músculos e ossos: ossos do carpo, ossos do metacarpo, falanges e músculos da mão.
músculos da mão também são divididos em 3 grupos: região Palmar lateral (Tenar), região Palmar medial (Hipotenar) e a região Palmar média.
2.3.2 ESCALA DE AVALIAÇÃO DE FUGL-MEYER – EFM
A Escala de Avaliação de Fugl-Meyer -EFM é uma escala de avaliação do desempenho físico desenvolvida por investigadores coordenada por Axel Fugl-Meyer (Fugl-Meyer AR, 2017) e validada pela comunidade médica em 1975. EFM é
quantificada relativamente a domínios como: função motora, sensibilidade, equilíbrio, amplitude de movimento e dor. (Figueiredo 2017)
2.3.3 NEUROESTIMULAÇÃO
A Estimulação Elétrica Neuromuscular (EENM) vem sendo usada por muito tempo na reabilitação de pacientes pós-AVC. Essa técnica gera uma corrente elétrica que, quando aplicada sobre o músculo, induz a contração. Alguns estudos mostraram redução da atrofia muscular, diminuição da espasticidade, aumento da força muscular e facilitação da recuperação do movimento quando utilizada a EENM.
2.4 MATERIAIS
2.4.1 ARDUINO
Arduino é uma plataforma eletrônica de código aberto baseada em hardware e software fáceis de usar. As placas Arduino são capazes de ler entradas - luz em um sensor, um dedo em um botão ou uma mensagem e transformá-la em uma saída ativando um motor, ligando um LED, publicando algo online.Pode comandar a placa enviando um conjunto de instruções para o microcontrolador da placa. Para fazer isso, você usa a linguagem de programação Arduino (baseada em Wiring), e o Arduino Software (IDE).(ARDUINO®, 2018)
Figura 3
fonte:Vida de silício (2021)
2.4.2 ACELERÔMETRO
De acordo com Prada (2009) Um acelerômetro nada mais é que um instrumento capaz de medir a aceleração sobre objetos. Ao invés de posicionar diversos
dinamômetros (instrumento para medir a força) em lugares diferentes do objeto, um único acelerômetro é capaz de calcular qualquer força exercida sobre ele.
Segundo a primeira lei de Newton: ”Todo corpo permanece em repouso até que alguma força externa aja sobre ele.” Já a segunda lei define a força aplicada como o produto da massa do corpo pela sua aceleração. Logo, medindo a aceleração aplicada sobre um corpo (e seu peso), é possível determinar a força aplicada sobre ele.
Figura 4
fonte: Baú da eletrônica (2021)
2.4.3 SERVO MOTOR
Os servomotores, também chamados de servos, são muito utilizados quando o assunto é robótica. De forma simplificada, um servomotor é um motor na qual podemos controlar sua posição angular através de um sinal PWM.Dessa forma, um servomotor é um atuador eletromecânico utilizado para posicionar e manter um objeto em uma determinada posição. Para isso, ele conta com um circuito que verifica o sinal de entrada e compara com a posição atual do eixo.(MOTA,2017)
figura 5
fonte:vida de silício (2021) 2.4.4 POTENCIÔMETRO
De acordo com o Mundo da Elétrica os potenciômetros são resistores de elevada precisão com uma derivação que permite a variação do valor resistivo pelo movimento de um eixo.São usados nos equipamentos para permitir a mudança do regime de operação.O potenciômetro possui três terminais, ou pontas, que são controlados a partir de um eixo giratório, responsável por ajustar a resistência do dispositivo.
Figura 6
fonte: Baú da eletrônica (2021)
2.4.5 GIROSCÓPIO
Dispositivos eletromecânicos que se fundamentam em relação ao momento angular, estão aptos a realizarem leituras de orientação espacial de um corpo (MOURA, 2013)
Figura 7
Giroscópio mecânico clássico Fonte: Adaptado de MOURA (2013)
3. METODOLOGIA
Foram utilizados os modelos de pesquisa exploratória e bibliográfica até o presente momento neste trabalho. Buscando informações com profissionais da área da fisioterapia para entender melhor as dificuldades dos pacientes e a viabilidade de um protótipo com intuito de trabalhar a mobilidade perdida de sua mão.
Após isso foi feito um levantamento bibliográfico com estudos na área da robótica e com o auxílio de professores que entendem sobre programação e determinados equipamentos eletrônicos, para encontrarmos materiais e tecnologias que atendam a proposta do protótipo.
A próxima etapa conta com a testagem desses materiais e o desenvolvimento do protótipo verificando se os materiais atendem a proposta. Com o auxílio de um fisioterapeuta pretende-se analisar o tempo de uso da luva e frequência que o paciente deverá seguir para a reabilitação da mão afetada. Serão realizadas entrevistas
diretamente com pacientes nesse quadro para adequarmos a luva para determinado público alvo.
4. RESULTADOS ESPERADOS
Contribuir na recuperação de pessoas que obtiveram sequela em sua mão, como dificuldade de abertura e alongamento dos dedos, após o acidente vascular cerebral, utilizando de exercícios que devolvam a mobilidade da mão, possibilitando ser realizado em ambiente domiciliar. As abordagens terapêuticas são métodos utilizados para reeducação da coordenação e aprendizagem visando a recuperação de movimentos e capacidades perdidas após o acidente vascular cerebral.
A abordagem tradicional é baseada na aprendizagem através da repetição de movimentos específicos definidos pelo médico ou especialista fisioterapeuta. É feito desta forma visibilizando melhorar o controle e a coordenação motora. Inclui exercícios de mobilidade articular, treino de força, exercícios aeróbicos, ensino de técnicas compensatórias e de reeducação hemicorpo não afetado.
5. CRONOGRAMA
Atividades desenvolvidas
Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov
Escolha do Tema e sua Delimitação;
X
Desenvolvimento do Problema de Pesquisa;
X
Desenvolvimento Do Objetivo Geral Específicos;
X
Desenvolvimento do Referencial Teórico;
X X X
Desenvolvimento da Metodologia;
X
Considerações finais;
X
Entrega do projeto;
X
Exposchmidt. X
REFERÊNCIAS
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https://www.arduino.cc/en/Guide/Introduction.Acesso em 10 de outubro de 2021.
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BAÚ DA ELETRÔNICA. Acelerômetro. São Paulo, 2021.Disponível em:
https://www.baudaeletronica.com.br/acelerometro-3-eixos-mma7361.html.Acesso em 10 de outubro de 2021.
BAÚ DA ELETRÔNICA. Potenciômetro. São Paulo, 2021.Disponível em:
https://www.baudaeletronica.com.br/potenciometro-linear-de-10k-10000.html.Acesso em 10 de outubro de 2021.
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DINIZ, Anselmo Eduardo; MARCONDES, Francisco Carlos; COPPINI, Nivaldo Lemos.Tecnologia da usinagem dos materiais. 7. ed. São Paulo: Artliber, 2010.
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DOS SANTOS TELES, Mayara; GUSMÃO, Cristiane. Avaliação funcional de pacientes com Acidente Vascular Cerebral utilizando o protocolo de Fugl-Meyer.
Revista Neurociências, v. 20, n. 1, p. 42-49, 2012. Acesso em 28 de agosto de 2021.
DrªMELO,Filomena.Reabilitação após AVC.Saude Bem Estar.pt,2021.Disponível em:https://www.saudebemestar.pt/pt/clinica/fisioterapia/reablitacao-apos-avc/.
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FERREIRA, E. D. P.; ALVES, N. D. L.A. Braço articulado com controle proporcional de movimento comandado via bluetooth por um aplicativo
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