Um Corpo de Conhecimentos
Faculdade de Motricidade Humana Universidade Técnica de Lisboa
Análise biomecânica e modelação musculoesquelética Coordenador António Prieto Veloso
Laboratório de Biomecânica e Morfologia Funcional Grupo de Neuromecânica do Movimento Humano
Propósito multidiscilplinar • Biomecânica • Morfologia Funcional • Fisiologia
• Antropometria • Modelação e modelos computacionais
Âmbitos de investigação • Biomecânica no desporto e exercício
• Biomecânica clínica • Parametrização morfológica • Neuromecânica • Medicina regenerativa (colaboração com ICBAS – UP)
Linhas de Investigação do LBMF Linha de Investigação
Projeto
Estudo da carga biomecânica aplicada ao sistema musculoesquelético – Desenvolvimento metodológico
Estudo da carga biomecânica aplicada ao sistema musculoesquelético através da dinâmica inversa e (Visual 3D)
VISUAL 3D – C-MOTION
Cinemática inversa 3D do sistema musculoesqulético, técnicas de optimização da cinemática articular
Modelação e simulação do sistema musculoesquelético
Modelo de corpo inteiro incluindo calvícula tórax e determinação automática das inserções musculares
ADAMS MDI OPENSIM Community Stanford University
Métodos de escalonamento e de transformação
Desenvolvimento e aplicação de métodos experimentais e de modelação do sistema musculo-esquélético em associação com imagiologia
Análise do comportamento mêcanico muscular por ultrassonografiia e sonoelastografia
Desenvolvimento de modelos de contacto para a modelação da relação escápula/tronco
Avaliação da sobrecarga dos tecidos através da imagem por ressonânica magnética com imagem ponderada em T2 e por análise do tensor de difusão
Linhas de Investigação Linha de Investigação
Projeto
Estudo da carga biomecânica aplicada ao sistema musculoesquelético – Desenvolvimento metodológico
Estudo da carga biomecânica aplicada ao sistema musculoesquelético através da dinâmica inversa e (Visual 3D) Cinemática inversa 3D do sistema musculo-esqulético, técnicas de optimização da cinemática articular
Financiamento POCI/DES/61761/2004 -Evaluation of biomechanical load on musculoskeletal system 2005-2008 IR-A Veloso. (CIPER-FMH/UTL) 62.162, € - Excellent (End December 2008) POCTI/CTM/59091/2004-New Generation of Bioactive Biomaterials 2005-2008 -(ICETA-Porto/UP) (FE/UP) (CIPER-FMH/UTL) IR. J. Domingos (FE/UP) CI-A Veloso Financiamento € 85.000€ ((finalizado April 2008)
Projecto PTDC/DES/72946/2006 Biomecânica da Locomoção em Idosos. Factores Determinantes na Redução do Risco de Fractura. (CIPER-FMH/UTL) (IT/IST) IR A. Veloso (Novembro 2007) Financiamento € 102.300,
Modelos Cinemáticos 3D A avaliação da carga biomecânica sobre o sistema musculo-esquelético tem sido uma das principais áreas de pesquisa do laboratório de Biomecânica e Morfologia Funcional e do grupo de Neuromecânica do Movimento Humano, particularmente através do desenvolvimento de métodos de modelação. O desenvolvimento de modelação 3D para análise cinemática com a utilização do pacote Visual – 3D tem sido um dos nossos principais avanços.
Modelos Cinemáticos 3D Objetivos - Implementação de novas técnicas para estimação dos centros articulares e orientação dos segmentos corporais em condições dinâmicas. - Desenvolvimento de metodologias análise biomecânica em tempo real.
para
- Determinação do erro de medida através da análise de residuais das medidas biomecânicas.
Linhas de Investigação Linha de Investigação
Projeto
Modelação e simulação do sistema musculo-esquelético
Modelo de corpo inteiro incluindo calvícula tórax e determinação automática das inserções musculares Métodos de escalonamento e de transformação Desenvolvimento de modelos de contacto para a modelação da relação escápula/tronco
Financiamento Projecto PTDC/DES/102058/2008 Efeito da carga biomecânica no sistema músculoesquelético na mulher durante a gravidez e pós-parto IR: R. Santos-Rocha € 94.000,00 (Novembro 2009) Projecto PTDC/DES/103178/2008 Desenvolvimento de metodologias experimentais e de modelação para a avaliação da carga mecânica no sistema músculo-esquelético. IR: A.Veloso, € 151.800 (Novembro 2009) PTDC/CVT/64220/2006 REGENERAÇÃO Do Nervo Periférico Através Da Utilização De Tubos-Guia Biodegradáveis Associados A Um Sistema Celular Autólogo (ICETA-Porto/UP) (FE/UP) (CIPER-FMH/UTL) IR. A. Maurício (ICETA) (November 2007) Financiamento: € 177.609,00
Modelação e Simulação Biomecânica Sobrecarga cíclica
Modelo musculo-esquelético 3D para estudo do efeito da sobrecarga e da fadiga sobre o sistema neuromuscular e sobre as propriedades mecânicas do tendão e do músculo.
Salto unilateral repetido (“pé coxinho”)
Modelação e Simulação Biomecânica Sobrecarga cíclica
Análise mecânica Análise neuromuscular
Modelação e Simulação Biomecânica OPENSIM 1.8
Modelação e Simulação Biomecânica OPENSIM 1.8 Cálculo da atividade muscular
Modelação e Simulação Biomecânica “AN OPEN-SOURCE SUBJECT-SPECIFIC
MUSCULOSKELETAL SHOULDER MODEL”
Modelação e Simulação Biomecânica “AUTOMATIC MUSCLE ATTACHMENT DETERMINATION”
Modelação e Simulação Biomecânica “SHOULDER MODEL SCALING”
Modelação e Simulação Biomecânica
a1
b
x
a2
a3
T(x)
1
b 3
Modelação e Simulação Biomecânica Novo modelo de contacto Escápula/Tronco
Modelação e Simulação Biomecânica Novos modelos de contacto Escápula/Tronco- modelação por transposição de dados de imagem
Linha de Investigação Linha de Investigação
Projeto
Desenvolvimento e aplicação de métodos experimentais e de modelação do sistema musculo-esquélético em associação com imagiologia
Análise do comportamento mêcanico muscular por ultrassonografiia e sonoelastografia
Avaliação da sobrecarga dos tecidos através da imagem por ressonânica magnética com imagem ponderada em T2 e por análise do tensor de difusão Financiamento Projecto PTDC/DES/103178/2008 Desenvolvimento de metodologias experimentais e de modelação para a avaliação da carga mecânica no sistema músculo-esquelético. IR: A.Veloso, € 151.800 (Novembro 2009)
Biomecânica Experimental & Imagiologia Aplicação em gestos desportivos com carga cíclica
Ultrasom – modo B
Aplicação de novas técnicas de imagem Aplicação em gestos desportivos com carga cíclica Sonoelastografia – imagem da deformação do tecido por intermédio de uma escala de cor translúcida sobreposta à imgam em modo B.
Aplicação de novas técnicas de imagem Estudos piloto – imagens ponderadas em T2 Utilização de técnica multi-eco com obtenção de um mapa de distribuição de valores de T2. Os valores de T2 indicam a proporção de água e colagénio na cartilagem, aumentando de intensidade à medida que diminui o conteúdorelativo em colagénio.
Aplicação de novas técnicas de imagem Estudos piloto – imagens ponderadas em T2 A imagem do Tensor de Difusão traduz o percurso de difusão da água no tecido. A anisotropia das fibras musculares permite visualizar os feixes musculares com esta técnica e isoladamente dos tecidos em volta.
Medicina Regenerativa e Neuroreabilitação Colaboração com o ICBAS e FEUP - UP • Desenvolvimento de biomateriais e de tubos guia para reparação nervosa • Desenvolvimento de sistemas celulares para estimulação da regeneração nervosa e muscular • Efeito do exercício na regeneração nervosa e muscular • Reabilitação do Membro Superior parético pós AVC (Gil
Pascoal)
Avaliação da marcha: cinemática articular
Avaliação da marcha: cinemática articular
Projetos de Intervenção • Avaliação funcional em idosos e prevenção de quedas (projeto comunitário em colaboração com a Escola de Desporto de Rio Maior) • Avaliação da marcha na Osteoartrose (Margarida Espanha) • Avaliação da marcha na grávida (Gil Pascoal e Rita Santos Rocha)
• Pavimento pélvico na grávida (Gil Pascoal) • Cinemática do tronco e da região lombar durante a marcha e atividades de agachamento
Laboratório de Biomecânica e Morfologia Funcional Grupo de Neuromecânica do Movimento Humano Colaborações internacionais Stanford University Neuromuscular Biomechanics Research Group (OpenSim), Scott Delp IRM - Manchester Metropolitan University, Vasillios Baltzopoulos (PhD Joint program) Colaborações nacionais Charity – Humboldt University Berlim, Adamantios Arampatzis (PhD Joint program) Faculty of Human Movement, Free University of Amsterdam. Prof. Peter Huijing, Dr. Huub Maas (Post Doc joint program). (FCT Project). Università degli Studi di Torino. Dipartimento di Scienze Cliniche e Biologiche. Dr. Stefano Geuna (Post Doc joint program)
INEB Porto, FEUP – UP. José Domingos (Biomateriais) ICETA, ICBAS - UP Ana Colette Maurício Insituto de Telecomunicações Ana Fred FCT-UN, Mario Secca
Calgary University, Human Performance Laboratory. Dr Walter Herzog.( PhD Joint program) McMaster University. MRI Laboratory. Michael Noseworthy (FCT Project)
Laboratório de Biomecânica e Morfologia Funcional Grupo de Neuromecânica do Movimento Humano
MEMBROS
ALUNOS
António Veloso Augusto Gil Pascoal Carlos Andrade Carlos Ferreira Filomena Carnide Filomena Vieira Margarida Espanha Paulo Armada da Silva Pedro Mil-Homens Wangdo Kim Rita Santos Rocha
Filipa João Vera Moniz-Pereira Ricardo Matias Sandra Amado Liliana Aguiar Luís Cunha Andrea Ribeiro Helô-Isa André Flávia Yazigi Sandro Freitas Mª João Valamatos Mª de Lourdes Machado Marco Branco Rute Crisóstomo Rute Santos Luis Carrão