O documento apresenta uma introdução à análise do movimento humano em biomecânica, abordando os principais tipos de análise (qualitativa e quantitativa), as ferramentas para análise cinemática (fotografia, filme, software) e os conceitos fundamentais como diagramas de representação, sistemas de coordenadas e cálculo de parâmetros cinemáticos como deslocamento, velocidade e ângulo.

1. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Introdução à Análise do
Movimento Humano

2. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Tipos de
Análise de
Movimento

3. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Análise
Qualitativa

4. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Qualitativa (subjetiva) - Observação sistemática e
julgameto introspectivo da qualidade do movimento
humano (ex. bom, mau, regular) com o propósito de
fornecer a intervenção mais apropriada para melhorar a
performance.
Ataque aos sintomas e depende da habilidade do
observador em diagnosticar as causas dos problemas e é
restrita apenas a certas variáveis do movimento (ex.
forças, ativação muscular, coordenação).
Análise Qualitativa do movimento

5. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki

6. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Maiores pontos de observação da
análise qualitativa da marcha
1 Cadencia 6 Pelve
a. simétrica a. inclinação anterior or posterior
b. rítmica b. variável
c. em nível
2 Dor 7 Joelhos
a. onde a. flexão, extensão
b. quando b. estabilidade
3 Passo 8 Tornozelo
a. dorsiflexão
b. eversão / inversão
4 Ombros 9 Pés
a. caídos
b. elevados, deprimidos,
protusos, retraídos
5 Tronco 10 Base
a. desvio fixo a. estável / variável
b. balanço b. larga / estreita
a. contato com o calcanhar
a. uniforme

7. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Análise Quantitativa
do Movimento

8. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Quantitativa (objetiva) - Baseada em alguma medida de
performance tal como x, v, a, , , , F, M, T, P, etc...
Análise Quantitativa do Movimento

9. Biomecânica
Cinemática Cinética Anatomia
Linear Linear Angular
x, v, a    Força Torque
Angular
Cinemetria Dinamometria
Controle
Ativação
Muscular
EMG
Parâmetros
corporais
Antropometria
Modelo Modelo
Forças de gravitação
Energia Mecânica
Inércia
Momentos Liquidos e
Forças internas
(Adaptado de Baumann, 1995)

10. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki

11. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki

12. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Fornecem importante informação
para que compreendamos uma série
de parâmetros que
caracterizam/determinam os
movimentos

13. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Análise Cinemática

14. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
É a área de estudos da mecânica
que analisa fatores de tempo e
espaço do movimento de uma
partícula ou de um sistema, sem
se preocupar com as forças que o
causaram.
Cinemática

15. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki

16. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
• Basada na descrição quantitativa de alguns parâmetros
do movimento que definem:
– técnica
– performance
• Papel da biomecânica:
– Compreender a mecânica da tarefa (ex. variáveis
importantes, relação entre variáveis e requerimentos da tarefa).
– Identicar causa de problemas na técnica ou
performance
– Diferenciar fatores não relacionados
Análise Cinemática

17. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Quais as questões a serem respondidas?
(o que eu quero da minha análise?)
Planejando uma Análise
Cinemática
Quais as variáveis de interesse?
(o que eu preciso medir?)
Como analisar?
(como eu vou medir?)
Modelo de análise

18. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Modelos em Biomecânica
 Para estimar variáveis de interesse.
 Simplificações e premissas acerca de como os
elementos são conectados e funcionam em conjunto
(estrutura funcional) para obter os resultados
desejados; mesmo com simplificações grosseiras:
 segmentos rígidos vs complexidade anatômica dos segmentos
 Aumentam o conhecimento e a visão sobre a realidade
Porque modelos...?
O que são modelos...?
Uma tentativa de representar a realidade... de forma simplificada.

19. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Um diagrama de representação consiste em uma partícula
ou um corpo rígido de interesse representado em um
sistema de coordenadas.
Para construir um diagrama de representação:
a) O sistema de interesse deve ser descrito e esquematizado
através de um sistema de segmentos articulados;
b) Um sistema de coordenadas deve ser definido.
Diagrama de representação
(“figura palito”)

20. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Coxa
Perna
Pé
Quadril
Joelho
Tornozelo
Metatarso

21. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
C7
T4
T7
T10
T12
L2
L4
S2
Exemplos de modelos biomecânicos

22. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Os segmentos corporais são dados
pelos centros articulares, os quais
são determinados pela intersecção
das linhas que cruzam os centros
articulares proximal e distal dos
segmentos.
Sistema de ligações
segmentares articuladas
Vamos dar uma olhada nisso!

23. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Fundamentos
básicos para a
análise cinemática

24. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
y
x
Estática

25. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
y
x
yt
ym
xt xm
Estática

26. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
yt
ym
xt xm
hipotenusa
oposto
cateto
sen
_


2
2
)
(
)
( xt
xm
ym
yt
ym
yt
sen






hipotenusa
adjacente
cateto_
cos 

2
2
)
(
)
(
cos
xt
xm
ym
yt
xt
xm






xt
xm
ym
yt



hipotenusa
oposto
cateto_
hipotenusa
adjacente
cateto_
cos
tan
sen

 = adjacente
cateto
oposto
cateto
_
_

Estática

27. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
y
x
Estática

28. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
y
x
xj
xt
yt
yj
cos
tan
sen


adjacente
cateto
oposto
cateto
_
_

xt
xj
yt
yj



Estática

29. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
y
x
Estática

30. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
A fotografia possibilita a análise de uma série de
informações a respeito de um determinado instante
do movimento (estático). A fotografia é um recurso
bastante limitado para análises dinâmicas. Desta
forma, a fotografia tem sido empregada para a
análise de posições estática, quase estáticas (ex.
postura) ou em atividades com início bem definido e
marcado.
A fotografia

31. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
A fotografia: exemplo aplicado a
análise da postura

32. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
De uma maneira geral, um filme é constituído por
uma seqüência de fotografias exibidas com uma
certa freqüência... Desta forma, se a posição de um
ponto ou segmento for determinada em um quadro
(frame 1), a diferença de posição em relação a um
segundo quadro (frame 2) representa o deslocamento
do ponto/segmento no espaço.
Da fotografia para o filme
1 2 3 4

33. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Da fotografia … para o filme!
x1
y1
y3
x3
1
3 x
x
x 

 1
3 y
y
y 


(x1, y1)
(x3, y3)

34. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
inicial
final x
x
x 


Na marcha, a diferença de posição horizontal do
calcâneo (no instante do contato com o solo)
representa a amplitude do passo... e é uma importante
variável da marcha
final
x
inicial
x
Da fotografia para o filme

35. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Um outro fator importante é a velocidade com que
certos fenômenos ocorrem... A velocidade pode ser
obtida pela primeira derivada da posição do ponto ou
segmento....
Da fotografia para o filme
)
(
)
(
inicial
final
incial
final
t
x
t
t
x
x
tempo
distância
v







Na fotografia é muito difícil determinar o intervalo de
tempo entre as tomadas de imagem.... porém o filme é
formado por quadros (fotos!) obtidas em um intervalo
de tempo constante - determinados pela frequência da
câmera (50 a 60 Hz).

36. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
final
x
inicial
x
Velocidade
)
(
)
(
inicial
final
incial
final
t
x
t
t
x
x
tempo
distância
v







A velocidade das passadas determinam a velocidade
de propulsão média do centro de massa.
0 m 1 m
0 s 1 s

37. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Cálculo de velocidade
A velocidade calculada através de pontos extremos do
movimento (ex. contatos sucessivos do calcâneo) revelam a
velocidade média do movimento. A velocidade instantânea
pode ser calculada da mesma forma, porém os pontos
adjacentes devem ser utilizados.
1 2 7
6
5
4
3 8 9
v2
v3
v4
v5
v6
v7
Velocidade média
Velocidades instantâneas

38. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
A maior parte dos movimentos
do corpo humano não são
lineares, mas angulares... onde
as mesmas relações se
aplicam...
)
(
)
(
inicial
final
incial
final
t
angular
angular
t
t
tempo
distância
v










Medidas lineares e angulares

39. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Análise Cinemática
A análise pode ser feita através de diversos métodos:
Impressas - “hard copy”
Fotografia ou conjunto de fotografias
Determinação direta (transferidor)
Determinação matemática trigonométrica (coord x;y)
Vantagens:
Baixo custo
Medidas de fácil obtenção
Desvantagens:
Necessidade de material fotográfico e/ou impresso
Pouca precisão (dependendo do tamanho da foto)
Processamento muito trabalhoso

40. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Análise Cinemática
Digital -
Via software “genérico” (ex. CorelDraw, etc...)
Determinação matemática trigonométrica (coord x;y)
Determinação digital direta (ferramentas lineares e
angulares).
Vantagens:
Baixo custo
Desvantagens:
Necessidade da montagem de planilhas de cálculo
Processamento relativamente trabalhoso

41. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Análise Cinemática
Digital -
Via software “específico” (ex. Peak; Simi, Elite, APAS, etc...)
Determinação manual
Determinação semi-automática
Determinação automática
Vantagens:
Processamento fácil
Recursos visuais (gráficos) disponíveis
Desvantagens:
Alto custo

42. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Determinação matemática trigonométrica (coordenadas x;y)

43. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Determinação digital direta (ferramentas lineares eangulares)

44. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Análise Cinemática
Quantitativa da Marcha

45. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Análise Cinemática da Marcha
A análise cinemática pode ser efetuada em duas (2D) ou três
dimensões (3D).
A cinemática 2D é constituída por análises nos planos
cartesianos (x, y; x, z; ou y, z) e apresentam uma série de
requisitos, apesar de serem relativamente mais simples esistem
limitações em relação a movimentos rotacionais (em outros
planos) que não podem ser detectados.
A cinemática 3D é constituída por análises efetuadas nos três
planos de movimento (x, y e z) e possuem uma demanda (ex.
equipamentos) maior do que a análise em 2D; possibilita a
análise de movimentos rotacionais dos segmentos.

46. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
X Z
Y
Eixos de referência para os
planos de análise

47. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Representação
esquemática de uma
análise cinemática
tridimensional por
computador
Data analysis

48. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Recursos técnicos fundamentais para
coleta de dados
2 câmeras analógicas
conversor
analógico/digital
cabo de vídeo

49. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Marcadores planos ou esféricos
(extrusão dos pontos)

50. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
holofotes 1000W
sinal de sincronização
câmeras
câmera de
sincronia de
ciclos

51. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
câmera 1
câmera 2
sinal de sincronização
câmeras
sincronizadas

52. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Análise Cinemática da Marcha - 3D

53. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Análise Cinemática da Marcha - 3D
(mínimo 2 câmeras)

54. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Análise Cinemática da Marcha - 2D
(calibragem)
Para que o movimento possa ser analisado de forma correta, se
faz necessário fornecer parâmetros que corrijam a relação
câmera-objeto, ou seja, é necessário calibragem.

55. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Análise Cinemática da Marcha –
2D (1 câmera)

56. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Análise cinemática da Marcha:
Um exemplo aplicado

57. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki

58. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Calibragem do espaço
tridimensional do movimento

59. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki

60. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
T7
T4
T10
T12
L2
L4
S2
C7
acrômios
espinhas ilíacas póstero-
superiores

61. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
x
y
Cateto
oposto
Cateto
adjacente
α
atan α =
cateto oposto
cateto adjacente

62. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
ângulo relativo à
cifose torácica

63. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
ângulo relativo à
lordose lombar

64. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
antes do rastreamento

65. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
depois do rastreamento

66. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki

67. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Representação tridimensional
estática dos segmentos

68. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Representação tridimensional
dinâmica dos segmentos
plano sagital plano frontal

69. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Comportamento do segmento C7-S2
durante a marcha sem mochila

70. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Exemplo de uma análise cinemática dos picos de
velocidades angulares do ombro e cotovelo

71. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
Exemplo de planilha de dados exportados no Excel

72. B
I
O
M
E
C
Â
N
I
C
A
Rodacki
• Goniômetros: amplitude de movimento
• Eletrogoniômetros: ângulo articular em instantes
sucessivos
• Passarelas condutivas: amplitude da passada, cadência,
velocidade, etc.
• Cameras de vídeo: comprimento da passada, cadência,
velocidade, etc.
• Acelerômetros: acelerações.
• Sistemas de marcas 3D: todas as medidas cinemáticas
• Campos eletromagnéticos: todas as medidas cinemáticas
• GPS: algumas medidas cinemáticas
Outros métodos de análise
cinemática