Introdução ao MatLab Aula 1 Multimédia Engenharia Biomédica.
ENGENHARIA BIOMÉDICA E MEDICINA FÍSICA E DE REABILITAÇÃO
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ENGENHARIA BIOMÉDICA
E
MEDICINA FÍSICA E DE REABILITAÇÃO
Alexandre Camões Barbosa
Fisiatra
Clínica das Conchas
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Universidade Nova de Lisboa
Caparica, 2012
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O que é a Medicina Física e de Reabilitação?
Especialidade médica
Promoção da funcionalidade física e cognitiva, da actividade e da participação social
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«Medicina física…»
• Técnicas terapêuticas empregues
– Cinesiterapia• Mobilização de articulações e estruturas miotendinosas• Fortalecimento muscular• Resistência muscular• …
– Agentes electrofísicos• Ultra-som• Laser• Correntes eléctricas• Ondas de choque• Ondas curtas• …
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«… e de Reabilitação»
• Estimulação eléctrica funcional
• Laboratório de marcha
• Laboratório da posição sentada
• Técnicas aumentativas de comunicação
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Ultra-som
• Aparelho que utiliza vibrações mecânicas semelhantes ao som
Infra-som<20Hz
Ondas sonoras20 Hz – 20 kHz
Ultra-som> 20 kHz
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Ultra-som
• Princípio terapêutico
Aplicação de vibração sónica a um material viscoelástico
Aumento dos movimentos moleculares
(vibração e consequente aumento do n.º de colisões)
Aumento da energia térmica
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Ultra-som
• Produção de ultra-som
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Ultra-som
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Ultra-som
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Ultra-som
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Ultra-som
INTENSIDADE x PROFUNDIDADE
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Ultra-som• Efeitos biológicos
– Aquecimento• Elevação da temperatura até 40-45ºC hiperemia, diminuição dor e espasmo, aumenta reparação tecidular
– Cavitação• Formação de bolhas de gás com diâmetro <1• Improvável nas intensidades usadas
– Ondas estacionárias• Ondas reflectidas que se sobrepõem a ondas incidentes, gerando picos de alta
pressão intervalados por picos de baixa pressão• Formação muito improvável dada a técnica de aplicação dinâmica
– Fluxo acústico• Movimento macroscópico e microscópico de fluido que exerce pressão nas
membranas celulares e «lava» os iões e moléculas acumulados
– «Micromassagem»• As rápidas alterações de pressão nas estruturas celulares provavelmente têm
efeitos importantes, a que tem sido chamado de ‘micromassagem’.
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Ultra-som
• Lesão de tecidos moles
– Fase aguda (até aos 3 dias)• Possivelmente sem benefício
– Fase subaguda (= granulação)• Deposição de tecido conectivo por acção dos fibroblastos
– Aumento da formação de colagénio– Aumento da resistência elástica
– Fase crónica (= remodelação)• Não foi estabelecido benefício, mas é provável que existe
Ainda não existe evidência convincente!
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Ultra-som
• Reparação de cartilagem articular
– POSSÍVEL ÁREA DE DESENVOLVIMENTO FUTURO
– Estudo com exposição de cartilagem rotuliana de coelhos a US diário durante 4-52 semanas mostrou melhoria significativa às 4-8 semanas
– Resultados semelhantes em estudo de ratos com osteoartrose induzida
– Nenhuma evidência ainda em humanos (falta de estudos)
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Ultra-som
• Reparação de feridas
– Vário estudos em animais revelam aceleração da cicatrização de feridas
• Em porcos houve aumento da resistência elástica (24%) e da deposição de colagénio (29%)
• Intensidades usadas: 0,1 W/cm2 – 1,5 W/cm2
– Estudos em humanos• Úlceras de pressão
– Callam 1987: aumento de 20% de cicatrização às 20 semanas
– Riet 1986: sem benefício
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Ultra-som
• Consolidação de fracturas
– Benefício claro nos atrasos de consolidação e pseudoartroses
• Aumento da velocidade de consolidação• No entanto, equipamento usado diferente do usado
na clínica diária• Falta estabelecer eficácia de equipamento usado
na clínica!
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Ultra-som
• Tecido cicatricial
– Poderá aumentar a extensibilidade– Faltam estudos que o evidenciem!
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LASER
• Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
• Modelo atómico (Bohr, 1913)
• Efeito fotoeléctrico e emissão induzida (Einstein, 1917)
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LASER
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LASER
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LASER
• Material activo nos laser usados em MFR
– He-Ne 632,8 nm 1-2 mm– AsGaAl (díodo) = 630 – 1550 nm 2-4 mm
PENETRAÇÃO MÁXIMA COM ~ 1200 nm
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LASER
• Potência
– CLASSE 1: < 0,5 mW– CLASSE 2: 0,5 – 1 mW– CLASSE 3A: 1 – 5 mW– CLASSE 3B: 5 – 500 mW
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Foto-receptor Fotossinal
FotoprodutosEfeitofinal
Radiação laser
activação
Cadeiafotobiológica
produção
FOTOBIOMODULAÇÃO
Foto-receptores Lavoproteínas
Catalases
Citocromoxidases
Tirosinases
SOD
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Efeitos directos ou primários
a. Bioquímicos
a. Variação dos níveis de AMPc
b. síntese de ATP mitocondrial
c. síntese de ADN
d. síntese de prostaglandinas
e. síntese de beta-endorfinas
f. actividade de fibroblastos e formação de colagénio
g. proliferação celular
h. Normalização dos níveis de fibrinogénio
b. Bioeléctricos: são todos aqueles nos quais se produzem alterações regularizadoras do potencial de membrana
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Efeitos indirectos ou secundários
A. Estimulação da microcirculação
Estímulo vasodilatador através de mediadores (e.g., histamina)
B. Efeitos sobre o trofismo local
1. Estimulação de tecido de granulação (feridas e úlceras)
2. Regeneração das fibras nervosas dos nervos periféricos;
3. Angioneogénese e regeneração de linfáticos;
4. Regeneração de tecido ósseo;
C. Outros efeitos
1. Estimulação da actividade neuronal;
2. dos potenciais de acção nervosos;
3. capacidade fagocitária de macrófagos e linfócitos.
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LASER
• Efeitos terapêuticos
– Efeito anti-inflamatório– Efeito biotrófico– Efeito analgésico
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LASER
• Cicatrização de feridas
– Evidência in vitro– Evidência conflituosa em animais– Muito pouca evidência em humanos por falta de
trabalhos metodologicamente bons
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LASER
• Cervicalgia e lombalgia
– Pouca evidência favorável– Alguns autores sugerem que luz não
coerente é tão eficaz como luz coerente
![Page 31: ENGENHARIA BIOMÉDICA E MEDICINA FÍSICA E DE REABILITAÇÃO](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081515/56813064550346895d96387e/html5/thumbnails/31.jpg)
LASER
• Síndrome do canal cárpico
– Weintraub, 1997: melhoria dos sintomas e comportamento neurofisiológico
– Irvine, 2004: sem benefício
![Page 32: ENGENHARIA BIOMÉDICA E MEDICINA FÍSICA E DE REABILITAÇÃO](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081515/56813064550346895d96387e/html5/thumbnails/32.jpg)
LASER
• Edema
– Poucos estudos existentes são favoráveis (redução do volume de edema)
![Page 33: ENGENHARIA BIOMÉDICA E MEDICINA FÍSICA E DE REABILITAÇÃO](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081515/56813064550346895d96387e/html5/thumbnails/33.jpg)
Correntes eléctricas
• BAIXA: 1 – 1000 Hz
• MÉDIA: 1000 – 10 000 Hz
• ALTA: > 10 000 Hz
![Page 34: ENGENHARIA BIOMÉDICA E MEDICINA FÍSICA E DE REABILITAÇÃO](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081515/56813064550346895d96387e/html5/thumbnails/34.jpg)
Correntes eléctricas
• Usos
– Excitomotor
– Analgésico
– Iontoforese
![Page 35: ENGENHARIA BIOMÉDICA E MEDICINA FÍSICA E DE REABILITAÇÃO](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081515/56813064550346895d96387e/html5/thumbnails/35.jpg)
Correntes eléctricas
• EXCITOMOTOR
– Fortalecimento muscular– Aumento da resistência muscular– Manter trofismo muscular– Estimulação eléctrica funcional
• Membro superior pós-AVC (e.g., extensores punho)• Assistência marcha na paralisia cerebral (e.g., dorsiflexores
tornozelo)• Pé pendente
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Correntes eléctricas
• ANALGÉSICO
– Baseado no efeito gate control de Wall e Melzack (1965)
– Estimulação de fibras Ab inibe transmissão nociceptiva ao nível da lâmina II corno posterior medula (substância gelatinosa de Rolando)
![Page 37: ENGENHARIA BIOMÉDICA E MEDICINA FÍSICA E DE REABILITAÇÃO](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081515/56813064550346895d96387e/html5/thumbnails/37.jpg)
![Page 38: ENGENHARIA BIOMÉDICA E MEDICINA FÍSICA E DE REABILITAÇÃO](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081515/56813064550346895d96387e/html5/thumbnails/38.jpg)
Correntes eléctricas
• Iontoforese
– Introdução de substâncias terapêuticas através da pele
– Usa corrente estado constante– Validada pela experiência de Leduc
![Page 39: ENGENHARIA BIOMÉDICA E MEDICINA FÍSICA E DE REABILITAÇÃO](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081515/56813064550346895d96387e/html5/thumbnails/39.jpg)
![Page 40: ENGENHARIA BIOMÉDICA E MEDICINA FÍSICA E DE REABILITAÇÃO](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081515/56813064550346895d96387e/html5/thumbnails/40.jpg)
SUBSTÂNCIA ELÉCTRODO EFEITO
Procaína + Analgésico
AINE
(e.g., diclofenac)
- Anti-inflamatório
Corticóides - Anti-inflamatório
Cloreto de cálcio
1%
+ Analgésico
Hipossulfito de sódio - Analgésico
IK - Fibrinolítico
![Page 41: ENGENHARIA BIOMÉDICA E MEDICINA FÍSICA E DE REABILITAÇÃO](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081515/56813064550346895d96387e/html5/thumbnails/41.jpg)
IONTOFORESE
• Necessidade de investigação
– Novas substâncias• Toxina botulínica• Insulina
– Meios de aplicação mais eficazes
![Page 42: ENGENHARIA BIOMÉDICA E MEDICINA FÍSICA E DE REABILITAÇÃO](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081515/56813064550346895d96387e/html5/thumbnails/42.jpg)
Laboratório de marcha
• Estudo do apoio plantar dinâmico• Cinemática da marcha• Forças reactivas do apoio durante a
marcha• Dinâmica articular• Electromiografia dinâmica telemétrica• Registo videográfico da marcha
![Page 43: ENGENHARIA BIOMÉDICA E MEDICINA FÍSICA E DE REABILITAÇÃO](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081515/56813064550346895d96387e/html5/thumbnails/43.jpg)
![Page 44: ENGENHARIA BIOMÉDICA E MEDICINA FÍSICA E DE REABILITAÇÃO](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081515/56813064550346895d96387e/html5/thumbnails/44.jpg)
![Page 45: ENGENHARIA BIOMÉDICA E MEDICINA FÍSICA E DE REABILITAÇÃO](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081515/56813064550346895d96387e/html5/thumbnails/45.jpg)
![Page 46: ENGENHARIA BIOMÉDICA E MEDICINA FÍSICA E DE REABILITAÇÃO](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081515/56813064550346895d96387e/html5/thumbnails/46.jpg)
![Page 47: ENGENHARIA BIOMÉDICA E MEDICINA FÍSICA E DE REABILITAÇÃO](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081515/56813064550346895d96387e/html5/thumbnails/47.jpg)
Laboratório da posição sentada
• Analisa postura sentada através de sensores de pressão
• Permite avaliar regiões de hiperpressão e modificar cadeira de rodas ou almofada anti-escaras
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![Page 49: ENGENHARIA BIOMÉDICA E MEDICINA FÍSICA E DE REABILITAÇÃO](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081515/56813064550346895d96387e/html5/thumbnails/49.jpg)
Técnicas aumentativas e alternativas de comunicação
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![Page 51: ENGENHARIA BIOMÉDICA E MEDICINA FÍSICA E DE REABILITAÇÃO](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081515/56813064550346895d96387e/html5/thumbnails/51.jpg)
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