Benefícios e aplicação da análise de marcha instrumental em 3D

Crianças e adolescentes com anomalias na postura e/ou movimento frequentemente presentes a pediatras e médicos de família. Patologias músculo-esqueléticas ou doenças neurológicas podem levar a distúrbios da marcha. Para além do exame clínico, o médico tem à sua disposição métodos de imagem, tais como radiografias convencionais e tomografia computorizada (TAC). Aqui, é muitas vezes difícil distinguir diversas variantes de desenvolvimento fisiológico de processos patológicos em crianças e adolescentes.

Representação quantitativa através de análise 3D

Em hospitais especializados, a análise instrumental da marcha em 3D permite à equipa interdisciplinar de médicos, cientistas desportivos e de movimento e fisioterapeutas assegurar diagnósticos para questões clinicamente relevantes. Por um lado, os métodos para a análise complexa do padrão de marcha humana estão disponíveis em medicina (Tab. 1) . Informações suplementares podem levar à revisão das medidas de cuidados/terapia iniciados e, se necessário, à melhoria do planeamento cirúrgico. Do outro lado dos métodos está a análise descritiva da marcha a olho nu. Serve como uma técnica básica para detectar desvios de marcha através da observação visual treinada. O olho humano pode processar directamente cerca de dez peças de informação por segundo. Em contraste, as câmaras de infravermelhos, tais como as utilizadas para análise de marcha 3D, registam dados a uma frequência de 200 Hz (frames/seg.). No meio está o diagnóstico médico de marcha apoiado pelo aparelho, que utiliza procedimentos simples de avaliação por vídeo e medições dinâmicas da carga de pressão.

As comparações de padrões de marcha facilitam o diagnóstico correcto

Com uma análise 3D da marcha, obtemos informações sobre possíveis assimetrias ou desvios da pélvis, tornozelo, joelho e articulação da anca com a medição simultânea da cinemática (ângulo articular), cinética (forças articulares, torques, forças de reacção ao solo) e EMG (actividade muscular). Em condições dinâmicas, as cargas que ocorrem nas juntas podem ser calculadas. As perturbações complexas da marcha podem assim ser representadas quantitativamente, por exemplo, sob a forma de curvas de tempo angular (cinemática) ou de tempo de força (cinética). Nos planos anatómicos podem ser registados movimentos no plano sagital (flexão/extensão), plano frontal (rapto/adução, varo/valgo) e plano transversal (rotação externa/internal) entre os segmentos.

A base para a avaliação é um passo duplo normalizado, definido como dois contactos terrestres iniciais consecutivos do mesmo pé. Um ciclo de marcha consiste em aproximadamente 60% de postura e 40% de fase de balanço (Fig. 1) . A comparação com pessoas saudáveis em teste é tão adequada na prática como a referência relativa no sentido de uma comparação pré e pós operatória. Os valores padrão são utilizados para descrever o padrão fisiológico de marcha. O conhecimento disto permite que o médico ou terapeuta faça um diagnóstico correcto, desenvolva uma terapia individual e avalie um tratamento baseado em dados. Independentemente disto, os valores padrão são utilizados como valores de orientação.

Pré-requisito para uma marcha fisiológica:

• Controlo central e periférico intacto
• Suficiente mobilidade conjunta
• Força muscular suficiente
• Braços de alavanca estáveis através de juntas estabilizadoras
• Fornecimento de energia intacto

Vantagens e desvantagens de diferentes métodos de medição

Os dados cinemáticos (curva de tempo angular) são registados utilizando sistemas multi-câmaras de alta resolução. A fita adesiva de dupla face é utilizada para fixar marcadores a pontos ósseos anatomicamente definidos. As câmaras de infravermelhos emitem impulsos de luz que são reflectidos pelos marcadores. Os impulsos reflectidos capturados são transmitidos das câmaras para o computador, que calcula as coordenadas espaciais a partir de pelo menos duas vistas de câmara e reconstrói uma figura linear utilizando linhas de ligação entre os marcadores individuais. Os marcos anatómicos são utilizados para determinar os movimentos segmentares (por exemplo, entre a perna superior e a inferior) um em relação ao outro. Dependendo da questão, os marcadores são dispostos utilizando conjuntos de marcadores definidos de forma diferente. Estes modelos de marcadores diferem quanto ao número de marcadores, posicionamento, possibilidades de aplicação e parâmetros de saída. Uma desvantagem e um factor limitativo para a validade dos dados de medição são artefactos causados pelo deslocamento da pele e tecido mole.

A cinética (progressão da força temporal) trata das forças que actuam numa parte conjunta ou corporal. O interesse está na causa e no controlo do movimento. As forças de reacção verticais e horizontais ao solo são medidas por placas de força embutidas no solo (Fig. 2). Estas medições permitem o cálculo das exigências funcionais (cargas) sobre as articulações que ocorrem durante a marcha. Os torques são calculados para as articulações dos membros inferiores utilizando a matemática da dinâmica inversa. O objectivo deste procedimento é determinar os torques e as forças necessárias para um movimento cinemático.

As medições do EMG de superfície são realizadas para avaliar a actividade muscular. A electromiografia é um procedimento para determinar os potenciais eléctricos durante a contracção muscular dos músculos. O comportamento de inervação dos músculos derivados pode assim ser objectivamente exposto. Os eléctrodos de superfície são utilizados para registar o sinal EMG. A utilização do EMG na análise clínica da marcha revela, entre outras coisas, quando os grupos musculares estão activos nas diferentes fases do ciclo da marcha.

Métodos cinemáticos, cinéticos, electromiográficos e clínicos complementam-se mutuamente e só podem ser interpretados de forma significativa em combinação. O estado do movimento do paciente é determinado por meio de testes de mobilidade e função muscular, a fim de poder interpretar os resultados da análise da marcha. Em doentes com doença neurológica, os músculos são adicionalmente testados quanto à espasticidade.

Exemplo de aplicação

Uma das perturbações de marcha mais comuns na paralisia cerebral é o padrão de marcha rodado internamente visto no paciente actual (15 anos) com paralisia cerebral espástica do lado direito (Fig. 3) .

No entanto, o aumento da rotação interna da articulação da anca direita com contracção simultânea da adução durante a marcha não conduz a uma marcha para dentro mas para fora de ambos os lados (ângulo de progressão dos pés) devido ao aumento da excursão tibial de 51° em ambos os lados (norma 33° ±8°) bem como aos pés dobrados presentes em ambos os lados. A causa do aumento da rotação interna da anca do lado direito é um aumento da rotação interna da anca clinicamente medido com uma articulação da anca flexada a 90° e uma capacidade de rotação externa cancelada (IRO/ARO 55/0/0° à direita). O ângulo de rotação da anca esquerda, por outro lado, está dentro do intervalo de referência durante a marcha (fig. 4). Uma coxa antetorta poderia ser excluída como diagnóstico diferencial.

O duplo curso do movimento pélvico sagital e o exame clínico indicam que o músculo iliopsoas está severamente encurtado de ambos os lados (Fig. 4). O teste de espasticidade mostra que os flexores da anca são espásticos de ambos os lados. O encurtamento resultante da espasticidade, por sua vez, leva a que o paciente tenha de andar com as articulações do joelho dobradas, a fim de manter o equilíbrio. Tanto as articulações do joelho como da anca são excessivamente flexionadas durante o ciclo de marcha, com a flexão já contraída de ambos os lados. Os extensores do joelho têm de neutralizar os torques de flexão resultantes em ambas as articulações do joelho, o que é indicado por uma actividade de fase de postura contínua no EMG dinâmico do vasto músculo medialis. (Fig. 5).

Além disso, a articulação da anca direita é cada vez mais adução devido a uma contractura, com forças elevadas (binários de abdução) actuando em ambas as articulações da anca com abdutores da anca fracos até ao fim da fase de postura (Fig. 6).

Enquanto o ângulo esquerdo do joelho no plano frontal está quase dentro do intervalo normal, a perna direita mostra um ângulo de joelho valgo na fase de postura. Este ângulo de valgo resulta de uma rotação interna combinada da articulação da anca direita e da contractura da flexão do joelho (Fig. 4). Isto desencadeia cargas (binários de valgus) em ambas as articulações do joelho que são muitas vezes superiores à direita > esquerda, o que pode levar a uma má utilização prematura nas articulações do joelho (Fig. 6, Fig. 2) . A carga de valgo na articulação do joelho esquerdo resulta do aumento da rotação externa do pé (toeing-out) à esquerda, bem como da inclinação lateral da parte superior do corpo para o lado esquerdo em consequência de músculos glúteos fracos, em que o vector de força é dirigido tão para fora pela posição do pé e pela inclinação lateral da parte superior do corpo que momentos laterais elevados (valgo e rapto) são desencadeados nas articulações tanto no joelho esquerdo como nas articulações da anca.

A cirurgia planeada a vários níveis inclui correcção de torção de ambas as coxas, extensão bilateral do joelho e cirurgia de ambos os pés. Isto torna possível diferenciar um padrão de marcha complexo e multifactorial com a análise de marcha em 3D instrumentada, permitindo assim um tratamento e terapia direccionados.

Conclusão para a prática

• A análise da marcha instrumental em 3D fornece informação adicional essencial que não pode ser capturada por meios clínicos para avaliar a capacidade de marcha.
• Os padrões complexos de doenças ortopédicas ou neurológicas podem ser analisados (estado real), o diagnóstico confirmado e o curso da terapia documentado.
• O comportamento de movimento dos pacientes pode ser registado quantitativamente.
• É um método de medição não invasivo e livre de radiação.
• Em condições dinâmicas, o exame fornece informações sobre a extensão do movimento (cinemática), torques e forças actuantes (cinética) e actividade muscular (EMG).
• As diferenças laterais entre o lado afectado e o lado não afectado podem ser mostradas através de uma comparação de simetria.
• Os conjuntos de dados comparativos de um grupo de controlo saudável simplificam a interpretação de padrões de movimento conspícuos.

Dr. phil. Regina Wegener

Literatura:

1. Bachmann C, et al: Sistemas de medição, métodos de medição e exemplos para análise da marcha instrumentada. Schweiz Z Med Traumatol 2008; 56 (2): 29-34.
2. Döderlein L, Wolf S: O valor da análise da marcha instrumental na paralisia cerebral infantil. Ortopedia 2004; 33 (10): 1103-1118.
3. Kirtley C, 2004: Clinical gait analysis – theory and practice. Elsevier, Churchill Livingstone.
4. Kleissen RFM, et al: Electromyography in the biomechanical analysis of human movement and its clinical application. Postura de marcha 1998; 8: 143-158.
5. Ludwig O, 2012: Análise da marcha na prática. Aplicação na prevenção, terapia e cuidados. C. Maurer: Geislingen.
6. Sander K, et al: Análise da marcha instrumental e do movimento nas doenças músculo-esqueléticas. Orthopäde 2012; 41 (10): 802-819.
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PRÁTICA DO GP 2013; 8(6): 14-18