Dispositivo de baixo custo baseado em sensores inerciais para avaliação cinemática de movimentos mandibulares

Resumo

A mastigação é uma função humana extremamente complexa. A análise cinemática dos movimentos descritos pela mandíbula durante a mastigação produzem informações relevantes para profissionais da saúde na formulação dos diagnósticos e condutas terapêuticas. Entretanto, a identificação desses movimentos não é uma tarefa trivial (IMTIAZ, 2004), e os métodos rotineiramente produzem resultados contraditórios, além de serem altamente subjetivos (INGAWALÉ, 2009). Adicionalmente, as técnicas de alta exatidão são caras e de difícil aplicação, limitando o seu uso em pequenos e médios centros terapêuticos. Recentemente, os sensores inerciais têm sido bastante utilizados em estudos relativos ao movimento mandibular humano devido a sua precisão, baixo custo e fácil acesso (MINAMI, 2010). Através da comunicação Inter-Integrated Circuit (I²C), foi possível estabelecer uma comunicação simples entre os dois sensores inerciais MPU6050 e o microcontrolador ATmega2560, que em seguida estabelece uma comunicação serial com um computador, e, através dessa comunicação serial, foi desenvolvido um software na ferramenta Processing que lê os dados recebidos do sensor, realiza operações de análise de sinal básicas (filtragem digital, integração e derivação numérica) e possibilita ao usuário terminal supervisionar as variáveis manipuladas em um gráfico, que pode ser exibidas no estilo Trend (grandeza física x tempo) ou correlacionando duas grandezas entre si. Para a validação do sistema, foi utilizada uma integração entre o software desenvolvido e a ferramenta de rastreamento de marcadores ARToolkit, para comparar os dados advindos do sensor com uma ferramenta de análise já consolidada. Como uma forma mais aprofundada de análise de sinal, foi utilizada a Transformada Wavelet para obter uma extração de características do sinal. Para tal análise, foi desenvolvido um segundo software na plataforma matemática MATLAB e, através de uma simples comunicação, a resposta do processamento é enviada à ferramenta em Processing. O sinal obtido pelo software desenvolvido mostrou não somente similaridade com o da ferramenta de validação como também superioridade na qualidade do sinal. O usuário terminal teve acesso aos coeficientes da Transformada Wavelet de uma forma gráfica, de maneira que, mesmo sem conhecimento na área, seja possível extrair características do sinal apenas analisando graficamente a imagem gerada, além de poder acompanhar em tempo real e gerar históricos de todas as variáveis observáveis durante o movimento mandibular. PALAVRAS-CHAVES:Mandible.Kinematics.Wavelet.SignalProcessing