Sensores MEMS para Análise de Movimento Humano

Resumo

Dispositivos MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems), como acelerômetros, giroscópios, termômetros, são capazes de realizar diversas funções com uma alta precisão e eficiência, e estão presentes em vários sistemas como smartphones e carros. Tais Dispositivos consistem na integração de elementos mecânicos, eletrônicos e sensores em um pequeno chip. Sensores de movimento, como giroscópios e acelerômetros, vem sendo amplamente utilizados, na última década, devido à sua redução de tamanho e custo, sendo assim implantado em smartphones e pequenos chips como o MPU6050. Esta redução de escala dos sensores implicou diretamente em sua utilização como dispositivo não invasivo na avaliação de movimentos humanos, como caminhada, amplitude de movimento de diversas articulações, e até na detecção de convulções de pacientes com epilepsia. A avaliação da mobilidade da coluna cervical proporciona informações acerca de doenças relacionadas às disfunções articulares. Atualmente, astécnicas mais difundidas são de alto custo e de difícil implementação nas clínicas de pequeno e médio porte, ou quando não, apresentam resultados contrastantes, o que compromete sua confiabilidade. Neste trabalho, propomos um sistema baseado em sensores inerciais para auxiliar a avaliação física, na mensuração das amplitudes de movimento (ADM), que, como dito anteriormente, pode ser utilizado em diversas aplicações, dentro delas foi escolhido avaliar a ADM da coluna cervical. Os sistemas propostos são: (a) dois sensores inerciais conectados a um microprocessador Arduino; (b) Aplicativo android para aquisição de dados dos sensores inerciais de um smartphone. Os experimentos compreenderam medidas simultâneas do sistema e do goniômetro manual para cada movimento, os dados estão apresentados através da média ± desvio-padrão. Após o processamento dos dados, as ADM’s foram obtidas a partir do reconhecimento dos picos do sinal. Na comparação entre as medidas, enquanto os resultados para movimentos rotacionais da cervical demonstraram equivalência, os de flexão, extensão, flexão lateral esquerda e direita apresentaram grandes discrepâncias. Esse fato se justifica dado o ponto de referência utilizado pelo goniômetro na vértebra C7 para estes movimentos, evidenciando sobretudo o movimento da porção inferior da cervical. O sistema desenvolvido, por sua vez, expressou a dimensão do movimento em sua totalidade. Um artigo foi submetido e aceito no XXIV Congresso Brasileiro de Engenharia Biomédica, 2014, com o título de Goniometria Baseada em Sensores Inerciais na Análise dos Movimentos da Coluna Cervical.