BRPI1106236A2 - Veste baseada em tensegridade para otimização de postura e movimento humano - Google Patents

Abstract

VESTE BASEADA EM TENSEGRIDADE PARA OTIMIZAÇÃO DA POSTURA E MOVIMENTO HUMANO. A matéria é compreenddida por uma veste biomecânica para promover a otimização da postura e do movimento corporal. Especificamente, o equipamento consiste em uma veste que apresenta áreas reforçadas por material que simula a tração elástica, normalmente provida pelas estruturas corporais. Essas áreas de reforço tensional seguem padrões da arquitetura do sistema muscoloesquelético e visam dar suporte apropriado para a postura e os movimentos de criança e adultos com disfunções motortas, assim como otimizar o desempenho de trabalhadores e atletas, durante suas atividades.

Description

"VESTE BASEADA EM TENSEGRIDADE PARA OTIMIZAÇÃO DA POSTURA E MOVIMENTO HUMANO"

A matéria tratada é compreendida por uma veste biomecânica para promover a otimização da postura e do movimento corporal. Especificamente, o equipamento consiste em uma veste que apresenta áreas reforçadas por material que simula a tração elástica, normalmente provida pelas estruturas corporais. Essas áreas de reforço tensional seguem padrões da arquitetura do sistema musculoesquelético e visam dar suporte apropriado para a postura e os movimentos de crianças e adultos com disfunções motoras, assim como otimizar o desempenho de trabalhadores e atletas, durante suas atividades.

A manutenção apropriada da postura estática e a promoção de um controle dinâmico do movimento adequado são condições fundamentais para o corpo responder de maneira eficiente às demandas impostas. Para tanto, é essencial que as articulações se comportem de forma estável em todas as situações as quais são submetidas. Assim, devido a sua clara importância e aplicabilidade, a estabilidade articular vem tendo destacado foco de atenção e debate na comunidade cientifica. Conceitualmente, estabilidade pode ser definida como a habilidade da articulação retornar ao seu estado original após sofrer uma perturbação (Oliveira, V.C. et. al. Estabilidade articular da coluna vertebral: teorias contemporâneas e novos paradigmas Back stability: contemporary theories and new paradigms. Fisioterapia Brasil, v.10, 2009).

O modelo mecânico de estabilidade estrutural de construções e pontes tem sido usado, tradicionalmente, para o estudo dos mecanismos de estabilização utilizados pelo sistema neuro-musculoesquelético. Considerando- se este modelo, mecanismos baseados em forças compressivas contínuas têm sido classicamente propostos para descrever a estabilidade de partes diferentes do corpo humano, tais como a pelve, coluna e o joelho. Entretanto, sob essa perspectiva, diversos problemas são encontrados para explicar a estabilidade de articulações do corpo humano (Vleeming, A., et al. Relation between form and function in the sacroiliac joint. Part II: Biomechanical aspects. Spine, v.15, p. 133-136, 1990a; Vleeming, A. et. al. Relation between form and function in the sacroiliac joint. Part I: Clinicai anatomical aspects. Spine, v. 15, ρ.130-132, 1990b; Panjabi1 Μ. Μ. The stabilizing system of the spine. Part II. Neutral zone and instability hypothesis. Journal of Spinal Disorder, v.5, p.390- 396; discuss, 1992; Panjabi, Μ. M. Clinicai spinal instability and Iow back pain. Journal of Electromyography and Kinesiology, v.13, n.4, p.371-379, 2003;

Hodges, P. W. et al. Coexistence of stability and mobility in postural control: evidence from postural compensation for respiration. Experimental Brain Research, v.144, n.3, p.293-302, 2002; Hodges, P. W. The role of the motor system in spinal pain: implications for rehabilitation of the athlete following Iower back pain. Journal of Science and Medicine in Sport, v.3, n.3, p.243-253, 2004; Markolf, K., Graff-Radford, A. & Amstutz, H. In vivo knee stability. Journal of Bone and Joint Surgery, V.60-A, p. 664-675, 1978; Solomonow, M., Baratta, R.; Zhou, B. The synergistic action of the ACL and thigh muscles in maintaining joint stability. American Journal of Sports Medicine, v. 15, p. 207-213, 1987).

A estabilidade gerada por mecanismos compressivos seria dependente da existência de forças de atrito entre as superfícies articulares e envolveria uma quantidade excessiva de carga sobre essas superfícies. Entretanto, existem evidências de que os coeficientes de atrito da maioria das articulações são extremamente baixos para prover esse tipo de estabilidade (Levin, S.M.; Theories about spinal loading. Spine, v.12, n.4, p.422-423, 1987; Levin, S.M.; Regional variation in tensile properties and biomechanical composition of the human Iumbar anulus fibrosus. Spine, v.20, n.9, p. 1103-1104, 1995a; Levin, S.M. The Tensegrity-Truss as a Model for Spine Mechanics: Biotensegrity. Journal of Mechanics in Medicine and Biology, v.2, n.3, p.375-388, 2002; Schmidt, T.A.; et. al. Boundary lubrication of articular cartilage: role of synovial fluid constituents. Arthritis Rheum, v. 56, n.3, p. 882-891, Mar. 2007; Wright, V.; Jonhs, R.J. Quantitative and qualitative analysis of joint stiffness in normal subjects and in patients with connective tissue diseases. Ann Rheum Dis, v. 20, p. 36-46, Mar. 1961; Such, C.H.; Unsworth, A.; Wright, V.; Dowson, D. Quantitative study of stiffness in the knee joint. Ann Rheum Dis, v. 34, n.4, p. 286-291, Ago. 1975; Whittlesey, S.N.; Robertson, D.G.E. Two-dimensional inverse dynamics. In: Robertson,D.G.E. et al. Research Methods in Biomechanics. Champaign, p. 103-124, 2004).

As cargas geradas nas superfícies articulares, baseado no mecanismo compressivo, seriam suficientemente elevadas para causar processos degenerativos. Nesse sentido, esperar-se-ia uma alta prevalência de processos degenerativos mesmo em fases iniciais da vida de um indivíduo. Contudo, observa-se que esses processos são mais prevalentes em idades avançadas, particularmente em indivíduos com alterações de alinhamento ósseo, o que favorece cargas compressivas (Levin, S. M. Theories about spinal loading. Spine, v.12, n.4, p.422-423, 1987; Levin, S. M. Regional variation in tensile properties and biomechanical composition of the human Iumbar anulus fibrosus. Spine, v.20, n.9, p. 1103-1104, 1995a.; Levin, S. M. The Tensegrity-Truss as a Model for Spine Mechanics: Biotensegrity. J. of Mechanics in Medicine and Biology, v.2, n.3, p.375-388, 2002; Sharma L. et. al. The role of knee alignment in disease progression and functional decline in knee osteoarthritis. JAMA.\ v. 286, n. 2, p.188-195, 2001; Gross K.D. et. al.. Varus foot alignment and hip conditions in older adults. Arthritis Rheum, v.56, n.9, p.2993-2998, 2007). Além disso, a estabilidade compressiva seria dependente da força da

gravidade, ou seja, posição-dependente. Nesse sentido, uma articulação seria estável apenas quando uma superfície articular estivesse verticalmente sobreposta à outra, o que faria com o sistema fosse instável em qualquer outra posição. Considerando-se as características de modelos de estabilidade compressiva, as articulações seriam inerentemente instáveis. Por exemplo, a coluna humana entraria em colapso caso uma carga de apenas 2 kg fosse aplicada em seu topo. Dessa forma, modelos baseados em estabilidade compressiva não conseguem explicar a estabilidade efetiva observada nas articulações em diversas posturas e durante a realização de movimentos (Levin, S. M. Theories about spinal loading. Spine, v.12, n.4, p.422-423, 1987; Levin, S. M. Regional variation in tensile properties and biomechanical composition of the human Iumbar anulus fibrosus. Spine, v.20, n.9, p.1103- 1104, 1995a.; Levin, S. M. The Tensegrity-Truss as a Model for Spine Mechanics: Biotensegrity. Journal of Mechanics in Medicine and Biology, v.2, n.3, p.375-388, 2002; White, Α. A., Panjabi, M. M., Clinicai Biomechanics ofthe Spine, p. 1-57. Lippincott, Philadelphia, 1978).

Diante dos problemas de modelos compressivos para explicar a estabilidade inerente ao sistema musculoesquelético, outro modelo tem sido proposto. Este modelo baseia-se na propriedade arquitetônica de integridade tensional, conhecida como tensegridade. Tensegridade refere-se a um sistema intrinsecamente estável que contém um grupo de componentes em compressão dentro de uma rede de componente interconectados sob tração.

Estruturas de tensegridade são estruturas estáveis em todas as direções (estabilidade omnidirecional), em virtude da presença desta força tensional contínua, distribuída entre todos os elementos (pré-estresse) e de uma organização arquitetônica na qual os elementos internos seguem um padrão totalmente triangulado (padrões geodésicos) (Motro, R.; Tensegrity: The state of the art. 5th Int. Conf. on Space Structures, G.A.R. Parke and P. Disney, eds.,Telford, 2002; Sultan, C., Corless, M., & Skelton1 R. E. The prestressability problem of tensegrity structures: some analytical solutions. Intern. J. of Solids and Structures, v.38, n. 30-31, p.5223-5252, 2001; Sultan, C., Corless, M., Skelton, R. E. Linear dynamics of tensegrity structures. Engineering Structures, v.24, n.6, p.671-685, 2002; Defossez, M. Shape memory effect in tensegrity structures. Mechanics Research Communications, v.30, n. 4, p.311-316, 2003).

A organização complexa do sistema musculoesquelético é, na realidade, consistente com a de estruturas de tensegridade. De acordo com esse sistema, ossos são elementos compressivos descontínuos, enquanto fáscias, ligamentos, músculos e tendões formam uma rede contínua de elementos tracionais, dentro da qual os ossos estão embutidos. Por exemplo, a organização fascial dos tecidos em torno da coluna lombar (fáscia tóraco- lombar) se assemelha a estruturas geodésicas que obtêm equilíbrio dinâmico por meio de forças tensionais que são distribuídas em todas as direções. Além disso, estudos confirmam a presença de pré-estresse em tecidos conectivos do sistema musculoesquelético na articulação do tornozelo (Levin, S.M. The Importance of Soft Tissues for Structural Support of the Body. Spine: State of the Art Rev., v.9, 1995b; Levin, S.M. Putting the shoulder to the wheel: a new biomechanical model for the shoulder girdle. Biomedical Sei. Instrum., v.33, p.412-417, 1997a; Levin, S.M.; A different approach to the mechanics of the human pelvis: Tensegrity, Vleeming, Movement, Stability and Low back pain. Churchil Livingstone. 1997b; Souza T.R. et. al.. Prestress revealed by passive co-tension atthe anklejoint. J. Biomech. v.42, n.14, p.2374-2380, 2009). Como em outras estruturas de tensegridade, forças geradas internamente no sistema musculoesquelético ou aplicadas externamente a este sistema são imediatamente redistribuídas para partes diferentes do corpo como forma de garantir estabilidade. Além disso, diversos estudos sobre ajustes posturais a perturbações sugerem que o sistema musculoesquelético age globalmente para recuperar sua estabilidade, além de apresentar respostas em áreas distantes daquelas que sofrem as perturbações. Estes fatos indicam que o sistema musculoesquelético age como um meio para propagação de estresse que, imediatamente, redistribui forças globalmente, como esperado em estruturas de tensegridade. A implicação é que a arquitetura do sistema musculoesquelético parece ser parte da solução e não parte do problema de estabilidade (Neptune R. R., Zajac F.E. & Kautz S.A. Muscle force redistributes segmentai power for body progression during walking. Gait Posture, v.19, n.2, p.194-205, 2004; Marsden, C. D., Merton, P.A. & Morton, Η. B. Rapid postural reactions to mechanical displacement of the hand in man. In Desmedt: Motor Control Mechanisms in Health and Disease. Raven Press, p. 645-659, 1993).

A capacidade de propagação de estresse no sistema musculoesquelético parece depender das propriedades teciduais como a capacidade de geração de força e resistência à movimentação (rigidez). Estudos sugerem ser possível alterar tanto a capacidade de geração de força quanto à resistência mecânica oferecida por músculos à movimentação articular, por meio de um treinamento muscular em posições específicas. Estudos experimentais realizados com modelos animais demonstram a adaptabilidade do tecido muscular a diferentes demandas funcionais através de modificações na rigidez, na curva comprimento-tensão e no comprimento dos músculos (Fournier, M. et al. Is Iimb immobilization a model of muscle disuse? Experimental Neurology, v. 80, n.1, p. 147-156, 1983; Herbert, R. The passive mechanical properties of muscle and their adaptations to altered patterns of use. The Australian Journal of Physical Therapy, v. 34, n.3, p. 141-149, 1988). Os músculos, quando mantidos em posição encurtada, sofrem uma

perda de até 40% no número de sarcômeros em série, associada à redução do comprimento e aumento da rigidez muscular (Tabary, J.C. et al. Physiological and structural changes in the cat's soleus muscle due to immobilization at different Iengths by plaster casts. Journal of Physiology, v.224, n.1, p. 231-244, 1972; Williams, P.E.; Goldspink, G. Changes in sarcomere Iength and physiological properties in immobilized muscle. Journal of Anatomy, v.127, n.3, p. 459-468, 1978). Essas alterações não são conseqüentes do desuso, pois são também verificadas, ainda mais rapidamente, em músculos mantidos em posição encurtada e submetidos à eletroestimulação. Dessa forma, na ausência de imobilização, a contração muscular contínua em posição encurtada, mantida por eletroestimulação, também resulta em perda de sarcômeros (Tabary, J.C. et al. Experimental rapid sarcomere Ioss with concomitant hypoextensibility, Muscle Nerve, v.4, n.3, p. 198-203, 1981). Por outro lado, quando o músculo é mantido em posição alongada, é observado um acréscimo de até 19% no número de sarcômeros em série e um aumento no comprimento muscular (Williams, P.E. et al. The importance of stretch and contractile activity in the prevention of connective tissue accumulation in muscle. Journal of Anatomy, v. 158, p. 109-114, 1988; Tabary, J.C. et al. Physiological and structural changes in the cat's soleus muscle due to immobilization at different Iengths by plaster casts. Journal of Physiology, v. 224, n.1, p. 231-244, 1972).

A manutenção do músculo em posição encurtada ou alongada causa deslocamentos na curva comprimento-tensão, de forma que os músculos passam a gerar tensão máxima em amplitudes próximas àquelas em que são mantidos. Músculos mantidos em posição encurtada apresentam um deslocamento da curva comprimento-tensão para a esquerda (o músculo passa a gerar tensão máxima em comprimentos menores) e aqueles mantidos em posição alongada apresentam um deslocamento da curva comprimento-tensão para a direita (geração de tensão máxima em amplitudes de maior comprimento do músculo) (Williams, P.E.; Goldspink, G. Changes in sarcomere Iength and physiological properties in immobilized muscle. J. of Anatomy, v. 127, n.3, p. 459-468, 1978; Williams, P.E.; Goldspink, G. Changes in sarcomere Iength and physiological properties in immobilized muscle. J. of Anatomy, v. 127, n.3, p. 459-468, 1978).

Portanto, estas evidências sugerem ser possível alterar a capacidade de geração de força e a resistência mecânica oferecida por músculos à movimentação articular, por meio de um treinamento muscular em posições específicas.

Além das evidências obtidas em cobaias, estudos realizados em seres humanos demonstraram que exercícios resistidos realizados, priorizando amplitudes, nas quais os músculos se encontram alongados ou encurtados modificam a capacidade do indivíduo de gerar força na amplitude treinada. Foi demonstrado que este treinamento resultou em remodelação tecidual (deslocamento da relação comprimento-tensão), além de modificações na rigidez articular. Ambos os efeitos são consistentes com mudanças no comprimento muscular gerado por mudanças no número de sarcômeros em série. Esse treinamento foi efetivo não somente em indivíduos típicos, mas também em crianças com paralisia cerebral (PC). No entanto, as modificações nas propriedades musculares por si só não resultaram em mudanças na funcionalidade destas crianças. Uma possível explicação é que a intensidade do treinamento não tenha sido suficiente. Apesar dos ganhos, o desequilíbrio na rigidez tecidual ainda se mantém. Estes desequilíbrios geram um gradiente de tensão no sistema musculoesquelético que facilita o padrão atípico de movimento, uma vez que segmentos corporais tendem a se mover na direção de menor resistência. No entanto, outros fatores podem estar associados a ausência de efeitos do treinamento na capacidade funcional (Aquino, C.F., Fonseca, S.T., Gonçalves, G.P., Silva, P.L., Ocarino, J.M., Mancini, M.C. Stretching versus strength training in Iengthened position in subjects with tight hamstring muscles: A randomized controlled trial. Manual Therapy, v.15, p.26- 31, 2010; Ocarino, J., Fonseca, S.T., Silva, P.L., Mancini, M.C., Gonçalves, G. Alterations of stiffness and resting position of the elbow joint following resistance training. Manual Therapy, v.13, p.411-418, 2010, Vaz, D.V., Mancini, M.C., Fonseca, S.T., Vieira, D.S., Pertence, A.E.M. Muscle stiffness and strength and their relation to hand function in children with hemiplegic cerebral palsy. Developmental Med. and Child Neurology, v.48, n.9, p.728-733, 2006). Teorias de aprendizagem motora contemporâneas sugerem que os

ganhos são específicos ao tipo de movimento treinado. No caso do estudo discutido acima, as crianças foram simplesmente solicitadas a fazerem movimentos isolados de flexão e extensão do punho. Este ganho não foi transferido para atividades manuais que requerem estabilidade postural além da movimentação de todo o membro superior e da coordenação destes movimentos com objetos no ambiente. Portanto, a minimização das deficiências na estrutura muscular, embora necessária, não é suficiente para causar modificações significativas nos padrões de movimento que suportam as atividades funcionais. De fato, relações lineares e inequívocas entre deficiências em estruturas e funções corporais raramente são encontradas. Para que os ganhos sejam transferidos para desempenho de atividades diárias, treinos funcionais específicos devem ser adicionados à intervenção (Carr, J.H., Shepherd, R.B. Neurological rehabilitation: optimizing motor performance, p.350. Oxford, UK: Butterworth-Heinemann, 1998; Latash ML, Anson JG. What are "normal movements" in atypical populations? Behavioral and Brain Sciences, v.19, n.1, p. 55-106, 1996).

Um suporte para esta hipótese foi o estudo realizado por pesquisadores, que avaliaram os efeitos da terapia de movimento induzido por restrição no uso do membro superior, acometido de crianças hemiplégicas. Num primeiro momento, foi feita a contenção do membro não acometido. Durante o período de contenção, foi realizado um treinamento intensivo que deu à criança inúmeras oportunidades para realizar atividades com o membro acometido. Em seguida, foi feito um treino bimanual. Observou-se que essa intervenção resultou em ganhos significativos no desempenho funcional dessa criança. Considerando-se, no entanto, que movimentos atípicos são adaptativos, espera-se que os efeitos do treino funcional sejam potencializados, e mais facilmente mantidos, se este for associado a intervenções direcionadas a modificação das propriedades intrínsecas musculares que parecem perpetuar as compensações de postura e movimento associadas a PC (Brandão M.B. et. al. Adapted version of constraint-induced movement therapy promotes functioning in children with cerebral palsy: a randomized controlled trial. Clin Rehabil. v. 24, p.639-47, 2010). As evidências supracitadas sugerem que intervenções efetivas para

promover a otimização de postura e movimento no contexto de intervenções em reabilitação, em atividades esportivas e em atividades ocupacionais devem ser pautadas em dois pilares: I. Treinamento de força intensivo, em posições específicas, para modificar

as propriedades intrínsecas musculares de forma a (a) promover o ganho de força dos músculos em amplitudes relevantes para o desempenho de atividades funcionais; e (b) otimizar a distribuição de tensão, de forma a diminuir a resistência a padrões de movimento

que garantam um melhor desempenho nestas atividades.

II. Treinamento funcional que propicie a exploração dos recursos

musculoesqueléticos obtidos com o treino de força no contexto de atividades relevantes. Alguns documentos de patentes, relativos à utilização de vestes

utilizadas no tratamento de disfunções motoras são descritos no estado da técnica.

O documento de patente US20070135278, intitulada "Suit for forcedly modifying a human posture and producing an increased Ioad on a Iocomotion apparatus" descreve um dispositivo que é utilizado para modificar a postura humana e produzir um aumento da carga. O dispositivo compreende suportes para ombro, pelve, joelho e pé que são conectados uns aos outros. O colete que reveste todo o tórax é interligado ao suporte dos ombros e a um short por meio de fivelas. Esse dispositivo é destinado ao tratamento de doenças neurológicas, ortopédicas e musculares.

O pedido de patente US20070004570, intitulada "Device for treatment of patients with disturbed posture and motor activity" apresenta um dispositivo que compreende colete, calça e suporte para os joelhos constituídos por material não elástico interligados por faixas elásticas. O documento de patente W02008144078, intitulada "Neurological motor

therapy suit" refere-se a um dispositivo que é constituído por material não elástico e removível. O dispositivo é formado por um colete, que circunda completamente a parte superior do tronco, e por uma calça que se estende em torno dos quadris e coxa do paciente. Essas partes são interligadas por tiras elásticas. Há, opcionalmente, suportes para cotovelo, joelho, cabeça, mãos e pés que também são interligados com tiras elásticas.

No mercado, existem vestes criadas apenas para dar suporte postural a indivíduos com disfunções motoras. Estas são baseadas em uma concepção teórica distinta da presente invenção e são utilizadas na Europa, Estados Unidos e Brasil.

Um dos modelos comercializados, denominado "Therasuit", é utilizado no tratamento de paralisia cerebral. Este consiste em uma órtese suave, proprioceptiva e dinâmica a qual é constituída por: touca, uma veste (composta por um short e um colete), joelheiras e conexões com o tênis. Todos os componentes estão conectados uns aos outros por um sistema de cordas elásticas. O método envolve um programa típico de exercício intensivo efetuado de 3 a 4 horas por dia, 5 dias por semana, durante 3 ou 4 semanas (Disponível em: http://www.suittherapy.com; Acessado em: 27/10/2011).

O traje "Adeli" é um dispositivo utilizado para o tratamento de indivíduos com paralisia cerebral, que usa de cargas para correção de postura e movimento. Consiste em uma vestimenta composta por colete, short, joelheira e sapato. Estes dispositivos são interligados por tiras de elástico especiais, as quais são posicionadas para funcionar como músculos antagonistas e ajustadas de acordo com a necessidade do indivíduo, promqvendo resistência controlada por exercitar vários grupos musculares (Disponível em: http://www.trajeadeli.com; Acessado em: 27/10/2011).

Em particular, as vestes disponíveis no mercado não exploram os princípios de organização geodésica e distribuição de tensão inerente ao sistema musculoesquelético, quando entendido como uma estrutura de - tensegridade. As estruturas elásticas que compõem as vestes disponíveis no rtiercado não apresentam interconexões que garantam distribuição global de tensão ou estabilidade omnidirecional. Além disso, a ausência de pré-estresse nos elementos elásticos das vestes já comercializadas requer alta rigidez local destes elementos para controlar movimentos indesejáveis, o que torna essas vestes excessivamente restritivas. Finalmente, a organização não geodésica dos elásticos resulta em deslocamento dos mesmos durante o movimento. Este deslocamento pode modificar a ação dos elásticos sobre as articulações de forma que prejudicam ou dificultam movimentos relevantes para a ação desejada.

A matéria tratada, por sua vez, é composta por uma veste biomecânica, baseada em tensegridade, que possui áreas reforçadas por materiais pré- estressados que simulam a tração das estruturas corporais e que apresentam um padrão de organização geodésico e continuidade ao longo de toda a veste.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

A Figura 1 mostra, de forma não limitante, a roupa base da veste biomecânica (vista anterior).

A Figura 2 mostra, de forma não limitante, a roupa base da veste biomecânica (vista posterior).

A Figura 3 mostra, de forma não limitante, a roupa base da vesta biomecânica (vista oblíqua).

A Figura 4 mostra, de forma não limitante, a distribuição topográfica das ancoragens (vista anterior).

A Figura 5 mostra, de forma não limitante, a distribuição topográfica das ancoragens (vista posterior).

A Figura 6 mostra, de forma não limitante, a distribuição topográfica das ancoragens (vista oblíqua).

A Figura 7 mostra, de forma não limitante, a distribuição dos elementos de tração (vista anterior).

A Figura 8 mostra, de forma não limitante, a distribuição dos elementos de tração (vista posterior).

A Figura 9 mostra, de forma não limitante, a distribuição dos elementos de tração (vista oblíqua).

A Figura 10 mostra, de forma não limitante, o molde da veste com elementos de tração fixados na roupa base.

A Figura 11 mostra, de forma não limitante, a distribuição topográfica das ancoragens e dos elementos de tração do acessório da mão (vistas anterior e posterior).

A Figura 12 mostra, de forma não limitante, a distribuição topográfica das ancoragens e dos elementos de tração do acessório do pé (vistas anterior, lateral e posterior). DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A presente invenção compreende vestes biomecânicas para a estabilização e otimização da postura e movimentos, possibilitando intervenções baseadas em princípios de remodelação tecidual e aprendizagem motora. O equipamento consiste em uma veste que apresenta áreas reforçadas por material que simula a tração elástica, normalmente provida pelas estruturas corporais. Essas áreas de reforço tensional seguem padrões da arquitetura do sistema musculoesquelético e visam dar suporte apropriado para a postura e os movimentos de crianças e adultos com disfunções motoras, assim como otimizar o desempenho de trabalhadores e atletas durante suas atividades.

A veste, baseada em tensegridade, é composta por um roupa-base (Figuras 1, 2 e 3) e acessórios, os quais são envolvidos por elementos de tração (Figuras 7 a 11) interconectados e ancorados a unidades de suporte posicionadas em pontos estratégicos do corpo (e.g. tronco, pelve, membros superiores e inferiores). O posicionamento específico dos elementos de tração (Figuras 7 a 11) e de suas ancoragens (Figuras 4 a 9) cria vias de transmissão de força similares àquelas já identificadas no sistema musculoesquelético (Myers, T.W.; The 'anatomy trains'. Journal of Bodywork and Movement Therapies, v.1, n.2, p.91-101, 1996. Myers, T.W. The 'anatomy trains': part II. Journal of Bodywork and Movement Therapies, v.1, n.3, p.134-145, 1997).

A roupa-base é composta por um macacão justo que encobre o corpo inteiro, com exceção de pés, mãos e cabeça (Figura 1, 2 e 3). Este macacão é confeccionado com um tecido de boa aderência ao corpo, sem restringir a movimentação das diversas articulações. Além disso, o tecido não dificulta a transpiração, podendo ser utilizado com conforto em todas as estações do ano. Todos os materiais que possuem essas características, como suplex, malha, poliéster, poliamida, dentre outros, são utilizados para a confecção da roupa base.

As ancoragens para elementos elásticos são estruturas que contém

pontos de fixação para os elementos de tração (Figuras 7 a 11) da veste. Estas ancoragens têm o papel semelhante ao de nodos de estruturas de tensegridade e têm como objetivo garantir a continuidade entre os elementos de tração (Figuras 7 a 11) e permitir a distribuição de tensão ao longo de toda a veste. Estes pontos de fixação possuem um mecanismo para regulagem da tensão dos elementos de tração (Figuras 7 a 11), permitindo o ajuste do padrão de distribuição de tensão de acordo com as necessidades específicas do usuário. Uma implementação da distribuição topográfica das ancoragens na parte anterior da veste pode ser visualizada na Figura 4, e na parte posterior, na Figura 5. A Figura 6 mostra uma vista oblíqua das ancoragens.

As ancoragens são confeccionadas com material que permita acomodação à forma da região do corpo onde são posicionadas. Além disso, o material das ancoragens possui rigidez o suficiente para impedir a deformação, frente às forças exercidas pelos elementos tracionais conectados a elas. Qualquer material que possua essas características pode ser utilizado para a confecção das ancoragens como, por exemplo, couro e lona. As bandas elásticas ou viscoelásticas estreitas conectam duas

ancoragens, seguindo o menor caminho entre elas (organização geodésica) considerando-se a topografia da superfície do corpo. Esta organização geodésica dos elementos de tração (Figuras 7 a 9) da veste se assemelha à distribuição de elementos tensionais de estruturas de tensegridade. Além disso, a organização geométrica desses elementos segue uma distribuição triangular o que garante um comportamento auto-estabilizante e com distribuição de tensão omnidirecional. Cada elemento de tração da veste é balanceado por outros elementos de tração (Figuras 7 a 9) que oferecem tensão oposta e contínua. Além disso, esses elementos são também balanceados por um elemento compressivo que empurra os elementos tracionais e as ancoragens. No contexto da veste, esse elemento compressivo é o corpo do usuário. Uma implementação da distribuição topográfica dos elementos de tração (Figuras 7 a 9) na parte anterior da veste pode ser visualizada na Figura 7 e na parte posterior, na Figura 8. A Figura 9 mostra uma vista oblíqua dos elementos de tração (Figuras 7 a 9). Os elementos de tração (Figuras 7 a 9) podem estar presos apenas às ancoragens, conforme descrito anteriormente, o que permite que eles deslizem sobre a roupa-base e que a tensão desses elementos seja ajustada de acordo com as necessidades do usuário e terapêuticas. Outra possibilidade, é que esses elementos sejam fixados diretamente (fundidos) sobre a roupa base, mantendo ainda suas conexões com suas ancoragens, conforme mostrado nas figuras 10 e 11.

Os elementos de tração (Figuras 7 a 11) da veste são confeccionados com materiais elásticos que produzem tensão em função da magnitude de sua deformação (quanto maior a deformação, maior a resistência produzida). Estes elementos podem ter ou não um componente viscoso que modifique sua resposta de acordo com a velocidade de sua deformação (quanto mais rápido, maior a resistência produzida). Além disso, a taxa de aumento de tensão dos elementos de tração (Figuras 7 a 11) em resposta a sua deformação deve ser não linear desde o início desta deformação. Estes elementos oferecerão baixa resistência a pequenas deformações e gradativamente maior resistência a maiores deformações. Essas propriedades mecânicas têm o objetivo de oferecer resistência à movimentação em direções específicas a serem definidas de acordo com as necessidades do usuário, permitindo ao mesmo tempo liberdade de movimentação. Qualquer material que possua essas características pode ser utilizado para a confecção dos elementos de tração (Figuras 7 a 11) como poliuretano, látex, tecidos elásticos, entre outros.

A veste compreende, também, acessórios, como luvas para as mãos e meias; confeccionados com o mesmo material da roupa base. A luva encobre a mão até a falange proximal de todos os dedos (Figura 9) e contém ancoragens para elementos de tração (Figuras 7 a 11) na altura da cabeça dos metacarpos. Já meia que encobre todo pé (Figura 10) contém ancoragens para elementos de tração (Figuras 7 a 11) na altura dos metatarsos. A veste proposta, por contemplar as propriedades de pré-estresse,

interconexão e geometria geodésica, favorece a distribuição global e imediata de forças internas e externas envolvidas no movimento do corpo. Esta organização fornece um suporte ideal para coordenação dinâmica entre segmentos corporais, necessária ao desempenho de atividades funcionais. Especificamente, a veste fornece uma estrutura externa complementar ao sistema musculoesquelético com tensão dinamicamente ajustável para favorecer a emergência de posturas e movimentos que otimizem o desempenho funcional, e protejam os tecidos e articulações contra estresses mecânicos associados ao desenvolvimento de condições patológicas.

A veste proposta baseia-se no entendimento da organização e funcionamento do sistema musculoesquelético como uma estrutura de tensegridade. Três características fundamentais a estruturas de tensegridade são contempladas na veste: pré-estresse, interconexão e organização geodésica.

O pré-estresse, presente em elementos de tração (Figuras 7 a 11), garante algum nível de estresse (ou tração) em todos esses elementos e em todas as posições assumidas pelo indivíduo. Esta propriedade garante ainda respostas imediatas a perturbações mecânicas, auxiliando no processo de estabilização e otimização de postura e movimento além de permitir o seu controle sem necessidade de alta rigidez local, garantindo flexibilidade.

A interconexão da veste é garantida pela conexão entre todos os seus elementos de tração (Figuras 7 a 11) por meio de conectores distribuídos ao longo desta. Esta propriedade garante a interação entre todos os segmentos corporais e, associada ao pré-estresse, possibilita a distribuição global de estresses ao longo do corpo.

As trajetórias delineadas pelos elementos de tração (Figuras 7 a 11) entre pares de conectores seguem linhas geodésicas, ou seja, a menor distância entre dois pontos em uma superfície curva. Em estruturas que seguem organização geodésica, os elementos de tração (Figuras 7 a 11) não são colineares, ao contrário, formam triângulos ao longo de toda veste o que garante estabilização multidirecional da postura e movimento.

As posturas e movimentos, apesar de favorecidos pela veste, são realizados ativamente pelo usuário, envolvendo a ativação de seus músculos, em posições específicas. Este padrão de utilização da musculatura leva a adaptações das propriedades dos tecidos biológicos, as quais favorecem a implementação das posturas e movimentos facilitados pela veste, criando assim um ciclo virtuoso. A melhora de desempenho com utilização da veste é proporcionada por:

mudanças na capacidade de geração ativa e passiva de tensão tecidual em amplitudes de movimento relevantes para o desempenho de atividades funcionais; otimização da distribuição de tensão, de forma a diminuir a resistência a padrões de movimento que garantem um melhor desempenho nestas atividades; e realização de um treino funcional continuado que permita ao indivíduo aprender a utilizar, durante atividades relevantes, as capacidades neuro-músculo-esqueléticas desenvolvidas.

A matéria tratada é uma ferramenta que propicia sustentação a

programas de reabilitação, voltados para indivíduos com disfunções de movimento e postura e programas de treinamento para melhora do desempenho em atividades esportivas e ocupacionais que contemplem estes dois pilares. A veste fornece o suporte postural para que os músculos possam ser exercitados em posições funcionais, de forma a favorecer as remodelações teciduais associadas ao aumento da geração ativa e passiva de tensão tecidual necessárias para melhora do desempenho. Esta remodelação tecidual promove uma distribuição ótima de tensão, de forma a diminuir a resistência a padrões de movimento que garantam um melhor desempenho nestas atividades. Além disso, a utilização da veste permite a realização de um treino funcional continuado que permita ao indivíduo aprender a utilizar, durante atividades relevantes, as capacidades neuro-músculo-esqueléticas desenvolvidas. Finalmente, o uso prolongado da veste permite que os ganhos obtidos no treinamento sejam mantidos, uma vez que os músculos são exercitados nas posições-alvo, no contexto das atividades do dia-a-dia.

A veste baseada em tensegridade é caracterizada por compreender meios para otimizar o desempenho de trabalhadores e atletas.

Claims (11)

1. Veste baseada em tensegridade, caracterizado por compreender: • Roupa-base (Figuras 1,2 e 3) • Acessório para mãos e pés (Figuras 12 e 13) • Ancoragens (Figuras 4, 5 e 6) • Elementos de tração (Figuras 7, 8, 9, 10 e 11).

2. Veste baseada em tensegridade, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelas ancoragens serem os pontos de fixação para os elementos de tração.

3. Veste baseada em tensegridade, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado pelas ancoragens permitirem o ajuste dos elementos de tração.

4. Veste baseada em tensegridade, de acordo com as reivindicações1, 2 e 3, caracterizado pelos elementos de tração conectar duas ancoragens, seguindo o menor caminho entre elas, e apresentarem distribuição triangular.

5. Veste baseada em tensegridade, de acordo com as reivindicações1, 2 e 4, caracterizado pelos elementos de tração poderem ser fixados diretamente (fundidos) sobre a roupa base, mantendo ainda suas conexões com suas ancoragens como estabelecido nas figuras 10 e 11.

6. Veste baseada em tensegridade, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo material da roupa-base e dos acessórios pertencerem, preferencialmente, ao grupo compreendendo algodão, suplex, malha, poliéster e poliamida.

7. Veste baseada em tensegridade de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo material da ancoragem pertencer, preferencialmente, ao grupo compreendendo couro sintético, plástico, couro e lona.

8. Veste baseada em tensegridade, de acordo com as reivindicações1, 4 e 5, caracterizado pelo material dos elementos de tração pertencer ao grupo compreendendo poliuretano, látex, tecidos naturais e sintéticos com comportamento elástico, e por conter ou não materiais viscosos.

9. Veste baseada em tensegridade, de acordo com as reivindicações 1 a 8, caracterizado por promover estabilização e otimização de posturas e movimentos.

10. Veste baseada em tensegridade, de acordo com as revindicações 1 a 9, caracterizado por compreender suporte apropriado para a postura e os movimentos de crianças e adultos; estes, preferencialmente, com disfunções motoras.

11. Veste baseada em tensegridade, de acordo com as reivindicações 1 a 10, caracterizado por compreender meios para otimizar o desempenho de trabalhadores e atletas.