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Financiadora de Estudos e Projetos Manual material handling (MMH) is a common task in occupational environments and has been associated with musculoskeletal disorders at low back and upper limbs. Studies have shown that the correct hand/box coupling can minimize the risks for upper limb disorders, suggesting the use of handles as a way to reduce the physical demand required by the task. However, even when the boxes have handles, the workers not always use them during handling, suggesting the need for new boxes and handles designs. In order to improve the knowledge in this area, this thesis was composed by three studies: the first study was exploratory and the main objective was to descriptively and objectively evaluate how experienced workers performed cardboard boxes handling activities in an industry setting. The range of movements for wrists, forearms and elbows were objectively evaluated through electrogoniometry. The boxes had already received an ergonomic intervention, implemented six months before the data collection. The ergonomic intervention evaluated was the insertion of cutout handles in the cardboard boxes. The main results indicated that the way the worker grasps the box is crucial to the upper limbs movements during handling tasks. Thus, one hypothesis was that the positioning of the hands close to the bottom face would give workers greater control and biomechanical advantage regarding the load. In this sense, the second and third studies were performed. These studies had been carried out both experimentally in a laboratory setting, and followed the same data collection methodology. Inclinometers and electromyography equipments were added to the data collection. The aim of the second study was to evaluate a new prototype cardboard, developed as an alternative design to the one evaluated in the first study. The results showed that cardboard prototypes were resistant for reuse in internal transport, comfortable and safer for wrist and elbow movements, as well had promoted a reduced muscle demand on electromyography activity for wrist extensors and biceps brachii, when compared to the commercial boxes. Considering that the cardboard boxes are limited to the transportation of dried products, it is suggested the need for new boxes designs using other types of materials. In this sense, new plastic prototypes have been developed. The aim of the third study was: to compare the common commercial boxes with plastic prototypes boxes regarding their effect on upper limb posture, muscle electrical activity and perceived pleasantness of volunteers about their perception of upper limbs comfort during handling tasks. The prototypes allowed changes in handle position (top and bottom) and inclination (0 °, 15° and 30°). The prototypes with handles positioned at 30° were positive for the elbow flexion, shoulders elevation and ulnar deviation of the wrists. The results of present thesis showed that the best box to be used depends on conditions such as the type of conveyed material and height of the handling surfaces at the work environments. The evaluated prototypes showed good durability and costeffective, and can be used in industrial environments, especially for internal transportation. The studies have increased our understanding of safer conditions and more comfortable grips, promoted safer movements and required less electrical muscle activity when compared to commercial boxes. In future studies, we suggest that individuals with experience in manual handling tasks were also evaluated and new joints and muscle groups are also evaluated. O manuseio de materiais e comum em ambientes ocupacionais e está associado a lesões na coluna lombar e membros superiores. Estudos indicam o uso de alças como uma forma de minimizar a demanda física exigida pela atividade, melhorando o acoplamento entre as mãos do trabalhador e o objeto manuseado. No entanto, mesmo quando as caixas possuem alças, este recurso não e utilizado pela maioria dos trabalhadores, sugerindo a necessidade de novos designs de alças e caixas. Na tentativa de ampliar o conhecimento nessa área, a presente tese foi composta por três estudos. O primeiro estudo teve caráter exploratório e o principal objetivo foi avaliar descritivamente e objetivamente, através da eletrogoniometria de punho, antebraço e cotovelo, como funcionários experientes realizavam o manuseio de caixas de papelão em um setor industrial. As caixas manuseadas haviam sido alteradas por uma intervenção ergonômica, implantada no setor seis meses antes da coleta de dados. A intervenção ergonômica avaliada foi a presença de alças, na forma de perfurações laterais. Os principais resultados apontaram que a forma como o individuo apreende a caixa interfere no movimento das articulações avaliadas durante o manuseio. Apesar da grande aceitação dos trabalhadores pelo uso de alças nas caixas, não foram todos os funcionários que as utilizaram em todos os manuseios. Sendo assim, uma hipótese levantada foi de que o posicionamento das mãos próximas a face inferior pudesse proporcionar ao individuo maior controle e vantagem biomecânica sobre a carga. Assim, foram realizados dois outros estudos. Estes estudos tiveram caráter experimental e foram realizados em laboratório, seguindo o mesmo método. Equipamentos de inclinometria e eletromiografia foram acrescidos a analise, ampliando o numero de articulações avaliadas tendo como objetivo de entender melhor a sobrecarga imposta aos membros superiores. O principal objetivo do segundo estudo foi avaliar um protótipo de caixa de papelão, desenvolvido como alternativa ao design avaliado no primeiro estudo (caixa de papelão comercial com alças). Os resultados demonstraram que os protótipos foram resistentes para a reutilização extensiva em transportes internos, favoreceram pegas mais confortáveis e movimentos mais seguros de punho e cotovelo, bem como exigiram menor atividade eletromiografica dos extensores do punho e bíceps braquial, quando comparadas as caixas comerciais sem alças. Tendo em vista que as caixas de papelão apresentam a limitação de permitir apenas o transporte de produtos secos, novos designs utilizando material plástico foram desenvolvidos. O objetivo do terceiro estudo foi: comparar o manuseio de uma caixa comercial com alças e de protótipos com alças ajustáveis confeccionados em plástico, avaliar seus efeitos na postura, atividade elétrica muscular e percepção de agradabilidade dos membros superiores, durante atividades de manuseio. Os protótipos testados possibilitavam a mudança do posicionamento (superior e inferior) e angulação das alças (0°, 15° e 30°). Os protótipos com alças anguladas em 30° apresentaram as melhores avaliações para os movimentos de flexão dos cotovelos, elevação dos ombros e desvio ulnar do punho. Os achados da presente tese mostraram que o melhor design de caixa a ser utilizado depende de características como o tipo de material transportado e das alturas das superfícies de manuseio presentes no ambiente de trabalho. Se as superfícies de manuseio puderem ser padronizadas no ambiente de trabalho, sugerimos pegas próximas as superfícies superiores da caixa para manuseios entre o solo e a altura do trocanter maior do fêmur e, pegas próximas a superfície inferior da caixa (fundo) para manuseios entre o trocanter maior do fêmur e acrômio do trabalhador. Os protótipos avaliados apresentaram boa durabilidade e custo-benefício, e podem ser utilizados em ambientes industriais, principalmente para o transporte interno. Os estudos permitiram aumentar a compreensão sobre condições mais seguras e confortáveis de manuseio, promoveram movimentos mais próximos a postura neutra e exigiram menor atividade elétrica muscular quando comparados a caixas comerciais. Em estudos futuros, sugerimos que sujeitos com experiência em manuseio também avaliem os novos protótipos e que novas articulações e grupos musculares também sejam avaliados.

Financiadora de Estudos e Projetos Flexible goniometers are useful for direct movement measurements. However issues related to subject-sensor interface can introduce measurement errors. Crosstalk, i.e. the phenomenon that flexion/extension angles affect the varus/valgus angles, and vice versa, is considered as the main drawback of goniometers. It is not well known the effect of the variation between identical sensors and the crosstalk due to endblocks misalignment in frontal and transverse planes. Thus, the objective of this study was to evaluate the effect of these sources of variation to goniometer recordings. A precision jig, for simulating pure flexion/extension angles, was constructed. Goniometer sensors were attached to this jig. In the initial study six biaxial goniometers were evaluated. Each sensor showed a consistent and specific crosstalk pattern. A procedure for correction for the inherent crosstalk, based on polynomial adjust, was proposed and evaluated. This procedure provided a major reduction of the inherent crosstalk. A second study was developed to evaluate the effect of endblocks misalignments. Results showed that varus/valgus misalignments did not cause additional errors for the recordings. Rotation between endblocks was the main source of error. Compensation procedures developed in the first study were applied in this second one, also resulting in crosstalk reduction. These compensations might be required in functional movement recordings to elucidate the crosstalk effect in knee measurements and the impact of the compensation procedures in measures, such as peaks, ranges of motion and movements curves. A eletrogoniometria flexível é uma ferramenta de medida direta útil para avaliar os movimentos articulares. No entanto, ela requer alguns cuidados específicos, principalmente em relação à interface sensor-indivíduo. O crosstalk, ou seja, o fato de que movimentos realizados exclusivamente em um plano podem ser capturados como um falso registro no plano ortogonal, é considerado a principal fonte de erro do eletrogoniômetro. Não se sabe ainda qual a contribuição de variações entre sensores idênticos e do crosstalk devido ao desalinhamento dos terminais nos planos frontal e transverso. Portanto, este estudo tem por objetivo avaliar a contribuição destas fontes de erro para os registros eletrogoniométricos. Para isto foi desenvolvido um protótipo de precisão que simula movimentos puros de flexão/extensão. Os sensores do eletrogoniômetro foram acoplados neste protótipo. No estudo inicial foram avaliados seis sensores biaxiais. Cada sensor apresentou um padrão consistente e específico de crosstalk. Um procedimento de correção, baseado em ajuste polinomial, foi proposto e avaliado. Este procedimento causou uma redução expressiva dos erros devido ao crosstalk inerente. A partir deste estudo inicial foi realizado o segundo estudo. Os resultados deste segundo estudo indicaram que o desalinhamento em varo/valgo não causou erros adicionais nos registros e a rotação do sensor foi a principal fonte de crosstalk. Parte dos procedimentos de compensação dos erros desenvolvidos no Estudo 1 foram aplicados aos dados do Estudo 2, os quais também reduziram o crosstalk dos sensores. Estas compensações poderiam ser testadas em registros de movimentos funcionais para elucidar o efeito do crosstalk nas medidas cinemáticas do joelho e o impacto dos procedimentos de correção em medidas como picos, amplitudes e curvas de movimento.

Universidade Federal de Minas Gerais Human movement recording is a fundamental tool for studies that perform movement analysis which is very useful for Physiotherapy and Biomechanics. However, to obtain high quality movement analysis, reliable and accurate equipments are necessary. In this way, flexible electrogoniometers have shown high reproducibility besides other advantages as low financial cost, readiness of working and bilateral data recording. Nevertheless, these equipments are exposed to errors like: the equipment itself, data acquisition procedures and the crosstalk effect. Thus, two studies (Studies I and II) were carried through. The aim of study (I) was to assess knee movement symmetry on sagittal and frontal planes based on Maupas criterion, absolute symmetry index and on statistical analysis. Nine healthy subjects have taken part in the study. Knee movements were recorded by flexible electrogoniometers attached on both knees. The subjects passed by a familiarization period in the treadmill and, after this, the movements were recorded during 90 seconds at 5,0 Km/h. The recording was partitioned as strides and normalized in time using a routine developed in MatLab. Movement curves were derived from 50 strides. Maximum angle and range of movement were also calculated. Based on Maupas criterion, subjects knees were considered symmetrical for the flexion-extension and valgus-varus movements. However the frontal plane movements showed more variability than sagittal plane movements, what can be due to some crosstalk effect. The aim of study (II) was to evaluate the effect from eletrogoniometer sensors, procedures (consecutive trials) and the knees during gait recordings. Knee flexion-extension and valgus-varus movements were recorded during treadmill walking. The recording was partitioned as strides and normalized in time using a routine developed in MatLab. Curves were derived from 50 strides, and seven conditions were evaluated: one for comparing two sensors; two for comparing two different trials (including variation due to sensor); and four for comparing right and left knee (including variation due to sensors and trials). Mean standard deviations of the differences were calculated. To estimate the variations due to trial and knee, the compound SDs were transformed into variances and split into its components. Differences between normal knees had more influence in determining variation on the results than sensors and trials for most of the subjects. Variation was much higher between knees for valgus-varus than for flexion-extension movements. Individual sensors showed the smaller source of variation. Thus, it is preferable to use different sensors in the same data recording (simultaneous) than use the same sensor in two different recordings (consecutive). O registro do movimento humano é uma ferramenta fundamental para estudos que realizam análise de movimento, sendo muito utilizado pela Fisioterapia e Biomecânica. Entretanto, para se obter análises de movimento com qualidade, são necessários equipamentos confiáveis e válidos. Nesse sentido, os eletrogoniômetros flexíveis têm apresentado alta replicabilidade, além de outras vantagens como: baixo custo financeiro, facilidade de operação e registro bilateral de dados. Contudo, esses instrumentos são susceptíveis a erros, tais como: as características do próprio equipamento, os procedimentos de coleta de dados e o efeito crosstalk. Dessa forma, dois estudos (Estudo I e II) foram realizados. O objetivo do estudo (I) foi avaliar a simetria angular dos movimentos do joelho, nos planos sagital e frontal, através do critério estabelecido por Maupas, do índice absoluto de simetria e da análise estatística. Nove sujeitos saudáveis participaram do estudo. Os movimentos do joelho foram registrados por eletrogoniômetros flexíveis acoplados bilateralmente nessa articulação. Os sujeitos passaram por um período de familiarização e, em seguida, os movimentos do joelho foram registrados durante 90 segundos a uma velocidade de 5 km/h. O registro foi dividido em passadas e normalizado no tempo usando uma rotina desenvolvida em MatLab. As curvas de movimento foram derivadas de 50 passadas e os ângulos máximos bem como a amplitude de movimento articular foram calculados. A partir do critério proposto por Maupas, os joelhos dos sujeitos foram considerados simétricos para os movimentos de flexo-extensão e valgo-varo. Entretanto, os movimentos do plano frontal apresentaram maior variabilidade do que os movimentos do plano sagital, o que pode ser resultado de algum efeito crosstalk do sensor. O objetivo do estudo (II) foi avaliar o efeito dos sensores do eletrogoniômetro, dos procedimentos (coletas consecutivas) e da articulação do joelho nos registros da marcha. Os movimentos de flexo-extensão e valgo-varo do joelho foram registrados durante caminhada em esteira. Os registros foram divididos em passadas e normalizados no tempo usando uma rotina desenvolvida em MatLab. As curvas foram derivadas de 50 passadas e sete condições foram avaliadas: uma para comparação dos sensores; duas para comparação de duas diferentes coletas (incluindo a variação do sensor), e quatro para comparação entre os joelhos direito e esquerdo (incluindo a variação dos sensores e coletas). Os desvios padrão médios das diferenças foram calculados. Para estimar as variações devido às coletas e à articulação do joelho, os desvios padrão compostos foram transformados em variâncias e seus componentes isolados. Diferenças angulares entre joelhos direito e esquerdo foram responsáveis pela maior fonte de variação dos resultados quando comparados a sensores e coletas para a maioria dos sujeitos. A variação foi muito maior entre joelhos para os movimentos de varo-valgo do que para a flexo-extensão. Sensores individuais apresentaram a menor fonte de variação. Assim, é preferível usar diferentes sensores na mesma coleta de dados (simultânea) do que usar o mesmo sensor em dois registros diferentes (consecutivos).

Current high incidence of low back pain represents high costs to patients, industries, health insurance companies and government. Moreover, it causes loss in life quality of suffers. Lumbar flexion movement is critical to the development and aggravation of low back pain. Thus, quantification of this movement is important to the prevention and treatment of these disorders. Therefore, the purposes of this research were: design two new methods to quantify lumbar flexion movement, improve electrogoniometer interfaces, and assess the reliability of three devices and methods to measure the studied movement. In order to achieve these objectives, three studies were designed. Study 1 has compared the measurements from an electrogoniometer fixed by Attachment Ducts (ADs), with those from another electrogoniometer without ADs, and the measurements of both electrogoniometers with those from a high precision goniometer. Study 2 has compared both conditions studied previously, when the electrogoniometers were fixed in parallel on lumbar muscles of 14 subjects. Study 3 presented the Perpendicular Markers Photometric Technique (PMPT) and the Distanciometer, both designed for this study. Furthermore, this study analyzed the reliability of the PMPT, fleximeters (usually known as inclinometers), and Distanciometer, when compared to the measurements of lumbar flexion movement of 25 subjects performed by an electrogoniometer. Results indicated that electrogoniometers are precise equipment, ADs did not influence measurements and provided a more specific definition of the region to be assessed by electrogoniometers, and high reliability was found for both PMPT and Distanciometer, but not for the fleximeters used in this study. As lombalgias são de grande incidência e acarretam altos custos para os acometidos, indústrias, convênios de saúde e para o governo. Além de apresentarem repercussões negativas para a qualidade de vida dos indivíduos portadores. O movimento de flexão anterior da coluna lombar tem sido reconhecido como crítico para o desencadeamento e agravamento das lombalgias, sendo que a quantificação deste movimento é importante para a prevenção e tratamento das lombalgias. Dessa forma, os objetivos do presente trabalho foram: criar e disponibilizar duas novas formas para medir o movimento de flexão anterior da coluna lombar, aprimorar as medidas realizadas pelo eletrogoniômetro e avaliar a confiabilidade de três equipamentos e métodos para medir o movimento em questão. Para tanto, três estudos foram conduzidos. O Estudo 1 comparou as medidas de um eletrogoniômetro utilizando Canaletas de Acoplamento (CAs) com as de outro sem canaletas, e as de ambos em relação as de um goniômetro de alta precisão. O Estudo 2 comparou os dados dos dois eletrogoniômetros, citados anteriormente, acoplados paralelamente sobre a musculatura paravertebral lombar de 14 sujeitos. O Estudo 3 apresentou a Técnica Fotométrica dos Marcadores Perpendiculares (TFMP) e o Distanciômetro, que são uma nova técnica e um novo equipamento, respectivamente, e comparou as medidas do movimento de flexão anterior da coluna lombar de 25 sujeitos, realizadas pela TFMP, por flexímetros e pelo Distanciômetro, com às de um eletrogoniômetro. Os resultados mostraram que o eletrogoniômetro é um equipamento preciso, que as CAs não interferem na medida e aprimoram a definição da região mensurada pelo eletrogoniômetro. Além disso, a TFMP e o Distanciômetro mostraram-se equipamentos confiáveis para medir o movimento de flexão anterior da coluna lombar, mas não os flexímetros utilizados, que necessitam de aprimoramentos.