Características cinemáticas do movimento de sentar e levantar em pessoas com dor lombar crônica

Abstract

A presente tese de doutorado foi desenvolvida a partir do objetivo inicial de verificar a capacidade de utilização de sensores inerciais de smartphone na avaliação da tarefa de sentar e levantar, com vistas à identificação de características cinemáticas do tronco, coluna lombar, pelve e quadril de pessoas com e sem dor lombar (DL) crônica. Para responder a esse objetivo, elaboraram-se quatro capítulos, que estão apresentados em formato de artigos, sendo dois de revisão da literatura e dois artigos originais. Os artigos 1 e 3 são revisões sistemáticas da literatura, sendo o primeiro acerca da validade e reprodutibilidade dos smartphones para avaliação de características cinemáticas do movimento humano do tronco, da coluna, da pelve e do quadril; e o terceiro teve como objetivo identificar se existe diferença nas características cinemáticas dos movimentos de sentar e levantar entre indivíduos com e sem dor lombar. Para o desenvolvimento desses estudos, realizou-se busca sistemática nas bases de dados PubMed, Embase, Bireme e Scopus, além de buscas manuais. Dois revisores independentes realizaram a seleção, leitura, extração, avaliação do risco de viés dos estudos e do nível de evidência, seguindo as recomendações do PRISMA. No artigo 1 foram incluídos dez estudos, sendo que nove deles avaliavam amplitude de movimento (ADM) da coluna e apenas um apresentava avaliação do quadril. Não foram localizados estudos que apresentassem avaliação do tronco ou da pelve. A coluna cervical foi a região mais investigada (5 estudos), no entanto, os resultados entre os estudos apresentaram grande variabilidade tanto para a validade concorrente (r/rho variando de 0,38 a 1), quanto para as reprodutibilidades (ICC variando de 0,05 a 0,98). No que tange a coluna lombar, três estudos apresentaram aspectos de validação, obtendo resultados mais coesos (ICC ou r superiores a 0,80). A região torácica e o quadril foram investigados em apenas um estudo, apresentando resultados adequados para validade concorrente para ambas as regiões e adequada reprodutibilidade intra-avaliador para o quadril. No artigo 3 foram incluídos oito estudos, o que permitiu observar que, até o presente momento, tem-se informação de que os pacientes com dor lombar necessitam de maior tempo para a realização do sentar e levantar; apresentam menor ADM lombar, velocidade e aceleração do tronco. No entanto permanece incipiente a interferência da dor lombar sobre a ADM do tronco, da pelve e quadril; e velocidade lombar e do quadril. Além disso, ainda não foram encontrados estudos que abordem a velocidade da pelve e a aceleração da lombar, da pelve e do quadril em pessoas com DL. O artigo 2 é um artigo original que testou a reprodutibilidade e a validade concorrente dos sensores inerciais de smartphone para avaliação da ADM, velocidade e aceleração do tronco, da lombar, da pelve e do quadril durante o movimento de sentar e levantar. Para esse estudo foram avaliados 49 indivíduos para validade concorrente e 22, para a reprodutibilidade. (Continua Para avaliação da validade concorrente foi realizada uma coleta simultânea com o celular e o sistema de captura de movimento (BTS Smart-DX). Para avaliação da reprodutibilidade interavaliador três avaliadores independentes realizaram avaliação com o smartphone no mesmo dia e para avaliação da reprodutibilidade intra-avaliador, um dos avaliadores repetiu a medição com intervalo de uma semana. Obteve-se excelente reprodutibilidade intra e interavaliador ao utilizar o smartphone para avaliação da ADM e velocidade da pelve (ICC variando de 0,808 a 0,948). Foram observadas correlações excelentes ao comparar os dados do smartphone com o 5 sistema de captura de movimento, demonstrando adequada validade concorrente (ICC variando de 0,655 a 0,898). Os resultados desse estudo permitem concluir que a partir do protocolo de avaliação proposto foi possível obter uma avaliação válida e reprodutível da ADM e velocidade da pelve durante o movimento de sentar e levantar. Os sensores inerciais do smartphone não foram capazes de fornecer informação válida sobre o tronco, coluna lombar e quadril, com o protocolo de avaliação utilizado. E, por fim, o artigo 4 é um artigo original que visou identificar as alterações nas características cinemáticas do tronco, da coluna lombar, da pelve e do quadril de pessoas com dor lombar crônica. Foram avaliadas 25 pessoas com dor lombar crônica e 25 controles assintomáticos. A avaliação consistiu em 10 movimentos de sentar e levantar, gravados por dez câmeras do sistema de captura de movimento (BTS Smart-DX), que permitiu a obtenção das variáveis ADM, velocidade e aceleração do tronco, da coluna lombar, da pelve e do quadril. A regressão logística demonstrou que duas variáveis permaneceram no modelo final: ângulo médio do tronco em pé e velocidade média do quadril ao levantar. A acurácia de predição para as variáveis apresentadas neste modelo foi de 72%. Com base nos quatro artigos: (a) há carência de estudos que abordem a avaliação da cinemática pélvica utilizando smartphones; (b) com o estudo de validação (artigo 2) propõe-se um protocolo válido e reprodutível para mensurar ADM e velocidade da pelve durante o movimento de sentar e levantar; (c) a literatura demonstra que os pacientes com dor lombar, em geral, realizam o movimento de sentar e levantar de maneira mais lenta e com menor ADM lombar; e (d) o modelo de predição proposto com duas variáveis cinemáticas permite distinguir os grupos com dor lombar crônica e controle.

This thesis was developed from the initial objective of verifying the performance of smartphone inertial sensors assessing the sit-to-stand task, in order to identify the kinematic characteristics of the trunk, lumbar spine, pelvis and hip of individuals with and without chronic low back pain (LBP). In order to reach this objective, four chapters were elaborated and presented as articles: two literature reviews and two original articles. The articles 1 and 3 are systematic reviews of the literature; the first one regards the validity and reliability of smartphones when evaluating the kinematic characteristics of human trunk, spine, pelvis and hip movement; and the third aimed to identify the existence of different kinematic characteristics of the sit-to-stand movement between individuals with and without low lumbar pain. For the development of these studies, a systematic search was conducted on PubMed, Embase, Bireme and Scopus databases, as well as manual searches. Two independent reviewers performed the selection, reading, data extraction, assessment of the risk of bias and the level of evidence of the studies, following the PRISMA recommendations. In the article 1, of ten studies included, nine assessed the range of motion (ROM) of the spine and only one performed the evaluation of the hip. Studies presenting trunk or pelvic assessment could not be found. The cervical spine was the most investigated region (5 studies); however, the results between these studies presented great variability for the concurrent validity (r/rho ranging from 0.38 to 1) and also for reliability (ICC ranging from 0.05 to 0.98). Regarding the lumbar spine, three studies presented validation aspects, and obtained cohesive results (ICC or r higher than 0.80). The thoracic region and the hip were investigated in only one study presenting adequate results for concurrent validity for both regions and adequate intra-rater reliability for the hip. Eight studies were included in the article 3, which allowed to observe that up to the present moment, it has been reported that LBP patients take longer to perform the sit-to-stand; present decreased lumbar ROM and decreased velocity and acceleration of the trunk. However, the interference of lumbar pain on the trunk, pelvis and hip ROM and in the velocity of the lumbar spine and hip remains incipient. In addition, studies addressing pelvic velocity and acceleration of the lumbar spine, pelvis and hip in individuals with LBP have not been found yet. Article 2 is an original article which tested the reliability and the concurrent validity of the smartphone inertial sensors assessing the ROF, velocity and acceleration of the trunk, lumbar, pelvic and hip during the sit-to-stand. In this study, 49 subjects were evaluated for concurrent validity and 22 for reliability. A simultaneous caption of the smartphone and the motion capture system (BTS Smart-DX) was performed for the evaluation of the concurrent validity. Three independent assessors performed the evaluation of the smartphone on the same day in order to evaluate the inter-rater reliability, and for the intra-rater reliability evaluation, one of the raters repeated the one-week interval measurement. Excellent intra and inter-rater reliability were obtained when using the smartphone for the evaluation of the ROM and pelvic velocity (ICC ranging from 0.808 to 0.948). Excellent correlations were observed when comparing the smartphone data with the motion capture system, demonstrating adequate concurrent validity (ICC ranging from 0.655 to 0.988). The results of this study allow concluding that it is possible to obtain a valid and reproducible evaluation of the velocity and the ROM of the pelvis during the sit-to-stand movement, from the proposed evaluation protocol. The smartphone inertial sensors were not 7 able to provide valid information about the trunk, lumbar spine and hip with the proposed evaluation protocol. Finally, article 4 is an original article aimed at identifying changes in the kinematic characteristics of the trunk, lumbar spine, pelvis and hip of individuals with chronic low back pain. Twenty-five individuals with chronic low back pain and 25 asymptomatic controls were evaluated. The evaluation consisted of 10 sit-to-stand movement trials, recorded by ten cameras of the motion capture system (BTS Smart-DX), which allowed the acquisition of the following variables: ROM, velocity and acceleration of the trunk, lumbar spine, pelvis and hip. The logistic regression showed that two variables remained in the final model: mean stand-up trunk angle and mean hip velocity on standing. The prediction accuracy for the variables presented in this model was 72%. Based on the four articles: (a) there is a lack of studies addressing the evaluation of the kinematics of the pelvis using smartphones; (b) the validation study (article 2) proposes a valid and reproducible protocol to assess ROM and velocity of the pelvis during the sit-to-stand movement; (c) the literature demonstrates that patients with low back pain generally take longer to perform the sit-tostand movement and present decreased lumbar ROM; and (d) the proposed prediction model with two kinematic variables can distinguish the chronic low back pain group from the control group.