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UNIVERSIDADE TUIUTI DO PARANÁ
Elton John Bonfim
Sidnei Mozart Alves
PAINEL ELETRÔNICO LUMINOSO PARA AUXILIAR NO
TRATAMENTO DE PACIENTES COM DEFICIÊNCIAS
VESTIBULARES
CURITIBA
2010
PAINEL ELETRÔNICO LUMINOSO MICROCONTROLADO PARA
AUXILIAR NO TRATAMENTO DE PACIENTES COM DEFICIÊNCIAS
VESTIBULARES
CURITIBA
2010
Elton John Bonfim
Sidnei Mozart Alves
PAINEL ELETRÔNICO LUMINOSO PARA AUXILIAR NO
TRATAMENTO DE PACIENTES COM DEFICIÊNCIAS
VESTIBULARES
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao
Curso de Engenharia Eletrônica da Faculdade de
Ciências Exatas e de Tecnologia da Universidade
Tuiuti do Paraná, como requisito parcial para
obtenção do grau de Engenheiro Eletrônico.
Orientador: Prof. Sergio Luiz Stevan Junior
CURITIBA
2010
AGRADECIMENTOS
Gostaríamos de agradecer a nossos familiares, pais, esposa, filho e
namorada pelo apoio incondicional que nos deram para a confecção deste trabalho,
pois sabemos que fomos ausentes em muitos momentos, para conseguirmos
concluir este trabalho.
Um especial agradecimento ao nosso professor orientador, Mestre Sergio
Luiz Stevan Junior, que sem medir esforços nos orientou com sua experiência e
sabedoria para o correto andamento deste trabalho. Temos a ciência que
escolhemos o melhor profissional neste assunto. Incluímos também neste
agradecimento a Professora Angela Zatti, que nos orientou desde o início do curso a
confeccionar trabalhos acadêmicos. E aos demais professores, parte integrante do
Curso de Engenharia Eletrônica e Eletrotécnica da Universidade Tuiuti do Paraná.
RESUMO
O objetivo deste trabalho é a construção de um painel eletrônico luminoso que virá a
auxiliar nos procedimentos fisioterápicos para tratamento de deficiências
vestibulares. Discorre sobre o sistema vestibular humano, algumas disfunções
vestibulares e formas do tratamento realizado por reabilitação vestibular que serão
implementadas no equipamento proposto. Descreve o funcionamento e operação do
protótipo do painel, assim como os componentes eletrônicos utilizados e o
funcionamento da programação do equipamento. Faz um estudo da aplicação do
sistema do painel eletrônico luminoso na reabilitação vestibular, concluindo com a
explanação da importância do dispositivo construído para a técnica fisioterápica.
Palavras-chave: Reabilitação Vestibular; Microcontrolador PIC, Painel Eletrônico;
Estabilização Visual.
LISTA DE ABREVIATURAS
CCP – Capture/Compare/PWM (Captura/Comparação/PWM)
EEPROM - Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory (Memória
somente de leitura programável e apagável eletricamente)
I/O – Input/Output (Entrada/Saída).
I2C – Inter – Intergrated Circuit (Circuito Interintegrado)
LED – Light Emitter Diode (Diodo Emissor de Luz).
PWM – Pulse Width Modulation (Modulação por Largura de Pulso).
RAM - Random Access Memory (Memória de acesso aleatório)
RISC – Reduced Instruction Set Computer (Computador com Conjunto Reduzido de
Instrução).
RVE – Reflexo Vestíbulo-Espinhal.
RVO – Reflexo Vestíbulo-Ocular.
SNC – Sistema Nervoso Central.
SPI – Serial Peripheral Interface (Interface Serial Periférica)
USART - Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter.(Transmissor e
receptor universal síncrono e assíncrono)
LISTA DE GRÁFICOS
GRÁFICO 1 – EVOLUÇÃO DOS MICROCONTROLADORES............................41
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 – ORGANIZAÇÃO DO SISTEMA VESTIBULAR ...............................12
FIGURA 2 – ANATOMIA DO SISTEMA VESTIBULAR......................................14
FIGURA 3 – OS LABIRINTOS ÓSSEOS E MEMBRANOSOS............................15
FIGURA 4 – A DISPOSIÇÃO FACIAL DOS CANAIS SEMICIRCULARES ............16
FIGURA 5 – (a) ADAPTAÇÃO X1 (b) ADAPTAÇÃO X2 ....................................23
FIGURA 6 – PAINEL ILUMINADO COM AS SETE CORES ...............................27
FIGURA 7 – INTERFACE DE CONFIGURAÇÃO.............................................28
FIGURA 8 – INTERFACE VISUAL PARA AMOSTRAGEM DE DADOS ...............29
FIGURA 9 – FLUXOGRAMA DO FUNCIONAMENTO DO PAINEL .....................31
FIGURA 10 (a) ILUMINAÇÃO DO PAINEL APAGADO (b) ILUMINAÇÃO DO PAINEL
ACESO ...................................................................................................33
FIGURA 11 (a) ILUMINAÇÃO DO PAINEL APAGADO COM LUZES ACESSAS NA
EXTREMIDADE HORIZONTAL (b) ILUMINAÇÃO DO PAINEL APAGADO COM
LUZES ACESSAS NA EXTERMIDADE VERTICAL (c) ILUMINAÇÃO DO PAINEL
ACESSO COM LUZES DA EXTREMIDADE ACESSAS ....................................34
FIGURA 12 (a) – ILUMINAÇÃO DO PAINEL APAGADO (b) ILUMINAÇÃO DO
PAINEL ACESO........................................................................................35
FIGURA 13 (a) – ILUMINAÇÃO DO PAINEL APAGADO SUBIDA E DESCIDA DAS
LUZES NA VERTICAL (b) ILUMINAÇÃO DO PAINEL ACESO, SUBIDA E DESCIDA
DAS LUZES NA VERTICAL ........................................................................36
FIGURA 14 – PAINEL COM ACENDIMENTO ALEATÓRIO DAS LUZES .............37
FIGURA 15 – DIAGRAMA ELÉTRICO EM BLOCOS ........................................38
FIGURA 16 – CIRCUITO DA FONTE ALIMENTADORA ...................................39
FIGURA 17 – UMA CÉLULA DO PAINEL VISTA DE FRENTE ...........................40
FIGURA 18 – PINOS DO MICROCONTROLADOR PIC16F877 .........................43
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ......................................................................................................10
2. O SISTEMA VESTIBULAR NORMAL ..................................................................12
2.1 ANATOMIA E FISIOLOGIA DO SISTEMA VESTIBULAR PERIFÉRICO........14
3. DISFUNÇÕES DO SISTEMA VESTIBULAR PERIFÉRICO.................................17
3.1 VERTIGEM POSTURAL PAROXÍSTICA BENIGNA (VPPB) .........................17
3.2 NEURITE VESTIBULAR OU FALÊNCIA VESTIBULAR SÚBITA ...................18
3.3 DOENÇA DE MÉNIÈRE..................................................................................18
3.4 FÍSTULA PERILINFÁTICA..............................................................................18
3.5 PAROXISMO VESTIBULAR (VERTIGEM POSTURAL INCAPACITANTE) ...19
3.6 DISFUNÇÕES VESTIBULARES BILATERAIS ...............................................19
3.7 LABIRINTITE BACTERIANA...........................................................................20
3.8 NEURINOMA ACÚSTICO...............................................................................20
4. REABILITAÇÃO VESTIBULAR ...........................................................................21
5. UM PAINEL ELETRÔNICO NA REABILITAÇÃO VESTIBULAR ........................25
5.1 DESCRIÇÃO DO PAINEL ELETRÔNICO.......................................................26
5.2 FUNCIONAMENTO DO PAINEL ELETRÔNICO ............................................29
5.3 FUNCIONAMENTO DOS PROGRAMAS DE CADA EXERCÍCIO ..................33
6. DIAGRAMA ELÉTRICO EM BLOCOS.................................................................37
7. MICROCONTROLADORES .................................................................................40
7.1 MICROCONTROLADORES PIC16F877.........................................................42
8. CONCLUSÃO .......................................................................................................44
9. REFERÊNCIAS.....................................................................................................45
10
1 INTRODUÇÃO
A fisioterapia para reabilitação vestibular é uma técnica terapêutica
executada em pacientes com transtornos no sistema vestibular humano,
provenientes de doenças labirínticas, síndromes vestibulares crônicas e processos
cirúrgicos na cabeça ou ouvido. Os sintomas de patologias vestibulares incluem
tonturas, vertigens, perda de equilíbrio e deficiência tanto auditiva como labiríntica.
Os pacientes passam por muito sofrimento no início, pois toda atividade normal,
como caminhar, correr, virar a cabeça ou entrar em ambientes muito coloridos, como
mercados e shoppings, que confundem a visão, tornam-se difíceis de serem
executados.
Normalmente, os pacientes com desordens vestibulares apresentam
redução da acuidade visual, reação lenta e desequilíbrio, e apresentam a
necessidade de realizar um tratamento, os quais primeiramente passam por
avaliação fisioterápica, na qual são realizados exames de avaliação de equilíbrio e
oculomotor, para saber quais são suas maiores dificuldades e, também, quais
exercícios devem ser executados a fim de promover a melhora do quadro existente.
Os principais exercícios referem-se ao movimento ocular e ao equilíbrio do paciente.
Atualmente todo processo de estimulações visuais utilizado no tratamento de
pacientes com deficiências vestibulares é manual, ou seja, são executados pelo
fisioterapeuta manualmente e por consequência, de modo não padronizado. Para
melhorar a acuidade visual e diminuir o tempo de reação são utilizados exercícios de
movimentos de perseguição e estabilização do olhar. De um modo geral, em uma
sessão de tratamento fisioterápico é solicitado ao paciente para fixar o olhar e seguir
11
movimentos de canetas e outros objetos, como também fixar o olhar em alvos
colocados estrategicamente em quadros coloridos ou tabuleiros quadriculados.
Atualmente no Brasil não há ainda um dispositivo eletrônico onde possa ser
realizado este tipo de tratamento de uma maneira mais dinâmica e divertida, que
estimule o paciente a executar os exercícios, como no Reino Unido, por exemplo, de
acordo com o artigo de Marousa Pavlou a respeito de algumas tecnologias
optocinéticas implementadas para a reabilitação vestibular.
O objetivo geral da pesquisa é projetar um painel eletrônico microcontrolado,
com interface luminosa com o usuário, o qual tem a finalidade de automatizar parte
do tratamento de pessoas com deficiências vestibulares, uma vez que atualmente é
realizado de modo manual e aleatório. Este painel deve auxiliar o profissional
fisioterapeuta nos procedimentos de reabilitação vestibular do indivíduo e também
buscar uma padronização no processo da técnica terapêutica.
Os objetivos específicos do projeto são:
• Desenvolver um painel eletrônico controlado por microcontrolador;
• Desenvolver e implementar no painel um conjunto de exercícios
programados, diferenciados pelo modo de acendimento das luzes, para
o indivíduo em tratamento;
• Contribuir na padronização dos procedimentos da técnica terapêutica
de restabelecimento do equilíbrio;
• Contribuir na recuperação mais rápida da autoconfiança dos indivíduos
através do tratamento;
12
2 SISTEMA VESTIBULAR NORMAL
O sistema vestibular humano é um sistema de sensoriamento que efetua o
controle cefálico e postural, auxiliando nos reflexos visuais e no equilíbrio, influindo
nos movimentos do dia-a-dia como andar e correr, como também na visão durante
os movimentos da cabeça. É composto por três componentes: um sistema sensorial
periférico, um sistema nervoso central e um mecanismo de resposta motora, os
quais estão organizados como mostrado no diagrama da figura 1. (HERDMAN,
2002).
FIGURA 1. ORGANIZAÇÃO DO SISTEMA VESTIBULAR – 2002.
FONTE: HERDMAN, p.04.
Os sensores periféricos, localizados no sistema vestibular periférico,
consistem em um conjunto de sensores de movimento os quais enviam informações
ao sistema nervoso central, em especial, ao complexo nuclear vestibular e ao
cerebelo, a respeito da velocidade angular da cabeça, da aceleração linear e da
orientação cefálica em relação ao eixo gravitacional. O sistema nervoso central
processa as informações enviadas pelos sensores periféricos e os combina com
outras informações sensoriais, como a propriocepção (Consciência da posição do
13
corpo), para estimar a orientação cefálica, transmitindo aos músculos extraoculares
à medula espinhal para preparar dois reflexos importantes, sendo eles o reflexo
vestíbulo-ocular (RVO) e o reflexo vestíbulo-espinhal (RVE). O RVO produz os
movimentos oculares produzindo visões nítidas enquanto a cabeça se movimenta. O
RVE fornece movimentos no corpo de compensação, objetivando estabilidade
cefálica e postural, evitando quedas. Tanto o RVO e o RVE são monitorados pelo
sistema central, sendo reajustados por um processador adaptativo, o cerebelo.
(HERDMAN, 2002)
Como o sistema vestibular periférico consegue sentir apenas os movimentos
cefálicos, ou seja, da cabeça, o Sistema Nervoso Central (SNC) precisa interagir
com outros sistemas de sensores para determinar precisamente a posição e o
movimento do corpo. Um deles é o sistema visual, que utiliza os olhos para enviar
informações de posição e movimento, com relação a objetos ao redor do corpo, para
o SNC. O sistema visual também fornece informações sobre a direção vertical,
movimentos lentos ou inclinações estáticas da cabeça e fazem a confirmação de
que os órgãos otolíticos enviam ou sinal de inclinação em relação a gravidade ou a
uma translação linear da cabeça. Outro sistema é o somatosensitivo, que fornece
informações proprioceptivas para o SNC, sobre a posição e o movimento do corpo
em relação à superfície de apoio e em relação a outras partes do corpo, sendo
sensível a movimentos rápidos. Em certos casos, as informações que são enviadas
para o SNC pelo sistema vestibular são incompletas ou incertas, necessitando de
uma confirmação ou de uma certeza maior através do sistema visual ou
somatosensitivo. Isto é vantajoso, pois se o sistema vestibular é perdido, pode-se
treinar e aprimorar estes outros sistemas. (HERDMAN, 2002)
14
Os movimentos de oscilação rítmica e involuntária dos olhos durante a
movimentação da cabeça são denominados de nistagmo fisiológico ou nistagmo
optocinético, sendo comandado pelo nervo vestibulococlear. O nistagmo patológico
pode surgir em disfunções vestibulares, o qual produz a movimentação dos olhos
mesmo com a cabeça parada. (HERDMAN, 2002)
2.1 ANATOMIA E FISIOLOGIA DO SISTEMA VESTIBULAR PERIFÉRICO
O sistema vestibular periférico humano é um sistema de sensores que está
localizado no interior da orelha interna, lateralmente à orelha média, ilustrado na
figura 2. Este sistema inclui os órgãos terminais vestibulares, sendo eles os
labirintos membranoso e ósseo, e os sensores do movimento do sistema vestibular,
as células ciliadas. (HERDMAN, 2002).
FIGURA 2. ANATOMIA DO SISTEMA VESTIBULAR -2010
NOTA: Figura extraída do site http://www.drsandrocoelho.com.br/ouvido.html. Acesso em: 05 nov.
2010.
O labirinto ósseo, representado na figura 3 pela porção óssea, é composto
por três canais semicirculares, a cóclea e uma câmara central chamada de vestíbulo,
o qual é preenchido por um fluído perilinfático. (HERDMAN, 2002)
15
O labirinto membranoso está suspenso por fluido e pelo tecido conjuntivo
dentro do labirinto ósseo, representado na figura 3 como porção membranosa. O
mesmo é preenchido por fluido endolinfático, sendo composto por três canais
semicirculares, pelo utrículo e sáculo. As extremidades de cada canal semicircular
tem um diâmetro maior, formando a ampola. (HERDMAN, 2002)
As células ciliadas são sensores que se localizam nas ampolas e nos órgão
otolíticos, sendo eles utrículo e sáculo. (HERDMAN, 2002)
FIGURA 3. OS LABIRINTOS ÓSSEO E MEMBRANOSO - 2002
NOTA: HERDMAN,p.05
As células ciliadas dos órgãos otolíticos e dos canais semicirculares
possuem a função de transformar os movimentos cefálicos em descargas neurais
direcionadas para regiões específicas do tronco encefálico do cerebelo. (HERDMAN,
2002)
Os canais semicirculares (anterior, lateral e posterior) têm a função de reagir
com a velocidade fazendo com que o RVO produza movimentos oculares de igual
velocidade do movimento cefálico. Com isto, os olhos permanecem imóveis no
16
espaço durante os movimentos da cabeça, possibilitando uma visão nítida. Os
canais semicirculares podem ser considerados como sensores de velocidade.
(HERDMAN, 2002)
Há três características espaciais do alinhamento das alças dos canais
semicirculares. A primeira é que cada canal representa um plano no espaço e que
os canais de ambos os lados são mutuamente perpendiculares, emparelhados com
os canais conjugados do lado oposto da cabeça e também estritamente alinhados
com as direções ideais de contração dos músculos extraoculares, como
representado na figura 4. A segunda, que os planos dos canais são muito próximos
uns dos outros e a terceira, que os planos dos canais são próximos aos planos dos
músculos extra-oculares, permitindo assim conexões relativamente simples entre os
neurônios sensoriais associados a cada canal individual e os neurônios de resposta
motora, relacionados a músculos extra-oculares. (HERDMAN, 2002)
FIGURA 4. A DISPOSIÇÃO ESPACIAL DOS CANAIS SEMICIRCULARES -2009
NOTA: HERDMAN, p.09
Os órgãos otolíticos são sensíveis à aceleração linear, detectam a força da
gravidade e inclinação da cabeça. (HERDMAN, 2002)
17
O nervo vestibular transmite informações dos labirintos através do canal
auditivo interno, para o complexo nuclear vestibular. Suas fibras são projeções
aferentes dos neurônios bipolares do gânglio de Scarpa (vestibular). (HERDMAN,
2002)
Para a sensação e percepção da posição e do movimento, o sistema se
utiliza dos canais semicirculares, que sentem o movimento rotacional da cabeça, e
dos órgãos otolíticos, que sentem a aceleração vertical e horizontal da cabeça. Os
órgãos otolíticos indicam a direção da gravidade para que o SNC determine o
alinhamento da cabeça em relação à vertical gravitacional. (HERDMAN, 2002)
3 DISFUNÇÕES DO SISTEMA VESTIBULAR PERIFÉRICO
As disfunções do sistema vestibular periférico são problemas envolvendo os
órgãos terminais vestibulares e/ou o nervo vestibular que, geralmente, produzem
sintomas como vertigens, tonturas e desequilíbrio, e podem ser detectadas através
de um exame otoneurológico detalhado. (HERDMAN, 2002)
As disfunções vestibulares mais comuns são a vertigem postural paroxística
benigna, neurite vestibular, doença de Ménière, fístula perilinfática, paroxismo
vestibular, disfunções vestibulares bilaterais, labirintite bacteriana e neurinoma
acústico. (HERDMAN, 2002)
3.1 VERTIGEM POSTURAL PAROXÍSTICA BENIGNA (VPPB)
É o tipo mais comum, neste tipo de vertigem ocorre desprendimento de
cristais minerais das células ciliares do órgão otolítico utricular, que flutuam
18
livremente no canal semicircular posterior ou aderem à cúpula deste canal. Em geral
não é encontrada a causa, mas este distúrbio pode ser devido a um trauma,
infecções virais ou alterações isquêmicas ou degenerativas, sendo que um distúrbio
labiríntico pode ser complicado por diminuição da acuidade visual, embora
especialmente no idoso, vertigem e quedas tenham etiologia multifatorial.
(HERDMAN, 2002)
3.2 NEURITE VESTIBULAR (OU FALÊNCIA VESTIBULAR SÚBITA)
É a segunda causa mais comum da vertigem. Apesar de que a maioria dos
casos uma etiologia definitiva nunca é realmente comprovada. O início geralmente é
precedido por infecção viral do trato respiratório superior ou gastrintestinal, sendo
que o principal sintoma é um início agudo da vertigem rotacional severa e
prolongada, exacerbada pelo movimento cefálico e associada ao nistagmo
horizonto-rotatório espontâneo que se dirige ao aparelho vestibular saudável,
desencadeando desequilíbrio postural e náusea. (HERDMAN, 2002)
3.3 DOENÇA DE MÉNIÈRE
É um distúrbio de controle endolinfático, no qual há uma dilatação (hidropsia)
dos espaços endolinfático do labirinto membranoso, de origem idiopática. Ocorre
com mais frequência entre os 30 e 60 anos de idade. (HERDMAN, 2002)
3.4 FÍSTULA PERILINFÁTICA
Pode levar a uma vertigem episódica e à perda auditiva sensorioneural em
razão da elasticidade patológica do labirinto ósseo. Os pacientes geralmente relatam
um “estalido” na orelha durante o evento que o precipita, sendo que posteriormente,
19
pode haver relatos de desequilíbrio, vertigem posicional e nistagmo, além de perda
auditiva. (HERDMAN, 2002)
3.5 PAROXISMO VESTIBULAR (VERTIGEM POSTURAL INCAPACITANTE)
Uma causa possível desta é a compressão neurovascular cruzada da zona
de origem da entrada do nervo vestibular. A vertigem postural incapacitante
descreve uma heterogeneidade de sinais e sintomas, e não uma entidade
patogênica com um diagnóstico confiável. Pode-se observar os seguintes critérios:
(HERDMAN, 2002)
• Episódios curtos e frequentes de vertigem rotatória ou para trás ou para
frente, que duram entre segundos e minutos;
• Os episódios dependem geralmente de posições cefálicas particulares e
a modificação da sua duração ocorre através da alteração desta
posição;
• Hipoacusia e/ou zumbido permanentes ou durante o episódio;
• Déficit auditivo ou vestibular mensurável por métodos neurofisiológicos;
• Resposta positiva a um fármaco anticonvulsivante.
3.6 DISFUNÇÕES VESTIBULARES BILATERAIS
A vestibulopatia bilateral pode ocorrer secundariamente à meningite, à
infecção labiríntica, à otoesclerose, à doença de Paget, à polineuropatia, aos
tumores bilaterais, à hidropsia endolinfática, à neurite vestibular sequencial bilateral,
à doença autoimune, às malformações congênitas, entre outros. A vertigem é o
sintoma mais evidente das disfunções vestibulares bilaterais. (HERDMAN, 2002)
20
3.7 LABIRINTITE BACTERIANA
É provável que esta se deva devido à extensão de uma infecção bacteriana
do ouvido médio, meninges ou mastoides, podendo desenvolver-se também fístula
labirínticas que resultam da erosão secundária por infecção crônica ou
colesteatoma. O quadro clínico é de vertigens intensas, náuseas e vômitos,
associados à hipoacusia importante. Cefaléia, dor local, hipertermia, e secreção
purulenta podem estar presentes. (HERDMAN, 2002)
3.8 NEURINOMA ACÚSTICO
Os neurinomas, ou neuromas acústicos são tumores da bainha do nervo
vestibular ou vestíbulo-coclear, que ocorrem no canal auditivo interno. Grande parte
dos pacientes com neuroma acústico apresentam perda auditiva unilateral
progressiva, mas podem apresentar também perda auditiva repentina e sintomas
relacionados às disfunções vestibulares. Geralmente, o diagnóstico para estes
tumores é a realização de uma ressonância magnética com contraste de gadolínio.
(HERDMAN, 2002)
Depois de estabelecido um diagnóstico existe três formas de tratamento dos
neurinomas acústicos: espera monitorada, radiocirurgia e remoção cirúrgica. A
espera monitorada é elaborada apenas para casos de tumores de tamanho muito
reduzido ou para idosos e pessoas com saúde severamente comprometida.
(HERDMAN, 2002)
A radiocirurgia é uma nova modalidade, que ainda está sendo investigada, a
qual consiste na aplicação de alta dose de radiação focando o tumor. É indicada
21
para pacientes com tumor recorrente e para pacientes que não podem sofrer
intervenção cirúrgica. (HERDMAN, 2002)
A remoção cirúrgica dos neurinomas acústicos tem sido o tratamento de
maior escolha. Podem ser utilizadas três abordagens para alcançar o tumor e retirá-
lo, sendo elas a craniotomia da fossa média, abordagem translabiríntica e a
craniotomia suboccipital. A escolha da abordagem é baseada no tamanho, na
localização do tumor e, também, na expectativa de se preservar a audição. Após o
procedimento cirúrgico, podem ocorrer complicações devido ao tamanho do tumor,
sendo necessária também a retirada do nervo vestíbulo-coclear, provocando a perda
total da audição e deficiência vestibular, causando desequilíbrio, vertigem e tontura.
(HERDMAN, 2002)
4 REABILITAÇÃO VESTIBULAR
Uma avaliação médica prévia baseada em testes ou exames é necessária,
considerando-se o histórico e queixas do paciente, para determinação da
necessidade da reabilitação vestibular e, em caso positivo, a abordagem a ser usada
é baseada em parte no diagnóstico do paciente. (HERDMAN, 2002)
O médico Cawthorne e o fisioterapeuta Cookse, na Inglaterra em 1946,
elaboraram um método para tratar de disfunções vestibulares, incentivando seus
pacientes a movimentarem a cabeça e os olhos em todas as direções apresentando
resultados satisfatórios, sendo considerados os precursores da reabilitação
vestibular. No Brasil ainda é recente a implantação desta técnica, sendo cada vez
mais aprimorada tanto no país como no exterior e, recentemente, tem-se confirmado
22
a eficácia do método de tratamento por reabilitação vestibular tanto por pacientes
como por profissionais de saúde. (ENDERLE, 2004)
Os objetivos do tratamento por reabilitação vestibular são: melhorar o
equilíbrio funcional do paciente, melhorar a capacidade do paciente de enxergar
claramente durante o movimento cefálico, melhorar a condição física geral do
paciente e o nível de atividade, reduzir o isolamento social do paciente e reduzir a
osciloscópio, ou seja, o embaçamento da visão durante o movimento da cabeça.
(HERDMAN, 2002). Os exercícios de movimentos cefálicos fazem o organismo
humano recuperar a orientação espacial, o equilíbrio estático e dinâmico, conforme
Ganança (1998) e Kesner (2002).
A reabilitação vestibular é considerada como o principal recurso para o
tratamento de hipofunções vestibulares, sendo uma valiosa ferramenta de
tratamento para os pacientes. Medicamentos também são utilizados em conjunto
para tratar de vestibulopatias, mas não são tão eficazes quanto ao tratamento
fisioterápico da reabilitação vestibular. Os pacientes com este tipo de enfermidades
passam a se retrair do mundo exterior, devido ao sofrimento de realizar qualquer
atividade e acreditando que os remédios irão curá-lo, o que não é verdade e pode
agravar ainda mais seu quadro. Atividades como andar, correr, atividades com bolas
e movimentos corporais ajudam o organismo a se readaptar aos diferentes
ambientes externos. (HERDMAN, 2002)
Existem várias abordagens de tratamento utilizadas, como por exemplo os
exercícios de adaptação, de Cawthorne e Cooksey, de substituição e de habituação.
No caso das abordagens que se referem à exercícios que trabalham mais a
interação dos sistemas visual e vestibular, combinando movimentos cefálicos e
oculares, são mais importantes para o entendimento da aplicação do dispositivo
23
eletrônico do trabalho, sendo elas a de adaptação e de substituição. (HERDMAN,
2002)
A adaptação vestibular se baseia no estímulo de sinal de erro, que é o
deslizamento das imagens sobre a retina devido à falência do RVO. Sua função é
manter a imagem fixa na retina durante os movimentos cefálicos. O sinal de erro
provoca o SNC a produzir respostas que são capazes de modificar as características
do RVO. (BITTAR, 2004)
Os exercícios de adaptação podem ser divididos em dois tipos, o de
paradigma de visão X1 e X2. Para o paradigma X1, o alvo visual é imóvel e o
paciente move a cabeça para um lado e para o outro, enquanto tenta manter a
fixação visual no alvo. No paradigma X2, o alvo e a cabeça se movem em direções
opostas, enquanto o indivíduo tenta novamente focalizar o alvo. Os exercícios de
adaptação são executados com um pequeno alvo visual e um alvo maior,
provocando estímulo foveal e de campo total, respectivamente, com a cabeça
movimentando-se na horizontal ou vertical. A figura 5 ilustra a execução dos
exercícios de adaptação,onde 1,2 e 3 indicam as fases da execução do exercícios.
(HERDMAN, 2002)
FIGURA 5: EXECUÇÃO DOS EXERCÍCIOS DE ADAPTAÇÃO -2002
(a) (b)
24
NOTA: (a) Adaptação X1; (b) Adaptação X2.
NOTA: HERDMAN, p.392
Os exercícios de substituição vestibular combinam o uso de informações
visuais e proprioceptivas com o uso de informações vestibulares residuais,
trabalhando com a modificação da programação prévia do SNC, para melhorar a
estabilidade visual e postural. Portanto, o paciente é encorajado a confiar nas
informações proprioceptivas e visuais, para estabilizar a visão mantendo a postura,
sem as funções vestibulares normais. Os exercícios de substituição compreendem a
substituição sensorial, com reflexo cervico-ocular, a motricidade ocular, com
movimento rápido dos olhos (sacadas), e a predição ou antecipação. (BITTAR,
2004)
A recuperação vestibular precisa ser executada de forma gradativa,
iniciando com exercícios mais simples, analisando-se os pontos de melhora e quais
devem ser aprimorados, fazendo o organismo se adaptar aos poucos às novas
situações, partindo daí para exercícios mais complexos. (HERDMAN, 2002)
5 UM PAINEL ELETRÔNICO NA REABILITAÇÃO VESTIBULAR
Os exercícios executados na reabilitação vestibular de forma manual podem
ser automatizados. Para o exercício de adaptação, para trabalhar a estabilização
visual, o qual observava-se um alvo fixo em uma parede ou em um papel colorido,
por exemplo, pode ser substituído por uma luz acessa. Para trabalhar o exercício de
movimentos sacádicos, o movimento rápido dos olhos pode-se, por exemplo, utilizar
luzes em extremidades opostas, substituindo os alvos em paredes ou em revistas.
Para treinar a perseguição ocular, onde se segue objetos em movimento horizontal e
25
vertical, por exemplo, podem-se seguir alvos luminosos que simulam os movimentos
nos dois sentidos. Para o teste da acuidade visual, para o qual normalmente um
quadro colorido é utilizado, várias luzes de diversas cores podem ser acesas
aleatoriamente, substituindo-o.
Portanto, os exercícios executados na reabilitação vestibular, com o intuito
de melhorar tanto a estabilização do olhar enquanto a cabeça se movimenta como a
acuidade visual, podem ser executados com o auxílio de um painel eletrônico
luminoso microcontrolado, com a supervisão de um fisioterapeuta. Este painel
interage com o indivíduo em recuperação através de uma série exercícios, que se
diferenciam pelo modo de acendimento das luzes, proporcionando ao profissional de
fisioterapia uma ferramenta de trabalho.
O painel eletrônico luminoso pode ajudar também na verificação do grau de
progresso da recuperação do indivíduo, na medida em que os exercícios são
executados em níveis de dificuldades diferentes, através da variação da velocidade
do exercício, selecionada previamente pelo fisioterapeuta. A velocidade selecionada
precisa ser tal que não canse ou perturbe a visão, causando tonturas e piorando
ainda mais o quadro do indivíduo em recuperação, aumentando-a aos poucos, de
forma gradativa.
5.1 DESCRIÇÃO DO PAINEL ELETRÔNICO
O painel eletrônico luminoso consistirá em um quadro retangular, como
proposto na figura 6, composto por 141 células iluminadas, compostas cada uma por
um conjunto de quatro LED1 e um botão central. O quadro possui uma linha vertical
central que se sobressai do mesmo, sendo igual à quantidade de luzes tanto na
linha horizontal como na vertical central. O quadro poderia ser no formato quadrado,
26
mas, não há esta necessidade em todos os exercícios, pois, apenas no exercício de
perseguição ocular vertical, há a necessidade de aumentar a linha central de mesmo
sentido para aumentar o campo da visão. A cor das luzes das linhas horizontal e
vertical centrais serão só de uma cor, no caso vermelhas, para que o exercício de
perseguição ocular não canse a visão logo de início.
O painel possuirá células iluminadas com sete cores diferentes, sendo elas
amarela, branca, vermelha, laranja, verde, azul e roxa, espalhadas aleatoriamente
pelo painel, com exceção das linhas centrais que serão definidas com uma cor,
como já foi justificado, de acordo com a figura 6.
FIGURA 6. PAINEL ILUMINADO COM AS SETE CORES.
FONTE: Os Autores.
Para auxiliar no controle de todo o painel, o mesmo será provido de uma
interface de configuração composto de chaves seletoras e botões, de acordo com a
figura 7. A chave “EXERCÍCIO” permite que seja selecionado o exercício desejado.
Já a chave “VELOCIDADE”, seleciona a velocidade com que será executado o
exercício, deixando-o mais rápido ou mais lento. Em “CONFIGURA”, a chave
permite a configuração com relação à cor, tendo uma função diferente para cada
exercício. Pode-se, através de “CONFIGURA”, deixar o fundo colorido acesso ou
__________________________
1
LED: Light Emitter Diode
27
apagado, com o botão “LUZES PAINEL”, ou ainda, selecionar a cor que se deseja
que o paciente acione nos botões em cada célula colorida, com os botões
respectivos de cada cor, de acordo com a figura 7.
FIGURA 7. INTERFACE DE CONFIGURAÇÃO.
FONTE: Os Autores.
O Botão “INICIA”, faz com que o exercício selecionado, seja executado,
iluminando o painel de acordo com o desejado e configurado na interface de
configuração. Para cancelamento de um exercício em andamento, basta acionar a
tecla “CANCELAR”, fazendo o sistema voltar à espera da configuração de um novo
exercício, sem salvar nenhum dado do mesmo. No caso de alguns exercícios que
podem necessitar da gravação de algum dado, como por exemplo, quais botões
foram apertados no painel pelo paciente, o sistema será provido de uma memória
que pode gravá-los, através da tecla “MEMORIZAR”. Pode-se consultar estes dados
gravados através das teclas ou botões “ACESSAR MEMÓRIA”, “VISUALIZAR” e
28
“POSIÇÃO DE MEMÓRIA”. Por meio da tecla “VOLTAR” é possível sair da área de
memória e iniciar a configuração de um novo exercício.
Haverá uma interface visual para amostragem de dados gravados, de
determinados exercícios já executados. A mesma será composta de um display com
três dígitos, uma fileira de sete LED com um de cada cor existente no painel e mais
três LED para indicar se está sendo mostrado no display a memória ou erros e
acertos, de acordo coma figura 8. Será disponibilizada uma chave seletora para
poder visualizar no display os dados gravados na memória ou resultados de
exercícios e os erros ou acertos, de acordo com a figura 8, chamada de
“SELEÇÃO”.
FIGURA 8. INTERFACE VISUAL PARA AMOSTRAGEM DE DADOS.
FONTE: Os Autores.
5.2 FUNCIONAMENTO DO PAINEL ELETRÔNICO
Em um primeiro momento, serão implementados cinco exercícios visuais
que serão exibidos no painel eletrônico luminoso. Cada exercício será uma rotina de
programa gravada em um microcontrolador PIC16F877A, que comandará o
acendimento das luzes do painel de modo peculiar, proporcionando os cinco
29
exercícios a serem executados pelo paciente. As rotinas podem ser consideradas
como pequenos programas ou rotinas que fazem parte da programação de todo o
sistema.
O funcionamento detalhado do painel eletrônico luminoso pode ser descrito
através do fluxograma mostrado na figura 9. Iniciando a análise do fluxograma em
questão, após o botão de “LIGA” ser acionado, o sistema executará uma rotina de
auto- teste, fazendo a checagem do painel, indicando através do LED “STATUS”, a
situação operacional. Se o LED “STATUS” acender na cor verde o teste foi bem
sucedido, mas se indicar vermelho, o sistema volta ao início do auto-teste,
executando o reset, até que fique verde. Se o mesmo permanecer em vermelho, é
porque há a necessidade de algum reparo, não sendo possível utilizar o painel antes
do mesmo.
Em seguida, de acordo com o fluxograma da figura 9, o sistema iniciará uma
rotina de iniciação para a escolha do tipo, da velocidade e da configuração do
exercício, que serão inseridos pelo fisioterapeuta, através da interface de
configuração, onde ficam as chaves seletoras “EXERCÍCIO”, “VELOCIDADE” e
“CONFIGURA”. Os exercícios estão numerados na chave em ordem numérica, do
mais simples ao mais complexo, como também na chave de velocidade,
numericamente, da mais lenta à mais rápida. As chaves em “CONFIGURA” podem
ser acionadas de acordo com o exercício, como já foi mencionado na seção 6
(DESCRIÇÃO do PAINEL). Caso haja necessidade de pular esta etapa para
consultar dados gravados de exercícios anteriormente realizados, o botão
“ACESSAR MEMÓRIA” precisará ser acionado nesta rotina. Para iniciar um
exercício, o botão “INÍCIO” necessitará ser acionado, executando o acionamento das
luzes do painel, de acordo com o programa de exercício que foi configurado na
30
rotina de iniciação. Caso o botão “CANCELAR” seja acionado durante a execução
do exercício, o mesmo é parado e a rotina de iniciação será novamente executada,
voltando para a programação de um novo exercício através da interface de
configuração.
31
FIGURA 9. FLUXOGRAMA DO FUNCIONAMENTO DO PAINEL.
FONTE: Os Autores.
Na próxima etapa, haverá uma coleta de dados, os quais são informações
combinadas da cor e botão acionados no painel pelo paciente, após a execução do
exercício. O sistema automaticamente seleciona uma rotina para mostrar e/ou gravar
32
dados, de acordo com a necessidade do exercício. Na seqüência, ocorrerá uma
manipulação dos dados pelo sistema, para adequá-los à interface visual. Os dados
manipulados resultarão em informações de quantidade de botões de cada cor
acionados como também os erros e acertos do paciente, sendo escolhidos para
apresentação na interface visual através da chave “SELEÇÃO”.
Em seguida, a rotina display será executada, fazendo os dados manipulados
serem mostrados. Para mudar o que se deseja mostrar, a rotina display verifica
constantemente a posição da chave “SELEÇÃO”, que seleciona a quantidade dos
botões apertados com referência na cor, fazendo acender um LED na cor
correspondente àquela porção, ou mostrando o cálculo dos erros e acertos. A rotina
display também verifica o comando dos botões “MEMORIZAR”, “VISUALIZAR” e
“VOLTAR”. Caso a tecla “MEMORIZAR” seja acionada, a rotina de memorização de
dados é executada, guardando os resultados do exercício mostrado no display em
uma posição vaga de memória e, em seguida, retorna à rotina display. Acionando-
se a tecla “VISUALIZAR”, uma rotina de acesso à memória é executada, buscando
informações nas chaves “POSIÇÃO DE MEMÓRIA” e “SELEÇÃO”, para mostrar a
posição de memória com os dados selecionados, respectivamente. Quando o botão
“VOLTAR” é acionado, o sistema sai da rotina display e executa novamente a rotina
de iniciação.
5.3 FUNCIONAMENTO DOS PROGRAMAS DE CADA EXERCÍCIO
Este capítulo descreve como os programas dos exercícios farão a interação
com as chaves e botões da interface de configuração e com a interface visual, além
da demonstração da iluminação do painel com a execução dos mesmos. Os
33
programas são selecionados através da chave “EXERCÍCIO”, sendo organizados
com ordem numérica, do primeiro ao quinto.
O primeiro programa consistirá na iluminação de uma luz no centro do
painel, com fundo colorido acesso ou apagado, de acordo com a escolha do
fisioterapeuta na chave “LUZES PAINEL”, que executará o exercício de adaptação
visual, para a estabilização do olhar. A chave “VELOCIDADE” não terá função neste
exercício. A ilustração na figura 10 (a) e figura 10 (b) mostra como o painel se
iluminará de acordo com a execução desta primeira rotina de programa, com fundo
colorido apagado e acesso respectivamente.
FIGURA 10. ILUMINAÇÃO DO PRIMEIRO PROGRAMA.
(a) (b)
NOTA: (a) Iluminação do painel apagado; (b) Iluminação com o painel aceso.
.
O segundo programa consistirá na iluminação de duas luzes nas
extremidades do painel, primeiramente no sentido horizontal e depois no vertical,
que fará o exercício chamado de sacadas bilateral, ou de substituição, também para
a estabilização visual. Terá opção com fundo colorido acesso ou apagado, de
acordo com a configuração desejada selecionada através da chave “LUZES
PAINEL”. A chave “VELOCIDADE” também não terá função neste exercício. A figura
34
11 (a), figura 11 (b) e figura 11 (c) Mostra como será a visualização do painel para o
segundo exercício.
FIGURA 11ILUMINAÇÃO DO PAINEL ELETRÔNICO, SEGUNDO PROGRAMA.
(a) (b)
(c)
NOTA: (a) Iluminação do painel apagado com luzes acesas na extremidade; (b) Iluminação do painel
apagado com luzes acesa na extremidade vertical; (c) Iluminação do painel aceso com luzes das
extremidades acesas.
O terceiro programa consistirá em uma iluminação móvel através da linha
central do painel no sentido horizontal, o qual executará o exercício de adaptação
para trabalhar a perseguição ocular horizontal e o nistagmo optocinético, com opção
de fundo colorido acesso ou apagado, através da chave “LUZES PAINEL”. A chave
“VELOCIDADE” terá a função neste exercício de fazer com que a luz se movimente
lentamente ou rapidamente. O movimento de ida e volta da iluminação através do
35
painel, para o terceiro exercício, ficará de acordo com a ilustração da figura 12 (a) e
figura 12 (b), sendo mostrado através das setas.
FIGURA 12. ILUMINAÇÃO DO PAINEL ELETRÔNICO, TERCEIRO PROGRAMA.
(a) (b)
NOTA: (a) Iluminação do painel apagado; (b) Iluminação do painel aceso.
O quarto programa consistirá na iluminação movimentando-se no sentido
vertical, o qual executará o exercício de adaptação para trabalhar a perseguição
ocular vertical e o nistagmo optocinético, também com opção de fundo colorido
acesso ou apagado, através da chave “LUZES PAINEL”. A chave “VELOCIDADE”
terá a função neste exercício de fazer com que a luz se movimente lentamente ou
rapidamente. A ação de subida e descida da iluminação do painel, para o quarto
exercício, ficará de acordo com a ilustração da figura 13 (a) e figura 13 (b), a qual é
orientada pelas setas.
36
FIGURA 13. ILUMINAÇÃO DO PAINEL ELETRÔNICO, QUARTO PROGRAMA.
(a) (b)
NOTA: (a) Iluminação do painel apagado, subida e descida das luzes na vertical; (b) Iluminação do
painel aceso, subida e descida das luzes na vertical.
Um quinto programa executará o exercício de acuidade visual, para trabalhar
o tempo de reação e o nistagmo optocinético, que consistirá na iluminação de várias
luzes em posições aleatórias no painel, com sete cores diferentes, solicitando-se ao
paciente que aperte apenas o botão referente à cor selecionada na chave
“CONFIGURA”. A chave “VELOCIDADE” fará com que seja iluminada as cores no
painel de modo mais rápido ou mais lento. A interface visual mostrará, após a
execução do exercício, a quantidade de botões apertados de cada cor ou erros e
acertos do paciente, de acordo com a chave “SELEÇÃO” na posição resultados ou
erros e acertos, respectivamente. Quando a interface visual está ativa, há a opção
de memorizar os resultados deste exercício, através do botão “MEMORIZAR”. Para
consultar o que foi memorizado, basta acionar o botão “VISUALIZAR”, selecionando-
se, através da chave “POSIÇÃO DE MEMÓRIA”, os resultados de várias sessões
gravadas deste mesmo exercício. A ilustração da figura 14 mostra como será a
iluminação do painel para o quinto exercício.
37
FIGURA 14. ILUMINAÇÃO DO PAINEL ELETRÔNICO, QUINTO PROGRAMA.
NOTA: Painel com acendimento aleatório das luzes.
6 DIAGRAMA ELÉTRICO EM BLOCOS
O circuito eletrônico do painel luminoso pode ser dividido em blocos, como
mostrado na figura 15. O sistema é alimentado por uma tensão de 127 volts
alternados da rede elétrica convencional. Após ser acionada pela chave “LIGA” de
uma posição, a fonte regulada de alimentação transformará a energia da rede
elétrica em tensões contínuas de 5 e 12 volts, que serão utilizadas pelo circuito do
microcontrolador e para os circuitos do painel e interface visual, respectivamente.
38
FIGURA 15. DIAGRAMA ELÉTRICO EM BLOCOS.
FONTE: Os Autores.
Pretende-se utilizar um circuito composto com os circuitos integrados,
reguladores de tensão 7805 e 7812, para fornecer as tensões reguladas de 5 e 12
volts, respectivamente, a partir da tensão transformada por um transformador,
retificada por uma ponte de diodos e filtrada por um capacitor. Para o circuito de 12
volts será implementado um transistor de potência TIP-42 como fonte de corrente,
em paralelo com o circuito integrado 7812, para fornecimento de maior corrente
devido ao alto consumo de energia dos LEDs, tanto do painel como da interface
visual. O circuito da fonte é ilustrado na figura 16.
39
FIGURA 16. CIRCUITO DA FONTE ALIMENTADORA – 1991.
NOTA: Figura extraída e adaptada da revista Saber Eletrônica nov. 1991, p. 17 e 20.
O circuito microcontrolado será composto por um microcontrolador
PIC16F877A além de circuitos digitais decodificadores, que auxiliarão tanto no
acionamento dos LEDs como na captura dos sinais dos botões do painel. Os
decodificadores transformarão informações dos botões em código binário, para as
portas entrada no microcontrolador, e transformarão de binário para o código de
acionamento dos LEDs correspondentes a partir das portas de saída do
microcontrolador. Pretende-se utilizar a memória interna do microcontrolador para
gravar os dados dos exercícios.
A interface de configuração, de acordo com a figura 15, será composta de
botões do tipo push-button para as teclas de “INÍCIO”, “ACESSAR MEMÓRIA”,
“CANCELAR”, “MEMORIZAR”, “VISUALIZAR”, “VOLTAR” e “POSIÇÃO DE
MEMÓRIA”. Para as chaves seletoras de “VELOCIDADE”, “EXERCÍCIO” e
SELEÇÃO” serão utilizadas chaves de um pólo com cinco, quatro e duas posições,
respectivamente. No caso de “CONFIGURA”, será implementada um conjunto de
40
oito chaves de uma posição, com sete delas disponíveis para cada cor do painel
correspondente e mais uma para o acionamento do fundo colorido.
A interface visual será composta de três displays de LED de sete segmentos
de cátodo comum e mais dez LEDs, sendo sete deles coloridos com as cores de
LEDs existentes no painel e, os outros três, da cor vermelha, de acordo com a figura
15.
O painel luminoso será formado por células compostas com quatro LEDs
grandes, de 10mm de diâmetro, com um botão do tipo push-button no centro, de
acordo com a figura 17.
FIGURA 17. UMA CÉLULA DO PAINEL VISTA DE FRENTE.
FONTE: Os Autores.
7 MICROCONTROLADOR
Um microcontrolador se caracteriza por incorporar em um mesmo
encapsulamento um microprocessador, memórias de programa e de dados e vários
periféricos, como temporizadores, comunicação serial, conversores analógicos-
digitais, geradores de PWM, fazendo com que o hardware final fique extremamente
complexo e versátil.
41
A Microchip é uma empresa precursora no uso da tecnologia RISC
(Reduced Instruction Set Computer) em microcontroladores. Diferente da arquitetura
Von Neumann, a estrutura RISC é baseada em barramentos independentes para
dados e para programas e tem como característica fundamental os tamanhos
diferenciados. A Microchip oferece quatro famílias de microcontroladores de 8 bits
no barramento de dados e variando entre 12, 14 e 16 bits de instrução, que se
adaptam aos mais variados projetos. Estas famílias são:
• PIC10: Linha Compacta.
• PIC12: Linha Base.
• PIC16: Linha Intermediária.
• PIC18: Topo de Linha.
GRÁFICO 1. EVOLUÇÃO DOS MICROCONTROLADORES PIC.
NOTA: Apostila de Microcontroladores PIC, Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, p.05.
Dentre os vários microcontroladores PIC, vamos escolher o PIC16F877, que é
um microcontrolador de média gama, o qual possui o número de pinos (interfaces
I/O) suficiente para nossas espectativas, além de outros periféricos de interesse,
42
como 3 temporizadores diferentes, PWM interno, conversor A/D comunicação serial,
entre outros.
7.1 MICROCONTROLADORES PIC16F877
O microcontrolador PIC16F877 possui 40 pinos, que possibilita a montagem
de um hardware complexo e capaz de interagir com diversos recursos e funções ao
mesmo tempo. A memória de programação dispõe de 8192 linhas compostas por
palavras de 14 bits, e é do tipo FLASH, que permite a gravação rápida do programa
diversas vezes no mesmo chip, sem a necessidade de apagá-lo por meio de luz
ultravioleta, como acontece com os microcontroladores de janela. Para a
programação, são utilizadas um conjunto restrito de apenas 35
instruções.(Referência Datasheet).
Possui 33 pinos configuráveis como entrada ou saída (I/O) digitais
organizados em 5 Portos. Dos 33 pinos, 8 podem ser configurados como entradas
analógicas. Quase todos os 33 pinos apresentam uma 2ª e até uma 3ª função
configuráveis, em função dos vários periféricos disponíveis. A figura 18 apresenta a
pinagem deste microcontrolador, com a indicação as funções de cada pino.
43
FIGURA18: PINOS DO MICROCONTROLADOR PIC16F877 - 2002
FONTE: SOUZA, p.19)
Possui dois tipos de memória de dados: RAM e EEPROM. A memória RAM
(volátil) tem 368 bytes e a memória EEPROM (não volátil) interna possui 256 bytes,.
Entre os principais periféricos, o PIC16F877 contém: 3 timers (2x8 bits e
1x16 bits), 1 conversor analógico-digital de 10 bits, 2 módulos CCP (Captura,
Compare e PWM), módulo de comunicação paralela, comunicações seriais SPI, PC
e USART, além de suportar Programação em alta e baixa tensão. Em nosso projeto
iremos utilizar o PIC16F877 devido à quantidade de I/O digitais disponíveis, a
memória interna de programa e também de dados, além de contarmos com 3
temporizadores e outros periféricos como PWM e comunicação serial.
.
44
8 CONCLUSÃO
O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento e implementação e um painel
eletrônico microcontrolado para fins de auxílio em terapias de fisioterapia.
Em termos eletrônicos, o painel será desenvolvido com uma matriz de
botões e leds coloridos. Esta interface apresentará uma série de programas
escalonados em complexidade e velocidade, características as quais serão
controladas pelo usuário através de uma interface amigável. Este conjunto de
interfaces será controlada por um microcontrolador PIC, o qual suportará um
conjunto inicial de 5 exercícios.
O painel eletrônico proposto permitirá ao profissional fisioterapeuta realizar o
tratamento em pacientes com deficiências vestibulares de modo melhor
padronizado, objetivo e qualitativo, o que proporcionará aos indivíduos em
tratamento uma mais rápida estabilização visual e interação vestíbulo-visual durante
os movimentos da cabeça, o que otimizará a acuidade visual e o tempo de reação.
Com este equipamento, espera-se contribuir no restabelecimento mais
rápido do equilíbrio e como consequência, auxiliar também na recuperação em
menor tempo da autoconfiança dos indivíduos que precisem e possam se beneficiar
deste tratamento.
45
9 REFERÊNCIAS
BITTAR, Roseli Saraiva Moreira et al. Arreflexia pós-calórica bilateral: aplicabilidade
clínica da reabilitação vestibular. Rev. Bras. Otorrinolaringol. [online]. 2004, vol.70,
n.2, pp. 188-193. ISSN 0034-7299.
ENDERLE, Maria Salete. Abordagem Fisioterapêutica na Reabilitação Vestibular.
Monografia do curso de Fisioterapia, Unioeste. Cascavel, 2004.
GANANÇA, Fernando Freitas. Tratamento de Vertigem e de outras tonturas. São
Paulo: Lemos Editorial, 2002.
HERDMAN,Susan J. Reabilitação Vestibular. 2. ed. São Paulo: MANOLE, 2002.
PAVLOU, Marousa. The Use of Optokinetic Stimulation in Vestibular Rehabilitation,
London, JNPT 2010, v. 34, p. 105-110, June 2010.
SABER ELETRÔNICA. São Paulo: Instituto Nacional de Ciência, Nº 226, nov. 1991.
SOUZA, David J. de. Conectando o PIC: Recursos Avançados. 3 ed. São Paulo:
ÉRICA, 2002.

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  • 1. UNIVERSIDADE TUIUTI DO PARANÁ Elton John Bonfim Sidnei Mozart Alves PAINEL ELETRÔNICO LUMINOSO PARA AUXILIAR NO TRATAMENTO DE PACIENTES COM DEFICIÊNCIAS VESTIBULARES CURITIBA 2010
  • 2. PAINEL ELETRÔNICO LUMINOSO MICROCONTROLADO PARA AUXILIAR NO TRATAMENTO DE PACIENTES COM DEFICIÊNCIAS VESTIBULARES CURITIBA 2010
  • 3. Elton John Bonfim Sidnei Mozart Alves PAINEL ELETRÔNICO LUMINOSO PARA AUXILIAR NO TRATAMENTO DE PACIENTES COM DEFICIÊNCIAS VESTIBULARES Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Eletrônica da Faculdade de Ciências Exatas e de Tecnologia da Universidade Tuiuti do Paraná, como requisito parcial para obtenção do grau de Engenheiro Eletrônico. Orientador: Prof. Sergio Luiz Stevan Junior CURITIBA 2010
  • 4. AGRADECIMENTOS Gostaríamos de agradecer a nossos familiares, pais, esposa, filho e namorada pelo apoio incondicional que nos deram para a confecção deste trabalho, pois sabemos que fomos ausentes em muitos momentos, para conseguirmos concluir este trabalho. Um especial agradecimento ao nosso professor orientador, Mestre Sergio Luiz Stevan Junior, que sem medir esforços nos orientou com sua experiência e sabedoria para o correto andamento deste trabalho. Temos a ciência que escolhemos o melhor profissional neste assunto. Incluímos também neste agradecimento a Professora Angela Zatti, que nos orientou desde o início do curso a confeccionar trabalhos acadêmicos. E aos demais professores, parte integrante do Curso de Engenharia Eletrônica e Eletrotécnica da Universidade Tuiuti do Paraná.
  • 5. RESUMO O objetivo deste trabalho é a construção de um painel eletrônico luminoso que virá a auxiliar nos procedimentos fisioterápicos para tratamento de deficiências vestibulares. Discorre sobre o sistema vestibular humano, algumas disfunções vestibulares e formas do tratamento realizado por reabilitação vestibular que serão implementadas no equipamento proposto. Descreve o funcionamento e operação do protótipo do painel, assim como os componentes eletrônicos utilizados e o funcionamento da programação do equipamento. Faz um estudo da aplicação do sistema do painel eletrônico luminoso na reabilitação vestibular, concluindo com a explanação da importância do dispositivo construído para a técnica fisioterápica. Palavras-chave: Reabilitação Vestibular; Microcontrolador PIC, Painel Eletrônico; Estabilização Visual.
  • 6. LISTA DE ABREVIATURAS CCP – Capture/Compare/PWM (Captura/Comparação/PWM) EEPROM - Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory (Memória somente de leitura programável e apagável eletricamente) I/O – Input/Output (Entrada/Saída). I2C – Inter – Intergrated Circuit (Circuito Interintegrado) LED – Light Emitter Diode (Diodo Emissor de Luz). PWM – Pulse Width Modulation (Modulação por Largura de Pulso). RAM - Random Access Memory (Memória de acesso aleatório) RISC – Reduced Instruction Set Computer (Computador com Conjunto Reduzido de Instrução). RVE – Reflexo Vestíbulo-Espinhal. RVO – Reflexo Vestíbulo-Ocular. SNC – Sistema Nervoso Central. SPI – Serial Peripheral Interface (Interface Serial Periférica) USART - Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter.(Transmissor e receptor universal síncrono e assíncrono)
  • 7. LISTA DE GRÁFICOS GRÁFICO 1 – EVOLUÇÃO DOS MICROCONTROLADORES............................41
  • 8. LISTA DE FIGURAS FIGURA 1 – ORGANIZAÇÃO DO SISTEMA VESTIBULAR ...............................12 FIGURA 2 – ANATOMIA DO SISTEMA VESTIBULAR......................................14 FIGURA 3 – OS LABIRINTOS ÓSSEOS E MEMBRANOSOS............................15 FIGURA 4 – A DISPOSIÇÃO FACIAL DOS CANAIS SEMICIRCULARES ............16 FIGURA 5 – (a) ADAPTAÇÃO X1 (b) ADAPTAÇÃO X2 ....................................23 FIGURA 6 – PAINEL ILUMINADO COM AS SETE CORES ...............................27 FIGURA 7 – INTERFACE DE CONFIGURAÇÃO.............................................28 FIGURA 8 – INTERFACE VISUAL PARA AMOSTRAGEM DE DADOS ...............29 FIGURA 9 – FLUXOGRAMA DO FUNCIONAMENTO DO PAINEL .....................31 FIGURA 10 (a) ILUMINAÇÃO DO PAINEL APAGADO (b) ILUMINAÇÃO DO PAINEL ACESO ...................................................................................................33 FIGURA 11 (a) ILUMINAÇÃO DO PAINEL APAGADO COM LUZES ACESSAS NA EXTREMIDADE HORIZONTAL (b) ILUMINAÇÃO DO PAINEL APAGADO COM LUZES ACESSAS NA EXTERMIDADE VERTICAL (c) ILUMINAÇÃO DO PAINEL ACESSO COM LUZES DA EXTREMIDADE ACESSAS ....................................34 FIGURA 12 (a) – ILUMINAÇÃO DO PAINEL APAGADO (b) ILUMINAÇÃO DO PAINEL ACESO........................................................................................35 FIGURA 13 (a) – ILUMINAÇÃO DO PAINEL APAGADO SUBIDA E DESCIDA DAS LUZES NA VERTICAL (b) ILUMINAÇÃO DO PAINEL ACESO, SUBIDA E DESCIDA DAS LUZES NA VERTICAL ........................................................................36 FIGURA 14 – PAINEL COM ACENDIMENTO ALEATÓRIO DAS LUZES .............37 FIGURA 15 – DIAGRAMA ELÉTRICO EM BLOCOS ........................................38 FIGURA 16 – CIRCUITO DA FONTE ALIMENTADORA ...................................39 FIGURA 17 – UMA CÉLULA DO PAINEL VISTA DE FRENTE ...........................40 FIGURA 18 – PINOS DO MICROCONTROLADOR PIC16F877 .........................43
  • 9. SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ......................................................................................................10 2. O SISTEMA VESTIBULAR NORMAL ..................................................................12 2.1 ANATOMIA E FISIOLOGIA DO SISTEMA VESTIBULAR PERIFÉRICO........14 3. DISFUNÇÕES DO SISTEMA VESTIBULAR PERIFÉRICO.................................17 3.1 VERTIGEM POSTURAL PAROXÍSTICA BENIGNA (VPPB) .........................17 3.2 NEURITE VESTIBULAR OU FALÊNCIA VESTIBULAR SÚBITA ...................18 3.3 DOENÇA DE MÉNIÈRE..................................................................................18 3.4 FÍSTULA PERILINFÁTICA..............................................................................18 3.5 PAROXISMO VESTIBULAR (VERTIGEM POSTURAL INCAPACITANTE) ...19 3.6 DISFUNÇÕES VESTIBULARES BILATERAIS ...............................................19 3.7 LABIRINTITE BACTERIANA...........................................................................20 3.8 NEURINOMA ACÚSTICO...............................................................................20 4. REABILITAÇÃO VESTIBULAR ...........................................................................21 5. UM PAINEL ELETRÔNICO NA REABILITAÇÃO VESTIBULAR ........................25 5.1 DESCRIÇÃO DO PAINEL ELETRÔNICO.......................................................26 5.2 FUNCIONAMENTO DO PAINEL ELETRÔNICO ............................................29 5.3 FUNCIONAMENTO DOS PROGRAMAS DE CADA EXERCÍCIO ..................33 6. DIAGRAMA ELÉTRICO EM BLOCOS.................................................................37 7. MICROCONTROLADORES .................................................................................40 7.1 MICROCONTROLADORES PIC16F877.........................................................42 8. CONCLUSÃO .......................................................................................................44 9. REFERÊNCIAS.....................................................................................................45
  • 10.
  • 11. 10 1 INTRODUÇÃO A fisioterapia para reabilitação vestibular é uma técnica terapêutica executada em pacientes com transtornos no sistema vestibular humano, provenientes de doenças labirínticas, síndromes vestibulares crônicas e processos cirúrgicos na cabeça ou ouvido. Os sintomas de patologias vestibulares incluem tonturas, vertigens, perda de equilíbrio e deficiência tanto auditiva como labiríntica. Os pacientes passam por muito sofrimento no início, pois toda atividade normal, como caminhar, correr, virar a cabeça ou entrar em ambientes muito coloridos, como mercados e shoppings, que confundem a visão, tornam-se difíceis de serem executados. Normalmente, os pacientes com desordens vestibulares apresentam redução da acuidade visual, reação lenta e desequilíbrio, e apresentam a necessidade de realizar um tratamento, os quais primeiramente passam por avaliação fisioterápica, na qual são realizados exames de avaliação de equilíbrio e oculomotor, para saber quais são suas maiores dificuldades e, também, quais exercícios devem ser executados a fim de promover a melhora do quadro existente. Os principais exercícios referem-se ao movimento ocular e ao equilíbrio do paciente. Atualmente todo processo de estimulações visuais utilizado no tratamento de pacientes com deficiências vestibulares é manual, ou seja, são executados pelo fisioterapeuta manualmente e por consequência, de modo não padronizado. Para melhorar a acuidade visual e diminuir o tempo de reação são utilizados exercícios de movimentos de perseguição e estabilização do olhar. De um modo geral, em uma sessão de tratamento fisioterápico é solicitado ao paciente para fixar o olhar e seguir
  • 12. 11 movimentos de canetas e outros objetos, como também fixar o olhar em alvos colocados estrategicamente em quadros coloridos ou tabuleiros quadriculados. Atualmente no Brasil não há ainda um dispositivo eletrônico onde possa ser realizado este tipo de tratamento de uma maneira mais dinâmica e divertida, que estimule o paciente a executar os exercícios, como no Reino Unido, por exemplo, de acordo com o artigo de Marousa Pavlou a respeito de algumas tecnologias optocinéticas implementadas para a reabilitação vestibular. O objetivo geral da pesquisa é projetar um painel eletrônico microcontrolado, com interface luminosa com o usuário, o qual tem a finalidade de automatizar parte do tratamento de pessoas com deficiências vestibulares, uma vez que atualmente é realizado de modo manual e aleatório. Este painel deve auxiliar o profissional fisioterapeuta nos procedimentos de reabilitação vestibular do indivíduo e também buscar uma padronização no processo da técnica terapêutica. Os objetivos específicos do projeto são: • Desenvolver um painel eletrônico controlado por microcontrolador; • Desenvolver e implementar no painel um conjunto de exercícios programados, diferenciados pelo modo de acendimento das luzes, para o indivíduo em tratamento; • Contribuir na padronização dos procedimentos da técnica terapêutica de restabelecimento do equilíbrio; • Contribuir na recuperação mais rápida da autoconfiança dos indivíduos através do tratamento;
  • 13. 12 2 SISTEMA VESTIBULAR NORMAL O sistema vestibular humano é um sistema de sensoriamento que efetua o controle cefálico e postural, auxiliando nos reflexos visuais e no equilíbrio, influindo nos movimentos do dia-a-dia como andar e correr, como também na visão durante os movimentos da cabeça. É composto por três componentes: um sistema sensorial periférico, um sistema nervoso central e um mecanismo de resposta motora, os quais estão organizados como mostrado no diagrama da figura 1. (HERDMAN, 2002). FIGURA 1. ORGANIZAÇÃO DO SISTEMA VESTIBULAR – 2002. FONTE: HERDMAN, p.04. Os sensores periféricos, localizados no sistema vestibular periférico, consistem em um conjunto de sensores de movimento os quais enviam informações ao sistema nervoso central, em especial, ao complexo nuclear vestibular e ao cerebelo, a respeito da velocidade angular da cabeça, da aceleração linear e da orientação cefálica em relação ao eixo gravitacional. O sistema nervoso central processa as informações enviadas pelos sensores periféricos e os combina com outras informações sensoriais, como a propriocepção (Consciência da posição do
  • 14. 13 corpo), para estimar a orientação cefálica, transmitindo aos músculos extraoculares à medula espinhal para preparar dois reflexos importantes, sendo eles o reflexo vestíbulo-ocular (RVO) e o reflexo vestíbulo-espinhal (RVE). O RVO produz os movimentos oculares produzindo visões nítidas enquanto a cabeça se movimenta. O RVE fornece movimentos no corpo de compensação, objetivando estabilidade cefálica e postural, evitando quedas. Tanto o RVO e o RVE são monitorados pelo sistema central, sendo reajustados por um processador adaptativo, o cerebelo. (HERDMAN, 2002) Como o sistema vestibular periférico consegue sentir apenas os movimentos cefálicos, ou seja, da cabeça, o Sistema Nervoso Central (SNC) precisa interagir com outros sistemas de sensores para determinar precisamente a posição e o movimento do corpo. Um deles é o sistema visual, que utiliza os olhos para enviar informações de posição e movimento, com relação a objetos ao redor do corpo, para o SNC. O sistema visual também fornece informações sobre a direção vertical, movimentos lentos ou inclinações estáticas da cabeça e fazem a confirmação de que os órgãos otolíticos enviam ou sinal de inclinação em relação a gravidade ou a uma translação linear da cabeça. Outro sistema é o somatosensitivo, que fornece informações proprioceptivas para o SNC, sobre a posição e o movimento do corpo em relação à superfície de apoio e em relação a outras partes do corpo, sendo sensível a movimentos rápidos. Em certos casos, as informações que são enviadas para o SNC pelo sistema vestibular são incompletas ou incertas, necessitando de uma confirmação ou de uma certeza maior através do sistema visual ou somatosensitivo. Isto é vantajoso, pois se o sistema vestibular é perdido, pode-se treinar e aprimorar estes outros sistemas. (HERDMAN, 2002)
  • 15. 14 Os movimentos de oscilação rítmica e involuntária dos olhos durante a movimentação da cabeça são denominados de nistagmo fisiológico ou nistagmo optocinético, sendo comandado pelo nervo vestibulococlear. O nistagmo patológico pode surgir em disfunções vestibulares, o qual produz a movimentação dos olhos mesmo com a cabeça parada. (HERDMAN, 2002) 2.1 ANATOMIA E FISIOLOGIA DO SISTEMA VESTIBULAR PERIFÉRICO O sistema vestibular periférico humano é um sistema de sensores que está localizado no interior da orelha interna, lateralmente à orelha média, ilustrado na figura 2. Este sistema inclui os órgãos terminais vestibulares, sendo eles os labirintos membranoso e ósseo, e os sensores do movimento do sistema vestibular, as células ciliadas. (HERDMAN, 2002). FIGURA 2. ANATOMIA DO SISTEMA VESTIBULAR -2010 NOTA: Figura extraída do site http://www.drsandrocoelho.com.br/ouvido.html. Acesso em: 05 nov. 2010. O labirinto ósseo, representado na figura 3 pela porção óssea, é composto por três canais semicirculares, a cóclea e uma câmara central chamada de vestíbulo, o qual é preenchido por um fluído perilinfático. (HERDMAN, 2002)
  • 16. 15 O labirinto membranoso está suspenso por fluido e pelo tecido conjuntivo dentro do labirinto ósseo, representado na figura 3 como porção membranosa. O mesmo é preenchido por fluido endolinfático, sendo composto por três canais semicirculares, pelo utrículo e sáculo. As extremidades de cada canal semicircular tem um diâmetro maior, formando a ampola. (HERDMAN, 2002) As células ciliadas são sensores que se localizam nas ampolas e nos órgão otolíticos, sendo eles utrículo e sáculo. (HERDMAN, 2002) FIGURA 3. OS LABIRINTOS ÓSSEO E MEMBRANOSO - 2002 NOTA: HERDMAN,p.05 As células ciliadas dos órgãos otolíticos e dos canais semicirculares possuem a função de transformar os movimentos cefálicos em descargas neurais direcionadas para regiões específicas do tronco encefálico do cerebelo. (HERDMAN, 2002) Os canais semicirculares (anterior, lateral e posterior) têm a função de reagir com a velocidade fazendo com que o RVO produza movimentos oculares de igual velocidade do movimento cefálico. Com isto, os olhos permanecem imóveis no
  • 17. 16 espaço durante os movimentos da cabeça, possibilitando uma visão nítida. Os canais semicirculares podem ser considerados como sensores de velocidade. (HERDMAN, 2002) Há três características espaciais do alinhamento das alças dos canais semicirculares. A primeira é que cada canal representa um plano no espaço e que os canais de ambos os lados são mutuamente perpendiculares, emparelhados com os canais conjugados do lado oposto da cabeça e também estritamente alinhados com as direções ideais de contração dos músculos extraoculares, como representado na figura 4. A segunda, que os planos dos canais são muito próximos uns dos outros e a terceira, que os planos dos canais são próximos aos planos dos músculos extra-oculares, permitindo assim conexões relativamente simples entre os neurônios sensoriais associados a cada canal individual e os neurônios de resposta motora, relacionados a músculos extra-oculares. (HERDMAN, 2002) FIGURA 4. A DISPOSIÇÃO ESPACIAL DOS CANAIS SEMICIRCULARES -2009 NOTA: HERDMAN, p.09 Os órgãos otolíticos são sensíveis à aceleração linear, detectam a força da gravidade e inclinação da cabeça. (HERDMAN, 2002)
  • 18. 17 O nervo vestibular transmite informações dos labirintos através do canal auditivo interno, para o complexo nuclear vestibular. Suas fibras são projeções aferentes dos neurônios bipolares do gânglio de Scarpa (vestibular). (HERDMAN, 2002) Para a sensação e percepção da posição e do movimento, o sistema se utiliza dos canais semicirculares, que sentem o movimento rotacional da cabeça, e dos órgãos otolíticos, que sentem a aceleração vertical e horizontal da cabeça. Os órgãos otolíticos indicam a direção da gravidade para que o SNC determine o alinhamento da cabeça em relação à vertical gravitacional. (HERDMAN, 2002) 3 DISFUNÇÕES DO SISTEMA VESTIBULAR PERIFÉRICO As disfunções do sistema vestibular periférico são problemas envolvendo os órgãos terminais vestibulares e/ou o nervo vestibular que, geralmente, produzem sintomas como vertigens, tonturas e desequilíbrio, e podem ser detectadas através de um exame otoneurológico detalhado. (HERDMAN, 2002) As disfunções vestibulares mais comuns são a vertigem postural paroxística benigna, neurite vestibular, doença de Ménière, fístula perilinfática, paroxismo vestibular, disfunções vestibulares bilaterais, labirintite bacteriana e neurinoma acústico. (HERDMAN, 2002) 3.1 VERTIGEM POSTURAL PAROXÍSTICA BENIGNA (VPPB) É o tipo mais comum, neste tipo de vertigem ocorre desprendimento de cristais minerais das células ciliares do órgão otolítico utricular, que flutuam
  • 19. 18 livremente no canal semicircular posterior ou aderem à cúpula deste canal. Em geral não é encontrada a causa, mas este distúrbio pode ser devido a um trauma, infecções virais ou alterações isquêmicas ou degenerativas, sendo que um distúrbio labiríntico pode ser complicado por diminuição da acuidade visual, embora especialmente no idoso, vertigem e quedas tenham etiologia multifatorial. (HERDMAN, 2002) 3.2 NEURITE VESTIBULAR (OU FALÊNCIA VESTIBULAR SÚBITA) É a segunda causa mais comum da vertigem. Apesar de que a maioria dos casos uma etiologia definitiva nunca é realmente comprovada. O início geralmente é precedido por infecção viral do trato respiratório superior ou gastrintestinal, sendo que o principal sintoma é um início agudo da vertigem rotacional severa e prolongada, exacerbada pelo movimento cefálico e associada ao nistagmo horizonto-rotatório espontâneo que se dirige ao aparelho vestibular saudável, desencadeando desequilíbrio postural e náusea. (HERDMAN, 2002) 3.3 DOENÇA DE MÉNIÈRE É um distúrbio de controle endolinfático, no qual há uma dilatação (hidropsia) dos espaços endolinfático do labirinto membranoso, de origem idiopática. Ocorre com mais frequência entre os 30 e 60 anos de idade. (HERDMAN, 2002) 3.4 FÍSTULA PERILINFÁTICA Pode levar a uma vertigem episódica e à perda auditiva sensorioneural em razão da elasticidade patológica do labirinto ósseo. Os pacientes geralmente relatam um “estalido” na orelha durante o evento que o precipita, sendo que posteriormente,
  • 20. 19 pode haver relatos de desequilíbrio, vertigem posicional e nistagmo, além de perda auditiva. (HERDMAN, 2002) 3.5 PAROXISMO VESTIBULAR (VERTIGEM POSTURAL INCAPACITANTE) Uma causa possível desta é a compressão neurovascular cruzada da zona de origem da entrada do nervo vestibular. A vertigem postural incapacitante descreve uma heterogeneidade de sinais e sintomas, e não uma entidade patogênica com um diagnóstico confiável. Pode-se observar os seguintes critérios: (HERDMAN, 2002) • Episódios curtos e frequentes de vertigem rotatória ou para trás ou para frente, que duram entre segundos e minutos; • Os episódios dependem geralmente de posições cefálicas particulares e a modificação da sua duração ocorre através da alteração desta posição; • Hipoacusia e/ou zumbido permanentes ou durante o episódio; • Déficit auditivo ou vestibular mensurável por métodos neurofisiológicos; • Resposta positiva a um fármaco anticonvulsivante. 3.6 DISFUNÇÕES VESTIBULARES BILATERAIS A vestibulopatia bilateral pode ocorrer secundariamente à meningite, à infecção labiríntica, à otoesclerose, à doença de Paget, à polineuropatia, aos tumores bilaterais, à hidropsia endolinfática, à neurite vestibular sequencial bilateral, à doença autoimune, às malformações congênitas, entre outros. A vertigem é o sintoma mais evidente das disfunções vestibulares bilaterais. (HERDMAN, 2002)
  • 21. 20 3.7 LABIRINTITE BACTERIANA É provável que esta se deva devido à extensão de uma infecção bacteriana do ouvido médio, meninges ou mastoides, podendo desenvolver-se também fístula labirínticas que resultam da erosão secundária por infecção crônica ou colesteatoma. O quadro clínico é de vertigens intensas, náuseas e vômitos, associados à hipoacusia importante. Cefaléia, dor local, hipertermia, e secreção purulenta podem estar presentes. (HERDMAN, 2002) 3.8 NEURINOMA ACÚSTICO Os neurinomas, ou neuromas acústicos são tumores da bainha do nervo vestibular ou vestíbulo-coclear, que ocorrem no canal auditivo interno. Grande parte dos pacientes com neuroma acústico apresentam perda auditiva unilateral progressiva, mas podem apresentar também perda auditiva repentina e sintomas relacionados às disfunções vestibulares. Geralmente, o diagnóstico para estes tumores é a realização de uma ressonância magnética com contraste de gadolínio. (HERDMAN, 2002) Depois de estabelecido um diagnóstico existe três formas de tratamento dos neurinomas acústicos: espera monitorada, radiocirurgia e remoção cirúrgica. A espera monitorada é elaborada apenas para casos de tumores de tamanho muito reduzido ou para idosos e pessoas com saúde severamente comprometida. (HERDMAN, 2002) A radiocirurgia é uma nova modalidade, que ainda está sendo investigada, a qual consiste na aplicação de alta dose de radiação focando o tumor. É indicada
  • 22. 21 para pacientes com tumor recorrente e para pacientes que não podem sofrer intervenção cirúrgica. (HERDMAN, 2002) A remoção cirúrgica dos neurinomas acústicos tem sido o tratamento de maior escolha. Podem ser utilizadas três abordagens para alcançar o tumor e retirá- lo, sendo elas a craniotomia da fossa média, abordagem translabiríntica e a craniotomia suboccipital. A escolha da abordagem é baseada no tamanho, na localização do tumor e, também, na expectativa de se preservar a audição. Após o procedimento cirúrgico, podem ocorrer complicações devido ao tamanho do tumor, sendo necessária também a retirada do nervo vestíbulo-coclear, provocando a perda total da audição e deficiência vestibular, causando desequilíbrio, vertigem e tontura. (HERDMAN, 2002) 4 REABILITAÇÃO VESTIBULAR Uma avaliação médica prévia baseada em testes ou exames é necessária, considerando-se o histórico e queixas do paciente, para determinação da necessidade da reabilitação vestibular e, em caso positivo, a abordagem a ser usada é baseada em parte no diagnóstico do paciente. (HERDMAN, 2002) O médico Cawthorne e o fisioterapeuta Cookse, na Inglaterra em 1946, elaboraram um método para tratar de disfunções vestibulares, incentivando seus pacientes a movimentarem a cabeça e os olhos em todas as direções apresentando resultados satisfatórios, sendo considerados os precursores da reabilitação vestibular. No Brasil ainda é recente a implantação desta técnica, sendo cada vez mais aprimorada tanto no país como no exterior e, recentemente, tem-se confirmado
  • 23. 22 a eficácia do método de tratamento por reabilitação vestibular tanto por pacientes como por profissionais de saúde. (ENDERLE, 2004) Os objetivos do tratamento por reabilitação vestibular são: melhorar o equilíbrio funcional do paciente, melhorar a capacidade do paciente de enxergar claramente durante o movimento cefálico, melhorar a condição física geral do paciente e o nível de atividade, reduzir o isolamento social do paciente e reduzir a osciloscópio, ou seja, o embaçamento da visão durante o movimento da cabeça. (HERDMAN, 2002). Os exercícios de movimentos cefálicos fazem o organismo humano recuperar a orientação espacial, o equilíbrio estático e dinâmico, conforme Ganança (1998) e Kesner (2002). A reabilitação vestibular é considerada como o principal recurso para o tratamento de hipofunções vestibulares, sendo uma valiosa ferramenta de tratamento para os pacientes. Medicamentos também são utilizados em conjunto para tratar de vestibulopatias, mas não são tão eficazes quanto ao tratamento fisioterápico da reabilitação vestibular. Os pacientes com este tipo de enfermidades passam a se retrair do mundo exterior, devido ao sofrimento de realizar qualquer atividade e acreditando que os remédios irão curá-lo, o que não é verdade e pode agravar ainda mais seu quadro. Atividades como andar, correr, atividades com bolas e movimentos corporais ajudam o organismo a se readaptar aos diferentes ambientes externos. (HERDMAN, 2002) Existem várias abordagens de tratamento utilizadas, como por exemplo os exercícios de adaptação, de Cawthorne e Cooksey, de substituição e de habituação. No caso das abordagens que se referem à exercícios que trabalham mais a interação dos sistemas visual e vestibular, combinando movimentos cefálicos e oculares, são mais importantes para o entendimento da aplicação do dispositivo
  • 24. 23 eletrônico do trabalho, sendo elas a de adaptação e de substituição. (HERDMAN, 2002) A adaptação vestibular se baseia no estímulo de sinal de erro, que é o deslizamento das imagens sobre a retina devido à falência do RVO. Sua função é manter a imagem fixa na retina durante os movimentos cefálicos. O sinal de erro provoca o SNC a produzir respostas que são capazes de modificar as características do RVO. (BITTAR, 2004) Os exercícios de adaptação podem ser divididos em dois tipos, o de paradigma de visão X1 e X2. Para o paradigma X1, o alvo visual é imóvel e o paciente move a cabeça para um lado e para o outro, enquanto tenta manter a fixação visual no alvo. No paradigma X2, o alvo e a cabeça se movem em direções opostas, enquanto o indivíduo tenta novamente focalizar o alvo. Os exercícios de adaptação são executados com um pequeno alvo visual e um alvo maior, provocando estímulo foveal e de campo total, respectivamente, com a cabeça movimentando-se na horizontal ou vertical. A figura 5 ilustra a execução dos exercícios de adaptação,onde 1,2 e 3 indicam as fases da execução do exercícios. (HERDMAN, 2002) FIGURA 5: EXECUÇÃO DOS EXERCÍCIOS DE ADAPTAÇÃO -2002 (a) (b)
  • 25. 24 NOTA: (a) Adaptação X1; (b) Adaptação X2. NOTA: HERDMAN, p.392 Os exercícios de substituição vestibular combinam o uso de informações visuais e proprioceptivas com o uso de informações vestibulares residuais, trabalhando com a modificação da programação prévia do SNC, para melhorar a estabilidade visual e postural. Portanto, o paciente é encorajado a confiar nas informações proprioceptivas e visuais, para estabilizar a visão mantendo a postura, sem as funções vestibulares normais. Os exercícios de substituição compreendem a substituição sensorial, com reflexo cervico-ocular, a motricidade ocular, com movimento rápido dos olhos (sacadas), e a predição ou antecipação. (BITTAR, 2004) A recuperação vestibular precisa ser executada de forma gradativa, iniciando com exercícios mais simples, analisando-se os pontos de melhora e quais devem ser aprimorados, fazendo o organismo se adaptar aos poucos às novas situações, partindo daí para exercícios mais complexos. (HERDMAN, 2002) 5 UM PAINEL ELETRÔNICO NA REABILITAÇÃO VESTIBULAR Os exercícios executados na reabilitação vestibular de forma manual podem ser automatizados. Para o exercício de adaptação, para trabalhar a estabilização visual, o qual observava-se um alvo fixo em uma parede ou em um papel colorido, por exemplo, pode ser substituído por uma luz acessa. Para trabalhar o exercício de movimentos sacádicos, o movimento rápido dos olhos pode-se, por exemplo, utilizar luzes em extremidades opostas, substituindo os alvos em paredes ou em revistas. Para treinar a perseguição ocular, onde se segue objetos em movimento horizontal e
  • 26. 25 vertical, por exemplo, podem-se seguir alvos luminosos que simulam os movimentos nos dois sentidos. Para o teste da acuidade visual, para o qual normalmente um quadro colorido é utilizado, várias luzes de diversas cores podem ser acesas aleatoriamente, substituindo-o. Portanto, os exercícios executados na reabilitação vestibular, com o intuito de melhorar tanto a estabilização do olhar enquanto a cabeça se movimenta como a acuidade visual, podem ser executados com o auxílio de um painel eletrônico luminoso microcontrolado, com a supervisão de um fisioterapeuta. Este painel interage com o indivíduo em recuperação através de uma série exercícios, que se diferenciam pelo modo de acendimento das luzes, proporcionando ao profissional de fisioterapia uma ferramenta de trabalho. O painel eletrônico luminoso pode ajudar também na verificação do grau de progresso da recuperação do indivíduo, na medida em que os exercícios são executados em níveis de dificuldades diferentes, através da variação da velocidade do exercício, selecionada previamente pelo fisioterapeuta. A velocidade selecionada precisa ser tal que não canse ou perturbe a visão, causando tonturas e piorando ainda mais o quadro do indivíduo em recuperação, aumentando-a aos poucos, de forma gradativa. 5.1 DESCRIÇÃO DO PAINEL ELETRÔNICO O painel eletrônico luminoso consistirá em um quadro retangular, como proposto na figura 6, composto por 141 células iluminadas, compostas cada uma por um conjunto de quatro LED1 e um botão central. O quadro possui uma linha vertical central que se sobressai do mesmo, sendo igual à quantidade de luzes tanto na linha horizontal como na vertical central. O quadro poderia ser no formato quadrado,
  • 27. 26 mas, não há esta necessidade em todos os exercícios, pois, apenas no exercício de perseguição ocular vertical, há a necessidade de aumentar a linha central de mesmo sentido para aumentar o campo da visão. A cor das luzes das linhas horizontal e vertical centrais serão só de uma cor, no caso vermelhas, para que o exercício de perseguição ocular não canse a visão logo de início. O painel possuirá células iluminadas com sete cores diferentes, sendo elas amarela, branca, vermelha, laranja, verde, azul e roxa, espalhadas aleatoriamente pelo painel, com exceção das linhas centrais que serão definidas com uma cor, como já foi justificado, de acordo com a figura 6. FIGURA 6. PAINEL ILUMINADO COM AS SETE CORES. FONTE: Os Autores. Para auxiliar no controle de todo o painel, o mesmo será provido de uma interface de configuração composto de chaves seletoras e botões, de acordo com a figura 7. A chave “EXERCÍCIO” permite que seja selecionado o exercício desejado. Já a chave “VELOCIDADE”, seleciona a velocidade com que será executado o exercício, deixando-o mais rápido ou mais lento. Em “CONFIGURA”, a chave permite a configuração com relação à cor, tendo uma função diferente para cada exercício. Pode-se, através de “CONFIGURA”, deixar o fundo colorido acesso ou __________________________ 1 LED: Light Emitter Diode
  • 28. 27 apagado, com o botão “LUZES PAINEL”, ou ainda, selecionar a cor que se deseja que o paciente acione nos botões em cada célula colorida, com os botões respectivos de cada cor, de acordo com a figura 7. FIGURA 7. INTERFACE DE CONFIGURAÇÃO. FONTE: Os Autores. O Botão “INICIA”, faz com que o exercício selecionado, seja executado, iluminando o painel de acordo com o desejado e configurado na interface de configuração. Para cancelamento de um exercício em andamento, basta acionar a tecla “CANCELAR”, fazendo o sistema voltar à espera da configuração de um novo exercício, sem salvar nenhum dado do mesmo. No caso de alguns exercícios que podem necessitar da gravação de algum dado, como por exemplo, quais botões foram apertados no painel pelo paciente, o sistema será provido de uma memória que pode gravá-los, através da tecla “MEMORIZAR”. Pode-se consultar estes dados gravados através das teclas ou botões “ACESSAR MEMÓRIA”, “VISUALIZAR” e
  • 29. 28 “POSIÇÃO DE MEMÓRIA”. Por meio da tecla “VOLTAR” é possível sair da área de memória e iniciar a configuração de um novo exercício. Haverá uma interface visual para amostragem de dados gravados, de determinados exercícios já executados. A mesma será composta de um display com três dígitos, uma fileira de sete LED com um de cada cor existente no painel e mais três LED para indicar se está sendo mostrado no display a memória ou erros e acertos, de acordo coma figura 8. Será disponibilizada uma chave seletora para poder visualizar no display os dados gravados na memória ou resultados de exercícios e os erros ou acertos, de acordo com a figura 8, chamada de “SELEÇÃO”. FIGURA 8. INTERFACE VISUAL PARA AMOSTRAGEM DE DADOS. FONTE: Os Autores. 5.2 FUNCIONAMENTO DO PAINEL ELETRÔNICO Em um primeiro momento, serão implementados cinco exercícios visuais que serão exibidos no painel eletrônico luminoso. Cada exercício será uma rotina de programa gravada em um microcontrolador PIC16F877A, que comandará o acendimento das luzes do painel de modo peculiar, proporcionando os cinco
  • 30. 29 exercícios a serem executados pelo paciente. As rotinas podem ser consideradas como pequenos programas ou rotinas que fazem parte da programação de todo o sistema. O funcionamento detalhado do painel eletrônico luminoso pode ser descrito através do fluxograma mostrado na figura 9. Iniciando a análise do fluxograma em questão, após o botão de “LIGA” ser acionado, o sistema executará uma rotina de auto- teste, fazendo a checagem do painel, indicando através do LED “STATUS”, a situação operacional. Se o LED “STATUS” acender na cor verde o teste foi bem sucedido, mas se indicar vermelho, o sistema volta ao início do auto-teste, executando o reset, até que fique verde. Se o mesmo permanecer em vermelho, é porque há a necessidade de algum reparo, não sendo possível utilizar o painel antes do mesmo. Em seguida, de acordo com o fluxograma da figura 9, o sistema iniciará uma rotina de iniciação para a escolha do tipo, da velocidade e da configuração do exercício, que serão inseridos pelo fisioterapeuta, através da interface de configuração, onde ficam as chaves seletoras “EXERCÍCIO”, “VELOCIDADE” e “CONFIGURA”. Os exercícios estão numerados na chave em ordem numérica, do mais simples ao mais complexo, como também na chave de velocidade, numericamente, da mais lenta à mais rápida. As chaves em “CONFIGURA” podem ser acionadas de acordo com o exercício, como já foi mencionado na seção 6 (DESCRIÇÃO do PAINEL). Caso haja necessidade de pular esta etapa para consultar dados gravados de exercícios anteriormente realizados, o botão “ACESSAR MEMÓRIA” precisará ser acionado nesta rotina. Para iniciar um exercício, o botão “INÍCIO” necessitará ser acionado, executando o acionamento das luzes do painel, de acordo com o programa de exercício que foi configurado na
  • 31. 30 rotina de iniciação. Caso o botão “CANCELAR” seja acionado durante a execução do exercício, o mesmo é parado e a rotina de iniciação será novamente executada, voltando para a programação de um novo exercício através da interface de configuração.
  • 32. 31 FIGURA 9. FLUXOGRAMA DO FUNCIONAMENTO DO PAINEL. FONTE: Os Autores. Na próxima etapa, haverá uma coleta de dados, os quais são informações combinadas da cor e botão acionados no painel pelo paciente, após a execução do exercício. O sistema automaticamente seleciona uma rotina para mostrar e/ou gravar
  • 33. 32 dados, de acordo com a necessidade do exercício. Na seqüência, ocorrerá uma manipulação dos dados pelo sistema, para adequá-los à interface visual. Os dados manipulados resultarão em informações de quantidade de botões de cada cor acionados como também os erros e acertos do paciente, sendo escolhidos para apresentação na interface visual através da chave “SELEÇÃO”. Em seguida, a rotina display será executada, fazendo os dados manipulados serem mostrados. Para mudar o que se deseja mostrar, a rotina display verifica constantemente a posição da chave “SELEÇÃO”, que seleciona a quantidade dos botões apertados com referência na cor, fazendo acender um LED na cor correspondente àquela porção, ou mostrando o cálculo dos erros e acertos. A rotina display também verifica o comando dos botões “MEMORIZAR”, “VISUALIZAR” e “VOLTAR”. Caso a tecla “MEMORIZAR” seja acionada, a rotina de memorização de dados é executada, guardando os resultados do exercício mostrado no display em uma posição vaga de memória e, em seguida, retorna à rotina display. Acionando- se a tecla “VISUALIZAR”, uma rotina de acesso à memória é executada, buscando informações nas chaves “POSIÇÃO DE MEMÓRIA” e “SELEÇÃO”, para mostrar a posição de memória com os dados selecionados, respectivamente. Quando o botão “VOLTAR” é acionado, o sistema sai da rotina display e executa novamente a rotina de iniciação. 5.3 FUNCIONAMENTO DOS PROGRAMAS DE CADA EXERCÍCIO Este capítulo descreve como os programas dos exercícios farão a interação com as chaves e botões da interface de configuração e com a interface visual, além da demonstração da iluminação do painel com a execução dos mesmos. Os
  • 34. 33 programas são selecionados através da chave “EXERCÍCIO”, sendo organizados com ordem numérica, do primeiro ao quinto. O primeiro programa consistirá na iluminação de uma luz no centro do painel, com fundo colorido acesso ou apagado, de acordo com a escolha do fisioterapeuta na chave “LUZES PAINEL”, que executará o exercício de adaptação visual, para a estabilização do olhar. A chave “VELOCIDADE” não terá função neste exercício. A ilustração na figura 10 (a) e figura 10 (b) mostra como o painel se iluminará de acordo com a execução desta primeira rotina de programa, com fundo colorido apagado e acesso respectivamente. FIGURA 10. ILUMINAÇÃO DO PRIMEIRO PROGRAMA. (a) (b) NOTA: (a) Iluminação do painel apagado; (b) Iluminação com o painel aceso. . O segundo programa consistirá na iluminação de duas luzes nas extremidades do painel, primeiramente no sentido horizontal e depois no vertical, que fará o exercício chamado de sacadas bilateral, ou de substituição, também para a estabilização visual. Terá opção com fundo colorido acesso ou apagado, de acordo com a configuração desejada selecionada através da chave “LUZES PAINEL”. A chave “VELOCIDADE” também não terá função neste exercício. A figura
  • 35. 34 11 (a), figura 11 (b) e figura 11 (c) Mostra como será a visualização do painel para o segundo exercício. FIGURA 11ILUMINAÇÃO DO PAINEL ELETRÔNICO, SEGUNDO PROGRAMA. (a) (b) (c) NOTA: (a) Iluminação do painel apagado com luzes acesas na extremidade; (b) Iluminação do painel apagado com luzes acesa na extremidade vertical; (c) Iluminação do painel aceso com luzes das extremidades acesas. O terceiro programa consistirá em uma iluminação móvel através da linha central do painel no sentido horizontal, o qual executará o exercício de adaptação para trabalhar a perseguição ocular horizontal e o nistagmo optocinético, com opção de fundo colorido acesso ou apagado, através da chave “LUZES PAINEL”. A chave “VELOCIDADE” terá a função neste exercício de fazer com que a luz se movimente lentamente ou rapidamente. O movimento de ida e volta da iluminação através do
  • 36. 35 painel, para o terceiro exercício, ficará de acordo com a ilustração da figura 12 (a) e figura 12 (b), sendo mostrado através das setas. FIGURA 12. ILUMINAÇÃO DO PAINEL ELETRÔNICO, TERCEIRO PROGRAMA. (a) (b) NOTA: (a) Iluminação do painel apagado; (b) Iluminação do painel aceso. O quarto programa consistirá na iluminação movimentando-se no sentido vertical, o qual executará o exercício de adaptação para trabalhar a perseguição ocular vertical e o nistagmo optocinético, também com opção de fundo colorido acesso ou apagado, através da chave “LUZES PAINEL”. A chave “VELOCIDADE” terá a função neste exercício de fazer com que a luz se movimente lentamente ou rapidamente. A ação de subida e descida da iluminação do painel, para o quarto exercício, ficará de acordo com a ilustração da figura 13 (a) e figura 13 (b), a qual é orientada pelas setas.
  • 37. 36 FIGURA 13. ILUMINAÇÃO DO PAINEL ELETRÔNICO, QUARTO PROGRAMA. (a) (b) NOTA: (a) Iluminação do painel apagado, subida e descida das luzes na vertical; (b) Iluminação do painel aceso, subida e descida das luzes na vertical. Um quinto programa executará o exercício de acuidade visual, para trabalhar o tempo de reação e o nistagmo optocinético, que consistirá na iluminação de várias luzes em posições aleatórias no painel, com sete cores diferentes, solicitando-se ao paciente que aperte apenas o botão referente à cor selecionada na chave “CONFIGURA”. A chave “VELOCIDADE” fará com que seja iluminada as cores no painel de modo mais rápido ou mais lento. A interface visual mostrará, após a execução do exercício, a quantidade de botões apertados de cada cor ou erros e acertos do paciente, de acordo com a chave “SELEÇÃO” na posição resultados ou erros e acertos, respectivamente. Quando a interface visual está ativa, há a opção de memorizar os resultados deste exercício, através do botão “MEMORIZAR”. Para consultar o que foi memorizado, basta acionar o botão “VISUALIZAR”, selecionando- se, através da chave “POSIÇÃO DE MEMÓRIA”, os resultados de várias sessões gravadas deste mesmo exercício. A ilustração da figura 14 mostra como será a iluminação do painel para o quinto exercício.
  • 38. 37 FIGURA 14. ILUMINAÇÃO DO PAINEL ELETRÔNICO, QUINTO PROGRAMA. NOTA: Painel com acendimento aleatório das luzes. 6 DIAGRAMA ELÉTRICO EM BLOCOS O circuito eletrônico do painel luminoso pode ser dividido em blocos, como mostrado na figura 15. O sistema é alimentado por uma tensão de 127 volts alternados da rede elétrica convencional. Após ser acionada pela chave “LIGA” de uma posição, a fonte regulada de alimentação transformará a energia da rede elétrica em tensões contínuas de 5 e 12 volts, que serão utilizadas pelo circuito do microcontrolador e para os circuitos do painel e interface visual, respectivamente.
  • 39. 38 FIGURA 15. DIAGRAMA ELÉTRICO EM BLOCOS. FONTE: Os Autores. Pretende-se utilizar um circuito composto com os circuitos integrados, reguladores de tensão 7805 e 7812, para fornecer as tensões reguladas de 5 e 12 volts, respectivamente, a partir da tensão transformada por um transformador, retificada por uma ponte de diodos e filtrada por um capacitor. Para o circuito de 12 volts será implementado um transistor de potência TIP-42 como fonte de corrente, em paralelo com o circuito integrado 7812, para fornecimento de maior corrente devido ao alto consumo de energia dos LEDs, tanto do painel como da interface visual. O circuito da fonte é ilustrado na figura 16.
  • 40. 39 FIGURA 16. CIRCUITO DA FONTE ALIMENTADORA – 1991. NOTA: Figura extraída e adaptada da revista Saber Eletrônica nov. 1991, p. 17 e 20. O circuito microcontrolado será composto por um microcontrolador PIC16F877A além de circuitos digitais decodificadores, que auxiliarão tanto no acionamento dos LEDs como na captura dos sinais dos botões do painel. Os decodificadores transformarão informações dos botões em código binário, para as portas entrada no microcontrolador, e transformarão de binário para o código de acionamento dos LEDs correspondentes a partir das portas de saída do microcontrolador. Pretende-se utilizar a memória interna do microcontrolador para gravar os dados dos exercícios. A interface de configuração, de acordo com a figura 15, será composta de botões do tipo push-button para as teclas de “INÍCIO”, “ACESSAR MEMÓRIA”, “CANCELAR”, “MEMORIZAR”, “VISUALIZAR”, “VOLTAR” e “POSIÇÃO DE MEMÓRIA”. Para as chaves seletoras de “VELOCIDADE”, “EXERCÍCIO” e SELEÇÃO” serão utilizadas chaves de um pólo com cinco, quatro e duas posições, respectivamente. No caso de “CONFIGURA”, será implementada um conjunto de
  • 41. 40 oito chaves de uma posição, com sete delas disponíveis para cada cor do painel correspondente e mais uma para o acionamento do fundo colorido. A interface visual será composta de três displays de LED de sete segmentos de cátodo comum e mais dez LEDs, sendo sete deles coloridos com as cores de LEDs existentes no painel e, os outros três, da cor vermelha, de acordo com a figura 15. O painel luminoso será formado por células compostas com quatro LEDs grandes, de 10mm de diâmetro, com um botão do tipo push-button no centro, de acordo com a figura 17. FIGURA 17. UMA CÉLULA DO PAINEL VISTA DE FRENTE. FONTE: Os Autores. 7 MICROCONTROLADOR Um microcontrolador se caracteriza por incorporar em um mesmo encapsulamento um microprocessador, memórias de programa e de dados e vários periféricos, como temporizadores, comunicação serial, conversores analógicos- digitais, geradores de PWM, fazendo com que o hardware final fique extremamente complexo e versátil.
  • 42. 41 A Microchip é uma empresa precursora no uso da tecnologia RISC (Reduced Instruction Set Computer) em microcontroladores. Diferente da arquitetura Von Neumann, a estrutura RISC é baseada em barramentos independentes para dados e para programas e tem como característica fundamental os tamanhos diferenciados. A Microchip oferece quatro famílias de microcontroladores de 8 bits no barramento de dados e variando entre 12, 14 e 16 bits de instrução, que se adaptam aos mais variados projetos. Estas famílias são: • PIC10: Linha Compacta. • PIC12: Linha Base. • PIC16: Linha Intermediária. • PIC18: Topo de Linha. GRÁFICO 1. EVOLUÇÃO DOS MICROCONTROLADORES PIC. NOTA: Apostila de Microcontroladores PIC, Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, p.05. Dentre os vários microcontroladores PIC, vamos escolher o PIC16F877, que é um microcontrolador de média gama, o qual possui o número de pinos (interfaces I/O) suficiente para nossas espectativas, além de outros periféricos de interesse,
  • 43. 42 como 3 temporizadores diferentes, PWM interno, conversor A/D comunicação serial, entre outros. 7.1 MICROCONTROLADORES PIC16F877 O microcontrolador PIC16F877 possui 40 pinos, que possibilita a montagem de um hardware complexo e capaz de interagir com diversos recursos e funções ao mesmo tempo. A memória de programação dispõe de 8192 linhas compostas por palavras de 14 bits, e é do tipo FLASH, que permite a gravação rápida do programa diversas vezes no mesmo chip, sem a necessidade de apagá-lo por meio de luz ultravioleta, como acontece com os microcontroladores de janela. Para a programação, são utilizadas um conjunto restrito de apenas 35 instruções.(Referência Datasheet). Possui 33 pinos configuráveis como entrada ou saída (I/O) digitais organizados em 5 Portos. Dos 33 pinos, 8 podem ser configurados como entradas analógicas. Quase todos os 33 pinos apresentam uma 2ª e até uma 3ª função configuráveis, em função dos vários periféricos disponíveis. A figura 18 apresenta a pinagem deste microcontrolador, com a indicação as funções de cada pino.
  • 44. 43 FIGURA18: PINOS DO MICROCONTROLADOR PIC16F877 - 2002 FONTE: SOUZA, p.19) Possui dois tipos de memória de dados: RAM e EEPROM. A memória RAM (volátil) tem 368 bytes e a memória EEPROM (não volátil) interna possui 256 bytes,. Entre os principais periféricos, o PIC16F877 contém: 3 timers (2x8 bits e 1x16 bits), 1 conversor analógico-digital de 10 bits, 2 módulos CCP (Captura, Compare e PWM), módulo de comunicação paralela, comunicações seriais SPI, PC e USART, além de suportar Programação em alta e baixa tensão. Em nosso projeto iremos utilizar o PIC16F877 devido à quantidade de I/O digitais disponíveis, a memória interna de programa e também de dados, além de contarmos com 3 temporizadores e outros periféricos como PWM e comunicação serial. .
  • 45. 44 8 CONCLUSÃO O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento e implementação e um painel eletrônico microcontrolado para fins de auxílio em terapias de fisioterapia. Em termos eletrônicos, o painel será desenvolvido com uma matriz de botões e leds coloridos. Esta interface apresentará uma série de programas escalonados em complexidade e velocidade, características as quais serão controladas pelo usuário através de uma interface amigável. Este conjunto de interfaces será controlada por um microcontrolador PIC, o qual suportará um conjunto inicial de 5 exercícios. O painel eletrônico proposto permitirá ao profissional fisioterapeuta realizar o tratamento em pacientes com deficiências vestibulares de modo melhor padronizado, objetivo e qualitativo, o que proporcionará aos indivíduos em tratamento uma mais rápida estabilização visual e interação vestíbulo-visual durante os movimentos da cabeça, o que otimizará a acuidade visual e o tempo de reação. Com este equipamento, espera-se contribuir no restabelecimento mais rápido do equilíbrio e como consequência, auxiliar também na recuperação em menor tempo da autoconfiança dos indivíduos que precisem e possam se beneficiar deste tratamento.
  • 46. 45 9 REFERÊNCIAS BITTAR, Roseli Saraiva Moreira et al. Arreflexia pós-calórica bilateral: aplicabilidade clínica da reabilitação vestibular. Rev. Bras. Otorrinolaringol. [online]. 2004, vol.70, n.2, pp. 188-193. ISSN 0034-7299. ENDERLE, Maria Salete. Abordagem Fisioterapêutica na Reabilitação Vestibular. Monografia do curso de Fisioterapia, Unioeste. Cascavel, 2004. GANANÇA, Fernando Freitas. Tratamento de Vertigem e de outras tonturas. São Paulo: Lemos Editorial, 2002. HERDMAN,Susan J. Reabilitação Vestibular. 2. ed. São Paulo: MANOLE, 2002. PAVLOU, Marousa. The Use of Optokinetic Stimulation in Vestibular Rehabilitation, London, JNPT 2010, v. 34, p. 105-110, June 2010. SABER ELETRÔNICA. São Paulo: Instituto Nacional de Ciência, Nº 226, nov. 1991. SOUZA, David J. de. Conectando o PIC: Recursos Avançados. 3 ed. São Paulo: ÉRICA, 2002.