Metodologia para analise cinematica de volumes respiratorios parciais de nadadores
Amanda Piaia Silvatti,
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP Si38m
[Methodology for kinematic analysis of swimmer's trunks separate respiratory volumes]
Campinas, SP : [s.n.], 2009.
111 p. : il.
Orientador:Ricardo Machado Leite de Barros
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Educação Fisica
Resumo: Este trabalho consiste na análise de dois problemas relacionados à análise cinemática de volumes parciais de nadadores. O primeiro problema foi analisar os possíveis efeitos do treinamento e a influência dos anos de treinamento em natação nos volumes parciais do tronco em volume corrente e...
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Resumo: Este trabalho consiste na análise de dois problemas relacionados à análise cinemática de volumes parciais de nadadores. O primeiro problema foi analisar os possíveis efeitos do treinamento e a influência dos anos de treinamento em natação nos volumes parciais do tronco em volume corrente e durante a manobra de capacidade vital usando análise cinemática. Foram selecionados dois grupos experimentais: Grupo de Nadadores e Grupo Controle. A partir das coordenadas 3D de 30 marcadores esféricos e retro-reflexivos fixados na superfície do tronco obteve-se as curvas dos volumes dos 4 compartimentos (tórax superior, tórax inferior, abdômen superior e abdômen inferior.) e foram calculados em função do tempo. A partir das curvas de volumes dos compartimentos foram calculados e comparados (ANOVA, p<0,05): o coeficiente de variação, o coeficiente de correlação entre os compartimentos do tronco para ambos os grupos. A regressão linear entre o coeficiente de variação dos volumes dos nadadores e os anos de treinamento em natação e a regressão linear entre o coeficiente de correlação e os anos de treinamento em natação (p<0,05) também foram calculados. Os resultados deste estudo mostraram que os nadadores sofrem efeitos do treinamento em natação obtendo maiores variações relativas dos compartimentos do abdômen, uma maior sincronia entre os
compartimentos do tronco durante a manobra de capacidade vital e que anos de treinamento em natação afetam a variação relativa dos volumes parciais e a coordenação tóraco-abdominais durante respirações tranqüilas e quando maiores esforços respiratórios são exigidos, refletindo um aumento na utilização do diafragma. O segundo problema foi desenvolver um sistema para análise cinemática tridimensional submersa de volumes parciais do tronco (DvideoSub). O sistema consiste em 5 câmeras Basler (fc602A) protegidas por caixasestanques especialmente projetadas para as câmeras conectadas em um único desktop PC para aquisições online. Interfaces de softwares foram desenvolvidas para aquisição de dados, controle das câmeras, medição dos dados e reconstrução tridimensional baseados no sistema Dvideo. Para a avaliação do sistema foram realizados testes para analisar o efeito da lente de policarbonato, o efeito da correção óptica fora da água com a calibração do sistema fixo e móvel de calibração, o efeito da correção óptica dentro da água, o efeito da água, os erros de reconstrução de pontos conhecidos e a acurácia da distância de um corpo rígido em movimento. A partir do cálculo da distância do corpo rígido em função do tempo foram calculados: a média, o erro total, o RMS, o RMS%, o erro absoluto médio e a acurácia. Foi analisada também a aplicação do sistema proposto para a análise dos volumes parciais do tronco submerso a partir do cálculo do coeficiente de correlação entre os compartimentos do tronco na manobra de capacidade vital realizada fora e dentro da água. Os resultados mostraram que a lente de policarbonato influência no erro total da distância, a correção óptica proposta melhora o erro total da distância com a calibração do sistema fixo e com a utilização do sistema móvel para calibração os resultados não apresentaram melhora, sugerindo que este deve ser reformulado. O erro absoluto médio foi de 1,0mm fora da água e 2,8mm dentro da água, valores estes que estão dentro dos valores apresentados pela literatura (a partir 0,5mm até 11,6mm). Os valores de RMS obtidos fora da água (2,4mm ±0,01) e dentro da água (2.0mm ±0.01) foram similares e estes foram menores que os valores encontrados em Gourgoulis, et al., (2008) (4,6±0,5 fora da água, 5,9 ±1,5 dentro da água). Os coeficientes de correlação entre os compartimentos do tronco foram altos em ambas as situações. Os resultados mostraram a viabilidade do sistema para a análise cinemática tridimensional submersa e para a análise de volumes parciais com o tronco submerso. De maneira geral, as variáveis analisadas mostraram que a prática em natação pode causar um padrão respiratório diferenciado e a quantidade de anos de treinamento pode acentuar ainda mais este padrão respiratório. O sistema proposto apresentou resultados satisfatórios podendo ser usado para a análise cinemática tridimensional submersa com diferentes objetivos.
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compartimentos do tronco durante a manobra de capacidade vital e que anos de treinamento em natação afetam a variação relativa dos volumes parciais e a coordenação tóraco-abdominais durante respirações tranqüilas e quando maiores esforços respiratórios são exigidos, refletindo um aumento na utilização do diafragma. O segundo problema foi desenvolver um sistema para análise cinemática tridimensional submersa de volumes parciais do tronco (DvideoSub). O sistema consiste em 5 câmeras Basler (fc602A) protegidas por caixasestanques especialmente projetadas para as câmeras conectadas em um único desktop PC para aquisições online. Interfaces de softwares foram desenvolvidas para aquisição de dados, controle das câmeras, medição dos dados e reconstrução tridimensional baseados no sistema Dvideo. Para a avaliação do sistema foram realizados testes para analisar o efeito da lente de policarbonato, o efeito da correção óptica fora da água com a calibração do sistema fixo e móvel de calibração, o efeito da correção óptica dentro da água, o efeito da água, os erros de reconstrução de pontos conhecidos e a acurácia da distância de um corpo rígido em movimento. A partir do cálculo da distância do corpo rígido em função do tempo foram calculados: a média, o erro total, o RMS, o RMS%, o erro absoluto médio e a acurácia. Foi analisada também a aplicação do sistema proposto para a análise dos volumes parciais do tronco submerso a partir do cálculo do coeficiente de correlação entre os compartimentos do tronco na manobra de capacidade vital realizada fora e dentro da água. Os resultados mostraram que a lente de policarbonato influência no erro total da distância, a correção óptica proposta melhora o erro total da distância com a calibração do sistema fixo e com a utilização do sistema móvel para calibração os resultados não apresentaram melhora, sugerindo que este deve ser reformulado. O erro absoluto médio foi de 1,0mm fora da água e 2,8mm dentro da água, valores estes que estão dentro dos valores apresentados pela literatura (a partir 0,5mm até 11,6mm). Os valores de RMS obtidos fora da água (2,4mm ±0,01) e dentro da água (2.0mm ±0.01) foram similares e estes foram menores que os valores encontrados em Gourgoulis, et al., (2008) (4,6±0,5 fora da água, 5,9 ±1,5 dentro da água). Os coeficientes de correlação entre os compartimentos do tronco foram altos em ambas as situações. Os resultados mostraram a viabilidade do sistema para a análise cinemática tridimensional submersa e para a análise de volumes parciais com o tronco submerso. De maneira geral, as variáveis analisadas mostraram que a prática em natação pode causar um padrão respiratório diferenciado e a quantidade de anos de treinamento pode acentuar ainda mais este padrão respiratório. O sistema proposto apresentou resultados satisfatórios podendo ser usado para a análise cinemática tridimensional submersa com diferentes objetivos.
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Abstract: This work consists on the analysis of two problems related to the kinematic analysis of the swimmer's separate volumes. The first problem was to analyze the effect of the swim training and the influence of the years of swim training on the separate volumes of the trunk, during tidal volume...
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Abstract: This work consists on the analysis of two problems related to the kinematic analysis of the swimmer's separate volumes. The first problem was to analyze the effect of the swim training and the influence of the years of swim training on the separate volumes of the trunk, during tidal volume and vital capacity, maneuver using a kinematic analysis. Two groups were used: Control Group and the Swimmer Group. From the 3D coordinates of 30 land markers fixed on the trunk, the volumes of 4 separate compartments of the trunk (superior thorax, inferior thorax, superior abdomen and inferior abdomen) were calculated in function of time. From the curves of the separate volumes, the coefficient of variation and the correlation coefficient between the compartments were calculated for both groups and compared between groups (ANOVA, p<0.05). The linear regression between the coefficient of variation of the separate volumes and the years of swim training and the linear regression between the correlation coefficient and the years of swim training (p<0.05) were calculated. The results indicated that the swim training affects the separate volumes of swimmers causing higher relative variations of the abdomen compartments and a greater coordination between the compartments of the trunk during the vital capacity maneuver. These results suggest that the years of swim training affect the separate thoracoabdominal volumes during tidal volume and when higher respiratory efforts are required, reflecting the increased utilization of the diaphragm. The second problem was to develop a 3D underwater kinematic analysis system of separate volumes of the trunk (DvideoSub). The system consisted of up to five Basler cameras (fc602A) enclosed in housings specially designed and connected to a single desktop PC for online data acquisition. Software interfaces were developed for acquisition, camera controls, measurements and 3D reconstruction starting from a previously proposed system, named Dvideo. The system was evaluated according to the following analyzing tests: the effect of the polycarbonates lens (housing); the effect of the optic correction out of the water with the calibration of the fixed and mobile system of calibration; the effect of the optic correction underwater; the effect of the water; the errors of reconstruction of known points and a rigid body in movement accuracy. From the distance of rigid body in function of time we have calculated the mean, the total error, the RMS,
RMS%, the absolute mean error and the accuracy. The application of the system for the analysis of the separate volumes of the submerged trunk was analyzed from the calculation of the correlation coefficient between the compartments of the trunk in vital capacity maneuver out and underwater. The results showed that the polycarbonates lens influence in the distance total error, the optic correction proposed improves the distance total error with the calibration of the fixed system and with the use of the mobile system for calibration the results have not presented improvement, suggesting that this must be reformulated. The RMS error values obtained out of the water (2.4mm ±0.01) and underwater (2.0mm ±0.01) were similar and they were lower than the values found in (Gourgoulis, , 2008) (4.6±0.5 out of water, 5.9 ±1.5 underwater). The absolute mean error was 1.0mm out of the water and 2.8mm underwater, which are in accordance to the values found in literature (from 0.5mm to 11.6mm). The results showed the reliability of the system for the underwater three-dimensional kinematic analysis. Concluding, the analyzed variables showed that the swim practice may lead to a respiratory pattern and the quantity of years of swim training may have an influence in stabilizing this pattern. The proposed system presented satisfactory results and can be used to underwater 3D kinematic analysis with different objectives.
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RMS%, the absolute mean error and the accuracy. The application of the system for the analysis of the separate volumes of the submerged trunk was analyzed from the calculation of the correlation coefficient between the compartments of the trunk in vital capacity maneuver out and underwater. The results showed that the polycarbonates lens influence in the distance total error, the optic correction proposed improves the distance total error with the calibration of the fixed system and with the use of the mobile system for calibration the results have not presented improvement, suggesting that this must be reformulated. The RMS error values obtained out of the water (2.4mm ±0.01) and underwater (2.0mm ±0.01) were similar and they were lower than the values found in (Gourgoulis, , 2008) (4.6±0.5 out of water, 5.9 ±1.5 underwater). The absolute mean error was 1.0mm out of the water and 2.8mm underwater, which are in accordance to the values found in literature (from 0.5mm to 11.6mm). The results showed the reliability of the system for the underwater three-dimensional kinematic analysis. Concluding, the analyzed variables showed that the swim practice may lead to a respiratory pattern and the quantity of years of swim training may have an influence in stabilizing this pattern. The proposed system presented satisfactory results and can be used to underwater 3D kinematic analysis with different objectives.
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Amanda Piaia Silvatti,
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