Método não ionizante de rastreamento da escoliose idiopática do adolescente em escolares / Non-ionizing method of screening adolescent idiopathic scoliosis in schoolchildren

Resumo Escoliose idiopática do adolescente (EIA) atinge de 2% a 4% de jovens no Brasil. Repetidas exposições aos exames radiológicos, no acompanhamento desta deformidade, podem ser danosos à saúde. O objetivo deste estudo é apresentar um protocolo de fotogrametria, como método não ionizante para quantificação da escoliose, e relacioná-lo ao método radiológico de Cobb. Dezesseis indivíduos portadores de escoliose idiopática (21,4 ± 6,1 anos de idade e 19,8±0,2 de índice de massa corporal) foram submetidos à radiografia posteroanterior do tronco, de pé e, posteriormente, fotografia do tronco posterior, após receberem marcadores anatômicos nos processos espinhosos das vértebras C7 até L5. As imagens foram encaminhadas para análise independente de dois examinadores treinados na quantificação da escoliose para o tipo de imagem recebida. A média angular torácica de Cobb e de fotogrametria foram 36,14° e 36,43°, respectivamente. A diferença média entre os métodos foi de 4,1°. Não houve diferença estatisticamente significante (p-valor < 5%) entre eles. A fotogrametria, por ser não ionizante, ter baixo custo e ser portátil, poderá representar uma alternativa ao método radiológico. Novos estudos são necessários no aprimoramento das técnicas não ionizantes no rastreamento da EIA.

Abstract Adolescent idiopathic scoliosis (AIS) affects 2% to 4% of young people in Brazil. Repeated exposures to radiation used in the monitoring of the deformity can be harmful to the health. This study aimed to present a photogrammetry protocol as a non-ionizing method to quantify scoliosis and relate it to the Cobb radiological method. Sixteen individuals with idiopathic scoliosis (age: 21.4 ± 6.1 years, body mass index: 19.8 ± 0.2 kg/m2) underwent standing posteroanterior X-ray examination of the trunk. Additionally, markers were placed on the spinal processes of the C7 to L5 vertebrae, and posterior trunk photographs were taken. All images were sent for independent analysis by two examiners who were trained in the quantification of scoliosis. The average of the thoracic curvature evaluated through the photogrammetry and Cobb methods were 36.43° and 36.14°, respectively. With an average difference of 4.1°, the methods were not statistically different (p < 0.05). As a non-ionizing method that is low cost and portable, photogrammetry may represent a suitable alternative to the radiological method. Further studies are needed for the improvement of non-ionizing techniques in AIS screening.

Relationship between head posture and lumbar curve in a sitting position: a biomechanical study / Relação entre a postura da cabeça e a curvatura lombar na posição sentada: um estudo biomecânico

Abstract Introduction: The sitting position routinely used for a wide variety of tasks increases the potential of developing forward head posture, which can seriously compromise the health of different systems in the human body. Objective: A static equilibrium analysis was conducted, comparing the position of the head with the lumbar curve in three different sitting positions. Methods: The approximate force and flexion moment of the head extensor muscles in static equilibrium was calculated in each of the following positions: (A) without a backrest; (B) using a backrest with a 100° tilt angle; (C) using a 100° tilted backrest associated with a cylindrical lumbar support cushion at the level of the L3 vertebra. Results: The C7-tragus angles were 43°, 50° and 52°; Frankfort horizontal plane (FH) angles were 5°, 9° and 9°; force of the head extensor muscles was 53.0N, 59.7N and 43.5N and flexion moments were 2.60Nm, 2.05Nm and 1.78Nm, in positions A, B and C, respectively. Conclusion: The results revealed that the sitting position using a 100° tilted backrest and lumbar support with the smallest L3-tragus horizontal distance required less effort by the head and neck extensor muscles to retain the head in equilibrium. This study demonstrated the need to preserve the physiology of the lumbar spine, characterized by the position of the L3 vertebra, in order to ensure good head position.

Resumo Introdução: A postura do indivíduo sentado, utilizada rotineiramente na execução de grande variedade de tarefas, constitui-se num potencial aumentado para o desenvolvimento da postura de projeção da cabeça, a qual pode ocasionar sérios comprometimentos à saúde de vários sistemas no corpo humano. Objetivo: Um estudo do equilíbrio estático foi realizado, relacionando a posição da cabeça com a curvatura da coluna lombar em três diferentes posturas do indivíduo sentado. Métodos: Foi realizado o cálculo do valor aproximado de força e momento fletor dos músculos extensores da cabeça na manutenção do equilíbrio estático em cada uma das seguintes posturas: (A) sem uso de encosto para as costas; (B) com uso de encosto de 100° de inclinação; (C) com uso de encosto de 100° associado a um suporte lombar cilíndrico em nível da vértebra L3. Resultados: Os ângulos tragus-C7 foram 43°, 50° e 52°; os ângulos de Frankfort foram 5°, 9° e 9°; as forças musculares extensoras da cabeça foram 53,0N, 59,7N e 43,5N e os momentos fletores foram 2,60N.m, 2,05N.m e 1,78N.m, nas posturas A, B e C, respectivamente. Conclusão: Os resultados revelaram que a postura sentada com encosto inclinado a 100° e calço lombar, onde houve a menor distância horizontal tragus-L3, apresentou menor esforço para a musculatura cervical extensora na manutenção do equilíbrio da cabeça. Este estudo demonstrou a necessidade da preservação do eixo lombar fisiológico, caracterizado pelo posicionamento da vértebra L3, para garantir o bom posicionamento da cabeça.

Three-dimensional geometric model of the middle segment of the thoracic spine based on graphical images for finite element analysis

Abstract Introduction: Biomedical studies involve complex anatomical structures, which require specific methodology to generate their geometric models. The middle segment of the thoracic spine (T5-T10) is the site of the highest incidence of vertebral deformity in adolescents. Traditionally, its geometries are derived from computed tomography or magnetic resonance imaging data. However, this approach may restrict certain studies. The study aimed to generate two 3D geometric model of the T5-T10 thoracic spine segment, obtained from graphical images, and to create mesh for finite element studies. Methods A 3D geometric model of T5-T10 was generated using two anatomical images of T6 vertebra (side and top). The geometric model was created in Autodesk® Maya® 3D 2013, and the mesh process in HiperMesh and MeshMixer (v11.0.544 Autodesk). Results The T5-T10 thoracic segment model is presented with its passive components, bones, intervertebral discs and flavum, intertransverse and supraspinous ligaments, in different views, as well as the volumetric mesh. Conclusion The 3D geometric model generated from graphical images is suitable for application in non-patient-specific finite element model studies or, with restrictions, in the use of computed tomography or magnetic resonance imaging. This model may be useful for biomechanical studies related to the middle thoracic spine, the most vulnerable site for vertebral deformations.