Avaliação da Modelagem Musculoesquelética para Distúrbios do Quadril

Problemas no quadril, como a síndrome de impacto femoroacetabular e a displasia do quadril, podem causar dor, limitar o movimento e aumentar o risco de artrite. Essas questões geralmente estão ligadas a estresse incomum na articulação do quadril. Saber como padrões de movimento e forças musculares afetam as forças de contato do quadril pode ajudar os especialistas a entender como esses problemas surgem e como tratá-los. No entanto, medir essas forças diretamente em pessoas vivas pode ser complicado, porque exige procedimentos complexos. É aí que entra a modelagem musculoesquelética (MSK). Essa técnica permite estudar as forças internas do corpo usando medições externas que são mais fáceis de obter.

#Desafios na Modelagem MSK

Um desafio chave na modelagem MSK é equilibrar complexidade e precisão. Os pesquisadores precisam simplificar os sistemas intrincados do corpo para manter o tempo de computação baixo e garantir resultados válidos. Isso muitas vezes leva ao uso de diferentes métodos de modelagem, dificultando a comparação entre estudos. Além disso, nem todos os estudos validam seus modelos da mesma forma, o que complica a aplicação de suas descobertas em situações reais. Por isso, uma revisão era necessária para analisar os métodos de modelagem atuais para distúrbios do quadril, como esses métodos são validados e as questões em torno da consistência dos estudos.

#Estratégia de Pesquisa

Para reunir estudos relevantes, os pesquisadores trabalharam com um bibliotecário para pesquisar em bancos de dados como MEDLINE e Web of Science. A pesquisa focou em três áreas principais: modelagem musculoesquelética, o quadril e distúrbios estruturais. Essa estratégia visou garantir uma cobertura abrangente e incluiu palavras-chave específicas relacionadas a esses tópicos. A busca foi realizada até 3 de julho de 2023.

#Critérios de Inclusão e Exclusão

Os estudos foram incluídos se criaram ou analisaram um modelo MSK para um distúrbio estrutural do quadril. Para essa revisão, um distúrbio estrutural do quadril foi definido como problemas ósseos no colo femoral, cabeça femoral ou acetábulo. Estudos foram excluídos se não modelavam corretamente a articulação do quadril, envolviam dispositivos de caminhada, focavam em sujeitos não humanos, não estavam em inglês ou eram apenas resumos de conferência.

#Processo de Seleção dos Estudos

Para gerenciar duplicatas nos resultados da busca, os pesquisadores usaram um software para classificar e filtrar os artigos. Dois dos três revisores independentes verificaram os títulos e resumos para decidir quais estudos deveriam ser incluídos. Se houvesse divergências, um terceiro revisor ajudava a resolver a situação. Essa mesma abordagem foi usada ao examinar artigos na íntegra.

#Avaliação da Qualidade dos Estudos

Para avaliar a qualidade dos estudos, foi usada uma lista de verificação para pesquisa em biomecânica. Cada estudo recebeu uma pontuação com base na completude das informações. A pontuação geral foi calculada como total de pontos dividido pela maior pontuação possível para perguntas relevantes. Os autores discutiram e resolveram quaisquer divergências na pontuação para chegar a um consenso.

#Extração de Dados

Uma planilha de extração de dados foi criada para coletar informações essenciais de cada artigo. Isso incluía os autores, datas de publicação, demografia, objetivos do estudo, principais descobertas e detalhes sobre os modelos MSK utilizados. Dois dos três autores completaram essa extração. Nos casos de desacordo, os autores se reuniam para discutir e chegar a um consenso.

#Resultados da Pesquisa e Avaliação da Qualidade

A busca revelou um total de 1.525 artigos, com 47 estudos retidos para análise adicional. Esses estudos examinavam vários distúrbios do quadril, incluindo osteoartrite, displasia do quadril e deformidades femorais. A análise de marcha foi o movimento simulado mais frequente. Alguns estudos também incluíram simulações de tarefas mais intensas como agachamentos e subir escadas.

#Tipos de Estudos Analisados

Os estudos se dividiam em duas categorias principais: estudos de métodos que comparavam diferentes técnicas de modelagem e estudos de aplicação que usavam uma única abordagem de modelagem para investigar um distúrbio do quadril. A maioria dos estudos se concentrou na quantificação das forças de contato do quadril e da atividade muscular em várias tarefas de movimento.

#Desenvolvimento de Modelo Genérico

Os estudos usaram predominantemente modelos base genéricos de softwares como OpenSim. No entanto, muitos estudos não deixaram claro quais versões específicas do modelo estavam empregando. Enquanto alguns estudos usaram modelos genéricos baseados em pequenas amostras, outros incorporaram dados de grupos maiores de indivíduos saudáveis. O modelo mais comum usado foi o modelo Gait2392 do OpenSim, mas as variações na especificação do modelo dificultaram comparações.

#Validação do Modelo

Apenas uma minoria dos estudos fez alguma validação do modelo. A maioria das validações foi qualitativa, ou seja, não incluiu medidas estatísticas para avaliar o quão bem as previsões do modelo correspondiam às forças musculares reais ou às forças de contato. Modelos genéricos raramente foram validados usando amostras mais amplas de pacientes.

#Comparando Técnicas de Modelagem

Dezesseis estudos compararam várias estratégias de modelagem e simulação no contexto de distúrbios do quadril. Esses estudos examinaram como a mudança na geometria do modelo impacta os resultados. Os pesquisadores analisaram diferentes níveis de personalização do modelo, desde ajustes genéricos baseados em marcadores de superfície até modelos totalmente individualizados criados a partir de dados de imagem.

#Aplicação dos Modelos

Trinta e um estudos empregaram um único modelo para explorar distúrbios do quadril. Esses estudos frequentemente compararam resultados entre diferentes grupos de pacientes ou avaliaram os resultados antes e depois do tratamento. A forma como os modelos foram ajustados para representar indivíduos variou bastante, com muitos confiando em marcadores de superfície e imagens médicas.

#Métodos de Coleta de Dados

A maioria dos estudos coletou dados experimentais por meio de sistemas de captura de movimento e mediu as forças de reação do solo. No entanto, os métodos variaram muito, e muitos estudos não detalharam como os dados foram filtrados ou processados, o que é vital para previsões precisas do modelo.

#Fluxo de Trabalho de Simulação

A maioria dos estudos seguiu um fluxo de trabalho padrão, começando com a captura de movimento para calcular os ângulos das articulações e, em seguida, aplicando dinâmica inversa para determinar as forças. Enquanto a otimização estática foi o método mais comum para estimar as forças musculares, outras abordagens também foram exploradas.

#Conclusões

Essa revisão destacou o uso de modelos MSK para pesquisar distúrbios estruturais do quadril, enfatizando a necessidade de melhores métodos de validação para garantir que os modelos reflitam com precisão as condições da vida real. Os estudos mostraram considerável variabilidade nas abordagens, e a melhoria nos padrões de relatórios poderia aumentar a qualidade e a reprodutibilidade da pesquisa nessa área.

#Direções Futuras

Melhorar os processos de validação e padronizar metodologias será importante para futuras pesquisas. Desenvolver melhores modelos que levem em conta uma gama mais ampla de movimentos poderia levar a insights mais abrangentes sobre a mecânica do quadril. Maior clareza nas práticas de relato também ajudará pesquisadores e clínicos a entender e comparar descobertas entre estudos de maneira mais eficaz.