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ORCID:  http://orcid.org/0009-0009-2063-8507
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Embargado
Embargo Date: 2036-08-14
Title: Desenvolvimento de equipamento acoplado a jogos sérios para reabilitação da escoliose
Alternate title (s): Development of equipment coupled with serious games for scoliosis rehabilitation
Author: Cunha, Felipe Fernandes
First Advisor: Gonçalves, Rogério Sales
First member of the Committee: Coelho, Tarcisio Antonio Hess
Second member of the Committee: Lobato, Fran Sérgio
Summary: Esta dissertação apresenta o desenvolvimento e a avaliação de recursos tecnológicos para o suporte dos Exercícios Fisioterapêuticos Específicos para Escoliose, contemplando dois jogos sérios, sistemas de rastreamento corporal (body tracking) e um equipamento físico. A proposta busca tornar a prática dos exercícios mais interativa, rastreável e reprodutível, sem substituir a avaliação fisioterapêutica. De início, efetuou-se uma revisão bibliográfica sobre Escoliose Idiopática do Adolescente, jogos sérios, ferramentas para o rastreamento corporal e aplicações voltadas à reabilitação da coluna. Em seguida, foram desenvolvidos os jogos, Knight Run e Paint Maker, pela Unity, com programação em C#, contemplando gerenciamento de perfis, seleção de exercícios, registro de desempenho, configuração das séries e exportação de dados. O controle dos jogos foi implementado por duas estratégias distintas, sendo uma baseada no Nuitrack, com a câmera de profundidade Intel RealSense D435, e outra no MediaPipe, com a webcam Logitech C270 HD 720p (30 FPS). Também foi desenvolvida uma adaptação para dispositivos Android, restrita ao uso do MediaPipe. A percepção dos aplicativos foi avaliada por 10 participantes, com formulários adaptados do Game Experience Questionnaire e do Intrinsic Motivation Inventory, a partir dos quais foram resultados índices gerais de 73,12%, para a experiência com o jogo e 83,33%, para a motivação e utilidade percebida. Em paralelo, foi concebido um equipamento, modular, para apoio, nivelamento, do membro superior, suporte escapular e fixação de resistências elásticas durante os exercícios. Por fim, realizou-se uma etapa experimental, comparando Nuitrack e MediaPipe com o sistema Qualisys, adotado como referência, em movimentos correspondentes aos controladores dos jogos. A análise envolveu repetições, tempo total, regularidade, ângulos e profundidade, quando aplicável. Os resultados obtidos indicaram erro de 0,00%, na contagem de repetições, erros temporais entre 0,21% e 7,60%, erros de regularidade, predominantemente, inferiores a 8,33%, erros de profundidade entre 0,27% e 1,04%, entre Nuitrack e Qualisys, e erros angulares, na maioria das condições, inferiores a 7,88%, com maiores desvios nos ensaios de elevação frontal do MediaPipe. Conclui-se que os recursos criados exibiram potencial como ferramentas complementares, acessíveis e integradas no suporte ao tratamento da escoliose, demandando, todavia, estudos futuros com pacientes, amostras ampliadas e validação clínica.
Abstract: This dissertation presents the development and evaluation of technological resources to support Physiotherapeutic Scoliosis-Specific Exercises, including two serious games, body tracking systems, and a physical support device. The proposal aims to make exercise practice more interactive, traceable, and reproducible, without replacing physiotherapeutic assessment. Initially, a literature review was carried out on Adolescent Idiopathic Scoliosis, serious games, body tracking tools, and applications related to spine rehabilitation. Next, the games Knight Run and Paint Maker were developed in Unity, using C# programming, including profile management, exercise selection, performance recording, series configuration, and data export. Game control was implemented through two different strategies, one based on Nuitrack, using the Intel RealSense D435 depth camera, and the other based on MediaPipe, using the Logitech C270 HD 720p webcam (30 FPS). An adaptation for Android devices was also developed, restricted to the use of MediaPipe. The users’ perception of the applications was evaluated with 10 participants, using adapted forms based on the Game Experience Questionnaire and the Intrinsic Motivation Inventory, resulting in overall scores of 73.12% for game experience and 83.33% for perceived motivation and usefulness. In parallel, a modular device was designed to provide support, upper limb leveling, scapular support, and fixation points for elastic resistance during the exercises. Finally, an experimental stage was carried out comparing Nuitrack and MediaPipe with the Qualisys system, adopted as the reference, during movements corresponding to the game controllers. The analysis considered repetitions, total time, regularity, angles, and depth, when applicable. The results indicated 0.00% error in repetition counting, temporal errors ranging from 0.21% to 7.60%, regularity errors predominantly below 8.33%, depth errors ranging from 0.27% to 1.04% between Nuitrack and Qualisys, and angular errors below 7.88% in most conditions, with greater deviations in frontal elevation trials using MediaPipe. It is concluded that the developed resources showed potential as complementary, accessible, and integrated tools to support scoliosis treatment, although future studies with patients, larger samples, and clinical validation are still required.
Keywords: Escoliose
Jogos sérios
Rastreamento corporal
Reabilitação
Scoliosis
Serious games
Body tracking
Rehabilitation
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS
Subject: Engenharia mecânica
Escoliose
Fisioterapia
Jogos - Reabilitação
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: CUNHA, Felipe Fernandes. Desenvolvimento de equipamento acoplado a jogos sérios para reabilitação da escoliose. 2026. 156 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.647.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.647
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/49810
Date of defense: 14-Aug-2026
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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