Validade e confiabilidade das unidades de medição inercial para avaliação da orientação pélvica: uma revisão sistemática

Resumo

Esta revisão sistemática avaliou a validade e confiabilidade das unidades de medição inercial (IMUs) para avaliação da orientação pélvica. As IMUs apresentaram maior validade em tarefas controladas, especialmente com posicionamento baseado no sacro, mas o desempenho foi mais variável para obliquidade e rotação pélvica, durante movimentos de alta velocidade e em populações clínicas.

Resumo

A avaliação da orientação pélvica é fundamental para a marcha, postura e biomecânica esportiva; no entanto, o uso de sistemas de captura de movimento baseados em laboratório é caro e restrito a ambientes controlados. Unidades de medição inercial (IMUs) oferecem uma alternativa portátil aos laboratórios tradicionais, mas diferem em posicionamento, calibração e configurações/protocolos de fusão de sensores, o que pode complicar a interpretação na prática clínica. Portanto, esta revisão sistemática examinou a validade e confiabilidade da orientação pélvica baseada em IMU durante tarefas funcionais e específicas do esporte. PubMed, Web of Science e IEEE Xplore foram pesquisados por estudos relevantes que avaliassem a orientação pélvica (por exemplo, inclinação, obliquidade ou rotação) usando IMUs, e os achados foram relatados usando diretrizes PRISMA. Estudos elegíveis incluíam aqueles que reportaram dados de participantes humanos e relataram a validade ou confiabilidade das IMUs em relação a sistemas ópticos de captura de movimento. Doze estudos atenderam aos critérios de inclusão e foram avaliados usando uma ferramenta metodológica de qualidade de 12 itens. Nossos achados de validade na IMU variaram entre os estudos incluídos; A inclinação pélvica demonstrou a maior precisão, com valores de erro quadrático médio (RMSE) tipicamente entre 0,2° e 4,9° e diferenças médias mínimas em estudos recentes. Obliquidade e rotação mostraram maior variabilidade, com valores RMSE atingindo 6°–11° durante a operação em alta velocidade. Nossos achados de confiabilidade na IMU indicaram repetibilidade de boa a excelente mesmo durante atividade funcional contínua (coeficiente de correlação intraclasse (ICC) 0,87–1,00). Por outro lado, a confiabilidade foi baixa para a inclinação pélvica em indivíduos após artroplastia total do quadril (ICC = 0,08). IMUs parecem fornecer medições úteis de orientação pélvica, especialmente em tarefas controladas e quando a colocação baseada no sacro é utilizada. No entanto, a validade é mais variável para obliquidade e rotação pélvica, durante movimentos de alta velocidade ou complexos, e em populações clínicas. Pesquisas adicionais são necessárias para padronizar protocolos, melhorar os relatórios e esclarecer o desempenho entre diferentes aplicações.

Introdução

A avaliação precisa da orientação pélvica é essencial para entender os padrões de movimento humano e tomar decisões clínicas precisas e identificar condições sutis que podem afetar indivíduos saudáveis e atléticos com distúrbios^{musculoesqueléticos 1}. A orientação pélvica é comumente descrita com três componentes: inclinação, rotação e^{obliquidade 2}. A orientação pélvica anormal influencia a carga articular e a eficiência muscular e de movimento, e tem sido associada a distúrbios musculoesqueléticos como dor lombar e osteoartrite ^{no quadril} 3,4,5,6,7. Em populações esportivas, isso também tem sido associado a limitações de desempenho e aumento do risco de^{lesões 8}. Consequentemente, métodos clinicamente acessíveis para medir a orientação pélvica são essenciais para avaliação, monitoramento de reabilitação e pesquisa sobre desempenho^{esportivo 2,6}.

Sistemas ópticos de captura de movimento são amplamente utilizados como métodos de referência laboratoriais para quantificar a orientação pélvica; no entanto, seu uso é frequentemente restrito a ambientes controlados e pode ser menos prático em ambientes clínicos ou esportivos^{rotineiros 9,10}. Unidades de medição inercial (IMUs), que normalmente incluem acelerômetros triaxiais, giroscópios e magnetômetros, têm sido cada vez mais usadas como uma abordagem portátil para avaliação da orientação pélvica fora do laboratório 11,12,13,14,15,16. Algoritmos de fusão de sensores IMU (por exemplo, filtros Madgwick, Mahony e Kalman) são usados para estimar a orientação pélvica tridimensional, embora diferenças nos métodos de processamento possam influenciar o desempenho da medição em^17,18.

No entanto, o uso de IMUs para avaliar a orientação pélvica é afetado por múltiplos fatores metodológicos relatados em estudos anteriores, incluindo a colocação do sensor (por exemplo, sacro e vértebras lombares), procedimento de calibração, frequência de amostragem e algoritmo de fusão¹⁹. Essas variações entre os estudos podem contribuir para achados inconsistentes quanto à precisão e repetibilidade da avaliação de orientação pélvica baseada em^IMU 14,20,21. Embora IMUs tenham sido validadas para cinemática dos membros inferiores e movimento da coluna^lombar 14,21,22, as evidências focadas especificamente na inclinação, rotação ou obliquidade pélvica permanecem limitadas e metodologicamente inconsistentes.

Portanto, esta revisão sistemática teve como objetivo avaliar as evidências disponíveis sobre a avaliação da orientação pélvica baseada em IMU. O objetivo principal era examinar a validade e confiabilidade das IMUs para medir a orientação pélvica. Um objetivo secundário foi resumir as características metodológicas relatadas entre os estudos, incluindo posicionamento dos sensores, procedimentos de calibração e abordagens de fusão sensor, além de identificar lacunas de evidências que limitam a comparação direta entre estudos.

Protocolo

Esta revisão sistemática foi realizada seguindo as diretrizes Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses (PRISMA 2020^{) 23}. O protocolo de revisão sistemática foi registrado no Registro Internacional de Revisões Sistemáticas Prospectivas (PROSPERO) sob o número de registro CRD420251179585. Detalhes completos do protocolo estão disponíveis em:

(https://www.crd.york.ac.uk/PROSPERO/view/CRD420251179585)

Estratégia de busca

PubMed, Web of Science e IEEE Xplore foram pesquisados em^1º de novembro de 2025 para identificar artigos de pesquisa originais avaliando a orientação pélvica usando IMUs em humanos. Os artigos incluídos foram restritos a publicações em inglês, e as buscas foram limitadas a 2005–2025. A restrição de data de busca se deveu ao rápido crescimento da tecnologia IMU nos últimos anos e garantiu que apenas métodos modernos de medição fossem incluídos. Nenhum método suplementar de busca, como triagem de listas de referências, rastreamento de citações ou busca manual, foi realizado. A Tabela 1 apresenta os detalhes de busca e as strings de busca usadas para cada banco de dados.

Banco de dados
PubMed	(unidade de medição inercial*[Título/Resumo] OU IMU*[Título/Resumo] OU aceleromet*[Título/Resumo] OU giroscópio*[Título/Resumo] OU usável*[Título/Resumo]) E (pelve[Título/Resumo] OU pélvico[Título/Resumo] OU "inclinação pélvica"[Título/Resumo] OU "rotação pélvica"[Título/Resumo] OU "obliquidade pélvica"[Título/Resumo] OU "orientação pélvica"[Título/Resumo] OU "inclinação pélvica anterior"[Título/Resumo] OU "inclinação pélvica posterior"[Título/Resumo]) E(válido*[Título/Resumo] OU exato*[Título/Resumo] OU concordância[Título/Resumo] OU "Bland-Altman"[Título/Resumo] OU reabilitação*[Título/Resumo] OU repetir*[Título/Resumo] OU reproduzir*[Título/ Resumo] OU ICC[Título/Resumo] OU SEM[Título/Resumo] OU MDC[Título/Resumo])
Web of Science	("unidade de medição inercial*" OU IMU* OU aceleromet* OU giroscópio* OU vestível*) E (pelve OU pélvica OU "inclinação pélvica" OU "rotação pélvica" OU "obliquidade pélvica" OU "orientação pélvica" OU "inclinação pélvica anterior" OU "inclinação pélvica posterior") E (válido* OU preciso* OU concordância OU "Bland-Altman" OU reliab* OU repetir* OU reproduzir* OU ICC OU SEM OU MDC)
IEEE Xplore	(("unidade de medição inercial" OU "unidades de medida inercial" OU IMU OU IMUs OU acelerômetro OU acelerômetros OU giroscópio OU giroscópios OU vestíveis) E ("pelve" OU "pélvica" OU "inclinação pélvica" OU "rotação pélvica" OU "obliquidade pélvica" OU "orientação pélvica" OU "inclinação pélvica anterior" OU "inclinação pélvica posterior") E (validade OU validação OU precisão OU concordância OU "Bland-Altman" OU confiabilidade OU repetibilidade OU reprodutibilidade OU ICC ou sem ou mdc))

Tabela 1: Strings de busca utilizadas para cada banco de dados. Pesquise as cadeias usadas no PubMed, Web of Science e IEEE Xplore para identificar estudos que avaliam a validade e/ou confiabilidade das unidades de medição inercial (IMUs) para avaliação da orientação pélvica. Por favor, clique aqui para baixar esta Tabela.

Critérios de elegibilidade

Os estudos eram elegíveis se envolvessem participantes humanos; usou IMUs para medir inclinação, rotação ou obliquidade pélvica; e reportava dados sobre a validade ou confiabilidade das IMUs em comparação com a captura óptica de movimento. Os estudos incluídos foram pesquisas experimentais originais relatando validade quantitativa (por exemplo, RMSE, viés, correlação, Bland–Altman) e métricas de confiabilidade (ICC, erro padrão de medição [SEM], e mudança mínima detectável [MDC]). Os estudos foram excluídos se envolvessem animais, simulações, ou focassem na avaliação de segmentos não pélvicos, ou se não tivessem uma medida comparativa (reportando apenas desfechos descritivos) ou fossem pesquisas não originais, como revisões, protocolos, resumos ou relatos de casos.

Triagem e seleção de estudos

O autor, com a ajuda de dois avaliadores não autores reconhecidos, analisou títulos e resumos quanto à relevância, realizou revisões em texto completo para determinar a inclusão final e resumiu os artigos em um diagrama de fluxo PRISMA 2020. Todos os registros recuperados foram verificados quanto à duplicação, e registros duplicados foram removidos.

Extração de dados

Os dados extraídos incluíram detalhes bibliográficos (autor, ano), características dos participantes, IMUs (posicionamento, marca, modelo, número de sensores, taxa de amostragem, algoritmo de fusão/orientação dos sensores), tarefas de teste (ficar em pé, caminhar, agachar, correr) e resultados relatados (RMSE, viés, correlação, ICC, SEM, MDC). Os dados extraídos foram cruzados duas vezes usando uma planilha padronizada do Excel.

Risco de viés e avaliação de qualidade

A qualidade metodológica dos estudos incluídos foi avaliada usando a Avaliação Crítica do Desenho de Estudos para Artigos^{Psicométricos 24}, que já foi usada em estudos que examinaram as propriedades psicométricas dos sensores^{vestíveis 14}. Essa avaliação de qualidade incluiu 12 itens com uma possível pontuação máxima total de 24, que foi convertida em porcentagem. Cada item foi pontuado como 2 (satisfatório), 1 (parcialmente satisfatório) ou 0 (insatisfatório) em cinco categorias: pergunta do estudo, desenho do estudo, medições, análises e recomendações. Para melhorar a consistência, essa avaliação de qualidade foi realizada por dois avaliadores não autores reconhecidos no manuscrito, e quaisquer diferenças foram resolvidas por meio de discussão. Os estudos foram classificados de acordo com sua pontuação total de qualidade da seguinte forma: alta qualidade, 85–100%; qualidade moderada, 70–84%; baixa qualidade, 50–69%; ou qualidade muito baixa, <50%. A ferramenta completa de 12 itens e os critérios de pontuação são fornecidos na Tabela Suplementar S1.

Síntese de dados

Os achados foram sintetizados narrativamente agrupando os estudos de acordo com os resultados de validade e confiabilidade, plano de movimento pélvico, tipo de tarefa e características metodológicas chave. A qualidade metodológica foi considerada durante a interpretação dos achados; Nenhum estudo foi excluído apenas com base na pontuação de qualidade, mas estudos de menor qualidade foram interpretados com maior cautela.

Resultados

Seleção de estudos

A busca inicial no banco de dados identificou 714 estudos potenciais (PubMed = 190, Web of Science = 482 e IEEE Xplore = 42). Após a remoção de duplicados e a triagem de título–resumo, 63 artigos em texto integral foram avaliados quanto à elegibilidade, e 12 estudos atenderam aos critérios de inclusão e exclusão e foram incluídos nesta revisão sistemática (Figura 1).

Figura 1: Diagrama de fluxo PRISMA 2020 da seleção do estudo. Diagrama de fluxo mostrando o processo de identificação do estudo, triagem, avaliação de elegibilidade e inclusão final nesta revisão sistemática, de acordo com o PRISMA 2020. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.

Qualidade dos estudos incluídos

Todos os estudos incluídos foram artigos experimentais revisados por pares publicados entre 2014 e 2025. Com base na avaliação metodológica de qualidade, três estudos foram avaliados como de alta qualidade (85–100%⁾22,25,26, 7 como de qualidade moderada (70%–84%) e 2 como de baixa qualidade (50%–69%). Os estudos de alta qualidade demonstraram forças metodológicas, incluindo o uso de sistemas de referência (por exemplo, Vicon, Optotrak, Qualisys) para validação, relatórios claros dos resultados e análises estatísticas apropriadas (por exemplo, RMSE, ICC, Bland–Altman). Limitações típicas nos estudos incluídos foram tamanhos de amostra pequenos e descrições incompletas da calibração dos segmentos IMU (Tabela 2).

Autor	Q1	Q2	Q3	Q4	Q5	Q6	Q7	Q8	Q9	Q10	P11	Q12	Total	%	Qualidade
Buganè et al. 30	2	0	1	2	0	N/A	1	2	2	2	2	1	15	68%	LQ
Bolink et al. 22	2	2	1	2	1	N/A	2	2	2	2	1	2	19	86%	QG
Ekdahl et al. 31	2	1	1	2	0	N/A	2	2	2	0	1	1	14	64%	LQ
Perpiñá-Martínez et al. 32	2	2	1	2	1	N/A	1	2	2	1	1	1	16	73%	MQ
Lebleu et al. 35	2	1	1	2	0	N/A	1	2	2	2	2	1	16	73%	MQ
Lin et al. 25	2	2	2	2	1	N/A	2	2	2	2	2	1	20	90%	QG
Brice et al. 29	2	0	1	2	2	N/A	2	2	2	2	2	1	18	82%	MQ
Asgari & Heller 27	2	1	1	2	0	N/A	2	2	2	2	2	1	17	77%	MQ
Bessone et al. 28	2	1	2	2	0	N/A	2	2	2	2	1	1	17	77%	MQ
Kim et al. 26	2	1	2	2	2	N/A	2	2	2	2	1	1	19	86%	QG
Ruiz-Malagón et al.33	2	2	1	2	0	N/A	1	2	2	2	2	1	17	77%	MQ
Zügner et al.34	2	2	2	2	0	N/A	1	2	2	2	2	1	18	82%	MQ

Tabela 2: Avaliação metodológica da qualidade dos 12 estudos incluídos. Pontuações metodológicas de qualidade dos estudos incluídos baseadas na Avaliação Crítica do Desenho de Estudos para Artigos Psicométricos modificada de 12 itens usada nesta revisão. Cada item foi pontuado como 2 = satisfatório, 1 = parcialmente satisfatório ou 0 = insatisfatório. Q1–Q12 correspondem aos itens de qualidade metodológica modificada listados na Tabela Suplementar S1. Abreviações: HQ = alta qualidade; MQ = qualidade moderada; LQ = baixa qualidade; N/A = não aplicável. Por favor, clique aqui para baixar esta Tabela.

Características dos estudos incluídos

Participantes

Os 12 estudos incluídos tiveram um total de 232 participantes com idades entre 18 e 80 anos. A maioria desses estudos avaliou corredores e golfistas saudáveis, recreativos ou competitivos, enquanto apenas dois estudos incluíram populações clínicas, especificamente indivíduos após artroplastia total do quadril (THA) e indivíduos com osteoartrite no joelho ou quadril.

Sistema IMU, posicionamento e algoritmos de fusão de sensores

A maioria dos estudos incluídos coletou dados pélvicos usando IMUs colocadas sobre o sacro, tornando a colocação baseada no sacro a abordagem mais comumente relatada nos^{estudos 25, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34}. Os sistemas comerciais incluíam Xsens, Delsys, MicroStrain, BTS G-Sensor, IMeasureU, APDM-Opal, aktos-t, RunScribe e TuringSense. OTable 3 fornece um resumo completo da colocação, sistema e número da IMU para cada estudo.

Estudo	NÃO dos participantes	Tarefa	Sistema IMU	Posicionamento do Sensor	Não. de IMUs	Taxa de amostragem	Métodos de Filtragem	Fusão de Sensores / Algoritmo de Orientação
Buganè et al.30	16 saudáveis	Caminhada	F4A IMU	Sacro	1	100 Hz	Filtro passa-baixa Butterworth de quarta ordem com frequência de corte de 8 Hz	usando a função 'detrend' no Matlab
Bolink et al.22	17 pacientes com OA no quadril ou joelho	Caminhada, sentar para ficar em pé e escalar em bloco	Microdeformação Inertia-Link	Lombar (entre PSIS)	1	100 Hz	N/R	algoritmos no MATLAB
Lebleu et al.35	7 saudáveis	Caminhada	x-IMU x-io Tecnologias	Pelve (Lombar 5), coxas, hastes, pés	7	128 Hz	N/R	Algoritmo AHRS de Mahony
Perpiñá-Martínez et al.32	29 corredores	Corrida	Sensor G BTS	S1 (sacro)	1	100 Hz	N/R	N/R
Ekdahl et al.31	11 saudáveis	Caminhadas e atividades esportivas	Delsys Trigno Avanti	Sacro, coxas, hastes, pés	7	240 Hz	Filtro Butterworth passa-baixa de quarta ordem (5 Hz)	N/R
Brice et al.29	8 remadoras femininas de elite	Remo	IMeasureU IMUs v2.0	T1, T7, L2, segundo sacro S2	4	500 Hz	N/R	Filtro de Kalman
Lin et al.25	20 corredores	Corrida	Xsens MVN Awinda	Sacro, coxas, hastes, pés	7	100 Hz	filtro Butterworth passa-baixa de quarta ordem, zero lag, com frequência de corte de 8 Hz	algoritmo incorporado fornecido pelo Xsens MVN Analyze
Asgari & Heller. 27	6 corredores	Corrida	APDM Opal	Sacro	1	128 Hz	Filtros passa-alta e passa-passa-baixo	Filtro de Kalman vs fusão complementar
Bessone et al.28	14 saudáveis	Caminhada	Sistema IMU aktos-t	Pelve, pés, hastes, coxas, vértebra C7, peito, antebraços, braços superiores, mãos e cabeça	16	143 Hz	Filtro passa-baixa (10 Hz, filtro Butterworth de 2ª ordem	Fusão personalizada (O algoritmo do iSen 3.08)
Kim et al.26	36 golfistas	Swing de golfe	TuringSense Pivot	L4 e T1 (pelve a partir de L4)	2	100 Hz	Filtro Butterworth com frequência de corte de 12 Hz	Filtro Madgwick
Ruiz-Malagón et al.33	16 saudáveis	Caminhada e corrida	Laboratório de Andamento Sacro RunScribe	Sacro e pés	3	500 Hz	N/R	N/R
Zügner et al.34	49 pacientes com ATM	Caminhada	GaitSmart™	2 na pelve (sob a crista ilíaca), coxas e pernas	6	102,4 Hz	N/R	N/R

Tabela 3: Características dos sistemas IMU, posicionamento dos sensores, taxa de amostragem, métodos de filtragem e abordagens de fusão de sensores nos estudos incluídos. Resumo das principais características do estudo, incluindo população de participantes, tarefa de movimento, sistema IMU, posicionamento dos sensores, número de sensores, taxa de amostragem e sistema de referência quando reportado. Abreviações: IMU = unidade de medição inercial; OA = osteoartrite; PSIS = espinhos ilíacos posteriores-superiores; THA = artroplastia total do quadril; N/R = não relatado. Por favor, clique aqui para baixar esta Tabela.

A análise do desempenho de filtragem e fusão de sensores nos estudos incluídos foi limitada pela variação metodológica e por relatos incompletos. Apenas quatro estudos descreveram claramente seus métodos de fusão; dois usaram Kalman^27,29, um usou o algoritmo de^{Madgwick 26} e um aplicou o algoritmo AHRS³⁵ de Mahony. Devido à falta de detalhes metodológicos suficientes, a comparação direta dos algoritmos de fusão ou suas contribuições independentes para a precisão não foi possível. Essa variabilidade complicou a determinação de se diferenças na precisão da orientação pélvica deveniam das demandas da tarefa, da colocação dos sensores ou da estratégia de fusão subjacente.

Validade das IMUs para avaliação da orientação pélvica

Nos estudos incluídos que avaliaram IMUs para inclinação, obliquidade e rotação pélvica 22,25,26,27,28,29,30,31,33,34,35, a validade pareceu ser específica de plano e tarefa, e não uniforme em todas as condições quando comparada com sistemas ópticos de captura de movimento (Tabela 4). Os estudos incluídos examinaram uma variedade de tarefas de movimento, incluindo^{caminhada 22, 28, 30, 31, 33, 34, 35}, corrida^{, corrida 25, 27, 32, 33,} e ações específicas de^{esportes 26, 29, 31}, fornecendo uma visão geral ampla do desempenho da IMU em contextos funcionais.

Os valores relatados de RMSE variaram de 0,69° a 4,90° para inclinação pélvica 22,25,27,28,30,33,35 e de 0,77° a 4,75° para obliquidade pélvica 22,25,27,28,33,35. A rotação pélvica mostrou a maior variabilidade, com valores de RMSE variando de 1,22° a 7,77° durante corridas em alta velocidade e outros movimentos^exigentes 25,27,28,30,33,35.

Valores de viés para orientação pélvica foram relatados em oito estudos como a diferença sistemática média entre valores medidos pela IMU e captura óptica de movimento (CMO⁾25,26,27,28,29,30,33,34. Buganè et ^al.30 relataram valores de viés negativo relativamente altos para inclinação pélvica (−9,9° a −5,7°), vieses de obliquidade menores (−1,2° a −1,4°) e leve superestimação da rotação pélvica (+0,7° a +1,5°). Brice et ^al.29 relataram pequenos níveis de viés pélvicos sagitais, S2, variando de −2,7 a −0,09° durante o remo. Asgari e^{Heller 27} observaram vieses mínimos em todos os planos pélvicos (−0,50° a −0,10°), e Bessone et ^al.28 relataram vieses igualmente baixos (−0,7° a −1,7°). Lin et ^al.25 também relataram pequenos vieses de inclinação pélvica (−0,18° a +1,5°) e vieses de rotação (−1,1° a +0,99°) em todas as velocidades de corrida, embora no mesmo estudo as IMUs subestimassem a obliquidade pélvica em relação ao sistema OMC (−3,3° a −4,1°).

Em contraste, Ruiz-Malagón et ^al.33 relataram valores maiores de viés durante caminhadas e corridas em alta velocidade, com vieses de inclinação pélvica de até +4,6° e vieses de rotação pélvica chegando a −11,2°. Nos pacientes, Zügner et ^al.34 encontraram que a inclinação pélvica apresentava um pequeno erro médio de −0,5° em comparação com a CMO. Os coeficientes de correlação relatados para a orientação pélvica variaram substancialmente entre os estudos, variando de valores fracos ou negativos em algumas tarefas a forte concordância em outras, dependendo do plano de movimento e das demandas^{da tarefa} 22,26,27,30.

Coeficientes de correlação mais baixos e mais variáveis foram relatados por Lin et ^al.25 durante o movimento em alta velocidade (0,44–0,89), enquanto Ruiz-Malagón et ^al.33 relataram correlações mais fracas no geral, incluindo valores negativos (−0,48 a 0,76). No geral, a validade apareceu mais forte em tarefas controladas, enquanto movimentos em alta velocidade estavam associados a maior erro e menor concordância. Embora valores mais baixos de RMSE fossem frequentemente relatados para inclinação pélvica, a concordância entre variáveis pélvicas não foi uniforme entre os estudos, e o desempenho mais fraco foi particularmente evidente em condições de corrida mais exigentes. Melhor desempenho foi mais comumente relatado em estudos que utilizavam colocação de IMU baseada no sacro e procedimentos padronizados de calibração, embora o relato metodológico incompleto tenha limitado a comparação direta entre estudos.

Confiabilidade das IMUs para avaliação da orientação pélvica

A confiabilidade foi avaliada em quatro estudos (Tabela 4). A maioria dos estudos relatou valores de ICC de bom a excelente para orientação pélvica, com valores variando de 0,81 a 0,99 em populações saudáveis e ^{atléticas 26, 32, 35}. No entanto, a confiabilidade não foi consistentemente alta em todas as populações, pois baixa confiabilidade na inclinação pélvica foi relatada em indivíduos após ATC (ICC = 0,08)³⁴. Lebleu et ^al.35 encontraram alta confiabilidade entre sessões para amplitude de movimento pélvica (ROM) durante a caminhada, embora a confiabilidade varie conforme o plano de movimento e o método de calibração. Perpiñá-Martínez et ^al.32 também relataram valores ICC > 0,80 para inclinação, obliquidade e rotação pélvica durante a corrida em diferentes velocidades. Esses achados sugerem medições consistentes durante atividade funcional contínua. Kim et ^al.26 relataram valores ICC de 0,91 a 0,99 para rotação pélvica e obliquidade durante swings de golfe, indicando alta repetibilidade nesta tarefa específica do esporte.

Estudo	Variáveis Pélvicas	RMSE (°)	Viés / Diferença Média (°)	r	ICC	SEM (°)	MDC (°)
Buganè et al. 30	Inclinação, Obliquidade, Rotação	Inclinação = 0,73; Obliquidade = 1,22; Rotação = 2,66	Preconceito: Inclinação −9,9 a −5,7; Obliquidade −1,24 a −1,41; Rotação +0,71 a +1,5	0.88–0.95	N/R	N/R	N/R
Bolink et al. 22	Inclinação, Obliquidade	Inclinação = 2,7; Obliquidade = 2,68	N/R	0.86–0.94	0.94 -1.00	N/R	N/R
Lebleu et al. 35	Inclinação, Obliquidade, Rotação	Inclinação = 0,9 a 1,0; Obliquidade = 1,1 a 1,2; Rotação = 1,5	N/R	N/R	0.81–0.93	0.5–2.2	N/R
Perpiñá-Martínez et al. 32	Inclinação, Obliquidade, Rotação	N/R	N/R	N/R	inclinação 0,868; obliquidade 0,963; rotação 0,922	N/R	N/R
Ekdahl et al. 31	Amplitude de movimento sagital, coronal e transversa pélvica	N/R	Diferença média: inclinação sagital: 0,67° a 2,13°; Obliquidade coronal: −0,46° a 0,61°; Rotação transversal: −0,72° a −0,87°	N/R	N/R	N/R	N/R
Brice et al. 29	Inclinação sagital em S2 (remo)	Inclinação = 2,43 a 4,90	Preconceito: Inclinação −2,70 a −0,09	N/R	N/R	N/R	N/R
Lin et al. 25	Inclinação, Obliquidade, Rotação (corrida)	Inclinação = 4,31 a 4,59; Obliquidade = 4,29 a 4,75; Rotação = 6,47 a 7,77	Preconceito: Inclinação −0,18 a +1,5; Obliquidade −3,3 a −4,1; Rotação −1,1 a +0,99	0.44–0.89	N/R	N/R	N/R
Asgari & Heller 27	Inclinação, Obliquidade, Rotação	Inclinação = 0,69; Obliquidade = 0,77; Rotação ≈ 1.22.	Preconceito: Inclinação −0,10; Obliquidade −0,50; Rotação −0,49	N/R	N/R	N/R	N/R
Bessone et al. 28	Inclinação, Obliquidade, Rotação	Inclinação = 2,5; Obliquidade = 2,4; Rotação = 2,9	Preconceito: Inclinação −0,7; Obliquidade −1,7; Rotação −1,3	Inclinação = -0,011; Obliquidade = 0,82; Rotação = 0,83	N/R	N/R	N/R
Kim et al. 26	Obliquidade, rotação	N/R	Diferença média: Obliquidade 1.65	Obliquidade = 0,92	0.91–0.99	N/R	N/R
			Rotação 0,76	Rotação = 0,99
Ruiz-Malagón et al. 33	ROM: Inclinação, Obliquidade, Rotação (caminhada/corrida)	N/R	Preconceito: Inclinação +0,2 a +4,6; Obliquidade −1,1 a −6,1; Rotação +0,7 a −11,2	−0,48 a 0,76	−1,62 a 0,83	N/R	N/R
Zügner et al. 34	Inclinação (pacientes com ATF)	N/R	Diferença média: Inclinação −0,5	N/R	0.08	N/R	N/R

Tabela 4: Resumo dos resultados de validade e confiabilidade para avaliação de orientação pélvica baseada em IMU. Resumo dos resultados relatados para inclinação, obliquidade e rotação pélvica, incluindo métricas de validade como RMSE, viés ou diferença média, e coeficientes de correlação, bem como métricas de confiabilidade como ICC, SEM e MDC quando disponíveis. Abreviações: RMSE = erro quadrático médio; r = coeficiente de correlação de Pearson; ICC = coeficiente de correlação intraclasse; SEM = erro padrão de medição; MDC = mudança mínima detectável; ROM = amplitude de movimento; THA = artroplastia total do quadril; N/R = não relatado. Por favor, clique aqui para baixar esta Tabela.

Disponibilidade de Dados

Todos os dados incluídos nesta revisão sistemática foram fornecidos como arquivos suplementares.

Tabela Suplementar S1: Avaliação crítica do desenho de estudos para artigos psicométricos. Por favor, clique aqui para baixar este arquivo.

Tabela Suplementar S2: Dados brutos extraídos dos 12 estudos incluídos.Por favor, clique aqui para baixar este arquivo.

Tabela Suplementar S3: Avaliação metodológica da qualidade dos estudos incluídos.Por favor, clique aqui para baixar este arquivo.

Discussão

Esta revisão sistemática examinou a validade e confiabilidade das IMUs para medir a orientação pélvica (inclinação, obliquidade e rotação) em diversas tarefas funcionais, sistemas sensoriais e populações saudáveis e clínicas. Os achados sugerem que as IMUs são uma abordagem viável e razoavelmente precisa para avaliar a orientação pélvica, especialmente durante a caminhada e outras tarefas controladas. Nos estudos incluídos, a maioria dos sistemas IMU demonstrou concordância de bom a excelente com captura óptica de movimento durante caminhadas e atividades de velocidade moderada. Os valores relatados de RMSE para inclinação pélvica foram geralmente baixos, variando de 0,69° a 4,90°. Obliquidade e rotação pélvicas apresentaram maior variabilidade e apresentaram mais desafios para estimar a orientação pélvica dos planos frontal e transversal a partir de IMUs. Os valores relatados de RMSE variaram de 0,77° a 4,75° para obliquidade pélvica e de 1,22° a 7,77° para rotação pélvica, com os maiores erros observados em tarefas mais exigentes, como corrida em alta^{velocidade, 25}.

Uma possível explicação para os melhores resultados para a inclinação pélvica em comparação com a rotação pélvica é que o movimento do plano sagital pode ser menos sensível a deriva acumulada, artefatos de tecidos moles e erros relacionados ao alinhamento do que a estimativa do plano transversal. Em contraste, a rotação pélvica e, em menor grau, a obliquidade podem ser mais afetadas por mudanças rápidas no movimento, alinhamento dos sensores e diferenças metodológicas entre os estudos. A complexidade das tarefas também parece relevante, já que erros menores foram relatados com mais frequência durante a caminhada e outras tarefas controladas, enquanto corridas em alta velocidade introduziram maior variabilidade. Além disso, a colocação baseada no sacro foi a abordagem mais comumente utilizada em estudos e pode oferecer uma aproximação mais estável do movimento pélvico, embora a influência da colocação não possa ser comparada diretamente entre todos os estudos devido à incompleta apresentação metodológica. Por fim, os resultados mais limitados em populações clínicas ou pós-operatórias sugerem que padrões de movimento alterados e condições de medição podem influenciar o desempenho, embora isso ainda não seja suficientemente estudado.

Os resultados de viés também apoiam a precisão das IMUs entre os estudos incluídos. No entanto, um estudo inicial de Buganè et ^al.30 mostrou um grande viés sistemático e subestimou as inclinações pélvicas (−9,9° a −5,7°), enquanto estudos mais recentes com procedimentos aprimorados de fusão de sensores e calibração relataram consistentemente baixo viés (<2°) em todos os^planos 27,28,29. Lin et ^al.25 relataram de forma semelhante viés mínimo de inclinação e rotação, mas identificaram uma subestimação sistemática da obliquidade pélvica. Uma possível interpretação é que a precisão do plano frontal pode ser mais sensível a fatores como deriva do magnetômetro ou alinhamento coordenado-referencial, embora isso não tenha sido avaliado diretamente nos estudos incluídos.

A intensidade da tarefa pareceu influenciar a validade, já que maiores erros e viés foram relatados durante corridas em alta velocidade, especialmente para a rotação^{pélvica 33}. No entanto, a contribuição específica dos métodos de filtragem e fusão de sensores não pôde ser determinada porque esses detalhes foram relatados de forma incompleta. Além disso, a fixação sacra da IMU via cinturão pode ter contribuído para distúrbios de sinal durante tarefas de alta aceleração, embora isso deva ser considerado uma explicação interpretativa e não uma causa diretamente demonstrada. No geral, esses achados sugerem que o desempenho da IMU pode variar de acordo com as demandas de tarefas e as condições de medição, com erros menores sendo relatados com mais frequência durante a marcha em estado estacionário, movimentos atléticos controlados e outras tarefas menos exigentes.

Geralmente, foi relatada alta repetibilidade das medidas pélvicas baseadas em IMU nos estudos incluídos. Bolink et ^al.22 e Perpiñá-Martínez et ^al.32 relataram valores de ICC superiores a 0,90 em todos os planos pélvicos durante caminhadas e corridas na esteira, indicando excelente repetibilidade a curto prazo e alta consistência mesmo durante atividade funcional contínua. Lebleu et ^al.35 observaram alta confiabilidade entre sessões com valores ICC de ≥0,98, com valores de SEM tipicamente abaixo de 2,2°, apoiando a adequação das IMUs para monitoramento longitudinal. Kim et ^al.26 também encontraram valores ICC de 0,91-0,99 durante a análise do swing de golfe, sugerindo forte repetibilidade, mesmo sob condições complexas de movimento específicas de cada esporte. Foi observada confiabilidade muito baixa para inclinações pélvicas em pacientes após ATC. Nesse estudo, duas IMUs foram usadas na pelve, e seu valor médio foi³⁴. Essa configuração pode ter contribuído para desafios em alcançar a colocação consistente dos sensores em pacientes pós-operatórios; No entanto, isso permanece interpretativo porque o efeito dessa abordagem não foi avaliado diretamente.

Implicações para aplicações clínicas e esportivas

As evidências revisadas sugerem que IMUs podem ser usadas para avaliar a orientação pélvica durante tarefas funcionais e específicas do esporte, especialmente em ambientes controlados. No entanto, como a maioria dos estudos incluídos envolveu participantes saudáveis ou atléticos, a aplicabilidade desses achados à avaliação clínica da marcha, monitoramento da reabilitação e populações pós-operatórias deve ser interpretada com cautela. Sua portabilidade pode torná-los uma opção prática para avaliação pélvica repetida e monitoramento de movimento específico para tarefas fora de ambientes laboratoriais. No entanto, também é necessária cautela ao aplicar IMUs em tarefas de alta velocidade, como corrida, ou em pacientes com mecânica pélvica alterada, onde a precisão e a confiabilidade podem ser reduzidas. A padronização dos procedimentos de posicionamento, calibração e processamento das IMUs continua sendo fundamental para melhorar a reprodutibilidade em diferentes tarefas e ambientes.

Para interpretação prática, valores mais baixos de RMSE e viés indicam uma concordância mais próxima entre medições derivadas da IMU e de referência, enquanto valores ICC mais altos indicam maior repetibilidade. No entanto, a importância prática dessas métricas depende da aplicação pretendida. Por exemplo, erros menores podem ser necessários para tomada de decisão clínica ou monitoramento longitudinal do que para triagem de movimento mais ampla em esportivos controlados ou tarefas de marcha. Como os limiares padronizados para erro aceitável na orientação pélvica não foram definidos de forma consistente nos estudos incluídos, os achados desta revisão são melhor interpretados de forma comparativa, com melhores resultados geralmente observados em tarefas controladas e desempenho menos consistente em contextos de alta velocidade ou clínicos.

Direções futuras de pesquisa

Pesquisas futuras sobre orientação pélvica baseada em IMU devem buscar abordar várias lacunas metodológicas e clínicas. Embora as IMUs tenham demonstrado boa validade e confiabilidade para orientação pélvica durante tarefas controladas e específicas de esportes, existe variabilidade entre estudos na colocação das IMUs, estratégias de calibração, algoritmos de fusão e procedimentos de filtragem. Portanto, o desenvolvimento de diretrizes internacionais padronizadas para avaliação pélvica baseada em IMU melhoraria significativamente a pesquisa e aceleraria a tradução clínica. Uma prioridade para trabalhos futuros é expandir estudos de validação e confiabilidade para populações clínicas. A maioria dos estudos incluídos foi realizada em populações saudáveis ou atléticas, limitando a generalização a pacientes com dor lombar, patologia do quadril, distúrbios neurológicos ou comprometimentos de movimento pós-cirúrgicos. Padrões de movimento patológicos podem introduzir artefatos adicionais de tecidos moles, alteração da coordenação pélvica e desafios de alinhamento dos sensores que não foram identificados na revisão atual. É necessária uma validação adicional nessas populações antes que uma aplicação clínica mais ampla possa ser recomendada.

Por fim, estudos futuros devem buscar fortalecer os padrões de relatórios e a análise estatística, apresentando rotineiramente intervalos de confiança, tamanhos de efeito, métricas de validade e descrições detalhadas dos procedimentos de fusão e calibração de sensores. Ensaios com protocolos padronizados serão essenciais para estabelecer referências normativas e definir limiares de melhores práticas para a precisão aceitável da IMU pélvica em diferentes tarefas e populações de movimento.

Limitações potenciais

Várias limitações desta revisão sistemática devem ser consideradas ao interpretar seus resultados. Primeiro, o número total de estudos elegíveis foi relativamente pequeno, com apenas 12 atendendo aos critérios de inclusão/exclusão. Embora esses estudos tenham apresentado qualidade metodológica de moderada a alta, a base limitada de evidências limita as conclusões e pode subestimar a variabilidade no desempenho da IMU em diferentes contextos de movimento. Segundo, a maioria dos estudos incluídos foi realizada em jovens adultos saudáveis ou populações atléticas. Terceiro, alta variabilidade metodológica foi evidente em vários estudos, incluindo frequência de amostragem, algoritmos de fusão de sensores, procedimentos de calibração e definições de sistemas de coordenadas. Essas inconsistências limitam a comparabilidade entre estudos. Além disso, o relato incompleto e inconsistente dessas características metodológicas restringiu nossa capacidade de comparar estudos diretamente e limitou a força de quaisquer inferências sobre fatores que possam influenciar o desempenho da IMU. Por fim, as evidências de confiabilidade permanecem limitadas. Alguns estudos relataram confiabilidade teste-reteste, e apenas um estudo relatou valores de MEB. Nenhum estudo relatou MDC, que limitou nossa capacidade de interpretar se as mudanças longitudinais observadas superam o ruído de medição e são clinicamente significativas, especialmente em contextos de reabilitação e retorno ao esporte.

Esta revisão sistemática mostra que as IMUs podem fornecer medições úteis da orientação pélvica, com fortes evidências para tarefas controladas e estudos que utilizam colocação baseada no sacro. A validade apareceu mais consistente para a inclinação pélvica, enquanto maior variabilidade e incerteza foram observadas para obliquidade e rotação pélvicas, especialmente durante tarefas de alta velocidade. A evidência disponível de confiabilidade foi geralmente favorável em tarefas funcionais e específicas do esporte, mas permaneceu limitada em populações clínicas. No geral, a incompleta apresentação metodológica e a heterogeneidade entre os estudos limitam comparações diretas e conclusões mais amplas. Novas pesquisas com protocolos padronizados e avaliações mais robustas em populações clínicas são necessárias para fortalecer a base de evidências.

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Avaliação Crítica do Desenho de Estudos para Artigos Psicométricos	Slack Inc.	N/A	Ferramenta metodológica de avaliação da qualidade usada para avaliar os estudos incluídos.
IEEE Xplore	IEEE	N/A	Banco de dados eletrônico pesquisado em 1º de novembro de 2025 para estudos elegíveis.
Microsoft Excel	Microsoft Corporation	N/A	Planilha padronizada usada para extração e verificação cruzada de dados.
PROSPERO	Centro de Avaliações e Disseminação, Universidade de York	CRD420251179585	Registro prospectivo internacional utilizado para registro de protocolos.
PubMed	Centro Nacional de Informação em Biotecnologia (NCBI)	N/A	Banco de dados eletrônico pesquisado em 1º de novembro de 2025 para estudos elegíveis.
Web of Science	Clarivate	N/A	Banco de dados eletrônico pesquisado em 1º de novembro de 2025 para estudos elegíveis.