UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE EDUCAÇÃO FÍSICA E DESPORTOS
PRODUÇÃO DO JOURNAL OF BIOMECHANICS ENTRE OS ANOS DE
2000 E 2001 RELACIONADA AO TEMA EQUILÍBRIO CORPORAL
Flávia Porto Melo Ferreira
Rio de Janeiro
2003
PRODUÇÃO DO JOURNAL OF BIOMECHANICS ENTRE OS ANOS DE
2000 E 2001 RELACIONADA AO TEMA EQUILÍBRIO CORPORAL
Flávia Porto Melo Ferreira
Memória de Licenciatura apresentada ao Instituto de Educação Física e Desportos da
Universidade do Estado do Rio de Janeiro, como requisito parcial para obtenção do grau de
Licenciado em Educação Física.
ORIENTADOR: Prof. Dr.Luiz Alberto Batista
Rio de Janeiro
2003
UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
CENTRO DE EDUCAÇÃO E HUMANIDADES
INSTITUTO DE EDUCAÇÃO FÍSICA E DESPORTOS
A Memória de Licenciatura intitulada Produção do Journal of Biomechanics entre os anos
de 2000 e 2001 relacionada ao tema equilíbrio corporal.
elaborada por Flávia Porto Melo Ferreira
foi aprovada por todos os membros da Banca Examinadora e aceita pelo Instituto de
Educação Física e Desportos como requisito parcial à obtenção do título de LICENCIADO
PLENO EM EDUCAÇÃO FÍSICA.
Rio de Janeiro, de 22 de julho de 2003.
BANCA EXAMINADORA:
Prof. Dr. Luiz Alberto Batista (orientador)
Prof. Esp. Nilson Silva Filho
Prof. Jonas Lírio Gurgel
Ferreira, Flávia Porto Melo
Produção do Journal of Biomechanics entre os anos de
2000 e 2001 relacionada ao tema equilíbrio corporal / Flávia Porto
Melo Ferreira.- Rio de Janeiro, 2003.
Ix, 108 p.
Orientador: Prof. Dr. Luiz Alberto Batista
Memória de Licenciatura – Universidade do Estado do Rio de
Janeiro, Instituto de Educação Física e Desportos.
1. Revisão
2. Biomecânica
I. Título
3. Equilíbrio corporal
DEDICATÓRIA
Dedico esta obra a meus pais:
Jocelen Porto Ferreira e Rogerio Melo Ferreira.
i
AGRADECIMENTOS
A cada tarefa que cumprimos devemos ter a certeza de que sua realização somente
foi possível através da cooperação de outras pessoas. Embora haja a possibilidade de omitir
algum nome, estou certa de que esta chance é bastante oportuna para tornar público meus
agradecimentos.
Primeiramente, quero agradecer à minha família, em especial aos meus pais,
Rogerio e Celen; meus irmãos, Joyce e Heleno; e ao meu querido sobrinho e afilhado,
Lucas. Os momentos difíceis foram, sem dúvida, amenizados com o apoio e carinho de
minha família.
Ao meu companheiro de todas as horas e também colega de profissão, Jonas Lírio
Gurgel, pelos momentos de apoio e carinho, em todos os âmbitos de minha vida e pela
contribuição significativa e co-orientação na elaboração desta Memória de Licenciatura.
Ao meu orientador, professor Dr. Luiz Alberto Batista, pelas contribuições na
elaboração desta Memória de Licenciatura e pela amizade que me dispôs ao longo destes
anos na UERJ.
Aos amigos de curso, pelos vários momentos de descontração e participação nas
lutas acadêmicas, estudantis e políticas da Universidade (e arredores), que contribuíram
sobremaneira à minha evolução como cidadã. Agradecimentos especiais aos amigos do
Centro Acadêmico de Educação Física Alberto Latorre de Faria, gestões 1999-2000 e 20002001; aos amigos de turma, em especial, Dominique Christine Miranda, Maria Fernanda de
Sousa, Raquel Shumann e Juliana Fiuza; aos amigos Daniel Chagas, Juliana Diuana,
Marcelle Monteiro e Luciana Lucas por terem servido de modelos nas fotos apresentadas
nesta pesquisa.
Aos membros do Laboratório de Biomecânica (LABIOM), Christiane Corrêa,
Daniel Chagas, Glauber Pereira, Janilson Pereira Torres Junior, Jonas Gurgel, Letícia Brito
e Rachel Belmont, pelo carinho e amizade, além das diversas discussões acadêmicas que
me fizeram crescer pessoal e profissionalmente.
Aos professores Guilherme Locks Guimarães, Ms. Marcos Santos Ferreira, Dr.
Paulo de Tarso Veras Farinatti e Dr. Roberto Ferreira dos Santos pela amizade e apoio
durante os anos do curso.
ii
À professora Dr. Maria Cristina Lírio Gurgel pela amizade e revisão lingüística
desta obra.
À banca examinadora que possibilitou meu crescimento pessoal e profissional e
acrescentou a meu trabalho valiosas intervenções.
A todos que direta ou indiretamente contribuíram para a evolução de meu saber
nesta etapa de minha formação acadêmica, muito obrigada!
iii
“Há homens que lutam um dia e são bons.
Há outros que lutam um ano e são melhores.
Há aqueles que lutam muitos anos e são muitos bons.
Mas há os que lutam toda a vida.
Esses são imprescindíveis”.
Bertolt Brecht (1898-1956)
iv
SUMÁRIO
DEDICATÓRIA ......................................................................................................................i
AGRADECIMENTOS .......................................................................................................... ii
SUMÁRIO ..............................................................................................................................v
LISTA DE TABELAS......................................................................................................... vii
LISTA DE QUADROS ...................................................................................................... viii
LISTA DE FIGURAS............................................................................................................ix
ANEXOS ...............................................................................................................................xi
LISTA DE SIGLAS, ABREVIATURAS E SÍMBOLOS ................................................... xii
RESUMO............................................................................................................................ xiii
ABSTRACT.........................................................................................................................xiv
INTRODUÇÃO ......................................................................................................................1
Capítulo 1 EQUILÍBRIO........................................................................................................3
1.1 ALAVANCAS..............................................................................................................8
1.1.1 CLASSIFICAÇÃO DAS ALAVANCAS .............................................................9
1.1.1.1 Primeira classe (ou Interfixa)........................................................................10
1.1.1.2 Segunda classe (ou Interresistente)...............................................................10
1.1.1.3 Terceira classe (ou Interpotente)...................................................................10
1.2
EQUILÍBRIO ESTÁTICO ...................................................................................12
1.3 EQUILÍBRIO DINÂMICO ........................................................................................14
1.4
EQUILÍBRIO ESTÁVEL.....................................................................................17
1.4.1 FATORES QUE INTERFEREM NA ESTABILIDADE DO CORPO...............18
1.4.1.1 Projeção do Centro de Gravidade (CG)........................................................18
1.4.1.2 Tamanho da base de sustentação ..................................................................20
1.4.1.3 Inércia ...........................................................................................................23
1.4.1.5 Coeficiente de atrito......................................................................................25
1.4.1.6 Altura da localização do Centro de Gravidade ............................................26
1.4.1.7 Fatores neuromusculares, fisiológicos, psicológicos....................................26
1.4
EQUILÍBRIO INSTÁVEL ...................................................................................27
1.5
EQUILÍBRIO NEUTRO OU INDIFERENTE.....................................................28
Capítulo 2 - MÉTODOS PARA LOCALIZAÇÃO DO CENTRO DE GRAVIDADE .......30
2.1 MÉTODO DA PLATAFORMA OU PRANCHA DE REAÇÃO..............................32
2.2 MÉTODO DO MANEQUIM .....................................................................................38
2.3 MÉTODO SEGMENTAR (OU DA SEGMENTAÇÃO): .........................................42
Capítulo 3 - INSTRUMENTOS PARA ANÁLISE DE POSTURA E EQUILÍBRIO
CORPORAL HUMANO ......................................................................................................46
3.1. DINAMOMETRIA....................................................................................................47
3.1.1. Dinamômetros manuais ......................................................................................47
3.1.2. Dinamômetros escapulares .................................................................................48
3.1.3. Dinamômetros dorsais ........................................................................................48
3.1.4. Plataformas de força ...........................................................................................48
Capítulo 4 SISTEMAS SENSORIAIS .................................................................................56
4.1 SISTEMA VESTIBULAR .........................................................................................56
4.2 SISTEMA VISUAL....................................................................................................58
4.3 SISTEMA SOMATOSSENSORIAL .........................................................................63
v
Capítulo 5 Metodologia ........................................................................................................65
SITUAÇÃO - PROBLEMA .............................................................................................65
HIPÓTESES .....................................................................................................................65
OBJETIVO .......................................................................................................................65
JUSTIFICATIVA .............................................................................................................65
MÉTODO .........................................................................................................................65
CORPUS DE ANÁLISE ..................................................................................................67
RESULTADOS ................................................................................................................70
CONSIDERAÇÕES FINAIS e CONCLUSÕES .................................................................77
LIMITAÇÕES ......................................................................................................................80
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................81
ANEXO I-.............................................................................................................................85
ANEXO II.............................................................................................................................86
ANEXO III- ..........................................................................................................................89
vi
LISTA DE TABELAS
Tabela
Título
p.
1
Localização do CG segmentar nos corpos humanos...................
60
2
Transferência das coordenadas dos CG’s....................................
61
3
Planilha para estimar posição do CG corporal............................
61
vii
LISTA DE QUADROS
Quadro
1
Título
p.
Classificação e funções das alavancas.........................................
27
viii
LISTA DE FIGURAS
Figura
Título
p.
1
Organograma Mecânica..............................................................
22
2
Tipos de alavancas.......................................................................
28
3
Tipos de equilíbrio.......................................................................
34
4
Localização do CG fora do corpo................................................
36
5
Diferentes bases de sustentação em apoio bipodal......................
37
6
Inércia..........................................................................................
42
7
Método da Plataforma de Reação................................................
49
8
Montagem prancha de reação......................................................
8
9
Montagem do método/ LABIOM................................................
51
10
Prancha de Reação- momento de coleta de dados.......................
52
11
Coleta de dados/ LABIOM..........................................................
53
12
Prancha de Reação- duas balanças..............................................
55
13
Montando o manequim................................................................
57
14
Modelo de dinamômetro manual.................................................
64
15
Modelo de dinamômetro escapular e aplicabilidade...................
65
16
Modelo de dinamômetro dorsal e aplicabilidade........................
65
17
Plataforma de força.....................................................................
66
18
Modelo de plataforma de força Kistler + amplificador de carga
67
(Kistler- modelo 9865E1Y28 com 8 canais para conversão de
saída)............................................................................................
19
Plataforma de força Kistler..........................................................
68
20
Teste em plataforma de força......................................................
69
21
Gráfico Área de Interesse ...........................................................
88
22
Gráfico Estratégia de Observação...............................................
88
23
Organograma Mecânica da Marcha............................................
89
24
Organograma Controle Postural..................................................
90
25
Gráfico Natureza das Amostras...................................................
90
ix
26
Gráfico Perfil das Amostras........................................................
91
27
Gráfico Faixa etária das amostras...............................................
92
28
Gráfico Instrumentos mais utilizados..........................................
92
x
ANEXOS
Anexos
Título
p.
I
Conceitos de equilíbrio................................................................
102
II
Isaac Newton...............................................................................
103
III
D’Alembert…………………………………………………….
106
xi
LISTA DE SIGLAS, ABREVIATURAS E SÍMBOLOS
APA
Ajustes Posturais Antecipatórios
CG=
Centro de Gravidade
CM=
Centro de Massa
CP=
Centro de Pressão
EMG=
Eletromiografia
F=
Força
I=
Momento de Inércia
LG=
Linha de Gravidade
M ou T=
Momento de Força ou Torque
P=
Força Peso
xii
RESUMO
PRODUÇÃO DO JOURNAL OF BIOMECHANICS ENTRE OS ANOS DE 2000 E 2001
RELACIONADA AO TEMA EQUILÍBRIO CORPORAL
Autor: FLÁVIA PORTO MELO FERREIRA
Orientador: Prof. Dr. LUIZ ALBERTO BATISTA
O fator de impacto (número de citações por artigo por ano) do Journal of Biomechanics é
considerado de médio a alto na comunidade científica da área Biomédica. Embora a
Biomecânica seja ferramenta fundamental no exercício profissional de Educação Física,
não sabemos com que tendência se dá a produção da área de Equilíbrio corporal. Assim, o
objetivo deste estudo foi averiguar com que tendência se dá a produção na área de
equilíbrio corporal baseada nas publicações do Journal of Biomechanics entre os anos de
2000 e 2001. O critério de escolha dos artigos foi baseado nas palavras-chave, título e
realização da técnica de Scanning (GOODMAN, 1976 apud KLEIMAN, 1989). Foram 200
artigos publicados durante estes anos e somente 17 % (34) dos artigos foram, efetivamente,
aproveitados. Os resultados demonstraram que mais da metade da amostra, 20 publicações,
teve seu enfoque voltado para estudo da Mecânica da Marcha, enquanto que 12 se
preocuparam abordar a questão do controle postural. Outros tiveram áreas de interesse eram
muito específicas, de modo que se tornou difícil sua colocação em algum grupo de temática
específica. Quanto ao perfil das amostras, compostas por pessoas, utilizadas pelos autores
nos estudos submetidos à análise, verificamos que 52% (223) do total de n amostral foram
compostos por sujeitos saudáveis (223); 32,7% (139) apresentavam osteoartrite de joelho;
3,52% (15) eram portadores de Diabetes; 1,17% (5) eram hemiplégicos; e, 2,11% (9) eram
atletas, praticantes da modalidade corrida de longa distância. Os resultados preliminares
necessitam de investigação posterior mais aprofundada de modo a delinear melhor esta área
de conhecimento.
Palavras chave: Análise de conteúdo; Journal of Biomechanics; equilíbrio.
xiii
ABSTRACT
JOURNAL OF BIOMECHANICS PRODUCTION BETWEEN 2000 AND 2001
CONCERNING TO ISSUE “BODY BALANCE”
Author: FLÁVIA PORTO MELO FERREIRA
Orienter: Prof. Dr. LUIZ ALBERTO BATISTA
Factor of impact (number of quotations per article per year) of Journal of Biomechanics has
a medium to high consideration in scientific community of Biomedical area. Although
Biomechanics is a fundamental instrument of professional acting of Physical Education, we
do not know what is tendency of production in body balance area. So, target of this study
was to verify how tendency occurs in Body Balance area and it was based in Journal of
Biomechanics publications between 2000 and 2001. Criterion for choosing articles was
based in key-words, title and realization of Scanning (GOODMAN, 1976 apud KLEIMAN,
1989). In these years, 200 articles were published but only 17% (34) were really used.
Results demonstrated that more than half, 20 publications, were directed to Mechanics of
March study, while 12 boarded posture control issue. As others had very specific interests,
it was difficult to put them in specific groups. About type of persons that were used by
authors in their analysis studies, we verified that 52% (223) of total were healthy guys;
32,7% (139) had osteoarthritis on knees; 3,52% (15) were diabetics; 1,17% (5) were
hemiplegics; and 2,11% (9) were athletes, long distance run performers. Preliminary results
need more investigations in order to delineate better this knowledge area.
Key-words: Content analysis; Journal of Biomechanics; Balance.
xiv
INTRODUÇÃO
A evolução da Biomecânica é evidente em nível mundial, nos mais diversos ramos,
comprovadamente no desenvolvimento dos métodos e procedimentos utilizados nas atuais
pesquisas científicas, relacionados ao aparelho locomotor, e exigência tecnológica nos
estudos da locomoção humana. A Biomecânica trata de analisar, quantificar e compreender
relações básicas entre forças atuantes e movimentos ou deformações resultantes do tecido.
Esta ciência torna-se base de medidas para cirurgias, tratamentos de reabilitação, área de
instrumentação, sendo, ainda, extremamente aplicada ao esporte e à ciência do esporte e
não menos importante à industria de produtos esportivos, próteses, etc. (RIEHLE, 2003)
Por outro lado, apesar da Biomecânica se apresentar como ferramenta fundamental
no exercício profissional de Educação Física, já sendo, inclusive, oferecida como disciplina
obrigatória nos diversos cursos de graduação pelo país, não sabemos com que tendência se
dá a produção da área de equilíbrio corporal. Baseado nisso, o objetivo desta Memória de
Licenciatura é identificar a tendência de produção nesta área.
Algumas hipóteses foram levantadas sobre o assunto, como a questão de carecerem
de pesquisas as áreas que dizem respeito à atuação profissional junto a indivíduos em fase
de desenvolvimento motor bem como prescrição de exercícios para melhora de
performance de desportistas, com relação ao equilíbrio mecânico. Outras hipóteses são que
a ênfase de pesquisa nesta área proposta está sendo dada em postura em bipedestação e
questões de reabilitação; não há um método eficaz para mensuração de equilíbrio nos
esportes e outras áreas carentes de instrumentos; e, caso haja um método eficaz para
mensuração de equilíbrio nos esportes e outras áreas carentes de instrumentos, este não vem
sendo aplicado ou até divulgado.
O estudo constituiu-se de uma revisão dos artigos publicados no Journal of
Biomechanics entre os anos de 2000 e 2001, relacionados ao tema equilíbrio corporal.
Acredita-se que este estudo se justifica por acrescentar e contribuir para a literatura
nacional de Biomecânica, além de ser um incentivo para a criação de um método eficaz de
mensuração de equilíbrio em desportos e outras áreas carentes de instrumentos. A escolha
deste periódico se deu pelo alto valor de aceitação (fator de impacto) entre a comunidade
1
científica de área Biomédica e pela facilidade de, gratuitamente, em se obter artigos de suas
publicações.
Esta obra organiza-se da seguinte forma: primeiramente, são apresentados 4 (quatro)
capítulos que se destinam a maior esclarecimento sobre os assuntos que norteiam a área. O
Capítulo 1 propõe uma revisão acerca do equilíbrio humano sob a perspectiva da
Biomecânica. O Capítulo 2 aborda alguns dos métodos de localização do CG do corpo
humano. O Capítulo 3 trata de alguns dos diversos instrumentos, mais comumente
utilizados, por pesquisadores na área de Equilibriometria pertencente à Biomecânica. O
Capítulo 4 propõe uma breve revisão dos sistemas sensoriais que auxiliam na tarefa do
equilíbrio mecânico e postural humanos. O Capítulo 5 apresenta os dados obtidos com
revisão de literatura no Journal of Biomechanics e, finalmente, são apresentadas as
conclusões deste estudo com as devidas propostas para estudos futuros.
2
Capítulo 1 EQUILÍBRIO
O termo “equilíbrio” é oriundo do latim “aequilibriu” e, em seu sentido literário,
significa “Estado de um corpo solicitado por duas ou mais forças que se anulam entre si;
harmonia; justa medida.” (FERNANDES, 1993, p.324) Sendo referido em diversas
situações e áreas de conhecimento, o equilíbrio quase sempre está relacionado a uma
condição de estabilização, meio-termo, balanceamento, moderação, comedimento.
Em Fisiologia, por exemplo, o termo equilíbrio pode ser abordado em diversos
assuntos, como no caso da produção de energia muscular. O desempenho da musculatura
esquelética depende do equilíbrio entre a síntese muscular de ATP1 e a demanda de energia
dos processos metabólicos. (FRONTERA, DAWSON, SLOVICK, 2001)
Em Biomecânica, foco desta Memória de Licenciatura, várias conceituações são
atribuídas ao estado de equilíbrio de um corpo. Carr (1998) coloca o equilíbrio (ou balanço)
como sendo a capacidade de neutralizar forças que poderiam perturbar seu estado, o que
requer coordenação e controle. Esclarece que, embora muitas vezes o equilíbrio seja dado
como equivalente à estabilidade de um corpo, esta significa a quantidade de resistência que
os indivíduos colocam contra o distúrbio de seu equilíbrio.
Hay (1993) atribui o estado de equilíbrio a todo corpo que permanece em repouso
ou movimentando-se a uma velocidade constante.
Segundo Enoka (2000), o equilíbrio mecânico existe quando o somatório de forças
que agem sobre determinado sistema é zero.
Watkins (2001) afirma que um objeto está em equilíbrio quando a força resultante e
o momento resultante que agem sobre ele são iguais a zero.
Hay e Heid (1985), e Hall (2000) concordam que a estabilidade corporal tem a ver
com o estado de equilíbrio do corpo. A resistência à aceleração angular ou linear e a
capacidade do indivíduo em assumir e manter uma determinada posição refere-se ao
equilíbrio corporal do sujeito.
O que temos é uma série de afirmações complementares e, até, redundantes. De
fato, a condição de equilíbrio mecânico de um corpo depende da interação entre a ação de
forças que nele atuam e sua capacidade de resistir a qualquer movimento que elas possam
vir a provocar. O somatório de forças atuantes em um corpo sendo zero, não existirá torque
1
ATP: molécula composta por um grupo de adenosina (tipo de açúcar) e três grupos de fosfato (=adenosina
trifosfato). Consiste de fonte de energia imediata para ações musculares.
3
resultante e, conseqüentemente, não haverá movimentos de rotação. Entretanto, na verdade,
o que torna estável um determinado corpo é o fato de o somatório dos momentos de força2
atuantes nele ser nulo. Contudo, há um certo hábito dos autores, de modo geral, de colocar
o somatório de forças que agem em um corpo como responsável pelo equilíbrio mecânico
do mesmo. É uma questão, apenas, de uso correto de termos.
Tratando-se do equilíbrio mecânico no corpo humano, a interação entre fatores
mecânicos e demais condições de ordem fisiológica e emocional devem estar em perfeita
harmonia para que este estado possa existir. Por isso, é crucial que se conheça o
funcionamento do corpo humano aliado aos conhecimentos da Física de Newton3, por
exemplo, para a atuação junto às populações com desordens de equilíbrio, indivíduos em
fase de desenvolvimento motor, bem como para a fabricação e design de equipamentos que
visem a melhoria de vida da sociedade no que diz respeito à locomoção, a vias de acesso
(rampas, escadas, outros), à postura ereta estática, entre outras áreas4.
Historicamente, temos que a Mecânica é o mais antigo ramo da Física que estuda os
corpos em repouso ou em movimento que podem estar sob ação de forças. Um dos
principais cientistas desta área foi Isaac Newton (1642-1727), criador das leis básicas que
regem o movimento, as chamadas Leis de Newton.5
2
Torque ou momento de força é a ação de uma força aplicada a um corpo em relação a um ponto distante da
linha de ação desta força, gerando movimentos de rotação. É obtido pelo produto da força aplicada pela
distância desta aplicação em relação ao eixo de movimento. Unidade SI: Nm.
3
Segue, em anexo, uma resumida biografia sobre um dos principais cientistas de todos os tempos: Isaac
Newton (1642-1727), criador das leis básicas que regem um movimento.
4
Esta é uma preocupação da chamada Biomecânica Ocupacional, otimamente descrita por Choffin et al,
1999.
5
http://www.usp.br/eef/lob/aulas/mecanica_arquivos/outline.htm
4
MECÂNICA
Mecânica dos Corpos Rígidos
Estática
Mecânica dos Fluidos
Mecânica dos Corpos Deformáveis
Dinâmica
Cinemática
Cinética
Linear
Angular
Linear
Angular
Posição
Velocidade
Aceleração
Posição
Velocidade
Aceleração
Força
Torque
Figura 1: Organograma - Mecânica.
Adaptação de http://www.usp.br/eef/lob/aulas/mecanica_arquivos/outline.htm
Na figura 1, podemos perceber que a Mecânica é dividida em três ramos: Mecânica
dos Corpos Rígidos, Mecânica dos Fluidos e Mecânica dos Corpos Deformáveis. A
Mecânica dos Corpos Rígidos comporta a Estática e a Dinâmica, sendo que esta última,
ainda, subdivide-se em Cinemática e Cinética.6
A Mecânica pode ser considerada a “Ciência que trata das leis do equilíbrio e do
movimento, e da aplicação delas à construção e emprego das máquinas...”
(FERNANDES, 1993, p.472) A Dinâmica é o ramo da Mecânica que estuda os corpos em
movimento e as forças que agem sobre eles. A Cinemática e a Cinética são ferramentas da
Dinâmica que se baseiam em análises de movimentos angulares e lineares do objeto. A
primeira baseia-se em parâmetros como posição, velocidade e aceleração, para percursos
lineares e para angulares dos corpos. Já a Cinética baseia-se em parâmetros como força
6
http://www.usp.br/eef/lob/aulas/mecanica_arquivos/outline.htm
5
para a cinética linear, e em torques ou momentos de força, similares à ação da força, em
movimentos angulares. Em outras palavras, a diferença básica entre Cinemática e Cinética
é que a primeira utiliza a descrição de movimentos, sem considerar a força produzindo o
movimento, enquanto que, na segunda, a importância dada à força é fundamental.
O estudo do equilíbrio é pertinente, mais precisamente, à área da Estática já que
estuda “... as condições sob as quais o objeto se mantém em equilíbrio ou em repouso
como resultado de forças agindo sobre ele.” (NORKIN, LEVANGIE, 2001, p.17) Aliás,
esta obra pretende focalizar a pesquisa em torno deste termo: equilíbrio, incluindo as ações
mecânicas e sensoriais que o norteiam, além de instrumentos utilizados para avaliações do
mesmo.
A questão do equilíbrio, bem como toda a complexidade envolvida na obtenção e
manutenção deste, é notada quando assumimos a posição ereta. A tarefa de manter o
equilíbrio nota-se como extremamente difícil quando a capacidade de manter a postura
ereta se deteriora. Tal fato pode ocorrer quando o corpo é acometido por patologias no
sistema neuromotor, distúrbios de algum sistema sensorial que auxilia na tarefa do
equilíbrio, como o sistema vestibular, além de acidente vascular cerebral, e Mal de
Parkinson. (DUARTE, 2000, a) Diversos autores têm se preocupado em pesquisar sobre o
assunto, o que contribui sobremaneira para a evolução da área. Instrumentos são elaborados
para quantificar e qualificar o estado de equilíbrio, ou seja, com o intuito de estabelecer
melhor entendimento sobre o fenômeno. Entretanto, parecem carecer de pesquisas as áreas
que dizem respeito ao trabalho realizado com indivíduos em fase de desenvolvimento
motor, bem como exercícios para melhora de performance de desportistas.
A Mecânica, puramente, não resolve os problemas humanos acerca de distúrbios no
equilíbrio postural. A Biomecânica, ciência que, dentre outras funções, encarrega-se de
estudar os processos mecânicos dos corpos vivos, está em evolução nos mais diversos
âmbitos, inclusive na área de equilíbrio e postura. Assim, esta passa a ser ferramenta
fundamental para o entendimento e, conseqüentemente, construção de equipamentos e
instrumentos que visem ao tratamento de pessoas que possuam patologias que
comprometem o sistema locomotor.
A elaboração de máquinas é perfeitamente possível com o auxílio da Mecânica.
Assim, profissionais da área de exatas são aptos a realizar qualquer tipo de projeto de
6
construção. Vemos, contudo, que o conhecimento sobre a complexidade do corpo humano
é ferramenta de total importância quando estas máquinas são em prol da sociedade,
respeitando o direito de locomoção, ou em se tratando de questões de reabilitação, por
exemplo. Temos exemplos de construção de rampas de acesso destinadas aos usuários de
cadeira de rodas que devem obedecer a uma determinada angulação que possibilite ao
deficiente físico se locomover sem ajuda de outrem e sem entrar em estado de fadiga,
desnecessariamente; além de ser necessário, ao piso das rampas, ter um coeficiente de
atrito7 compatível com a maioria do material com o qual são feitas rodas e solados de
sapatos, entre outros fatores.
Tratando mais especificamente da postura do corpo, seja aquela ideal em posição de
bipedestação ou aquela mantida em situações de trabalho braçal e esportes, temos que o
controle postural é algo bastante complexo e que depende da interação de diversos sistemas
orgânicos. Segundo Enoka (2000), o objetivo da atividade postural é manter a estabilidade
do sistema musculoesquelético. Duarte (2000, a) complementa com a afirmação de que a
manutenção do equilíbrio corporal e postural humano é uma tarefa bastante complexa,
principalmente pelo fato de termos assumido uma nova postura ao longo da evolução da
espécie. A mudança de apoio e, conseqüentemente, de postura solicitou do organismo
humano um esforço maior para manutenção desta postura, em virtude da ação das diversas
forças que o corpo humano sofre, constantemente.
Diante de todas as questões levantadas sobre a aplicação da Biomecânica nos
assuntos relacionados à postura e ao equilíbrio mecânico humanos, é relevante que se
conheça como se encontra a produção de conhecimento nesta área, visto que muitas
melhorias em equipamentos de mensuração de estabilidade postural, bem como no utilitário
para pessoas com desordens posturais podem ser realizadas. Outrossim, é recomendável
que testes que verifiquem a qualidade do equilíbrio humano sejam conhecidos, divulgados
e/ou criados para áreas esportivas – categorias de base e rendimento- com intuito de
melhorar a performance e o ensino nas mesmas. Ainda assim, pode-se evoluir na questão
de prescrição de atividades físicas para populações específicas conhecendo-se melhor os
7
O coeficiente de atrito (µ) refere-se à facilidade ou dificuldade relativa de deslizamento de duas superfícies
em contato, garantindo o grau de estabilidade entre estes dois corpos.
7
problemas relativos a desordens de equilíbrio, aparelhagem de mensuração, e condições
ambientais e mecânicas para a manutenção do equilíbrio corporal.
Com relação aos fatores mecânicos que atuam na estabilidade do corpo humano, há
necessidade de que se conheça a natureza das alavancas.8 As alavancas presentes no corpo
humano permitem o equilíbrio para o movimento desejado, bem como a manutenção de
uma posição qualquer. Elas podem aumentar o efeito gerado por uma força de magnitude
muito pequena aplicada sobre um corpo e aumentar a velocidade de um objeto a ser
movido. No corpo humano, as alavancas existem e devem ser aproveitadas para otimizar
um estado de movimento.
O equilíbrio mecânico do corpo é desejável em diversas situações no âmbito da
atividade e educação físicas. Algumas situações pedem que o indivíduo esteja menos
estável que normalmente, como acontece na saída de bloco das corridas de Atletismo, na
saída de bloco da Natação ou no arremesso de lance livre do Basquetebol. Em outras, uma
estabilidade maior é necessária, como nas órteses fabricadas para indivíduos em
reabilitação ou em algumas posições de defesa e ataque em lutas como o Judô.
O grau de estabilidade presente nos corpos é influenciado por alguns fatores. No
caso dos corpos humanos, esses fatores são ainda mais complexos visto que não somente a
mecânica interfere em sua estabilidade. Outros aspectos de ordem emocional, neural e
fisiológica podem intervir.
Deste modo, este capítulo destina-se a descrever os fundamentos gerais do
equilíbrio, sob a perspectiva da Biomecânica, e suas aplicações na nossa vida diária e
esportiva.
1.1 ALAVANCAS
Segundo Loss (2001), foi a partir do Renascimento que cientistas como Galileu e
Borelli começaram a estudar animais e humanos também como sistemas mecânicos. Assim,
de maneira similar a uma máquina, o corpo humano passou a ser visto como um sistema de
alavancas, formadas pelos ossos e articulações, e roldanas, inclusive.
8
As alavancas são máquinas simples, compostas, basicamente, por uma haste rígida e um fulcro. As
distâncias entre os pontos de aplicação da força motora, força resistente e do fulcro determinam a qualidade
das alavancas.
8
A liberdade de movimentos articulares no corpo humano é limitada por alguns
fatores de ordem mecânica. Assim, nossos movimentos se fazem, dentre outros princípios,
a partir do funcionamento da alavanca.
Uma alavanca é, basicamente, uma haste rígida fixada a um ponto de apoio (fulcro,
eixo de movimento ou pivô). A distância deste ao ponto de aplicação da força de tração é
chamada braço da potência9, enquanto a distância entre o fulcro e o ponto de aplicação da
força resistente (a resistência) denomina-se braço de resistência10.
As alavancas são consideradas máquinas simples, tal como as roldanas e os planos
inclinados, por serem constituídas de uma única peça11. A vantagem em sua utilização está
na capacidade de realizar trabalho12, gastando um mínimo de energia.
Segundo Hay (1993), as alavancas possuem duas funções básicas:
a) podem aumentar o efeito gerado por uma força aplicada sobre um corpo,
força esta, consideravelmente, menor que o peso do corpo;
b) podem aumentar a velocidade com a qual um corpo pode ser movido.
As alavancas não, necessariamente, são longas, finas ou tal como barras. São
materiais rígidos, retos ou curvos, móveis em torno de um eixo. O importante a ressaltar é
que as duas funções combinadas dependem apenas das distâncias entre as linhas de ação da
força e a chamada força e braço de resistência.
Fazendo um paralelo à estrutura do corpo humano, considera-se as articulações o
eixo das alavancas. Já as forças atuantes, o funcionamento dos músculos ou, ainda, a
atuação de uma carga ou força externa aplicadas sobre os segmentos do corpo, são
considerados aqui como os braços das alavancas.
1.1.1 CLASSIFICAÇÃO DAS ALAVANCAS
A classificação é feita de acordo com a localização relativa do eixo de movimento e
os pontos de ação da força e ação da resistência.
9
Erroneamente, alguns autores colocam força como sendo equivalente à potência.
http://geocities.yahoo.com.br/saladefisica5/leituras/alavancas.htm
11
http://fisicanet.terra.com.br/estatica/alavancas.pdf
12
Trabalho (W) = F x t; unidade no SI: Joules. O trabalho mecânico existe quando um objeto é movido a uma
determinada distância.
10
9
1.1.1.1 Primeira classe (ou Interfixa)
O eixo está posicionado entre os pontos de aplicação da força e da resistência.
1.1.1.2 Segunda classe (ou Interresistente)
O eixo está posicionado no fim do braço de movimento (ou na ponta), e a
resistência é aplicada mais próxima a ele que a força.
1.1.1.3 Terceira classe (ou Interpotente)
O eixo está posicionado no fim do braço do movimento (ou na ponta), mas as
posições dos pontos de aplicação da força e da resistência são inversas.
Classificação e funções das alavancas
Aumenta a
Velocidade
Aumenta a
força
Primeira Classe
Segunda Classe
Terceira Classe
BP< BR
BP = BR
BP > BR
BP= braço de “potência”; BR= braço de resistência.
Quadro 1 – Classificação e função das alavancas.
Adaptação de HAY, J.G. The biomechanics of sports techniques. 4 ed. New Jersey: Prentice Hall, 1993.
(p.126)
10
O quadro 1 ilustra a classificação e funções das alavancas, segundo Hay (1993). De
acordo com este autor, quando a magnitude da força aplicada for maior que a magnitude da
resistência contra esta força, a função da alavanca será aumentar a força. Quando a força
for menor que a resistência, a função da alavanca será aumentar a velocidade. Se ambas
forem de igual magnitude, não há vantagem com o uso de alavancas porque com esse uso
não poderá aumentar a força tampouco a velocidade do movimento.
Mais uma vez, temos uma afirmação equivocada pelo uso incorreto dos termos. A
eficiência no uso das alavancas se dá pela ocorrência de torques e não, especificamente,
pela magnitude da força aplicada. Logo, a ação eficaz na utilização do princípio da
alavanca se dá pela distância do ponto de aplicação da força ao eixo de movimento e pela
magnitude da força. Assim, a afirmativa do autor supracitado estaria correta se ele
relacionasse também a distância do ponto de aplicação da força ao eixo do movimento, com
os respectivos resultados obtidos, e, não, apenas a intensidade do vetor com os mesmos
resultados.
A figura 2 ilustra os tipos de alavancas utilizadas em objetos de uso cotidiano.
TIPOS DE ALAVANCAS
Figura 2: Tipos de alavancas.
Fonte: HAMILL, J. KNUTZEN, K.M. Bases biomecânicas do movimento humano. São Paulo: Manole,
1999. (p. 438)
11
No caso da alavanca de terceira classe, também conhecida como alavanca do tipo
interpotente, é importante estar atento, mais uma vez, para o uso correto de termos.
Potência pode ser obtida através da razão entre o trabalho realizado pelo tempo gasto13,
bem como pelo produto entre Força e Velocidade14. Enquanto a força é a medida da ação
mecânica de um corpo sobre outro, analiticamente, obtida pelo produto da massa do corpo e
aceleração.
1.2 EQUILÍBRIO ESTÁTICO
O equilíbrio estático é garantido quando o somatório de todas as forças atuantes no
corpo - verticais e horizontais - é igual a zero, e quando a soma de todos os torques é igual
a zero. (HAY, HEID, 1985; HALL, 2000; FRONTERA, DAWSON, SLOVICK, 2001)
Quando uma dessas condições é violada, o equilíbrio estático deixa de existir interferindo
na resistência linear e angular que o objeto possuía. (HAMILL, KNUTZEN, 1999)
O equilíbrio estático tem sido pesquisado pela comunidade científica dada a
relevância do assunto. Bienfait (1995) coloca que a importância de se estudar a função
estática no corpo humano não se deve à idéia de se tentar procurar uma posição estrita, mas
considerar os desequilíbrios possíveis, suas razões e as forças que os controlam.
Ferronato, Candotti e Silveira (1998) verificaram a incidência de alterações do
equilíbrio estático da cintura escapular em meninos cuja faixa etária variava de 7 a 14 anos
de idade (n=106) por meio de análise subjetiva, utilizando o fio de prumo15. Também
relacionaram a obliqüidade sagital da escápula e as distâncias das bordas escapulares
através da goniometria16. Os dados do estudo mostram que mais de 90% da amostra foram
compostas por meninos da raça branca, sendo os demais da raça negra. Os resultados da
avaliação subjetiva da postura demonstraram que a abdução escapular e a protrusão de
ombros estavam associados entre si, pois nesse estudo foi constatado que 100% da amostra
apresentaram abdução escapular e que, desses meninos, 84,95% apresentaram protrusão de
ombros. Os resultados sugerem significativa incidência de desequilíbrios estáticos da
13
Potência (P) = W/ ∆t; unidade no SI= Watts.
Velocidade é dada pelo razão do espaço percorrido pelo objeto e o tempo gasto para realizar tal
deslocamento.
15
O teste do fio de prumo verifica a postura humana na posição em pé, utilizando um fio com um prumo
preso.
16
A goniometria é um método cinemático de mensuração dos ângulos articulares do corpo humano.
14
12
cintura escapular na amostra. Também sugerem correlação significativa entre a obliqüidade
escapular e as distâncias das bordas superiores e inferiores das escápulas nos meninos a
partir de 11 anos de idade. O exame de obliqüidade escapular possibilita investigar a
hipercifose em crianças e adultos.
Para amenizar e tentar corrigir os desvios posturais dessas crianças, os autores
sugerem que os meninos participem de sessões de ginástica postural, diariamente, para
melhoria de qualidade de vida.
Assim, podemos constatar pontos importantes nesse estudo. A princípio pela
importância do equilíbrio estático na manutenção da postura e de que qualquer desvio,
precocemente diagnosticado, está apto a ser amenizado. Outra questão é relacionada aos
instrumentos utilizados na pesquisa. O goniômetro, geralmente, associado à mensuração da
amplitude articular, aqui pôde auxiliar na identificação de desvios posturais em crianças em
idade escolar.
Por outro lado, uma questão neste estudo deve ser, atenciosamente, observada. O
fato de a amostra ser composta, em sua grande maioria, por indivíduos da ‘raça’17 branca
pode ser um indicativo de que os achados não devam ser generalizados, mas antes devam
ser utilizados como uma forma de chamar a atenção de pesquisadores para tais achados.
Bienfait (1995) atenta para o fato de que a ‘raça’ negra possui curvaturas vertebrais mais
pronunciadas, principalmente as lombares, do que a ‘raça’ branca. Deste modo, é
necessário refletir ao se comentar sobre deformação estática.
É muito difícil encontrar exemplos nos esportes ou em tarefas motoras diárias em
que o equilíbrio estático esteja presente. Ao contrário do que possa parecer, ao assumir a
posição ereta bípede, o corpo humano ainda permanece em equilíbrio dinâmico vistas as
oscilações presentes no organismo, facilmente percebidas e testadas com instrumentos, tal
como a plataforma de força que analisa, principalmente, oscilações dos centros de pressão e
de gravidade. (DUARTE, 2000, a)
17
As diferentes etnias encontradas não mudam a classificação da raça humana.
13
1.3 EQUILÍBRIO DINÂMICO
Identificado originalmente pelo matemático francês Jean Le Rond D’Alembert18,
este conceito (princípio de D’Alembert) é aplicado a corpos em movimento a uma
velocidade constante seja-a angular ou linear. O equilíbrio está entre as forças que estão
sendo aplicadas no corpo. (HAY, HEID, 1985; HALL, 2000)
Este princípio baseia-se na chamada Segunda Lei de Newton, onde “a aceleração
de um corpo é proporcional à força resultante que atua sobre ele.” 19
Para tentar entender a aplicação do Princípio de D’Alembert, temos as equações
básicas do movimento de um corpo rígido:
∑ F= maCoM
∑ M= H
Onde, m= massa do corpo;
a= aceleração do centro de
massa do corpo;
H= período de tempo do
momentum20 angular do corpo;
M= momento de força;
F= força.
Segundo Zatisiorski (2002), o ∑ F e ∑ M são oriundos de todas as forças e
momentos de força externos atuantes no corpo. Esses momentos de força ocorrem em
torno do centro de massa (CM).
Partindo da equação acima, verificamos que ela pode ser assim descrita:
F - ma = 0
(O vetor - ma é conhecido como força inercial ou força efetiva reversa).
18
Segue, em anexo, uma resumida bibliografia sobre um dos principais cientistas de todos os tempos: Jean Le
Rond D'Alembert (1717 - 1783), um homem autodidata, com conhecimentos voltados para Matemática,
Filosofia, Literatura, entre outras áreas.
19
http://www.usp.br/eef/lob/aulas/mecanica_arquivos/slide0005.htm
20
O momentum (I) angular pode ser considerado a quantidade de movimento que o objeto processa durante a
rotação. Matematicamente, é dado pelo produto do momento de inércia pela velocidade angular do objeto.
Unidade do SI: (kg ⋅ m2/s)
14
Posteriormente, essa equação especificou uma condição de equilíbrio. As equações
de movimento que contêm as forças reais e inerciais de um corpo são similares às equações
do equilíbrio estático, o que se conhece por Princípio de D’Alembert. Como foi dito, este
princípio baseia-se na Segunda Lei de Newton e auxilia-nos a resolver problemas de
dinâmica com métodos de estática. (para mais detalhes, veja ZATISIORSKI, 2002).
A existência do equilíbrio dinâmico humano depende inteiramente do controle
motor, o que é auxiliado pelos sistemas sensoriais presentes no organismo humano. O
equilíbrio dinâmico é percebido em diversas situações, como, por exemplo, na execução de
uma pirueta de Ballet, sob a ponta dos pés. Vários fatores interferem neste estado em que o
bailarino se encontra e, sendo assim, inúmeros outros exemplos poderiam ser dados em que
o equilíbrio dinâmico estaria presente.
O que vale a pena ressaltar, neste momento, é que indivíduos expostos a ambientes
de microgravidade, aparentemente, distantes do meio de atuação do profissional de
Educação Física, pertencem a uma população específica que, freqüentemente, apresenta
distúrbios relativos à manutenção de equilíbrio, principalmente pelo fato de que a
exposição a ambientes como esse, afetam a percepção sensória e, conseqüentemente, o
controle do equilíbrio dinâmico.
Ao contrário do que possa parecer, segundo Baroni et al. (2001), estudos realizados
com este tipo de indivíduos são necessários para o tratamento destinado a pessoas em
reabilitação que não, necessariamente, estão incluídas neste perfil de sujeitos. Isto porque a
recuperação funcional desses indivíduos em reabilitação depende da capacidade deles
aprenderem novas estratégias motoras que os possibilite conviver com suas lesões
permanentes.
O estudo realizado por tais autores objetivou investigar a adaptação, em longo
prazo, do controle postural dinâmico em microgravidade. O estudo contou com a
participação de dois sujeitos, um com 40 e outro com 38 anos. O sujeito mais velho
apresentava experiência de vôo espacial de uma única vez, e o segundo ingressava em sua
primeira missão. O teste constou de fixar os sujeitos no chão do módulo espacial, com
velcro e “straps” nos sapatos. Foi solicitado que os indivíduos ficassem em pé com as
mãos dadas em suas costas. Ao som do comando “-Vai!”, eles flexionavam seu tronco, a
cerca de 30°, na direção ântero-posterior e, depois, retornavam à sua posição inicial. A
15
velocidade para a realização de tal movimento era a mais rápida possível, sendo realizados
testes com os olhos abertos e fechados; foram 10 testes para cada condição experimental. O
vôo espacial teve duração de 179 dias. Os testes para o indivíduo de 40 anos foram
realizados durante os dias 11°, 19°, 69° e 113° dias; já para o indivíduo mais novo, os testes
foram realizados no 150° dia. Foram realizados, inclusive, pré e pós-testes. Para análise do
estudo foi quantificado o deslocamento do centro de massa durante a flexão do tronco.
Os resultados demonstraram que os sujeitos permaneceram com as estratégias,
tipicamente, “terrestres” de coordenação de movimento postural. A principal estratégia
analisada foi a cinemática do ângulo articular para avaliação das sinergias angulares. A
descontinuidade temporária das sinergias dos ângulos articulares durante a primeira sessão
de vôo foi recuperada quando as sessões repetidas em vôo foram analisadas. O controle
dinâmico do CM também foi mantido. Segundo os autores, o deslocamento ânteroposterior do CM sugeriu que os sujeitos poderiam controlar dinamicamente a posição do
CM durante todo o vôo. Os autores concluíram que o controle estático da posição ânteroposterior do CM durante a postura ereta e o controle dinâmico da posição do CM durante o
curvamento do tronco dependem de dois mecanismos distintos de controle.
Com este estudo podemos reafirmar a importância de tal tipo de pesquisa em nosso
âmbito de intervenção. A idéia de que mecanismos distintos interferem na qualidade do
equilíbrio postural humano, seja estático ou dinâmico, sugere que distúrbios diferentes
devem ter tratamentos de reabilitação diferentes. Algo que parece óbvio, mas que contribui
sobremaneira à evolução da área, no que diz respeito à intervenção profissional.
Outro fato importante a ser observado em tal estudo é o fato dos autores terem se
preocupado em realizarem pré e pós- testes. Sobre isso, um estudo publicado na Space Life
Sciences Research Highlights (2001) comentou sobre as doenças causadas pela ausência da
força gravitacional em astronautas. Embora, ao retornar ao ambiente terrestre estes
indivíduos apresentem alguns danos no seu sistema orgânico, em poucos dias, geralmente,
os sujeitos retornam à sua condição normal de antes. Isto porque, da mesma forma que o
cérebro se adapta, gradualmente, àquelas condições ambientais, de microgravidade, o
mesmo acontece para retornar às funções normais do corpo no retorno à Terra. Mais
detalhes sobre o assunto serão discutidos no Capítulo 4- Sistemas Sensoriais, desta
Memória de Licenciatura.
16
1.4 EQUILÍBRIO ESTÁVEL
O equilíbrio estável é dito como sendo a volta à posição original do objeto que sofre
a ação de uma força quando este se encontra em equilíbrio estático. (HAY, 1993;
HAMILL, KNUTZEN, 1999; ZATISIORSKI, 2002) O objeto possui estabilidade quando,
após uma perturbação, o objeto volta à sua posição de equilíbrio. (ENOKA, 2000;
WATKINS, 2001)
Zatisiorski (2002) acrescenta que um objeto que permanece em equilíbrio estável
possui energia potencial21 mínima. Considera uma condição naturalmente estável, no caso
de movimentos humanos, o puxar, enquanto que empurrar é uma condição naturalmente
instável. O importante a ressaltar é que, ao empurrar um objeto, pode-se estabilizar a ação
através de esforço muscular adicional pela co-contração de músculos agonistas e
antagonistas. Posteriormente, será comentado acerca do equilíbrio naturalmente instável.
A figura 3 toma como exemplo uma bola para ilustrar os diferentes tipos de
equilíbrio, partindo de uma posição inicial para uma posição final.
TIPOS DE EQUILÍBRIO
Figura 3: Tipos de equilíbrio.
Fonte: HAMILL, J. KNUTZEN, K.M. Bases
biomecânicas do movimento humano. São Paulo:
Manole, 1999. (p. 469)
21
Energia é a capacidade de realizar trabalho. Ela não pode ser destruída, mas transformada de uma forma
para outra. No caso da energia potencial (V ou PE), é necessário que haja um ponto de referência, escolhido
arbitrariamente, para a realização de seu cálculo. V= massa x aceleração da gravidade x altura de queda
(p.ex). unidade no SI: Joule (J)
17
1.4.1 FATORES QUE INTERFEREM NA ESTABILIDADE DO CORPO
1.4.1.1 Projeção do Centro de Gravidade (CG)
De acordo com a Primeira Lei de Newton, todo corpo tende a permanecer no seu
estado de movimento até que uma força aja sobre ele22. 23 Assim, na superfície terrestre, os
corpos são submetidos à força gravitacional (g), gerando a força Peso. Cada partícula do
corpo possui seu peso e, na verdade, o chamado Peso do corpo, é o resultado de todas as
forças atrativas do corpo para o centro da Terra que possui mesma direção e vetor
resultante paralelo às linhas de ação das forças Peso individuais. A Linha da Gravidade
(LG) corresponde à linha de ação da força Peso do corpo. O centro de gravidade (CG) é o
ponto central entre duas linhas de gravidade (LG). (HAY, 1993)
O centro de gravidade (CG) é o ponto por onde passa o suporte do vetor resultante
do somatório das forças Peso do corpo. É um ponto virtual, equivalente ao centro de
equilíbrio de um corpo, pois é onde a massa24 deste corpo se distribui, uniformemente.
Equivale ao centro de massa (CM) de um objeto, entretanto sofre a ação da força
gravitacional. (HAY, REID, 1985; HALL, 2000; ENOKA, 2000)
A estabilidade do corpo está relacionada, mais especificamente, à projeção do CG
na base de sustentação25. Esta base significa a área que suporta o restante do corpo em
qualquer posição. Geralmente, é a área do solo englobada pelos pontos de contato com o
objeto. Pode acontecer, entretanto, da base de sustentação do corpo não estar abaixo deste.
(CARR, 1998)
Sendo assim, a estabilidade do objeto é mais garantida se a projeção do centro de
gravidade se faz no centro geométrico de sua base de sustentação, dentro do perímetro
desta base. (CARR, 1998) Isto quer dizer que, quando a projeção do CG do indivíduo se
afasta do centro geométrico de seu polígono de suporte, a soma das forças e dos torques
22
Tal lei é conhecida como Inércia.
http://www.usp.br/eef/lob/aulas/mecanica_arquivos/outline.htm
24
Massa é a quantidade de matéria que constitui um corpo, sendo uma propriedade intrínseca a ele, não
mudando independentemente do local onde o mesmo esteja (meio líquido ou ambiente de microgravidade).
25
Base de sustentação, base de suporte, polígono de sustentação e polígono de suporte são aqui utilizados
como sinônimos. O termo “polígono” refere-se ao tracejado imaginário que se faz ligando os pontos de
contato do objeto com o solo ou outra área de contato. Uma cadeira forma um polígono quadrilátero, já uma
parada de três apoios forma um triângulo.
23
18
aplicados no seu corpo estará diferente de zero e, portanto, seu corpo tenderá a movimentos
de rotação26.
Alguns fatores interferem na localização do centro de gravidade no corpo, logo, na
projeção do CG em sua base de sustentação, tais como a mudança de posição corporal e
aumento de massa, bem como sua distribuição no corpo. O aumento de massa corporal não
significa, necessariamente, que todos os segmentos de um corpo aumentaram,
proporcionalmente. Além disso, partes do corpo como mãos e pés têm pouco ganho de
massa adiposa comparadas à região abdominal, por exemplo. A localização do CG no
mesmo sujeito, em movimento, é diferente daquela em posição estática, pelo fato do torque
ser diferente em diversas situações.
A figura 4 demonstra algumas diferentes posições que o corpo humano pode
assumir fazendo com que a localização do CG não se encontre nos limites do corpo.
LOCALIZAÇÃO DO CG FORA DO CORPO
Figura 4: Localização do CG fora do corpo.
Fonte: SMITH, T. Biomecánica y gimnasia. Barcelona: Paidotribo, s/d.
26
Movimentos de rotação ou angulares são aqueles realizados em torno de um eixo. O ângulo é medido num
plano perpendicular a esse eixo.
19
1.4.1.2 Tamanho da base de sustentação
O tamanho da base de sustentação também interfere na estabilidade do corpo.
Quanto maior for seu polígono de sustentação, maior será a capacidade deste indivíduo de
resistir à ação de forças. Isto porque, se a estabilidade é maior quando a projeção do centro
de gravidade do indivíduo se faz no centro de sua base de suporte, com a área aumentada,
fica mais difícil que esta projeção saia dos limites da base. Mesmo que o indivíduo não
esteja completamente estabilizado, seu grau de instabilidade será menor comparado ao
momento em que a projeção do seu CG estava fora das linhas do polígono formado por sua
base. (CARR, 1998; HAMILL, KNUTZEN, 1999)
A figura 5 demonstra alguns diferentes modos de posicionamento dos nossos pés
em posição de bipedestação. Repare que a posição dos pés interfere no grau de estabilidade
do indivíduo, bem como este posicionamento gera polígonos de suporte distintos.
DIFERENTES BASES DE SUSTENTAÇÃO EM APOIO BIPODAL
Figura 5: Diferentes bases de sustentação em apoio bipodal.
Fonte: WATKINS, J. Estrutura e Função do Sistema Musculoesquelético. Porto Alegre: ArtMed, 2001.
É importante notar que o aumento da base de suporte pode garantir maior
estabilidade em alguns planos27 e, em outros, não. Quando o indivíduo, em pé, aumenta sua
base afastando seus pés lateralmente, ele provoca maior resistência às forças externas
27
Planos de movimentos são uma referência corporal que permite a verificação do fenômeno (movimento) e
do ponto de ocorrência (articulação do corpo). Há infinitos planos de observação de movimentos, mas há três
básicos: frontal (eixo sagital), sagital (eixo frontal) e transverso (eixo longitudinal).
20
aplicadas lateralmente, mas não estabilizará seu plano frontal. Da mesma forma, se o
mesmo indivíduo afastar seus pés no sentido ântero-posterior, sua estabilidade estará
ampliada nesse sentido, mas, não, lateralmente. (WATKINS, 2001) Tal afirmação não deve
ser considerada como verdade absoluta para qualquer situação. A interação entre os demais
fatores de ordem mecânica, ambiental e individual, bem como o objetivo de cada ação
motora realizada, deve ser considerada. O afastamento dos pés, independentemente do
sentido e direção que venham a tomar, deve ser adequado às características do sujeito e ao
que se pretende fazer, pois, pode não atender a estas necessidades e a sentença acima citada
não se tornar verdadeira.
Com relação aos fatores e características acima comentados, tem-se que o corpo
humano ajusta-se a alterações que o ambiente ou o próprio organismo possa produzir. Foti,
Bagley e Davis (1997) estudaram as alterações biomecânicas da marcha durante a gravidez.
Impulsionados pelo fato de que, embora muitos estudos focalizassem as mudanças
anatômicas e hormonais que as mulheres grávidas sofrem, poucos enfocavam como estas
mudanças afetavam a marcha da gestante.
Neste estudo, participaram dez gestantes que realizaram dois testes de caminhada.
Um, durante a 2ª metade do último trimestre de gravidez, e, o outro, após 1 ano de parto. O
objetivo era mensurar as alterações biomecânicas da marcha durante a gravidez e comparálas à marcha após o período de gestação. Embora haja um certo mito de que mulheres
gestantes aumentam sua base de suporte, comparadas aos momentos anteriores à gravidez,
os autores constataram que estes aumentos não foram significativos. Os aumentos
significativos registrados foram nos ângulos de inclinação da pélvis e adução do quadril na
posição ereta bípede, entre outros fatores. Os autores atribuem às mudanças suaves
constatadas na pesquisa (dinâmica da base de suporte, limite de movimento da obliqüidade
pélvica e ângulo de progressão do pé) ao aumento da massa do corpo e largura, e mudança
na distribuição da massa sobre o tronco.
A partir desse estudo, não se pode afirmar que, de fato, o aumento da base de
sustentação da gestante não seja significativo. Muitas variáveis não foram apresentadas na
pesquisa tais como o aumento de massa corporal total durante a gravidez, o número de
bebês, a idade e modo de vida das gestantes, etc. Desta forma, se tomarmos como base este
artigo, continuam a existir tais lacunas científicas.
21
O artifício de se ampliar a base de sustentação para garantir maior estabilidade é
visto nas áreas de esporte e reabilitação, inclusive em tarefas domésticas ou cotidianas. Nas
ações defensivas das lutas, em geral, o lutador aumenta sua base para dificultar sua queda
pelo oponente. Já em posições de ataque, o mesmo pode acontecer justamente para que o
lutador em vantagem mantenha sua estabilidade numa determinada posição. De maneira
empírica, a progressão de ensino na Ginástica Artística é de que se ensinem elementos em
quatro apoios, para depois em três, até que o indivíduo consiga manter-se, invertido, em
dois apoios (parada de 2 apoios ou parada de mão).
Já o uso de muletas por pessoas lesionadas em membros inferiores aumenta sua base
de suporte, fazendo com que sua massa corporal seja melhor distribuída naquela área e seu
centro de pressão28 mude de lugar, aliviando o membro atingido. Da mesma forma, quando
utilizamos uma escada doméstica para alcançar um objeto no alto de um armário e abrimos
mais sua base, queremos, com isso, maior estabilidade para que possamos subir com mais
segurança. Apesar de estarem sendo citados exemplos biomecânicos acompanhados de um
mecânico, o fato é que esta linha de raciocínio pode ser empregada para explicar os mais
diversos fenômenos sob a ação de forças.
Como já foi dito, nem sempre uma grande estabilidade é desejada, principalmente
quando se trata dos esportes. De maneira similar à utilização de artifícios para se ampliar a
base de sustentação dos corpos, com o intuito de garantir maior estabilidade, o contrário
também é possível.
MacPhee et al. (2001) fizeram um estudo cujo objetivo era verificar se o ângulo de
flexão dos joelhos afetava a manobra na cadeira de rodas e, em caso positivo, qual a
extensão do efeito e a razão de sua ocorrência. A amostra foi composta por 10 homens e 10
mulheres usuários de cadeiras de rodas, com faixa etária variando de 18 a 50 anos, estaturas
de 152 a 188cm, e massa menor que 90kg (com cadeira).
Os resultados demonstraram que a facilidade de realizar uma curva na cadeira de
rodas aumentava quando aumentava o ângulo de flexão do joelho. Este efeito contribuiu
para a diminuição total do comprimento do sistema usuário/ cadeira de rodas (portanto,
implicando no tamanho da base de sustentação), deslocamento do CG para trás, diminuição
28
Centro de pressão é a média dos pontos de pressão do corpo. Ponto de aplicação da força resultante de
reação do solo. Medida utilizada em análises sobre plataformas de força, além de ser bastante útil em análises
de marcha e fabricação de calçados, por exemplo.
22
das resistências de curva e rolante, aumento da tração e diminuição do momento de inércia.
Os autores sugerem que a importância destes achados para o design e prescrição da cadeira
de rodas precisará ser avaliada na atual cadeira de rodas, para o dia-a-dia, e menor aumento
no limite da flexão de joelho.
Isto poderia ser perfeitamente aplicado no design de cadeiras de rodas destinadas à
prática de Basquete para deficientes físicos (usuários destes equipamentos). Sabe-se que o
Basquetebol é um desporto altamente dinâmico e veloz, seja ele praticado por deficientes
físicos ou atletas aparentemente saudáveis. Se a angulação do joelho interfere na velocidade
de corrida e curva na cadeira de rodas é, portanto, desejável que estes resultados sejam
levados em consideração.
1.4.1.3 Inércia
Segundo Barham (1978, p.290), a inércia pode ser conceituada como: “A primeira
lei de movimento de Newton atribui a todo corpo material a propriedade de tender a
resistir a mudanças em seus estados de repouso ou movimento uniforme a propriedade
conhecida como inércia.” Não é possível mensurá-la, mas ela pode ser prevista pela
quantidade de massa presente em um corpo: “A massa de um corpo é a medida da inércia
do corpo em movimento de translação. Mede-se pela relação entre a magnitude da força
aplicada e a aceleração provocada por ela.” (DONSKOI, ZATSIORSKI, 1988, p.39)
Como já foi dito, a estabilidade do corpo se dá pela sua resistência à aceleração
linear e angular, logo um corpo muito maciço, que apresente maior inércia, possui maior
estabilidade em manter seu estado de movimento comparado a um outro menos maciço. 29
Com relação aos movimentos de rotação, o conceito aplicado é o momento de
inércia (ou inércia rotacional)30 que garante a resistência a movimentos angulares.31 Neste
caso, não somente a massa é importante, mas sua distribuição no corpo com relação ao eixo
de movimento é crucial para determinar a resistência do estado de movimento de um
objeto. O momento de inércia é mensurável e é uma quantidade modificável porque há
muitos outros eixos pelos quais o objeto pode girar.
29
A inércia de um corpo também pode ser entendida como estabilidade linear. (CARR, 1998)
http://www.usp.br/eef/lob/aulas/mecanica_arquivos/outline.htm
31
A resistência a movimentos angulares (tombamentos, inclinações, girar em círculos,...) pode ser entendida
como estabilidade rotatória. (CARR, 1998)
30
23
Onde, I= Momento de Inércia,
m= massa do corpo,
I= m. r²
r= raio de rotação.
Este cálculo é utilizado para prever o momento de inércia de cada partícula do
corpo. O momento de inércia total do corpo é calculado através da soma de todos os
momentos de inércia de suas diferentes partículas de massa (HALL, 2000):
I= ∑ m. r²
Sendo r elevado ao quadrado, torna-se evidente que a distribuição da massa com
relação ao eixo do movimento é muito mais importante que a quantidade total de massa do
corpo.
Este conceito formal para momento de inércia pode ser aceito teoricamente, mas é
difícil perceber sua utilização na prática.
Objetos sólidos com formas geométricas
definidas são fáceis de calcular por meio de métodos matemáticos. Entretanto, para o
cálculo de momentos de inércia de objetos com formas irregulares, como o corpo humano,
métodos experimentais foram criados para este fim. (HAY, REID, 1985) Com relação aos
momentos de inércia presentes no corpo humano, torna-se ainda mais complicado já que,
qualquer movimento que o indivíduo venha a fazer, o eixo de movimento muda, alterando a
quantidade de momento daquele instante.
O princípio da inércia é utilizado na divisão de categorias de lutas, quando, além de
dividir os atletas por idade, a instituição que organiza as lutas leva em consideração a massa
do sujeito, já que sujeitos mais pesados oferecem maior resistência linear a manter seus
estados de movimento comparados aos mais leves. Poderíamos, inclusive, imaginar que,
com relação à inércia, os lutadores de Sumô teriam muito mais vantagem em campeonatos
de “Vale Tudo” sobre os demais participantes. A título de curiosidade, os campeonatos de
“Vale Tudo” são competições de modalidades diferentes de lutas onde os participantes têm
a oportunidade de lutar com oponentes que diferem de sua modalidade de luta. Atualmente,
24
estes também estão divididos em categorias, estipuladas a partir da massa corporal dos
sujeitos.
A figura 6 traz uma visão bem humorada de como um lutador de Sumô possui
vantagens inerciais sobre seus oponentes!
APLICAÇÕES DA INÉRCIA
Figura 6: Inércia.
Fonte: www.riamais.com.br
1.4.1.5 Coeficiente de atrito
A força de atrito pode ser entendida como uma grandeza vetorial32 de contato que
indica a facilidade ou dificuldade de movimento entre dois corpos em contato. Sua ação é
paralela à interface de duas superfícies que estejam em contato durante o movimento ou na
eminência do movimento de uma superfície enquanto ela se move sobre outra. Sendo
assim, um fator importante na garantia de estabilidade do corpo é o atrito presente entre os
corpos em contato. (HAMILL, KNUTZEN, 1999)
O coeficiente de atrito (µ) indica a facilidade ou dificuldade relativa de
deslizamento de duas superfícies em contato. Também é definido como a interação
mecânica ou molecular entre duas superfícies em contato.
32
Grandeza vetorial é uma quantidade caracterizada por sua magnitude, sentido e direção.
25
Onde,
Fat= Força de atrito,
Fat= µ N
µ= coeficiente de atrito (sem n° ou dimensão),
N= força Normal ou força perpendicular à
superfície.
O µ sempre diz respeito a duas superfícies em contato e não a cada uma,
separadamente. A sola de um tênis apresentará coeficientes de atrito diferentes em
interação com solos lisos e ásperos. (HAMILL, KNUTZEN, 1999)
A força vertical, perpendicular à superfície de contato, pode ser alterada,
intencionalmente, a fim de modificar a quantidade de atrito presente em determinada
situação. A força Normal (N) é sempre igual à soma vetorial de todas as forças que atuam
sobre a superfície de contato. (HAMILL, KNUTZEN, 1999)
O tamanho da base de sustentação, aliado ao coeficiente de atrito presente na
interação entre os corpos, garante ainda mais estabilidade ao corpo em questão. Aliás, os
fatores que interferem na estabilidade do corpo podem e são ligados constantemente a fim
de garantir maior estabilidade e equilíbrio aos corpos.
É importante, entretanto, que se atente para o fato de poder acontecer do µ ser
diferente em pontos distintos da mesma base que se apóia no chão.
1.4.1.6 Altura da localização do Centro de Gravidade
A altura da localização do CG em relação aos limites de sua base de sustentação
interfere na estabilidade de um corpo. Quanto mais baixa sua posição, mais estável estará o
corpo. (CARR, 1998; HAY, 1993)
1.4.1.7 Fatores neuromusculares, fisiológicos, psicológicos
Embora não seja foco desta Memória de Licenciatura discutir detalhadamente os
demais fatores de ordem neuromuscular, fisiológica e psicológica, é fato que eles
contribuem
significativamente
no
controle
do
equilíbrio
e
postura
humanos.
26
Aparentemente, muitas desordens de equilíbrio estão associadas aos problemas neurodegenerativos.
Alguns fenômenos e doenças trazem danos aos sistemas orgânicos, responsáveis
pelo controle postural e de equilíbrio do ser humano. Pessoas que sofreram acidente
vascular cerebral (AVC) e/ou que sofrem de esclerose múltipla ou, ainda, aquelas que estão
em idades avançadas podem apresentar um ou mais quadros de problemas de equilíbrio,
coordenação, fraqueza muscular, desordens vestibulares, tonturas33.
Estes fatores que interferem na qualidade do equilíbrio humano estão relacionados
ao funcionamento regular do organismo como um todo. Os diversos sistemas orgânicos
atuam de forma complementar e, por vezes, de forma redundante de modo que o equilíbrio
exista. O bom funcionamento dos diversos órgãos reflete-se na capacidade de obter e
manter um estado de equilíbrio.
Poderíamos exemplificar como fatores neuromusculares amputações, traumatismos
diversos, problemas articulares, ósseos e musculares diversos, entre outros. Esses fatores
são significativos para as mudanças nos processos neuromusculares de contração e controle
muscular, sensibilidade à dor, entre outros. Os fatores fisiológicos estão inseridos no
próprio funcionamento dos sistemas sensoriais que afetam o equilíbrio humano (vestibular,
somatossensorial e auditivo), além de transformações bioquímicas no organismo,
interferência de uso de remédios, entre outros. A fadiga é um estado que pode afetar
consideravelmente o estado de equilíbrio do corpo, afetando, também, outros aspectos do
indivíduo, como a capacidade de concentração para a execução de determinada tarefa
motora.
Como fatores psicológicos, temos o estresse que desencadeia uma série de outros
distúrbios no corpo, portanto, englobando muitos outros tópicos. (Esta questão será melhor
abordada no Capítulo 4 – Sistemas Sensoriais, nesta Memória de Licenciatura).
1.4
EQUILÍBRIO INSTÁVEL
Um corpo que tende a se mover, partindo de uma posição de equilíbrio, sem que
consiga voltar a sua posição de origem, é dito estando em equilíbrio instável. (HAY, 1993)
33
http://www.usp.br/eef/lob/pe/
27
Segundo Zatisiorski (2002), um objeto está em equilíbrio instável quando, após pequena
perturbação, o mesmo não volta à sua posição de equilíbrio, apresentando energia potencial
alta.
Pode haver equilíbrio em situações extremamente instáveis. Imaginando que uma
força de magnitude muito baixa poderia ser aplicada sobre um bailarino, que se equilibra na
ponta dos seus pés, e causar sua queda, ao contrário, o mesmo efeito não causaria num
lutador de Sumô agachado com as duas mãos no chão. (CARR, 1998)
Tratando do equilíbrio naturalmente instável (ou não-pretendido), Zatisiorski
(2002) comenta que ele é obtido por recuperação de torques articulares. Um ótimo exemplo
de equilíbrio naturalmente instável é a postura que assumimos em bipedestação. Neste tipo
de equilíbrio, o corpo, ou partes dele, oscila sobre uma referência de equilíbrio; esta
pequena oscilação é chamada de tremor. O autor acrescenta que a oscilação do corpo
provoca uma migração do Centro de Pressão (CP) (das forças verticais exercidas na
superfície de suporte). A posição do CP num instante em que a componente horizontal da
força de reação do solo é igual a zero é chamado de instante do ponto de equilíbrio (IEP).
Isto quer dizer que, neste instante, o CP coincide, momentaneamente, com o ponto de
equilíbrio do corpo, além da força de reação não ser gerada. Em estudos experimentais
observou-se que o IEP não permanece no mesmo lugar, comprovando sua migração.
1.5
EQUILÍBRIO NEUTRO OU INDIFERENTE
Um corpo que recebe aplicação de forças e muda seu posicionamento sobre uma
superfície, entretanto permanece em equilíbrio nesta nova posição, encontra-se em
equilíbrio neutro. (HAY, 1993). Zatisiorski (2002) acrescenta que o equilíbrio neutro é
caracterizado por uma energia potencial constante.
Uma situação em que o equilíbrio neutro ou indiferente esteja presente pode ser
citada quando nos encontramos em decúbito dorsal e, após uma perturbação/ aplicação de
força, passamos ao decúbito ventral (ou o contrário). Nas duas posições, nosso corpo
permanece em equilíbrio.
Em situações de estudo, raramente esta condição é citada, já que a grande
preocupação em estudos que visem ao equilíbrio corporal humano, normalmente, é gerada
28
em torno de situações instáveis e/ ou estáveis, principalmente, tratando-se de populações
em reabilitação e com desordem de equilíbrio.
Este capítulo pretendeu abordar a questão do equilíbrio, sob uma perspectiva
Biomecânica, de modo a fomentar discussões que levem a um maior esclarecimento sobre o
assunto e suas aplicações nas mais diversas áreas que lidam com o assunto: Educação
Física, Fisioterapia, Fisiatria, Medicina, Robótica, entre outras.
29
Capítulo 2 - MÉTODOS PARA LOCALIZAÇÃO DO CENTRO DE GRAVIDADE
Este capítulo destina-se a ilustrar alguns dos métodos para a localização do centro
de gravidade do corpo humano. São métodos didáticos, fáceis de serem realizados e úteis,
embora tenham suas limitações. Recomenda-se a utilização concomitante de outros
métodos de análise de movimento que permitam o melhor entendimento do funcionamento
da tarefa motora a ser analisada. Neste caso, a cinemetria (ou cinematografia) é o mais
indicado por admitir a visão do comportamento (deslocamento) do CG durante a execução
de determinada ação motora em diferentes planos de observação, dependendo do número
de câmeras de vídeo utilizadas.
A localização do centro de gravidade (CG) é importante para o conhecimento do
local de sua projeção na base de sustentação e, conseqüentemente, o estado de equilíbrio do
corpo, além de facilitar o entendimento da mecânica desse corpo nas atividades motoras
diárias e esportivas.
Em objetos geometricamente definidos, a localização do CG é facilmente percebida
pelo ponto de encontro de suas diagonais. Porém, em corpos cuja geometria não é regular,
como o corpo humano, o critério utilizado para essa localização é um pouco mais
trabalhoso. Neste caso, sua localização tende a ser mais próxima de onde há mais massa
distribuída. (HAY, REID, 1985)
A posição do CG é fixa em objetos constituídos de um só bloco. Em objetos
articulados, entretanto, o CG é resultante de todas as posições dos centros de gravidade
específicos de cada segmento que os compõem. (BIENFAIT, 1995) O CG movimenta-se de
acordo com a movimentação dos segmentos corporais, uns em relação aos outros.
(ENOKA, 2000) Isso explica o fato de a localização do CG no corpo humano variar, no
mesmo indivíduo, dependendo da posição que o mesmo assuma e oscilar durante algum
movimento.
Loss (2001) faz uma revisão da literatura na qual mostra que os modelos, que se
baseiam em parâmetros inerciais dos corpos, são obtidos através de estudos realizados com
cadáveres. O autor prossegue, baseado em outras leituras, que os parâmetros inerciais
estimados desta maneira podem conter erros de até 80%, em função de diferenças
morfológicas entre os indivíduos.
30
Motivado pelo fato de que o perfil dos sujeitos e, conseqüentemente, as diferenças
individuais, além do n amostral utilizados nos vários estudos realizados com cadáveres,
conforme supracitado nesse estudo, o autor objetiva avaliar os efeitos dos parâmetros
inerciais (massa, localização do CM e momento de inércia). Parâmetros esses obtidos
através de diferentes procedimentos, no valor calculado para as forças e torques articulares
resultantes, determinados através da dinâmica inversa34, com o intuito de uma melhor e
mais fidedigna avaliação da força na articulação do joelho.
Para tanto, o autor utilizou outras técnicas para verificação dos parâmetros inerciais,
tal como pesagem hidrostática, para desenvolver protocolo com a finalidade de
individualizar os dados antropométricos. (Mais detalhes, vide LOSS, 2001).
O fato é que, embora os procedimentos relatados nesta Memória de Licenciatura
apresentem várias limitações, a ausência ou dificuldade de se encontrarem métodos viáveis
(inclusive financeiramente) de localização do CG em humanos faz com que, pelo menos, os
valores adotados para os cálculos sejam ainda aproveitados, dada a tradição do uso de tais
valores.
De qualquer forma, em um objeto, o CG pode estar fora dos limites do corpo como
acontece com objetos circulares, tal como uma aliança ou em determinadas posições que
assumimos, pertinentes aos esportes ou não. A localização do CG no corpo humano, em
repouso ou em movimento, é importante para muitas análises de técnicas desportivas.
(HAY, 1993)
Assim, alguns métodos, aplicados a situações estáticas ou dinâmicas, foram criados
com a finalidade de localizar a posição do CG nos corpos e são úteis para a compreensão da
mecânica dos mesmos, embora sejam questionados quanto à fidedignidade de sua criação.
Como já fora dito, a escolha do método pode precisar do auxílio da Cinemetria, um
conjunto de métodos destinados à análise de movimento, que mede os parâmetros
cinemáticos de movimento (posição, orientação, velocidade e aceleração). (DUARTE, s/d,
c)35
Sendo assim, seguem alguns desses métodos:
34
35
Dinâmica inversa é um método que estuda as forças que causam e originam um determinado movimento.
http://www.usp.br/eef/lob/aulas/mecanica_arquivos/outline.htm
31
2.1 MÉTODO DA PLATAFORMA OU PRANCHA DE REAÇÃO
Este método é uma derivação da técnica proposta por Du Bois-Reymond (1900),
que segundo Loss (2001, p. 50) foi descrita como “desnecessariamente complicado”.
Muitos autores utilizaram esse método para verificar a localização do CM do corpo humano
em variadas posições, baseados no equilíbrio dos momentos.
Consiste de um método utilizado e destinado a situações estáticas, como posições ou
instantes, tendo o objetivo de identificar o plano de localização da projeção do centro de
gravidade do indivíduo. Pode ser útil para prever a localização do CG em determinadas
técnicas desportivas, como a posição ideal do rebatedor de beisebol enquanto espera a bola
ou a técnica ideal para elementos de equilíbrio da ginástica artística, como a parada de 3
apoios, entre outras situações.(HAY & REID, 1985)
Em ocasiões em que é necessário que se use um implemento, como no beisebol e na
musculação, o método torna-se um pouco mais trabalhoso e com maior probabilidade de
conter erros. Tratando-se da musculação, mais especificamente, torna-se desconfortável e,
até mesmo, perigoso para o executante, já que, como o método é voltado para situações
estáticas, o executante estaria realizando contrações isométricas, por períodos talvez
longos, com uma carga talvez alta demais. De qualquer forma, nestes casos, é essencial
que a massa do implemento seja conhecida.
MÉTODO DA PLATAFORMA DE REAÇÃO
Figura 7- Método da Plataforma de Reação.
Fonte: HAY. J.G.; REID, J.G. As bases anatômicas e mecânicas do movimento humano. Rio de Janeiro:
Prentice/Hall do Brasil, 1985. (p. 123)
32
A figura 7 descreve como é realizado o método da plataforma ou prancha de reação
para a localização do CG do indivíduo. Primeiramente, tem-se a prancha, com as devidas
medidas utilizadas pelo autor supracitado, logo após, a montagem do método com a devida
balança, bloco de madeira e conhecimento das medidas necessárias para tal procedimento e,
por fim, a posição adotada pelo indivíduo para a realização do teste.
A seguir, temos uma especificação do método a fim de melhor compreendê-lo.
2.1.1.
Procedimentos:
U Material:
•
prancha de madeira (geralmente, a 2,5m x 1,0m);
•
2 bordas pontiagudas fixadas na parte inferior da prancha;
•
1 balança;
•
1 bloco de madeira da mesma altura da balança.
MONTAGEM DA PRANCHA DE REAÇÃO
Figura 8- Montagem da Prancha de Reação
Fonte: HAY. J.G.; REID, J.G. As bases anatômicas e mecânicas do movimento humano. Rio de Janeiro:
Prentice/Hall do Brasil, 1985. (fig.122-b; p.122)
Nota: A turma de Aprofundamento I em Biomecânica, do curso de Educação
Física da UERJ (2002-2), experimentou um método adaptado deste que comentamos neste
momento. Assim, prosseguirei descrevendo o material que foi, por essa turma, utilizado,
bem como os passos seguidos, com o intuito de esclarecer melhor o funcionamento desse
método.
33
U Material (adaptação):
•
Tábua de madeira (Dimensões: 3 cm x 27 cm x 200 cm);
•
2 pinos;
•
2 balanças (Filizola ®);
•
1 step (Dimensões: 10 cm x 30 cm x 38 cm x 75 cm x 80 cm).
A figura 9 ilustra a montagem do método adaptado à aula de Aprofundamento I em
Biomecânica, para experimento realizado pela turma supracitada, no Laboratório de
Biomecânica (LABIOM/ IEFD/UERJ).
MONTAGEM DO MÉTODO/ LABIOM
Figura 9- Montagem do Método/ LABIOM
U Passos:
•
Anote a massa do sujeito indicada na balança. Calcule seu peso (P)*;
•
Anote a distância entre os pinos ou entre as bordas (d);
•
Anote a massa indicada na balança da prancha de madeira. Calcule
seu peso (Pi/ Ni). (Este não é o peso da plataforma de reação, mas da
parte que está sobre a balança. O restante é sustentado, obviamente,
pelo bloco de madeira).
34
•
O indivíduo a ser testado assume a posição pré-determinada sobre a
plataforma de reação;
•
A massa, agora, indicada na balança, deve ser anotada. Calcule o
peso (Pf ou Nf);
•
A distância da projeção do CG da pessoa até a borda pontiaguda é
calculada. Conclui-se a localização do CG.
* O valor atribuído à força gravitacional deve ser o mesmo para todos os cálculos
realizados. Na superfície terrestre adota-se, como cálculo do peso de um corpo, o produto
da massa deste pelo valor da gravidade (em Newton).
PRANCHA DE REAÇÃO - MOMENTO DE COLETA DE DADOS
Figura 10- Prancha de Reação - momento de coleta de dados.
Fonte: HAY. J.G.; REID, J.G. As bases anatômicas e mecânicas do movimento humano. Rio de Janeiro:
Prentice/Hall do Brasil, 1985. (fig.122-b; p.122)
A figura 10 ilustra, didaticamente, o momento de coleta dos dados no método da
prancha de reação. Já a figura 11, ilustra o mesmo momento realizado no Laboratório de
Biomecânica, do Instituto de Educação Física e Desportos, desta Universidade.
35
COLETA DE DADOS- ADAPTAÇÃO
Figura 11- Coleta de dados/ LABIOM
U Cálculo:
Para que o sistema esteja em equilíbrio é necessário que a soma de seus torques
sobre qualquer ponto dê zero.
(Ni . d) – ( Pi . xI)= 0
Ni . d = Pi . xi
Onde:
Ni= Normal inicial da balança.
d= distância entre os pinos.
Pi= Peso inicial da balança SEM o sujeito.
xi= distância entre o peso (projeção) inicial da balança até o bloco de madeira.
O sinal de negativo deve-se à convenção estabelecida, na qual momentos antihorários são positivos e momentos horários são negativos.
Quando a pessoa assume sua posição na plataforma de reação, o sistema
SUJEITO + PLATAFORMA estará em equilíbrio pela ação das forças: peso da pessoa
(P), peso da plataforma e as normais (Ni e Nf) dos pontos fixos - a soma dos torques
deverá ser igual a zero. Então:
(Nf . d)- (P . X) – (Pi . xi)= 0
36
Como Ni . d = Pi . xi, substituindo, temos:
(Nf . d)- (P . X) – (Ni . d)=0
(Nf . d)- (Ni . d)= P. X
d(Nf – Ni)= P. X
Como a distância procurada é X,
X = d (Nf – Ni) / P
O CG do indivíduo é localizado a partir da distância achada, iniciando-se a medição
pela sola dos pés.
No caso do experimento realizado pela turma, os procedimentos de cálculos até a
fórmula final foram apresentados à turma, entretanto, para maior conforto e agilidade do
processo, o programa Microsoft Excel foi configurado em um microcomputador para esta
aula.
Um outro método similar a este utiliza duas balanças e é descrito por Hay (1993):
U Material:
•
Compensado de madeira;
•
Duas balanças;
•
Um bloco rígido de madeira.
U Passos:
•
O indivíduo é filmado realizando a técnica determinada;
•
A partir do filme, os quadros (das imagens) são selecionados para
serem analisados;
•
A prancha de reação é usada como uma tela; uma imagem de
tamanho natural do executante é projetada sobre a prancha;
37
•
Uma linha de giz é desenhada na prancha por volta da imagem
projetada do sujeito;
•
Depois da leitura inicial da balança ter sido feita, o sujeito
assume a posição representada pelo contorno do giz;
•
A posição do CG do executante é, então, obtida.
A figura 12 ilustra o método para localização do CG em indivíduos, utilizando o
método da prancha de reação, com o auxílio de duas balanças.
PRANCHA DE REAÇÃO/ DUAS BALANÇAS
Figura 12 Prancha de Reação/ duas balanças
Fonte: HAY, J.G. The biomechanics of sports techniques. 4 ed. New Jersey: Prentice Hall, 1993. (p.136)
A principal limitação deste método é o longo tempo que se gasta para localizar o
CG de cada posição. (HAY, 1993)
2.2 MÉTODO DO MANEQUIM
O método do manequim supera algumas limitações do método da prancha de
reação. Esse método utiliza manequins que podem se posicionar de várias maneiras, de
forma que a localização do CG é, rapidamente, determinada, utilizando-se os métodos
de suspensão ou balanço. (HAY, 1993)
38
Algumas limitações consistem de: o peso do manequim não se equivaler ao que
o corpo humano representa; o peso não ser distribuído tal como acontece no ser
humano; haver um número limitado de posições que o manequim pode assumir, pelo
fato de o boneco não permitir todos os movimentos articulares possíveis do corpo
humano. Sendo, assim, é necessário que outros métodos sejam utilizados para
determinar a localização do CG naquelas posições que o manequim não se permite
fazer. (HAY, 1993)
Hay & Reid (1985) sugerem a confecção do seguinte manequim (adaptado):
U Material:
•
Projetor opaco, pantógrafo ou outro meio para aumentar as
dimensões do manequim a ser construído;
•
1 ou mais folhas de cartolina dura e grossa (ou papel cartão ou
papelão);
•
Tesoura;
•
Material perfurante para buracos de cerca de 3mm de diâmetro no
papelão;
•
Percevejos de 1,9 cm ou material similar.
U Passos:
•
Prenda o papelão na parede de modo que sirva como tela para o
projetor;
•
Projete a figura 13 e ajuste a posição do projetor a fim de obter um
bom tamanho para a imagem;
•
Trace os contornos de cada segmento do manequim. Marque e anote
cada ponto indicado na figura 13;
•
Recorte cada um dos 12 segmentos do manequim e perfure buracos
em cada ponto indicado.
39
U Montando o manequim:
•
Coloque o segmento da coxa (o segmento onde estão marcados os
pontos B, D e J) numa superfície plana e sobreponha o segmento do
tronco (MKJ) de modo que os buracos com as marcas J de cada
segmento estejam sobrepostos, fixando-os;
•
O segmento LM deve ser sobreposto ao segmento do tronco de modo
que as letras M sejam sobrepostas. Fixe-as;
•
O membro inferior AB deve ser sobreposto à coxa BDJ, sendo
fixados pela letra B;
•
O segmento IL deve ser fixado ao braço LM pela letra L. O segmento
KI, ao tronco MKJ, pela letra K. O segmento CD, à coxa BDJ, pela
letra D. O segmento AC, à perna BA, pela letra A;
•
Coloque o segmento CEF numa superfície plana de modo que C
fique do lado direito e F do lado esquerdo. Fixe esses segmentos pela
letra F. O segmento GE se fixa ao CEF pela letra E. O segmento GH
se fixa ao FHI pela letra H. Fixe os buracos G dos segmentos GH e
GE com GH na parte superior;
•
Fixe a peça montada no item anterior de modo que os buracos C dos
segmentos CEF, AC e CD se superponham. Verifique se a ordem de
cima para baixo é CEF, AC e CD e fixe-os. Também alinhe os
segmentos FHI, LI e KI fixando-os pelos buracos I;
•
O manequim está pronto para ser usado. A letra G indica a
localização do CG.
A pequena linha desenhada no tronco da figura possui o comprimento de 1/25 da
altura do manequim. Isso poderá ser usado para conversões das distâncias do manequim
para distâncias reais.
A figura 13 ilustra a etapa de montagem do manequim.
40
MONTANDO O MANEQUIM
Figura 13: Montando o Manequim.
Fonte: HAY. J.G.; REID, J.G. As bases anatômicas e mecânicas do movimento humano. Rio de Janeiro:
Prentice/Hall do Brasil, 1985. (figura 202; p.122)
41
2.3 MÉTODO SEGMENTAR (OU DA SEGMENTAÇÃO):
É um método destinado à localização do CG em situações estáticas. Ou, ainda,
baseando-se em quadros de filmes, permite calcular a localização do CG em uma
determinada posição, durante a execução de uma situação dinâmica. O método segmentar
propõe a localização do CG e, não, necessariamente, o local de projeção do CG. Embora
seja um método bastante versátil, possui algumas limitações, primeiramente pelo fato de ser
um método exclusivo para posições, logo a análise é feita em cima de instantes. É um
método trabalhoso que necessita, antes de tudo, de que haja um processo de captação de
imagens - por fotografias ou filmes -, e que estas sejam colocadas em ordem de movimento,
para que cada fase (quadro) possa ser cuidadosamente analisada.
2.1.2.
Procedimentos:
•
Marcação dos eixos de movimento no sujeito a ser testado;
•
Execução da tarefa motora a ser executada;
•
Registro de imagens.
U Transferência de imagens:
•
Montagem dos slides;
•
Projeção no papel milimetrado;
•
Marcação dos eixos de movimento no papel milimetrado36;
•
Montagem do esqueleto segmentar.
U Cálculos:
36
•
Medir os segmentos (em cm);
•
Localizar os CG’s;
•
Transferir coordenadas dos CG’s para a tabela;
•
Calcular os CG’s.
Vide: BATISTA, L.A. Biomecânica para o estudo do movimento corporal: aspectos básicos. (no prelo)
42
LOCALIZAÇÃO DO CG SEGMENTAR NOS CORPOS HUMANOS:
Segmento
Localização do CG a partir da porcentagem da distância total entre os
pontos de referência
1) Cabeça
46,4%*
2) Tronco
43,8%* * A medição é feita a partir do sentido crânio – caudal.
3) Antebraço
49,1%*
4) Braço
41,8%*
5) Mão
82,0%*
6) Coxa
40%*
7) Perna
41,8%*
8) Pé
44,9%*
TABELA 1- Localização Do CG Segmentar Nos Corpos Humanos.
Adaptação de: HAY, J.G. The biomechanics of sports techniques. 4 ed. New Jersey: Prentice Hall, 1993.
(table 6-2; p. 142)
A tabela 1 demonstra os valores aproximados para a localização do CG nos
segmentos corporais, a partir da porcentagem da distância total entre os pontos de
referência. Importante complementar é que autores podem utilizar outros valores para tais
medidas, entretanto, os valores são muito próximos, o que pode significar que erros e
diferenças não serão significativos.
™ Localização do CG:
•
Somar os momentos do CG’s;
•
Plotar coordenadas do CG.
TRANSFERÊNCIA DAS COORDENADAS DOS CG’s
EIXOS
X
EIXOS DE MOVIMENTO
Y
EIXOS
CABEÇA
MÃO E.
OMBRO D.
QUADRIL D.
OMBRO E.
QUADRIL E.
COTOVELO D.
JOELHO D.
X
Y
43
COTOVELO E.
JOELHO E.
PUNHO D.
TORNOZELO D.
PUNHO E.
MÃO D.
TORNOZELO E.
PÉ D.
PÉ E.
TABELA 2: Transferência das coordenadas dos CG’s.
A tabela 2 informa a organização dos dados obtidos com a transferência
dos eixos de movimento para as coordenadas do papel milimetrado. A cabeça, por
exemplo, terá seu eixo (articulação têmporo-mandibular) marcando um valor no eixo das
abscissas e um outro, no eixo das ordenadas.
PLANILHA PARA ESTIMAR POSIÇÃO DO CG CORPORAL:
SEGMENTOS
CABEÇA
TRONCO
BRAÇO D.
BRAÇO E.
ANTEBRAÇO D.
ANTEBRAÇO E.
MÃO D.
MÃO E.
ANTEBRAÇO + MÃO
D.
ANTEBRAÇO + MÃO
E.
COXA D.
COXA E.
PERNA D.
PERNA E.
PÉ D.
PÉ E.
PERNA + PÉ D.
PERNA + PÉ E.
COMPRIMENTO
EM cm
LOCALIZAÇÃO DO
CG SEGMENTAR
Tab. II
X
Y
43.3%
50.5%
43.6%
43.6%
43%
43%
50.6%
50.6%
MOMENTOS DOS CG’s
SEGMENTARES
Tab. III
X
Y
0.079
0.486
0.027
0.027
0.014
0.014
0.006
0.006
43.3%
43.3%
43.3%
43.3%
42.9%
42.9%
0.097
0.097
0.045
0.045
0.014
0.014
TABELA 3- Planilha para estimar posição do CG corporal.
A tabela 3 sugere uma planilha para estimar a localização do CG corporal através do
método da segmentação. Após o desenho do esqueleto segmentar no papel milimetrado, os
segmentos corporais são mensurados e seus valores são transcritos, em cm, na tabela. A
localização do CG de cada segmento é estimada a partir de cálculos com os valores da
44
porcentagem. Note que esses valores diferem daqueles apresentados por Hay (1993),
entretanto são valores apresentados por Batista (s/d). O importante é que tais procedimentos
obedeçam a algum critério a fim de que haja coerência entre os valores. A localização de
tais CG’s segmentares projetará sobre outros valores dos eixos X e Y. Estes números são
transcritos para a tabela.
Na coluna que se refere ao cálculo dos momentos de força dos CG’s segmentares,
são anotados os valores obtidos pelo produto do valor do eixos X e Y pelo valor decimal
apresentado na tabela. Após os cálculos é realizada a soma de todos os torques do CG’s
segmentares para a localização, no papel milimetrado, do CG corporal do sujeito em
determinada posição.
Atualmente, a produção e utilização de softwares destinados à análise de
movimentos permitem uma agilização neste processo de localização de CG corporal e
segmentar. O indivíduo tem a marcação de seus eixos articulares através de marcadores
foto-refletores (ou outros) e realiza movimentos quaisquer. As imagens são registradas e
processadas no computador e, então, os CG’s segmentar e total são localizados e seus
comportamentos, avaliados.
Além da questão de rapidez no processo de coleta e análise de dados relacionados
ao comportamento motor e do CG do indivíduo, o avanço tecnológico nesta área é
necessário, inclusive, para o aperfeiçoamento da precisão dos dados e valores, a fim de que,
futuramente, tais valores extraídos de cadáveres sejam aposentados e para que haja
medições mais precisas e coerentes com as características de cada sujeito.
45
Capítulo 3 -
INSTRUMENTOS
PARA
ANÁLISE
DE
POSTURA
E
EQUILÍBRIO CORPORAL HUMANO
Este capítulo destina-se a mostrar alguns dos principais instrumentos utilizados pela
comunidade científica no estudo de postura e equilíbrio mecânico humanos. Aqui, não se
pretende fazer uma extensa revisão, contudo dar um enfoque maior nas plataformas de
força, os principais instrumentos utilizados no estudo do balanço do corpo humano.
Esta iniciativa destina-se a um maior esclarecimento acerca dos estudos
desenvolvidos na área de Equilibriometria.
Frontera, Dawson e Slovick (2001) comentam que os instrumentos utilizados para
analisar componentes do movimento humano desenvolveram-se muito durante a última
década. Os motivos para tal progresso são devidos ao avanço na instrumentação e
tecnologia por meio da melhoria da sensibilidade e precisão das medidas, além da
diminuição no tempo de coleta de dados, tornando o uso destes equipamentos mais viável.
Esta evolução técnica aumenta a possibilidade de quantificar o movimento humano,
de modo a obter uma boa avaliação da tarefa motora, já que esta requer bons processos de
medição. (ÁVILA et al., 2002) Estes autores complementam com a afirmação de que a
utilização de métodos de mensuração em Biomecânica permite a descrição do movimento e
sua modelagem matemática.
Posturologia, Equilibriometria, Posturografia (computadorizada), Estabilometria,
Estabilografia, Estatocinesiografia. Muitas são as nomenclaturas adotadas para o estudo da
postura humana. Terekhov (1976) apud Duarte (2000, a) cita os últimos três nomes e os
conceitua como a medida e o registro da contínua oscilação do corpo humano. Duarte
(2000, a) acrescenta que o avanço na quantificação mais precisa e adequada do balanço
corporal, nas últimas três décadas, deve-se ao desenvolvimento tecnológico das plataformas
de força, bem como ao avanço em processamento de sinais.
Oliveira (1993) apud Oliveira et al (2000) descreve a Estabilometria como um
método de análise postural, através da mensuração das oscilações do corpo, auxiliada por
uma plataforma de força, cujos deslocamentos ântero-posterior e médio-lateral são
analisados quanto ao centro de pressão.
Adiante, segue a ilustração e respectiva explicação dos instrumentos.
46
3.1. DINAMOMETRIA
A dinamometria é um método que engloba todos os tipos de medidas de força e
pressão. As forças mensuráveis são as de reação, ou seja, as forças externas transmitidas
entre o corpo e o ambiente37.
Os dinamômetros, instrumentos utilizados para este tipo de coleta de dados,
possuem formas e tamanhos diferentes, dependendo de sua especificidade. Eles têm o
objetivo de mensurar a força isotérica do indivíduo, seja através de testes dinamométricos
manuais, de tórax, lombar e de membros inferiores. Apresentam naturezas diferentes,
podendo ser apresentados sob a forma mecânica, eletrônica, digital e computadorizada.
(SANTOS, 2002)
Segundo Fenoll (2002) apud Santos (2002), estes aparelhos mensuram o
comportamento de uma carga alargada ou tensão por deformação, de uma mola,
deslocamento de ar, ou extensão de ligas metálicas, que englobará o coeficiente de fricção
entre os materiais.
Ávila et. al (2002) afirmam que os principais objetivos dos testes e medições
dinamométricos são relacionados à análise de técnica de movimento; à análise da condição
física; ao controle de sobrecargas; à influência de fatores externos (forças de reação do
solo, pressões, torques, impulsos, CP, etc.) e internos (torques das forças musculares);
monitoramento de atletas; a indicadores para detecção de talentos esportivos.
3.1.1. Dinamômetros manuais
Os dinamômetros manuais mensuram o esforço de compressão da mão.
Figura 14: Modelo de dinamômetro manual.
Fonte: www.kratos.com.br
37
http://www.usp.br/eef/lob/aulas/mecanica_arquivos/
47
3.1.2. Dinamômetros escapulares
Os dinamômetros escapulares medem esforços dos músculos peitorais.
Figura 15: Modelo de dinamômetro escapular e aplicabilidade.
Fonte: www.kratos.com.br
3.1.3. Dinamômetros dorsais
Os dinamômetros dorsais mensuram esforços de tração.
Figura 16: Modelo de dinamômetro e aplicabilidade.
Fonte: www.kratos.com.br
3.1.4. Plataformas de força
As plataformas de força constituem um sistema de análise de parâmetros cinéticos
de um movimento. (FRONTERA, DAWSON, SLOVICK, 2001) São vastamente utilizadas
em avaliações de equilíbrio humano, conforme pudemos comprovar com os resultados
desta Memória de Licenciatura.
48
Segundo Santos (2002), as plataformas de força38 constituem o meio mais comum
de mensuração da força e, principalmente, medição das pressões plantares. Entretanto, o
autor se equivoca, pois, no caso de medições de pressões plantares, o ideal é o uso de
instrumentos específicos para tais medidas, como os tapetes de pressões plantares. Pode
ocorrer, contudo, de eventuais fabricantes de plataformas de força apresentarem produtos
que permitam fotografar a superfície plantar, o que permite a verificação de deformidades
na superfície plantar, como aparecimento de calosidades.
As plataformas de força são muito comuns em estudos de equilíbrio. Na
posturografia convencional, as análises baseiam-se na projeção do centro de pressão sobre a
plataforma e na movimentação do ponto de aplicação da força de reação do solo com alta
nitidez e sensibilidade. Isto permite identificar o nível de funcionalidade global e de cada
ponto envolvido na manutenção do equilíbrio e manutenção da posição ortostática39.
A projeção do CP na plataforma de força é estimada a partir de cálculos. Segundo
Ávila et al. (2002), este instrumento fornece a força de reação do solo na superfície de
contato. A força de reação do solo é representada por vetor em função do tempo,
considerando sua ação tridimensional (vertical, ântero-posterior e médio-lateral). Logo, a
plataforma de força quantifica a variação dinâmica da força de reação do solo durante a
fase de contato entre corpos, fase esta em que ocorre transferência dessas forças externas
para o corpo, inferindo mudanças nas condições de movimento. Duarte (2000, a) explica
que o CP é o ponto de aplicação da resultante das forças verticais que agem sobre a
superfície de suporte.
Figura 17: Plataforma de força.
Fonte: www.rgm-md.com
38
39
As plataformas de força também são conhecidas como plataformas dinamométricas.
www.rgm-md.com
49
A figura 17 ilustra uma plataforma de força da marca Argo40. De forma geral, as
plataformas de força são confeccionadas com um material plano e compacto, com pequena
área. No caso dessa marca, os fabricantes a descrevem como contendo quatro sensores,
localizados nos vértices da placa, capazes de mensurar o peso do sistema indivíduo +
plataforma. A partir deste valor, é possível calcular o ponto de projeção do peso total do
sistema. Então, a aquisição elétrica dos dados converte os sinais coletados (analógicos) em
sinais digitais a uma freqüência de 600Hz e com uma resolução de 12 Bits e compara-os
com o peso da plataforma. A partir deste resultado, calcula-se o centro de pressão (CP) do
indivíduo.
O CP é uma medida de deslocamento e é dependente do CG do corpo. A oscilação
do CG representa, realmente, uma oscilação do corpo (balanço). Já a oscilação do CP
indica uma resposta neuromuscular ao balanço do CG. As diferenças entre o CG e CP são
devidas a efeitos dinâmicos e, quanto menor for a freqüência de oscilação do corpo,
menores serão as características dinâmicas na posição de equilíbrio. (DUARTE, 2000, a)
Uma outra marca de plataforma de força bastante conhecida é a Kistler. (figura 18)
Figura 18: Modelo de plataforma de força da marca Kistler + amplificador de carga (Kistler – modelo
9865E1Y28- com 8 canais para conversão de saída)
Fonte: http://www.igce.unesp.br/ib/efisica/lem/plataforma_de_forca.htm
Este equipamento constitui-se de um material plano, compacto, em alumínio, com
dimensões de 60cm x 40cm, que comporta quatro transdutores41 de força com três
componentes. A conversão de sinais analógicos para digitais42, para a leitura dos dados,
40
Argo - Plataforma de força para posturografia estática. Desenvolvida pela RGM em parceria com o
Bioengineering Center of the Genoa University e o Hospital La Colletta of Arenzano (Itália).
41
Para fins biomecânicos, os transdutores de força transformam energia mecânica em energia elétrica.
42
Sinal: Quantidade física que transfere informação. S. Analógico: De natureza continuamente variável em
voltagem. S. digital: Apresenta número limitado de valores (0 e 1) funcionando como interruptor. A
50
permite a determinação dos três componentes ortogonais da força (vertical e horizontais),
momento de força e centro de pressão.
Para melhor entendimento do funcionamento de uma plataforma de força, tomemos
como exemplo a marca Kistler, acima mencionada.
Figura 19: Plataforma de força Kistler
Fonte: www.kistler.com
Acoplado a uma plataforma de força há um circuito elétrico, quer dizer, um ciclo de
material que não oferece resistência à passagem de corrente elétrica (material condutivo),
permitindo que os elétrons fluam continuamente. As placas formam capacitores, pois são
duas placas feitas de material condutor comportando um material isolante no meio (material
dielétrico). Sendo capacitores, um dos cuidados ao se construir uma plataforma de força é o
tamanho da placa (área), pois afeta o fluxo de campo e o espaçamento entre as placas, pois
altera a força de campo43.
É formada por multicomponentes de quartzo (material isolante; bloqueia a
passagem da corrente elétrica) que mensuram os três componentes ortogonais de forças
(Fx, Fy, Fz) aplicadas em qualquer direção. Pode acontecer, entretanto, de, durante a
descrição metodológica de algum estudo científico, surgir a menção de “cristais de quartzo
piezoelétricos”. Segundo Frontera, Dawson e Slovick (2001), as plataformas de força
podem ser compostas por transdutores de força piezoelétricos ou de “strain gauge”.
O material piezoelétrico é, geralmente, um material não condutor tal como o
quartzo. Possui a função de gerar carga elétrica quando submetido a uma força, sendo essa
carga proporcional à magnitude da força aplicada. Seu funcionamento é semelhante ao de
conversão se faz necessária para a leitura do fenômeno no computador. Mais detalhes, estudar processamento
de sinais.
43
GURGEL, J. Eletrônica e informática aplicadas à Biomecânica. Apresentação realizada à turma de
Aprofundamento I em Biomecânica, no segundo semestre de 2002. IEFD/UERJ.
51
um capacitor, porém com limitação quanto à carga. Já o “strain gauge”, se baseia no
princípio de transformar energia mecânica (mudanças no comprimento) em energia
elétrica.44.
Figura 20: Teste em plataforma de força.
Fonte: www.rgm-md.com
A figura 20 ilustra um teste realizado em plataforma de força. Durante testes
utilizando a plataforma de força, o indivíduo permanece sobre a plataforma que está ligada
a um computador monitorado pelo avaliador. A avaliação eletrônica, realizada a partir da
obtenção dos sinais da amostra, fornece o ponto de aplicação do momento de força e o
momento livre sobre o eixo Normal da plataforma. A tampa de vidro permite o registro
fotográfico feito da superfície de contato, pelo lado inferior, simultaneamente à medição da
força.
Em exames de posturografia computadorizada (ou estabilometria), as oscilações do
CP são monitoradas, enquanto o indivíduo permanece em pé sobre uma plataforma de
força. (SANTANA & GONÇALVES, 2002)
O comportamento do equilíbrio é baseado em parâmetros espaciais, temporais,
espectrais e híbridos. Os parâmetros espaciais são baseados na cinemática do sinal
(amplitude e velocidade de deslocamento); os parâmetros temporais baseiam-se na
quantificação da área produzida pelas oscilações do CP, no plano da plataforma de força; os
parâmetros espectrais baseiam-se na identificação dos componentes do sinal; os parâmetros
híbridos, na combinação de medidas de domínio temporal e medidas de distância.
(SANTANA & GONÇALVES, 2002)
44
GURGEL, J. Eletrônica e informática aplicadas à Biomecânica. Apresentação realizada à turma de
Aprofundamento I em Biomecânica, no segundo semestre de 2002. IEFD/UERJ.
52
Pesquisas referentes à Equilibriometria tiveram crescimento durante os últimos
trinta anos. Entretanto, a variedade de métodos utilizados e aplicados na Estabilometria tem
feito com que uma padronização na freqüência de sinais, bem como no índice
estabilométrico, seja procurada e testada constantemente. (mais detalhes, vide Barros et al,
s/d)
Com relação à finalidade do uso das plataformas de força em análises clínicas e/ ou
biomecânicas, podemos dizer que estes instrumentos mensuram a troca de forças entre o
sujeito e a superfície da plataforma de força, durante a execução de uma determinada tarefa
motora.
Os sinais posturográficos representam um indicador, mesmo que indireto, de como
o sistema de controle motor é capaz de organizar os segmentos corporais para resolver
problemas do equilíbrio. Através de teste de postura ereta quieta45, as plataformas de força
podem ser úteis para o estudo do controle de retroalimentação do indivíduo, bem como para
a capacidade ou ajustes antecipatórios46.
Os ajustes posturais antecipatórios (APA) são estratégias de manutenção do
equilíbrio em resposta às perturbações ou durante deslocamentos voluntários do CG. Têm
funções de: minimizar as perturbações posturais, em termos de equilíbrio ou orientação
postural; preparar a postura para o movimento; ajudar a realização do movimento com
relação à velocidade ou força; desenvolver momentos de inércia que se opõem aos
momentos intersegmentares, que podem criar instabilidades ao movimento. (DUARTE,
2000, a)
Outros métodos de mensuração comumente utilizados pela comunidade científica
para o estudo do equilíbrio e postura humanos são a Goniometria, Eletrogoniometria
Acelerometria, Cinemetria e, até, a Eletromiografia. A Goniometria auxilia na descoberta
de desvios posturais através de medidas dos ângulos articulares, tendo como alternativa de
contramedida a prática de ginástica postural pelo indivíduo.
Segundo Frontera, Dawson e Slovick (2001), a Goniometria permite a informação
de uma variável cinemática e a Eletrogoniometria é um método mais moderno, pois se
utiliza de potenciômetros, que fornecem impulsos elétricos ao computador, traçando a
45
No teste de postura ereta quieta, os indivíduos são orientados a permanecerem o mais imóveis quanto
possíveis, num mesmo lugar, em curto período de tempo. (DUARTE, 2000, a)
46
www.rgm-md.com
53
informação do ângulo articular com o tempo. Isto permite que os ângulos articulares de
cada instante do movimento sejam registrados para, posteriormente, serem analisados.
A Acelerometria permite o registro de acelerações e, por conseguinte, de vibrações
atuantes no corpo, produzidas por ele ou não. Os acelerômetros, instrumentos utilizados
neste tipo de medição, são acoplados ao corpo do indivíduo, em geral sobre as articulações,
de modo a registrar os tremores nesta área, na realização de determinada tarefa motora. O
excesso de vibrações no corpo pode ser prejudicial ao organismo, como o caso de
indivíduos expostos devido ao exercício profissional (ex.: pilotos de helicóptero), mas a
vibração também pode ser útil no tratamento de indivíduos que apresentam dificuldades no
controle postural (ex.: portadores de Mal de Parkinson).
A Cinemetria, muito comentada nesta obra, permite o registro ou reconstrução do
gesto esportivo, através do uso de uma ou mais câmeras de vídeo de alta freqüência, o que
possibilita uma visão bi ou tridimensional do gesto. (ÁVILA et al, 2002) O uso de câmeras
de vídeo para o registro de imagens, voltado à assistência, em experimentos laboratoriais ou
de campo, é de extrema importância para a verificação e debate entre as informações
obtidas em teste e o que se vê na execução do gesto motor. Atualmente, o avanço
tecnológico nesta área, por meio de criação de “softwares”, possibilita que,
automaticamente, as imagens registradas sejam digitalizadas para, posteriormente, serem
analisadas e avaliadas. O conhecimento de patologias que afetam o sistema neuromotor e as
complicações que delas provêm permitem que a análise destes dados seja ainda mais eficaz.
Já a Eletromiografia permite verificar a atividade elétrica do músculo durante a
execução de determinada ação motora. Pode ser de superfície, com o uso de eletrodos de
superfície, e de invasão (ou invasiva). Os eletrodos de superfície são acoplados à pele do
indivíduo e permitem registrar a atividade eletromiográfica de músculos superficiais de
extensas áreas e de mais unidades motoras, se comparados aos eletrodos de fio fino,
utilizados no método invasivo. A grande vantagem do uso de eletrodos de fio fino é que
não há muita possibilidade de que haja interferência de músculos vizinhos durante a coleta
de dados, além de permitir o registro de atividades EMG de músculos mais profundos e
menores. (FRONTERA, DAWSON e SLOVICK, 2001) Por outro lado, o aparecimento de
dor e o desconforto causado ao sujeito testado durante a realização deste método, torna-o
desvantajoso.
54
Assim, podemos perceber que o uso da EMG para estudos do equilíbrio e postura
dos seres humanos pode garantir uma avaliação mais completa do que se pretende verificar.
Em casos nos quais se notam um esforço maior da pessoa em manter uma determinada
posição, como na postura ereta em bipedestação, este “esforço” poderia ser comprovado
pelo registro de aumento de atividade elétrica dos músculos responsáveis pela estabilização
do corpo nesta posição. Aliás, os métodos de mensuração do comportamento motor
humano possibilitam a quantificação dos movimentos motores, auxiliando tanto em testes
biomecânicos, como nos testes clínicos.
55
Capítulo 4 SISTEMAS SENSORIAIS
Este capítulo destina-se a comentar os diferentes sistemas sensoriais presentes no
organismo humano e suas funções na manutenção do controle postural. Entretanto, não se
pretende aprofundar na questão do funcionamento de tais organismos. O intuito é focalizar
a tendência de pesquisas e a importância de tais achados para o trabalho de reabilitação e
prescrição de atividades físicas, junto a indivíduos com história de desordens de equilíbrio.
Os sistemas sensoriais são caracterizados por três classes de sensores utilizados pelo
corpo para o cumprimento da regulação do equilíbrio. Esse sistema de controle postural
fornece informações acerca de posições relativas dos segmentos do corpo, bem como da
magnitude das forças aplicadas sobre o mesmo. Os sistemas atuam de forma complexa,
integrada, redundante e diferenciada, para cada perturbação sobre o corpo humano.
(ROTHWELL, 1994 apud DUARTE, 2000, a)
Tratando-se dos procedimentos biomecânicos de mensuração do movimento,
relacionados à quantificação de estratégias que envolvem o mecanismo de equilíbrio, temos
a Posturografia.47 Assim, este capítulo destina-se a ilustrar e comentar alguns dos diversos
estudos desenvolvidos nesta área, de modo a aferir a importância de tais iniciativas.
4.1 SISTEMA VESTIBULAR
O sistema vestibular fornece informações sobre a posição e movimento da cabeça
em respeito às forças gravitacional e inerciais. Compõe-se de dois tipos de receptores – os
otólitos e os canais semicirculares -, que fornecem informações sobre a posição e
movimento da cabeça.48 (DUARTE, 2000, a)
Muitas patologias podem comprometer o sistema vestibular e, conseqüentemente,
acarretar problemas de ordem postural e de controle de equilíbrio.
A labirintopatia, por exemplo, popularmente conhecida como “labirintite”, provoca
uma série de sintomas como tontura, instabilidade postural, surdez ou zumbido. O
comprometimento de alguma ou das estruturas que formam o labirinto faz com que o
cérebro capte informações equivocadas sobre nossa posição no ambiente e, assim,
47
A Posturografia é uma das técnicas de procedimentos biomecânicos que estuda o sistema de controle
neuromuscular.
48
http://www.usp.br/eef/lob/pe/
56
provoque em nosso corpo “alucinações de movimento”. Isso pode sugerir vertigem,
instabilidade (“desequilíbrios”), desvio de marcha ou zumbidos.49
Vários fatores comprometem a função do vestíbulo, podendo ocasionar problemas
labirínticos. Esses problemas podem ser: doenças pré-existentes, como hipertensão,
diabetes, reumatismo, etc; utilização de remédios que alteram as funções do ouvido, como
alguns antibióticos e antiinflamatórios; alterações bruscas da pressão barométrica;
infecções por vírus ou bactérias; alterações do metabolismo orgânico; aterosclerose;
traumas sonoros; problemas da coluna cervical e da mandíbula; doenças específicas do
ouvido; hábitos negativos como consumo excessivo de cafeína, tabagismo, álcool ou
drogas; estresse e problemas psicológicos50.
A partir desta afirmativa, concluímos que populações específicas podem ser
incluídas num grupo chamado “de risco” com relação ao desenvolvimento de distúrbios de
equilíbrio. Os idosos, infelizmente, apresentam muitos fatores que sugerem um
comprometimento de seu equilíbrio corporal. Com o passar da idade, o desgaste do corpo
físico, faz com que, naturalmente, o idoso apresente doenças “características da idade”,
além da mudança de hábitos, como diminuição da prática de atividade física, entre outros.
Outros grupos que poderiam ser considerados “de risco” são aqueles cuja atuação
profissional depende que os indivíduos fiquem expostos a ambientes não propícios para
uma boa qualidade de equilíbrio, como os astronautas e os mergulhadores em apnéia.
Tratando dos astronautas, um estudo publicado na Space Life Sciences Research
Highlights (2001) comenta que a desorientação espacial e doenças provocadas em muitos
astronautas que participam de missões espaciais são causadas pela ausência da gravidade, já
que esta auxilia fundamentalmente na função dos otólitos. Obviamente, como já foi dito,
em pouco tempo, o cérebro se adapta a estas condições e aprende a estimar a orientação
espacial sem a referência do sinal gravitacional.
O estudo objetivou provar que a disfunção do otólito causa instabilidade postural no
pós-vôo espacial. Este envolveu 45 astronautas com 24 missões espaciais realizadas entre
1989 e 1995. Cada tripulante foi testado na plataforma de Posturografia Dinâmica
Computadorizada antes do vôo, e 5 vezes após o vôo (entre 2h e 4h depois da aterrissagem
49
50
http://www.hcnet.usp.br/otorrino/labirint.htm
http://www.hcnet.usp.br/otorrino/labirint.htm
57
e, novamente, às 24h, 48h, 96h e 192h após a aterrissagem). Imediatamente após o vôo,
todos os tripulantes demonstraram desordens no controle do equilíbrio, quando comparados
ao momento antes do vôo espacial. Após 4 dias do pouso da aeronave (96h), os astronautas
recuperaram o controle postural normal. Os astronautas veteranos foram melhores nos
testes, quando comparados aos iniciantes nos testes sensoriais pós-vôo, sugerindo que a
transição da microgravidade para a gravidade normal da Terra é decorrente da experiência.
Segundo o mesmo estudo, essa instabilidade postural apresentada pelos astronautas
no seu retorno à Terra é idêntica àquela apresentada pelos pacientes com desordem de
equilíbrio daqui da Terra. A diferença está no tempo de recuperação entre estes dois grupos.
Enquanto os astronautas podem levar de 2 a 4 dias após sua chegada na Terra, em média,
para se recuperarem, o típico paciente pode levar de 1 semana a 1 mês para se recuperar,
enquanto alguns nunca se recuperam.
4.2 SISTEMA VISUAL
O sistema visual fornece informações ao cérebro quanto à posição e movimentação
de um objeto no espaço, e à posição e movimento dos membros relativos ao ambiente e ao
resto do corpo, através dos olhos. (DUARTE, 2000, a) O sistema capta informações através
da luz refletida por superfícies ou outros corpos. A luz entra pela córnea, projeta-se na
retina, para, então, ser transformada em sinais elétricos pelos fotorreceptores. Estes sinais
são enviados ao cérebro através do nervo óptico para demais processos, entretanto a
combinação, a transformação e o processamento destes sinais que garantem a percepção
tridimensional do mundo a partir de imagens bidimensionais, captadas pelos olhos,
parecem não serem conhecidas.51
A visão é o sistema sensorial que o corpo mais confia nas tarefas de manutenção da
postura e de movimento. (LATASH, 1997 apud DUARTE, 2000, a) Talvez por isso, a
influência da visão em tarefas de manutenção do equilíbrio e controle postural seja,
aparentemente, a questão mais estudada nesta área, quando trata da interferência dos
sistemas sensoriais na manutenção do equilíbrio postural.
Santana & Gonçalves (2001) investigaram a influência da visão no equilíbrio
postural em crianças obesas pré-púberes, impulsionados pelo fato de que, embora se saiba
51
http://www.usp.br/eef/lob/pe/
58
que a visão tem extrema importância na manutenção do equilíbrio estático, como já
estudado em crianças e adultos, poucos estudos se referem às crianças obesas.
A amostra foi composta por 4 indivíduos obesos com 10 anos de idade (2 meninos
e 2 meninas), com IMC>= 85, e medida de prega cutânea triceptal e subescapular com
percentil >= 90. Os resultados sugeriram que há maior atividade dos sistemas de controle
de equilíbrio quando o sujeito está de olhos fechados, sem que esse aumento seja
acompanhado por alterações na eficiência do controle. Essas alterações são mais evidentes
no eixo medial-lateral. Os autores concluíram que a estabilidade no sentido medial-lateral é
mais dependente da visão que a do sentido ântero-posterior, no caso de crianças obesas prépúberes, quando testadas com os pés juntos. Essa dependência não interfere na eficiência,
mas na quantidade dos sistemas regulatórios.
Um outro estudo apresentado por Gandra, Oliveira e Nadal (2003) objetivava
identificar o comportamento de variáveis cinemáticas do estabilograma devido à privação
da informação visual e testar modificações ao longo do período do exame. Segundo estes
autores, a duração do teste estabilométrico tem sido pouco investigada.
O exame constou de 10 mulheres e 12 homens com média de idades de 26,3 anos (±
5,4). Os sujeitos foram orientados a adotarem a postura ereta normal sobre o centro da
plataforma de força, com os pés confortavelmente unidos e os membros estendidos ao
longo do corpo. Os indivíduos testados deveriam olhar para um ponto fixo, a cerca de 2m
de distância da altura dos olhos. Cada teste teve duração de 30min, sendo realizados testes
de olhos abertos e fechados, alternando esta condição a cada 60s, após um sinal sonoro. Os
sujeitos não realizaram treinamento para a execução dos testes. As variáveis investigadas
foram a velocidade média e o deslocamento do CP.
Os resultados demonstraram que a condição de olhos fechados influenciou as
variáveis, principalmente a velocidade média do CP. Houve aumento da magnitude das
variáveis ao longo do tempo dos testes, sendo que estas diferenças passaram a ocorrer a
partir dos 10min. Os autores concluíram que a velocidade média é a variável mais sensível
para detectar precocemente os distúrbios de equilíbrio relativos à supressão da visão.
Obviamente, qualquer estudo científico a ser realizado é digno de atenção, embora
apresente erros metodológicos, conclusivos e/ou de outra natureza. No estudo supracitado,
podemos notar alguns aspectos importantes. A informação de que os executantes
59
permaneceram com os pés “confortavelmente unidos”, leva a duas interpretações: os
indivíduos estavam mesmo com os pés se encostando, sendo que esta união não estava
causando desconforto aos mesmos, ou eles estavam com os pés naturalmente ou pouco
afastados. Com base nisso, e apoiada na informação de que uma base de sustentação menor
(pés juntos) que o ideal (pés naturalmente separados ou pouco afastados) provoca um
esforço maior do organismo para controlar o estado de equilíbrio e, ainda, que o tempo do
teste (30min) pede que o indivíduo realize ajustes posturais, de maneira natural, a fim de
evitar o estado de fadiga, concluo que tal estudo deixou de apresentar certos dados.
De qualquer forma, estas críticas somadas à informação de que o teste durou 30min,
que, em cada 60s, os sujeitos abriam e fechavam os olhos, olhando para um ponto fixo, e,
ainda, que tal atitude era determinada a partir do alarme de um sinal sonoro, talvez sejam
indicativas de que a conclusão ou, até mesmo, os achados de tal estudo estejam
equivocados.
Isto porque se o objetivo de tal estudo era verificar a influência da visão no
comportamento de variáveis cinemáticas e testar modificações decorrentes durante o
exame, logo, o sinal sonoro comprometia outro sistema sensorial. Aliado ao fato de que, ao
abrir os olhos, o sujeito deveria estar olhando para o tal ponto fixo e de não haver pré-teste
para o experimento, talvez provocasse um estresse ou uma preocupação do executante em
“fazer certo”.
Com relação ao tipo de exame que analisa a postura ereta irrestrita de longa
duração, Duarte (2000, a) investigou esta situação em diferentes condições (visuais,
suportando uma carga, diferentes superfícies de suporte e solado de calçado), medindo os
padrões do CP. Segundo o autor, muitos estudos voltam-se para estudar a postura ereta
quieta, que significa os sujeitos ficarem em pé tão imóvel quanto possível, num mesmo
lugar (geralmente, plataforma de força) por curtos períodos. Entretanto, é fácil perceber que
em situações do cotidiano, como a espera em um fila de banco, as pessoas costumam alterar
sua postura, como o deslocamento de seu peso de um membro inferior para outro.
O método constou de 31min de teste, sendo 1 min para pré-teste (minuto excluído).
Os sujeitos puderam mudar a postura livremente a qualquer momento, não houve restrição
a como ficarem em pé e tinham permissão para se comunicar com o pesquisador. Todos os
sujeitos eram saudáveis e os testes foram realizados em ambiente sem barulho. As
60
condições testadas para visão foram: 1) sem carga e olhos abertos (chamada de “normal”),
2) com carga e olhos abertos, 3) sem carga e com olhos fechados, e 4) com carga e com
olhos fechados. A carga tratou-se de um cinto de chumbo preso à cintura. Participaram
deste teste 5 sujeitos saudáveis.
Os resultados demonstraram que não houve diferenças no padrão do CP nas
condições testadas (uso de carga, obstrução da visão, rigidez da superfície de apoio e do
solado do calçado). Segundo o autor, os achados confirmam a hipótese de que mudanças
posturais permitem a momentânea circulação sangüínea na sola dos pés. Além do fato de
que se mantivermos um ambiente visualmente constante, o número de mudanças posturais
não será afetado pela obstrução da visão durante a postura ereta irrestrita. Esta questão
(manutenção de ambiente visualmente constante) foi favoravelmente utilizada pelo estudo
citado anteriormente.
Ao se comentar sobre populações ditas “de risco”, propensas a distúrbios de
equilíbrio, um estudo realizado por Ferreira et al. (2003) investigou: 1- se indivíduos idosos
com ou sem alguma patologia, quando comparados aos adultos, usariam estratégias
diferentes de controle postural (visto pelo número e amplitude das mudanças posturais)
durante a postura natural por longo tempo; e 2- se a permanência durante 31min na postura
natural por longo tempo influenciaria a postura ereta quieta durante 1min.
Participaram do estudo 21 sujeitos: 7 adultos, com média de idades de 24 ± 3 anos;
7 idosos, com média de idades de 65 ± 4 anos; 7 idosos patológicos, com média de idades
de 69 ± 4 anos. Todos os idosos participavam do Programa de Atividade Física para a
Terceira Idade da Universidade de São Paulo. No grupo de idosos patológicos, havia 3
sujeitos com artrose no joelho, 2 com problemas auditivos e 2 com labirintite. Os resultados
demonstraram que todos os sujeitos foram capazes de permanecer em pé durante 30min (já
que o primeiro minuto foi excluído para pré-teste), entretanto os indivíduos usaram
diferentes estratégias para permanecer sobre a plataforma de força durante este tempo. De
modo geral, os adultos mudaram a localização do CP várias vezes e mostraram diferentes
regiões de atração do CP, mas a maioria dos sujeitos permaneceu numa única região de
atração do CP. Os idosos e idosos patológicos apresentaram número e amplitude de
mudanças muito similares, indicando que, pelo menos durante 30min de postura natural, a
presença de patologias não influenciou a tarefa. Os autores concluíram que esta pode ser
61
uma alternativa encontrada pelos idosos, com ou sem presença de patologias, para evitar
perturbações do equilíbrio, o que poderia levar a quedas. Também concluíram que
mudanças posturais, durante a permanência em pé por longo tempo, são necessárias para
evitar fadiga. As variações de amplitude e número nas mudanças não foram
significativamente diferentes. Os autores complementam que estudos posteriores serão
necessários, para verificar se idosos apresentam número e amplitude de mudanças posturais
maiores que os adultos em situação mais fatigante, como numa condição em que a duração
seja superior a 30min.
Comparando as mudanças de equilíbrio entre as faixas etárias do ser humano,
Freitas Junior & Barela (2003) verificaram as oscilações posturais de jovens, adultos e
idosos durante manutenção da postura ereta estática com e sem utilização da informação
visual, para determinar em que ciclo vital começariam a ocorrer mudanças no controle
postural. A amostra foi composta por 12 homens e 16 mulheres: 10 jovens com idades de
20 a 25 anos, 6 adultos com idades de 40 a 45 anos, 7 adultos com idades de 50 a 55 anos,
e 5 idosos com idades de 60 a 65 anos.
Para o exame, os indivíduos permaneceram descalços em apoio bipodal, com uma
distância de 5cm entre os pés, sobre uma plataforma de força, e braços estendidos ao longo
do corpo. Foi solicitado que os sujeitos ficassem os mais estáveis possíveis. Os testes foram
realizados com olhos abertos e fechados, com um alvo a ser observado, situado a uma
distância de 1,2m dos olhos do sujeito a ser testado. Foram 6 tentativas de 60s, realizadas 3
com olhos abertos e 3 com olhos fechados.
Os resultados indicaram que as mudanças significativas começam após 60 anos e
apenas para a direção ântero-posterior. A ausência de informação visual provocou um
aumento das oscilações de forma similar. Houve, inclusive, aumento da amplitude média de
deslocamento do CP com o avanço de idade. Os autores sugerem que as mudanças na
direção ântero-posterior podem ser explicadas porque o equilíbrio assim mantido depende
do controle de número grande de articulações. Já na direção medial-lateral, o controle
depende, basicamente, da articulação do quadril. Os autores também observaram que a
partir dos 40 anos houve uma tendência linear ao aumento das oscilações posturais com o
passar da idade.
62
Nota-se que há uma preocupação em se estudar a atuação dos sistemas sensoriais na
regulação do equilíbrio humano. O fato de a visão ser o complexo mais utilizado nesta
função, no organismo humano, aumenta o interesse em pesquisas nesta área. Muito se
pesquisa, mas muito há que se pesquisar. Parece não ser conhecido o mecanismo real de
funcionamento da visão e, conseqüentemente, a diminuição e perda desta função.
As mudanças ocorridas em idosos talvez sejam foco da maioria das pesquisas
envolvendo controle postural humano, devido, dentre outros fatores, ao fato de que muitas
quedas envolvendo estes indivíduos podem ser evitadas, e muitas delas, infelizmente,
levam à morte do indivíduo. Descobertas desta natureza e suas aplicações na melhoria da
qualidade de vida de populações levam ao desenvolvimento de um país, já que muitos
gastos relacionados ao tratamento de doenças poderiam ser minimizados com a prevenção
das mesmas doenças.
4.3 SISTEMA SOMATOSSENSORIAL
O sistema somatossensorial tem a função de:
a) Fornecer informações sobre a posição do corpo no espaço relativo à
superfície de suporte;
b) Fornecer informações da posição e velocidade relativa entre os
segmentos do corpo;
c) Fornecer informações sobre as pressões agindo na interface segmentobase de suporte. (WOOLACOTT & SHUMWAY-COOK, 1990 apud
DUARTE, 2000, a)
Esse sistema, acoplado aos demais aqui citados, forma um circuito de feedback no
sistema de controle postural. Com o envelhecimento do organismo humano, esse sistema
torna-se o mais importante na escolha de estratégias posturais. Os sensores
somatossensoriais compreendem os proprioceptores musculares (Órgão Tendinoso de
Golgi e os fusos musculares) e articulares e mecanorreceptores cutâneos. (DUARTE, 2000,
a)
A partir disso, podemos concluir que a perda sensorial que acomete indivíduos
diabéticos, e que, por vezes, ocasiona formação de escaras nos pés, e num estágio mais
avançado, mutilação de parte do membro inferior, é devido ao comprometimento da via
63
somatossensorial do sistema de controle postural. Lesões no sistema musculoesquelético,
formação de feridas, entre outras ocorrências, em indivíduos com perda de sensibilidade e
que levam a uma instabilidade do equilíbrio corporal, podem ser atribuídas ao mau
funcionamento do sistema somatossensorial do organismo.
O avanço nas pesquisas nas áreas de equilíbrio e postura, em Biomecânica, sem
dúvida, torna o tratamento de indivíduos com desordens de equilíbrio mais eficaz. Essa
eficácia pode ser vista, não apenas em ambientes clínicos, na atuação de fisioterapeutas,
médicos, de forma geral, entre outros, mas na reabilitação complementar com profissionais
de Educação Física e, ainda, na construção dos equipamentos de diagnóstico e recuperação
(utensílios) dos pacientes. Contudo, vemos que há uma necessidade de se encontrar um
perfil de pesquisas, pois muito se pesquisa, mas os métodos e metodologias são diversos, o
que pode representar necessidade de padronização neste campo. Além do fato de que tais
resultados podem estar sendo gerados de maneira equivocada.
64
Capítulo 5 Metodologia
SITUAÇÃO - PROBLEMA
Embora a Biomecânica seja ferramenta fundamental no exercício profissional de
Educação Física, não sabemos com que tendência se dá a produção da área de Equilíbrio
corporal.
1.
HIPÓTESES
Carecem de pesquisas as áreas que dizem respeito à atuação profissional
junto a indivíduos em fase de desenvolvimento motor, bem como prescrição de exercícios
para melhora de performance de desportistas, com relação ao equilíbrio mecânico.
2.
A ênfase de pesquisa nesta área proposta está sendo dada em postura em
bipedestação e questões de reabilitação.
3.
Não há um método eficaz para mensuração de equilíbrio nos esportes e
outras áreas carentes de instrumentos.
4.
Caso haja um método eficaz para mensuração de equilíbrio nos esportes e
outras áreas carentes de instrumentos, este não vem sendo aplicado ou até divulgado.
OBJETIVO
Diante disso, o objetivo deste estudo é identificar a tendência de produção na área
de equilíbrio corporal sob a perspectiva da Biomecânica.
JUSTIFICATIVA
Acredita-se que este estudo se justifica por acrescentar e contribuir para a literatura
nacional de Biomecânica, além de ser um incentivo para a criação de um método eficaz de
mensuração de equilíbrio em desportos e outras áreas carentes de instrumentos.
MÉTODO
Para constituir o corpus de análise desta Memória de Licenciatura, tomamos como
fonte o periódico Journal of Biomechanics, a partir do qual foram levantados os artigos
65
que, entre os anos de 2000 e 2001, trataram do tema Equilíbrio humano. O conteúdo desses
artigos foi submetido a uma análise, na qual se utilizou a técnica proposta por Laurence
Bardin (2000) adotada por Batista (2001). O critério de seleção adotado, para os artigos a
serem analisados, foi incluir aqueles que apresentaram os seguintes termos em se título:
fase “stance” (da marcha); estabilidade; caminhada (“Walking”); marcha; centro de
gravidade; postura; locomoção humana; postura quieta; equilíbrio; controle postural.
E/ou os termos: caminhada (“Walking”); estratégias de quadril e tornozelo; controle
postural; marcha; locomoção; estabilidade; postura em pé (“Standing”); estabilidade
primária; análise de marcha; locomoção humana; postura; equilíbrio; ciclo da marcha;
instabilidade, marcha humana, estratégia postural, em seu resumo de palavras-chave.
Num segundo momento, foi realizada a técnica de “Scanning” (GOODMAN, 1976
apud KLEIMAN, 1989) naqueles artigos que não apresentaram palavras-chave em seu
resumo ou, ainda, que parecessem, através da leitura de seus títulos, que seus conteúdos
não contribuiriam para este estudo, já que, em alguns casos, a transcrição de palavras-chave
não ajudava na decisão de incluir tais artigos no corpus de análise.
Adotamos como características de análise, portanto, os objetivos pretendidos para as
investigações, os principais instrumentos utilizados em tais pesquisas e, ainda, o perfil
amostral dos estudos. Não foram considerados os instrumentos empregados para análise
estatística dos resultados destes estudos.
O corpo desta Memória de Licenciatura compõe-se, inclusive, de capítulos que
visam facilitar o entendimento da obra. O Capítulo 1 propõe uma revisão acerca do
equilíbrio humano sob a perspectiva da Biomecânica. O Capítulo 2 aborda alguns dos
métodos de localização do centro de gravidade do corpo humano. O Capítulo 3 trata de
alguns dos diversos instrumentos, mais comumente utilizados, por pesquisadores na área de
Equilibriometria pertencente à Biomecânica. O Capítulo 4 propõe uma breve revisão dos
sistemas sensoriais que auxiliam na tarefa do equilíbrio mecânico e postural humanos.
Concluindo a obra, apresentam-se os resultados obtidos na revisão de literatura do Journal
of Biomechanics, as conclusões tiradas e, por conseguinte, as propostas para estudos
futuros.
66
CORPUS DE ANÁLISE
1. ANDRIACCHI, T.P.; ALEXANDER, E.J. Studies of human locomotion: past,
present and future. In: Journal of Biomechanics, vol. 33, n°10, p. 1217-1224, 2000.
2. ARNOLD, A. S.; DELP, S. L. Rotational moment arms of the medial hamstrings
and adductors vary with femoral geometry and limb position: implications for the
treatment of internally rotated gait. In: Journal of Biomechanics, vol. 34, n°4, p.
437-447, 2001.
3. BASELLI, G.; LEGNANI, G.; FRANCO,P.; BROGNOLI,F.; MARRAS,A.;
QUARANTA, F.; ZAPPA, B. Assessment of inertial and gravitational inputs to the
vestibular system. In: Journal of Biomechanics, vol. 34, n°6, p. 821-826, 2001.
4. BAUBY, C. E.; KUO, A. D. Active control of lateral balance in human walking. In:
Journal of Biomechanics, vol. 33, n°11, p. 1433 – 1440, 2000.
5. BELLCHAMBER, T.L.; VAN DEN BOGERT, A.J. Contributions of proximal and
distal moments to axial tibial rotation during walking and running. In: Journal of
Biomechanics, vol. 33, n°11, p. 1397 – 1403, 2000.
6. BLASZCZYK, J.W.; PRINCE, P.; RAICHE,M.; HÉRBERT, J. Effect of ageing and
vision on limb load asymmetry during quiet stance. In: Journal of Biomechanics,
vol. 33, n° 10, p.1243- 1248, 2000.
7. BRADY, R.A.; PAVOL, M.J.; OWINGS, T. M.; GRABINER, M.D. Foot
displacement but not velocity predicts the outcome of a slip induced in young
subjects while walking. In: Journal of Biomechanics, vol. 33, n° 7, p. 803 - 808,
2000.
8. CHOLEWICKI, J.; SIMONS, A. P. D.; RADEBOLD, A. Effects of external trunk
loads on lumbar spine stability. In: Journal of Biomechanics, vol. 33, n° 11, p. 1377
– 1385, 2000.
9. CHOLEWICKI, J.; POLZHOFER, G.K.; RADEBOLD, A. Postural control of
trunk during unstable sitting. In: Journal of Biomechanics, vol. 33, n° 12, p. 1733 1737, 2000.
10. DESJARDINS, J.D.; WALKER, P.S.; HAIDER, H.; PERRY, J. The use of a forcecontrolled dynamic knee simulator to quantify the mechanical performance of total
knee replacement designs during functional activity. In: Journal of Biomechanics,
vol. 33, n° 10, p. 1231-1242, 2000.
11. DE WIT, B.; DE CLERCQ, D.; AERTS, P. Biomechanical analysis of the stance
phase during barefoot and shod running. In: Journal of Biomechanics, vol. 33, n° 3,
p. 269 - 278, 2000.
67
12. DINGWELL, J.B.; CUSUMANO, J.P.; STERNAD, D.; CAVANAGH, P.R. Slower
speeds in patients with diabetic neuropathy lead to improved local dynamic stability
of continuous overground walking. In: Journal of Biomechanics, vol. 33, n° 10, p.
1269-1277, 2000.
13. GEFEN, A.; MEGIDO-RAVID, M.; ITZCHAK, Y. In vivo biomechanical behavior
of the human heel padd uring the stance phase of gait. . In: Journal of
Biomechanics, vol. 34, n° 12, p. 1661-1665, 2001.
14. GRANATA, K.P.; ORISHIMO, K.F. Response of trunk muscle coactivation to
changes in spinal stability. In: Journal of Biomechanics, vol. 34, n° 9, p. 11171123, 2001.
15. HOWARD, C.S.; BLAKENEY, D.C.; MEDIGE, J.; MOY, O.J.; PEIMER, C.A.
Functional assessment in the rat by ground reaction forces. In: Journal of
Biomechanics, vol. 33, n° 6, p. 751 - 757, 2000.
16. HODGES, P.W.; CRESSWEL, A.G.; DAGGFELD, K.; THORSTENSSON, A. In
vivo measurement of the effect of intra-abdominal pressure on the human spine. In:
Journal of Biomechanics, vol. 34, n° 3, p. 347- 353, 2001.
17. HRELJAC, A. & MARSHALL, R.N. Algorithms to determine event timing during
normal walking using kinematic data. In: Journal of Biomechanics, vol. 33, n° 6, p.
783 - 786, 2000. S
18. IQBAL, K. & PAI, Y. Predicted region of stability for balance recovery: motion at
the knee joint can improve termination of forward movement. In: Journal of
Biomechanics, vol. 33, n° 12, p. 1619 – 1627, 2000.
19. KAUFMAN, K.R.; HUGHES, C.; MORREY, B.F.; MORREY, M.; AN, K. Gait
characteristics of patients with knee osteoarthritis. In: Journal of Biomechanics,
vol. 34, n° 7, p. 907–915, 2001.
20. KENYON, G.P. & THAUT, M.H. A measure of kinematic limb instability
modulation by rhythmic auditory stimulation. In: Journal of Biomechanics, vol. 33,
n° 10, p. 1319 - 1323, 2000.
21. LIU, W. & MAITLAND, M.E. The effect of hamstring muscle compensation for
anterior laxity in the ACL-deffcient knee during gait. . In: Journal of Biomechanics,
vol. 33, n° 7, p. 871 - 879, 2000.
22. NOVOTNY, J.E.; BEYNNON, B.D.; NICHOLS, C.E. Modeling the stability of the
human glenohumeral joint during external rotation. In: Journal of Biomechanics,
vol. 33, n° 3, p 345 - 354, 2000.
23. PATAKY, Z.; FARAVEL, L.; DA SILVA, J., ASSAL, J.P. A new ambulatory foot
pressure device for patients with sensory impairment. A system for continuous
68
measurement of plantar pressure and a feed-back alarm. In: Journal of
Biomechanics, vol. 33, n° 9, p. 1135-1138, 2000.
24. POPOVIC, M. R.; PAPPAS, I. P.I.; NAKAZAWA, K.; KELLER,T.; MORARI,
M.; DIETZ, D. Stability criterion for controlling standing in able-bodied subjects.
In: Journal of Biomechanics, vol. 33, n° 11, p. 1359 – 1368, 2000.
25. RABUFFETTI, M.; FRIGO, C. Ground reaction: intrinsic and extrinsic variability
assessment and related method for artefact treatment. In: Journal of Biomechanics,
vol. 34, n°3, p. 363- 370-, 2001.
26. ROBINOVITCH, S.N.; CHIU, J.; SANDLER, R.; LIU, O. Impact severity in selfinitiated sits and falls associates with center-of-gravity excursion during descent.
In: Journal of Biomechanics, vol. 33, n°7, p. 863-870, 2000.
27. SELLES, r.w.; BUSSMANN, J.B.J.; WAGENAAR, R.C.; STAM, H.J. Comparing
predictive validity of four ballistic swing phase models of human walking. In:
Journal of Biomechanics, vol. 34, n° 9, p. 1171–1177, 2001.
28. SOETANTO, D.; KUO, C.; BABIC, D. Stabilization of human standing posture
using functional neuromuscular stimulation. In: Journal of Biomechanics, vol. 34,
n° 12, p. 1589-1597, 2001.
29. SPEARS, I.R.; PFLEIDERER, M.; SCHNEIDER, E.; HILLE, E.; BERGMANN,
G.; MORLOCK,M. M. Interfacial conditions between a press-"t acetabular cup
and bone during daily activities: implications for achieving bone in-growth. In:
Journal of Biomechanics, vol. 33, n° 11, p. 1471 - 1477, 2000.
30. STAGNI,
R.;
LEARDINI,A.;
CAPPOZZO,A.;
BENEDETTI,
M.G.;
CAPPELLO,A. Effects of hip joint centre mislocation on gait analysis results. In:
Journal of Biomechanics, vol. 33, n° 11, p. 1479 - 1487, 2000.
31. TERRIER, P.; LADETTO, Q.; MERMINOD, B.; SCHUTZ, Y. High-precision
satellite positioning system as a new tool to study the biomechanics of human
locomotion. . In: Journal of Biomechanics, vol. 33, n° 12, p. 1717 - 1722, 2000.
32. VILENSKY, J.A.; COOK, J.A. Do quadrupeds require a change in trunk posture to
walk backward? In: Journal of Biomechanics, vol. 33, n°8, P.911-916, 2000.
33. WAGENAAR, R.C. & VAN EMMERIK, R.E.A. Resonant frequencies of arms
and legs identify different walking patterns. In: Journal of Biomechanics, vol. 33, n°
7, p. 853 - 861, 2000.
34. ZHANG, X.; NUSSBAUM, M.A.; CHAFFIN, D. B. Back lift versus leg lift: an
index and visualization of dynamic lifting strategies. In: Journal of Biomechanics,
vol. 33, n° 6, p. 777 - 782, 2000.
69
RESULTADOS
O Journal of Biomechanics é filiado à American Society of Biomechanics, à
European Society of Biomechanics, à International Society of Biomechanics, à Japanese
Society for Clinical Biomechanics, à Related Research e à Australian e New Zealand
Society of Biomechanics. O periódico publica artigos de natureza experimental, artigos
originais, surveys, entre outros. É direcionado ao público de profissionais das áreas de
Medicina, Odontologia, Engenharia Biomédica, Fisioterapia, Física Aplicada, Cirurgia
Ortopédica e Plástica, Ciência de Materiais52 e a profissionais de Educação Física.
O fator ou grau de impacto de um jornal (periódico) é previsto pelo número de
vezes, no ano, em que um artigo seu é citado nas recentes publicações. Isto demonstra a
importância e aceitação dos diferentes jornais científicos para os pesquisadores. O fator de
impacto de um jornal, em um determinado ano, é verificado pelo número de vezes que os
artigos publicados neste jornal foram citados por outros artigos recentes (neste ano)
dividido pelo número total de artigos publicados entre os dois últimos anos. O fator de
impacto (número de citações por artigo por ano) do Journal of Biomechanics entre os anos
de 1999 e 2000, foi de 1,5, repetindo o fator nos dois anos. Este fator foi estudado a partir
de citações relativas a exercícios e ciências do esporte53.
Já a Elsevier Science atribui a esse periódico um fator de impacto de 1,856
verificado nas áreas de Engenharia, Biomédica e Biofísica54. De qualquer forma, o Journal
of Biomechanics possui um fator de impacto de médio a alto dentro dos periódicos da área
Biomédica.
Com relação ao estudo direcionado a esta Memória de Licenciatura, durante os anos
de 2000 e 2001, o periódico Journal of Biomechanics publicou 200 artigos científicos. (Não
foram incluídas publicações como “Nota do Editor”, “Comentários” sobre quaisquer
artigos, tampouco “Resposta do Autor”).
Através do critério de escolha de artigos proposto para esta pesquisa, foram
selecionados cerca de 20% (39), entretanto, somente 17% (34) dos artigos foram,
52
http://www.elsevier.nl/inca/publications/store/3/2/1/index.htt
http://www.sportsci.org/jour/0103/wghimp.pdf
54
http://www.cip-elsevier.com/pdf/bm_.pdf
53
70
efetivamente, aproveitados. Os gráficos abaixo ilustram os resultados obtidos com a análise
dos artigos.
a) QUANTO À ÁREA DE INTERESSE:
20
20
15
Controle
Postural
12
Mecânica da
Marcha
10
Outros
5
2
0
Figura 21: Gráfico Área de Interesse.
Quanto à área de interesse apresentada nos artigos analisados, podemos perceber,
observando a figura 21, que mais da metade (20 publicações) teve seu enfoque voltado para
o estudo da Mecânica da Marcha, enquanto que 12 se preocuparam em abordar a questão
do controle postural. A legenda “Outros” significa que tais artigos não puderam ser
encaixados nestas duas categorias, e que suas áreas de interesse eram muito especificas, de
modo que se tornou difícil sua colocação em algum grupo.
b) ESTRATÉGIA DE INVESTIGAÇÃO
100%
85%
80%
Realizaram
experimento
60%
40%
20%
15%
Não realizaram
experimento
0%
Figura 22: Gráfico Estratégia de Investigação.
71
A figura 22 ilustra a estratégia de investigação adotada pelos diferentes autores em
cumprimento de seus estudos. No gráfico, percebemos que 85% (29) da amostra realizaram
algum experimento, enquanto que 15% (5) se ativeram a outras abordagens.
c) PERFIL DOS OBJETIVOS
MECÂNICA DA MARCHA
Marcha Patológica
Modelagem
Controle Postural
Estudo de Método
Biomecânica de Calçados
Estabilidade Articular
Figura 23: Organograma Mecânica da Marcha
A figura 23 ilustra os enfoques dados nos estudos que se direcionaram à temática da
Mecânica da Marcha. Dentre os seis tópicos, o “Estudo de Método” esteve presente em
45% (9) dos estudos analisados. Os tópicos “Controle Postural” e “Modelagem” também
apareceram em bom número, representando 20% (4), cada um, dos artigos submetidos à
análise. Em “Estudo de Método” foram incluídos todos aqueles artigos que verificaram a
validade de aplicação de algum método científico já existente para desenvolver seu estudo,
ou, ainda, aqueles que se destinaram a desenvolver algum método para tal propósito. No
tópico “Modelagem” foram incluídos aqueles artigos que se propuseram a apresentar o
desenvolvimento de modelos mecânicos e⁄ ou matemáticos como objetivo de suas
pesquisas.
O tópico “Controle Postural”, embora, anteriormente, tenha sido colocado como
área de interesse, neste caso foi incluído na temática “Mecânica da Marcha”, em virtude de
72
alguns artigos abordarem, especificamente, mudanças ou estratégias posturais durante a
locomoção.
CONTROLE POSTURAL
Reabilitação
Estudo de Método
Contribuição neural e estratégias posturais
Técnica Desportiva
Modelagem
Figura 24: Organograma Controle Postural.
A figura 24 ilustra os enfoques dados nos estudos que se direcionaram à temática
Controle Postural. Dentre os cinco tópicos apresentados, o “Estudo de Método” também
teve bastante representatividade, já que esteve presente em 50% (6) dessa amostra.
d) NATUREZA DAS AMOSTRAS
15%
6%
Animais
Pessoas
Outros
79%
Figura 25: Gráfico Natureza das Amostras
A figura 25 representa o gráfico que ilustra a natureza das amostras utilizadas nos
artigos analisados nesse estudo. Podemos observar que grande parte foi composta por
73
pessoas, representando cerca de 79% (26) da amostra. A legenda “Outros” significa que as
amostras eram diversas, não sendo compostas por pessoas, tampouco animais.
e) PERFIL DAS AMOSTRAS
60%
Saudáveis
52%
50%
Osteoartrite de joelho
40%
32,70%
30%
hemiplégicos
Diabéticos
20%
10%
3,52%2,11%
1,17%
0%
Corredores de Longa
Distância
Figura 26: Perfil das Amostras.
A figura 26 ilustra o perfil das amostras, compostas por pessoas, utilizadas pelos
autores nos estudos submetidos à análise. Percebemos que 52% (223) do total de n amostral
foram compostos por sujeitos saudáveis; 32,7% (139) apresentavam osteoartrite de joelho;
3,52% (15) eram portadores de Diabetes; 1,17% (5) eram hemiplégicos; e 2,11% (9) eram
atletas, praticantes da modalidade corrida de longa distância.
Nota-se que a grande maioria das amostras adotadas pelos autores, ao utilizarem
pessoas, era composta por sujeitos saudáveis, não sendo especificado se eram ou não
praticantes de atividades físicas regulares. A classificação dada pelos autores como
“saudáveis” relacionava-se basicamente ao fato de os indivíduos não possuírem patologias
neuromusculares, cardíacas e de outras naturezas, permanentes. Os demais indivíduos
apresentavam alguma patologia ou lesão, além dos atletas, graficamente, ilustrados na
figura 26.
74
Especificando ainda mais as amostras selecionadas em tais estudos, com relação à
faixa etária dos sujeitos das amostras, temos que:
Faixa etária das amostras
49%
50%
41%
40%
Adultos
30%
Não
especificada
20%
9%
10%
Idosos
0%
Figura 27: Faixa etária das amostras.
•
Cerca
de
49%
(211)
compostas
por
indivíduos
adultos
(classificação de acordo com o sugerido pelos autores);
•
Cerca de 41% (177) não especificadas quanto à faixa etária. Neste
caso, ocorreu de ser informado o total de indivíduos e a citação de
sujeitos “adultos e idosos” ou “crianças e adultos” participando do
estudo, entretanto também ocorreu de, realmente, a amostra não ser
especificada quanto a isso ou de forma alguma.
•
Cerca de 9% (37) compostas por sujeitos idosos.
f) INSTRUMENTOS MAIS UTILIZADOS
45,00%
40,00%
35,00%
30,00%
25,00%
20,00%
15,00%
10,00%
5,00%
0,00%
44,44%
Métodos
Matemáticos
36,11%
27%
27,00%
Plataforma de
Força
Cinemetria
11%
Modelagem
EMG
Figura 28: Gráfico instrumentos mais utilizados.
75
A figura 27 ilustra, graficamente, os instrumentos mais utilizados pelos autores no
desenvolvimento de suas pesquisas nos artigos aqui analisados. O desenvolvimento de
métodos matemáticos foi constante na maioria dos trabalhos submetidos à análise; estes
representam 44,44% (16). A plataforma de força que, supostamente, seria a mais utilizada
em estudos sobre equilíbrio humano, neste trabalho, vemos que foi tão utilizada quanto a
Modelagem, por exemplo, representando 27% cada (10). Já a Cinemetria foi utilizada em
36,11% dos estudos (13) e a Eletromiografia de Superfície, em 11% (4). Aliás, é importante
ressaltar
que,
muitas
vezes,
os
métodos
de
mensuração
foram
utilizados
concomitantemente, significando que não houve exclusividade em nenhum método.
Com relação à utilização de “softwares”, no desenvolvimento de pesquisas em
praticamente todos houve a contribuição desta tecnologia, independentemente do tema
central e do instrumento principal de uso.
76
CONSIDERAÇÕES FINAIS e CONCLUSÕES
O estudo pretendeu delinear a tendência da produção em Biomecânica relacionada à
publicação de artigos científicos, sob a temática de equilíbrio corporal, com base nas
publicações do Journal of Biomechanics, entre os anos de 2000 e 2001, periódico este
considerado com fator de impacto de médio a alto, na comunidade cientifica da área
Biomédica.
Estruturar e organizar uma área de conhecimento facilita a produção de estudos
futuros, evitando a redundância e má orientação de pesquisa, o que pode provocar lacunas
nessas áreas de conhecimento. Com relação aos critérios de análise adotados, os objetivos
foram selecionados por representarem os problemas encontrados pelos autores; esses
objetivos motivaram suas pesquisas. Os instrumentos empregados pelos autores foram
analisados com o intuito de averiguar quais são mais utilizados nesta temática de pesquisa,
além de verificar a relação custo - benefício, (isto é, o que se pretende investigar condiz
com o material usado?) e apurar o método padrão-ouro (ou seja, aquele ideal para
determinado objetivo). Já o perfil das amostras, apesar de não ter sido, inicialmente, foco da
pesquisa, foi incluído durante a realização do trabalho, por se perceber a participação de
sujeitos diversos, representando diferentes populações.
Definimos, como duas grandes áreas de interesse dos estudos aqui analisados, a
mecânica da marcha e o controle postural. Segundo Frontera, Dawson e Slovick (2001),
compreender os princípios básicos biomecânicos da marcha ajuda a avaliar as
complexidades desta atividade, aparentemente simples e automática. Os fenômenos que
envolvem o ciclo da marcha auxiliam no entendimento, inclusive do estado de equilíbrio
dinâmico em que o corpo se encontra. Embora as áreas de interesse sejam distintas e os
enfoques dados, diversos, houve a prevalência de estudos de métodos, o que caracteriza
uma área de conhecimento. Nitidamente, há uma preocupação dos autores em desenvolver
algum método como objetivo de seus estudos ou, ainda, validar a aplicação de algum
método científico já existente, para desenvolver tais propósitos.
Com relação à estratégia de investigação dos autores, houve a prevalência de
estudos que realizaram experimento, entretanto, não formaram a totalidade desta amostra.
Conclui-se que estudos biomecânicos não, necessariamente, são realizados através de
metodologias tradicionais. Simulação em computador, desenvolvimento de algoritmos e,
77
até mesmo, revisão de literatura são essenciais ao desenvolvimento de uma área de
pesquisa.
Aliás, o desenvolvimento de algoritmos e demais medidas tomadas que
comportam, fundamentalmente, a Matemática, foram, novamente, comprovadas quando se
analisaram os instrumentos mais utilizados pelos autores para a estruturação de seus
estudos. Os métodos matemáticos são utilizados com o intuito de diminuir a margem de
erro dos processos de medição em Biomecânica e, muitas vezes, padronizar ou simplificar
um fenômeno complexo por meio de construção de modelos. Podendo, inclusive, reduzir os
custos da realização de experimentos e desenvolvimento de produtos.
Os estudos biomecânicos realizados com animais e modelos simuladores podem
perfeitamente ser aplicados às necessidades do homem, o que nesse estudo pôde-se
comprovar através dos resultados obtidos pela natureza das amostras. Isto se torna muito
interessante a partir do princípio de que novas estratégias devem ser utilizadas com o
intuito de facilitar o processo de coleta de dados e aplicação dos resultados. O trabalho
realizado com cada tipo de amostra contém seus inconvenientes, algo que sugere que deva
ser levado em consideração na realização de estudos. De qualquer forma, os resultados
devem ser analisados conforme seus processos metodológicos e base cientifica,
independentemente da natureza das amostras utilizadas.
As amostras compostas por pessoas apresentaram uma diversidade muito grande
(levando-se em consideração o pequeno n amostral), percebida na condição de saúde dos
sujeitos e na faixa etária apresentada. Este fato caracteriza uma produção de conhecimento
divergente, voltada para diversas populações, acrescida à condição de que os enfoques
dados, dentro das duas grandes áreas de pesquisa, aqui classificadas, são também bastante
diversos, o que pode sugerir que o conhecimento produzido não seja adequado ao
atendimento das necessidades desta área.
Concluímos que uma revisão da temática “Equilíbrio Corporal” baseada nas
publicações do Journal of Biomechanics é perfeitamente aceitável, tendo em vista o seu
fator de impacto na área Biomédica (nos anos em que foram selecionados os artigos), na
qual, em algumas instituições de Ensino Superior, inclui-se a Educação Física. Talvez a
temática sugira que a verificação da tendência de produção nesta área seja baseada em
outro jornal, que centralize mais artigos sobre equilíbrio e postura. Entretanto, além do
Journal of Biomechanics ter ótimo fator de impacto na comunidade científica da área
78
Biomédica, é um periódico de fácil acesso, inclusive com a possibilidade de se obter tais
volumes, gratuitamente, através dos periódicos CAPES.
Nossas hipóteses foram quase todas comprovadas através dos resultados
preliminares que demonstraram que, de fato, não há, ou pelo menos não estão sendo
divulgados, estudos relacionados à área de equilíbrio, voltados aos indivíduos em fase de
desenvolvimento motor. Quanto à questão dos métodos de mensuração de equilíbrio
aplicados ao esporte, não foi possível verificá-los, mas há uma sugestão de que a população
de atletas não seja tão visada em estudos deste tipo em virtude do n e natureza amostrais
apresentados nos artigos analisados. Além disso, observou-se a carência de pesquisas
relacionadas à área de esportes e desenvolvimento motor, o que pode trazer como
conseqüência mau direcionamento de aulas e programas de treinamento voltados a tais
perfis.
Sugere-se que esses resultados preliminares sejam encaminhados para estudos mais
aprofundados, de maneira que se possa melhor orientar e delinear esta área de
conhecimento.
79
LIMITAÇÕES
O critério adotado para escolha dos artigos levou a algumas dificuldades no
processo de elaboração desta Memória de Licenciatura. Quanto à escolha de palavraschave, a dificuldade esteve, primeiramente, no fato de que nem todos os artigos
apresentavam quadro de palavras-chave em seu resumo. Segundo, a transcrição de
palavras-chave por parte dos autores, em alguns momentos, não condizia com o real
conhecimento produzido naquele determinado artigo. Já a escolha a partir de palavras
presentes no título dos artigos, que tivessem a ver com o que se pretendia pesquisar nesta
obra, também esbarrou em dificuldades pelo fato de o estudo em si não se relacionar ao
pretendido nesta Memória de Licenciatura. De todo modo, os erros foram minimizados pela
técnica de Scanning (GOODMAN, 1976 apud KLEIMAN, 1989) aplicada em todos o
corpus.
Outra dificuldade encontrada foi relacionada à especificação incompleta ou
inexistente das amostras adotadas pelos autores. Obviamente, tal fato traz conseqüências
desagradáveis já que não se podem aplicar tais achados a todos os indivíduos, bem como há
limitação de informações necessárias para a prática profissional.
O fato de a revisão ter sido feita a partir de um único jornal, num curto período de
tempo, acarreta algumas limitações. Primeiro, porque tal estudo não pode ser considerado
como instrumento delineador do estado da arte (tema equilíbrio corporal), segundo, pois há
periódicos mais voltados à área de Educação Física, com estudos diretamente aplicados ao
ramo desportivo, por exemplo.
80
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http://www.elsevier.nl/inca/publications/store/3/2/1/index.htt
http://www.sportsci.org/jour/0103/wghimp.pdf
http://www.cip-elsevier.com/pdf/bm_.pdf
83
Glossary of biomechanical terms
OUTROS:
GURGEL, J. Eletrônica e informática aplicadas à Biomecânica. Apresentação em Power
Point ministrada à turma de Aprofundamento I em Biomecânica, no segundo semestre de
2002. IEFD/UERJ.
84
ANEXO ICONCEITOS DE EQUILÍBRIO
Autor (es)/ ano
Conceito
A estabilidade corporal tem a ver com o estado de equilíbrio
HAY, HEID (1985)
do corpo. A resistência à aceleração angular ou linear e a
HALL (2000)
capacidade do indivíduo em assumir e manter uma
determinada posição refere-se ao equilíbrio corporal do
sujeito.
FERNANDES (1993, p.324)
“Estado de um corpo solicitado por duas ou mais
forças que se anulam entre si; harmonia; justa medida.”
Atribui o estado de equilíbrio a todo corpo que
HAY (1993)
permanece em repouso ou movimentando-se a uma
velocidade constante.
(ou balanço) É a capacidade de neutralizar forças que
CARR (1998)
poderiam perturbar seu estado, o que requer coordenação e
controle. Difere de estabilidade.
ENOKA (2000)
O equilíbrio mecânico existe quando o somatório de
forças que agem sobre determinado sistema é zero.
Um objeto está em equilíbrio quando a força
WATKINS (2001)
resultante e o momento resultante que agem sobre ele são
iguais a zero.
85
ANEXO II
ISAAC NEWTON
Um dos principais cientistas do
ramo da Mecânica da Física foi Isaac
teoria da gravitação universal e as três
leis da mecânica (leis de Newton).
Newton (1642-1727), criador das leis
básicas que regem o movimento, as
chamadas Leis de Newton. (DUARTE,
s/d, c)
Isaac
Newton
nasceu
em
Woolsthorpe, no Lincolnshire, Inglaterra,
no Natal do ano em que morria Galileu
Galilei, em 1642. Seu pai, um pequeno
proprietário rural, havia morrido um
pouco antes; três anos mais tarde, casouse outra vez e, mudando de cidade,
deixou o pequeno Isaac aos cuidados da
avó. Até os doze anos de idade, o menino
freqüentou a escola de Grantham, aldeia
próxima a Woolsthorpe.
Após
conseguir
o
grau
de
Bacharel, por volta de 1665, pela
Universidade de Cambridge, Newton
dedicou-se totalmente ao estudo, período
em que a Universidade se viu obrigada a
fechar as portas vista a grande epidemia
de peste negra que se alastrava na
Inglaterra. Este período em que Newton
voltou para casa foi o início da criação
das grandes descobertas que o tornariam
célebre: a teoria corpuscular da luz, a
86
O chamado “Disco de Newton”
foi criado pelo cientista após a descoberta
de que a cor branca é formada pela junção
de 7 cores: vermelha, laranja, amarela,
verde, azul, anil e violeta. Isso foi
constatado através da observação da luz
que
atravessava
um
prisma
e
se
decompunha em raias de cores diferentes
da branca. Descobriu que após testar com
as outras raias, o mesmo efeito não
ocorria; apenas com a luz branca. O
Disco de Newton trata-se de um objeto
circular, similar a um disco, dividido em
sete setores, cada um pintado com uma
cor diferente do espectro. Fazendo-o girar
rapidamente, as cores se superpõem sobre
a retina do olho do observador, fazendo-o
receber a sensação do branco.
A Teoria Corpuscular da Luz
surgiu anos mais tarde através de
exaustivo estudo de Newton acerca da
luz. O que se descobriu foi que a luz é a
emissão, por parte de um corpo luminoso,
de diversas pequenas partículas que
chegam
ao
olho
do
observador
e
produzem a sensação de luminosidade.
A partir daí, Newton criou o
telescópio refletor que utiliza um espelho
côncavo para refletir apenas a luz branca.
87
Tempos depois, Isaac Newton cria
as chamadas Leis de Newton que tentam
explicar a movimentação dos corpos,
pelos princípios da Mecânica.
como
precursor
o
também
Teve
grande
cientista Galileu Galilei.
Isaac Newton teve parte de suas
obras
documentadas.
chamado
O
compêndio,
Philosophiae
Naturalis
Principia Mathemat Princípios, compõese de três livros. O primeiro trata dos
princípios da Mecânica; é nele que
aparecem as leis do movimento, de
Newton. O segundo cuida da mecânica
dos fluidos e dos corpos deformáveis.
Finalmente,
o
terceiro
ISAAC NEWTON
(1642-1727)
situa
filosoficamente a obra do autor e traz
alguns resultados do que foi estabelecido
pelos anteriores.
Sem dúvida alguma, Isaac Newton
foi um dos grandes cientistas do mundo.
Seus
princípios
são
perfeitamente
aplicados e utilizados até hoje. Sua mente
brilhante o possibilitou ser reconhecido e
nomeado a cargos políticos, inclusive
teve participação nos assuntos religiosos
e de conflito de sua época.
88
1741- D’ Alembert apresentou
ANEXO III- D’ ALEMBERT
Nascido em Paris, em 17 de
novembro de 1717, era filho adotivo de
Madame
de
Tencin,
uma
escritora
eloqüente, e de Chevalier Destouches,
pela
primeira
vez,
sua
publicação
"Mémoire sur la des corps solides"
(Memória sobre a refração dos corpos
sólidos).
general da artilharia. D’Alembert foi
abandonado na igreja St. Jean Baptiste le
Rond e, logo depois, encaminhado a um
abrigo destinado a crianças abandonadas.
Sua mãe adotiva foi Madame Rousseau.
Os
estudos
de
D’Alembert
foram
custeados pelo dinheiro que o pai lhe
deixou após sua morte.
D'Alembert
teve
uma
ampla
educação estudando Direito, Medicina,
Ciência e Matemática. Era autodidata,
voltava-se para a Filosofia, ciências e
línguas mortas. Porém, a Matemática foi
Jean Le Rond D'Alembert
(1717 - 1783)
sua grande paixão. Em julho de 1739,
começou sua carreira em Matemática e,
dois anos depois, aos vinte e quatro anos,
1743- D’Alembert publica o Traité
foi admitido na Academia de Ciências de
de Dynamique, que era uma interpretação
Paris.
poderosa da terceira lei de Newton.
1739"Mémoire
D’Alembert
sur
le
calcul
publica
intégral"
(Memória de Cálculo Integral).
1740- Teorema Fundamental da
1744-
D’
Alembert
publica
“Traité de l'équilibre et du mouvement
des fluides" (Tratado do equilíbrio e do
movimento dos fluidos) aplicando o seu
Álgebra ou Teorema de D’Alembert:
princípio
"Toda e qualquer equação algébrica que
relacionados com o movimento e com o
representa uma função inteira, admite
equilíbrio dos fluidos.
à
solução
de
problemas
sempre uma raiz".
89
1747- D’Alembert publica um
trabalho de cinco volumes, editado entre
artigo enviado à Academia de Ciências da
1753 e 1767, “Mélanges de littérature et
Prússia sob o título de “Réflexions sur la
de philosophie”, concentra boa parte de
cause générale des vents” (Reflexão
seus estudos nessas áreas. Entre as idéias
sobre a causa geral dos ventos); isso lhe
contidas
rendeu o prêmio da Academia. O artigo
aceitava um argumento a favor da
tratava das equações diferenciais parciais
existência de Deus, baseado na crença de
e também da utilização dessas equações
que a inteligência não pode ser um
na Física.
produto da matéria somente.
1748-
Inicia
os
nesse
trabalho
D'Alembert
trabalhos
relacionados à teoria de sistemas lineares.
1749-
D’Alembert
elabora
trabalho sobre mecânica intitulado de
"Recherch précession des équinoxes et
sur la mulation de l'arxe de la terre dans l
newtonien" (“Pesquisas sobre a precessão
dos equinócios e sobre anulação terra no
sistema newtoriano”) e as "Recherches
sur différents points important système du
monde"
(“Pesquisas
sobre
diferentes
pontos do sistema do mundo”).
1751-1772- D’Alembert trabalhou
na publicação dos oito volumes da
“Encyclopédie ou Dictionnaire raisonnné
des sciences, dês arts, et dês métiers”.
(“Enciclopédia ou Dicionário racional das
ciências, das artes e dos ofícios”).
D'Alembert escreveu a maioria dos textos
matemáticos e científicos.
D’Alembert dedicou-se inclusive
a estudar Literatura e Filosofia. Um
90