UNIVERSIDADE CIDADE DE SÃO PAULO
PROGRAMA DE MESTRADO EM FISIOTERAPIA
Caroline Galatti Moura Coelho
ANÁLISE DA PROPORCIONALIDADE ENTRE AS FASES DE
PROPULSÃO E RECUPERAÇÃO DO SINAL ELETROMIOGRAFICO
EM SITUAÇÃO DE EXAUSTÃO SUBJETIVA NO
CICLOERGÔMETRO INSTRUMENTADO
São Paulo
2015
ii
Caroline Galatti Moura Coelho
ANÁLISE DA PROPORCIONALIDADE ENTRE AS FASES DE
PROPULSÃO E RECUPERAÇÃO DO SINAL ELETROMIOGRAFICO
EM SITUAÇÃO DE EXAUSTÃO SUBJETIVA NO
CICLOERGÔMETRO INSTRUMENTADO
Dissertação apresentada ao Programa de
Mestrado em Fisioterapia da Universidade
Cidade de São Paulo, sob orientação do
Prof. Dr. César Ferreira Amorim, como
requisito para obtenção do título de Mestre.
São Paulo
2015
iii
Caroline Galatti Moura Coelho
ANÁLISE DA PROPORCIONALIDADE ENTRE AS FASES DE
PROPULSÃO E RECUPERAÇÃO DO SINAL ELETROMIOGRAFICO
EM SITUAÇÃO DE EXAUSTÃO SUBJETIVA NO
CICLOERGÔMETRO INSTRUMENTADO
Dissertação apresentada ao Programa de
Mestrado em Fisioterapia da Universidade
Cidade de São Paulo, sob orientação do
Prof. Dr. César Ferreira Amorim, como
requisito para obtenção do título de Mestre.
Área de concentração: Avaliação e Prevenção em Fisioterapia
Data da defesa:
Resultado:_______________
Banca examinadora:
Prof. Dr. César Ferreira Amorim________________________________
Universidade Cidade São Paulo
Prof. Dr. Richard Eloin Liebano
Universidade Cidade São Paulo
Prof. Dr. Carlos Alberto Kelencz
Centro Universitário Ítalo Brasileiro
São Paulo
2015
iv
Resumo
Introdução: Pedalar é uma atividade que requer movimentos sincronizados de
múltiplas articulações com o objetivo de gerar propulsão ao transferir para o pedal a força
produzida pelos membros inferiores durante o ciclo da pedalada. A atividade elétrica
muscular no gesto motor da pedalada pode ser mensurada por meio da eletromiografia de
superfície. A eletromiografia de superfície tem sido um efetivo e aprimorado método para se
estudar a ação muscular, determinando com objetividade os diferentes potenciais de ação dos
músculos empenhados em movimentos específicos. A eletromiografia de superfície é uma
técnica importante para analisar a estrutura e o funcionamento das unidades motoras e a força
produzida por uma musculatura, identificar o músculo que foi ativado primeiro em um
determinado movimento e, principalmente, avaliar a fadiga muscular. Objetivo: Esse trabalho
tem como objetivo verificar a proporcionalidade entre as fases de propulsão e recuperação do
sinal EMG de músculos Retofemoral e Vasto medial de indivíduos saudáveis na dinâmica da
pedalada em carga máxima na situação de exaustão sibjetiva no ciclo ergômetro
instrumentado. Metodologia: Foram avaliados 25 voluntários, e realizada análise
eletromiográfica dos músculos reto femoral, vasto medial, durante a realização do exercício
incremental no ciclo ergômetro de membros inferiores até a fadiga subjetiva relatada pelo
voluntário. Resultados: A intensidade do sinal EMG do músculo Vasto Medial (valor RMS
normalizado) em cada quadrante do ciclo da pedalada. apresentou diferença significativa para
p≥0,05 em relação aos quadrantes I, II e IV, e diferença significativa para p≥0,05 em relação
aos quadrantes III e IV. Para o músculo RF (reto femoral), pode-se observar diferença
significativa para p≥0,05 em relação aos quadrantes I, II e IV, e diferença significativa para
p≥0,05 em relação aos quadrantes I, II e III. Conclusão: Foi evidenciado um aumento na
amplitude do sinal eletromiográfico proporcional ao incremento da carga. Foi possível
identificar o padrão da ativação dos músculos em relação ao ciclo da pedalada nos quadrantes
estudados, independente do nível da carga imposta.
Palavras-chave: Eletromiografia de Superfície, Cicloergômetro, Reto Femoral, Vasto
Medial
v
ABSTRACT
Introduction: Muscle activity in the gesture pedal stroke can be measured by surface
electromyography. Surface electromyography has been an effective and improved method for
studying muscle action, determining objectively the different action potentials of muscles
involved in specific movements. Objective: To identify the pattern of muscle activity of the
rectus femoris, vastus dynamics in healthy subjects pedaling at different loads on a cycle
ergometer instrumented. Methods: 20 healthy adults, where electromyographic analysis was
performed in the time domain of the rectus femoris and vastus medialis muscles during the
incremental cycle ergometer exercise in the lower limbs were evaluated. Results: The EMG
signal from the vastus medialis muscle (normalized RMS value) in each quadrant of the
pedaling cycle showed a significant difference (p≥0.05) compared to quadrants I, II and IV,
and a significant difference for p ≥ 05 in relation to quadrants III and IV. For RF (rectus
femoris) muscle, showed a significant difference p ≥0.05 compared to the quadrants I, II and
IV, and significant for p≥ 0.05 in relation to quadrant I, II and III. Conclusion : An increase in
the amplitude of the electromyographic signal proportional to the load increment was noted. It
was possible to identify the pattern of activation of muscles in relation to the cycle in the
studied quadrants, independent of load level.
Keywords: Electromyography, Cycle Ergometer, Rectus Femoris, Vastus Medial.
vi
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
µv – Microvolt.
ACSM – American College of Sports Medicine.
Ag – Prata
Ag Cl – Cloreto de prata
CVM – Contração voluntária máxima
dB – Decibéis
DP – Desvio padrão
EMG - Eletromiografia
H0 – Hipótese nula
H1 – Hipótese alternativa
Hz – Hertz
IMC – Índice de massa corporal
ISEK – International Society of Eletrophysiology and Kinesiology
PAR-Q – Physical Activity Readiness Questionnarie
RMS – Root mean square
Rpm – Rotações por minute
sEMG – Eletromiografia de superfície
W – Watts
vii
SUMÁRIO
1.
INTRODUÇÃO
1
2.
OBJETIVOS
5
2.1.
Geral
5
2.2.
Específicos
5
3.
PERGUNTA DO TRABALHO
6
4.
HIPÓTESES
6
5.
METODOLOGIA
7
5.1.
Tipo de estudo
7
5.2.
Local
7
5.3.
Amostra
7
5.3.1.
Critérios de inclusão
7
5.3.2.
Critérios de exclusão
7
5.3.3.
Cálculo da amostragem
8
5.4.
9
Procedimentos
5.4.1.
Avaliação
9
5.4.2.
Medidas para a proteção ou minimização de quaisquer riscosErro!
definido.
Indicador
5.4.3.
Captura e análise do sinal eletromiográfico
11
5.4.4.
Exercício incremental
13
5.5.
Análise estatística
15
6.
Resultados
Erro! Indicador não definido.
7.
Discussão
Erro! Indicador não definido.
8.
Conclusão
21
9.
Publicações obtidas
20
10. Referências
21
11. Anexos
26
não
viii
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Características e variáveis demográficas dos participantes
Tabela 2 - Atividade do VM durante os quatro quadrantes da pedalada na máxima carga
Tabela 3–Atividade do RF durante os quatro quadrantes da pedalada na máxima carga
15
16
16
ix
LISTA DE FIGURAS
Figura 1–Fases e quadrantes da pedalada (Brocker&Gregor, 1996).Erro! Indicador não
definido.
Figura 2– Digrama de fluxo do estudo
8
Figura 3– Módulo de aquisição dos dados de 16 canais
12
Figura 4– Esquema do procedimento para aquisição dos dados
12
Figura 5 – Tela de aquisição dos dados
13
Figura 6 – Tela de aquisição dos dados
13
Figura 7– Cicloergômetro instrumentado de membros inferiores
14
Figura 8– Atividade elétrica dos músculos Vasto medial e reto femoral
durante os quatro quadrantes.
17
Figura 9–Média RMS dos múculos VM e RF (normalizadas)
durante o ciclo da pedalada (0-360°).
17
1
1 INTRODUÇÃO
A evidência científica indica que atividade física regular, exercícios físicos e de
aptidão são fatores determinantes de saúde. Dose adequada de atividade física regular e
participação em atividades desportivas proporcionam benefícios para saúde física e mental,
bem como para as relações sociaispara homens e mulheres de todas as idades, incluindo
pessoas com deficiências diversas. A atividade física é um meio forte para a prevenção de
doenças, melhoria da saúde e bem-estar, e também promove a integração e interação social (1).
A aptidão física é definida como a capacidade de executar atividades ocupacionais e
recreativas do dia a dia, sem fadiga indevida. A aptidão cardiorrespiratória está relacionada
com a capacidade de desempenho de grandes músculos dinâmicos, com intensidade de
exercício moderada por períodos prolongados. O desempenho do exercício físico depende do
estado funcional do sistema respiratório, cardiovascular e músculo-esquelético (2,3).
Com base nos benefícios comprovados de exercício aeróbio, o American College of
Sports Medicine (ACSM) e a American Heart Association (AHA) recomendam pelo menos 30
minutos de atividade física moderada, 5 dias por semana ou 20 minutos de atividade vigorosa,
3 dias por semana. No entanto, na maioria dos países desenvolvidos, aproximadamente 70%
da população adulta não segue estas recomendações (4,5).
Quantificar a atividade física na vida diária é de grande valor, especialmente em
populações sedentárias, e o tempo gasto ativamente na vida diária, juntamente com a
intensidade e freqüência, são questões chave na análise do nível de atividade física habitual de
uma população (6,7).
Pedalar é uma atividade que requer movimentos sincronizados de múltiplas
articulações com o objetivo de gerar propulsão, ao transferir para o pedal a força produzida
pelos membros inferiores durante o ciclo da pedalada. A bicicleta ergométrica é comumente
utilizada como uma forma de exercício aeróbico para a perda de peso, reabilitação cardíaca, e
pode ser utilizada como uma forma de teste de esforço (8).
Para entender melhor a cinemática do ciclismo, devemos dividir o ciclo da pedalada
em graus. A Figura 1 representa cinco instantes, em graus, de um ciclo de pedalada, assim
como as suas fases (propulsão e recuperação). A fase propulsiva, onde o ciclista aplica a
maior força no pedal, se dá de 0° a 180°, já de 180° a 360° se dá a fase de recuperação da
rotação do pé-de-vela, ou seja, quando o pedal esquerdo está na fase propulsiva, o pedal
direito está na fase de recuperação (9).
2
360°
Figura 1: Fases e quadrantes da pedalada (Brocker&Gregor, 1996).
Outro
fator
que
influencia
diretamente
na
cinemática
do
ciclismo
e,
conseqüentemente, no rendimento do atleta é a cadência ou freqüência de pedalada. Para
Martin, Sanderson e Umberger (2004), cadência ou freqüência média é o número de vezes
que um ciclo de pedalada se repete. Soares et al. (2005) definem cadência como o ritmo de
pedalada. Já para Nabinger, Iturrioz, Trevisan (2003), cadência seria um movimento cíclico e
repetitivo identificado pela pedalada, que consiste na manutenção de um ritmo ao executar
mais de uma rotação completa do eixo do pedal em torno do eixo central da bicicleta (10-12).
Segundo Lucía, Hoyos e Chicarro(13), ciclistas de elite experientes apresentam uma
eficiência mecânica muito próxima do padrão mecânico ideal, podendo selecionar uma
cadência adequada de pedalada para minimizar o estresse muscular e o gasto energético.
Acredita-se que a cadência de movimento preferida pelos atletas é sempre superior à cadência
mais adequada que minimizaria o consumo energético, acreditando-se assim que a escolha de
uma determinada cadência está mais associada com a capacidade de transformar o esforço
muscular em eficiência mecânica do que ao consumo de oxigênio em uma determinada
cadência (14-16).
Além da cadência, outros fatores irão influenciar significativamente na cinemática do
ciclismo. A variação angular do quadril, joelho, e tornozelo, assim como a relação entre a
variação angular do pé-de-vela e do pedal. A variação angular no plano sagital da articulação
do joelho é que apresenta a maior contribuição para o gesto motor da pedalada. A
3
contribuição da variação angular tornozelo parece permanecer a mesma nas diferentes
cadências, enquanto a contribuição da variação angular do quadril parece diminuir na medida
em que a velocidade de pedalada aumenta(17).
Desde Van IngenSchenau et al(18) que sugere que no ciclismo os músculos biarticulares são responsáveis principalmente por controlar a direção da força produzida e sua
transferência aos segmentos adjacentes durante o movimento articular, enquanto os músculos
uni-articulares são essencialmente responsáveis pela contribuição na produção de força. O
padrão de atividade muscular tem demonstrado que a maior atividade muscular ocorre durante
a fase de propulsão, quando toda a energia necessária para pedalar é transferida para o pé-devela (19).
A qualidade da pedalada depende dos diferentes ajustes da bicicleta (altura do selim,
tamanho do pé-de-vela, tamanho do quadro, etc.), da posição adotada pelo ciclista, da relação
de marchas e da técnica da pedalada. A carga de trabalho e a cadência da pedalada também
exercem influência direta na atividade muscular (20).
Durante o ciclo inteiro da pedalada (0-360°), os músculos, principalmente os
extensores de quadril e joelhos conjuntamente com os flexores plantares, atuam na fase de
propulsão do pedal, enquanto músculos como os flexores do quadril e flexores dorsais do
tornozelo realizam a fase de recuperação, reposicionando o membro inferior no ponto neutro
superior, contribuindo para a tarefa que está sendo primordialmente desempenhada pela outra
perna (19).
Grande parte das pesquisas na área refere-se às funções de músculos bi articulares e
mono articulares como flexores e extensores das articulações envolvidas no gesto da pedalada
e referem que os músculos bi articulares apresentam maior variabilidade de ativação do que
os músculos monos articulares (19).
Um estudo demonstrou que os músculos glúteo máximo e bíceps femoral parecem ter
uma importânte função no torque extensor do quadril, desenvolvido entre 0° e 180° do ciclo da
pedalada; o reto femoral e os vastos medial e lateral parecem ter uma importante função no
torque extensor o joelho, desenvolvido entre 0° e 75° do ciclo da pedalada, e o
semimembranoso, o bíceps femoral e o gastrocnêmio parecem desempenhar uma importante
função no torque flexor do joelho, observado a 189° do ciclo da pedalada (21).
A atividade muscular no gesto motor da pedalada pode ser mensurada pela
eletromiografia de superfície (sEMG) . A sEMG tem sido um método efetivo e aprimorado
para se estudar a ação muscular, determinando com objetividade os diferentes potenciais de
ação dos músculos empenhados em movimentos específicos (22-24).
4
Com a utilização da eletromiografia de superfície (sEMG) é possível avaliar a
atividade muscular no domínio temporal da frequência e da amplitude de cada músculo do
corpo separadamente ou em conjunto na realização de um movimento, tornando-se uma
ferramenta valiosa no ensino e aprendizado de processos como a auto-regulação da contração
através de biofeedback, no desenvolvimento de profundo relaxamento e no gerenciamento do
estresse muscular (25,26).
A eletromiografia de superfície (sEMG) é uma técnica importante para analisar a
estrutura e o funcionamento das unidades motoras, a força produzida por uma musculatura,
identificar o músculo que foi ativado primeiro em um determinado movimento e
principalmente avaliar a fadiga muscular (27-33).
Dentre as técnicas de avaliação de fadiga, a eletromiografia de superfície (sEMG) tem
ganhado um grande espaço para análise da fadiga muscular por ser um método que analisa o
registro da função muscular através dos sinais elétricos que o músculo emite
(20,21,27)
.
Apresenta-se como um método não invasivo e indolor onde o sinal é captado por eletrodos,
como uma técnica de fácil execução (28,29,34-37).
O sinal eletromiográfico é a captação do potencial de ação do músculo produzido
durante a contração muscular, possibilitando a informação do recrutamento das unidades
motoras a nível periférico e central. Após a captação, esse sinal é convertido e registrado
graficamente. O presente método que permite a análise da contração dinâmica e estática, já é
utilizado e validado atualmente (27-29,34,35,38-43).
Dessa maneira é relevante a realização desse estudo, que por meio de uma avaliação
bem instrumentada, previamente testada e validada, pretende abordar a relação entre a
musculatura de membro inferior e a prática habitual de atividade física e o sedentarismo. A
condição física acarreta em várias condições de saúde, sendo assim os resultados deste estudo
poderão trazer importantes contribuições para os profissionais de saúde, principalmente no
quesito prática de atividade física como atenção primária à saúde e estilo de vida saudável.
5
2 OBJETIVOS
2.1. Geral
Verificar a proporcionalidade entre as fases de propulsão e recuperação do sinal EMG
no ciclo ergomêtro de músculos Reto Femoral e Vasto Medial de MMII de indivíduos
saudáveis na dinâmica da pedalada em carga máxima na situação de exaustão subjetiva no
ciclo ergômetro instrumentado.
Específico
Comparar a integral (iEMG) do sinal dos músculos vasto medial e reto femoral no
membro dominante em relação as fases de propulsão e recuperação.
Verificar a proporcionalidade entre as fases de Propulsão e Recuperação dos músculos
Reto femoral e Vasto Medial do membro dominante de indivíduos saudáveis por meio do
sinal EMG, na dinâmica da pedalada carga máxima em situação de exaustão subjetiva no
ciclo ergomêtro instrumentado.
6
3 PERGUNTA DO TRABALHO
Existe proporcionalidade no sinal EMG de músculos reto femoral e vasto medial em
relação as fases de propulsão e recuperação do ciclo da pedalada no cicloergômetro ?
4 HIPÓTESES
H0- Não Existe proporcionalidade do sinal EMG dos músculos Reto femoral e Vasto
medial do membro dominante em relação as fases de propulsão e recuperação do ciclo da
pedalada no cicloergômetro.
H1- Existe proporcionalidade do sinal EMG dos músculos Reto femoral e Vasto
medial do membro dominante em relação as fases de propulsão e recuperação do ciclo da
pedalada no cicloergômetro.
7
5 METODOLOGIA
5.1. Tipo de estudo
Para alcançar os objetivos deste estudo, foi realizado um estudo observacional
transversal. Este projeto de pesquisa foi aprovado pelo comitê de Ética em Pesquisa da
Universidade Cidade de São Paulo – UNICID de acordo com o protocolo 13657056 (anexo 1)
5.2. Local
O presente estudo foi realizado no Laboratório de análise de movimento da
Universidade Cidade de São Paulo – UNICID.
5.3. Amostra
5.3.1. Critérios de inclusão
Foram incluídos nesse estudo adultos, saudáveis, de ambos os sexos, com idade entre
18 e 36 anos, sem história prévia de qualquer distúrbio musculoesquelético.
5.3.2. Critérios de exclusão
Foram excluídos sujeitos com qualquer diagnóstico de afecção musculoesquelética,
como fraturas, luxações, distenções ou qualquer outra que pudesse interferir na avaliação
eletromiográfica, sujeitos que apresentem alguma alteração cognitiva que impeça a
compreensão dos procedimentos, sujeitos com comorbidades importantes e aqueles que por
algum motivo estejam incapacitados de realizar o exercício incremental no cicloergômetro de
membros inferiores.
8
5.3.3. Cálculo da amostragem
Aplicando um teste T bicaudal para amostras independentes, com erro do tipo I de 5%,
erro tipo II de 20%, poder de 80 % e tamanho do efeito de 30%, o tamanho da amostra
calculado é de 25 indivíduos, conforme estudo piloto.
5.3.4. Desenho do estudo
O recrutamento e inclusão dos participantes foi realizado com avaliação de 24
participantes dos quais 4 foram excluídos, 1 por não estar apto a realizar exercício físico de
acordo com o Questionário Par-Q, e outros 3 por não terem a mesma classificação, sobre nível
de atividade física, no Questionário Baecke de atividade física habitual e no conceito do
ACSM. O diagrama de fluxo detalhado do processo de recrutamento, exclusão e avalição
estão apresentados na figura 2.
Figura2- Digrama de fluxo do estudo
9
Os indivíduos elegíveis para pesquisa, identificados com base nos critérios de inclusão
e exclusão foram convidados a participar da pesquisa. Depois deste momento, foram
apresentadas informações sobre a pesquisa (objetivos, riscos, benefícios, e procedimentos aos
quais foram submetidos). Confirmado o desejo de participar voluntariamente da pesquisa, foi
entregue uma cópia do termo de consentimento livre e esclarecido (ANEXO II), e só então,
com a assinatura do termo foi formalizada a participação do indivíduo na pesquisa.
5.4. Procedimentos
5.4.1. Avaliação
Inicialmente todos os sujeitos da pesquisa foram submetidos avaliação física, onde
será verificado peso, altura e índice de massa corporal. Também foram aferidas frequência
cardíaca, frequência respiratória, saturação de oxigênio e pressão arterial, sinais que nos
deram suporte para saber, se naquele momento o indivíduo apresenta alguma alteração e se
poderia realizar o exercício incremental no cicloergômetro de membros inferiores.
Foi preenchida uma ficha de anamnese contendo informações pessoais como nome,
idade, sexo, antecedentes pessoais relevantes e possíveis doenças ortopédicas. Todos os
sujeitos envolvidos no estudo tiveram que responder ao Physical Activity Readiness
Questionnaire (Par-Q), que tem como objetivo avaliar a prontidão para atividade física. As
respostas positivas, indicou que o sujeito necessitava de avaliação clínica e liberação médica
para participar do estudo. Em seguida, todos os sujeitos responderam ao Questionário Baecke
de atividade física habitual, que é composto por dezesseis questões que envolvem atividades
físicas ocupacionais, exercícios físicos no lazer e atividades físicas de lazer e locomoção.
5.4.2 Medidas para a proteção ou minimização de quaisquer riscos
As perguntas contidas nos questionários foram apresentadas de forma clara e objetiva,
com linguagem simples, evitando constrangimentos, ou seja, risco moral, para o pesquisado.
Foram tomadas às medidas necessárias para minimizar os riscos previsíveis (considerando as
dimensões físicas, psíquica, moral, intelectual, social, cultural ou espiritual, conforme item
II.8, da Res. CNS 196/96), bem como, foi asseguradoque os potenciais sujeitos receberam
uma adequada e acurada descrição e informação dos riscos, desconfortos, e ou benefícios que
podiam ser antecipados.
10
A confidencialidade dos sujeitos da pesquisa foi mantida. Em nenhum momento ou
por quaisquer meios, existiu a possibilidade de divulgação pública dos resultados que
permitisse identificar os dados do sujeito da pesquisa. Apenas os pesquisadores tiveram
acesso aos dados dos sujeitos.
5.4.2. Procedimentos EMG
Após a avaliação inicial onde foi aplicado dois questionários. Primeiro Physical
Activity Readiness Questionnaire (Par-Q), e Questionário Baecke descrito os procedimentos
anteriormente. Os indivíduos inclusos na pesquisa foram convocados para análise realizada no
Laboratório de análise de movimento da Universidade Cidade de São Paulo – UNICID. Foi
feita a colocação dos eletrodos de superfície sobre os músculos: reto femoral, vasto medial.
As distâncias entre os eletrodos foram mantidas fixas, bem como a área de contato e sua
localização.
Foram seguidas todas as recomendações conforme sugestão da ISEK (International
Society of Electrophysiology and Kinesiology) e SENIAM (Surface ElectroMyoGraphy for
the Non-Invasive Assessment of Muscles).
As marcações para a colocação dos eletrodos foram feitas com lápis dermográfico e
por meio de antropometria com fita métrica, que foi feita após a limpeza prévia do local com
algodão e álcool 70% para reduzir a impedância da pele.
Foi realizada tricotomia com lamina 1 dia antes pelo próprio indivíduo do local para a
colocação dos eletrodos da eletromiografia de superfície com o objetivo de impedir possível
interferência na coleta dos dados.
Para determinar a localização dos eletrodos, foram utilizadas como referência
proeminências ósseas anatômicas, a arquitetura muscular dos músculos em procedimento de
avaliação e a área perpendicular as fibras musculares, região de maior concentração de placas
motoras.
A colocação dos eletrodos foi unilateralmente no lado dominante do músculo reto
femoral, vasto medial. Além da avaliação dos músculos Reto femoral e Vasto medial.
Todos os sujeitos tiveram que utilizar roupas confortáveis para realização do exercício
no ciclo ergômetro de membros inferiores. Após a instrumentação e preparação do indivíduo
11
por meio da colocação dos eletrodos de superfície, foi realizado avaliação da contração
voluntária máxima de cada músculo respeitando os teste de força estabelecidos por Kendall et
al, 1995. Essa avaliação foi realizada sem que o indivíduo tivesse visualização da tela do
computador para que não houvesse interferência do sujeito durante o procedimento da
avaliação inicial.
5.4.3. Captura e análise do sinal eletromiográfico
Foi utilizado o programa EMGLab V1.1 - EMG System Brasil versão/2010 acoplado a
um modulo de aquisição de sinais modelo EMG1600C, com frequência de amostragem 2 kHz
por canal, resolução de 16 bits, ganho de amplificação em 2000 vezes, rejeição de modo
comum > 100 dB .
O sistema EMG será acoplado ao computador permitindo o acompanhamento e a
visualização do traçado de amplitude do sinal de atividade elétrica dos músculos analisados,
simultaneamente com a variação do ciclo da pedalada, bem como a velocidade da pedalada e
também das diferentes cargas controladas impostas no cicloergômetro instrumentado.
Juntamente a esses sensores foi acoplado ao sistema de aquisição de dados um
eletrodo para monitorar a frequência cardíaca frente às diferentes cargas impostas pelo
exercício para monitoração e segurança do exercício.
Os dados gravados através da instrumentação utilizada foram inicialmente analisados
no software EMGLab (EMG System do Brasil) que fornece todas as informações
relacionados a amplitude e frequência do sinal inclusive a média RMS (Root Mean Square).
Os dados, registrados simultaneamente, foram analisados pelo método quantitativo no
domínio do tempo pela amplitude e integral do sinal . Os valores das atividades elétricas dos
músculos (µV RMS) foram normalizados individualmente pela contração voluntária máxima
(CVM).
12
Figura 3– Módulo de aquisição dos dados de 16 canais (EMG System do Brasil,
fonte www.emgsystem.com.br)
O sistema EMG foi acoplado ao computador, e durante o tempo de realização do
exercício incremental, foi possível acompanhar o traçado referente à carga do cicloergômetro
para que fosse possível realizar os incrementos na carga com precisão.
Figura 4– Esquema do procedimento para aquisição dos dados
Foi utilizada a análise em telas contínuas durante todo o exercício incremental no
cicloergômetro de membros inferiores.
13
Figura 5 – Tela de aquisição dos dados
Carga
20
0
Velocidade
2
1
0
-1
cadenciasPedal
6
4
2
0
VastoMedialD
1000
0
-1000
RetoFemoralD
200
0
-200
-400
260
270
280
290
300
Figura 6 – Tela de aquisição dos dados
5.4.4. Exercício incremental
Após a avaliação da contração voluntária máxima, o sujeito já posicionado na bicicleta
ergométrica, previamente ajustada, com os eletrodos posicionados na área perpendicular as
fibras musculares, na região de maior concentração de placas motoras dos músculos Reto
femoral e Vasto medial, foi realizado o exercício incremental seguindo o Protocolo de Billat
(2001). O protocolo é realizado mantendo uma velocidade constante, em média 22,5 Km/h. A
14
cada 3 minutos foi realizados um incremento de 25 Watts na carga do cicloergômetro, até a
fadiga subjetiva relatada pelo indivíduo que estava sendo avaliado. (figuras 5 e 6).
Para os ajustes do cicloergmêtro foi usado como referência o trocante maior do indíviduo
avaliado.
Levando-se em consideração que o Protocolo de Billat é realizado até a fadiga
subjetiva, para a classificação da percepção subjetiva do esforço, 30 segundos antes do
incremento na carga do cicloergômetro de membros inferiores, o indivíduo responderá à
Escala de Borg.
Para garantir a integridade dos participantes serão adotados os seguintes sintomas para
a interrupção do teste conforme American College Sports Medicine (2007):
• Início de sintomas anginosos;
• Sinais de má perfusão: tontura, confusão, ataxia, palidez, cianose, náuseas ou pele
fria e úmida;
• Solicitação da interrupção do teste pelo indivíduo;
• Manifestações físicas ou verbais de fadiga severa;
• Falha no equipamento.
Figura 7– Cicloergômetro instrumentado de membros inferiores (EMG System do Brasil –
www.emgsystem.com.br)
15
5.5. Análise estatística
A variável analisada foi o domínio temporal da amplitude do sinal da Eletromiografia
de superfície na fase de propulsão e recuperação do ciclo da pedalada.
Na análise estatística descritiva as variáveis quantitativas foram apresentadas como
média e desvio padrão e as variáveis qualitativas foram apresentadas na forma de tabela de
contingência. Os dados foram submetidos a um teste de normalidade e posteriormente foi
aplicado o teste estatístico mais adequado de acordo com os dados para estabelecer uma
comparação entre os grupos. Sendo calculado o intervalo de confiança de 95% e estabelecido
como significante um valor de p≤ 0,05.
Os dados foram coletados em formulário padronizado e armazenados em uma planilha
eletrônica de dados (Microsoft Excel® 2007. Redmond, WA, EUA), e depois submetidos a
um tratamento estatístico adequado.
6
RESULTADOS
Foram avaliados no total 20 indivíduos, a estrategia de monitorar sinais clinicos
durante o teste foram adotadas para ter um feedback do condicionamento físico dos
voluntarios com o intuito de observar se iria afetar o padrão da ativação dos músculos
estudados em relação qoas quadrantes do ciclo da pedalada. As caracteríticas e variáveis
demográficas dos sujeitos estão descritas na tabela 1. A média de idade dos participantes nos
dois grupos foi bem parecida, sendo 25,70 (5,29) anos para os participantes fisicamente ativos
e 23,10 (4,23) anos para os participantes sedentários.
Tabela 1 –Características e variáveis demográficas dos participantes
Grupo
Fisicamente
Ativos
Grupo
Sedentários
Feminino
5 (50)
5 (50)
Masculino
5 (50)
5 (50)
25,7 (5,29)
23,1 (4,23)
Variáveis
Gênero
Idade (anos)
Altura (metros)
1,73 (0,1)
1,7 (0,09)
Peso (kilos)
74,75 (13,03)
75,78 (21,77)
IMC
25,08 (3,65)
25,99 (6,63)
Sim
1 (10)
1 (10)
Não
9 (90)
9 (90)
Apto
10 (100)
0 (0)
10 (100)
0 (0)
9,9 (0,71)
7,37 (0,81)
Fumante
Par-Q
Inapto
Baecke
16
Com relação aos valores obtidos pela Escala de Borg durante o exercício incremental
os números variaram de 0 a 10 sendo que na carga total a média para o grupo fisicamente
ativo foi 6,5 (2,51) e para o grupo sedentário 5,7 (1,77).
Na tabela 2, estão espressos os valores do padrão de ativação do músculo vasto medial
do lado dominante nos quatro quadrantes da pedalada em quatro incrementos de carga.
Podemos observar que houve uma maior ativação deste músculo durante o primeiro quadrante
da pedalada nos quatro incrementos de carga.
Tabela 2 - Atividade do VM durante os quatro quadrantes da pedalada na máxima carga.
Quadrante
4 Incrementos
Amplitude média do Sinal Bruto - VM4C (µV)
I – propulsão
147.09 ± 11,76
II– propulsão
67.82 ± 5,42
III– recuperação
6.99 ± 0,55
IV– recuperação
63.95 ± 5,11
Variáveis contínuas estão expressas em média e desvio-padrão (DP), RMS (Root Mean Square)VM (vasto medial).
Na tabela 3, estão demonstrados valores do padrão de ativação do músculo reto
femoral do lado dominante nos quatro quadrantes da pedalada em quatro incrementos de
carga. Podemos observar que houve uma maior ativação deste músculo durante o quarto
quadrante da pedalada nos quatro incrementos de carga.
Tabela 3–Atividade do RF durante os dois quadrantes da pedalada na máxima carga.
Amplitude média do
Sinal Bruto - RF4C (µV)
Quadrante
I – propulsão
26.95 ± 2,15
II – propulsão
17.75 ± 1,42
III - recuperação
5.21 ± 0,41
IV - recuperação
46.00 ± 3,68
Variáveis contínuas estão expressas em média e desvio-padrão (DP),RMS (Root Mean Square),RF (reto femoral).#: diferença
significativa
17
A Figura 8 mostra o comportamentos dos músculos vasto medial e reto femoral do
lado dominante nos quatro quadrantes da pedalada em todas as cargas.
Figura 8:Atividade elétrica dos músculos vasto medial e reto femoral
durante os quatro quadrantes.
A Figura 9 mostra o comportamento dos músculos vasto medial e reto femoral
durante o ciclo completo da pedalada.
Figura 9:Média RMS dos músculos VM e RF (normalizadas)
durante o ciclo da pedalada (0-360°).
18
7. DISCUSSÃO
Esse estudo analisou o padrão do sinal eletromiográfico dos músculos reto femoral e
vasto medial em jovens saudáveis, na carga máxima do exercício incremental realizado no
cicloergômetro de membros inferiores.
A utilização da eletromiografia de superfície no domínio do tempo permitiu monitorar
a ativação muscular do reto femoral e vasto medial durante o ciclo da pedalada. Entendendo
que cada músculo possui uma importante função no movimento da pedalada, atuando em uma
fase distinta da mesma, optou-se por analisar a magnitude do sinal EMG (valor RMS
normalizado) em cada quadrante do ciclo da pedalada.
No estudo de Hug e Dorel
(60)
, na comparação entre grupos, evidenciou diferenças
significativas para a magnitude de sinal EMG (valor RMS normalizado), quando comparados
por quadrantes da pedalada. Este dado, também pôde ser observado em nosso estudo, uma vez
que o músculo vasto medial teve uma maior atividade no primeiro quadrante e o reto femoral,
teve uma maior atividade no quarto quadrante da pedalada.
No estudo de Candotti, 2003, no primeiro quadrante, o valor RMS entre os grupos foi
diferente significativamente para os músculos RF e VL na cadência de 90 rpm. No terceiro
quadrante, não foi evidenciada diferença significativa entre os grupos de músculos. Em nosso
estudo também não houve diferença significativa no terceiro quadrante(61).
De acordo com Gregor (2000), a atividade dos músculos monoarticulares é muito mais
consistente quando comparada a atividade dos músculos biarticulares, no sentido da
quantidade de ativação muscular. Pode-se observar que o RF, músculo de função biarticular
que atua tanto no quadril como no joelho, apresentou maior atividade na fase de propulsão,
atuando como um extensor do joelho, juntamente com o VL, nessa mesma fase do ciclo.
Entretanto, o RF também apresentou um certo grau de ativação na fase de recuperação da
pedalada, atuando como um flexor de quadril(10).
Pode-se observar na Tabela 3 que o reto femoral apresentou uma maior atividade na
fase de recuperacão, juntamente com uma menor ativacão do vasto medial (Tabela 2). Porém,
houve uma ativação do músculo Vasto medial na fase de recuperação, mais especificamente
durante o quarto quadrante do ciclo da pedalada (Figura 7).
Os músculos VM e VL são cruciais para a geração de forças no pedal. O vasto medial,
produz 55% do total de potencia durante a fase de propulsão (62).
Pontos fortes e limitações do estudo
19
Visando uma coleta de dados fidedigna, nosso estudo realizou uma instrumentação de
qualidade, onde o cicloergômetro de membros inferiores possuía um transdutor de força para
que sincronizado ao módulo de aquisição e ao computador, pudesse fazer ajustes perfeitos
para o incremento da carga. Em nossa pesquisa nós também tivemos a preocupação de
controlar a velocidade e a cadência da pedalada com dispositivo eletrônico para esse fim.
Além disso, para reduzir os riscos de um exercício físico, nós tomamos todas as medidas para
saber se os sujeitos envolvidos na pesquisa estavam realmente aptos a realizar o tipo de
esforço proposto.
Em contrapartida, durante as coletas foi possível perceber que outros músculos como
vasto lateral, bíceps femoral, gastrocnêmio e tibial anterior tem um papel importante na
pedalada, tendo papel importante para o estudo deste tipo de atividade.
Sugestões para novos estudos
Os resultados desse estudo nos mostraram que a possibilidade de pesquisas futuras
com praticantes de ciclismo permitirá uma análise mais intensa sobre o padrão dessas
musculaturas durante o ciclo da pedalada, bem como identificar melhor estratégia de
treinamento e de reabilitação de profissionais desta modalidade. Levando-se em consideração
novos estudos que avaliaram mais músculos e encontraram resultados significativos com
relação ao seu papel e sua ativação frente a exercícios físicos, seria muito interessante realizar
um estudo com o mesmo tipo de instrumentação que foi realizada em nossa pesquisa, porém,
incluindo a avaliação eletromiográfica de mais músculos de MMII, como o vasto lateral,
bíceps femoral, gastrocnêmio e tibial anterior.
8 CONCLUSÃO
Esse estudo permitiu identificar o padrão de ativação dos músculos vasto medial e reto
femoral independente da condição física do voluntário, evidenciando um aumento na
amplitude do sinal eletromiográficoproporcional ao incremento da carga. Foi possível
identificar o padrão da ativação dos músculos em relação ao ciclo da pedalada, independente
do nível da carga imposta. Esses achados estão de acordo com a literatura e podem ser
utilizados como parâmetro para treinamento, fortalecimento muscular e reabilitação com uso
de cicloergômetros.
20
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26
ANEXO 1
Comitê de Ética em Pesquisa
Termo de Consentimento Livre e Esclarecido
O
Sr(a)_________________________________________________________
portador do RG n°___________________, nascido em___________________, residente
à______________________________________________________
na
cidade
de_______________________________, está sendo convidado a participar do estudo
Comportamento da atividade elétrica dos músculos de membros inferiores envolvidos na
dinâmica da pedalada em ciclo ergômetro instrumentado, cujo os objetivos são Verificar a
amplitude do sinal EMG de músculos de MMII de indivíduos saudáveis na dinâmica da
pedalada em diferentes cargas no ciclo ergômetro instrumentado, comparar as atividades dos
MMII em relação às diferentes cargas, correlacionar a atividade elétrica dos músculos de
MMII com a cargadurante a pedalada e identificar o comportamento da atividade elétrica
dos músculos de MMII nos 4 quadrantes da pedalada nas diferentes cargas.
Para tanto, esse estudo tem como objetivo estudar o comportamento dos músculos de
membros inferiores e avaliar o seu desempenho diante de um exercício na bicicleta
ergométrica. Acreditamos que essa avaliação possa nos dar informações importantes sobre
como a atividade física influencia a condição dessa musculatura e dessa maneira reforçar a
sua prática para auxiliar pessoas no momento necessário.
Como será o estudo?
O estudo será inteiramente realizado em apenas uma visita. Etapa 1: Inicialmente será
realizada coleta dos dados pessoais; sinais vitais, como pressão arterial, frequência cardíaca,
27
frequência respiratória, oxigenação periférica de oxigênio; e medição de peso e altura. Será realizado o
QuestinárioPar-Q de prontidão para atividade física, sendo que se uma das respostas desse
questionário for sim, você precisará da liberação de um médico para realizar o nosso estudo. Em
seguida será preenchido o questionário Baecke de atividade física habitual, para saber em que grupo
você se enquadra (sedentário ou ativo). Etapa 2: Em seguida, o Sr. (a) conhecerá os equipamentos dos
testes que realizaremos: o eletromiógrafo que mede a atividade elétrica dos seus músculos e a bicicleta
ergométrica onde será realizado o exercício. Além disso, nós iremos ajustar a bicicleta ergométrica de
acordo com a sua altura. Etapa 3: Após a limpeza com algodão e álcool, da região do membro inferior,
nós colocaremos os eletrodos da eletromiografia. Para cada músculo que iremos avaliar nós iremos
posicionar o Sr (a) e pediremos para que faça força contra a resistência que iremos fazer manualmente
e então realizaremos as primeiras medidas com o eletromiógrafo. Durante as medições o Sr. (a) não
sentirá absolutamente nada. Etapa 4: Na bicicleta já ajustada o Sr (a) irá iniciar o exercício em níveis
leve, moderado e intenso. É importante que o Sr (a) mantenha o mesmo rítmo. A cada 3 minutos, será
realizado um incremento (aumento)na carga do cicloergômetro, até a fadiga subjetiva relatada pelo Sr
(a).
Você estará sendo acompanhado por profissionais da saúde especializados e treinados, durante todos
os testes. Todos estes testes serão realizados no Laboratório de Análise do movimento da
Universidade Cidade de São Paulo – UNICID (Rua Cesário Galeno, 448/475 – Tatuapé São Paulo –
SP).
Quais os riscos?
A eletromiografia de superfície e o exercício incremental de membros inferiores na bicicleta
ergométrica não oferecem risco a jovens saudáveis, como você. Se por algum motivo você apresentar
algum sinal que apresente risco para realização do estudo você não será incluído na pesquisa.
Entretanto, pelo menos teoricamente, qualquer teste que envolve esforço pode ter algum risco
potencial: desconforto, tonturas, dor e pressão alta. Todavia, os seus testes serão acompanhados por
uma equipe previamente treinada.
Qualquer dúvida ou esclarecimento poderá ser dado pelo pesquisador responsável, Professor César
Ferreira Amorim que pode ser encontrado Rua Cesário Galeno, 448/475 e no telefone (11)987909380.
28
O Sr (a). terá garantia de sigilo de todas as informações coletadas e poderá retirar seu consentimento a
qualquer momento, sem nenhum prejuízo ou perda de benefício.
Declaro ter sido informado e estar devidamente esclarecido sobre os objetivos deste estudo, sobre as
técnicas e procedimentos a que estarei sendo submetido e sobre os riscos e desconfortos que poderão
ocorrer. Recebi garantias de total sigilo e de obter novos esclarecimentos sempre que desejar. Assim,
concordo em participar voluntariamente deste estudo e sei que posso retirar meu consentimento a
qualquer momento, sem nenhum prejuízo ou perda de qualquer benefício (caso o sujeito de pesquisa
esteja matriculado na Instituição onde a pesquisa está sendo realizada).
Data: ___ /___ /___
_____________________________________________
Assinatura do sujeito da pesquisa
______________________________________________
Pesquisador responsável / orientador
______________________________________________
Pesquisador responsável
Nós, Professor César Ferreira Amorim responsáveis pela pesquisa Comportamento da atividade
elétrica dos músculos de membros inferiores envolvidos na dinâmica da pedalada em ciclo ergômetro
instrumentado,declaramos que obtivemos espontaneamente o consentimento deste sujeito de pesquisa
(ou de seu representante legal) para realizar este estudo.
Data: ___ /___ /___
__________________________________________
Assinatura do Pesquisador Responsável / Orientador
__________________________________________
Assinatura do Pesquisador Responsável
29
ANEXO 2
Modelo da ficha de coleta de dados pessoais.
Nome:_______________________________________________________________________
Data de Nascimento:__________________________ Idade: ____________________________
Data da Coleta:_______________________________ Hora: ____________________________
Sexo:_______________________________________ Peso: ____________________________
Altura: _____________________________________ IMC: ____________________________
FC:_____________ FR: _____________ Sato2: _____________ PA: _____________________
Fumante:________________________ Anos/maço: ___________________________________
Antecedentes pessoais:
__________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________
________________________________________________________
Doenças musculoesqueléticas:
__________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________
________________________________________________________
30
ANEXO 3
Modelo do Questionário Par-Q de prontidão para atividade física.
Este questionário tem objetivo de identificar a necessidade de avaliação clínica antes do início da
atividade física. Caso você marque mais de um sim, é aconselhável a realização da avaliação clínica.
Contudo, qualquer pessoa pode participar de uma atividade física de esforço moderado, respeitando
as restrições médicas.
Por favor, assinale “sim” ou “não” as seguintes perguntas:
1) Alguma vez seu médico disse que você possui algum problema de coração e recomendou que você
só praticasse atividade física sob prescrição médica?
Sim
não
2) Você sente dor no peito causada pela prática de atividade física?
sim
não
3) Você sentiu dor no peito no último mês?
sim não
4) Você tende a perder a consciência ou cair como resultado do treinamento?
sim
não
5) Você tem algum problema ósseo ou muscular que poderia ser agravado com a prática de
atividades físicas?
Sim
não
6) Seu médico já recomendou o uso de medicamentos para controle de sua pressão arterial ou
condição cardiovascular?
sim
não
7) Você tem consciência, através de sua própria experiência e/ou de aconselhamento
médico, de alguma outra razão física que impeça a realização de atividades físicas ?
sim
não
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Gostaria de comentar algum outro problema de saúde seja de ordem física ou psicológica que impeça a
sua participação na atividade proposta?
__________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
Declaração de Responsabilidade
Estou ciente das propostas desse projeto, evento/ atividade:
__________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
Assumo a veracidade das informações prestadas no questionário “PAR Q” e afirmo estar liberado pelo
meu médico para participação na atividade a ser realizada.
Nome do participante:___________________________________________________________
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Data
_____________________________________
Assinatura
32
ANEXO 4
Modelo do Questionário Baecke de atividade física habitual.