AVALIAO DA ATIVIDADE ELTRICA DOMSCULO BCEPS BRAQUIAL DURANTE O

EXERCCIO COM UMA RESISTNCIA ELSTICA,COMPARADO AO EXERCCIO COM UMA

RESISTNCIA FIXA

F. Azevedo, N. Alves., A. Carvalho, R. Negro Filho

Universidade Estadual Paulista - Faculdade de Cincias e Tecnologia / Departamento de Fisioterapia.Laboratrio de Fisioterapia Aplicada ao Movimento Humano.

Rua Roberto Simonsem, 305 Cep: 19060-900 /Presidente Prudente / So Paulo / Brasil. micolis@uol.com.br

RESUMO

Apresenta-se um estudo do comportamento daatividade eltrica (EMG) do msculo bceps braquialde pessoas sadias, quando submetidas a uma srie deexerccios dinmico resistidos cujas formas deresistncias utilizadas foram um tubo de ltex(resistncia elstica) e um peso fixo (halteres de4Kg). Este estudo teve por objetivo comparar asrelaes entre a EMG e a fora gerada pelo msculobceps braquial quando submetido a estes dois tiposde resistncia. O sinal eltrico do msculo estudadofoi coletado atravs de um condicionador sinaisutilizando-se eletrodos de superfcie passivosbipolares do tipo BECKMAN. A fora musculardinmica produzida pelo msculo foi determinadaatravs de algoritmos baseados em um modelobiomecnico dinmico do sistema formado pelaarticulao do cotovelo e pelo msculo bcepsbraquial. Desta forma procuramos indicar demaneira objetiva as relaes, no domnio do tempo,do padro eltrico e da fora produzida durante osdois tipos de exerccios. Estas relaespossibilitaram ao final do trabalho, uma melhorcompreenso do sistema de exerccio com a cordaelstica no aspecto do comportamento musculardurante o exerccio com a resistncia elstica.

Palavras chaves: Bceps braquial, Biomecnica,Resistncia elstica, Exerccio dinmico, EMG desuperfcie, Fora muscular.

1. INTRODUO

A melhora na prescrio de protocolos dereeducao muscular (treinamento dinmico defora) por parte dos fisioterapeutas passa pelo usocorreto da corda elstica (Tubo de Ltex) com finsteraputicos. A corda elstica surgiu na dcada de 80nos ginsios de reabilitao dos E.U.A., em forma

de faixas elsticas (Thera-Band)1. Estas eramutilizadas como alternativa aos halteres e aosaparelhos de musculao, pois o custo e aversatilidade do material permitiam que ospacientes se exercitassem em praticamentequalquer local, principalmente em suas casas. Acorda elstica promove uma resistnciaprogressiva durante um exerccio dinmico epode ser utilizada como forma mista deexerccio, pois com ela pode-se exercitar tantopositivamente (contrao concntrica) comonegativamente (contrao excntrica) ummsculo ou grupo muscular [1,2,3,4].Alguns terapeutas utilizam usualmente na prticaambulatorial a corda elstica como forma deexercitar isocinticamente um msculo ou grupomuscular. Estudos recentes apontam comoverdadeira esta afirmao no que diz respeito agerao de fora muscular durante um exercciocom uma resistncia elstica, entretanto elesdemonstram tambm a necessidade de seconhecer de forma mais detalhada as interaesentre a resistncia elstica e a fora gerada porum msculo ou grupo muscular e asconseqncias da sua aplicao durante umprotocolo de uso prolongado com o objetivo defortalecimento mscular [5,6].O outro mtodo de exerccio, cuja forma deresistncia a carga fixa, foi inserido nestetrabalho com o objetivo de nos fornecerparmetros tanto para o melhor entendimento docomportamento muscular durante o outro tipo deexerccio como tambm para nos permitirdiscutir os resultados com base na amplaliteratura que aborda o treinamento muscularutilizando-se da carga fixa [1,2].

1 Thera-band and Associated Colors are trademarks of theHygenic Corporation. 1998 The Hygenic Corporation. Allrightsreserved.

Xioma RojasMemorias II Congreso Latinoamericano de Ingeniera Biomdica, Habana 2001, Mayo 23 al 25, 2001, La Habana, Cuba

Xioma Rojas

Xioma Rojas950-7132-57-5 (c) 2001, Sociedad Cubana de Bioingeniera, artculo 00119

A eletromiografia de superfcie (EMG) umaferramenta amplamente utilizada em processos deavaliao clinica. A EMG pode apresentar dealguma forma uma correlao com os fenmenosinternos e por conta disso, alguns trabalhos tentamdemonstrar a relao entre a EMGE a fora produzida pelo msculo durante umexerccio. Estes trabalhos nos mostram que estarelao no linear e est sujeita interao devariveis incontrolveis [7,8,9,10].Os dados da fora gerada pelo msculo bceps nosfornece parmetros de comparao e de avaliaoimportantes, pois atravs destes dados sabemoscomo o msculo est se comportando, em termos degerao de fora, durante o exerccio. Os dadosutilizados foram obtidos atravs de experimentosnos mesmos indivduos utilizados neste trabalho.Com base em modelos biomecnicos simplesbidimensionais e nos algoritmos elaborados,determinamos a fora dinmica gerada pelomsculo durante os dois tipos de exerccios[6,11,12].Dentro deste contexto propomos avaliar ocomportamento eltrico do msculo bceps deindivduos submetidos ao exerccio com aresistncia elstica e com a resistncia fixa,utilizando dados da fora muscular gerada duranteos dois tipos de exerccio como referncia para oentendimento da EMG do msculo bceps.

2. METODOLOGIA

1. Corda elstica (tubo de ltex).

Foram utilizadas como cordas elsticas, tubos deltex novos, No. 204 da marca Lengruber2, comdimetro de 12 mm e luz3 de dimetro de 6mm, dediferentes comprimentos (90cm, 63cm, e 48cm,respectivamente para o indivduo 1, 2 e 3) e comcoeficiente de elasticidade igual a 20N. Tendo preso,amarrado com barbante de algodo, em cada pontauma argola de ferro.

2. Indivduos.

Colaboraram com o experimento 3 indivduos dosexo masculino, sadios, com idade igual a 20 anos ecom variaes nas medidas antropomtricascorrespondentes a tabela 1:

3. Protocolo de coleta de dados.

Os dados coletados durante o experimento foram: ongulo da articulao do cotovelo, e a EMG desuperfcie do msculo bceps braquial.

2 Lengruber, Comrcio de ltex Ltda. So Paulo SP.3 Nome dado parte interna, oca, do tubo de ltex.

Para o experimento com a corda elstica, oindivduo foi posicionado em p e foi fixado namo, uma das extremidades da corda elstica e aoutra foi fixada no cho.

Tabela 1Caractersticas antropomtricas dos indivduosutilizados para os experimentos.

A La c a

I. 1 185 35 37 5I. 2 179 33 35 5I. 3 163 30 31,5 4,5

A Altura (cm); La Comprimento do antebrao (cm)4; c Comprimento do brao (cm); a Distncia da articulao docotovelo a insero do bceps (cm)4.

O indivduo realizou 10 movimentos de flexo eextenso do cotovelo, partindo de 0o (posio derepouso) at aproximadamente 125o, voltando a0o (posio de repouso) concluindo assim umciclo. A coleta para o um "pacote" de 10 ciclosfoi realizada em uma velocidade angularconstante, com o auxilio de um metrnomodigital que marcava um ritmo de 60bpm (batidaspor minuto).Para a captao da atividade eltrica do msculoforam utilizados mini eletrodos de superfcie,bipolares (Ag/AgCl), tipo BECKMAN, comdimetro de 11 mm e superfcie de deteco de2mm. Estes eletrodos foram fixados a 2cmabaixo do ponto motor localizado no ventre daporo longa do msculo bceps braquial. Alocalizao do ponto motor de cada indivduo foifeita atravs de estimulao eltrica. Os eletrodosforam fixados na pele atravs de fita adesiva tipomicroporo, com uma distncia de 3cm de centroa centro e conectados ao coletor de sinais porcabos de 120 cm de comprimento.O eletrogoniometro foi fixado, na articulao docotovelo.A corda elstica foi adaptada a altura doindivduo testado de modo a no oferecerresistncia quando em descanso, no entanto estatambm no estava frouxa. Chamamos esteestado inicial da corda antes do movimento comoestado de tenso zero.Para o experimento com o peso fixo, seguimosos mesmos procedimentos citados acima, noentanto neste modo de exerccio foi utilizado umhalteres de 4Kg.

4. Coleta de Dados (eletrogoniometria, e EMG).

Para a eletrogoniometria, foi utilizado umeletrogoniometro constitudo de duas hastesplsticas de 30 cm de comprimento, 0.5 cm deespessura e 3 cm de largura, ligadas em uma das

4 Determinado a partir de aferies de radiografias tiradas dos

indivduos.

extremidades por um potencimetro linear de 10K.Os sinais provenientes do eletrogoniometro e daEMG foram captados em um mdulo condicionadorde sinais, modelo MCS 1000 V2, da marca Lynx5,com 16 canais de entrada analgica. Um canal foiconfigurado para receber sinais do eltrogoniometro.Este foi calibrados para receber at 2V, alm de umafreqncia de 20 Hz no filtro passa baixa. Outro canal neste condicionador foi calibrado para acaptao dos sinais eltricos do msculo. O canalpara a EMG foi calibrado para filtrar os sinaisanalgicos com freqncia de corte de 20 Hz nofiltro passa alta e 500 Hz no filtro passa baixarealizada atravs de filtro analgico, tipoButterworth de dois plos e com um ganho finalde 600 vezes.Todos os sinais analgicos foram amplificados epreparados para serem digitalizados atravs de umaplaca de converso de sinal analgico para digital(A/D) modelo CAD 12/36 da empresa Lynx, de 12bits de resoluo, com 16 entradas analgicas, afreqncia de amostragem utilizada foi de 1000 Hz.Para a aquisio e armazenamento em arquivos dedados dos sinais digitalizados foi utilizado osoftware Aqdados, da Lynx, verso 4.0 para osistema operacional Microsoft DOS.

5. Tratamento dos sinais de EMG.

Para o tratamento dos dados de EMG foi utilizado osoftware Microcal Origim ver. 3.54.Os 10 movimentos de cada indivduo foramdivididos em 10 pacotes separados para facilitar otratamento e posterior anlise.Todos os sinais de EMG foram tratados paraposterior comparao e anlise, conforme descritonas seguintes etapas: i) retificao total do sinal tambm conhecido como retificao de ondacompleta; ii) normalizao da amplitude do sinal,que neste caso foi empregado a mdia do sinalretificado da atividade dinmica como valor dereferncia; iii) envoltrio linear obtido a partir dotraado retificado, fazendo uso de um filtro (passa-baixa) digital com freqncia de corte de 5Hz e queresulta num envoltrio que segue o contorno do sinalde EMG; iv) normalizao da base de tempo procedimento que tem como objetivo normalizar otempo de atividade dos diferentes sinais coletados,onde o tempo convertido em porcentagem dotempo de movimento (0 a 100%) [13,14,15,16].Os dados provenientes da eletrogoniometriapassaram pela normalizao na base de tempo, e dosdez sinais obtidos de cada indivduo foi obtida umamdia para cada um que serviu como referencia paraa plotagem dos grficos apresentados nos resultados.

5 Lynx Tecnologia Eletrnica Ltda. Rua Sales Junior, 476 So

Paulo - Brasil

6. Tratamento estatstico dos dados de EMG.

Aps o tratamento dos sinais de EMG estesforam aplicados ao mtodo de comparaoparamtrica indicado para n 3, One-WayANOVA, onde o valor de p 5 corresponde adiferenas significativas entre a mdia dos dadossubmetidos a comparao.

3. RESULTADOS

A figura 1 apresenta os grficos resultantes dafora dinmica e da EMG gerada pelo msculobceps braquial durante o exerccio com a cordaelstica.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

1

2

3Porc

enta

gem

de a

tiva

o

Ciclo do movimento (%)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

50

100

150

200

Indivduo 1 Indivduo 2 Indivduo 3

For

a (

N)

Fig. 1 - Grfico da fora dinmica e da EMG gerada pelomsculo bceps braquial dos trs indivduos durante oexerccio com a resistncia elstica.

A figura 2 apresenta os grficos resultantes dafora dinmica e da EMG gerada pelo msculobceps braquial durante o exerccio com aresistncia fixa (4Kg).

0 20 40 60 80 1000

1

2

3

4

5

Porc

enta

gem

de a

tiva

o

Ciclo do movimento (%)

0 20 40 60 80 1000

100

200

300

400

500

600

Indivduo 1 Indivduo 2 Indivduo 3

For

a (

N)

Fig. 2 - Grfico da fora dinmica e da EMG gerada pelomsculo bceps braquial dos trs indivduos durante oexerccio com a resistncia fixa (4Kg).

Observando as figuras 1 e 2 podemos observar quenos dois modos de exerccio os traados da EMGso muito parecidos para os trs indivduos. Nosexerccios com a corda e com o peso fixo o picoacontece em aproximadamente 40%, prximo atransio do movimento de flexo e extenso. Umaspecto interessante observado que no exercciocom a resistncia elstica os traados da EMG somais suaves enquanto que no outro modo deexerccio os traados da EMG apresentam picosmenores a direita do movimento.

Aps aplicar estes resultados ao tratamentoestatstico observou-se que todas as combinaes dedados da EMG comparadas (para os trs indivduos)apresentaram p > 5. Este valor permite afirmamosque no foram encontradas diferenas significativasna atividade eltrica do msculo bceps durante osdois tipos de exerccio para os trs indivduostestados.

4. DISCUSSO

Os resultados apresentados acima nos permite fazeralguns apontamentos relevantes.Na figura 1observamos uma discreta relao entre a gerao defora e a EMG do bceps, no entanto apesar de afora permanecer estabilizada em aproximadamente60% do ciclo do movimento a amplitude do sinal deEMG no se estabiliza junto. Na figura 2 podemosobservar que apesar de o msculo estar deixando degerar fora a amplitude do sinal da EMG aumenta.As analises apresentadas acima correspondem aosrelatos sobre a relao entre EMG X foraencontrados na literatura estudada [7,8,9,11].Um ponto em comum entre os dois tipos deexerccio que em aproximadamente 40% domovimento os dois grficos da EMG apresentam seumaior pico. Podemos sugerir que este fenmenopode estar relacionado a algum mecanismo neuro-fisiolgico que age durante a mudana no tipo decontrao muscular, pois neste momento o indivduoesta prximo a transio do movimento de flexo eextenso [3].Outro ponto interessante que as diferenasantropomtricas entre os indivduos e a mudana nomodo de resistncia utilizada durante o exerccioproduzem diferenas significativas na gerao defora. Estas diferenas acontecem pela diferenaentre os braos de alavancas e as ralaes demomento a que estas esto sujeitas e pelo tipo decarga a que o indivduo submetido[6]. Estasmesmas relaes de momento e a diferena na cargano alteram significativamente o sinal de EMG domsculo bceps quando comparamos os dois tipos deexerccio para os trs indivduos testados.Diante destes resultados claro que estudos maisabrangentes devem ser realizados utilizando-se deferramentas que possibilitem a apresentao denovas relaes entre o sinal de EMG gerado pelo

msculo com outros fenmenos fisiolgicosdurante o exerccio com a resistncia elstica.

5. CONCLUSES

Com base nos resultados apresentados e naliteratura estudada podemos concluir que:

a) Apesar de no existir diferenaestatisticamente significante entre os sinaisEMG dos indivduos exercitados comresistncia elstica e fixa, podemos afirmarque os resultados evidenciam tendncia decomportamento eltrico diferentes.

b) As diferenas antropomtricas entre osindivduos testados no representam um fatorde alterao do padro do traadoeletromiogrfico gerado pelo msculo bcepsdurante os dois tipos de exerccio.

c) A mudana no tipo da carga durante oexerccio no representa um fator dealterao do padro do traadoeletromiogrfico gerado pelo msculo bceps.

d) Novos estudos devem ser realizadosutilizando-se de formas diferentes detratamento do sinal de EMG, como porexemplo a analises do sinal no domnio dafreqncia e a utilizao de ferramentas deanlise no linear, no objetivo de seaprimorar o conhecimento do comportamentofisiolgico muscular durante o exerccio comuma resistncia elstica.

AGRADECIMENTOS

Agradecemos o apoio financeiro da Fundaode Amparo a Pesquisa do Estado de So Paulo -FAPESP, o Prof. Dr. Orivaldo Lopes pelasvaliosas sugestes e colaborao, ao Sr. MiltonHirokazu Shimabukuro, pelo suporte tcnico e aRaquel Napolitano pelo apoio na elaborao dosensaios.

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EVALUATION OF THE ELECTRIC ACTIVITY OF THEMUSCLE BICEPS BRACHII DURING THE EXERCISEWITH A ELASTIC RESISTANCE COMPARED TO THE

EXERCISE WITH A FIXED RESISTANCE.

ABSTRACT

This paper presents a study of the behavior of the electric activity (EMG) of the muscle biceps brachii ofhealthy people, when submitted the a series of dynamic resisted exercises whose forms of used resistancewere a tube of latex (elastic resistance) and a fixed weight (4Kg). This study had for objective to compare therelationships between EMG and the force generated by the muscle biceps brachii when submitted to these twotypes of resistance. The electric signal of the studied muscle was collected through a surface EMG being useda pair of passive electrodes type BECKMAN, with final gain of 600 and frequency of acquisition of 1000Hz.The dynamic muscular force produced by the muscle it was determined through algorithms based on abiomechanic dynamic model of the system formed by the joint of the elbow and for the muscle biceps brachii.This way we tried to indicate in an objective way the relationships, in the domain of the time, of the electricpattern and of the force produced during these two types of exercises. These relationships made possible atthe end of the work, a better understanding of the exercise system with the elastic rope in the aspect of themuscular behavior during the exercise with the elastic resistance.

Key words: Biceps brachii, Biomechanic, Elastic resistance, Dynamic exercise, Surface EMG, Force.