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Rev. bras. Educ. Fís. Esp., São Paulo, v.21, p.61-85, dez. 2007. N. Esp.• 61

Contextualização da biomecânica

Considerações iniciais:introdução conceitual ao estudo do movimento humano

Contextualização da biomecânica para a investigação

do movimento: fundamentos, métodos e aplicações

para análise da técnica esportiva Alberto Carlos AMADIO*

Júlio Cerca SERRÃO*

*Escola de Educação

Física e Esporte,

Universidade de SãoPaulo.

Biomecânica é uma disciplina entre as ciênciasderivadas das ciências naturais, que se ocupa de análises

físicas de sistemas biológicos, conseqüentemente, deanálises físicas de movimentos do corpo humano.Quando dimensionamos a biomecânica no contextodas ciências derivadas, cujo objetivo é estudar omovimento, devemos lembrar que estacontextualização científica apoia-se em dois fatosfundamentais: a) a biomecânica apresenta claramentedefinido seu objeto de estudo, definindo assim suaestrutura de base do conhecimento; b) seus resultadosde investigações são obtidos através do uso de métodoscientíficos (A MADIO, 1989).

O corpo humano pode ser definido fisicamente

como um complexo sistema de segmentosarticulados em equilíbrio estático ou dinâmico,onde o movimento é causado por forças internasatuando fora do eixo articular, provocandodeslocamentos angulares dos segmentos, e tambémpor forças externas ao corpo. Em princípio deve-seconsiderar que a estrutura funcional do sistemabiológico passou por um processo organizacionalevolutivo de otimização, que se diferenciasensivelmente do caminho de aperfeiçoamentotécnico do movimento. Em contraposição a umcorpo rígido, a estrutura biológica do corpo humanopermite a produção de força através da contração

muscular, que transforma o corpo num sistemaautônomo e independente. Desta maneira definimosque a ciência que descreve, analisa, e modela os sistemasbiológicos é a biomecânica, logo uma ciência derelações altamente interdisciplinares dada a naturezado fenômeno investigado. Assim, a biomecânica domovimento busca explicar como as formas demovimento dos corpos de seres vivos acontece nanatureza a partir de indicadores cinemáticos e

dinâmicos (ZERNICKE, 1981). Através da biomecânicado esporte e de suas áreas de conhecimento aplicadas

podemos analisar as causas e parâmetros relacionadosao movimento esportivo. Considera-se portanto omovimento como o objeto central de estudos,analisando suas causas e efeitos produzidos em relaçãoa otimização do rendimento.

Na área de análise do movimento esportivo, ocomportamento da sobrecarga articular e os efeitosdos mecanismos motores no processo de aprendizagemsão exemplos de temas, que se relacionam com odiagnóstico da técnica esportiva. Portanto referimo-nos ainda a uma biomecânica do esporte, que se dedicaao estudo do corpo humano e do movimento esportivo

em relação as leis e principios físico-mecânicosincluindo os conhecimentos anatômicos e fisiológicosdo corpo humano. No sentido mais amplo de suaaplicação, ainda é tarefa da biomecânica do esporte, acaracterização e otimização das técnicas de movimentoatravés de conhecimentos científicos que delimitam aárea de atuação da ciência, que tem no movimentoesportivo seu objeto central de estudo.

A biomecânica, pode ser dividida em interna eexterna, dada a grande diferença de sua abordagem eaplicação. A biomecânica interna se preocupa com asforças internas, as forças transmitidas pelas estruturasbiológicas internas do corpo, tais como forças

musculares, forças nos tendões, ligamentos, ossos ecartilagens articulares, entre outras. A determinaçãodas forças internas dos músculos e das articulaçõesrepresenta ainda um problema metodológico nãototalmente resolvido na biomecânica, mas seguramenteconstitue-se a base fundamental para melhorcompreensão de critérios para o controle demovimento (CHAO, 1986). A biomecânica externarepresenta os parâmetros de determinação quantitativa



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AMADIO, A.C. & SERRÃO, J.C.

e ou qualitativa referente às mudanças de lugar eposição do corpo humano em movimentos esportivos,com auxílio de medidas descritivas cinemáticas e/oudinâmicas, portanto aquelas que referem-se àscaracterísticas observáveis exteriormente na estrutura

de movimento.O relacionamento entre os parâmetros estruturaisdo movimento faz-se presente, na prática, através dareal interdependência entre os parâmetros qualitativoe quantitativo, dada a natureza da tarefa de movimentoa ser realizada. Assim sendo, encontramos distintostipos de relacionamento com participação de maiorou menor grau destes parâmetros estruturais para cadatarefa de movimento. Quanto maior ainterdependência mais avançado é o processo deespecialização e maturidade da técnica de movimento.Muito raramente poderíamos encontrar tarefas demovimento de interesse de estudo onde não existisse

interdependência alguma entre estes parâmetros.Portanto, quanto maior a interdependência, tantomaior é a possibilidade de entendermos a estrutura demovimento na sua concepção mais complexa para aanálise técnica (A MADIO, LOBO DA COSTA , S ACCO,SERRÃO, A RAÚJO, MOCHIZUKI & DUARTE, 1999).

Através da biomecânica e de suas áreas deconhecimento correlatas podemos analisar as causas eefeitos do movimento. Além da biomecânica fazemparte desse campo de estudo e de pesquisa outrasimportantes disciplinas como a antropometria, aneurofisiologia, a fisiologia, a bioquímica, a ortopedia

e traumatologia, a psicologia, a física, a matemáticaentre outras, caracterizando portanto a biomecânicauma área de natureza interdisciplinar. Para ainvestigação deste movimento, torna-se necessário,pela complexidade estrutural do mesmo, a aplicaçãosimultânea de métodos de mensuração nas diversasáreas do conhecimento da ciência, a esteprocedimento denomina-se “ComplexaInvestigação” do movimento (A MADIO, 1999). Nodominio da biomecânica faz parte do campo depesquisa as seguintes aplicações que caracterizam oestudo do movimento humano:a) Esporte de alto nível de rendimento: sistematização

e otimização do rendimento esportivo, diagnoseda técnica de movimento e condição física,redução de sobrecargas excessivas ao aparelholocomotor, regime de treinamento ótimo erelação estímulo-resposta;

b) Esporte escolar e atividades de recreação: estudo daeficiência de processos de aprendizagem, adequa-ção de sistemas e equipamentos com “feedback”pedagógico;

No domínio de estudos relacionados a aspectosda história da análise do movimento humano rela-cionado à saúde, observa-se que já na antiguidadegrega, Homero, Platão, Aristóteles, Hipocrates, ca-racterizavam o treinamento como meio de defesada Pátria, e/ou busca da beleza física e a saúde de-

corrente do almejado equilíbrio entre espírito e cor-po e também a busca do êxtase do sangue , designadocomo alegria de viver e que em nenhum lugar podeser encontrado de forma tão intensa como na prá-tica do treinamento físico (DIEM, 1964).

As raízes científicas da denominada GinásticaTerapêutica com bases em conhecimentos doutri-nários têm origem nas argumentações de Hipocratese que foram sistematizadas e divulgadas por Galenoe que determinava o sucesso do desempenho estardependente do rendimento mínimo, ou seja, umasimples caminhada à titulo de passeio não surte efei-

tos rendidores, (S AURBIER , 1955). Mercurialis, H. eHerodikos von Selymbria (1530-1601) fundamen-tam a Ginástica Curativa através dos ensinamentosde Platão sobre as bases científicas aplicadas aos cui-dados com as enfermidades por meio de exercícioscorporais que foram demonstrados através de mei-os e procedimentos naturais.

NITSCH (1989), apresenta-nos através de modelotemático as dependências de áreas para a estruturaçãode objetivos orientadores dos exercícios físicos,demonstrando que Rendimento, Saúde e Qualidade de Vida são fatores que interagem nesta orientação quetem no movimento esportivo o dominio central de

sua ação. Portanto, através do movimento discutimosimportantes fontes de esclarecimento do conceito deSaúde , e desta maneira podemos interpretar algumascaracterísticas deste movimento à partir dabiomecânica. Assim, o movimento humano pode serconceituado à partir de um sistema de comportamentofísico marcado por normas, regras e convençõesculturais, cujo sistema assenta suas condições emrespostas anátomo-fisiológicas e biomecânicas do

c) Prevenção e reabilitação orientados à saúde: desen-volvimento de métodos, procedimentos e técnicasaplicados à terapia, descrição de padrões “patológi-cos” e dependências clinicas, adequação e desen-volvimento de equipamentos;

d) Atividades do cotidiano e do trabalho: estudo dapostura e da locomoção humana, classificação esistematização de grupos de movimentos em de-pendência de estações de trabalho, interface ho-mem, máquina e meio ambiente, eficiência,saúde e segurança nas tarefas da vida diária e dotrabalho.





corpo. Em contraposição a um corpo rígido, comodefinido na física do estado sólido, a estrutura biológicado corpo humano permite a produção de forçasinternas através da contração muscular, que transformao corpo num sistema autônomo e independente

(A MADIO, 1989), entendido inicialmente à partir de

extremas simplificações pelo modelo das relações tipocausa-efeito. Deve-se considerar também que aestrutura funcional do sistema biológico humanopassou por um processo organizacional evolutivo deotimização, que se diferencia sensivelmente do

caminho de aperfeiçoamento técnico do movimento.

Métodos de medição em biomecânicapara análise da técnica de movimento

Genericamente os métodos utilizados nabiomecânica do esporte e aplicados para a análise datécnica de movimento, podem ser classificados nasseguintes categorias: a) teórico-dedutivos oudeterminísticos , baseados somente em leis físicas erelações matemáticas (relações causais ); b) empírico-

indutivos ou indeterminísticos , baseados em relaçõesexperimentais e estatísticas (relações formais ); e c)métodos combinados , que tentam conjugar as duascategorias anteriores, em função do problema científicoa ser tratado, considerando-se a natureza e complexaestrutura do movimento esportivo humano, objetode análise e interpretação.

Podemos ainda classificar os procedimentos deavaliação do movimento humano em biomecânica,com enfoque na metodologia, da seguinte manei-ra: a) Procedimentos Mecânicos - observações de gran-dezas por observação direta e que não se alteram

muita rapidamente; b) Procedimentos Eletrônicos -grandezas mecânicas são transformadas em elétri-cas, facilitando a medição de grandezas que se alte-ram rapidamente com o tempo e daí adaptando aoprocessamento de dados, o que permite mediçõesdinâmicas; c) Procedimentos Ópticos-eletrônicos (processamento de imagens) - representação óptica egeométrica do objeto a ser analisado. São procedi-mentos indiretos uma vez que a análise é feita nomodelo representado.

Por se tratar de uma disciplina com alta depen-dência de resultados experimentais, é premente quea biomecânica apresente grande preocupação com

seus métodos de medição. Somente desta forma épossível buscar procedimentos mais acurados paraa modelagem do movimento humano. Os méto-dos utilizados pela biomecânica para abordar asdiversas formas de movimento são: cinemetria,dinamometria, antropometria, eletromiografia, en-tre outros (A MADIO, 1989; B AUMANN, 1995; W INTER , 1990). Utilizando-se destes métodos, omovimento pode minimamente ser descrito nas suas

características e indicadores estruturais básicos eainda modelado matematicamente, permitindo amaior compreensão dos mecanismos internos re-guladores do movimento do corpo humano.

Descrição dos testes

e medidas em cinemetria

Consiste no registro de imagens e as consequentesreconstruções com auxílio de pontos marcados, conformemodelo antropométrico, que estima a localização dos eixosarticulares do sujeitos onde fixam-se estas marcasanatômicas. As imagens são registradas por câmeras eauxílio de correspondentes “Soft”- e “Hardware”. Ascoordenadas tridimensionais de cada ponto corporalpara cada quadro, dentro do espectro de freqüênciado registro, serão determinadas através desse ponto juntamente com as funções trigonométricas e de

cálculos de variáveis cinemáticas. A aplicação demodelos do corpo humano, como por exemplo osmodelos de H ATZE (1980), Z ATSIORSKY (1983), para adeterminação das massas e suas propriedadesgeometricas e inercias de cada segmento e de H ANAVAN

(1964) para a determinação da localização do centrode gravidade do corpo todo. Portanto as variáveisantropométricas atuam como auxiliares para adeterminação de variáveis cinemáticas do centro degravidade do corpo, por exemplo sua velocidade.

Entre os principais objetivos que indicam autilização deste procedimento poderíamos indicar:a) avaliação da técnica para competição; b)

desenvolvimento de técnicas de treinamento; c)monitoramento de atletas; d) detecção deindicadores preditivos que caracterizemcomportamento de talentos esportivos, entre outros(A MADIO & B AUMANN, 1990).

A partir das variáveis trajetória e decurso de tempogasto para executar o movimento, observa-seindicadores cinemáticos de importância estrutural paraa avaliação do rendimento esportivo, à saber: variações






e medidas em dinamometria

lineares e angulares de posição, velocidades lineares eangulares, velocidade do centro de gravidade, dossegmentos e das articulações, determinação dasvariações da aceleração do movimento, tempo dereação e tempo de movimento, entre outras variáveis

a serem selecionadas conforme os propósitos da análisee necessidades indicadas pelos técnicos e/ou atletas.Devido à especificidade de cada técnica de movimentono esporte, é necessário portanto desenvolver umsistema específico para a análise meta. Isso implica naescolha e definição de variáveis apropriadas para adescrição desejada neste diagnóstico protocolardescritivo do movimento (K RABBE, 1994).

Para aplicações em cinemetria recomenda-se pro-cedimentos e sistemas que utilizam-se de câmerasde vídeo e que permitam a reconstruçãotridimensional de pontos corporais em movimen-to. Recomenda-se ainda a utilização de câmeras

digitais. A freqüência do registro da imagem deveestar em acordo com a freqüência natural do movi-mento a ser analisado. A resolução espacial e tem-poral do registro deve ser portanto, compatível coma acurácia mínima aceitável para a interpretação domovimento, recomenda-se ainda que a propagaçãodo erro de medida esteja abaixo de 5%.

Para a calibragem das câmeras e posterior recons-trução das coordenadas de pontos de interesse re-comenda-se a utilização do método DLT (Direct Linear Transformation), (A BDEL-A ZIZ & K ARARA ,1971), por tratar-se de procedimento padronizado

e amplamente utilizado pela comunidade científi-ca. Para a correção de erros de digitalização em fun-ção da resolução ótica do sistema e da precisão dapercepção do avaliador, existem diferentes méto-dos, como por exemplo filtros digitais (W INTER ,1990), entre outros.

Os sistemas mais utilizados atualmente sãoaqueles que baseiam-se no processamento daimagem digital, que consiste na transferência daimagem do video para o ambiente do computador. Além destes, existem outros sistemas ótico-eletrônicos que funcionam com utilização demarcadores ativos permitindo a reconstrução “on

line” da imagem ou marcadores que são processadosem alta freqüência e resolução. Outros sistemas dadeterminação de variáveis cinemáticas sãogoniômetros, velocimetros e acelerômetros. A vantagem da aplicação desses métodos em relação aoregistro da imagem é a disponibilidade quasesimultânea e direta dos resultados de medição. Dessaforma, esses métodos podem ser aplicados durante otreinamento técnico baseado no princípio de

informação objetiva complementar que viabilisa um“feedback “simultâneo na aprendizagem e noaperfeiçoamento da técnica de movimento.

O conceito de força, sob o aspecto físico, somentepode ser interpretado a partir do efeito de sua ação. A interpretação das componentes ortogonais destaforça permitem o entendimento das condições domovimento estudado, que respondem por funçõesde transferência de forças às estruturas do aparelholocomotor, técnicas de estabilidade do apoio, ouainda alterações no padrão técnico que identificamdisfunções no comportamento motor durante estafase de contato do pé com o solo (NIGG & HERZOG,1994).

Entre os principais objetivos que indicam a uti-lização deste procedimento poderíamos indicar: a)análise da técnica de movimento; b) análise da con-dição física; c) controle da sobrecarga; d) influên-cia de fatores externos; e) influência de fatoresinternos; f) monitoramento dos atletas; g) indica-dores para detecção de talentos esportivos, entreoutros.

Indicadores das forcas externas, interpretados àpartir das forças de reação do solo, pressões, torques,impulsos, gradiente de força, força de preensão manual,centro de pressão, etc. Indicadores de forças internas,

interpretadas à partir de torques das forças musculares,forças musculares e forças nas superfícies articulares.Parâmetros estes que assumem a indicação do controlee coordenação de movimento, limite e tolerância dasobrecarga articular, gênese com a lesão esportiva,equilíbrio e estabelecimento dos mecanismos de“biofeedback”.

As plataformas de força, fornecem a força dereação do solo na superfície de contato durante afase de apoio do movimento. A força de reação dosolo é representada em forma de vetor em funçãodo tempo, considerando-se a sua açãotridimensional (componentes: vertical, antero-

posterior e medio-lateral). Assim a plataformaquantifica a variação dinâmica da força reação dosolo durante a fase de contato entre corpos, faseesta onde ocorre a transferência destas forçasexternas para o corpo determinando alterações nascondições do movimento. Avaliação da distribuiçãode pressão plantar permite, por exemplo, aclassificação do tipo de pé: plano, cavo, neutro,hiperpronado; no desenvolvimento e adaptações





necessárias ao calçado esportivo no desempenho desuas funções (HENNIG & C AVANAGH, 1987). Osresultados devem ser qualitativos e quantitativos ede preferência comparar com as medidas daplataforma de força reação do solo.

Pode-se ilustrar ainda possibilidade de avalição docomportamento da distribuição da pressão plantardurante determinados movimentos esportivos querequerem controle pelos pés (saltos em trampolimacrobático, ginástica olímpica, etc.), a análise dadistribuição da pressão plantar, picos ecomportamentos distintos em função de quedasesperadas e/ou aterrissagens e finalmente análise datrajetória do centro de pressão durante posturasestabelecidas com interpretações e inferências sobre ocontrole e ajustes posturais. Este sistema portantodemonstra possibilidade e utilidade da medição “in-shoe”, oferecendo subsídios para o desenvolvimento

de técnicas de movimentos e sistemas mais avançados(W ILLIMCZIK , 1989).

Utilização de máquinas isocinéticas para avaliaçãoe/ou reabilitação de funções dinâmicas demovimentos articulares, conforme a especificidadedo procedimento e recomendações doequipamento. A ser definido de acordo com oinstrumental de cada laboratório, atendendo ascaracterísticas mínimas de qualidade e controle doerro de medição.

A definição do conceito de força, sob o aspectofísico, somente pode ser interpretada a partir do efeito

de sua ação, e assim, podemos interpretar seus efeitosestático e dinâmico (SERRÃO, 2007). A principaldificuldade de compreensão da natureza desta forçaestá na dosagem ou controle de sua magnitude emfunção do tempo, as quais exercem uma grandeinfluência nos diferentes movimentos que se utilizamdeste parâmetro em distintos graus de intensidade, comdependência de rendimento na execução domovimento. Sob características biomecânicas a fase deapoio, por exemplo, durante qualquer movimento delocomoção caracteriza um fenômeno complexo, poismuitas variáveis dinâmicas influenciam esta fase domovimento, ou seja, forças internas e forças externas

(A MADIO, 2000; SERRÃO, 2007). A força muscularresultante conta com a ação de outras forças comoforça de frenação, força de alongamento e impulso deaceleração. A força muscular é a responsável por colocarem equilíbrio o sistema agindo contra a força reaçãodo solo que age sobre o centro de gravidade doindivíduo.

A descrição quantitativa de aspectos biomecânicosdo movimento humano seguramente está ligada às

forças que causam o movimento observado, assimcomo suas repercussões no fenômeno analisado. A investigação da força de reação do solo na fase de apoiodos movimentos de locomoção, bem como dadistribuição de pressão dinâmica na superfície plantar,

traz importantes conhecimentos sobre a forma ecaracterísticas da sobrecarga mecânica sobre o aparelholocomotor humano e seu comportamento paramovimentos selecionados. Assim, nos estudosbiomecânicos que buscam descrever indicadores docomportamento das variáveis dinâmicas durante alocomoção ou durante os saltos, por exemplo, tem-seusado a força reação do solo como componentedescritivo primário para indicar a sobrecarga noaparelho locomotor durante a fase de apoio, pois elareflete a somatória dos produtos da aceleração da massade todos os segmentos do corpo (W INTER , 1991). Essavariável biomecânica mostrou-se sob a forma de um

padrão constante e repetitivo independente dascondições do solo, idade dos indivíduos ou massacorporal, entre outros fatores. Este padrão apresentadeterminadas características que podem ser alteradasdevido as condições ambientais ou do próprioindivíduo, porém sua forma geral ou padrão, éconstante e regular.

Portanto a dinamometria engloba todos os tiposde medidas de força e pressão. As forças mensuráveissão as forças externas, transmitidas entre o corpo eo ambiente. De particular interesse são as forças dereação do solo transmitidas na fase de apoio em

atividades quasi-estáticas ou dinâmicas. Juntamen-te com a constante peso corporal, essas forças dereação do solo são, geralmente, a causa de qualqueralteração do movimento do centro de gravidade docorpo. O instrumento básico em dinamometria é aplataforma de força, que mede fundamentalmentea força de reação do solo, seus momentos e o pontode aplicação desta força.

A medição da força de reação do solo portanto,através de plataformas de força fornece um sinal elétricoproporcional à força aplicada. Existem vários tipos desensores para este tipo de medição sobressaindo-se os“strain gauges”, piezoelétricos, piezoresistivos e

capacitivos (W INTER , 1990). Para medir as forçasexercidas por um corpo sobre o outro, necessitamosportanto de transdutores de força, que apresentamganho de sinais elétricos proporcionais às forçasaplicadas. Nas medições da força de reação do solocom a plataforma de força, observa-se que esta podeutilizar-se de transdutores piezoelétricos, determinandoas seguintes características: três componentes de forçaatuante, duas coordenadas do ponto de aplicação da





força resultante e o chamado momento livre definindo-se assim um sistema tridimensional de coordenadasonde as componentes de força podem ser observadas.

As plataformas de força, portanto, fornecem aforça de reação do solo na superfície de contato

durante a fase de apoio do movimento. A força dereação do solo é representada em forma de vetores,em função da variável tempo, considerando-se a suaação tridimensional (uma componente vertical, umacomponente antero-posterior e uma componentemédio-lateral). Assim a plataforma quantifica a va-riação dinâmica da força reação do solo durante afase de contato entre os corpos, fase esta quandoocorre a transferência destas forças externas para ocorpo determinando alterações nas condições demovimento. A interpretação das componentesortogonais desta força permitem o entendimentodas condições do movimento estudado, que respon-

dem por funções técnicas do movimento, de esta-bilidade do apoio, de transferência de forças àsestruturas do aparelho locomotor, ou ainda altera-ções no padrão que identificam disfunções no com-portamento motor duante esta fase de contato dopé com o solo.

MÜLLER (1992) apresenta um relato sobre a na-tureza dos principais procedimentos para mediçãode pressão plantar em biomecânica: procedimen-tos de registro da impressão, ópticos, acústicos, pneu-máticos, hidráulicos, indutivos, piezoelétricos,capacitivos e resistivos . Assim podemos observar o

quanto diversificado tem sido o desenvolvimentotecnológico quanto a sistemas, princípios, compo-nentes e dispositivos utilizados para medição dadistribuição da pressão plantar. Realizou ainda oautor, medidas sincronizadas em diferentes situa-ções, procurando determinar a precisão de medi-das ao utilizar diferentes sistemas de análise dadistribuição da pressão plantar, comparado com asmedidas da Plataforma de Força. Demonstra o au-tor uma comparação de valores entre os sistemaspara a determinação da força vertical de reação dosolo. Embora a relativa diferença do valor da medi-da tenha sido grande (≅10%), pode-se verificar to-

davia uma concordância principal da forma dascurvas para todos os testes. Foi investigado o efeitode uma posterior aferição com a ajuda de um fatorde correção dinâmica.

Necessário se faz esclarecer sobre o estágio dedesenvolvimento tecnológico dos sistemascomercialmente produzidos para investigação dadistribuição de pressão na superfície plantar. Destaforma, as áreas de aplicação têm demonstrado um

crescimento cada vez mais abrangente esignificativo, com ações nas áreas de saúde(reabilitação e prevenção), esporte (característicasde regulação de equilíbrio e mecanismos de“biofeedback”) e tecnologia de calçados

(propriedades mecânicas do solado e respostadinâmica de materiais), segundo B AUMANN (1994).Desta forma, a manipulação experimental com

o sistema apresenta amplas possibilidades em acordocom o protocolo da investigação e os propósitos dapesquisa, entretanto sempre numa abordagemindividual procurando uma descrição das respostasdinâmicas na relação do corpo com o meioambiente.


e medidas em eletromiografia

Eletromiografia é o termo genérico que expressa ométodo de registro da atividade elétrica de um músculoquando realiza contração. Ela apresenta inúmerasaplicações, notadamente na clínica médica paradiagnóstico de doenças neuromusculares; nareabilitação, na reeducação da ação muscular(“biofeedback” eletromiografico); na anatomia, como intuito de revelar a ação muscular em determinadosmovimentos; e na biomecânica na sentido de servircomo ferramenta indicadora de alguns fenômenos(A MADIO & DUARTE, 1998).

Consiste no registro da atividade elétrica dos gru-

pos musculares durante a realização do movimen-to. Entre os principais objetivos que indicam autilização deste procedimento poderíamos indicar:a) avaliação da coordenação e da técnica de movi-mento; b) estabelecimento de padrões comparati-vos entre situação de treino e de competição; c)monitoramento dos atletas; e d) determinação dospadrões de recrutamento para grupos muscularesselecionados.

Através da eletromiografia observa-se portanto avariação do potencial elétrico muscular, que acon-tece entre eletrodos. Recomenda-se para tanto umprocesso seletivo prévio, para determinar quais os

grupos musculares ativos durante o movimento se-rão analisados. Assim o potencial de ação muscularserá investigado paralelamente aos parâmetros me-cânicos obtidos à partir da dinâmica e/oucinemática. Portanto, o processo de interpretaçãodo eletromiograma possibilita uma visão da coor-denação da atividade muscular.

Outra abordagem na análise do sinaleletromiográfico que apresenta fundamentação





metodológica, é a utilização deste sinal para avaliaro processo de fadiga muscular localizada. Aborda-gem esta que passa pela determinação do limiar defadiga eletromiográfico do músculo estudado. Odesenvolvimento de procedimentos técnicos neste

sentido é de grande importância quando se pensaem uma informação quantitativa que remete à fun-damentação da prescrição de protocolos de treina-mento, respeitando-se a capacidade funcional dosujeito (A ZEVEDO, 2007).

É de interesse da comunidade científica, que tra-balha com eletromiografia de superfície, que pa-drões para estes quesitos sejam propostos a fim deproporcionar a comparação mais fidedigna entreestudos semelhantes. A Sociedade Internacional deCinesiologia e Eletrofisiologia - ISEK, estabelece apadronização conceitual e protocolar para avalia-ções eletromiográficas que são estabelecidas como

referência a serem seguidas através do Standards for Reporting EMG Data.

Neste sentido, o projeto SENIAM (Surface EMGfor a Non-invasive Assesment of Muscle) tem apre-sentado recomendações de configuração eposicionamento dos eletrodos, com base em estu-dos coordenados internacioalmente (HERMENS,FRERIKS, D ISSELHORST-K LU G & R AU , 2000;MERLETTI , 2000). É importante dizer que aeletromiografia é um indicativo indireto que refle-te os acontecimentos fisiológicos do músculo, acon-tecimentos estes que são extremamente

individualizados (A LMEIDA , 1997; PEREIRA & A ZE-VEDO, 2002), portanto músculo dependente. Através do sinal eletromiográfico pode-se

determinar o padrão temporal da atividade musculare consequentemente indicadores da coordenação datécnica de movimento. Verifica-se a velocidade e padrãode recrutamento da ação muscular para gruposmusculares específicos e de interesse para cadamodalidade esportiva. Indicadores de fadiga paragrupos musculares específicos em função de programasde treinamento (ENOKA , 1988).

Recomenda-se a utilização em situações de si-mulação de movimento e estruturas técnicas com-

petitivas bem como em situação de competiçãoesportiva propriamente dita, portanto para efeitode controle e comparações entre situação de treinoe competição que envolve procedimento de labo-ratório e de campo. As modalidades de estruturacíclica e simétrica de movimento, são as mais reco-mendadas para análise e avaliação de respostas daatividade eletromiográfica de músculos seleciona-dos, como por exemplo: corridas, ciclismo, remo,

canoagem, etc. As modalidades com recrutamentoespecífico como levantamento de peso, atividadesaciclicas de natureza explosiva como os saltos, tam-bém são passíveis de análise e avaliaçãoeletromiográfica.

Após a captação do sinal eletromiográfico esteprecisa ser tratado a fim de se interpretar as altera-ções fisiológicas decorrentes das contrações. Exis-tem dois tipos básicos de análises a que o sinal deeletromiografia pode ser submetido: análise no do-mínio do tempo do sinal e análise no domínio dafreqüência do sinal (A ZEVEDO, 2007).

A análise no domínio do tempo do sinal, permiteprincipalmente a visualização do padrão de ativaçãomuscular durante uma contração, podendo servircomo referência para comparações entre diferentestipos de contrações, exercícios e sobrecargas. Estemétodo permite ainda que relações entre força e

atividade elétrica muscular possam ser observadas,apesar de ser uma vertente ainda controversa naliteratura cientifica que aborda o assunto (MOHAMED,PERRY & HISLOP, 2002; ONISHi,Y AGI, MOMOSE, IHASHI

& H ANDA , 1999).Observar ainda critérios estabelecidos em

regulamentação específica quanto a utilização detelemetria ou sistemas portáteis natureza “data loggers”para aquisições e processamentos que necessitam desistemas portáteis ou redução de possíveis efeitosretroativos no processamento experimental. Quantoao tratamento dos sinais para as especificas situações

de análise e interpretações recomenda-se rotinas eformalismos igualmente estabelecidos pela ISEK.Portanto deve-se considerar, durante a aquisição desinais eletromiográficos superficiais, sobre a fidelidadedo sinal após realizar-se o processamento, principalmenteem relação a atenuação das amplitudes das componentesde altas freqüências do sinal. Observa-se ainda haver duasformas principais de influenciar a fidelidade do sinalquando detectamos e registramos os sinaiseletromiográficos. A primeira é a relação sinal/ruído,que é exatamente a razão entre a energia do sinal geradopelo músculo e a energia do ruído incorporado aosinal, ruído este definido como o conjunto dos sinais

elétricos captados pelo eletromiógrafo e que não fazemparte do sinal desejado, a ser medido. A segunda é adistorção do sinal devido ao próprio processamentopelo eletromiógrafo mais conversor Analógico/Digitalmais computador, significando uma alteração relativaem qualquer componente de freqüência do sinal. A literatura aponta para uma faixa de freqüências quevai de 0 a 500 Hz, como sendo a faixa de energiautilizável do sinal eletromiográfico e é normalmente





Metodologia para determinação de forças internas

Para a determinação de parâmetros biomecânicosinternos à estrutura biológica do corpo humano oude seus segmentos há necessidade do desenvolvimentode um modelo para esta estrutura, com o objetivo dese determinar, por exemplo, forças musculares, entreoutras. Face à complexa natureza do fenômeno a sermodelado metodologicamente pode-se categorizar o

problema como altamente complexo. Como estemodelo é complexo, simplifica-se, tomando os devidoscuidados para não comprometer a exatidão ouresolução de parâmetros da natureza biológica e físico-matemática (CHAO, 1986). Neste sentido, DENOTH

(1986) afirma que apenas uma estrutura ideal ousimplificada pode ser descrita por um modelomecânico, físico, biológico ou matemático. Assim aestimativa das forças internas exige a idealização docorpo humano, de maneira a tornar possível aestimativa das variáveis relevantes a partir de uma sériede variáveis diretamente mensuráveis (DEBRUNNER ,

1985). O desenvolvimento de modelos para a análisedo movimento requer uma adaptação do sistemaanatômico através de investigações comparativas comdependência às suas funções em relação ao segmentoanalisado.

GLITSCH (1992) discute que, uma completa edecisiva resolução metodológica para modelagemde estruturas do corpo humano na determinaçãode forças internas ainda não temos, pois ainda te-mos lacunas no conhecimento de mecanismos demuitas funções biológicas, por exemplo, não háconhecimento sobre o princípio do recrutamentoda força muscular humana e a função como ela se

distribui.Existem duas abordagens possíveis para a deter-

minação das forças internas: a) direta e b) indireta.

Há grande dificuldade na determinação de forçasinternas pelo método direto, pois implica funda-mentalmente na colocação de transdutores dentrodo corpo humano para desempenhar tal tarefa demedição. São poucos os estudos neste campo, e tra-tam basicamente de inserção de transdutores deforça diretamente no tecido biológico em seres hu-

manos, ou de transdutores em endopróteses eórteses, que são então utilizadas pelo indivíduo.

A determinação das forças internas dos músculose das articulações ainda é um problemametodológico não totalmente resolvido nabiomecânica, mas seguramente constitue-se a basefundamental para melhor compreensão de critériospara o controle de movimento (CHAO, 1986).

O sistema de comando estabelece uma seqüênciarelacionada ao processo de ativação de centros nervosospara o controle de movimento. Esta seqüência deativação dos padrões musculares pode modificar-se em

função de respostas do sistema sensorial periférico, docontrole articular ou mesmo por ação de outrosreceptores. A interação entre o sistema nervoso central,sistema nervoso periférico e o sistema músculo-esquelético define a base de funcionamento e comandode movimento, que tem por pressuposto um modeloconstituído, fundamentalmente segundo o princípiocausa e efeito (V AUGHAN, D AVIS & O’CONNOR , 1992),conforme ilustrado na FIGURA 1.

O sistema de comando estabelece uma seqüên-cia relacionada ao processo de ativação de centrosnervosos para o controle de movimento. Esta se-qüência de ativação dos padrões musculares podem

modificar-se em função de respostas do sistema sen-sorial periférico, do controle articular ou mesmopor ação de outros receptores.

limitada com uma faixa de energia dominante entre50-150 Hz (D AINTY & NORMAN, 1987).

Assim, a eletromiografia agrupa procedimentos demedição da atividade elétrica muscular. Ela requer umsistema de coleta de sinais elétricos, através de eletrodos

do tipo agulha, fio ou de superfície, e o eletromiograma

é o resultado de sua coleta. O conjunto de sinaiscoletado pela eletromiografia é influenciado por muitasvariáveis e de interpretação complexa; porém, forneceindicadores para habilidades atléticas, níveis decontração muscular, período de atividade muscular e

sinergias envolvidas em um movimento.





FIGURA 1 - Componentes que estabelecem a basefuncional do sistema de comando e controlede movimento segundo modelo de naturezacausa e efeito (Adaptado de V AUGHAN, D AVIS &O’CONNOR , 1992).

Este estudo sobre o funcionamento físico deestruturas biológicas tem se baseado principalmenteem medidas experimentais. Pela óbvia dificuldademetodológica de acessarmos o comportamentobiomecânico de estruturas internas dos sistemasbiológicos, a sua parametrização em termos de

variáveis biomecânicas internas se tornaextremamente dependente ou de medições externasao organismo, isto é, observadas exteriormente, oude equações de estimação. Desta maneira, abiomecânica estrutura-se como um ramo de grandeinteração com áreas diversas que se aplicam aoestudo do movimento, em especial, ao domovimento do corpo humano, como ocorre noEsporte, na Educação Física, na Fisioterapia, naFísica, na Engenharia, entre outras áreas.

Na biomecânica, a medição direta de variáveis demovimento indicadores de fenômenos internos émuito limitada (B AUMANN & STUCKE, 1980; NIGG &

HERZOG, 1994). Essa limitação é determinada pelaestrutura biológica complexa do corpo humano, peladinâmica do movimento e pelas possibilidades técnicasdos instrumentos de medição. Por esses motivos, agrande maioria das avaliações baseia-se em modelosfísico-matemáticos dos parâmetros de movimentoutilizando medidas indiretas. Assim, as funções quedescrevem as relações entre forças internas emovimento, representam um problema

matematicamente indeterminado e dada as suascomplexas dependências com o sistema biológicohumano constitue-se num dos grandes desafios quepoderíamos eleger para a biomecânica do esporte.GLITSCH (1992) apresenta as possíveis soluções para a

estimativa de forças internas que podem ser alcançadastanto por simplificações (método da redução) comopela determinação de princípios, de acordo com osquais o movimento é controlado (método daotimização), funções estas altamente dependentes como rendimento técnico-esportivo.

Desta maneira a determinação de forças internasassume destacada relevância científica e tecnológicana biomecânica do esporte. A partir da análise dessasforças, importantes considerações acerca do controledo movimento e da sobrecarga mecânica imposta aoaparelho locomotor podem ser feitas, contribuindode forma efetiva na busca de parâmetros de eficiência

do movimento e/ou proteção do aparelho locomotor.Em função da simplificação da representação doaparelho locomotor, estes modelos permitem o cálculodessas forças, a partir de variáveis oriundas dacinemetria, da dinamometria, da antropometria e daeletromiografia (A MADIO & SERRÃO, 1997).

O método direto usado para medir as forças in-ternas é extremamente invasivo e na maioria dasvezes impróprio para a rotina de pesquisa com se-res humanos, enquanto que a dinâmica inversa,como método indireto, é mais indicada quando oobjetivo é estudar o controle neuro-muscular do

sistema músculo-esquelético, e seu modelamentoexige uma precisão maior nos dados anatômicos,estes ainda não totalmente disponíveis na literaturaespecializada. O desenvolvimento de um modelomecânico para a estrutura biológica do corpo hu-mano ou de seus segmentos com o objetivo de de-terminar parâmetros internos desta estrutura, forçasmusculares por exemplo, em situação dinâmica ouestática, é altamente complexo, face à intrincadanatureza do fenômeno a ser modelado. Então, omodelo utilizado para a descrição deste fenômeno,que seria por demais complexo, é simplificado,podendo desta forma, reduzir a exatidão ou resolu-

ção de parâmetros físicos (A MADIO, 1999).Os transdutores de força inseridos diretamente

no tecido biológico são colocados em estruturascomo tendões, a maioria deles no tendão calcâneo,limitando-se a medir a força nesta estrutura. Osprimeiros trabalhos em humanos foram feitos uti-lizando-se “strain-gauge” para medir a força de tra-ção no tendão calcâneo (K OMI , 1995; K OMI , J ÄRVINEN & K OKKO, 1987). Com o desenvolvimento





FIGURA 2 - Modelo de segmento inferior e definição da convenção dos momentos articulares no plano sagital (A) (Msk e Mxa) e plano frontal (B) (Mjk e Mya); considerando-se dados da cinemática (coordenadas espaciais para joelho e tornozelo) e da dinâmica da força reação do solo (Adaptado de B AUMANN & STUCKE, 1980; GLISTSCH,1992); e representação vetorial de força de reação do solo resultante no plano sagital (C), relativa à posição dosegmento inferior durante a fase de apoio, parâmetros para o cálculo das grandezas de sobrecarga mecânica,no salto triplo (A MADIO, 1985).

(A) (B) (C)

Aplicações práticas para análise de movimento

Gostaríamos ainda de ilustrar com alguns resul-tados práticos selecionados de investigaçãobiomecânica, onde se procurou desenvolver análisede movimento, discutindo-se aspectos relacionadosa complexa análise do movimento humano. Impor-tante ainda é observarmos a validade destesparâmetros biomecânicos para a análise do movi-mento, pois constituem-se em instrumento não

apenas de correção de falhas e aperfeiçoamento, porexemplo, da coordenação, mas ainda na busca deotimização do movimento, no sentido de eficiên-cia do rendimento e ainda em relação a um proces-so de economia e harmonia motora da técnica demovimento.

Análise do controle postural

Inicialmente, no domínio dos estudos sobre apostura, observa-se importantes aplicações pois a partirdo arranjo espacial dos segmentos corporais pode-secompreender a orientação estática e/ou dinâmica para

objetivos específicos, ou seja, passamos a interpretar ocontrole postural como forma de análise domovimento. Assim, o controle postural é tão complexoquanto o controle de movimentos (A MADIO, 1985).O controle postural é o controle dos arranjos dossegmentos corporais baseado em informações sensoriaisde diferentes fontes. Estas informações sensoriaispermitem formar uma representação interna domundo externo, relatando e reconhecendo a posição e

o movimento de cada parte do corpo. O sistema decontrole postural usa informações do sistema visual,vestibular e somatossensorial (N ASHNER &MCCOLLUM, 1985; R OTHWELL, 1994; W INTER , 1995).

O controle postural é contínuo e permanente emtoda a atividade humana. Em duas fases da vida oequilíbrio é uma habilidade instável. Na infância,quando o desenvolvimento motor e cognitivo ainda

não atingiu maturidade e na terceira idade, quando odesenvolvimento limita cada vez mais o que fora fácile possível de se fazer durante a fase adulta (W INTER ,1995). Por um lado, a terceira idade é o período davida no qual um simples desequilíbrio pode ser fatalpara uma pessoa e é durante a infância que percebemoscomo o desenvolvimento do equilíbrio é importantepara o ser humano. A partir dele, é que a criançacomeça a caminhar, correr e saltar como exemplificaMOCHIZUKI (2002).

O controle do equilíbrio postural é uma tarefaimportante em muitas atividades esportivas. Emespecial, a ginástica olímpica apresenta diversas posturas

onde é necessário o controle de equilíbrio, como emgiros em exercícios de solo ou de trave, aterrissagens enos diversos tipos de apoios invertidos, com uma fortedependência e influência no desempenho do exercício.Por ser uma modalidade esportiva cuja eficiência temrelação com o controle e sincronização demovimentos dos diversos segmentos para manteruma harmonia estética de movimento do corpo, ocontrole da trajetória dos segmentos tem direta

contextualiza%c3%83%c2%a7%c3%83%c2%a3o da biomecanica para investiga%c3%83%c2%a7%c3%83%c2%a3o do...

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