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Universidade
Estadual de Londrina
CENTRO DE EDUCAÇÃO FÍSICA E ESPORTE
CURSO DE BACHARELADO EM EDUCAÇÃO FÍSICA
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
COMPARAÇÃO DA FASE DE CONTRAÇÃO E RELAXAMENTO MUSCULAR SOBRE PARAMETROS DE
ANÁLISE DO SINAL ELETROMIOGRÁFICO
Jhonata Odair Curti
LONDRINA – PARANÁ
2010
JHONATA ODAIR CURTI
COMPARAÇÃO DA FASE DE CONTRAÇÃO E RELAXAMENTO MUSCULAR SOBRE PARAMETROS DE
ANÁLISE DO SINAL ELETROMIOGRÁFICO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Banca Examinadora do Curso de Bacharelado em Educação Física do Centro de Educação Física e Esporte da Universidade Estadual de Londrina, como requisito parcial para a conclusão do Curso.
COMISSÃO EXAMINADORA
Londrina, 03 de Dezembro de 2010
i
AGRADECIMENTOS
Ao meu Orientador Prof. Dr. Leandro Ricardo Altimari, que sempre me ajudou e me
apoiou, na realização e conclusão deste trabalho, e também em outros momentos
desta minha formação.
A meus pais que me sempre me apoiaram e me deram força.
Aos meus amigos e colegas pela força e vibração, para que eu concluísse mais essa
jornada em minha vida.
Aos meus professores, por trilharmos juntos uma etapa importante de nossas vidas.
Aos meus colegas de curso, pelos momentos importantes que passamos juntos,
pela torcida, vibração e ajuda para que esse trabalho e essa formação fossem
completadas.
E a todos que, com boa intenção, colaboraram para a realização e finalização deste
trabalho.
ii
CURTI, Jhonata Odair. COMPARAÇÃO DA FASE DE CONTRAÇÃO E RELAXAMENTO
MUSCULAR SOBRE PARAMETROS DE ANÁLISE DO SINAL ELETROMIOGRÁFICO. Trabalho de Conclusão de Curso. Curso de Bacharelado em Educação Física. Centro de Educação Física e Esporte. Universidade Estadual de Londrina, 2010.
RESUMO
A Eletromiografia de Superfície (EMG) é uma ferramenta valiosa não-invasiva no estudo do movimento humano e nos mecanismos neurofisiológicos da fadiga ela consiste na determinação do nível de ativação muscular pela atividade elétrica nas membranas excitáveis do sistema muscular. Sendo utilizado como um indicador de recrutamento das fibras musculares e da velocidade de condução do sinal elétrico. Não existe ainda um parâmetro de como o sinal deve ser tratado para seus diversos parâmetros de analise, desta forma o objetivo do estudo é comparar os parâmetros na fase de contração muscular apenas e do sinal todo (fase de contração + fase de relaxamento). A amostra foi composta por 27 estudantes universitários (14 homens, idade = 28,2 ± 2,7 anos e 13 mulheres, idade = 23,2 ± 2,7 anos), selecionados voluntariamente. O teste supramáximo empregado foi o teste de Wingate (TW), onde os sujeitos realizaram um aquecimento de 4 min, em seguida de um intervalo de 2 min, realizavam o TW. Os sinais foram coletados utilizando um eletromiografo de 16 canais, com os eletrodos posicionados sobre os músculos VL, VM e RF, para o processamento dos sinais EMG foi utilizado o software AcqKnowledge 3.8.1. Para análise dos dados foi utilizado o software SPSS®, A distribuição dos dados foi verificada pelo teste de Shapiro-Wilk, e a comparação entre as condições foi feita pelo teste t de Student,com P<0,05. Nenhuma diferença estatisticamente significante foi observada entre as condições de análise do sinal EMG para os diferentes músculos.Concluímos desta forma que não existe diferença na ativação muscular (RMS), e também não nos parâmetros de fadiga, (FM, DP, Slope), determinados apenas na fase da contração muscular em relação ao sinal todo.
Palavras-chave: eletromiografia, fadiga, contração muscular.
iii
CURTI, Jhonata Odair. COMPARAÇÃO DA FASE DE CONTRAÇÃO E RELAXAMENTO
MUSCULAR SOBRE PARAMETROS DE ANÁLISE DO SINAL ELETROMIOGRÁFICO. Trabalho de Conclusão de Curso. Curso de Bacharelado em Educação Física. Centro de Educação Física e Esporte. Universidade Estadual de Londrina, 2010.
ABSTRACT
The surface electromyography (EMG) is a valuable non invasive tool for the study of human movements and in the mechanisms neurophysiologial of fatigue and it consists in the determination of the level of muscular activation by the electrical activity in the excitable membranes of the muscular system. Being used as an index of muscle fibers and conduction velocity of electrical signal. There isn’t a parameter that how can this signal should be conducted for its various parameters of analysis, so the purpose of this study is to compare the parameters only in the phase of muscular contraction and the whole signal (contraction phase + relaxation phase). The sample was composed by 27 college students (14 males, age = 28 ± 2,7 years and 13 females, age = 23,2 ± 2,7 years), randomly selected. The supramaximal test was the test of Wingate (TW), where the subjects performed a warm-up of 4 minutes then an interval of 2 minutes. The signal were collected by an electromyography of 16 channels , with electrodes positioned on the muscles VL, VM and RF, for the processing of the EMG signals were used the AcqKnowledge 3.8.1. For the statistical procedure, the software SPSS®. The distribuction of the data was done by the Shapiro-Wilk test and the comparison between the conditions was done by the t test of Student, with p <0,05. None statistical differences was detected between the analysis of the conditions for the EMG signal for different muscles. Thus, the conclude that there is no difference is muscular activation (RMS), and in the parameters of fatigue, (FM, DP, Slope), determinate only in the phase of muscular contraction in relation of the whole signal. Key Word: electromyography, fatigue, muscle contraction
SUMÁRIO
AGRADECIMENTOS ................................................................................................... i
RESUMO..................................................................................................................... ii
ABSTRACT ................................................................................................................ iii
1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 1
2 JUSTIFICATIVA ....................................................................................................... 3
3 OBJETIVOS ............................................................................................................. 4
3.1 Objetivo Geral .................................................................................................... 4
4 REVISÃO DA LITERATURA .................................................................................... 5
4.1 Histórico da Eletromiografia ............................................................................... 5
4.2 Eletromiografia ................................................................................................... 6
4.3 Eletrofisiológia Muscular ..................................................................................... 7
4.4 Eletromiografia e Fadiga .................................................................................... 9
5 MÉTODOS ............................................................................................................. 11
5.1 População e amostra........................................................................................ 11
5.2 Teste Supramáximo ......................................................................................... 11
5.3 Coletas e processamento de sinais EMG ......................................................... 12
5.4 Tratamento Estatístico...................................................................................... 13
6 RESULTADOS ....................................................................................................... 14
7 DISCUSSÃO .......................................................................................................... 16
8 CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................... 17
REFERÊNCIAS ........................................................................................................ 18
1
1 INTRODUÇÃO
Eletromiografia de superfície (EMG) é uma ferramenta valiosa não-
invasiva no estudo do movimento humano e nos mecanismos neurofisiológicos da
fadiga. Consiste na determinação do nível de ativação muscular pela atividade
elétrica nas membranas excitáveis de miofibrilas, que compreendem as unidades
motoras do sistema muscular (21).
A fadiga pode ser definida como uma diminuição na produção de força
muscular (22) (23). O sinal EMG pode servir como um indicador de recrutamento das
fibras musculares e a velocidade de condução do sinal elétrico através das
membranas excitáveis, fornecendo informações sobre o processo de fadiga
muscular (24) (25).
Um importante aspecto a ser analisado na utilização da EMG é a técnica
empregada para o processamento dos sinais. Via de regra, os sinais EMG são
analisados pelo domínio do tempo ou pelo domínio da freqüência (espectro de
freqüência), sendo representados pela amplitude e freqüência, respectivamente (7)
(19).
Para o processamento do sinal EMG no domínio do tempo a variável
mais utilizada tem sido a raiz quadrática da amplitude quadrática média (RMS - root
mean square). Já o processamento do sinal EMG no domínio da freqüência fornece
variáveis como a freqüência mediana (FM), e as suas medidas de dispersão,
incluindo a variância e desvio padrão (DP), e a inclinação da FM, que é a taxa de
diminuição (Slope) da freqüência média do sinal (21) (8). A diminuição da freqüência
mediana do sinal EMG geralmente caracteriza o início do processo de fadiga
muscular (8).
A análise do sinal EMG no domínio da freqüência é normalmente
realizada através da decomposição espectral do sinal do músculo durante o
exercício fatigante, usando algoritmos matemáticos, dentre os quais o mais
utilizado atualmente tem sido a Transformada Wavelet (WT), na sua versão discreta
(DWT) (28) (29). Esta técnica consiste no mapeamento do sinal da freqüência e do
tempo de uma série de funções de base que podem ser concebidos em função das
necessidades de análise e são construídos com base em uma "mãe" wavelet,
formando uma base ortogonal de sinais (30).
2
Considerando as informações descritas acima, podemos observar que
apesar de existirem diferentes fermentas que possibilitam analisar o sinal EMG,
ainda não esta claro como o sinal deve ser tratado para obtenção dos diversos
parâmetros de análise, particularmente em exercício dinâmico, onde o sinal é
cíclico e ao mesmo tempo estacionário. Por fim a questão é, deve-se ou não
considerar o sinal como um todo ou apenas a fase de contração.
3
2 JUSTIFICATIVA
Através da crescente utilização da eletromiografia de superfície no meio
esportivo na tentativa de melhor entendimento dos fatores relacionados a
biomecânica do movimento e da fadiga muscular, diversas dúvidas tem surgido em
relação às maneiras de se analisar os sinais EMG. Dentre as quais podemos
destacar a falta de padronização na forma de analisar o sinal EMG em exercício
dinâmico, e por conseqüência a falta de conhecimento da existência ou não de
diferenças nas análises do sinal EMG quando se considera apenas a fase de
contração ou o sinal todo (fase de contração + fase de relaxamento). Desse modo,
o presente estudo espera encontrar respostas a fim de colaborar com estudos
futuros, no sentido de proporcionar análises mais acuradas da resposta muscular
em exercício dinâmico.
4
3 OBJETIVOS
3.1 Objetivo geral
O objetivo deste estudo será comparar parâmetros de análise do sinal EMG
obtido apenas na fase da contração muscular e do sinal todo (fase de contração +
fase de relaxamento) em exercício dinâmico supramáximo.
5
4 REVISÃO DA LITERATURA
4.1 Histórico da eletromiografia
O Sinal mioelétrico é captado através do potencial de ação de percorre a
fibra muscular, ocasionando assim a contração muscular, os primeiros relatos que se
tem que um músculo era capaz de gerar corrente elétrica datam de 1666, onde
Francesco Redi suspeitou que o choque produzido pela enguia era de origem
muscular. Somente em 1791 é que Luidgi Galvani iniciou as primeiras investigações
em relação da eletricidade e a contração muscular, o qual despolarizava pernas de
sapos com varas metálicas, causando assim uma contração muscular(2).
Já em 1838, Carlos Mateucci, utilizando sapos, mostrou que havia
contração muscular com a estimulação do nervo, evidenciando assim que havia
atividade elétrica durante a contração muscular(2). Frenchman Dubois-Reymond, se
interessou por este trabalho e em 1849, realizou a primeira detecção voluntaria do
sinal mioelétrico obtido do músculo de humanos. Ele detectou este sinal com um tipo
de eletrodo de superfície, onde os dedos do voluntario eram inseridos em uma
solução salina, onde realizando movimentos com o braço, observa-se uma pequena
deflexão na agulha de um galvanômetro. O mesmo observou também que retirando
um pouco da pele dos dedos, essa deflexão que era de 2 ou 3 graus aumentava
para 65 graus(2).
Após o surgimento do tubo de raios catódicos, Hebert S. Gasser e Joseph
Erlanger em 1925, estudaram as características do sinal mioelétrico por meio de um
osciloscópio, fato que lhes rendeu o prêmio Nobel em 1944(2)(3). Deste momento
então, o estudo de sinais mioeletricos na forma gráfica, passou a ser conhecido
como Eletromiografia (EMG) (3). Em 1939 Denny Brown e Pennybacker, utilizaram
pela primeira vez, o eletromiógrafo para uso clinico.
Foi a partir do inicio da Segunda Guerra Mundial que começaram a
desenvolver eletromiógrafos mais eficientes, devido principalmente as necessidades
clinicas, e ao fim da Guerra começou-se a produzir comercialmente os
eletromiógrafos. E no fim dos anos 60 iniciou a utilização de computadores no
processamento do sinal, dando assim uma melhor consistência as informações (2).
6
4.2 Eletromiografia no estudo da função muscular
A contração muscular surge como resultado da despolarização das fibras
musculares por potenciais de ação oriundos de neurônios motores. Estes potenciais
de ação podem ser detectados na superfície da pele, surgindo assim o sinal
Eletromiográfico (EMG). Desde modo a Eletromiografia pode ser definida como o
estudo da função muscular através da analise deste sinal eletromiográfico (3).
Apos a 2ª Guerra Mundial até os dias de hoje a utilização da EMG
cresceu, sendo utilizada por cientistas em diversos ramos de atividades. Atualmente
esta técnica vem sendo utilizada de duas formas diferentes de recolher o sinal
eletromiografico: EMG de profundidade (EMGpro) e a EMG de superfície (EMGsup)
(4).
A EMGpro caracteriza-se pela colocação de eletrodos no interior do
músculo e contato direto com as fibras musculares, assim o registro eletromiográfico
é obtido da ação de um conjunto de fibras próximas ao eletrodo, sendo esse tipo de
analise caracterizada invasiva. Já a EMGsup, caracteriza-se pelo registro da
atividade das fibras musculares com os eletrodos colocados sobre a musculatura do
sujeito, pois os potenciais de ação que ocorrem no sarcolema das fibras ativas
percorrem os tecidos e fluidos envolventes ate a superfície da pele, dessa maneira
permiti-se o registro da soma das atividades elétricas das fibras muscular envolvidas
na contração (5).
Outro fator que pode interferir na coleta do sinal eletromiográfico é o tipo
de eletrodo utilizado, o qual pode destacar duas formas, o eletrodo monopolar e o
bipolar. A configuração monopolar trata a diferença de potencial entre dois pontos
(um ponto de captação e um de referência). A configuração bipolar caracteriza-se
pela diferença de potencial entre dois pontos de captação, medidas em relação ao
terceiro ponto (referência), normalmente os eletrodos são de prata revestidos com
cloreto de prata (Ag-AgCl), já que a prata se caracteriza por ser um metal nobre ao
polarizável (3).
Os eletrodos de superfície podem ser de duas formas: eletrodos passivos
e ativos, a diferença entre esses eletrodos se da pelos eletrodos ativos possuírem
um circuito de amplificação encapsulado próximo ao seu sitio de captação (3).
7
Um aspecto que deve ser levado em consideração na utilização da EMG
é a técnica empregada para o processamento dos sinais. Geralmente, os sinais
EMG são analisados no domínio do tempo ou no domínio da freqüência. A amplitude
demonstra o numero e o tamanho do potencial de ação por um determinado tempo,
e é expressa em microvolts( V) ou milivolts (mV) (7). Embora existam diversos
índices que possam refletir a amplitude, o mais utilizado é o RMS (root mean
square), que é um modelo matemático também utilizado para expressar o nível de
atividade elétrica muscular, sendo que ele não exige retificação do sinal
eletromiográfico, além de não ser afetado pela superposição dos potenciais de ação
da unidade motora (7).
Já a analise do sinal EMG no domínio da freqüência, nos proporciona
informações de como ocorrem os disparos das unidades motoras, onde com
freqüência utiliza-se o espectro de potência, onde com o uso de modelos
matemáticos consegue-se decompor o sinal em vários componentes de freqüência.
Esta técnica fornece alguns indicadores de características do espectro da
freqüência, dentre os quais a freqüência média, a freqüência mediana e a moda do
espectro (7). Tais índices estão relacionados com a velocidade de condução do
estímulo por parte da fibra muscular e alterações na sincronização e na freqüência
de disparo das unidades motoras (8), sendo que se sugere a utilização da freqüência
mediana já que ela sofre menos interferência (10), e é mais sensível às alterações
metabólicas (11).
4.3 Eletrofisiologia muscular
Os músculos, vasto lateral (VL), vasto medial (VM) e reto femoral (RF)
formam juntamente com o vasto intermédio (VI) o grupo muscular denominado
quadríceps femoral. O quadríceps femoral compreende a maior parte da superfície
anterior e lateral do fêmur e se constitui no músculo extensor de joelho (12).
O VL origina-se trocânter maior e lábio lateral da linha áspera do fêmur, o
VM origina-se no lábio medial da linha áspera do fêmur, e o reto femoral origina-se
na espinha ilíaca antero inferior e logo abaixo do acetábulo do osso do quadril, todos
eles tem suas inserções na tuberosidade da tíbia via patela e ligamento da patela,
sendo responsáveis pela extensão da perna e flexão da coxa.
8
Com relação à composição de fibras musculares desses músculos, alguns
estudos na literatura têm analisado a distribuição das mesmas mediante autópsia em
cadáveres (13) (14) (9). Uma das vantagens em se obter informações a partir de
cadáveres é o fato de que a distribuição das fibras musculares não se apresenta de
forma homogênea por todo o músculo (14) (9). Assim, existem diferenças quanto à
composição de fibras musculares entre os materiais obtidos na superfície muscular e
na região profunda do músculo. Além disso, outro aspecto positivo da autópsia em
cadáveres é a possibilidade de serem analisados diferentes grupos musculares.
Outro fator que podemos destacar em relação a esses três músculos esta
relacionado a composição das fibras musculares. Na tabela 1, são apresentados os
valores de composição de fibras musculares dos VL, VM e RF obtidos em seis
cadáveres do sexo masculino (idade: 21,80 5,67 anos; massa corporal: 78,50
12,00 kg; estatura: 186,33 6,06) (9).
Tabela 1 - Valores de composição de fibras musculares dos VL, VM e RF obtidos
em seis cadáveres do sexo masculino.
Tipo I Tipo II
Média IC 95% Média IC 95%
VL 1 (%) 37,80 19,60 - 45,80 67,30 52,10 - 72,30
VL 2 (%) 46,90 37,50 - 56,20 53,10 43,80 - 62,50
VM 1 (%) 43,70 36,40 - 51,10 56,30 48,90 - 63,60
VM 2 (%) 61,50 51,50 - 71,50 38,50 28,50 - 48,50
RF 1 (%) 29,50 22,00 - 37,00 70,50 63,00 - 78,00
RF 2 (%) 42,00 35,60 - 48,50 58,00 51,50 - 64,40
1 = autópsia da superfície do músculo; 2 = autópsia da região profunda do músculo; IC 95% =
intervalo de confiança de 95%, ou seja, existe 95% de chance da verdadeira média situar-se entre os
valores apontados (adaptada de JOHNSON et al., 1973).
As causas que levaram o óbito foram: traumatismo craniano (três
sujeitos), asfixia (um sujeito), cardíaco (um sujeito) e hemorragia abdominal (um
sujeito). Por meio do método histoquímico empregando-se a técnica de coloração da
mATPase, foram identificadas as fibras musculares do tipo I e do tipo II (6).
9
Como podemos observar na tabela 1, dentre os três músculos analisados,
o RF é o que apresenta maior proporção de fibras musculares do tipo II seguido
pelos músculos VL e VM. Infelizmente, em outros estudos a análise é efetuada
somente em um músculo isoladamente e não nos três músculos de forma integrada
(6).
O grupo quadríceps femoral é responsável por diversas ações relacionado
com as atividades cotidiana do sujeito que exigem extensão vigorosa do joelho tais
como corrida, saltos, levantamento de pesos, e até no simples ato de levantar-se de
uma cadeira (15).
Dessa forma, podemos observar que este grupo muscular exerce funções
tanto dinâmicas como estáticas, sendo que sua função estática consiste em evitar a
flexão do joelho na posição ortostática, enquanto a função dinâmica consiste em
extensão vigorosa do joelho (16). Um aspecto que difere os músculos VL e VM do
músculo RF diz respeito à mecânica apresentada pelos mesmos. Tanto o VL e o VM
são músculos mono-articulares, e possuem alta capacidade de produção de força ou
trabalho. Por outro lado, o RF, por cruzar a articulação do joelho e do quadril, se
constitui num músculo biarticular, tendo função de distribuir o torque para ambas às
articulações e controlar a direção do movimento (17).
4.4 Eletromiografia e fadiga
Dentro do tema biomecânica do esporte, a eletromiografia (EMG), como
instrumento de medida do movimento humano, tem sido correlacionada com a força,
o torque e as variáveis metabólicas assim como aplicada nas análises de velocidade
de pedalada, da capacidade de resistência muscular, na verificação da
especificidade e eficiência de métodos de treinamento e reabilitação, na
quantificação da taxa de disparo de unidades motoras e na identificação da fadiga
muscular (18).
A fadiga muscular é considerada como uma falha para manter um nível
desejado de rendimento ou trabalho, durante uma atividade repetitiva ou sustentada,
e nos estudos sobre fadiga muscular mediante sinais eletromiográficos, a análise
pode ser realizada tanto pela amplitude quanto pela freqüência (espectro de
freqüência) (19).
10
Com relação à amplitude, estudos têm demonstrado resultados
conflitantes associados à fadiga. Podemos encontrar na literatura aumentos,
manutenção e redução na amplitude dos sinais EMG (6). Uma das possíveis
explicações para as diferenças nos resultados dos estudos analisados parece residir
na diferença entre os protocolos utilizados. Aparentemente, nos esforços que exigem
contrações máximas desde o início do protocolo, os sinais eletromiográficos tendem
a diminuir. Por outro lado, nos esforços que iniciam com intensidade submáxima,
verifica-se aumento nos níveis de ativação muscular. Embora muitos estudos
utilizem a amplitude para a análise da fadiga, parece ser conveniente associar as
informações obtidas por outras técnicas de processamento dos sinais como a
análise espectral.
Como os músculos apresentam tipos de fibras diferentes, estas podem
também apresentar uma característica particular no diagnóstico da fadiga
eletromiográfica, sendo que os músculos compostos de fibras primariamente do tipo
I (contração lenta) apresentam um período mais prolongado para demonstrar a
fadiga através da eletromiográfia. Em contrações isométricas pode haver um
consenso em existir um aumento da resposta eletromiográfica à medida que
aumenta a tensão muscular (20) enquanto em contrações isotônicas esse aumento é
verificado na contração concêntrica (18).
Outro aspecto que não pode ser desprezado é o fato de que dentre os
estudos de EMG discutidos até o momento que utilizaram cicloergômetro, a maioria
das investigações tem se preocupado com o exercício de resistência.
Podemos definir que a eletromiográfia é uma técnica da identificação não
invasiva da fadiga muscular, sendo assim uma alternativa de avaliação deste
fenômeno por diversas técnicas de processamento deste sinal. Contudo, deve-se
dar atenção a fatores que podem interferir no processo de fadiga e
conseqüentemente na avaliação EMG como: os níveis de força de contração, o
tempo de contração, o tipo de eletrodo e em particular do músculo a ser investigado.
11
5 MATERIAIS E MÉTODOS
5.1 Amostra
Fizeram parte da amostra vinte e sete estudantes universitários (14
homens, idade = 28,2 ± 2,7 anos e 13 mulheres, idade = 23,2 ± 2,7 anos), saudáveis
que foram selecionados voluntariamente. Todos os sujeitos foram previamente
informados sobre a proposta do estudo e procedimentos aos quais seriam
submetidos e assinaram declaração de consentimento esclarecido. Este estudo foi
analisado e aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa da Universidade Estadual
de Londrina, de acordo com as normas da Resolução 196/96 do Conselho Nacional
de Saúde sobre pesquisa envolvendo seres humanos.
5.2 Te ste supramáximo de Wingate
O teste supramáximo de Wingate (TW) foi empregado com propósito de
proporcionar a realização de exercício de alta intensidade e curta duração. Os
índices de desempenho foram determinados por um programa computadorizado
(WINGATE TEST®, CEFISE, BRASIL) para a determinação da potência gerada a
cada segundo durante o teste, além da potência de pico relativa (W.kg-1) (PPR),
potência média relativa (W.kg-1) (PMR), índice de fadiga (%) (IF) e instante de
potência pico (IPP).
O protocolo consistiu de um aquecimento de quatro minutos em um
cicloergômetro mecânico para membros inferiores (MONARK 324E, SWEDEN) com
carga de 50 W, com uma cadência de pedaladas de 70 rpm, sendo que no início de
cada minuto os sujeitos executaram um sprint de 6 s. Após o aquecimento, os
sujeitos realizaram um intervalo de dois minutos para mensuração do peso corporal,
ajuste da altura do banco da bicicleta e ajuste da intensidade de esforço. Em
seguida, os sujeitos iniciaram o TW, sem nenhuma rotação prévia, com carga
correspondente a 0,075 kg.kg-1 do peso corporal do indivíduo. Após o encerramento
do protocolo, os sujeitos avaliados realizaram uma recuperação ativa no próprio
cicloergômetro, sem resistência, por um período de três minutos, na tentativa de
minimizar possíveis efeitos colaterais provocados pelo esforço.
12
Previamente ao início do estudo foi empregado protocolo de
familiarização na tentativa de reduzir os efeitos de aprendizagem. As medidas da
bicicleta correspondente a cada avaliado como: altura e distância do banco; altura e
distância da mesa e a posição das mãos foram padronizadas durante os testes, para
assim, evitar alterações na postura do avaliado e conseqüentemente possíveis
interferências na solicitação dos músculos avaliados. Em todas as coletas foram
controladas a temperatura ambiente e umidade relativa do ar que mantidas entre 21
e 24˚C e 40 e 60%, respectivamente.
Durante o teste supramáximo, os voluntários receberam forte incentivo
verbal com propósito de assegurar que eles atingiriam o seu máximo desempenho.
5.3 Coleta e processamento de sinais EMG
Os sinais EMG foram registrados durante o TW de acordo com as
orientações do ISEK, usando um amplificador de 16 canais de eletromiográfica
(MP150™, Biopac System®, E.U.A.) com taxa de amostragem de 2000 Hz. Os
eletrodos ativos bipolar (TSD 150™, Biopac System®, E.U.A.) foram colocados sobre
os músculos vasto lateral (VL), vasto medial (VM) e reto femoral (RF) de acordo com
o SENIAM(33), mantendo o modo comum de rejeição > 95 db.
Para processamento dos sinais EMG foi utilizado o software
AcqKnowledge 3.8.1 (Biopac Systems®, Santa Bárbara, E.U.A) e ambiente de
simulação matemática MatLab 7.0 (Mathworks®, South Natick, E.U.A). Para
obtenção dos valores expressos em RMS, os sinais EMG brutos foram submetidos à
filtragem digital utilizando filtro passa-banda de 20 Hz e 500 Hz e em seguida,
retificados e suavizados. Por outro lado, para análise espectral, foram obtidos os
parâmetros de frequência mediana (FM), variância, desvio padrão (DP) e inclinação
da FM durante o exercício (slope), adotando-se apenas a utilização da filtragem
digital conforme relatado anteriormente. A inclinação de FM foi determinada pela
regressão linear entre o FM e a duração do exercício. Ressalta-se ainda que os
valores de FM foram determinados por meio da aplicação da transformada de
Wavelet Daubechies db4 (DWT).
Foram considerados na análise o sinal EMG na fase de contração e o
sinal EMG na fase de contração + relaxamento, conforme apresentado na figura 1.
13
Figura 1 - Sinal EMG do músculo Reto Femoral na fase de contração, relaxamento e
contração + relaxamento.
5.4 Tratamento estatístico
Para análise estatística dos dados foi utilizado o software SPSS® for
Windows versão 17.0. A distribuição dos dados foi verificada pelo teste de Shapiro-
Wilk, e a comparação entre as condições (sinal EMG na fase de contração, sinal
EMG na fase de contração + relaxamento) para os diferentes músculos estudados
foi feita pelo teste t de Student para amostras independentes. O limite de
significância estatística estabelecido foi de 5% (P<0,05).
14
6 RESULTADOS
Na tabela 2 é apresentada a análise descritiva referente às características
físicas e de desempenho dos sujeitos estudados.
Tabela 2 - Valores médios ± desvio-padrão das características físicas e de
desempenho dos homens e mulheres estudados. (n=27)
Variáveis Homens
n=14
Mulheres
n=13
Massa corporal (kg) 82,4 ± 9,3 63,7 ± 7,7
Estatura (cm) 180,0 ± 5,0 169,0 ± 3,0
IMC (kg/m2) 25,5 ± 2,3 23,3 ± 2,1
PPR (W.kg-1) 10,0 ± 0,9 7,7 ± 0,9
PMR (W.kg-1) 7,3 ± 0,5 5,6 ± 0,6
IF (%) 52,9 ± 9,0 51,1 ± 11,9
Nota: PPR - potência de pico relativa, PMR - potência média relativa, IF - índice de
fadiga (%).
Na tabela 3 são apresentados os valores correspondentes aos
parâmetros de análise do sinal EMG considerando o sinal EMG na fase de contração
e o sinal EMG na fase de contração + relaxamento em exercício supramáximo dos
sujeitos estudados.
Nenhuma diferença estatisticamente significante foi observada entre as
condições de análise do sinal EMG para os diferentes músculos (P>0,05).
15
Tabela 3 - Valores (média ± DP) correspondentes aos parâmetros de análise do
sinal EMG considerando o sinal EMG na fase de contração e o sinal EMG na fase de
contração + relaxamento em exercício supramáximo. (n=27)
Variáveis Sinal EMG
Contração + relaxamento
Sinal EMG
Contração
t P
RMS ( V)
RF 0,060 ± 0,003 0,061 ± 0,003 0,10 >0,05
VM 0,079 ± 0,004 0,080 ± 0,003 0,13 >0,05
VL 0,080 ± 0,005 0,080 ± 0,004 0,12 >0,05
FM (Hz)
RF 76,64 ± 7,00 76,73 ± 7,21 -0,10 >0,05
VM 75,82 ± 15,01 76,34 ± 15,10 -0,12 >0,05
VL 68,53 ± 9,64 68,41 ± 9,96 -0,10 >0,05
DP
RF 10,30 ± 1,88 10,73 ± 2,25 -0,74 >0,05
VM 9,44 ± 2,44 9,80 ± 2,13 -0,56 >0,05
VL 7,63 ± 1,48 7,79 ± 1,51 -0,39 >0,05
Variância
RF 109,59 ± 35,74 120,07 ± 45,94 -0,91 >0,05
VM 95,04 ± 36,52 100,51 ± 40,88 -0,44 >0,05
VL 60,40 ± 22,78 63,03 ± 23,39 -0,41 >0,05
Slope
RF -0,66 ± 0,20 -0,63 ± 0,27 -0,53 >0,05
VM -0,54 ± 0,32 -0,55 ± 0,32 -0,20 >0,05
VL -0,46 ± 0,23 -0,47 ± 0,23 -0,27 >0,05
RMS= root mean square; FM= freqüência mediana; DP= desvio padrão.
16
7 DISCUSSÃO
Este estudo teve o propósito de investigar possíveis diferenças entre os
parâmetros de análise do sinal EMG no domínio do tempo e da freqüência obtidos
apenas na fase da contração muscular, bem como do sinal todo (fase de
contração + fase de relaxamento) em exercício dinâmico supramáximo.
Em geral, os sinais EMG são analisados no domínio do tempo ou no
domínio da freqüência. A amplitude demonstra o número e o tamanho do potencial
de ação por um determinado tempo (7). Já a analise do sinal EMG no domínio da
freqüência, nos proporciona informações de como ocorrem os disparos das unidades
motoras, fornecendo indicativos sobre a velocidade de condução do estímulo por
parte da fibra muscular e alterações na sincronização e na freqüência de disparo das
unidades motoras (8).
A partir dos resultados encontrados neste estudo foi possível observar
que não houveram diferenças significantes quando comparados os parâmetros de
análise do sinal EMG obtidos nas diferentes condições experimentais, confirmando
assim as hipóteses iniciais do estudo. Provavelmente estas respostas foram
encontradas porque, apesar de na fase de relaxamento existir um gradiente de
potência, a quantidade de energia dissipada é insuficiente para modificar os
parâmetros dos sinais EMG quando se analisa o sinal todo (fase de contração +
fase de relaxamento).
Esperamos a partir desses achados, ter contribuído para padronização na
análise de sinal EMG em exercício dinâmico de intensidade supramáximo. Porém
mais estudos relacionados ao tema devem ser realizados, incluindo diferentes
intensidades de exercício (submáximo e máximo), já que a presente investigação
analisou apenas respostas em um teste supramáximo.
17
8 CONCLUSÃO
Podemos concluir a partir dos resultados encontrados neste estudo que
não existe diferença na ativação muscular (RMS) determinada apenas na fase da
contração muscular em relação ao sinal todo (fase de contração + fase de
relaxamento) nos músculos superficiais do quadríceps.
Da mesma forma, não foi encontrada diferenças nos parâmetros de
fadiga, freqüência mediana (FM), variância, desvio padrão (DP) e o Slope da
inclinação da FM, determinados apenas na fase da contração muscular em relação
ao sinal todo (fase de contração + fase de relaxamento) nos músculos superficiais
do quadríceps.
18
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