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Efeito do uso de sapatilha na eletromiografia dos músculos do membro inferior durante teste incremental de ciclismo |
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*Laboratório de Biomecânica **Laboratório de Esforço Físico Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis, SC (Brasil) |
Julio Francisco Kleinpaul* | Luana Mann* Tatiane Piucco* | Adriana Garcia Pacheco** Antônio Renato Pereira Moro* |
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Resumo
O ciclismo é caracterizado por ser um esporte cíclico onde o
alinhamento dos segmentos dos membros inferiores é primordial para a
transmissão de potência. A utilização de sapatilhas serve para
facilitar este alinhamento dos membros. O objetivo deste estudo foi
identificar e comparar os níveis de ativação dos músculos vasto
lateral (VL), reto femoral (RF), bíceps femoral (BF) e gastrocnêmio
lateral (GL) durante teste de esforço máximo incremental com e sem o
uso da sapatilha. Para isso avaliou-se uma trialheta com idade de 27
anos, massa corporal de 55 kg, estatura Unitermos: Ciclismo. Eficiência. Recrutamento muscular.
Abstract The cycling is characterized by being a cyclical sport where the alignment of the segments of the lower limbs is primordial for the potency transmission. The toe clip pedal use is to facilitate this alignment of the members. The aim of this study was to identify and to compare the levels of muscle activation from vastus lateralis (VL), rectus femoris (RF), biceps femoris (BF) and gastrocnemius lateralis (GL) during incremental test of effort maximum with and without the use of the toe clip pedal. For that a triathlete was evaluated with 27 year-old age, corporal mass of 55 kg, stature of 1.60 m and time of 10 years practice. The incremental protocol was accomplished in a cicloergometer of lower limb of eletromagnetic brake. The acquisitions of the signs electromyography (EMG) were done during the final minute of each apprenticeship, until the end of the test. For the analysis of the data the descriptive statistics was used (average and standard deviation) of the values RMS and the Student t-test to compare the values of activation of each muscle during the accomplishment of the different phases of the tests. Significant level of 5% was used. The results show that the toe clip pedal use provoked increase in the action potential of most of the appraised muscles, fact this not influenced by the fatigue. Keywords: Cycling. Effectiveness. Muscular recruitment. |
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http://www.efdeportes.com/ Revista Digital - Buenos Aires - Año 13 - Nº 128 - Enero de 2009 |
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Introdução
O ciclismo tem como objetivo desenvolver movimentos circulares e rítmicos, apresentando uma regularidade de aplicação de força sobre os pedais ao longo de toda a cadência (SZMUCHROWSKI, CARVALHO e CARDOSO, 2005). No ciclismo a utilização da sapatilha veio para melhorar o desempenho e a economia de movimentos devido a maior segurança que esta proporciona a pedalada pelo fato de manter o pé fixo ao pedal através dos clipes, sem com isso limitar os movimentos envolvidos no gesto de pedalar (BIKE SPORT, 2008). A característica de desempenho, expressa pela potência máxima produzida pelo ciclista, pode estar relacionada com a economia de movimento, pois ciclistas mais econômicos podem gerar maiores valores de potência máxima durante um teste máximo incremental (DAHLKE et al., 2007).
A eletromiografia (EMG) tem sido um efetivo e aprimorado método para se estudar a ação muscular, determinando com objetividade os diferentes potenciais de ação dos músculos empenhados em movimentos específicos (TSCHARNER, 2002). Biomecanicamente, o desempenho tem sido analisado por meio do monitoramento do sinal eletromiográfico em exercícios fatigantes (Konrad, 2005) com o objetivo de proporcionar um incremento cada vez maior da performance física (GONÇALVES, 2000; CHAPMAN et al., 2006).
Muitos estudos têm descrito o padrão de ativação muscular dos músculos dos membros inferiores durante o pedalar (LUCÍA et al., 2004; DUC et al., 2005; HETTINGA et al., 2006; DUC et al., 2008). Durante o ciclismo, a eletromiografia de superfície tem sido bastante aplicada para a quantificação da atividade muscular e do recrutamento de unidades motoras, assim como a identificação da fadiga muscular (RYAN e GREGOR, 1992; BAUM e LI, 2003). O sinal EMG advindo de potenciais de ação provenientes do músculo pode fornecer informações que contribuem para o entendimento da ação muscular (FRAGA, 2006).
O estudo de Baum e Li (2003) demonstrou que em um cicloergômetro convencional a atividade muscular é influenciada durante o ciclo completo pela mudança da carga e freqüência (velocidade), dessa forma durante um teste incremental podem ser mensuradas características inerentes à performance do atleta representados por diferentes níveis de ativação muscular dos principais músculos envolvidos no pedalar.
Assim sendo, este estudo objetivou identificar e comparar os níveis de ativação dos músculos vasto lateral (VL), reto femoral (RF), bíceps femoral (BF) e gastrocnêmio lateral (GL) durante teste de esforço máximo incremental com e sem o uso da sapatilha.
Metodologia
Procedimentos experimentais
Características do sujeito
Este estudo caracterizou-se como um estudo de caso, no qual foi avaliada uma triatleta, do sexo feminino, com idade de 27 anos, massa corporal 55 kg, estatura 1,60 m e tempo de prática 10 anos, que atualmente encontra-se fora das competições oficiais a um ano. A pesquisa foi aprovada pelo Comitê de Ética em Pesquisa em Seres Humanos da instituição onde foi desenvolvido, respeitando os procedimentos contidos na declaração Helsinke.
Instrumentos Utilizados
Para medir os padrões de ativação muscular dos membros inferiores foi utilizado o sistema de aquisição de dados MIOTOOL 400, com 4 canais de entrada com ganho de até 8 vezes cada, 14 bits de resolução e taxa de aquisição por canal de 2.000 amostras por segundo. Em cada canal foi acoplado 2 sensores diferenciais de superfície SDS500, conectados por garras a eletrodos passivos descartáveis (3M, Ag/AgCl, com diâmetro de 2,2 cm). Para o processamento, tratamento e análise dos sinais adquiridos foi utilizado o software MIOGRAPH 2.0 USB.
O protocolo incremental foi realizado em um cicloergômetro de membros inferiores de frenagem eletromagnética, ERGOFIT, modelo 167 CYCLE.
Procedimentos para a coleta de dados
Os dados foram coletados em ambiente de laboratório. Após os primeiros contatos, foram marcadas datas para a coleta de dados e repassadas orientações gerais à atleta, sendo que esta foi orientada a se alimentar normalmente no mínimo 2 horas antes do teste. Foram realizadas mensuração de peso e estatura corporal.
O protocolo incremental iniciou com carga de 100W, aumentando 35W a cada estágio de 3 minutos, até a exaustão voluntária. A atleta foi incentivada verbalmente durante o teste. Para realizar a monitoração da freqüência cardíaca durante todo o teste, foi utilizado um frequencímetro POLAR® modelo S725. A temperatura da sala onde foram realizadas as coletas foi mantida a 21°C.
As aquisições dos sinais EMG foram feitas durante o minuto final de cada estágio, até o término do teste, sendo que para a análise foi utilizado somente os 15 segundos finais. Foi avaliada a atividade elétrica dos músculos: Vasto Lateral (VL), Reto Femoral (RF), Bíceps Femoral (BF) e Gastrocnêmio Lateral (GL) do membro inferior direito da ciclista. Para a aquisição dos dados, os eletrodos de superfície passivos foram colocados em configuração bipolar, sobre o ventre dos músculos, alinhados de acordo com a orientação das fibras musculares, e um eletrodo de referência (terra) foi fixado na patela da atleta. Anteriormente à colocação dos eletrodos, a impedância elétrica da pele foi reduzida mediante a tricotomia e a limpeza da pele com álcool, a fim de remover as células mortas e a oleosidade da pele no local do posicionamento dos eletrodos, de acordo com os procedimentos adotados pela norma ISEK (1999). Os ganhos em cada canal foram ajustados em 100 vezes para cada um dos músculos, e a freqüência de aquisição dos dados de 1024 Hz.
Análise dos dados
Os sinais coletados foram filtrados utilizando-se um filtro digital Butterworth de quarta ordem, do tipo passa-banda, com freqüência de corte de 10-500 Hz (MERLETTI, 1997). Os dados foram analisados e processados por meio do software Miograph 2.0. Para determinar a amplitude do sinal foi calculado o envoltório RMS (Root Mean Square) com 32 janelas de 0,04 segundos na média, e normalizado pela média de 3 picos do sinal adquirido durante o teste, e expresso em valores percentuais.
Para a análise dos dados foi utilizada a estatística descritiva (média e desvio padrão) dos valores RMS e o teste-t de Student para comparar os valores de ativação de cada músculo durante a realização das diferentes fases dos testes. O nível de significância adotado para todos os testes foi de 5%. Para todos os procedimentos estatísticos foi utilizado o pacote estatístico SPSS for Windows versão 15.0.
Resultados
Os valores do envoltório RMS dos sinais em termos de média, desvio padrão e comparação de cada um dos 5 estágios completados no teste incremental, com e sem o uso de sapatilha, para os músculos VL, RF, BL e GL, estão descritos na tabela 1.
Tabela 1. Comparação do valor RMS (%) entre as condições com e sem sapatilha
* indica diferença estatisticamente significativa entre os testes (mesmo estágio) para o teste-t de Student (p<0,005).
Nos casos em que houve diferença significativa entre os testes, com exceção do músculo RF no estágio 3, todos os músculos apresentaram maior potencial de ativação com a utilização de sapatilha. O valor RMS dos músculos investigados, em ambos os testes, não obedeceu um comportamento linear nem de aumento nem de diminuição durante o teste.
Discussão
O objetivo do presente estudo foi verificar o padrão eletromiográfico de ativação dos músculos VL, BF, RF e GL durante um teste incremental realizado em cicloergômetro com e sem a utilização de sapatilha. Em nossos resultados a utilização do clipe causou um aumento nos níveis de ativação muscular quando comparado a utilização de pedais sem clipe, já que aquele proporciona maior estabilidade e capacidade de aplicar forças aos pedais.
Os pedais e as sapatilhas formam um só conjunto que permite ao ciclista transferir a potência muscular para a bicicleta. Para que haja conforto é imperativo que esse conjunto tenha estabilidade suficiente para que o joelho se mantenha na linha de força entre o quadril e o pé. O ciclista tem de ajustar-se ao movimento imposto pela bicicleta e, portanto, a ligação entre a sapatilha o pedal (os clipes) também têm de obedecer a este movimento. Os clipes assumem, portanto, a responsabilidade pela correta posição dos pés e consequentemente pela estabilidade da própria rótula. Os pedais devem ser suficientemente largos porque toda a parte superior do pé deve ser suportada. Hoje em dia, de modo a reduzir peso e resistência aerodinâmica os pedais são feitos frequentemente do menor tamanho possível, tão pequenos que a rigidez passa a depender da sapatilha e da parte que liga o pedal a sapatilha, ou seja, o clipe (BIKE SPORT, 2008).
No estudo de Wheeler, Gregor e Broker (1995), a cinética da pedalada foi mensurada, (o momento aplicado (M(z)) sobre um eixo ortogonal a superfície do pedal), durante ciclismo estacionário usando um sistema especialmente desenvolvido para mensurar a força aplicada nos pedais com a utilização de três sistemas de conexão ao pedal (clipe e amarra, fixado sem clipe, flutuante sem clipe) e três cargas de trabalho (150, 250, 350 W). Foram coletados dados de 27 ciclistas sem dor no joelho (SDJ) e 7 ciclistas com dor no joelho relacionada ao ciclismo. Os maiores momentos aplicados foram observados quando pedais fixados sem clipe foram empregados, enquanto que pedais flutuantes sem clipe atenuaram significativamente o momento aplicado. Ciclistas com dor crônica de joelho exibiram padrões de M(z) notadamente diferente do grupo SDJ, apoiando a teoria de que podem ser relacionados momentos relativamente altos, particularmente momentos aplicados durante a fase de potência, a cargas no joelho e subseqüentes lesões por overuse. A conclusão geral deste estudo é que pedais flutuantes sem clipe reduzem quantitativamente os momentos aplicados à interface do pedal sem comprometer a transmissão de potência para a bicicleta. Segundo estes, o momento aplicado ao pedal é um contribuinte importante ao momento axial correspondente percebido no joelho e traz implicações para o estudo de lesões mecânicas causadas por overuse e prevenção de dores no joelho relacionadas ao ciclismo.
A atividade de EMG dos músculos glúteo máximo, reto femoral, bíceps femoral, vasto lateral, gastrocnêmio, e tibial anterior foi estudada em seis sujeitos masculinos saudáveis por Mohr, Allison e Patterson (1981). Cada sujeito pedalou em diferentes cargas de trabalho (potência), de cadência de pedalada (rpm), e com rodas de pesos diferentes, com e sem clipe e nas posições sentado e em pé. Todos os músculos testados mostraram-se ativos em cargas de trabalho maiores que 300 kg/min. Além disso, a amplitude dos sinais de EMG aumentou com cargas de trabalho crescentes, o que vai de encontro aos dados encontrados em nosso estudo, no qual não existe linearidade no aumento do sinal com o aumento da carga, tanto sem como com a utilização do pedal de clipe. Mohr, Allison e Patterson (1981) não encontraram nenhuma direfença significativa na atividade muscular entre a roda leve e a pesada ou entre os ciclistas competitivos e os não competitivos. Os autores concluiram que pedalar de pé aumenta a atividade EMG produzida no reto femoral e no vasto lateral em altas cadências e com baixas cargas de trabalho.
O propósito do estudo de Cruz e Bankoff (2001) foi verificar se haviam diferenças eletromiográficas nos músculos bíceps femoral (porção longa), semitendíneo, semimembranoso e gastrocnêmio (lateral e medial), usando pedal sem clipe e pedal de clipe. Quatro atletas de triathlon do sexo masculino (idade: 21,75 ± 2,50 anos; experiência em ciclismo: 5,00 ± 2,45 anos; cadência preferida: 83,75 ± 7,5 rpm) foram avaliados com suas próprias bicicletas sobre um rolo estacionário a 100 rpm. Os sujeitos executaram uma tentativa com cada tipo de pedal. Eletrodos de superfície bipolares fixados no membro inferior direito coletaram o sinal EMG durante 6 segundos. Dois músculos (semitendíneo e semimembranoso) apresentaram atividade elétrica mais baixa sem clipe para todos os sujeitos. O bíceps femoral e o gastrocnêmio lateral apresentaram menor atividade sem clipe para três sujeitos. Isto levou os autores a concluir que há menos atividade eletromiográfica com o uso de pedais sem clipe. Estes dados vão ao encontro dos dados encontrados neste estudo, exceto RF na fase 3 do teste incremental, nos casos em que a diferença foi estatisticamente significativa, que apresentou sinal menor com a utilização de sapatilha.
Objetivando verificar a influência de diferentes interfaces sapatilha-pedal e da ação ativa de puxada durante a fase de recuperação na técnica da pedalada Mornieux et al. (2008) avaliaram ciclistas de elite e não ciclistas em três testes a uma cadência de 90 rev/min e a 60% de seu potencial aeróbio máximo. Os ciclistas pedalaram com pedais sem clipe, com clipe e com um pedal de clipe capaz de avaliar a força aplicada sobre ele (com feedback) no qual lhes foi solicitado para parar o pedal durante a fase de recuperação do mesmo. Não foram encontradas diferenças significativas para a efeciência de pedalada, eficiência mecânica e atividade muscular entre os pedais com e sem clipe. Os dados de atividade muscular obtidos neste estudo não concordam com nossos achados. Quando comparado com o pedal de clipe, o pedal que avalia força (com feedback) apresentou um aumento significante na eficiência da pedalada durante a fase de recuperação (86% para os ciclistas e 57% para os não ciclistas), assim como uma atividade muscular maior para os músculos bíceps femural e tibial anterior. Porém, a eficiência mecânica estava significativamente reduzida em 9% e 3,3% para ciclistas e não ciclistas, respectivamente. Por conseguinte, a interface sapatilha-pedal (pedal sem clipe vs de clipe) não influenciou significativamente a técnica de ciclismo durante exercício submáximo. Porém, uma puxada ativa no pedal durante a fase de recuperação aumentou a eficiência da pedalada, enquanto reduziu a eficiência mecânica.
Quando comparamos as situações analizadas e relação a ocorrência de exustão, não escontramos diferenças significativas, fato este que acreditamos estar relacionado ao fato de a atleta não estar participando de competições e concequentemente ter seu desempenho prejudicado pela falta de um treinamento mais intenso e regular.
Conclusão
Através da análise dos resultados podemos concluir que a utilização de sapatilha causa aumento do potencial de ação dos músculos monitorados, fato este que está diretamente relacionado com maior gasto de energia, porém melhor orientada na direção do movimento. A utilização da sapatilha não provocou nenhuma alteração em relação a fadiga prematura da atleta, pois em ambas as condições de teste incremental a exaustão ocorreu no mesmo estágio de avaliação (estágio 5).
Acreditamos que os nossos resultados foram limitados pelo fato de o sistema utilizado para a coleta não fornecer dados no domínio da frequência de ativação muscular, o que poderia justifar melhor a relação de nossos dados com a presença da fadiga muscular e também com os resultados encontrados na literatura.
Referências
-
Baum, B.S.; Li, L. Lower extremity muscle activities during cycling are influenced by load and frequency. Journal of Electromyography and Kinesiology, v. 13, p. 181-90, 2003.
-
Bike Sport. Disponível em: <http://www.portalbtt.com/duhome/bikesport.asp. Acesso em 9/07/2008>.
-
Chapman, A.R.; Vicenzino, B.; Blanch, P.; Knox, J.J.; Hodges, P.W. Leg muscle recruitment in highly trained cyclists. Journal of Sports Science, v. 47, n. 2, p. 115 – 124, 2006.
-
Cruz, C.F.; Bankoff, A.D.P. Electromyography in cycling: Difference between clipless pedal and toe clip pedal. Electromyography and Clinical Neurophysiology v. 41, n. 4, p. 247-252, 2001.
-
Dahlke, R.; Bini, R.R.; Diefenthaeler, F.; Rossato, M.; Carpes, F.P. Relação entre potência mecânica e economia de movimento no ciclismo. In: Anais... XII Congresso Brasileiro de Biomecânica, Rio Claro, p. 364-369, 2007.
-
Duc, S.; Villerius, V.; Bertucci, W.; Pernin, J.N.; Grappe, F. Muscular activity level during pedalling is not affected by crank inertial load. European Journal of Applied Physiology, v. 95, p. 260-264, 2005.
-
Duc, S.; Bertucci, W.; Pernin, J.N.; Grappe, F. Muscular activity during uphill cycling: Effect of slope, posture, hand grip position and constrained bicycle lateral sways. Journal of Electromyography and Kinesiology, v. 18, p. 116-127, 2008.
-
Fraga, C.H.W. Comparação das variáveis cinemáticas, eletromiográficas e do consumo de oxigênio da corrida no Triathlon com uma corrida prolongada e uma corrida isolada. Dissertação de Mestrado 2006 – UFRGS - Porto Alegre.
-
Gonçalves, M. Limiar de Fadiga Eletromiográfico. In: Denadai, B.S. Avaliação Aeróbia: Determinação indireta da resposta do lactato. Rio Claro: Motrix, 2000. Cap. 7, p. 154.
-
Hettinga, F.J.; De Koning, J.J.; Broersen, F.T.; Van Geffen, P.; Foster, C. Pacing strategy and the occurrence of fatigue in 4000-m cycling time trials. Medicine and Science in Sports and Exercise, v. 38, p. 1484-1491, 2006.
-
ISEK: Standards for reporting EMG data. Copyright by International Society of Electrophysiolohy and Kinesiology (ISEK), 1999.
-
Konrad, P. The ABC of EMG: A Pratical Introduction to Kinesiological Electromyography, v. 1, 2005.
-
Lucía, A.; San Juan, A.F.; Montilla, M.; Cañete, S.; Santalla, A.; Earnest, C.; et al. In professional road cyclists, low pedaling cadences are less efficient. Medicine and Science in Sports and Exercise, v. 36, p. 1048 – 1054, 2004.
-
Merletti, R. Standards for reporting EMG data. Journal of electromyography and kinesiology, v. 7, p. 1-2, 1997.
-
Mohr, T.M.; Allison, J.D.; Patterson, R. Electromyographic analysis of the lower extremity during pedaling. Journal of Orthopaedic and Sports Physical Therapy v. 2, n. 4, p. 163 - 170, 1981.
-
Mornieux, G.; Stapelfeldt, B.; Gollhofer, A.; Belli, A. Effects of Pedal Type and Pull-Up Action during Cycling. International Journal of Sports Medicine, p. 1 - 6, 2008.
-
Ryan MM, Gregor RJ. EMG profiles of lower extremity muscles during cycling at constant workload and cadence. Journal of Electromyography and Kinesiology, v. 2, p. 69 - 80, 1992.
-
Szmuchrowski, L.A.; Carvalho, R.G.S.; Cardoso J.R. Ativação eletromiografica durante o exercício de ciclismo em cicloergômetro aquático. In: Anais... XI Congresso Brasileiro de Biomecânica. João Pessoa, p. 1-5, 2005.
-
Tscharner, V. “Time-frequency and principalcomponent methods for the analysis of EMGs recorded during a mildly fatiguing exercise on a cycle ergometer”, Journal of Electromyography and Kinesiology, v. 12, p. 479 - 492, 2002.
-
Wheeler, J.B.; Gregor, R.J.; Broker, J.P. The effect of clipless float design on shoe/pedal interface kinetics and overuse knee injuries during cycling. Journal of Applied Biomechanics, v. 11, n. 2, p. 119 - 141, 1995.
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revista
digital · Año 13 · N° 128 | Buenos Aires,
Enero de 2009 |
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