Identificação da fadiga eletromiográfica em contrações isométricas crescentes


	Identificação da fadiga eletromiográfica em contrações isométricas crescentes Identificación de la fatiga electromiográfica en contracciones isométricas crecientes
	Centro Desportivo da Universidade Federal de Ouro Preto (CEDUFOP) Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP/MG) (Brasil)	Runer Augusto Marson runer.marson@cedufop.ufop.br
	Resumo A presente investigação teve como objetivo identificar o limiar de fadiga eletromiográfico (EMGLF) do músculo bíceps femoris (caput longum) em contrações isométricas crescentes. Foram utilizados dez participantes do sexo feminino com idade entre 19 e 25, universitárias sem antecedentes de doenças músculo-esquelética. Para captação do sinal fora utilizada eletrodos de superfície, com revestimento de prata cloreto de prata (Ag/AgCl) colocados sobre o músculo bíceps femoris (caput longum). Os participantes permaneceram em decúbito ventral, com o joelho a noventa graus de flexão. Para a obtenção dos sinais eletromiográficos utilizou-se um módulo de aquisição de sinais biológicos (EMG System do Brasil), bem como uma célula de carga (EMG System do Brasil) para a aquisição da contração isométrica voluntária máxima (CIVM). Foram utilizados os percentuais de 10, 20, 30 e 40% em relação à CIVM. Para a determinação do EMGLF os participantes executaram primeiramente uma tração na célula de carga referente a primeira porcentagem mantendo-a durante 20 segundos e sem que houvesse descanso foram executadas os demais percentuais de carga. Os dados foram ajustados por uma função sigmoidal e os pontos abaixo do ponto de inflexão da curva sigmoidal foram utilizados para a identificação do EMGLF através de uma análise log-log. Os resultados demonstram que não houve diferença significativa (p > 0,05) entre os valores dos EMGLF (16,64 < EMGLF < 19,64) do músculo bíceps femoris (caput longum). Conclui-se que o protocolo proposto para a identificação do EMGLF em contrações isométricas contínuas é favorável para a sua finalidade. Unitermos: Eletromiografia. Fadiga eletromiográfica. Contração Isométrica.
	http://www.efdeportes.com/ Revista Digital - Buenos Aires - Año 15 - Nº 146 - Julio de 2010

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Introdução

    Algumas pesquisas têm evidenciado que o sinal eletromiográfico aumenta em função do tempo quando o músculo executa contrações isométricas fadigantes (Knowlton et al. 1951, Edwards; Lippold 1956, Lippold et al. 1960, Scherrer; Bourguinon 1959, DeVries 1968, Petrofsky 1979), onde a sua análise se tornou uma boa ferramenta para relatar essa característica muscular (Bigland-Ritchie 1981, deVries et al. 1990, Moritani et al. 1986, Marson; Gonçalves, 2003).

    Estudos propostos por Matsumoto et al. (1991) e Moritani et al. (1993) tem relatado técnicas eletromiográficas para determinar um índice de fadiga denominado limiar de fadiga eletromiográfico (EMGLF). O EMGLF foi estudado originalmente por DeVries (1982) que utilizou da linearidade crescente do sinal eletromiográfico existente entre contrações fadigantes e o tempo de execução do movimento.

    Com estudos mais recentes, como Marson e Gonçalves (2002), notaram que quando o músculo exibe fadiga neuromuscular o mesmo nem sempre apresenta uma linearidade, como vista anteriormente, no comportamento do sinal eletromiográfico em função do tempo, quando este, o músculo, era submetido a um aumento crescente contínuo nas quatro cargas fadigantes durante um exercício. Essa não linearidade também fora observada por Miyashita et al. (1981) onde relatam que o sinal eletromiográfico apresenta uma não linearidade no instante em que o indivíduo apresenta um grau de fadiga muscular.

    Outros estudos relatam a utilização de contrações isométricas progressivas verificando os componentes espectrais do sinal eletromiográfico (Bao et al., 1995; Atterbrant et al., 1995), as diferenças entre testes intermitentes e progressivos (Bilodeau et al., 1997) e a identificação do processo de fadiga muscular (Bilodeau et al., 2003). Portanto, o propósito desta pesquisa foi identificar o EMGLF utilizando-se de contrações isométricas progressivas do músculo bíceps femoris (caput longum).

Material e método

    Foram investigadas dez mulheres saudáveis com idade entre 19 e 25 anos. Os sujeitos tinham antropometria semelhante (163.19 ± 2.32 cm e 55.61 ± 0.83 Kg) todas assinaram um termo de consentimento livre e esclarecido.

    Eletrodos de superfície duplos (Ag/AgCl) de 10mm de diâmetro foram utilizados para essa investigação. Os eletrodos foram posicionados sobre o músculo bíceps femoris (caput longum).

    Para aquisição dos registros eletromiográficos foi utilizado um módulo de aquisição de sinais biológicos EMG System do Brasil de seis canais ao qual foram conectados os eletrodos, sendo estabelecida a freqüência de amostragem em 2000 Hz. Foi estabelecido um ganho de 1000 vezes bem como um filtro de passa alta de 20 Hz e um filtro de passa baixa de 500 Hz.

    Também foi utilizado para essa investigação uma célula de carga (EMG System do Brasil – SF01) com capacidade máxima de tração de cem quilos (500 kgf). Foi feita uma análise numérica do “root mean square” (RMS) em cada coleta em rotina em ambiente Matlab® (sEMGMec) especificamente desenvolvida para a pesquisa.

    A contração voluntária máxima foi feita em 3 dias consecutivos. Os sujeitos permaneciam deitados sobre uma mesa com o joelho flexionado a 90º, e exerciam cinco contrações isométricas voluntária máxima (CIVM) durante 10 segundos contra a célula de carga, com um período de descanso de 5 minutos entre cada contração. Após esse período foi determinado o valor médio das CIVM, sendo adotado como 100% da CIVM para que os percentuais (10, 20, 30 e 40%) fossem determinados.

    O teste constou de contrações isométricas ininterruptas. Inicialmente o participante, com o joelho flexionado a 90º, executou uma tração referente a 10% de sua CIVM mantendo-a durante 30 segundos. Ao término desse intervalo o mesmo tracionava a 20% da CIVM mantendo a mesma durante 30 segundo, o mesmo acontecendo para as carga de 30% e 40%. Durante estes 30 segundo obteve-se os registros eletromiográficos a cada 3 segundos, tendo assim 10 coletas para cada percentual de carga. As duas primeiras coletas, bem como as duas últimas referentes as adaptações as novas cargas foram eliminadas da análise.

Resultado

    A figura 1A demonstra a curva de tendência (<) e o ajuste não-linear (¾) dos dados do RMS em função do tempo durante o teste. No início o RMS cresce lentamente, com o passar do tempo o mesmo tem um aumento rápido e por fim há um crescimento mais lento. Os ajustes desses dados foram feitos em rotina Matlab® (SigEMGFT) através da equação (1).

    Onde o Rms representa os dados do RMS ajustados no instante t. O A1 é a valor inicial do RMS, o A2 o valor final do RMS, o t* é o ponto de inflexão da curva sigmoidal e o d é um parâmetro de ajuste de curva.

    Utilizaram-se os valores à esquerda do t* (figura 1B) pois neste ponto é que ocorre um aumento abrupto dos valores do RMS. Para a identificação do EMGLF foi utilizado o método proposto por Beaver et al. (1985). O valor do limiar foi encontrado através de uma tabela de conversão elaborada por Marson (2003).

Figura 1. A: Rms (µVolts) em função do tempo (s) (linha contínua) apresenta uma característica de curva sigmoidal, onde segundo a equação (1) encontramos o ponto de inflexão (t*) dessa curva. B: logaritmo do RMS (log. RMS) em função do logaritmo do tempo (log. Tempo) com as regressões lineares de cada segmento e a interseção das mesmas determinando o EMGLF.

    A tabela 1 mostra os valores do coeficiente de determinação (r²) dos dados obtidos e os dados ajustados pela equação (1) que ficaram entre 0.82 e 0.92. Utilizando os pontos à esquerda do t* e utilizando a proposta de Beaver et al. (1985) as regressões lineares feitas até o ponto de inflexão (RL1) tiveram um r² entre 0.79 e 0.97 e as regressões feitas após o ponto de inflexão (RL2) tiveram um r² entre 0.74 e 0.98. Os valores da RL1 e RL2 não apresentaram uma diferença significativa (p>0.05). Os dados entre o RMS da RL1 e o RMS da RL2 apresentaram uma diferença significativa (p<0.05).

Tabela 1. O coeficiente de determinação (r²) dos dados obtidos e os dados ajustados pela equação (1), o valor de r² das regressões lineares

a esquerda (RL1) e a direita (RL2) do ponto de inflexão com seus respectivos índices de significância (p) e os valores do limiar de fadiga

eletromiográfico (EMGLF) do método contínuo de contrações isométricas do músculo bíceps femoris (caput longum)

Discussão

    Aumentos não lineares do sinal eletromiográfico podem ocorrer em contrações isométricas em função do tempo (DeLUCA; LAWRENCE, 1983; CLAMANN; BROECKER, 1979). Esse aumento não linear também é observado em contrações isométricas progressivas (Dupont et al., 2000) o mesmo observado nesta presente investigação.

    Quando se necessita de um aumento na produção de força muscular tem-se que primeiro recrutar um maior número de unidades motoras para que o grau de força chegue aos níveis esperados para depois sincronizar as taxas de disparo, onde essa relação tem característica sigmoidal (Gregor, 1992). Essa característica sigmoidal foi observada neste estudo através do coeficiente de determinação (r²) obtido entre os dados coletados e os dados ajustados pela equação (1) que ficaram acima de 0.82.

    Esta relação curvilínea entre o aumento da força em contrações isométricas progressivas também foi observada nos estudos de Gerdle et al. (1991). Bilodeau et al. (1991) tem demonstrado que um melhor aumento na freqüência mediana pode ser observado em contrações progressivas isométricas em relação a contrações intermitentes. Embora, Bernadi et al. (1995) também observou um aumento na freqüência mediana em relação à força para o músculo reto femoral em contrações intermitentes. As contrações isométricas progressivas são freqüentemente utilizadas para observar as relações entre parâmetros espectrais do sinal EMG com eventos fisiológicos como recrutamento das unidades motoras (SEKI et al., 1991), produção de força (GERDLE et al., 1990) e da fadiga muscular (Bilodeau et al., 2003)

    Moritani e Muro (1987) relatam que uma relação curvilínea pode estar associada com uma maior contribuição das fibras do tipo II em níveis maiores de força. Uma relação curvilínea entre RMS e %CVM foi obtido em estudos anteriores como Dupont et al. (2000), Lawrence; DeLuca (1983) e Moritani; Muro (1987)

    Isto sugere que a taxa de aumento da amplitude do sinal EMG, que é principalmente afetada pela taxa de ativação das unidades motoras, é ajustada de acordo com a taxa de aumento da carga. Ainda que, o valor máximo do RMS foi também alcançado durante a fase de manutenção, sugerindo a presença de uma reserva funcional no controle central do mecanismo de ativação das unidades motoras. Sendo assim, a maior demanda das ativações das unidades motoras é representada durante a %CVM iniciais da contração progressiva, durante a %CVM final o RMS inicia uma estabilização e/ou queda, indicando que um alto nível de fadiga muscular mioelétrica e mecânica. Indicando que a relação do sinal EMG e força dependem do recrutamento das unidades motoras e das estratégias aplicadas pela musculatura para manutenção da tração (Solomonov et al. 1990a;1990b)

    Segundo Miyashita et al. (1981) em exercício com sobrecarga incremental fadigante a amplitude do sinal eletromiográfico mantém uma quase linearidade em função do tempo até o indivíduo começar a fadigar. Após o início do processo de fadiga muscular o sinal começa a ter um aumento predominantemente curvilíneo, como observado nos dados à esquerda do ponto de inflexão da curva sigmoidal.

    A proposta de Beaver et al. (1985) mostra que no modelo logarítmico durante um exercício incremental (contínuo) ocorrer uma transição abrupta na taxas de crescimento e que esse ponto de transição e melhor definido em um modelo log-log.

    Esse ponto de transição foi utilizado para a produção das regressões lineares onde foi observado a característica linear antes (0.79<RL1<0.97) e depois (0.74<RL2<0.98) deste ponto, bem como uma diferença significativa (p<0.05) entre esses dados. Essa característica demonstra que ao exibir fadiga muscular ocorre uma quebra da linearidade seguida de uma aumento não linear do sinal eletromiográfico (Miyashita et al., 1981). O EMGLF dos músculo bíceps femoris (caput longum) não demonstrou diferença significativa entre os participantes (16,64 < EMGLF < 19,64)

    Portanto, o presente estudo indicou que, o método proposto pode ser utilizado para a identificação do limiar de fadiga eletromiográfico (EMGLF) em exercício isométrico com cargas progressivo para o músculo bíceps femoris (caput longum), mas estudos futuros tem que ser elaborados para uma melhor compreensão da fadiga neuromuscular em exercícios isométricos progressivos bem como a validação deste método.

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