ISSN I 4 I 3-3555
Rev. bras. fisioter. Vol. 8. No. 3 (2004), 171-177 r()Revista Brasileira de Fisioterapia
AVALIAÇÃO DA AMPLITUDE ELETROMIOGRÁFICA DO MÚSCULO
DELTÓIDE EM DIFERENTES FAIXAS ETÁRIAS
Oliveira, A. S.,
IRodrigues,
D.
2e Bérzin, F
31Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, FMRP/USP, Ribeirão Preto, São Paulo
2Universidade Metodista de Piracicaba, UNIMEP, Piracicaba, São Paulo
3
Faculdade de Odontologia de Piracicaba, Universidade Estadual de Campinas, FOPIUNICAMP, Piracicaba, São Paulo
Conespondência para: Anamaria Siriani de Oliveira, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, FMRP,
Universidade de São Paulo, USP, Hospital das Clínicas, Av. Bandeirantes, 112 andar, 3900,
Ribeirão Preto, SP, CEP 14049-900, e-mail: siriani@fmrp.usp.br
Recebido em: 12/9/2003 ~Aceito em: 4/8/2004
RESUMO
O objetivo deste trabalho foi estimar o padrão de ativação eletromiográfica das três porções do músculo deltóide, em diferentes faixas etárias, durante o movimento dinâmico de abdução do braço, realizado no plano escapular com variação da rotação axial do úmero. Participaram dessa pesquisa 20 voluntárias, sedentárias e destras, igualmente divididas em 2 grupos. O Grupo 1 com média de idade 24 (±3) anos e o Grupo 2 com média de idade de 57 (± 1 O) anos. Os sinais EMG foram adquiridos com eletrodos ativos duplos diferenciais e freqüência de amostragem de 1 kHz. O sinal EMG bruto foi retificado, os envoltórios lineares foram obtidos pela média móvel de 250 ms e normalizados pela amplitude média do sinal retificado e pela amplitude de movimento. Para examinar os efeitos da faixa etária e das porções do músculo deltóide, os valores médios dos coeficientes de variação e os próprios envoltórios de cada uma das porções do músculo deltóide foram comparados por meio da análise de variância de dois fatores (ANOVA e two-way) e pós-teste de Bonferroni, com nível de significância de 5%. Os resultados deste estudo mostram que entre os grupos pesquisados, de diferentes faixas etárias, não há diferenças nos envoltórios lineares normalizados e nos valores de coeficientes de variação das três porções do músculo deltóide. Assim, os resultados indicam que a ativação elétrica das porções do músculo deltóide está presente durante todo o movimento de abdução, independente da rotação umeral, e que não há mudanças nas proporções de atividade mioelétrica esperadas entre as faixas etárias estudadas.
Palavras-chave: eletromiografia, músculo deltóide, abdução do braço, idade.
ABSTRACT
The aim of this study was to evaluate the myoelectrical activation pattern from anterior, middle, and posterior parts ofthe deltoid muscle in two different age groups, during the dynamic shoulder scaption and variable humerus rotation. Twenty right-handed sedentary
female volunteers were selected for this study. They were divided into two age groups: Group 1 (n = 1 O) mean aged 24 ± 3 years,
and Group 2 (n = I O) mean aged 57± 1 O years. Double differential electrodes acquired the electromyographic surface signals with
1 kHz sample frequency. The raw EMG signal was fu11-wave rectificated, smoothing with a moving average of250 ms and normalized by mean amplitude of fu11-wave rectificated signal and by range o f motion. The A NOVA two-way test and the Bonferroni post-test were accomplished to post-test any significant intluence ofage and muscle portions in linear envelope and coefficient ofvariability. A 5% signiticance levei was chosen. The results showed no significant differences between age groups to muscle portion activations, or to the coefficient of variab!lity. Thus, the results indicated that a11 deltoid muscle portions were activated during the scaption, despite the humeral rotation, and no changes were found in the normalized myoelectrical activity in both age groups.
172 Oliveira, A. S. Rodrigues, D. e Bérzin, F. Rev. bras. jisioter
INTRODUÇÃO
Está descrito na literatura que o plano de movimento1 ·2
no qual ocorre a abdução e a posição do úmero em relação ao plano transverso1
-3 é capaz de influenciar a função do músculo
deltóide. A simplicidade com que o músculo supra-espinhoso desempenha sua função abdutora do braço contrasta com o complexo padrão de ativação das fibras musculares do deltóide.1
O efeito do posicionamento do úmero no padrão de ativação das porções do músculo deltóide, em relação às rotações mediai e lateral, foi descrito por Kapandji 1 e Oliveira
et af.l Segundo os autores, a abdução do ombro associada
à rotação mediai do úmero faria com que a porção posterior do músculo deltóide participasse do movimento desde seu
ll1ÍC!O.
As mudanças fisiológicas do tecido muscular decorren-tes da idade são freqüentemente relatadas pela literatura como fator pt:edisponente a lesões e disfunções osteomusculares no ombro.4.5 Pela tomografia computadorizada, observa-se que após 30 anos de idade há diminuição da área de secção transversa dos músculos, com maior densidade muscular e maior conteúdo gorduroso intramuscular, sendo essas mudanças mais pronunciadas em mulheres"
Os trabalhos encontrados na literatura que investigaraiU as alterações das características do sinal mioelétrico em relação a diferentes faixas etárias realizaram basicamente dois tipos de análises. A primeira é a estimativa do número de unidades motoras' 9
e a segunda é a avaliação do tipo de unidades motoras. 10
·11 Entretanto, nenhum trabalho
eletro-miográfico, presente na literatura consultada, buscou encontrar diferenças nas características do sinal eletromiográfico do músculo deltóide ou qualquer outro músculo relacionado à abdução do braço de mulheres em diferentes faixas etárias. O sinal eletromiográfico de superficie tem sido utilizado em estudos biomecânicos para estimar padrões de atividades dos músculos em movimentos considerados nom1ais e pato-lógicos, sendo que a maioria desses trabalhos de padronização são sobre a marcha. u-Js O resultado básico é o padrão tem-poral de diferentes músculos ou grupos musculares, forne-cendo um modelo de coordenação das atividades musculares. 16
No entanto, a caracterização de padrões nom1ais ou patológicos baseados na intensidade do sinal eletromiográfico é difícil pelas muitas variáveis que influenciam essa medida17
·18 e pela
variabilidade inerente ao movimento .humano. 19
Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi apresentar uma investigação eletromiográfica do padrão de ativação das três porções do músculo deltóide em voluntárias de duas diferentes faixas etárias, durante o movimento dinâmico de abdução do braço, realizado no plano escapular com variação da rotação axial do úmero. A hipótese deste estudo é de que as diferentes porções do músculo deltóide apresentam dife-rentes padrões de ativação elétrica de acordo com a faixa etária avaliada.
MATERIAL E MÉTODO
Voluntários
Participaram dessa pesquisa 20 voluntárias, sedentárias e destras, que foram avaliadas pelo mesmo médico ortopedista e por um fisioterapeuta, a fim de confirmar a ausência de alterações posturais, funcionais ou de caráter degenerativo nas estruturas osteomioarticulares da cintura escapular e do membro superior. As voluntárias, divididas em faixas etárias distintas, constituíram dois grupos: o Grupo 1, com 1 O volun-tárias, na faixa etária de 21 a 30 anos (médias de 24 ± 3 anos, peso de 62,9 ± 7,6 kg, altura de 1,5 ± 0,05 m), e o Grupo 2, também com 1 O voluntárias e faixa etária de 42 a 71 anos (médias de 57± 1 O anos, peso de 63,7 ± 15,1 kg, altura de 1,67 ± 0,06 m). Todas as voluntárias assinaram o consentimento fom1al de participação aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa com Seres Humanos da Universidade Federal de São Carlos, de acordo com a resolução 196/96 do Conselho Nacional de Saúde.
Instrumentação
Para o registro do sinal eletromiográfico foi utilizado um módulo condicionador de sinais e placa conversora analógico/digital de 12 bits de resolução de faixa dinâmica e freqüência de amostragem de 1 kHz (modelo CAD 12/ 36 da Lynx Electronics Ltda.). Esse condicionador de sinais apresenta filtro analógico de segunda ordem do tipo Butterworth, de passa-baixa de 509 Hz e passa-alta de 10,6 Hz. O ganho interno foi fixado em 300 vezes para este experimento.
A captação mioelétrica foi realizada por eletrodos ativos de superfície duplo diferenciais (DD) compostos por três barras retangulares (I O x 1 tmn) paralelas, de prata pura (Ag), espaçados por 1 O mm e fixas em um encapsulado de resina acrílica de 20 x 41 x 5 mm, da Delsys EMG Systems Inc. Esses eletrodos apresentam impedância de entrada maior que 1 O GQ, CMRR mínimo de 84 dB e ganho de 1 O vezes. Para redução do ruído de aquisição foi utilizado também um eletrodo retangular (33 x 31 mm) de aço inoxidável como eletrodo de referência.
A opção pelo uso dos eletrodos ativos duplos dife-renciais foi relacionada à possibilidade de redução da captação de cross-talk20 entre as porções do músculo deltóide. Isso
porque o processo de dupla diferenciação elimina sinais de igual valor que chegam aos eletrodos, diminuindo as inter-ferências de sinais distantes ao sítio de captação, sem ate-nuação do mesmon
A posição articular durante o movimento dinâmico de abdução foi controlada com o uso de um eletrogoniô-metro. O sistema foi especialmente montado para essa pesquisa, sendo composto por um potenciômetro de 1 O K e hastes cilíndricas de borracha siliconada (Figura lA). Esse eletrogoniômetro foi conjugado ao sistema de aquisição de sinais eletromiográficos, de fonna que os registros foram
Vol. 8 No. 3. 2004 Ativação do M. Deltúide em Diferentes Idades 173
simultâneos e tiveram a mesma freqüência de amostragem
(I kl-Iz). A confiabilidade das medidas foi de 0,97, testada em estudo piloto.
Procedimentos
As voluntárias pennaneceram sentadas para limpeza com solução de álcool 70% e fixação dos eletrodos com esparadrapo impem1eáveL Em nenhum caso foi verificada a necessidade de realizar tricotomia. As barras de captação dos eletrodos foram posicionadas perpendicularmente à direção das fibras musculares. O posicionamento dos eletrodos foi definido de acordo com o protocolo descrito por Perotto22 O eletrodo de referência ou terra foi fixado ao punho esquerdo da voluntária com uma faixa de velcro.
O eletrogoniômetro foi fixado por esparadrapos imper-meáveis, alinhando seu fulcro com a face posterior do acrômio, o braço fixo permaneceu paralelo aos processos espinhosos das vértebras e o braço móvel, alinhado com a linha médio-lateral do braço (Figura lB). A seguir, o eletrogoniômetro foi calibrado antes do início da coleta, respeitando, portanto, as variações da posição inicial (0° de abdução) ocasionadas pelas diferenças individuais da circunferência do braço.
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· EletrogoniômetroPara a familiarização, as voluntárias foram instruídas a realizar ativamente, somente com o membro dominante, a abdução do braço em sua amplitude total (0-180°). O movi-mento deveria ser iniciado com o braço em 90° rotação mediai e, a partir de 90° de abdução, ser rodado lateralmente até 90", de maneira uniforme e contínua, para completar a elevação ( 180°). Além disso, foram dadas instruções para que elas evitassem qualquer movimento compensatório com o tronco ou a cabeça que simulasse a posição final da ab-dução.
Os movimentos, dentro do plano de estudo, foram realizados com a voluntária abduzindo o braço entre as duas faces de um biombo de tecido, aberto em 'v' e devidamente posicionado para que o plano escapular (Figura 2) fosse mantido durante todo o arco. Assim, o experimentador pôde observar se a voluntária causava pressão sobre o tecido nos sentidos anterior ou posterior, deslocando-se, assim, do plano de abdução avaliado, o plano escapular. O movimento de elevação do braço realizado 30° à frente do plano frontal é chamado de abdução no plano escapular, pois este movi-mento do úmero ocorre relativo à escápula, alinhando as origens e inserções dos músculos escapuloumerais. 23
B
Fulcro Braço móvel
Figura 1. A. Representação esquemática do eletrogoniômetro- a) barras cilíndricas de silicone; b) potenciômetro; c) junção móvel; e d) cabo de saída para placa conversora. B. Colocação do eletrogoniômetro.
174 Oliveira, A. S. Rodrigues, D. e Bérzin, F. Rev. bras. físiolel:
Foram registrados os sinais eletromiográficos das por-ções anterior, média e posterior do deltóide, em pelo menos 6 repetições do movimento de abdução do braço, com duração de 5 segundos, de forma dinâmica sem carga, com intervalos de repouso de um minuto entre cada repetição.
Foram descartados os sinais que apresentaram movi-mentação de eletrodo ou aqueles em que a voluntária não completou o movimento de maneira apropriada, sendo estes registros repetidos. Os 6 registros eletromiográficos consi-derados válidos foram gravados como arquivos, no disco rígido, e analisados ofFline.
Análise dos Dados e Estatística
Nessa pesquisa o sinal eletromiográfico bruto (Figura 3A) foi utilizado para derivar uma análise temporal: o envol-tório linear normalizado19
(Figura 3B). Os envoltórios lineares foram obtidos pela retificação do sinal bruto em onda com-pleta, realização da média móvel com janelas de 250 ms e normalização pela média da amplitude eletromiográfica do
sinal retificado. Os envoltórios lineares médios (média das 6 repetições) de cada um dos músculos foram plotados em relação à amplitude do movimento (Figura 3C), uma vez que o tempo de realização do movimento era sempre o mesmo para todas as voluntárias, e são apresentados com seus respec-tivos desvios-padrão (Figura 3D).
Além disso, foram calculados os coeficientes de variação (CV) dos envoltórios lineares de cada uma das porções do músculo deltóide. O CV forneceu a representação quantitativa da repetibilidade da curva, ou seja, da coincidência dos valores que formaram as curvas dos envoltórios lineares de cada uma das voluntárias. Em última análise, os CVs apontaram a existência de um padrão de ativação entre os voluntários estudados.
O cálculo dos envoltórios lineares normalizados e os valores de CVs foram obtidos por meio do software MATLAB - The language of technical computing (Versão 5.0 da The MathWorks Inc.) adaptado para as análises dos registros obtidos. 100 0~~-*~~~~~~~-- A ···100
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20 40 60 80 1 00 Amplitude de movimento(%)Figura 3. Exemplo das etapas de processamento dos dados. A. Sinal eletromiográfico bruto da porção posterior do músculo deltóide. B. Envoltório
linear normalizado do sinal bruto mostrado em A. C. Registro do eletrogoniômetro durante a abdução do braço. D. Envoltório linear normalizado médio e barras de desvio-padrão dos registros obtidos da porção posterior do músculo deltóide de dez voluntárias. E. Representação dos intervalos de amplitude de movimento utilizados para determinação dos valores de amplitude do envoltório linear normalizado submetidos a testes estatísticos.
Vol. 8 No. 3, 2004 Ativação doM. Deltóide em Diferentes Idades 175
Para examinar os efeitos da faixa etária e das porções do músculo deltóide, os valores médios dos coeficientes de variação dos envoltórios lineares e os próprios envoltórios de cada uma das porções do músculo deltóide foram com-parados por meio da análise de variância de dois fatores (ANOVA e two-way) e pós-teste de Bonferroni. Esses testes foram aplicados aos valores médios de amplitude nom1alizada correspondentes aos intervalos de registro24 de 0° a 30°, 30°
a 60°, 60° a 90°, 90° a 120° e de 120° a 180° de amplitude de abdução (resultando em 5 valores para cada um dos traçados), ilustrados na Figura 3E. Os testes estatísticos foram aplicados com nível de significância de 5%.
RESULTADOS
A observação dos envoltórios lineares das diferentes porções do músculo deltóide, dos Grupos 1 e 2 (Figuras 4A e 8, respectivamente), permite evidenciar diferentes compor-tamentos de ativação desse músculo ao longo do movimento. Além disso, observa-se que a porção posterior inicia o mo-vimento de abdução do braço com maior nível de ativação que as demais porções, porém, após a rotação lateral do úmero, as atividades das porções anterior e média superam aquela
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c o 30 60 90 120 150 180 Amplitude de movimento (0 )da porção posterior. No entanto, nenhuma diferença estatis-ticamente significativa foi constatada para as comparações entre porções e entre faixas etárias (p > 0,05).
Os resultados dos CVs dos envoltórios lineares de cada uma das porções do músculo deltóide são apresentados na Tabela 1, que mostra maior variação no padrão de ativação da porção anterior para o Grupo 2, enquanto as porções média e posterior tiveram maior variação no padrão de ativação no Grupo I. Assim como na comparação dos valores de amplitude normalizada, os valores de CV não foram estatisticamente diferentes (p > 0,05) entre as porções e faixas etárias avaliadas.
DISCUSSÃO
Os resultados deste estudo mostram que, entre os grupos pesquisados, não há diferenças estatisticamente significativas nos padrões elétricos de ativação das três porções do músculo deltóide durante o movimento de abdução do braço no plano escapular com rotação axial do úmero. Os resultados relativos aos coeficientes de variação dos envoltórios lineares dos Grupos I e 2 também mostraram que a amplitude de atividade elétrica das porções do músculo varia de maneira semelhante entre as faixas etárias estudadas.
o 30 60 90 120 150 180 Amplitude de movimento (0)
Figura 4. Envoltórios lineares normalizados médios das porções anterior (DA), média (DM) e posterior (DP) do músculo deltóide no movimento
de abduçào realizado pelo Grupo I (A) (n =lO) e pelo Grupo 2 (8) (n = 10). A linha horizontal inferior mostra o resultado da comparação da amplitude testada nos intervalos de amplitude de movimento indicado pelas colunas. ns- indica diferenças estatísticas não significativas
(p > 0,05).
Tabela I. Coeficientes de variação médios e desvios-padrão dos envoltórios lineares dos sinais eletromiográficos brutos registrados nas três porções do músculo deltóide durante o movimento de abdução do braço realizado pelo Grupo I (n = I O) e pelo Grupo 2 (n = I 0).
Porção anterior Porção média Porção posterior
Grupo I 23,8% ± 8 22,3% ± 7 31,2% ± 8
17() Oliveira, A. S. Rodrigues, D. e Bérzin, F. R e" bras. flsiota
Embora sem diferenças significativas, uma mudança no padrão de ativação em relação à rotação axial do úmero foi notada nas porções anterior e posterior do músculo deltóide. O envoltório linear da porção anterior demonstrou que sua atividade eletromiográfica relativa aumentou, enquanto a da porção posterior diminuiu a partir de 90° do movimento de abdução, quando a rotação lateral era realizada simultanea-mente. Kapandji 1 e Oliveira et af.l relataram efeito semelhante
na ativação da porção posterior do músculo deltóide como efeito do posicionamento do úmero no plano transverso. Segundo os autores, u a abdução do braço associada à rotação mediai do úmero faria com que a porção posterior do músculo deltóide participasse do movimento desde seu início, como foi observado nos traçados dos envoltórios lineares dos Grupos I e 2.
Apesar dos diferentes procedimentos de nonnalização propostos na literatura,25
·26 a elevada variabilidade intersujeitos
do sinal eletromiográfico pemmnece como um desafio à deter-minação de padrões de comportamento da ativação de músculos e grupos musculares que pennitam comparações entre grupos nom1ais e patológicos e estudos sobre o padrão de ativação de músculo do membro superior ainda são escassos. McCan
et al. 27 relataram, para amostra de faixa etária semelhante à
do Grupo 2, resultados de maior variação nos níveis de ati-vidade da porção posterior do músculo deltóide no movimento de abdução nos planos frontal e escapular. Os autores27
en-contraram em amplitudes eletromiográficas normalizadas, referentes a exercícios que compõem um protocolo de reabilitação pós-cirúrgico, valores de CV de 1 I 5% a 214% para as três porções do músculo deltóide. Esses valores elevados de variação da amplitude eletromiográfica não ocorrem apenas em registros do membro superior, mas também em atividades eletromiográficas normalizadas com a marcha humanaY
No presente estudo, os valores de CV foram inferiores a 32% da atividade de referência, e, com base nos valores encontrados na literatura para esse tipo de análise, foram considerados baixos e, portanto, indicativos de um padrão de ativação para as porções do músculo deltóide que foi semelhante entre os grupos estudados. Assim, os resultados indicam que a ativação elétrica das porções do músculo deltóide está presente durante todo o movimento de abdução e que não há mudanças nas proporções das atividades mioelé-tricas esperadas entre as faixas etárias estudadas.
Estudos cinesiológicos de atividades dinâmicas são de grande interesse para os profissionais envolvidos no estudo do movimento humano, no entanto, utilizando a eletro-miografia como instrumento de estudo, é preciso apontar algumas limitações notadas no presente estudo, a fim de nortear novos projetos de pesquisa. Primeiro, o sinal eletromiográfico altera-se com a mudança do comprimento muscular28 e, embora não haja relação quantitativa confiável
entre a força e a atividade eletromiográfica,29 é preciso
considerar uma força gravitacional maior agindo sobre o membro superior quando este atinge cerca de 90° de abdução, comparada ao restante do arco de movimento. Segundo, os eletrodos de superfície permitem uma representação mais apropriada da ativação do músculo superficial durante detem1inada tarefa e são recolocados com maior precisão.30
·16
No entanto, a atividade registrada a partir deste tipo de eletrodo é mais passível de sofrer interferências de atividades geradas na proximidade da área de captação (cross-talk).29
·16
Assim, apesar do processo de dupla diferenciação presentes na instrumentação dos eletrodos utilizados neste estudo, não é possível afirmar que uma completa eliminação do
cross-talk entre as porções do músculo deltóide foi atingida. Por
fim, em estudos com diferentes faixas etárias, é preciso considerar as mudanças no tecido muscular,6 o trofismo da
pele e do conteúdo de tecido subcutâneo,31 que alteram a
captação do sinal eletromiográfico de superfície.29
Assim, futuros estudos devem considerar as variáveis que influenciam o registro em atividades dinâmicas e a redução da variabilidade do sinal eletromiográfico para identificação de padrões de ativação. Além disso, é desejável ampliar o número de participantes nas amostras e especificar outras faixas etárias.
CONCLUSÕES
Os resultados deste estudo mostram que entre os grupos pesquisados de diferentes faixas etárias não há diferenças nos envoltórios lineares normalizados das três porções do músculo deltóide durante o movimento de abdução do braço no plano escapular, independente da rotação axial do úmero.
Agradecimentos-À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo pela concessão da bolsa de mestrado do processo número 98/03310-9 e pelo auxílio à pesquisa processo nLimero 98/12094-8. Ao prof. dr. Antônio Marcos de Lima Araújo (lESAM) pelas rotinas de processamento do sinal eletromiogrático. Ao prof. dr. Paulo Henrique Ferreira Caria (FOP-Unicamp) pela ilustração.
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