Tatiana Pessoa da Silva Pinto

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Tatiana Pessoa da Silva Pinto

PREDIZENDO A VELOCIDADE DE MARCHA EM CRIANÇAS COM PARALISIA CEREBRAL HEMIPLÉGICA ESPÁSTICA:

USO DE RECURSOS DINÂMICOS.

Belo Horizonte

Universidade Federal de Minas Gerais 2009

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Tatiana Pessoa da Silva Pinto

PREDIZENDO A VELOCIDADE DE MARCHA EM CRIANÇAS COM PARALISIA CEREBRAL HEMIPLÉGICA ESPÁSTICA:

USO DE RECURSOS DINÂMICOS.

Dissertação apresentada ao Programa de Mestrado em Ciências da Reabilitação da Escola de Educação Física, Fisioterapia e Terapia Ocupacional da Universidade Federal de Minas Gerais, como requisito parcial à obtenção do título de Mestre em Ciências da Reabilitação.

Área de Concentração: Desempenho Funcional Humano.

Linha de Pesquisa: Avaliação do Desenvolvimento e Desempenho Infantil.

Orientadora: Prof^a. Dr^a. Marisa Cotta Mancini.

Co-orientador: Prof. Dr. Sérgio Teixeira da Fonseca.

Belo Horizonte

Universidade Federal de Minas Gerais 2009

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AGRADECIMENTOS

Agradeço a Deus por ser meu alicerce, minha força.

À Marisa, minha orientadora, por me receber de braços abertos, compreender minhas angústias e direcionar meu aprendizado por todos esses anos.

Ao Sérgio, meu co-orientador, por me ensinar que é possível ser sempre melhor, mesmo que isso signifique começar de novo.

Aos professores Emerson e Renata, pela parceria e compreensão na utilização dos laboratórios e equipamentos, sem as quais a realização deste trabalho não seria possível. Ao Thiago, mestrando do LAFISE, pelo auxílio no treinamento e uso do K4, e pela disponibilidade durante as coletas de dados.

Às queridas professoras Sheyla e Daniela Vaz, pelo incentivo desde a graduação. Vocês sempre acreditaram em mim, muito obrigada.

À Dayane, minha companheira do início ao fim do mestrado, agradeço os desabafos, apertos que passamos juntas, e alegrias vivenciadas neste período.

Às grandes amizades que foram cultivadas ao longo do mestrado, em especial à Paula Chagas e ao Thales: jamais esquecerei como vocês me abraçaram e me ensinaram, passo a passo, o “caminho das pedras”. Muito obrigada mais uma vez por me ajudarem a tornar este sonho real!

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À Paula Lanna, pelo toque todo especial nas nossas “discussões de equipe”.

À Marina Brandão, à Juliana Ocarino e ao Haroldo, pela imensa contribuição no recrutamento dos voluntários.

Às queridas alunas, bolsistas e voluntárias, que ajudaram em todo o processo de coleta e análise dos dados. Brena, Bella, Manu, Pity, Marina e Luisa, sem vocês este trabalho não teria sido realizado, nem teria sido tão divertido!

A todos os meus colegas do Mestrado que, de diversas formas, me estimularam e auxiliaram na realização deste trabalho.

Aos meus alunos, pela contribuição com a minha formação acadêmica como docente, em especial às alunas do HOB, pelo incentivo.

Aos amigos do “mundo real”, em especial SUBS, Pity e Marcelo, agradeço por entenderem minha ausência e por estarem sempre prontos a oferecer uma palavra amiga.

À minha querida família, papai, mamãe, Léo e Nina, pelo apoio incondicional, carinho e compreensão. Amo vocês.

Ao Cláudio, meu amor, por estar ao meu lado em todos os momentos. Você ajudou a dar sentido a esta conquista. Obrigada pelo carinho.

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PREFÁCIO

O presente trabalho foi elaborado conforme as normas do Colegiado do Programa de Pós-Graduação em Ciências da Reabilitação da UFMG, sendo composto por três partes. A primeira parte é constituída pela introdução, que contém uma revisão bibliográfica sobre o tema proposto, a problematização e a justificativa do estudo, além da descrição detalhada da metodologia do trabalho. A segunda parte é composta por um artigo, redigido de acordo com as normas da revista para a qual será posteriormente enviado para publicação, em que são apresentados os resultados e a discussão do estudo proposto. A terceira e última parte contém as considerações finais pertinentes acerca dos resultados encontrados neste trabalho.

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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABEP Associação Brasileira de Empresas de Pesquisa AVE Acidente vascular encefálico

CO2 Gás carbônico

CVM Contração voluntária máxima

EEFFTO Escola de Educação Física, Fisioterapia e Terapia Ocupacional EMG Eletromiografia

FIG Figura

g grama

GMFCS Gross Motor Function Classification System GMFM Gross Motor Function Measure

Hz Hertz

IC Contato inicial

ICC Índices de co-contração

IP Impulsão

LAFISE Laboratório de Fisiologia do Exercício m / cm metro / centímetro

mL/kg/min mililitros/kilograma/minuto

O2 Oxigênio

PC Paralisia cerebral

SPSS Statistical Package for Social Sciences TO Retirada dos dedos

UFMG Universidade Federal de Minas Gerais

VI III

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

FIGURA 1 Representação esquemática do modelo de pêndulo invertido com molas... 18

FIGURA 2 Representação esquemática da locomoção em crianças hemiplégicas... 21

FIGURA 3 Fotos ilustrativas das crianças utilizando o equipamento Cosmed K4b²... 39

FIGURA 4 Fotos ilustrativas dos procedimentos de preparação para as coletas de marcha... 40

FIGURA 5 Fotos ilustrativas da criança durante a coleta estática e dinâmica durante a marcha... 42

FIGURA 6 Fotos ilustrativas dos testes de CVM, demonstrando posicionamento e local de aplicação da resistência manual... 44

FIGURA 7 Foto ilustrativa da coleta dos dados de trabalho muscular em utilizando o dinamômetro isocinético... 45

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RESUMO

Introdução: A velocidade de marcha tem sido apontada frequentemente como um importante preditor de capacidade funcional em crianças com PC. Outro fator que tem sido apontado como uma barreira para a funcionalidade de crianças com PC em diferentes contextos é o custo energético. Uma vez que a locomoção resulta de interações complexas, não lineares e dinamicamente acopladas entre organismo e ambiente, a emergência dos padrões de marcha adotados por indivíduos com paralisia cerebral resultam de adaptações decorrentes de uma dinâmica diferenciada. Para o entendimento dos mecanismos envolvidos na marcha de crianças com PC, torna-se importante conhecer os fatores que predizem a velocidade auto-selecionada de marcha nesta população. Objetivo: O objetivo deste trabalho foi investigar o uso de recursos dinâmicos na determinação da velocidade de marcha em crianças hemiplégicas espásticas. Materiais e Métodos: Foi realizado um estudo transversal com 17 crianças com PC hemiplégica espástica, idade entre 6 e 12 anos e GMFCS níveis I e II. Foram coletadas as medidas antropométricas das crianças utilizando balança digital e fita métrica; trabalho muscular concêntrico e excêntrico em cadeia fechada, por meio de dinamômetro isocinético Biodex System 3 Pro; índices de co-contração de quadril, joelho e tornozelo, com um eletromiógrafo ME6000; velocidade de marcha, torque elástico, rigidez vertical do sistema e a impulsão do membro não afetado foram calculadas a partir dos dados capturados pelo Qualisys ProReflex MCU; e o custo energético da marcha foi calculado a partir do consumo de O2 coletado pelo Cosmed K4 b². Foram utilizados modelos de regressão múltipla, com modelo stepwise, utilizando-se o software SPSS, com α = 0,05. As variáveis dependentes foram VIII

velocidade e custo energético, e as variáveis independentes, consideradas preditoras nos modelos, foram trabalho concêntrico, trabalho excêntrico, força impulsiva, ICC quadril, ICC joelho, ICC tornozelo, torque elástico e rigidez vertical. Resultados: As variáveis preditoras da velocidade de marcha foram:

torque elástico (β=0,62), rigidez vertical (β=0,48) e co-contração de joelho (β=0,27), apresentando R²= 89,4%. Análise secundária revelou que o torque elástico foi explicado apenas pela força impulsiva (β=0,55) e a rigidez vertical pelo trabalho excêntrico (β=0,64). O custo energético apresentou um único preditor, a co-contração de joelho, com R²= 48%. Discussão e Conclusão: Os resultados deste estudo revelaram mecanismos envolvidos na dinâmica da marcha em crianças com hemiplegia espástica. A co-contração de joelho emergiu como variável preditora nos dois modelos, estando relacionada positivamente com a realização da função (aumento da velocidade), mas gerando maior dispêndio energético ao sistema. Este resultado sugere que a criança pode priorizar o objetivo funcional almejado em detrimento da eficiência energética, em determinados momentos. A velocidade de marcha foi em grande parte explicada por duas variáveis de conservação de energia, o torque elástico do sistema e a rigidez vertical. Tais variáveis foram explicadas pelos recursos dinâmicos capazes de alterar a dinâmica do sistema, a força impulsiva do membro não-afetado e a força excêntrica do membro afetado. Estas variáveis são modificáveis com a reabilitação, e possivelmente estão relacionadas a mudanças mais efetivas no padrão de marcha das crianças hemiplégicas espásticas.

Palavras-chave: Paralisia cerebral, hemiplegia espástica, criança, marcha, funcionalidade, sistemas dinâmicos.

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ABSTRACT

Introduction: Gait velocity has been frequently reported as a predictor of functional capacity in children with cerebral palsy (CP). Another barrier to functionality of CP children in many contexts is the energetic cost of gait.

Locomotion is the result of complex, non-linear dynamic coupled interactions between organism and environment. The gait patterns in cerebral palsy, then, emerge as a result of adaptations due to an altered dynamics. For better understanding of the underlying mechanisms of locomotion in children with CP, is essential to investigate the predictive factors of self-selected velocity in this population. Objective: The aim of the present study was to investigate the use of dynamic resources in determination of gait velocity in children with hemiplegic cerebral palsy. Method: A cross-sectional study was conducted with 17 children with hemiplegic spastic cerebral palsy, between 6 and 12 years, levels I or II in GMFCS. Anthropometric measures were taken with a digital balance and a metric tape; eccentric and concentric muscle work in closed chain was measured with a Biodex System 3 Pro isokinetic dynamometer; co- contraction index of hip, knee and ankle were measured with a ME6000 electromyograph; gait velocity, elastic torque, vertical stiffness and forcing function were calculated from the data collected by Qualisys ProReflex MCU;

energy cost was calculated based in O2 consumption measured by Cosmed K4 b². Multiple regression analysis with stepwise models were conducted with SPSS software, α = 0,05. Gait velocity and energy cost were defined as dependent variables, and concentric, eccentric and impulsive work, co- contraction index of hip, knee and ankle, elastic torque and vertical stiffness entered as independent variables in the model. Results: Three variables were X

selected as gait velocity predictors: elastic torque (β=0,62), vertical stiffness (β=0,48) and knee co-contraction (β=0,27), with a total R²= 89,4%. Secondary analysis revealed that elastic torque was predicted by forcing function (β=0,55), and vertical stiffness was predicted by eccentric work (β=0,64). Energy cost was predicted only by knee co-contraction, with R²= 48%. Discussion and Conclusion: These results revealed the underlying mechanisms in gait dynamics of hemiplegic children. Knee co-contraction emerged as a predictor in both models, being positively related with function (velocity increases), although more energy expensive. This result suggests that a child may priorize attending a functional goal rather than being energetic efficient. Gait velocity was greatly explained by two variables, elastic torque and vertical stiffness. In addition, this variables were explained by dynamic resources capable of changing the system dynamics. These dynamic resources are forcing function of non-affected limb and eccentric work of affected limb, and both can be modified with physical therapy. Changes in these resources may have a profound effect in gait pattern of cerebral palsied children.

Keywords: Cerebral palsy, spastic hemiplegia, child, gait, functionality, dynamic systems.

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SUMÁRIO

Capítulo 1 – INTRODUÇÃO 13

1.1 A marcha em crianças com PC………... 18

1.2 Objetivos 30 1.2.1 Objetivo geral………. 30

1.2.2 Objetivos específicos……… 30

1.3 Hipóteses……….. 30

Capítulo 2 - MATERIAIS E MÉTODOS 31 2.1 Amostra………. 31

2.2 Instrumentação……… 32

2.2.1 Nível sócio-econômico... 32

2.2.2 Gross Motor Function Classification System (GMFCS)…... 33

2.2.3 Medidas antropométricas... 33

2.2.4 Medida de trabalho muscular... 33

2.2.5 Medida da atividade elétrica muscular... 34

2.2.6 Avaliação dos parâmetros cinemáticos da marcha... 35

2.2.7 Medida do custo energético... 36

2.3 Procedimentos... 37

2.4 Redução dos dados... 46

2.4.1 Definição dos eventos do ciclo de marcha... 46

2.4.2 Dados da eletromiografia... 47

2.4.3 Dados do sistema de análise de movimento... 49

2.4.4 Dados relativos ao custo energético... 51

2.5 Análise estatística... 53

Capítulo 3 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 54

Capítulo 4 – ARTIGO “Marcha na criança com paralisia cerebral: recursos dinâmicos na predição da velocidade e do custo energético.” 62 Capítulo 5 - CONSIDERAÇÕES FINAIS... 95

ANEXOS... 97

APÊNDICES... 102 XII

Capítulo 1. INTRODUÇÃO

O termo paralisia cerebral (PC) descreve um grupo de desordens permanentes do desenvolvimento do movimento e da postura que podem resultar em limitação da atividade, normalmente atribuída a distúrbios não- progressivos que ocorreram no cérebro imaturo do feto ou do bebê¹. A paralisia cerebral espástica é a forma mais prevalente², presente em cerca de 70 a 75%

dos casos de PC³ e, frequentemente, acarreta hipertonia (aumento da resistência à movimentação passiva), fraqueza muscular, exacerbação dos reflexos, padrões motores atípicos, lentidão e coordenação motora pobre⁴. Dentre os casos de PC espástica destaca-se a hemiplegia, que compromete os membros superior e inferior unilateralmente, acometendo de 20 a 30% das crianças com PC³. A incidência da paralisia cerebral nos países desenvolvidos varia de 1,5 a 2,5 por 1000 nascidos vivos⁵. Em países em desenvolvimento, como o Brasil, esta incidência pode chegar a 7 em cada 1000 nascidos vivos e está relacionada à precariedade da atenção pré-natal e à frequência aumentada de deficiências nutricionais na população⁶. Esta alta incidência de crianças com PC nos países em desenvolvimento, assim como acontece em outras condições de saúde da infância⁷, aumenta a demanda de serviços de saúde especializados e gera maiores custos ao sistema público de saúde. A paralisia cerebral é uma condição que requer o envolvimento de uma equipe multiprofissional em sua abordagem terapêutica⁸, e a reabilitação da criança com PC é um dos principais aspectos desta abordagem. Dessa forma, os profissionais de reabilitação têm buscado cada vez mais conhecer os fatores que interferem mais diretamente na funcionalidade da criança com PC em

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diferentes contextos⁹. Para tal, é necessário que as interrelações entre as características do organismo e as demandas funcionais sejam compreendidas⁹. O entendimento destes fatores permite maximizar os efeitos dos procedimentos de reabilitação e otimizar seus custos operacionais.

Durante décadas a reabilitação de crianças com PC foi pautada exclusivamente em informações sobre o funcionamento do sistema nervoso e sobre os déficits estruturais no sistema nervoso central (SNC)¹⁰. Entretanto, tais informações não são suficientes para caracterizar ou predizer desempenho funcional destas crianças em contextos nos quais elas vivem. Evidências recentes apontam para o fato de que déficits periféricos como a fraqueza muscular, fadiga, lentidão de movimentos e perda de destreza são mais incapacitantes para a criança com paralisia cerebral do que sinais neurológicos incluindo tônus muscular ou presença de hiperreflexia^4,11, os quais tradicionalmente eram considerados principais fatores relacionados às disfunções de movimento e de postura observadas nesta clientela^12,13.

A identificação dos fatores que contribuem diretamente para a funcionalidade da criança com paralisa cerebral promoveu mudança no foco das estratégias de reabilitação. Nesta mudança de foco, sinais neurológicos como a espasticidade deixaram de ser centrais tanto nas investigações científicas quanto nas abordagens terapêuticas¹¹, e o foco da reabilitação passou a priorizar as especificidades do repertório de habilidades funcionais disponíveis à criança, as quais são condicionadas às características da condição de saúde e do contexto no qual a criança vive¹⁴.

Pesquisas recentes têm demonstrado que a espasticidade não deve ser considerada a única responsável pela disfunção motora na PC espástica^12,13.

Esta clientela está predisposta a transformações nas fibras musculares e ao surgimento de padrões alterados de ativação muscular, tais como a co- contração excessiva e dificuldade de ativação da musculatura agonista, que podem exercer um papel mais importante na gênese e mecanismo do padrão de mobilidade apresentado por estas crianças^12,13.

As alterações intrínsecas na estrutura do músculo de um indivíduo com PC ocorrem em decorrência da adaptabilidade do tecido muscular às demandas que lhe são impostas¹⁵. Na criança com PC há uma menor taxa de crescimento muscular em proporção ao crescimento ósseo, o que ocasiona o aparecimento de encurtamentos em alguns grupos musculares¹⁶. O ventre muscular não acompanha o crescimento dos ossos, resultando em ventres curtos e tendões longos¹⁶. Os músculos que são mantidos em posições encurtadas, seja por fraqueza ou por imobilidade, têm seus comprimentos reduzidos¹⁷. Dentre os encurtamentos mais frequentes em crianças com PC, podemos citar os músculos flexores de cotovelo, punho e dedos em indivíduos que mantêm posturas de proteção do membro superior, o músculo tríceps sural em crianças que andam com o pé em flexão plantar, e os músculos isquiossurais em indivíduos cadeirantes que permanecem o dia todo sentados¹⁰. Na criança com PC, o músculo com diminuição de comprimento apresenta uma redução do número de sarcômeros em série, o que desloca a curva comprimento-tensão, modificando o ponto da amplitude articular associada a um comprimento ótimo para geração de força¹⁸. Nos músculos encurtados, o deslocamento da curva comprimento-tensão ocorre para a esquerda da curva, o que significa que o músculo gera maior tensão em um comprimento menor e, assim, em uma menor amplitude articular. O

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deslocamento da curva comprimento-tensão associado ao aumento da resistência muscular ao alongamento passivo contribuem para a manutenção de posturas características da PC e dificuldade de movimentação¹⁹.

Estudos têm demonstrado um aumento no torque de resistência oferecido por determinados grupos musculares ao alongamento em crianças com PC^18,20, mesmo sem a ocorrência de hiperreflexia²¹. A rigidez de um material é uma propriedade mecânica definida como a razão de uma força aplicada em uma estrutura ou tecido pela magnitude da deformação produzida por esta força²². Essa propriedade é uma variável que caracteriza a resistência do material à sua deformação²³. O aumento de rigidez do tecido muscular em crianças com PC está relacionado ao aumento da força de resistência à mudança de comprimento e, consequentemente, a um maior torque de resistência articular. Uma vez que os tecidos que contribuem para o torque de resistência possuem propriedades elásticas, esse torque pode ser chamado de torque elástico. A rigidez articular é definida como a taxa de mudança do torque de resistência articular, dividida pelo deslocamento angular causado por um torque²³. Desta forma, o torque elástico é dependente da rigidez articular, sendo esta influenciada pela resistência e rigidez dos tecidos periarticulares. A rigidez muscular passiva aumentada reflete as alterações de propriedades mecânicas musculares dos indivíduos com PC, como redução no comprimento de repouso do sarcômero²⁴, remodelação dos componentes estruturais intra e extracelulares do tecido muscular²⁴, aumento da quantidade de tecido conectivo nos envoltórios musculares, aumento da deposição de colágeno intramuscular²⁰ e/ou desorganização do arranjo das fibras de colágeno no tecido conectivo muscular¹⁷. Alterações na composição muscular em relação

aos tipos de fibras também estão relacionadas à rigidez aumentada nas crianças com PC. Nesta população, há uma predominância das fibras de contração lenta, que são fibras mais rígidas do que as fibras de contração rápida²⁵.

As mudanças na estrutura muscular incluem ainda a transformação das fibras de tipo II (contração rápida, fadigáveis) em fibras de tipo I (contração lenta, resistentes à fadiga), porém estas são altamente fadigáveis na criança com PC²⁵. Há aumento da variação do tamanho das fibras musculares, incluindo as do tipo I e II, e também deposição de tecido fibrótico e gordura nos músculos. Todas estas características estruturais e funcionais do sistema musculoesquelético de crianças com PC contribuem para redução em até 50%

dos seus valores de contração muscular máxima, quando comparada a uma criança com desenvolvimento típico²⁶. Segundo Gage (2004), em tarefas com elevada demanda de função muscular, a criança com PC apresenta uma incapacidade de recrutamento das unidades motoras para geração de força máxima, indicando déficit para ativação de seus músculos²⁶. Assim, para ativar a mesma quantidade de unidades motoras que uma criança com desenvolvimento normal, a criança com PC tende a realizar maior esforço²⁷, favorecendo o surgimento das compensações²⁸. A literatura tem argumentado que as deficiências na ativação muscular observadas neste grupo clínico possuem impacto tanto na postura assumida durante a realização das tarefas, quanto na função motora destas crianças²⁸.

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1.1 A marcha em crianças com PC

A marcha é um dos marcos motores mais estudados em crianças com PC²⁶ por estar relacionada à independência funcional desta população²⁶. A marcha é também um dos objetivos centrais de programas de reabilitação neurológica²⁹. O estudo das estratégias motoras utilizadas durante a tarefa de locomoção pode ser revelado investigando-se como um comportamento, representado por um modelo biomecânico, é implementado por meio da utilização dos seus recursos neuro-musculoesqueléticos. Modelos de pêndulos complexos tentam capturar o comportamento global do sistema musculoesquelético de funcionar, de forma energeticamente conservativa, como um pêndulo invertido, associando as forças musculares e elásticas (efeito da mola) produzidas e aproveitadas pelo organismo durante a tarefa de locomoção^9,30. Deste modo, durante a fase de apoio da marcha o comportamento do membro em apoio pode ser representado pelo modelo do pêndulo invertido com molas (FIG. 1).

FIGURA 1. Representação esquemática do modelo de pêndulo invertido com molas, representando ação do torque elástico no sistema. Este modelo é utilizado para representar o comportamento do sistema

na fase de apoio da marcha.

Fonte: Fonseca, 2001.

Neste modelo, é possível verificar a presença de mecanismos de conservação, dissipação e geração de energia para o sistema híbrido (pêndulo com molas). Os mecanismos de conservação de energia no sistema estão

representados pelo componente pendular, dependente do comprimento (L) e da massa (m) do pêndulo, e pelo componente elástico, dependente da rigidez da mola (k) e da distância de aplicação desta mola em relação ao eixo de movimento (b). Apesar de grande parte da energia mecânica ser conservada durante o movimento pendular, uma parcela desta energia é dissipada, sendo representada no modelo pelo componente dissipativo (c). Uma vez que há perda de energia a cada oscilação, é necessário haver adição de energia de forma fásica para o sistema, o que está representado pela força impulsiva (Fd).

Esta força impulsiva pode ser relacionada à força gerada pelos músculos tríceps sural e glúteo máximo durante a fase de impulsão da marcha³¹.

A massa do pêndulo, que representa a massa corporal da criança concentrada em seu centro de massa, gira em torno da articulação do tornozelo durante o apoio do membro^9,31. O torque elástico produzido pela mola (kb²) e sua rigidez estão relacionados com a resistência elástica oferecida ao movimento pelas propriedades mecânicas dos tecidos conectivos e músculos, além da rigidez provinda da ação muscular, principalmente devida à co- contração no membro afetado, influenciando o torque elástico ou “torque restaurativo global do sistema”³¹. Neste modelo, tanto o componente pendular como o componente elástico são capazes de conservar energia e retorná-la ao sistema⁹. As fontes de geração ou conservação de energia disponíveis ao organismo para realização da função são os recursos dinâmicos daquele sistema⁹. Na marcha, a força muscular, as propriedades elásticas dos tecidos moles e as trocas de energia pendulares são os principais recursos dinâmicos utilizados. Uma vez que a locomoção resulta de interações complexas, não lineares e dinamicamente acopladas entre organismo e ambiente, a

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emergência dos padrões de marcha adotados por indivíduos com paralisia

cerebral resultam de adaptações decorrentes de uma dinâmica diferenciada³¹. Um dos mecanismos adaptativos utilizados pela criança com PC para

atender às demandas da tarefa de locomoção³⁰ é o uso de co-contração. A criança com PC apresenta capacidade reduzida de geração de potência muscular nos flexores plantares do tornozelo para realizar impulsão na marcha³¹. Como estratégia compensatória à fraqueza dos flexores plantares, a co-contração é utilizada para aumentar ativamente a rigidez do membro inferior durante a marcha, aumentando o torque elástico do sistema, o que potencializa o armazenamento e o retorno de energia elástica durante a fase de impulsão³⁰. A rigidez de uma articulação pode ser regulada por meio de forças passivas e ativas^32,33. As forças passivas são atribuídas principalmente à resistência oferecida pelas propriedades viscoelásticas dos tecidos conectivos e musculares, como os ligamentos, tendões, fáscias e proteínas intra- musculares³⁴. As forças ativas estão relacionadas à ativação muscular como meio de aumentar a rigidez articular. A rigidez pode ser regulada ativamente durante atividades funcionais, como a marcha, de duas maneiras: por meio de contração muscular, principalmente a contração excêntrica, ou por meio de co- contração³⁰. No caso da criança com hemiplegia, sua rigidez aumentada pode ser atribuída tanto a aumentos dos níveis de co-contração³⁵ quanto a mudanças estruturais nas propriedades mecânicas dos tecidos conectivos e musculares³⁶. Um sistema mais rígido é bem adaptado para conservar a energia elástica³⁷. Uma vez que a força aplicada sobre o sistema é proporcional à deformação da mola, uma mola mais rígida é capaz de armazenar maior quantidade de energia²³. Em um sistema muscular

estruturalmente mais rígido, devido às alterações em suas propriedades mecânicas intrínsecas, a energia potencial armazenada durante a deformação aumenta sem necessidade de gasto de energia metabólica para resistir ao deslocamento²³. Assim, o membro mais rígido favorece a conservação de energia elástica que será posteriormente retornada ao sistema³⁷, por meio do torque elástico, reduzindo a necessidade de geração de energia na fase de impulsão da marcha.

O aumento da excursão vertical do centro de massa da criança hemiplégica associado à rigidez vertical do membro observada nos flexores plantares produz o efeito de uma mola vertical (FIG.2), que armazena a energia da deformação dos tecidos elásticos e adiciona a energia transferida pelo membro inferior não-afetado³⁷. Para potencializar a deformação da mola, entendida como o membro inferior afetado da criança hemiplégica, o indivíduo levanta o centro de massa com o membro inferior não afetado durante sua fase de impulsão. Esta estratégia aumenta a quantidade de energia potencial do sistema que pode ser convertida em energia elástica no membro afetado³⁷. Desta forma, a rigidez vertical pode contribuir para a realização do comportamento global do sistema, uma vez que está relacionada ao torque elástico do sistema (FIG.2).

FIGURA 2. Representação esquemática da locomoção em crianças hemiplégicas, ilustrando a transferência de energia potencial (PE), armazenada pela elevação do centro de massa durante a impulsão no membro não- afetado, para potencializar a deformação da mola no membro afetado. Fonte: Fonseca, 2004.

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Estudos que investigaram o comportamento da marcha de indivíduos com PC embasados nestes modelos biomecânicos demonstraram que as crianças hemiplégicas apresentaram menor capacidade de produção de força e maior torque elástico no membro inferior afetado, quando comparado ao membro não-afetado e a membros inferiores de crianças com desenvolvimento normal, possivelmente por uma maior rigidez global do membro afetado^9,31. Estas características estão refletidas no padrão de marcha assimétrico das crianças hemiplégicas, pois há evidentes diferenças nos recursos dinâmicos entre o membro plégico e o não afetado.

A capacidade de geração de força reduzida no membro afetado está relacionada a uma menor amplitude de oscilação do pêndulo³¹, ou seja, um menor comprimento de passo deste membro. O aumento de rigidez do membro afetado, refletido pelo aumento do torque elástico deste membro, por sua vez, relaciona-se a um aumento da frequência de oscilação pendular³¹, na prática, conhecida como aumento da frequência da passada neste lado. O aumento da cadência tem sido reconhecido como a estratégia mais utilizada nas crianças com PC para aumentar a velocidade da marcha, uma vez que o aumento do comprimento do passo é mais difícil de ser alcançado por ser dependente da capacidade de geração de força muscular³⁸. Assim, os padrões locomotores e os mecanismos neuromusculares alterados que contribuem para a geração desses padrões, como o aumento de tecido conectivo no músculo, a flexão plantar do pé durante o contato inicial e a co-contração, podem se apresentar como a melhor alternativa possível para conseguir sucesso na tarefa de andar, na ausência de mecanismos neuromusculares normais. Neste sentido, estratégias alternativas de geração e conservação de energia utilizadas nas

crianças com PC devem ser consideradas como adaptações que permitem a emergência de um padrão de marcha diferenciado, mas funcional³¹. Apesar destes padrões de uso serem funcionais, eles são acompanhados de custos, não só em termos de demanda de energia metabólica³⁷, mas também na redução da velocidade de marcha, limitação na realização de atividades, e restrições na participação social em diferentes contextos.

Os recursos dinâmicos disponíveis para a função em crianças com PC são diferentes dos recursos utilizados por crianças que não apresentam acometimentos neurológicos. Os déficits de força muscular presentes em crianças com PC são comumente relatados na literatura^11,39,40 e estão diretamente relacionados à dificuldade destas crianças para realizar atividades funcionais¹¹. No membro inferior, os músculos extensores de quadril, extensores de joelho e os flexores plantares do tornozelo são citados como os principais grupos musculares afetados na PC espástica^39,40. Na marcha, torna- se evidente que a fraqueza dos músculos distais é mais comumente observada nos diferentes tipos de PC, quando comparada aos músculos proximais⁴¹. Olney e colaboradores (1990)⁴² apontam a fraqueza de flexores plantares como o elemento mais importante para o padrão de marcha emergente de crianças hemiplégicas. Estes autores sugerem ainda que, na dinâmica apresentada, os músculos do quadril aumentam sua produção de trabalho para tentar compensar o trabalho reduzido dos flexores plantares nestas crianças⁴². Evidências mostram que a fraqueza de extensores de joelho e de flexores plantares do tornozelo está associada a menores níveis de função motora grossa^39,43, baixa velocidade de deambulação³⁹ e elevado custo energético na marcha de crianças com PC⁴³. Neste grupo, crianças deambuladoras que

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apresentam membros inferiores mais fortes tendem a andar mais rápido, requerem menos assistência na marcha, têm maior capacidade de aumentar a velocidade de marcha e possuem melhores pontuações na avaliação de função motora grossa³⁹ (Gross Motor Function Measure – GMFM). Estas evidências têm norteado a elaboração de diferentes protocolos de fortalecimento muscular para esta clientela11,39,40,43-45

. Os resultados destes estudos indicam que, após um programa de fortalecimento muscular, indivíduos com PC apresentam aumento significativo da força muscular^40,44-48, diminuição da hipertonia⁴⁵, aumento da extensão de joelho durante a fase de apoio⁴⁴, aumento no comprimento do passo⁴⁴, aumento da velocidade da marcha^45-48 e diminuição do gasto energético^39,43,48. Apesar dessas evidências apontarem a relação entre músculos específicos com o desempenho na marcha, outros grupos musculares que fazem parte da cadeia cinética do membro inferior durante o apoio podem contribuir de forma conjunta com os músculos apontados⁴⁹. A investigação da capacidade do membro inferior como um todo de gerar força e realizar trabalho pode permitir uma melhor compreensão sobre a capacidade dos músculos se organizarem como uma unidade funcional para atenderem às demandas da tarefa de locomover a criança no ambiente. Entretanto, não foram encontrados estudos que tenham investigado o papel da força e trabalho musculares dos membros inferiores em cadeia cinética fechada na dinâmica da marcha de crianças hemiplégicas espásticas.

Dentre os diversos parâmetros mensuráveis da marcha, a velocidade tem sido apontada frequentemente como um importante preditor de capacidade funcional em pacientes neurológicos⁵⁰, inclusive em crianças com PC⁵¹. A literatura sugere que a velocidade pode ser usada como uma medida isolada

do andar funcional por ser de fácil mensuração clínica, além de ser uma medida composta das variáveis temporais e espaciais⁵². Várias características da marcha são dependentes da velocidade, como as variáveis têmporo- espaciais⁵², a atividade muscular⁵³, o consumo de energia⁵³, dentre outros. A influência da velocidade de marcha foi investigada também sobre o comportamento de modelos dinâmicos de locomoção utilizando o modelo do pêndulo invertido com molas³¹. Este estudo demonstrou haver diferenças entre as crianças típicas e as hemiplégicas na capacidade de aumentar a velocidade de marcha e nos recursos dinâmicos utilizados para cumprir esta tarefa³¹.

A velocidade de marcha em crianças com PC está relacionada ao grau de independência da criança na comunidade e sua participação na sociedade, sendo considerada uma medida quantitativa de funcionalidade⁵¹. A velocidade auto-selecionada é uma medida consistente e apresenta boa reprodutibilidade em crianças saudáveis⁵⁴ e com disfunções neuromotoras⁵⁵. Este parâmetro é conhecidamente menor em crianças com PC em relação a crianças com desenvolvimento típico^56,57, sendo inversamente proporcional à gravidade da função motora grossa na PC⁵⁶. Dentre todos os subtipos clínicos da PC, as crianças hemiplégicas são as que apresentam uma velocidade de marcha mais próxima dos valores normativos, comparando-se com crianças da mesma faixa etária⁵⁶.

A velocidade máxima de marcha pode ser utilizada para predição das atividades de vida diária que o paciente é capaz de desempenhar em ambientes do seu dia-a-dia⁵⁰. Em estudos realizados com hemiplégicos adultos pós-AVE, Suzuki e colaboradores concluíram que apenas a força muscular de extensores de joelho foi preditora da velocidade máxima de marcha em

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pacientes sub-agudos e crônicos^29,50. Outros autores apontam a força de flexores plantares do tornozelo como um fator limitante para a velocidade de marcha, tanto em hemiplégicos adultos^58,59 quanto em crianças hemiplégicas⁴². Diversos fatores parecem estar relacionados à velocidade de marcha apresentada pela criança com PC⁶⁰, como o comprimento muscular reduzido, o aumento da resistência à movimentação das articulações, alterações da ativação muscular, além de fraquezas em algumas musculaturas citadas anteriormente. Entretanto, os mecanismos que contribuem para a determinação da velocidade auto-selecionada de marcha em crianças com PC ainda não foi explorada de forma a capturar sua característica multifatorial em modelos de análises multivariadas.

Outro fator que tem sido apontado como uma barreira para a funcionalidade de crianças com PC em diferentes contextos (ex: comunidade, escola, domicílio) é o custo energético³⁰. Diversos estudos demonstraram que o gasto energético da marcha em crianças com PC é consideravelmente maior que em crianças normais^61-63, podendo chegar a um aumento de quase três vezes em sua demanda metabólica⁶⁴. O alto custo energético de deambulação destas crianças está associado aos padrões diferenciados de marcha apresentados por esta população. Em consequência à elevada demanda metabólica da locomoção de crianças com PC, observa-se queixas de cansaço em velocidades de marcha consideradas lentas para crianças normais⁶⁵. Segundo Unnithan e colaboradores (1996)⁶⁶, os níveis elevados de co- contração (ativação simultânea dos músculos agonista e antagonista) estão altamente relacionados a um elevado custo energético durante a marcha, explicando uma grande proporção (50%) da variância do custo de O2 na

mobilidade de crianças com PC. Observa-se na paralisia cerebral níveis de co- contração significativamente mais altos em relação a crianças com desenvolvimento normal^66,67 durante todo o ciclo da marcha³⁰. O uso de co- contração é uma estratégia para diminuir a complexidade da tarefa restringindo os graus de liberdade a serem controlados durante o movimento⁶⁸, fornecendo maior estabilidade dinâmica ao indivíduo⁶⁹. Entretanto, este mecanismo é acompanhado de custos, pois reduz a flexibilidade de adaptações da criança às perturbações do ambiente⁷⁰, e pode aumentar a demanda de energia metabólica⁷¹.

Apesar da locomoção de crianças com PC apresentar maior custo energético em relação à de crianças com desenvolvimento normal, seu padrão de marcha preferencial, teoricamente, é aquele que representa menor custo metabólico para o organismo⁷². A velocidade de marcha é altamente relacionada ao custo energético, de forma que o organismo se adapta e seleciona a velocidade de marcha na qual este se torna mais eficiente³⁸. Como todo sistema auto-organizável, o padrão de locomoção adotado em sua velocidade preferencial é aquele que melhor aproveita os recursos dinâmicos disponíveis³⁷ e minimiza o custo metabólico da tarefa para o indivíduo, podendo ser considerado um sistema energeticamente eficiente³¹. Até o momento, o custo energético tem sido o parâmetro de otimização mais investigado nos estudos de marcha nas crianças com PC. Entretanto, ainda não é evidente se este é um parâmetro de otimização do sistema, uma vez que a dinâmica reflete a demanda imposta ao organismo. Assim, se o objetivo da criança for aumentar a velocidade de marcha para atravessar uma rua com segurança, ou para brincar com outras crianças no recreio, o organismo

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realizará a tarefa em detrimento da eficiência energética. Ou seja, mesmo gastando mais energia, a criança prioriza a realização da tarefa almejada. A velocidade de marcha, por ser uma variável funcional, e estar intimamente relacionada à atividade e participação da criança na comunidade, talvez seja a variável da marcha que melhor capture o comportamento do sistema. O entendimento dos mecanismos envolvidos na marcha de crianças com PC hemiplégica é fundamental para que os profissionais possam se atentar à especificidade do sistema bem como à adequação das características deste sistema à demanda da tarefa. Tais informações poderão nortear processos de avaliação e de intervenção, pois uma vez identificados os fatores que contribuem para o desempenho funcional destas crianças, as estratégias de ação terapêutica poderão buscar favorecer os mecanismos que contribuem para a funcionalidade de crianças com PC.

Individualmente, a fraqueza muscular, os níveis elevados de co- contração, o torque elástico e a rigidez vertical aumentados são fatores de conhecida influência na locomoção das crianças com PC^9,28,37,65. Entretanto, considerando a criança agindo em um contexto, estes fatores não funcionam de forma isolada, mas se organizam de forma combinada e integrada, revelando mecanismos e estratégias funcionais possíveis. Até o momento, a relação entre esses fatores e as variáveis relacionadas à funcionalidade da marcha, como a velocidade e o custo energético, ainda não foi completamente esclarecida. Uma investigação que leve em consideração a possível interação dos recursos dinâmicos na produção da locomoção em crianças com PC, especificamente, na velocidade e no custo energético da marcha dessas crianças, poderá contribuir para um melhor entendimento dessa relação. A

compreensão dos mecanismos relacionados à locomoção das crianças com paralisia cerebral auxiliará pesquisadores e profissionais da reabilitação na elaboração de propostas de intervenções mais específicas para promover a funcionalidade da marcha destas crianças.

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1.2 Objetivos 1.2.1 Objetivo geral

Analisar a relação entre as variáveis independentes trabalho muscular, força impulsiva, co-contração, torque elástico e rigidez vertical e as variáveis dependentes custo energético e velocidade da marcha em crianças com hemiplegia espástica.

1.2.2 Objetivos específicos

1. Avaliar o efeito de associação do trabalho muscular, força impulsiva, co- contração, torque elástico e rigidez vertical com a velocidade de marcha em crianças com hemiplegia espástica.

2. Avaliar o efeito de associação do trabalho muscular, força impulsiva, co- contração, torque elástico e rigidez vertical com o custo energético da marcha em crianças com hemiplegia espástica.

1.3 Hipóteses

H1.Haverá associação positiva e de magnitude moderada entre as variáveis trabalho muscular, força impulsiva, co-contração, torque elástico e rigidez vertical, com a velocidade de marcha em crianças com hemiplegia espástica.

H2.Haverá associação positiva e de magnitude moderada entre as variáveis trabalho muscular, força impulsiva, co-contração, torque elástico e rigidez vertical, com o custo energético da marcha em crianças com hemiplegia espástica.

Capítulo 2. MATERIAIS E MÉTODOS

2.1 Amostra

Participaram deste estudo dezessete crianças com hemiplegia espástica. O cálculo do tamanho da amostra foi baseado em efeito semelhante apresentado na literatura^28,61 apresentando magnitude moderada, variando entre 0,59 e 0,71. Considerando-se uma análise não-direcional, nível de significância α = 0,05 e um power (poder estatístico) de 0,80, um efeito (índice de correlação r) esperado de magnitude 0,6 necessitaria de uma amostra de n=

18, e para um efeito esperado de magnitude 0,7, n= 12 (ANEXO B).

A amostra deste estudo foi recrutada em serviços de reabilitação conveniados com a Universidade Federal de Minas Gerais, após desligamento de serviços de reabilitação infantil, ou a partir das listas de espera destes e da comunidade local. Foram incluídas crianças com idade entre 6 e 12 anos, com diagnóstico médico de paralisia cerebral hemiplégica espástica, deambulação independente (com ou sem dispositivo de auxílio), não realizar nenhuma intervenção específica para fortalecimento muscular, não apresentar contra- indicação ao exercício por agravamento de condições cardíacas e respiratórias, não ter aplicado toxina botulínica ou colocado gesso seriado em um intervalo de seis meses, não ter sido submetido a cirurgias até doze meses antes do início da pesquisa. Os critérios de exclusão foram incapacidade de compreender comandos simples, apresentar claustrofobia com o uso da máscara facial e incapacidade de deambular utilizando os equipamentos.

Os objetivos e procedimentos foram explicados aos pais ou responsáveis pela criança e estes assinaram um termo de consentimento livre

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e esclarecido concordando com a participação da mesma (APÊNDICE A). O estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa da UFMG em 15 de janeiro de 2009 pelo parecer ETIC 585/08 (ANEXO A).

2.2 Instrumentação

As variáveis dependentes deste estudo incluíram velocidade e custo energético durante a marcha, e as variáveis independentes foram: trabalho muscular, força impulsiva, co-contração, torque elástico e rigidez vertical.

Todas as medidas de desfecho foram realizadas em uma única avaliação, caracterizando um estudo transversal. A confiabilidade intra-examinador foi realizada previamente em estudo piloto para as medidas de desfecho, e todas as crianças foram avaliadas pelo mesmo examinador devidamente treinado.

2.2.1 Nível sócio-econômico

O nível sócio-econômico da família foi coletado pelo Critério Classificação Econômica Brasil, da Associação Brasileira de Empresas de Pesquisa – ABEP (2008)⁷³, para caracterização da amostra (ANEXO C). O questionário foi aplicado em entrevista estruturada com o responsável pela criança no dia da avaliação, e reflete o poder de compra da família, resultando em uma classificação por classes econômicas. Para definição da classe econômica da família é pontuada a quantidade de eletrodomésticos disponíveis no domicílio, automóvel, empregada mensalista e nível de instrução do chefe da família. A classificação sócio-econômica resultante varia de A a E, sendo os níveis A1 e A2 considerados níveis econômicos elevados, B1, B2, C1, C2 e D

considerados níveis intermediários e o nível E considerado nível econômico muito baixo⁷³.

2.2.2 Gross Motor Function Classification System (GMFCS)

A gravidade da paralisia cerebral foi documentada para caracterização da amostra utilizando-se o GMFCS, que é uma escala ordinal de cinco níveis, amplamente utilizada na classificação do comprometimento motor de crianças com PC^74,75. Os níveis do GMFCS variam de acordo com as limitações funcionais de mobilidade apresentadas pela criança e com a necessidade de equipamentos para locomoção, e a definição de cada nível é adequada às faixas etárias (até 2 anos, 2 a 4, 4 a 6, 6 a 12 e 12 a 18 anos). As crianças incluídas neste estudo foram classificadas nos níveis I (marcha independente sem restrições) e II (marcha independente com limitação em ambientes externos e na comunidade) de acordo com o GMFCS para a faixa etária de 6 a 12 anos^74,75.

2.2.3 Medidas antropométricas

As medidas antropométricas registradas foram: massa corporal, medida com uma balança digital; estatura, medida com uma fita métrica fixada na parede; e comprimento do membro inferior e dos segmentos corporais coxa, perna e pé, mensurado com uma fita métrica.

2.2.4 Medida de trabalho muscular

O trabalho muscular foi registrado utilizando-se um dinamômetro isocinético (Biodex System 3 Pro, Shirley, EUA), um sistema eletromecânico

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controlado por um microcomputador. O equipamento foi utilizado no modo isocinético unilateral, com o módulo para exercício em cadeia fechada, para medida do trabalho do membro inferior afetado realizando ação muscular concêntrica e excêntrica. As variáveis trabalho muscular concêntrico e excêntrico apresentaram excelente confiabilidade, obtendo índice de correlação intraclasse (ICC) acima de 0,90.

2.2.5 Medida da atividade elétrica muscular

A atividade elétrica dos músculos glúteo máximo, reto femoral, vasto lateral, bíceps femoral, tibial anterior e gastrocnêmio foi obtida utilizando-se um eletromiógrafo ME6000 (Mega Eletronics®, Finlândia). O eletromiógrafo suporta até 8 canais de eletromiografia, sendo utilizado 6 canais neste estudo, a uma frequência de coleta de 1000 Hz. Este equipamento foi conectado, via wireless, a um microcomputador que capturava simultaneamente os dados do sistema de análise de movimento, permitindo sincronização destes dados com o sinal eletromiográfico, durante a marcha das crianças. O eletromiógrafo foi utilizado também para registro da atividade elétrica dos seis grupos musculares durante as medidas de contração voluntária máxima (CVM), procedimento utilizado para normalização dos valores eletromiográficos de cada músculo. A confiabilidade dos testes de contração voluntária máxima foi testada em duas situações: teste-reteste e intra-sessão (CVM máxima x média de 2 medidas). A confiabilidade teste-reteste foi de moderada a boa, sendo o ICC acima de 0,5 para todos os músculos avaliados. Os músculos bíceps femoral e reto femoral foram os que tiveram menores índices de confiabilidade, respectivamente 0,57 e 0,63. Os outros músculos apresentaram ICCs acima de 0,85 entre sessões. A

confiabilidade intra-sessão foi considerada excelente, com ICCs acima de 0,98 para todos os músculos testados.

2.2.6 Avaliação dos parâmetros cinemáticos da marcha

A velocidade de marcha, torque elástico, rigidez vertical do sistema e a impulsão do membro não afetado foram calculadas a partir dos parâmetros cinemáticos da marcha obtidos por meio do sistema de análise de movimento Qualisys ProReflex MCU (QUALISYS MEDICAL AB®, Gothenburg, Suécia). O Qualisys ProReflex é um sistema de fotogrametria que reconstrói tridimensionalmente a posição de marcas refletoras, que, quando devidamente posicionadas em segmentos corporais do indivíduo, permitem a mensuração de dados cinemáticos durante a realização de atividades. Neste estudo foram utilizadas seis câmeras ProReflex para captura dos parâmetros cinemáticos do membro inferior afetado e do pé do membro não afetado, posicionadas de maneira que 2 câmeras capturassem a marcha da criança em vista anterior, 2 em vista posterior, 1 em vista ântero-lateral e 1 em vista póstero-lateral. A frequência de coleta foi de 120 Hz, e a cada coleta realizou-se calibração do sistema com uma haste metálica com marcadores reflexivos para coletas dinâmicas (kit Qualisys®). As variáveis calculadas a partir dos dados cinemáticos de marcha apresentaram confiabilidade moderada a excelente:

torque elástico (ICC=0,97), rigidez vertical (ICC=0,84), velocidade de marcha (ICC=0,70).

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2.2.7 Medida do custo energético

A avaliação do custo energético foi feita por medidas diretas das respostas fisiológicas durante a marcha, sendo este método considerado padrão-ouro. Para tanto, foi utilizado o equipamento Cosmed K4 b² (Cosmed, Italy), um sistema telemétrico, portátil e leve, capaz de medir o consumo de oxigênio (mL/kg/min). O sistema consiste de uma máscara facial, presa por um capacete e tiras, que cobre a boca e o nariz do sujeito. O ar expirado passa através de uma turbina, onde um sensor opto-elétrico mede o volume expirado.

Uma bomba extrai amostras de ar expirado, através de um tubo capilar, para uma câmara misturadora onde um eletrodo polarográfico analisa a porcentagem de O2 e de CO276

. A câmara está alojada na unidade de processamento, pesando 400g, presa ao peito do sujeito. Um pacote de bateria, também pesando 400g, é posicionado nas costas do sujeito. A unidade de processamento contém um transmissor que envia sinais à unidade de receptação. Esta exibe e imprime os valores em tempo real, a cada respiração, ou arquiva e envia os dados para um microcomputador⁷⁷. O equipamento foi utilizado com o modo de telemetria, que envia os dados a uma distância de até 800 m ao microcomputador. Isto retirou a necessidade de utilização de esteira, possibilitando que a criança realizasse uma marcha mais próxima do natural.

Antes de cada coleta o equipamento era calibrado, conforme informações do manual, nesta sequência: calibração do ar ambiente, calibração do gás de referência, calibração da turbina e calibração do delay. Após cada utilização, a limpeza das peças era realizada conforme a rotina do laboratório de fisiologia do exercício (LAFISE) da EEFFTO. O custo energético na marcha apresentou boa confiabilidade, com ICC=0,83.

2.3 Procedimentos

Após cuidadosa explicação dos procedimentos aos responsáveis e à criança, foi solicitada a assinatura do termo de consentimento livre e esclarecido pelo responsável. Em seguida foram registrados os dados pessoais e demográficos do participante para caracterização da amostra (APÊNDICE B), e posteriormente foram iniciados os procedimentos de avaliação, que podem ser subdivididos em 5 momentos: 1) avaliação das características antropométricas; 2) avaliação do custo energético na marcha; 3) avaliação da velocidade, atividade muscular e parâmetros cinemáticos da marcha; 4) avaliação da contração voluntária máxima; 5) avaliação do trabalho muscular.

A avaliação de cada criança durou em média de duas a três horas, e era disponibilizado um lanche quando a criança completava metade dos procedimentos de avaliação. Todos os testes foram realizados com a criança descalça e sem órtese.

Inicialmente, foram medidas a massa e altura da criança e, em seguida, o comprimento dos segmentos coxa, perna e pé e o comprimento total do membro inferior. Segundo referências descritas na tabela antropométrica de Jensen⁷⁸, o comprimento da coxa foi medido do aspecto lateral do trocânter maior até a linha articular do joelho; o comprimento da perna da linha articular lateral do joelho até a região média do maléolo lateral; o comprimento do pé foi medido do calcâneo até o final do segundo artelho⁷⁹. Estas medidas antropométricas foram utilizadas para cálculos posteriores de torque elástico e do comprimento dos pêndulos simples e composto. O comprimento total do membro inferior foi medido do aspecto lateral do trocânter maior até o chão, dado utilizado para normalização da velocidade de marcha.

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A segunda fase da avaliação consistiu na mensuração do custo energético durante a marcha. Para esta avaliação, foi solicitado um intervalo pós-prandial de pelo menos duas horas, e que a criança não ingerisse líquidos ou alimentos leves imediatamente antes do teste. Um contexto lúdico foi criado para que a criança não apresentasse sensações desagradáveis com o uso da máscara facial, que cobria sua boca e nariz. A criança e seu responsável foram esclarecidos quanto à possibilidade de interrupção do teste a qualquer momento, por solicitação do participante, do responsável, ou mesmo do examinador, devido aos sintomas de fadiga muscular, queixa de cansaço extremo, sensação de claustrofobia pelo uso da máscara facial, ou dificuldade de coordenação motora que impedisse o sujeito de caminhar utilizando o equipamento. Com a criança sentada em uma cadeira de encosto, colocava-se então o colete no tronco da criança, contendo a unidade de processamento do K4 à frente e a bateria às costas da criança. A antena para transmissão dos dados via telemetria foi colocada na bateria, para que não incomodasse a criança, e dois cabos cruzavam o tronco lateralmente ligando a unidade de processamento à bateria, o cabo de alimentação dos dados (necessário quando a antena é colocada na unidade de bateria) e o cabo de energia (FIG.

3). Após o ajuste do colete no tronco da criança, colocava-se então a máscara facial, presa por tiras e ajustada ao rosto da criança para evitar escape de ar nas laterais. Após confirmação de que não havia escape de ar, a criança era instruída a respirar normalmente dentro da máscara até que se acostumasse com o equipamento, e era orientada a não falar, cantar, tossir ou espirrar, pois prejudicaria o teste. Caso houvesse alguma destas necessidades, o teste deveria ser interrompido e reiniciado. Foram coletados então os dados do

repouso por 5 minutos, período em que a criança permaneceu sentada na cadeira até que um bipe sonoro fornecido pelo software de coleta de dados do K4 acusasse o término do período de repouso. Neste momento a criança se levantava e iniciava a etapa de teste, durante o qual deveria caminhar em velocidade natural, auto-selecionada, por 5 minutos em um corredor de 33 metros, com marcações de 1 em 1 metro. No início e no final dos 33 metros foi feita uma demarcação com cones, e a criança deveria dar a volta nos cones para continuar o percurso até que se completassem os 5 minutos (FIG. 3).

Durante o teste foram dados estímulos verbais para que a criança mantivesse o mesmo ritmo, evitando que esta aumentasse ou reduzisse a velocidade. Ao término dos 5 minutos, a distância total percorrida era registrada e posteriormente foi utilizada para obtenção da velocidade média da criança durante o teste, necessária para o cálculo do custo energético na marcha.

FIGURA 3. Fotos ilustrativas das crianças utilizando o equipamento Cosmed K4b². A. Coleta dos dados do repouso. B. Coleta dos dados durante a marcha no solo em velocidade auto-selecionada. C. Conexão do equipamento com a unidade de bateria, presa às costas do sujeito, e antena para transmissão dos dados em telemetria.

Na terceira fase foi avaliada velocidade, atividade muscular e parâmetros cinemáticos da marcha, simultaneamente. Os pais ou responsáveis

A B C

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foram instruídos a não aplicar hidratantes ou óleos corporais no participante no dia da avaliação e a vesti-lo com uma roupa de banho (sunga ou biquíni), permitindo a colocação dos eletrodos e marcas refletoras sem gerar constrangimento para a criança. A preparação para colocação dos eletrodos ativos incluía: limpeza da pele com álcool para reduzir a oleosidade; retirada dos pêlos com barbeador descartável (quando necessário) para reduzir o ruído no sinal; palpação do ventre muscular na região do terço médio dos músculos glúteo máximo, reto femoral, vasto lateral, bíceps femoral, tibial anterior e gastrocnêmio (porção lateral) para escolha do local de colocação dos eletrodos (FIG. 4).

FIGURA 4. Fotos ilustrativas dos procedimentos de preparação para as coletas de marcha. A. Retirada dos pêlos com barbeador descartável. B. Colocação dos eletrodos descartáveis sobre o m. glúteo máximo. C. Pares de eletrodos bipolares em vermelho e eletrodos terra em preto. D. Colocação dos clusters confeccionados em

A B

C D E

neoprene. E. Criança pronta para iniciar a coleta de marcha, com eletrodos, clusters e marcadores.

Foram utilizados seis pares de eletrodos descartáveis de configuração bipolar, fixados à pele levando-se em consideração a direção das fibras musculares, a uma distância de 2 cm do centro de cada eletrodo, e seis eletrodos terra (um para cada par de eletrodos bipolares), fixados sobre a proeminência óssea mais próxima do músculo em análise. Fitas adesivas antialérgicas foram utilizadas para fixar os cabos visando minimizar a interferência causada por estes. Após colocação dos eletrodos, clusters confeccionados em neoprene contendo 3 marcadores eram fixados na coxa e perna afetada e um cluster contendo 4 marcadores era fixado na pelve da criança. Estes clusters foram utilizados como marcadores de rastreamento de movimento dos segmentos. Três marcadores foram colocados também na cabeça (2 nos ossos temporais à frente da orelha e 1 no osso frontal na região da glabela) e no tronco (2 no corpo das clavículas e 1 no corpo do esterno) para rastreamento do movimento dos segmentos cabeça e tronco, necessário para localização e trajetória do centro de massa do corpo. Os marcadores anatômicos, necessários para reconstrução dos segmentos, foram colocados durante a coleta estática, nos seguintes locais bilateralmente: acrômio, crista ilíaca, trocânter maior, epicôndilo lateral e medial do fêmur, maléolo lateral e medial, calcâneo e cabeça do 1º e 5º metatarsos. As marcas refletoras tinham 10 mm de diâmetro e eram coladas em uma base de feltro, a qual era fixada à pele da criança com uma fita dupla-face. A base das marcas do pé eram ainda presas por fitas adesivas anti-alérgicas para garantir que não caíssem durante as coletas dinâmicas de marcha. Após a preparação da criança, os eletrodos

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eram conectados ao eletromiógrafo, que foi colocado em uma bolsa para ser transportado pelo aluno que acompanhava a criança enquanto ela andava (FIG. 4). A criança era posicionada então no centro da área ativa do sistema de análise de movimento para a coleta estática, e em seguida era direcionada para o início do percurso para as coletas dinâmicas de marcha. A criança era orientada a andar em velocidade natural, enquanto os dados do sistema de análise de movimento e da eletromiografia eram coletados ao mesmo tempo.

Foram coletadas um mínimo de 20 e um máximo de 30 tentativas por criança, para viabilizar a escolha de pelo menos 3 ciclos de marcha necessários para a análise dos dados (FIG. 5).

FIGURA 5. Fotos ilustrativas da criança durante as coletas de marcha. A. Coleta estática. B.

Coleta dinâmica de marcha.

Para que a coleta produzisse dados para análise, era necessário que houvesse um ciclo de marcha completo (do contato inicial ao próximo contato inicial do mesmo pé) no membro afetado e a fase de impulsão do membro não afetado (após o segundo contato inicial do membro afetado). Neste trecho, todas as marcas e clusters rastreadores de movimento deveriam apresentar boa qualidade técnica, definida como visibilidade da marca em 100% do trecho selecionado e constância de sua trajetória. A criança era continuamente estimulada a realizar as novas tentativas, por meio de brincadeiras e

A B