PORTO ALEGRE – UFCSPA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS DA SAÚDE
Marlon Francys Vidmar
Efeito do exercício excêntrico nos músculos extensores de joelho em condições isotônicas e isocinéticas
após meniscectomia parcial ou reconstrução do ligamento cruzado
anterior.
Porto Alegre
2019
Efeito do exercício excêntrico nos músculos extensores de joelho em condições isotônicas e isocinéticas
após meniscectomia parcial ou reconstrução do ligamento cruzado
anterior.
Tese submetida ao Programa de Pós- Graduação em Ciências da Saúde da Universidade Federal de Ciências da Saúde de Porto Alegre como requisito para a obtenção do grau de Doutor.
Orientador: Dr. Marcelo Faria Silva Coorientador: Dr. Bruno Manfredini Baroni
Porto Alegre
2019
DEDICATÓRIA
Dedico esta dissertação à Deus, minha
família, namorada, orientadores e
amigos pelo apoio, força, incentivo,
companherismo e amizade. Sem vocês
nada disso seria possível.
Agradeço a Deus por me amparar nos momentos difíceis, me dar força para superar as dificuldades, mostrar os caminhos nas horas incertas e me suprir em todas as minhas necessidades.
Aos meus pais e familiares, que sempre estiveram ao meu lado e me incentivaram a querer ser sempre melhor enquanto estudante, profissional e acima de tudo, enquanto ser humano.
À minha namorada, Vandressa, por ser tão importante na minha vida, devido a sua amizade, paciência, compreensão, dedicação e amor.
Ao meu orientador, Prof. Dr. Marcelo Faria Silva, e ao meu co- orientador Prof. Dr. Bruno Manfredini Baroni, pela confiança depositada em mim quando me aceitaram no Doutorado, por me mostrarem o caminho da ciência e pelas oportunidades oferecidas na busca de novos conhecimentos. Fazendo me enxergar, que existe mais que pesquisadores e resultados por trás de uma tese, mas vidas humanas.
Ao amigo, Prof. Me. Gilnei Lopes Pimentel, por terem me incentivado na busca do meu sonho, pelos encinamentos, pela competência e disposição em compartilhar experiências.
Aos amigos, Dr. Alexandre Fróes Michelin, Márcio Mezzomo e Ricardo Lugokenski pela confiança na execução do projeto e pela inestimável experiência em trabalhar com vocês.
Aos colegas do Laboratório de Biomecânica, Guilherme Bugança e Eduardo Favretto, pelo engajamento e empenho nas sessões de treinamento.
À todos os voluntários que participaram da pesquisa, pela sua disposinibilidade.
À Universidade de Passo Fundo, por disponibilizar a infraestrutura do Laboratório de Biomecânica e Clínica de Fisioterapia.
À CAPES, pelo apoio financeiro durante parte deste período.
A todos, reitero o meu apreço e a minha eterna gratidão.
As lesões do ligamento cruzado anterior (LCA) e lesões meniscais são responsáveis por redução da força e massa muscular de extensores de joelho no período pós- operatório. Esses prejuízos podem promover instabilidade articular no joelho, gerando restrição a sua funcionalidade e, consequentemente, limitação das atividades de vida diárias e esportivas. O tema desta tese de Doutorado é comparar os efeitos do treinamento excêntrico convencional (carga constante) e excêntrico isocinético na massa muscular do quadríceps, força e desempenho funcional em atletas recreacionais após reconstrução do LCA ou meniscectomia parcial. Foram realizados dois ensaios clínicos randomizados, sendo as amostras compostas por 30 atletas recreacionais submetidos à reconstrução do LCA (Capítulo I) e 32 atletas recreacionais após meniscectomia parcial (Capítulo II). Os voluntários foram randomizados em: Grupo Convencional (GC), submetido a um programa de reabilitação muscular baseado no exercício excêntrico isotônico; e Grupo Isocinético (GI), submetido a um programa de reabilitação muscular baseado no exercício excêntrico isocinético. Anteriormente aos protocolos de reabilitação muscular, os indivíduos foram submetidos a um mesmo protocolo fisioterapêutico. Os programas de reabilitação muscular iniciaram aproximadamente 45 dias pós-reconstrução do LCA e 15 dias após meniscectomia parcial, o membro não operado foi utilizado como controle. Cada sessão de treinamento compreendeu a realização de 3 séries (semanas 1-3) ou 4 séries (semanas 4-6) de 10 repetições excêntricas máximas de extensores de joelho. Os programas tiveram duração de seis semanas, com frequência de treinamento de duas sessões por semana, separados por um intervalo mínimo de 72 horas. Foram realizadas avaliações da massa muscular por meio da área de secção transversa anatômica do quadríceps (ressonância nuclear magnética), força dos músculos extensores de joelho (dinamometria isocinética) e desempenho funcional do indivíduo (questionário e teste de salto) antes e após os programas de treinamento excêntrico. Nos indivíduos submetidos à reconstrução do LCA, o treinamento isocinético promoveu tamanhos de efeito grande para todos os desfechos de massa muscular (aumentos de 17-23%), bem como força extensora do joelho (25-66%) e desempenho de salto (20%). O treinamento convencional promoveu efeitos pequeno à moderado para desfechos de massa muscular (5-9%), tamanhos de efeitos moderado a grande para força extensora do joelho (16-0%) e tamanho de efeito grande para desempenho de salto (15%). Ambos os grupos apresentaram tamanhos de efeito grande no questionário Lysholm. O grupo IG apresentou maiores alterações que o GC para todos os desfechos de massa muscular (tamanho do efeito: 0,72-1,08), questionário Lysholm (tamanho do efeito:
0,7), força isométrica (tamanho do efeito: 0,71) e força excêntrica (tamanho do
efeito: 0,96). Já nos indivíduos após meniscectomia parcial, o treinamento
isocinético promoveu tamanhos de efeito grande para todos os desfechos de massa
muscular (aumentos de 9-10%), bem como força extensora do joelho (22-38%) e
desempenho de salto (15%). O treinamento convencional promoveu efeitos
pequenos para desfechos de massa muscular (3-8%), tamanhos de efeito pequeno
a moderado para força extensora do joelho (3-11%) e tamanho de efeito moderado
para desempenho de salto (11%). Ambos os grupos apresentaram tamanhos de
efeito grande no questionário Lysholm. O grupo IG apresentou maiores alterações
que o GC para todos os desfechos de massa muscular (tamanhos de efeito: 0,99-
1,41), bem como força (tamanhos de efeito: 1,48-2,35) e questionário Lysholm
(tamanho do efeito: 1,00). O treinamento isocinético excêntrico promoveu
e força muscular extensora do joelho de atletas recreacionais submetidos à reconstrução do LCA ou meniscectomia parcial.
Palavras-chave: Joelho. Ligamento Cruzado anterior. Meniscos tibiais.
Dinamômetro de força muscular. Músculo quadríceps.
Anterior cruciate ligament (ACL) injuries and meniscal injuries are responsible for reduction in knee extensor muscles mass and strength over the post-surgery period.
These deficits may contribute to promotion of joint instability, leading to functional restriction and limitation of daily and sport activities. The aim of this doctorate thesis was to compare the effects of conventional eccentric training (with constant load) and isokinetic eccentric training on quadriceps muscle mass, strength and functional performance of recreational athletes following either ACL reconstruction or partial meniscectomy. Two randomized clinical trails were conducted and their samples consisted of 30 athletes submitted to ACL reconstruction (Chapter I) and 32 athletes submitted to partial meniscectomy (Chapter II). Participants were randomized into:
Conventional Group (CG) composed by a muscular rehabilitation program based on isotonic eccentric exercise; or Isokinetic Group (IG) composed by a muscular rehabilitation program based on isokinetic eccentric exercise. Previously to the rehabilitation programs, individuals underwent a standard physiotherapy protocol.
Both rehabilitation programs commenced approximately 45 days after ACL reconstruction and 15 days after partial meniscectomy, so that the unaffected lower limb was used as control condition. Each training session consisted of 3 (1st to 3rd week) or 4 (4th to 6th week) series of 10 maximal eccentric contraction of the knee extensor muscles. Both programs were delivered during 6 weeks, with training frequency of 2 weekly sessions, and minimal interval of 72 hours. Assessments of quadriceps muscle mass (through magnetic resonance imaging), strength of the knee extensor muscles (through isokinetic dynamometry) and functionality (through Lysholm questionnaire and single leg hop test) were performed before and after eccentric training programs. In individuals submitted to ACL reconstruction, the isokinetic training led to large effect sizes for all muscle mass outcomes (increases of 17-23%), as well as quadriceps strength (25-66%) and jump performance (20%).
The conventional training promoted small to moderate effects for muscle mass outcomes (5-9%), moderate to large effect sizes for quadriceps strength (16-20%), and large effect size for jump performance (15%). Both groups presented large effect sizes in the Lysholm questionnaire. The IG group had higher changes than CG for all muscle mass outcomes (effect sizes: 0.72-1.08), Lysholm questionnaire (effect size:
0.7), isometric strength (effect size: 0.71), and eccentric strength (effect size: 0.96).
In individuals after partial meniscectomy, the isokinetic training led to large effect sizes for all muscle mass outcomes (increases of 9-10%), as well as for quadriceps strength (22-38%) and jump performance (15%). The conventional training promoted small effect sizes for muscle mass outcomes (3-8%), small to moderate effect sizes for quadriceps strength (3-11%) and moderate effect sizes for jump performance (11%). Both groups presented large effect sizes in the Lysholm questionnaire. The IG group had higher changes than CG for all muscle mass outcomes (effect sizes:
0.99-1.41), as well as strength (effect sizes: 1.48-2.35) and Lysholm questionnaire (effect size: 1.00). Isokinetic eccentric training promotes grater adaptations than conventional eccentric training on quadriceps muscle mass and strength of the recreational athletes after ACL reconstruction.
Key-words: Knee. Anterior Cruciate Ligament. Menisci, Tibial. Muscle Strength
Dynamometer. Quadriceps Muscle.
Figura 1 – Flowchart of the study (Capítulo 1) ... 55
Figura 2 – Percent change pre- to post-training for conventional group (CG) and
isokinetic group (IG) (Capítulo 1)... 55
Figura 3 – Forest plot: standardized mean differences and 95%CI for conventional
group and isokinetic group (Capítulo 1).. ... 56
Figura 4 – Flowchart of the study (Capítulo 2) ... 87
Figura 5 – Percent change pre- to post-training for conventional group (CG) and
isokinetic group (IG) (Capítulo 2)... 87
Figura 6 – Forest plot: standardized mean differences and 95%CI for conventional
group and isokinetic group (Capítulo 2) ... 88
Tabela 1 – Muscle mass, strength and functional performance pre-training and post-
training of the operated lower limb (Capítulo 1). ... 53
Tabela 2 – Muscle mass, strength and functional performance pre-training and post-
training of the non-operated lower limb (Capítulo 1)... 54
Tabela 3 – Muscle mass, strength and functional performance pre-training and post-
training of the operated lower limb(Capítulo 2) ... 85
Tabela 4 – Muscle mass, strength and functional performance pre-training and post-
training of the non-operated lower limb (Capítulo 2)... 86
1 INTRODUÇÃO... 13
2 OBJETIVOS... 14
3 REVISÃO DE LITERATURA... 15
4 REFERÊNCIAS DA REVISÃO………. 18
5 CAPÍTULO I. Isokinetic eccentric training is better than constant load eccentric training on the quadriceps rehabilitation following anterior cruciate ligament reconstruction: a randomized clinical trial... 23 ABSTRACT... 25
INTRODUCTION... 26
METHODS... 28
Study design... 28
Participants... 29
Sample size... 29
Randomization and blinding... 29
ACL reconstruction surgery... 30
Post-surgery rehabilitation... 30
Eccentric training programs... 31
Muscle mass evaluation... 32
Muscle strength evaluation... 33
Functional performance evaluation... 33
Statistical analysis... 34
RESULTS... 35
DISCUSSION... 36
CONCLUSION... 42
KEY-POINTS... 42
REFERENCES... 43
6 CAPÍTULO II. Isokinetic eccentric training is better than constant load eccentric training on the quadriceps rehabilitation following partial meniscectomy: a randomized clinical trial...
57
ABSTRACT... 59
INTRODUCTION... 60
METHODS... 62
Study design... 62
Participants... 63
Sample size... 63
Randomization and blinding... 63
Partial meniscectomy surgery... 64
Post-surgery rehabilitation... 64
Eccentric training programs... 65
Muscle mass evaluation... 66
Muscle strength evaluation... 67
Functional performance evaluation... 67
Statistical analysis... 68
RESULTS... 69
DISCUSSION... 70
CONCLUSION... 75
KEY-POINTS... 75
REFERENCES... 76
7 CONCLUSÃO GERAL... 89
ANEXO A – Aprovação do Comitê de Ética... 91
ANEXO B – Normas da Revista... 94
1 INTRODUÇÃO
O tema para a presente tese de Doutorado foi definido à partir da lacuna existente na literatura dentro da fisioterapia esportiva sobre o efeito do exercício excêntrico nos músculos extensores de joelho em condições isotônicas e isocinéticas após procedimento cirúrgico, de meniscectomia parcial ou reconstrução do ligamento cruzado anterior (LCA). Com o intuito de responder esta lacuna e aprofundar os conhecimentos a cerca desta temática, dois ensaios clínicos randomizados foram conduzidos durante o Doutorado de Marlon Francys Vidmar junto ao Grupo de Estudos em Fisioterapia Traumato-Ortopédica na Universidade Federal de Ciências da Saúde de Porto Alegra (UFCSPA).
O Capítulo I refere-se a um artigo original que tem por objetivo comparar os efeitos do treinamento excêntrico convencional (carga constante) e excêntrico isocinético na massa muscular do quadríceps, força e desempenho funcional em atletas recreacionais após reconstrução do LCA.
No Capítulo II apresenta-se outro artigo original para comparar os efeitos do treinamento excêntrico convencional (carga constante) e excêntrico isocinético na massa muscular do quadríceps, força e desempenho funcional em atletas recreacionais após meniscectomia parcial.
O final desta tese de Doutorado destina-se a apresentar as considerações
finais e as principais contribuições para a literatura científica, na área da Fisioterapia
Esportiva.
2 OBJETIVOS
Objetivo Geral
Avaliar os efeitos de programas de reabilitação muscular baseados no treinamento excêntrico convencional (carga constante) e excêntrico isocinético na massa muscular do quadríceps, força e desempenho funcional em atletas recreacionais após reconstrução do LCA ou meniscectomia parcial.
Objetivos Específicos
Avaliar a massa muscular do quadríceps femoral através de imagens de
ressonância nuclear magnética;
Analisar a força muscular dos extensores do joelho por meio da dinamometria
computadorizada;
Determinar o desempenho funcional dos indivíduos através de questionário e
teste específico;
Comparar as variáveis analisadas entre os grupos reabilitados por meio dos
programas de exercício excêntrico em condições isotônicas e isocinéticas.
3 REVISÃO DE LITERATURA
O joelho é a articulação mais solicitada do corpo humano, sendo formada pelos côndilos do fêmur e da tíbia, e entre a superfície posterior da patela e a superfície patelar do fêmur, (SAAVEDRA et al., 2012), acoplados pelos ligamentos, cápsula articular, meniscos e músculos que realizam a sua estabilização.
A estabilidade desta articulação depende da interação entre a sua geometria, da restrição dos tecidos moles, das cargas aplicadas pelo peso corporal e das ações musculares proximais e distais. Enquanto a arquitetura óssea e os meniscos geram pouca estabilidade ao joelho, os ligamentos, cápsula e tecidos moles contribuem significativamente para sua estabilidade. As forças compressivas, resultantes do peso corporal e da atividade muscular, propiciam forças adicionais que previnem uma sobrecarga dos ligamentos quando o joelho é submetido a cargas excessivas em atividades mais agressivas. (GLENN et al., 2001).
Além disso, qualquer dano aos componentes que integram essa complexa estrutura pode levar ao desequilíbrio de sua biomecânica e funcionalidade, com possível deterioração das demais estruturas articulares. (JUNIOR et al., 2008). A seguir serão relatadas duas estruturas importantes na homeostase (estabilidade e funcionalidade) desta articulação: o ligamento cruzado anterior (LCA) e os meniscos. (GIULIANI; KILCOYNE; RUE, 2009; SCOTTI et al., 2013; ENGLUND et al., 2008).
O ligamento cruzado anterior (LCA) possui um papel fundamental na estabilidade passiva do joelho, controlando o movimento rotacional e contendo a translação anterior da tíbia em relação ao fêmur (HOUGLUM & BERTOTI, 2014). Os meniscos, medial e lateral, são estruturas essenciais para a homeostase do joelho, tendo como principais funções a estabilidade articular, transferência de peso, absorção de choque durante os movimentos e proteção da cartilagem articular.
(SCOTTI et al., 2013; ENGLUND et al., 2008).
Nos Estados Unidos, cerca de 120.000 indivíduos sofrem ruptura do LCA por
ano (KIM et al., 2011), o que gera um custo anual aproximado de US$ 1,7 bilhão
(KIAPOUR & MURRAY, 2014). Essa lesão é mais frequente em adultos jovens e
fisicamente ativos (KIAPOUR & MURRAY, 2014), e está associada à prática
esportiva, seja em atletas profissionais ou amadores/recreacionais (NAGANO,
YAKO-SUKETOMO, NATSUI, 2018). Já as lesões meniscais podem ocorrem de
forma traumática ou degenerativa. As lesões degenerativas do menisco desenvolvem-se lentamente e tipicamente ocorrem em indivíduos de meia-idade ou mais velhas. (BEAUFILS et al., 2017). Já as lesões traumáticas (giratório/pivô) ocorrem durante a prática esportiva (FERRY et al., 2014). Nos Estados Unidos, cerca de 500.000 indivíduos sofrem essa lesão por ano, o que gera um custo anual aproximado de US$ 4,0 bilhões (CULLEN; HALL; GOLOSINSKIY, 2009; KIM et al., 2011).
Atualmente, a cirurgia de reconstrução do LCA é o procedimento padrão em pacientes ativos com ruptura desse ligamento (KIAPOUR & MURRAY, 2014).
Apesar de a cirurgia de reconstrução do LCA restaurar a estabilidade e a homeostase articular do joelho (TIE et al., 2016), o paciente normalmente é acometido por considerável perda de massa muscular e inibição da ativação voluntária do quadríceps no período pós-operatório (OTZEL; CHOWA; TILLMAN, 2015). Como consequência, a capacidade de produção de força muscular se apresenta reduzida nos primeiros meses de pós-operatório (KRISHNAN &
WILLIAMS, 2011), havendo situações em que os déficits de força persistem por até 3 anos após a cirurgia (OTZEL; CHOW; TILLMAN, 2015), comprometendo a funcionalidade desses indivíduos (SCHMITT, PATERNO, HEWETT, 2012).
Em pacientes que apresentem lesões meniscais instáveis, com bloqueio na articulação do joelho e dores constantes, (SCOTTI et al., 2013), o tratamento cirúrgico, por meio da meniscectomia parcial torna-se necessária, tendo em vista os bons resultados no alívio da dor, na melhora da função e satisfação dos pacientes.
(OSTERAS; OSTERAS; TORSTENSEN, 2012; YIM et al., 2013). No entanto, déficits musculares e neuromusculares do quadríceps podem ser apresentados pós meniscetomia, a curto (seis meses) e longo prazo (quatro anos). (GLATTHORN et al., 2010; ERICSSON, ROOS, DAHLBERG, 2006). Estes déficits afetam negativamente a mecânica de aterrissagem em testes funcionais (HSU; GEORGE;
CHMIELEWSKI, 2016), aumentam o risco de uma lesões futuras nesta articulação (PATERNO et al., 2010) e/ou o desenvolvimento de um quadro de osteoartrose no joelho operado (SEGAL & GLASS, 2011; HALL et al., 2013).
Diante dos aspectos supramencionados, o treinamento de força é um ponto
fundamental dos programas de reabilitação após cirurgia de reconstrução do LCA e
meniscectomia parcial (WILK & ARRIGO, 2017; COBIAN et al., 2017). Embora seja
comumente realizado com uma carga externa constante nas fases concêntrica e
excêntrica do exercício, evidências sugerem que o treinamento puramente excêntrico ou com sobrecarga excêntrica seja capaz de otimizar as respostas musculares em relação ao ganho de força e massa muscular (DOUGLAS et al., 2017). Esse tipo de intervenção têm se mostrado eficaz no fortalecimento do quadríceps de atletas de elite (FRIEDMANN-BETTE et al., 2010), indivíduos jovens saudáveis (BARONI et al., 2013), idosos (ONAMBÉLÉ et al., 2008) e sujeitos acometidos por diferentes lesões musculoesqueléticas, como em lesões ligamentares do joelho (LCA), por meio de exercícios em cicloergômetro específico (GERBER et al., 2006; GERBER et al., 2007a; GERBER et al., 2007b; GERBER et al., 2009), exercícios convencionais com pesos livres (leg press) (LEPLEY;
WOJTYS; PALMIERI-SMITH, 2015a; LEPLEY; WOJTYS; PALMIERI-SMITH, 2015b) e exercícios isocinéticos em cadeia fechada (FRIEDMANN-BETTE et al., 2018) e aberta (BRASILEIRO et al., 2011). No entanto, de acordo com o nosso conhecimento, a literatura não apresenta relatos acerca do uso do treinamento excêntrico na reabilitação em indivíduos submetidos a meniscectomia parcial.
Até o presente momento os efeitos dos treinamentos excêntricos, isotônico e isocinético, ainda não foram comparados em estudos com metodologias padronizadas, (GHUILLEM; CORNU; GUÉVEL, 2010), como em ensaios clínicos randomizados, e, em populações submetidas a cirurgias ortopédicas. Identificando assim, uma lacuna na literatura em relação à comparação entre esses dois tipos de treinamento excêntrico em indivíduos submetidos à cirurgia no joelho, como reconstrução do LCA e meniscectomia parcial.
Assim os objetivos da presente Tese de Doutorado foram: (1) comparar os
efeitos do treinamento excêntrico convencional (carga constante) e excêntrico
isocinético na massa muscular do quadríceps, força e desempenho funcional em
atletas recreacionais após reconstrução do LCA; e (2) comparar os efeitos do
treinamento excêntrico convencional (carga constante) e excêntrico isocinético na
massa muscular do quadríceps, força e desempenho funcional em atletas
recreacionais após meniscectomia parcial.
4 REFERÊNCIAS DA REVISÃO
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5 CAPÍTULO I – Isokinetic eccentric training is better than constant load eccentric training on the quadriceps rehabilitation following anterior cruciate ligament reconstruction: a randomized clinical trial
(Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy; Qualis: A1; Fator de impacto: 3,090)
Authors
Marlon Francys Vidmar (PT, MSc)
1,2, Bruno Manfredini Baroni (PT, PhD)
1, Alexandre Fróes Michelin (MD)
2; Márcio Mezzomo (MD)
2; Ricardo Lugokenski (MD)
2; Gilnei Lopes Pimentel (PT, MSc)
3; Marcelo Faria Silva (PT, PhD)
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Physical Therapy Department, Graduate rogram in Reha ilitation ciences niversidade Federal de i ncias da a de de orto legre F orto Alegre, Rio grande do Sul, Brazil
2
Hospital Ortopédico (HO), Passo Fundo, Rio grande do Sul, Brazil
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