REPLICABILIDADE DO SINAL DE EMGS PARA O EXERCÍCIO
ROSCA BÍCEPS APÓS PERÍODO DE UM DIA.
Flávia Porto
1, Jonas Gurgel
1,2, Alexandre Runge
2, Thais Russomano
1, Antônio Carlos Stringuini
Guimarães
3e Marco Aurélio Vaz
3.
¹ Núcleo de Pesquisa em Biomecânica Aeroespacial/ Laboratório de Microgravidade/ IPCT/
PUCRS;
2Laboratório de Pesquisa em Atividade Física/ FEFID/ PUCRS;
3Laboratório de Pesquisa
do Exercício/ ESEF/ UFRGS.
Abstract: A scientific procedure is reliable when it ispossible to reproduce it in different moments. Reproducibility in electromyography is not easy to be achieved because several variables are inherited to this technique, which might affect its reliability. However, it is believed that the reproducibility of an electromyography can be achieved if the variables of the method are controlled. This study aimed to verify the reproducibility of the electromyography of elbow flexion performed by athletes. Time interval for test replication was 24h, totalizing 3 sessions of test. Results showed that the electromyography of the maximal isometric contraction of both brachial biceps is reliable intra and inter-individuals. The electromyography of elbow flexion was found to be also reliable for inter-individual analyses. A significant difference, however, was found in the control group. The small sample size used limits conclusions based on this study. Further studies are needed for a better understanding of the electromyography reproducibility.
Key-words: Surface electromyography, Reliability,
Elbow flexion. Introdução
A evolução da Biomecânica é evidente em nível mundial, nos mais diversos ramos [1]. Dentre as várias ferramentas da Biomecânica está a EMG, método que registra os sinais elétricos do músculo quando em atividade.
Ávila et al. [2] reportaram que as pesquisas realizadas na área de Biomecânica carecem de padronizações metodológicas e afirmam que se encontram incompletos os modelos e protocolos de avaliação utilizados para a formação de teorias que explicam o movimento. No que tange à EMGs, admite-se que a dificuldade de admite-se padronizar procedimentos de medição em Biomecânica gera uma necessidade, ainda maior, de confiabilidade de procedimento neste setor [3].
A validade de um procedimento ampara-se na fidedignidade da mensuração, ou seja, na repetição dos procedimentos de medição os resultados alcançados devem coincidir. Para tanto, utiliza-se o método de re-teste ou de estabilidade no qual o re-teste é repetido em outro dia, sendo que o intervalo não pode ser tão longo a
ponto de ocorrer mudanças de habilidade, de maturação ou de aprendizagem entre os dias de teste [4].
Entretanto, apesar de a replicabilidade do sinal de EMGs aparentar ser um procedimento confiável, há divergências quanto a tal procedimento na literatura. De acordo com Zacaria et al. (1996) apud Magdalon et al. [3], a quantidade de artigos publicados que tratam da confiabilidade do sinal de EMGs é ínfima comparada à produção total que aborda tal temática.
Kollmitzer et al. [5] alegam ser controversa a questão da EMGs ser um método replicável. Isso quer dizer que os atos de retirar e recolocar os eletrodos denotam um procedimento não-fidedigno. Por outro lado, outros autores têm demonstrado o oposto: em certas condições, o procedimento é válido. Finucane et al. [6] demonstraram que as medidas de rmsEMG não-normalizadas para contrações concêntricas e excêntricas isocinéticas submáximas dos músculos vastos lateral e medial, e reto femoral são fidedignas. Quanto à EMGs de quadríceps, principalmente de reto femoral, é um método fidedigno para contrações isométricas submáximas, desde que haja intervalo curto entre os testes e estável posicionamento dos eletrodos [5].
Apesar de ser uma questão polêmica e, ainda, nebulosa no meio científico, alguns autores ignoram tal fato e aplicam [7, 8] ou, não [9], o re-teste de EMGs, sem mencionar a questão.
Deste modo, o objetivo deste estudo foi avaliar a replicabilidade da EMGs, após período de 1 dia de retirada dos eletrodos, do músculo bíceps braquial de indivíduos jovens saudáveis não–atletas, praticantes de musculação, para exercícios de rosca bíceps com pegada supinada. A hipótese levantada foi a de que, ao se controlar as variáveis intervenientes ao procedimento de coleta de sinal eletromiográfico, a replicabilidade da EMGs seria um procedimento fidedigno.
Materiais e Métodos
A amostra foi composta por 4 homens saudáveis com idades entre 26 e 36 anos (Tabela 1), todos experientes na prática do exercício rosca bíceps há, pelo menos, 6 meses e com freqüência semanal de, no mínimo, 3 vezes por semana de prática de musculação. A seleção da amostra foi não-aleatória, tendo como critérios de exclusão o uso de drogas ilícitas, ser fumante e apresentar pressão arterial com valores
elevados acima de 120x80, além de condições prévias ao teste de: ingestão de álcool nas últimas 48h, ingestão de cafeína nos últimos 30min, ingestão de fármacos diuréticos na última semana, ter praticado exercícios físicos nos últimos 30min e ter menos de 8h de sono na noite anterior.
Tabela 1: Perfil da amostra. Estatura Massa
Corporal DensidadeCorporal de gorduraPercentual Idade 171,75
± 5,07cm ±2,95kg72,25 ±0,01g/ml1,06 17,08±5,55 28±5 anos Após terem lido e assinado um termo de consentimento autorizando a utilização de seus dados na pesquisa, os voluntários responderam aos questionários PAR-Q e anamnese para parcial caracterização da amostra e aplicação dos critérios de exclusão. Posteriormente, os voluntários passaram por avaliação física, sendo coletadas medidas de estatura, massa corporal, tamanho de segmentos (antebraços) e percentual de gordura. A estatura foi mensurada com auxílio de estadiômetro. A massa corporal foi verificada por meio de balança mecânica devidamente calibrada (Filizola®). O tamanho de segmentos dos antebraços foi levantado a partir da distância marcada entre os acidentes ósseos cabeça do rádio e processo estilóide do rádio; posteriormente, com auxílio de um paquímetro (Carci®), foi medido tal comprimento. Para estimativa do percentual de gordura, foi escolhido o modelo de dobras cutâneas (adipômetro Sanny®) de 7 dobras, proposto por Jackson e Pollock (1978) e a equação preditiva de Siri [10].
Terminada esta etapa, a pele do voluntário foi preparada para colocação dos eletrodos de superfície (eletrodos simples, tipo Ag/AgCl, Marca Noraxon®). A preparação incluiu limpeza da pele com água e sabão, além de retirada de pêlos com auxílio de lâmina de barbear descartável e fricção da pele com algodão umedecido em álcool [11, 12]. A configuração dos eletrodos admitida foi a bipolar com distância de 20mm entre os centros dos eletrodos. A técnica de colocação dos eletrodos adotada foi a do ponto médio do ventre muscular, na direção longitudinal das fibras [13]. O eletrodo de referência (terra) foi afixado sobre a pele sobre a clavícula.
Ambos membros superiores foram instrumentados com eletrodos. Em volta dos eletrodos, fora efetuada uma tatuagem para marcar o contorno dos mesmos nos lugares onde foram fixados na pele.
O local de realização do estudo foi o Laboratório de Eletrotermoterapia e Fototerapia da Faculdade de Enfermagem, Nutrição e Fisioterapia da Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul. Todos experimentos foram executados numa Gaiola de Faraday para garantir a qualidade dos sinais. A temperatura ambiente foi mantida e controlada a 22ºC com o uso de sonda e multímetro digital (Marca Minipa, modelo ET – 2082A, Ind. Brasileira)
O protocolo consistiu em testes de forças isométrica e dinâmica. Para o teste de contração voluntária máxima (CVM), foi utilizado um sistema de empunhadura, corda de aço (diâmetro: 5mm) e célula de carga (tipo S, grau de proteção IP-65, 50kg, Marca Kratos, Ind. Brasileira). A corda de aço foi presa a uma base de madeira (medidas: raio= 250mm; espessura= 20mm) e seu comprimento poderia ser ajustado conforme a estatura do indivíduo possibilitando uma angulação de 90º de cotovelos; esta angulação foi devidamente monitorada por eletrogoniômetro baseado em potenciômetro rotacional [14]. Assim, foi solicitado ao voluntário que realizasse 3 séries de 5s de contração máxima no sentido de flexão de cotovelos, sem, no entanto, ser possível, mover o sistema. O intervalo entre as séries foi cronometrado a 3min.
O teste de contração dinâmica (CD) consistiu na execução de 3 séries de 5 repetições do exercício rosca bíceps com pegada supinada, com intervalo de 3min entre as séries, cronometrado pelo pesquisador. A carga adotada foi de 12kg, somando as massas da barra média e das anilhas. O local de pegada na barra foi padronizado baseado na distância biacromial do indivíduo, sendo esta referida na própria barra, com marcações. O ritmo de execução do exercício foi normalizado com base nas equações de velocidades linear e angular. Partindo do princípio que para que os indivíduos gerem o mesmo esforço as velocidades lineares médias de suas execuções devem ser iguais, a equação geral pôde ser deduzida:
) (cm 036630036 , 0 exec/min) ( (cm) /min) exec ( = ×∆ × −1 ∆tn rn tp
Na qual,
∆
t
né o ritmo de execução de determinado indivíduo,r
n corresponde ao tamanho do antebraço direito do voluntário,p
significa o indivíduo adotado como padrão para o desenvolvimento da fórmula, e a constante 0,036630036-1 foi determinada a partir dasvariáveis deslocamento angular médio (em radianos) e comprimento do antebraço do indivíduo tido como padrão. Os voluntários tiveram seus ritmos individuais de execução controlados por metrônomo (Marca Seiko, modelo DM 11A, China).
Cada protocolo foi realizado 1 vez por dia, com intervalo de 1 dia, totalizando 3 sessões de comprimento do protocolo. O período de 5min entre a colocação dos eletrodos e o início de coleta do sinal [15] foi obedecido em cada sessão.
A aquisição dos dados de EMGs e eletrogoniometria foi possível com o uso de um eletromiógrafo (Noraxon, modelo Myosystem 1400A). Para a aquisição dos sinais gerados pela célula de carga, foi utilizado uma matriz de circuito com funções de amplificação, ajuste de “off-set” e balanceamento do sinal.
O processamento dos dados foi realizado no software SAD2 (Sistema de Aquisição de Dados, desenvolvido pelo Laboratório de Medições Mecânicas da Universidade Federal do Rio Grande do Sul). A normalização do sinal de EMGs deu-se pelas médias
dos valores de pico. Para filtragem do sinal, foi utilizado um filtro passa-banda, entre 10 e 400Hz. Os valores RMS foram calculados por janelamento do tipo Hamming, de 100 pontos.
Para análise estatística dos dados, foi utilizado o software SPSS11.5 for Windows.
Resultados
A Tabela 2 ilustra as diferenças nominais intra-sujeitos para cada um dos dias de coleta. A fim de verificar se estas diferenças eram estatisticamente significativas, utilizou-se um teste t para amostras pareadas.
Apenas o S4 obteve dois momentos de coleta ao invés de 3, como o restante da amostra.
Tabela 2: Relação intra-sujeitos de EMGs para CVM.
Momentos Média DP Média
do EP t p<0,05 S1 D1 & D2 -.269 3.255 1.627 -.165 .879 S1 D1 & D3 2.430 2.350 1.175 2.068 .130 S1 D2 & D3 2.699 3.476 1.738 1.553 .218 S2 D1 & D2 .023 2.113 1.056 .022 .984 S2 D1 & D3 -1.695 3.059 1.530 -.108 .349 S2 D2 & D3 -.718 4.559 2.279 -.754 .506 S3 D1 & D2 4.460 4.740 2.370 1.882 .156 S3 D1 & D3 2.924 2.299 1.149 2.544 .084 S3 D2 & D3 -1.536 3.472 1.736 -.885 .441 S4 D1 & D2 3.826 9.102 4.551 .841 .462
S = Sujeito; D = Dia; DP = Desvio padrão.
A partir desses cuidados, pode-se afirmar que as diferenças encontradas não são estatisticamente significativas para CVM, na relação intra-sujeitos.
A Tabela 4 mostra os resultados referentes à CVM na relação inter-sujeitos nos diferentes dias de teste. Tabela 4: Relação inter-sujeitos de EMGs do membro direito para CVM entre os dias de coleta.
Momentos Média DP Média
do EP t p<0,05 Dir D1 & D2 3.446 6.486 2.293 1.503 .177 Dir D1 & D3 2.320 7.293 2.977 .779 .471 Dir D2 & D3 .109 4.370 1.784 .061 .954 Esq D1 & D2 .574 3.917 1.385 .415 .691 Esq D1 & D3 -.077 5.944 2.427 -.032 .976 Esq D2 & D3 -1.451 7.743 3.161 -.459 .666 Dir = Membro superior direito; D = Dia; Esq = Membro superior esquerdo; DP = Desvio padrão.
As Tabelas 5 e 6 demonstram os resultados obtidos com a EMGs gerada pela contração dinâmica durante a realização do exercício rosca bíceps. Nota-se, na Tabela 5, que houve diferença significativa para o S4, entre seus dias de coleta.
Tabela 5: Relação intra-sujeitos de EMGs para CD. Momentos Média DP Média
do EP t p<0,05 S1 D1 & D2 -1.735 1.603 .801 -2.165 .119 S1 D1 & D3 -3.076 5.245 2.622 -1.173 .326 S1 D2 & D3 -1.341 4.558 2.279 -.588 .598 S2 D1 & D2 1.093 1.392 .696 1.571 .214 S2 D1 & D3 .939 1.834 .917 1.024 .381 S2 D2 & D3 -.154 1.088 .544 -.283 .795 S3 D1 & D2 -.330 .807 .403 -.818 .473 S3 D1 & D3 .652 1.106 .553 1.179 .323 S3 D2 & D3 .982 .627 .314 3.131 .052 S4 D1 & D2 2.161 1.33 .667 3.239 .048*
S = Sujeito; D = Dia; DP = Desvio padrão. Tabela 6: Relação inter-sujeitos de EMGs de ambos membros para CD entre os dias de coleta.
Momentos Média DP Média
do EP t p<0,05 Dir D1 & D2 .478 1.994 .705 .678 .519 Dir D1 & D3 .517 4.340 1.77 .292 .782 Dir D2 & D3 .179 2.231 .911 .197 .852 Esq D1 & D2 .116 1.963 .694 .168 .871 Esq D1 & D3 -2.086 3.7942 1.549 -1.347 .236 Esq D2 & D3 -2.308 2.333 .952 -2.423 .060 Dir = Membro superior direito; D = Dia; Esq = Membro superior esquerdo; DP = Desvio padrão. Discussão
As variáveis intervenientes devem ser controladas em estudo que requer qualidade e confiabilidade de seus resultados, pois a mínima desatenção do pesquisador pode provocar resultados alterados em virtude de influências dessas variáveis. À medida que este estudo objetivou testar a fidedignidade de um método biomecânico, essa preocupação tornou-se, ainda mais, relevante.
A realização de avaliações físicas nos voluntários, além de permitir uma caracterização da amostra, possibilitou averiguar o item percentual de gordura estimado. Tal elemento funciona como uma resistência à condução do sinal emitido pelo músculo e captado pelos eletrodos. Segundo Cram, Kasman e Holtz [11], a chamada impedância diminui a energia original captada pelo eletrodo de superfície. Além de o tecido corporal tender a absorver os componentes de alta freqüência do sinal permitindo os de baixa freqüência passarem, funcionando, assim, como um filtro passa-baixa do sinal eletromiográfico. Hipotetizou-se, neste estudo, que este item fosse um fator interveniente na replicabilidade do método de EMGs.
Ainda com relação à avaliação, embora seja constatada diferença de até 12mm para o mesmo ponto de medida de dobra cutânea e de até 3% no percentual estimado para a gordura corporal, essa disparidade é amenizada, consideravelmente para até menos que 1% do percentual de gordura corporal quando o avaliador é experiente e cumpre procedimento padrão conforme afirmam Lohman, Wilmore e Massey, 1979 apud Pollock e Willmore [10].
Quanto ao ambiente de estudo, a minimização de ruídos nos sinais gerados foi possível com a utilização da Gaiola de Faraday. De acordo com Correia, Santos e Veloso [15], os campos elétricos magnéticos são um
tipo de interferências elétricas do sinal de EMGs. A Gaiola de Faraday, segundo a ANATEL [16], é um dispositivo que consiste em uma câmara blindada formada por paredes de chapa ou malha metálica (material condutor), em formato de tela, projetada para a finalidade de separar os ambientes eletromagnéticos externo e interno.
Quanto à temperatura ambiente controlada, a intenção foi evitar que os voluntários transpirassem, interferindo na impedância da pele ou sentissem frio, interferindo na origem do sinal de EMGs.
Os procedimentos de coleta de sinal de EMGs devem exigir um cuidado especial de modo a diminuir a margem de erro dos resultados obtidos num processo de medição. Semmler e Enoka [17] afirmam que a amplitude do sinal de EMG pode variar através das sessões em função de fatores como a diferença na colocação dos eletrodos e as alterações na impedância da pele e do tecido subcutâneo. Essa questão foi controlada, primeiramente, pela medição do local de colocação dos eletrodos, além da aplicação de tatuagem em volta dos mesmos. A impedância, em relação ao tecido adiposo, não foi passível de ser inteiramente alterada em função do curto período entre as coletas, além de ter sido controlada a rotina diária dos voluntários.
Embora haja controvérsia na literatura científica quanto à localização dos eletrodos de superfície, em configuração bipolar a 20mm de distância entre eles, em relação ao eixo longitudinal do músculo [13], optou-se pela técnica do ponto médio do ventre muscular. O ponto médio foi determinado em músculos cujas inserções ocorrem em proeminências ósseas, facilmente palpáveis (BARND et al, 1982 apud [13]). Esta técnica possui a vantagem de ser menos trabalhosa além do fato de não ter sido encontrada diferença significativa entre a aquisição do sinal de EMGs entre as três técnicas (ponto motor, ponto médio do ventre muscular, e ponto médio entre o ponto motor e a inserção distal do músculo) em dez músculos estudados [13].
A padronização do ritmo de execução, com uso de metrônomo, foi útil para permitir a replicabilidade da execução do exercício.
Os resultados demonstraram que não houve diferença significativa nos padrões eletromiográficos dos indivíduos analisados quanto à CVM nas relações intra e inter-sujeitos e à CD na relação inter-sujeitos. Porém, na relação intra-sujeitos para CD, o S4 apresentou diferença significativa entre as sessões de teste.
Procurou-se responder esta questão baseando-se nas análises dos cálculos de velocidade média angular (VM) de movimento, oriundos dos sinais captados pelo eletrogoniômetro. Apesar de o ritmo de execução ter sido controlado com o uso de metrônomo, os sujeitos apresentaram diferenças de valores entre as execuções.
Com o intuito de verificar se estas diferenças eram estatisticamente significativas para o S4, os dados de médias RMS foram normalizados pela VM angular do cotovelo. Um teste t para amostras pareadas foi aplicado
nesses valores normalizados. Os resultados demonstraram que houve diferença significativa (
t
(2,4,303); p< 0,05) para o valor encontrado (p = 0,0,025963). Sendo assim, a diferença na velocidade de execução não se traduz no fator responsável pela diferença no padrão eletromiográfico gerado por este indivíduo.Tendo em vista os resultados apresentados e o n reduzido, acredita-se que mais estudos devam ser desenvolvidos com o intuito de preencher essa lacuna na área de conhecimento da Biomecânica.
Conclusão
O estudo revelou não haver diferença significativa na replicação do método da EMGs para a CVM nas relações intra e inter-sujeitos e para CD na relação intersujeito. Quanto à CD, apenas um dos voluntários apresentou diferença significativa na replicação do teste. Dada a pequena quantidade amostral e às diferenças encontradas quanto à CD, sugere-se mais estudos que abordem essa temática.
Agradecimentos
À Faculdade de Enfermagem, Nutrição e Fisioterapia da Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, sob o nome do coordenador do Laboratório de Eletrotermoterapia e Fototerapia, Ms. Fabrício Edler Macagnan, pela cessão de espaço e de alguns equipamentos para o cumprimento deste estudo. Referências
[1] RIEHLE, H. ‘Biomecânica na medicina e esporte’, Anais X Cong Brás Biom. Ouro Preto, 2003, pp. 1-2, 2003.
[2] ÁVILA, AOV, AMADIO, AC, GUIMARÃES, ACS, DAVID, AC, MOTA, CB, BORGES, DM, et al. 'Métodos de medição em biomecânica do esporte: descrição de protocolos para aplicação nos centros de excelência esportiva (Rede CENESP-MET)'. Rev Bras Biom, v.3, n. 4, pp.57-67, 2002.
[3] MAGDALON, EC, SILVA, SRD e GONÇALVES, M. ‘Confiabilidade na quantificação do tempo e do registro eletromiográfico interobservadores’, Anais IX Cong Brás Biom. Gramado, 2001, pp. 95-99, 2001.
[4] THOMAS, JR and NELSON, JK. Research methods in physical activity. Champaign: Human Kinetics, 1996.
[5] KOLLMITZER, J, EBENBICHLER, GR, KOPF, A. ‘Reliability of surface electromyography measurements’, Clin Neurophysiol, v. 110, pp. 725-734, 1999.
[6] FINUCANE, SDG, RAFEEI, T, KUES, J, LAMB, RL, MAYEW, TP. ‘Reproducibility of electromyographic recordings of submaximal concentric and eccentric muscle contractions in humans’. Electroencephalogr Clin Neurophysiol, v.109, n. 4, pp. 290-296, 1998.
[7] GUIRRO, R, SERRÃO, FV, MAGDALON, EC, MARDEGAN, MFB. ‘Alterações do sinal mioelétrico decorrentes do alongamento muscular’. Anais IX Cong Brás Biom. Gramado, 2001, pp. 245-250, 2001.
[8] GUIRRO, R e BERZIN, F. ‘Análise da freqüência mediana e da força muscular após estimulação elétrica neuromuscular de baixa freqüência’, Anais IX Cong Brás Biom. Gramado, 2001, pp. 251-256, 2001.
[9] OLIVEIRA, AS, RODRIGUES, D, BERZIN, F. ‘Relação eletromiografia - força em diferentes níveis de contrações isométricas fadigantes do músculo bíceps do braço’, Anais IX Cong Brás Biom. Gramado, 2001, pp. 192-196, 2001.
[10] POLLOCK, ML e WILMORE, JH. Exercícios na saúde e na doença: avaliação e prescrição para prevenção e reabilitação. Rio de Janeiro: Medsi, 1993.
[11] CRAM, JR, KASMAN, GS, HOLTZ, J. Introduction to surface electromyography. Gaithersburg: Aspen, 1998.
[12] HERZOG, W, GUIMARÃES, ACS, ZHANG, YT. “EMG”, in: NIGG, BM and HERZOG, W. (Ed). Biomechanics on the musculo-skeletal system. New York: Wiley, pp. 351-375, 1998.
[13] ARAÚJO, RC. Utilização da eletromiografia na análise biomecânica do movimento humano. Escola de Educação Física e Esporte, USP: São Paulo, 1998.
[14] GURGEL, J, PORTO, F, RUSSOMANO, T, CASTRO, L, BERTOGLIO, R, SCHROEDER, I. ‘Construção e calibração de eletrogoniômetro de baixo custo, baseado em potenciômetro, para análise biomecânica do movimento humano’, Anais XXVII Simp Intern Ciênc Espor, São Paulo, 2004, pp.256, 2004.
[15] CORREIA, PP, SANTOS, PMH, VELOSO, A. Electromiografia: Fundamentação fisiológica, métodos de recolha e processamento, aplicações cinesiológicas. Faculdade de Motricidade Humana, Universidade Técnica de Lisboa: Lisboa, 1994. [16] ____. Glossário de Telecomunicações. ANATEL –
Agência Nacional de Telecomunicações, Internet site address:
http://www.pucsp.br/labcom/download/glossario_tel ecomunicacoes.pdf acessado em 05/03/2005. [17] SEMMLER, JG e ENOKA, RM. “Contribuições
neurais para as modificações na força muscular”, in: ZATSIORSKY, VM. (Ed). Biomecânica no esporte: performance do desempenho e prevenção da lesão. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, pp. 3-16, 2004. e-mail dos autores:
flaviaporto_@terra.com.br; nuba.microg@pucrs.br.
