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Comparação da variabilidade
dos parâmetros
espaço-temporais e índice de
simetria em cinco velocidades
de caminhada de um idoso
saudável e um idoso
hemiparético
Resumo
Com o aumento da expectativa média de vida, torna-se impor-tante o desenvolvimento de estudos ligados às áreas que pro-movem uma melhor qualidade de vida dos idosos. As quedas são consideradas fatores de risco para essa população, pois podem gerar diversos prejuízos tanto físicos quanto psicológi-cos e, em alguns casos, até levar à morte. A velocidade e a estabilidade dinâmica são fatores que podem estar relaciona-dos, contudo pouco explorados até o momento. O objetivo
ge-With increased life expectancy is important to understand the aging process and the conditions for better quality of life. Falls are considered risk factors for this population because they can generate both physical and psychological damage, leading in some cases even to death. Walking speed and dynamic stability are factors that are related, but are poorly explored in the
Abstract
Keywords:
locomotion, dynamic stability, symmetry indexOLIVEIRA Henrique Bianchi
1, SCHUCH Clarissa Pedrini
1,
Gustavo Balbinot
1e Marcelo Faria
21 Departamento de Educação Física/Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brasil
2 Departamento de Fisioterapia do Centro Universitário Metodista IPA, Porto Alegre, Brasil
ral do estudo foi determinar e comparar a estabilidade dinâmi-ca de um idoso hemiparético e de um idoso saudável em dife-rentes velocidades. Os resultados mostraram que com o au-mento da velocidade houve uma otimização dos parâmetros espaço-temporais, o que indica uma maior estabilidade dinâ-mica da caminhada, fato que pode ser relacionado a uma menor chance de quedas.
Palavras-chave:
locomoção, estabilidade dinâmica, índice de simetrialiterature. The overall objective of the study was to determine and compare the dynamic stability of a hemiparetic elderly and a healthy elderly at different speeds. The results showed that with increasing speed was an optimization of the spatio-tem-poral parameters, which indicates greater dynamic stability of walking, which may be related to a lower risk of falls.
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Introdução
O aumento da população de idosos é um fenômeno relativamente recen-te que vem crescendo de forma evi-dente na sociedade contemporânea. fato relacionado, principalmente, a uma diminuição da taxa de natali-dade e a um aumento considerável na média de esperança de vida (Deschenes, 2004).
A diminuição da estabilidade e da força muscular são aspectos im-portantes para a qualidade de vida e saúde dos idosos, pois são conside-rados fatores de risco para a ocor-rência de quedas (Gardner, Robertson
et al., 2000).
Segundo England e Granata (2007), a estabilidade dinâmica é um componente crítico da caminhada e pode ser definida como a habilida-de habilida-de manter uma locomoção funci-onal mesmo com a presença de pe-quenos distúrbios cinemáticos ou er-ros de controle.
Estudos sobre a variabilidade entre as passadas na locomoção dos idosos vêm sendo motivados por vá-rios fatores, entre eles, por ser uma espécie de fator preditivo para iden-tificar idosos com maior risco de quedas.
A alta variabilidade da frequência de passada (FP) e o comprimento de passo (CP) têm sido identificados tam-bém como indicadores de queda, enquanto a baixa variabilidade des-ses parâmetros indica uma marcha segura (Beauchet, Allali et al., 2009). Segundo Duxbury (2000) e Eke-Okoro (2000), aproximadamente 55% das quedas estão relacionadas com alterações da marcha, 32% com alte-rações de equilíbrio e o restante as-sociado com fatores extrínsecos como superfícies irregulares, calça-dos, escadas, entre outros.
A caminhada é caracterizada por ser um movimento rítmico que man-tém o corpo em deslocamento pro-gressivo à frente (ROSE, 1994). Esse movimento rítmico é a combinação
de um equilíbrio entre forças exter-nas que agem no corpo e a resposta das forças internas proveniente dos músculos, tendões, ossos, ligamen-tos e cápsulas articulares (ANDRIACCHI, 1991). O estudo da lo-comoção envolve a compreensão da interação dessas variáveis biomecânicas.
Além disso, a velocidade segun-do Kito e Yoneda (2006), é um segun-dos principais fatores da estabilidade e por isso a importância de analisar a caminhada em diferentes velocida-des.
Quando há perturbação do pa-drão locomotor, o controle de movi-mento pode ser prejudicado levan-do a um aumento levan-do deslocamento do centro de massa corporal (CM) e da FP (HAUSDOFF, 2005). Talvez a característica mais evidente na cami-nhada das pessoas idosas é que elas se movem mais lentamente do que as pessoas mais jovens (Jones, Waters et al., 2009).
Assim como respondem mais devagar aos estímulos externos, ao planejamento e à execução dos mo-vimentos coordenados. Desta forma, mudanças no equilíbrio, postura e locomoção são tão comumente ob-servadas nos idosos que se acredita que sejam indicadores de envelheci-mento.
Se por um lado os idosos ajus-tam os padrões de caminhada de acordo com diferentes situações (su-perfície irregular, dor, frente à neces-sidade de aumentar ou diminuir a velocidade), por outro lado, popula-ções com restrição na locomoção, como os sujeitos com sequelas motoras do acidente vascular encefálico (AVE) apresentam algumas limitações para estes ajustes (Parvataneni, Ploeg et al., 2009).
O AVE é um dos problemas neu-rológicos mais prevalentes na cate-goria das doenças do sistema cardiovascular, apontado como a ter-ceira causa de morte nos países em desenvolvimento (Thom, Haase et
al., 2006). Os idosos, além de serem
afetados com maior frequência, ain-da apresentam maiores taxas de óbi-to e sequelas.
Cerca de 80% das pessoas que sobrevivem ao AVE convivem com algum tipo de sequela tais como: aumento do tônus muscular (espasticidade), alteração da informa-ção sensório-motora principalmen-te em um dos lados do corpo (hemiparesia) e incoordenação motora (Salmela, Oliveira et al., 2000; Lima, Lima et al., 2007).
Ocasionando, frequentemente, um comportamento assimétrico en-tre os passos, marcado por uma mai-or duração do tempo de contato (TC) sobre o membro não afetado e, por-tanto, por uma maior duração total do ciclo de passada.
Tanto durante o processo de en-velhecimento saudável quanto em si-tuações patológicas, o ser humano passa a desenvolver uma série de mudanças sutis na forma e no con-trole neuromuscular da locomoção e isso acarreta diferentes mudanças nos parâmetros espaço-temporais da caminhada.
Segundo Dean et al. (2004), a prevenção de quedas é um ponto im-portante a ser considerado na popu-lação idosa. Porém, ainda há poucos estudos referentes às suas principais causas.
Portanto, surge a importância de mais pesquisas ligadas à estabilida-de dinâmica da caminhada relacio-nada a processos fisiológicos do en-velhecimento saudável e em situa-ções patológicas.
Desta forma, o objetivo do pre-sente estudo é comparar a variabili-dade dos parâmetros espaço-tempo-rais (coeficiente de variação do tem-po de contato, coeficiente de varia-ção do tempo de balanço, frequência de passada e comprimento de pas-so) e índice de simetria em cinco ve-locidades de caminhada de um ido-so saudável e um idoido-so hemiparético decorrente do AVE.
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Materiais e Métodos
Participantes
Dois sujeitos do sexo masculino par-ticiparam do estudo; (a) um sem al-terações na marcha (idade: 60 anos, massa corporal: 75 kg, estatura: 1,70m) e (b) outro com alteração da marcha devido à sequela sensório-motora decorrente do AVE (hemiparético à direita, idade: 61 anos, massa corporal: 74,4 kg, esta-tura: 1,66m). Ambos participantes assinaram o Termo de Consentimen-to Livre e Esclarecido. O proConsentimen-tocolo experimental foi aprovado pelo Co-mitê de Ética em Pesquisa da Uni-versidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS).
Procedimentos
A aquisição dos dados foi realizada no Laboratório de Pesquisa em Exer-cício (LAPEX) da UFRGS. Foram utili-zados os seguintes instrumentos: quatro câmeras de vídeo (JVC GR-DVL 9800 - JVC Company of América, Wayne, New Jersey, USA), quatro ho-lofotes, quatro notebooks, um calibrador tridimensional Peak Performance (Peak Performance Technologies Inc., Englewood, USA). O modelo corporal utilizado para análise cinemática foi compos-to por dezoicompos-to referências anatômicas (base do quinto metatarso, calcâneo, maléolo lateral, epicôndilo lateral do fêmur, trocânter maior do fêmur, processo estilóide da ulna, epicôndilo lateral do úmero, acrômio da escápula e osso frontal) (Kadaba, Ramakrishnan et al., 1990; Minetti, Ardigo et al., 1993).
Os sujeitos foram previamente familiarizados com o protocolo de coleta, em que foram testadas as cin-co velocidades de caminhada na es-teira. As velocidades foram determi-nadas pelos pesquisadores em 1, 2, 3 e 4 km.h-1, baseado em estudos que
avaliam a locomoção patológica e
mostram a limitação da velocidade de progressão da caminhada de su-jeitos hemiparéticos entre 1,7 a 3,6 km.h-1 (Olney e Richards, 1996;
Detrembleur, Dierick et al., 2003; Hecke, Malghem et al., 2007). A quinta velocidade avaliada foi auto selecionada, ou seja, aquela escolhi-da pelo sujeito.
O protocolo foi constituído de caminhada em esteira durante cinco minutos para cada uma das cinco velocidades (de maneira randomizada). Os registros cinemáticos ocorreram entre o 3º e 4º minuto de cada teste. Entre cada nova velocidade avaliada era reali-zado um intervalo de dois minutos para repouso.
Para avaliação das variáveis es-paço-temporais, o TC foi definido como tempo em que cada pé está em contato com o solo durante a passada. O tempo de balanço (TB) foi determinado como o tempo em que um pé está se movendo do despre-gue até o próximo contato inicial do mesmo pé.
O CP foi definido como a distân-cia do marcador da base do quinto metatarso do pé em despregue até o marcador do calcâneo do outro pé. A FP foi definida como o número de passadas em função do tempo, ex-pressa em passadas por minuto-1. No
total foram analisados 15 ciclos de passada consecutivos de cada sujei-to.
O coeficiente de variação (CoV), considerado um marcador de esta-bilidade, foi obtido através da razão do desvio padrão pela média. O mes-mo foi aplicado para as variáveis: TC (CoV TC) e TB (CoV TB) do lado direi-to e esquerdo para ambos os sujei-tos.
O índice de simetria (IS) foi cal-culado para a variável TC através da equação, proposta por Robinson, Herzog et al. (1987); Herzog, Nigg et
al. (1989). Os resultados indicam que
valores próximos a zero correspondem a uma maior a
sime-tria.
Onde x é o tempo de contato do lado direito (TC dir) e y é o tempo de contato do lado esquerdo (TC esq)
Os dados foram adquiridos e reconstruídos pelo software Dvideow
(Digital Video for Biomechanics
de-senvolvido pelo Laboratório de Instrumentação para Biomecânica da Faculdade de Educação Física da UNICAMP, Campinas, Brasil, versão 5.0).
A rotina computacional foi construída no software Labview (ver-são 8.5, National Instruments, Austin, USA). Os dados passaram por processamento de filtragem digital do tipo passa-baixa Butterworth, or-dem 4 e a frequência de corte foi de-terminada pelo método de análise residual de Winter (2005).
Resultados e Discussão
Os resultados apresentados compa-ram a variabilidade de diferentes parâmetros espaço-temporais e IS do TC, entre o sujeito normal e o sujei-to com AVE e entre os hemicorpos do sujeito com AVE. Na Figura 1a os valores de CoVTC do sujeito com AVE mostram um comportamento de maior variabilidade no lado parético (direito) em relação ao lado não parético (esquerdo).
Nas velocidades mais baixas, os resultados de CoVTC apontam que, tanto para o sujeito normal quanto para o sujeito AVE, houve uma ten-dência de maior variabilidade, em que o sujeito com AVE apresentou o maior valor (CoVTC ~ 10%). Por ou-tro lado, nas velocidades mais altas, o CoVTC apresentou valores meno-res para ambos os sujeitos. Sendo
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que o sujeito normal apresentou o menor valor (CoVTC ~ 2%). Os resul-tados para as velocidades 2 e 3km/h-1 foram diferentes do
espera-do pois o sujeito normal apresentou maior variabilidade em relação ao sujeito com AVE.
De acordo com os resultados da Figura 1b referentes ao CoVTB, o su-jeito AVE apresentou maior variabi-lidade nas velocidades mais baixas no lado parético (direito, ~ 27%) em
relação ao lado não parético (esquer-do, ~ 15%). Na comparação entre su-jeitos, notou-se um maior CoVTB no lado parético durante todas as velo-cidades analisadas, enquanto que o lado não parético seguiu a tendên-cia de comportamento do sujeito nor-mal. Assim como no CoVTC, com o aumento da velocidade o CoVTB teve menor variabilidade para ambos os sujeitos.
Em relação às variáveis CP e FP
(Tabela 1) percebe-se um comporta-mento de aucomporta-mento do CP e FP com o incremento da velocidade para ambos os sujeitos. De maneira geral os valores de CP e FP foram maiores para o sujeito normal em relação ao sujeito com AVE, exceto para a velo-cidade mais baixa (CP AVE = 0,68 m e FP AVE = de 37 passadas min-1, CP
Normal = 0,60 m e FP Normal = 27 passadas min-1). As variáveis
espaço-temporais analisadas estão de
acor-Figura 1: (a) Coeficiente de variação do tempo de contato (CoVTC) para lado direito e esquerdo entre sujeito com AVE e sujeito normal. (b) Coeficiente de variação do tempo de balanço (CoVTB) para lado direito e esquerdo entre sujeito com AVE e sujeito normal em cinco velocidades de caminhada.
Tabela1: Média e desvio padrão do comprimento de passo e frequência de passada
~ ~
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do com dados da literatura (Jordan, Challis et al., 2007); (Kito e Yoneda, 2006); (Ko, Gunter et al., 2007); (Owings e Grabiner, 2004), e são des-critas na Tabela 1. É importante enfatizar que o sujeito hemiparético consegue desenvolver a mesma es-tratégia de CP e FP que o sujeito nor-mal.
Quanto ao IS do TC, destaca-se um comportamento similar ao lon-go das velocidades para o sujeito normal (Figura 2). Enquanto o sujei-to com AVE apresenta um compor-tamento variável do IS do TC ao lon-go das cinco velocidades analisadas. Como esperado, o sujeito hemiparético apresentou uma gran-de assimetria, contudo, especifica-mente na velocidade mais alta o su-jeito tornou-se mais simétrico entre os TC do lado direito/esquerdo. Esse achado corrobora com os dados do estudo de Parvataneni, Ploeg et al. (2009) que também encontraram um padrão cinemático mais
simétri-co nos sujeitos simétri-com AVE em maiores velocidades (10% e 20% acima da velocidade preferida).
Na literatura ficam bem estabelecidas as características da lo-comoção dos hemiparéticos duran-te a caminhada em velocidade pre-ferida. Os resultados são unânimes em relação ao maior TC no lado não parético e maior TB no lado parético, além de maior tempo no duplo apoio (Wall e Turnbull, 1986; Edelstein, 1992).
Contudo não se têm informações concisas das variáveis espaço-tempo-rais e da variabilidade desses parâmetros, fatores que podem in-dicar a estabilidade dinâmica da ca-minhada em diferentes velocidades. A natureza assimétrica da loco-moção hemiparética é resultante de uma atividade muscular anormal, controle deficitário dos mecanismos posturais e prejuízo sensorial princi-palmente do lado afetado pela lesão cerebral.
Portanto, utilizar recursos que avaliam a assimetria e outros parâmetros espaço-temporais da marcha, obtidos de forma relativa-mente simples, auxiliam na determi-nação da conduta de tratamento, além de permitir o acompanhamen-to da evolução e progressão do pro-cesso de reabilitação.
Alguns estudos indicam a reabi-litação da marcha de pacientes com AVE na esteira (Harris-Love, Forrester
et al., 2001). Essa situação parece
favorecer o alcance de maiores velo-cidades de caminhada, tendo efeitos positivos não somente na função motora como também no desempe-nho cardiorrespiratório.
Estudos que compararam variá-veis espaço-temporais da caminha-da de idosos saudáveis em esteira e no solo reportam mínima ou nenhu-ma diferença entre as duas tarefas, ou seja, os padrões mecânicos não se alteram durante a caminhada em velocidade autosselecionada.
Por outro lado, sujeitos com sequelas motoras do AVE apresen-tam um padrão locomotor mais si-métrico durante a caminhada em esteira quando comparada com solo, no entanto com maior consumo energético (Parvataneni, Ploeg et al., 2009).
Os achados do estudo indicam que durante a caminhada em estei-ra os idosos (saudável e com restri-ção da locomorestri-ção) conseguem ado-tar padrões de pouca variabilidade e grande simetria. A situação avaliada em esteira permite a realização de treinamento ou reabilitação com evi-dente melhora nos parâmetros me-cânicos da caminhada repercutindo em menor risco de quedas.
Conclusão
Os resultados sugerem que a maior estabilidade dinâmica, mostrada pelo coeficiente de variação e índice de simetria, foi atingida
principal-Figura 2: Índice de simetria do tempo de contato (IS) em percentual do sujeito AVE e sujeito normal em cinco velocidades de caminhada
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mente nas maiores velocidades de caminhada em esteira tanto para o sujeito normal quanto para o sujei-to hemiparético.
O sujeito com AVE apresentou maiores percentuais de coeficiente de variação para os parâmetros ana-lisados. Portanto, sugere-se a inclu-são da avaliação do coeficiente de variação e índice de simetria dos parâmetros espaço-temporais duran-te a análise clínica da caminhada de idosos com e sem alteração da mar-cha como indicador do risco de que-das.
Referências
ANDRIACCHI, T.P. E MIKOSZ, R.P. Musculoskeletal dynamics, locomotion and clinical applications. In: Mow, V. C., Hayes, W. C. (ed). Basic Orthopaedic Biomechanics. 1. ed., New York, Raven Press. p.51-92 R. 1991.
Beauchet, O., G. Allali, et al. Gait Variability among Healthy Adults: Low and High Stride-to-Stride Variability Are Both a Reflection of Gait Stability. Gerontology, v.55, n.6, p.702-706. 2009.
Deschenes, M. R. Effects of aging on muscle fibre type and size. Sports Medicine, v.34, n.12, p.809-824. 2004.
Detrembleur, C., F. Dierick, et al. Energy cost, mechanical work, and efficiency of hemiparetic walking. Gait Posture, v.18, n.2, Oct, p.47-55. 2003.
Edelstein, J. GAIT ANALYSIS -NORMAL AND PATHOLOGICAL FUNCTION - PERRY,J. Journal of Rehabilitation Research and Development, v.29, n.4, Fal, p.137-138. 1992.
Eke-Okoro, S. T. A critical point for the onset of falls in the elderly -A pilot study. Gerontology, v.46, n.2, Mar-Apr, p.88-92. 2000.
England, S. A. e K. P. Granata. The influence of gait speed on local
dynamic stability of walking. Gait & Posture, v.25, n.2, Feb, p.172-178. 2007.
Gardner, M. M., M. G. Robertson,
et al. Exercise in preventing falls and
fall related injuries in older people: a review of randomised controlled trials. British Journal of Sports Medicine, v.34, n.1, Feb, p.7-17. 2000.
Harris-Love, M. L., L. W. Forrester,
et al. Hemiparetic gait parameters in
overground versus treadmill walking. Neurorehabilitation and Neural Repair, v.15, n.2, p.105-112. 2001.
Hecke, A., C. Malghem, et al. Mechanical work, energetic cost, and gait efficiency in children with cere-bral palsy. J Pediatr Orthop, v.27, p.643-647. 2007.
Herzog, W., B. M. Nigg, et al. ASYMMETRIES IN GROUND REACTION FORCE PATTERNS IN NORMAL HUMAN GAIT. Medicine and Science in Sports and Exercise, v.21, n.1, Feb, p.110-114. 1989.
Jones, L. M., D. L. Waters, et al. Walking Speed at Self-Selected Exercise Pace Is Lower but Energy Cost Higher in Older Versus Younger Women. Journal of Physical Activity & Health, v.6, n.3, May, p.327-332. 2009.
Jordan, K., J. H. Challis, et al. Walking speed influences on gait cycle variability. Gait & Posture, v.26, n.1, Jun, p.128-134. 2007.
Kadaba, M., H. Ramakrishnan, et
al. Measurement of Lower Extremity
Kinematics During Level Walking Journal of Orthopaedic Research v.8, p.383-392. 1990.
Kito, T. e T. Yoneda. Dominance of gait cycle duration in casual walking. Human Movement Science, v.25, n.3, Jun, p.383-392. 2006.
Ko, S. U., K. B. Gunter, et al. Stride width discriminates gait of side-fallers compared to other-directed fallers during overground walking. Journal of Aging and Health, v.19, n.2, Apr, p.200-212. 2007.
Lima, F., M. Lima, et al. Espasticidade. VII Encontro Latino Americano de Iniciação Científica e IV Encontro Americano de Pós-Gra-duação - Universidade do Vale do Paraíba São José dos Campos- SP 2007.
Minetti, A. E., L. P. Ardigo, et al. Mechanical determinants of gradient walking energetics in man. J Physiol, v.472, Dec, p.725-35. 1993.
Olney, S. e C. Richards. Hemiparetic gait following stroke. Part I: Characteristics. Gait & Posture, v.4, p.136-148. 1996.
Owings, T. M. e M. D. Grabiner. Step width variability, but not step length variability or step time variability, discriminates gait of healthy young and older adults during treadmill locomotion. Journal of Biomechanics, v.37, n.6, Jun, p.935-938. 2004.
Parvataneni, L., L. Ploeg, et al. Kinematic, kinetic and metabolic parameters of treadmill versus overground walking in healthy older adults. Clinical Biomechanics, v.24, n.1, Jan, p.95-100. 2009.
Robinson, R. O., W. Herzog, et al. USE OF FORCE PLATFORM VARIABLES TO QUANTIFY THE EFFECTS OF CHIROPRACTIC MANIPULATION ON GAIT SYMMETRY. Journal of Manipulative and Physiological Therapeutics, v.10, n.4, Aug, p.172-176. 1987.
Salmela, L., E. Oliveira, et al. For-talecimento muscular e condiciona-mento físico em hemiplégicos. Acta Fisiátrica, v.7, n.3, p.108-118. 2000. Thom, T., N. Haase, et al. Heart disease and stroke statistics - 2006 update - A report from the American Heart Association Statistics Committee and Stroke Statistics Subcommittee. Circulation, v.113, n.6, Feb, p.E85-E151. 2006.
Wall, J. C. e G. I. Turnbull. GAIT ASYMMETRIES IN RESIDUAL HEMIPLEGIA. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, v.67, n.8, Aug, p.550-553. 1986.
