Artigo Completo - Brazilian Journal of Sports and Exercise

Brazilian Journal of Sports and Exercise Research, 2010, 1(2): 158-­‐163 ANÁLISE ELETROMIOGRÁFICA DURANTE O EXERCÍCIO DE AGACHAMENTO COM E SEM AUXÍLIO DE BOLA SUÍÇA ELECTROMYOGRAPHYC ANALYSIS DURING SQUAT EXERCISE WITH AND WITHOUT SWISS BALL SUPPORT Felipe Sampaio-­‐Jorge1, Ludmila Schettino2, Rafael Pereira3 1
2
Laboratório de Análise do Movimento, ISECENSA, Campos dos Goytacazes, RJ, Brasil. Laboratório de Fisiologia e 3
Biocinética, UNIG, Itaperuna, RJ, Brasil. Grupo de Pesquisa em Fisiologia Neuromuscular, Departamento de Ciências Biológicas, UESB, Jequié, Bahia, Brasil. RESUMO INTRODUÇÃO O exercício de agachamento é comumente utilizado em Exercícios para fortalecimento dos músculos programas de reabilitação de membros inferiores e a execução extensores do joelho são comumente utilizados em deste com apoio de bola suíça tem sido pouco estudada. O programas de reabilitação de membros inferiores, presente estudo objetivou comparar a resposta podendo estes serem realizados através exercícios de eletromiográfica do músculo reto femoral durante a execução cadeia cinética aberta (CCA) e/ou fechada (CCF) (1,2). do exercício de agachamento com e sem apoio da bola suíça. De acordo com Fleming et al. (3) a diferença entre os Dez indivíduos participaram do estudo onde realizaram 10 exercícios de CCA e CCF está na extremidade do repetições do exercício de agachamento sob duas formas de segmento que está sendo exercitado, onde os exercícios execução: com e sem apoio das costas em bola suíça. Durante realizados com extremidade do segmento em contato a execução do exercício foi coletado o sinal eletromiográfico dos músculos reto femoral e soleus. Observou-­‐se que a com um piso fixo, como os agachamentos ou em amplitude do sinal eletromiográfico do músculo reto femoral aparelhos como leg press, compreendem os exercícios foi maior (p<0,05) durante a execução do agachamento com CCF, já os exercícios de CCA são realizados com a apoio da bola suíça, sem diferença nas duas formas de extremidade do segmento livre (i.e. sem contato com execução para o músculo soleus. Conclui-­‐se que a execução do um ponto fixo), como os exercícios realizados em exercício de agachamento com apoio de bola suíça cadeiras extensoras. proporciona maior recrutamento muscular do músculo reto Os exercícios de cadeia cinética fechada (CCF) femoral potencializando as adaptações neuromusculares a são considerados mais efetivos para ganho de força de este exercício sendo, portanto, útil em programas de extensão de joelho e mais seguros para esta articulação, reabilitação que visem fortalecimento dos extensores do joelho. especialmente para estruturas ligamentares como o Palavras chave: Exercício terapêutico, músculo quadríceps, ligamento cruzado anterior (4,5). Postula-­‐se que os joelho. exercícios de CCF proporcionam menor deslizamento anterior da tíbia durante a extensão do joelho e maior ABSTRACT força compressiva em nível da articulação tibiofemoral The squat exercise is a commonly exercise used in (3,6), além de maior nível de co-­‐contração dos músculos rehabilitation programs for the lower limbs and its execution ísquiostibiais (7), o que em conjunto promove maior with Swiss ball has been scarcely studied. Ten healthy adults estabilidade articular. volunteered to participate in the study. The subjects were O agachamento é um exercício de CCF utilizado submitted to 10 repetitions of squat exercise in two different para fortalecimento dos músculos extensores do joelho, conditions: with and without support in Swiss ball. sendo comumente aplicado em programas de Electromyographic (EMG) signal of rectus femoris and solus were recorded during squat exercises. Rectus femoris showed reabilitação para membros inferiores (3,7,8) devido aos greatest activation when squat exercise was done with Swiss benefícios relacionados aos exercícios de CCF, como ball support (p<0.05), while soleus did not show difference descrito posteriormente. between the proposed conditions. The execution of squat A otimização dos exercícios para acelerar a exercises with Swiss ball support may provide greatest reabilitação do joelho é um dos grandes desafios que recruitment of rectus femoris potentiating the neuromuscular prevalecem como foco de pesquisa dentro da área da adaptations to this exercise what is important to reabilitação. Porém, essa otimização deve promover um rehabilitations programs to improve extension knee strength. equilíbrio entre segurança de execução e efeitos Key Words: Exercise therapy, quadriceps muscle, knee. benéficos para o objetivo que se propõe (9), recrutando o maior número possível de fibras musculares, porém gerando o menor estresse para as estruturas ligamentares (8). 158 Brazilian Journal of Sports and Exercise Research, 2010, 1(2): 158-­‐163 Algumas variações do exercício de agachamento podem otimizar a realização deste exercício, dentre elas destaca-­‐se a realização do agachamento com auxilio de uma bola terapêutica, também denominada bola suíça (10), onde o praticante realiza o agachamento apoiando as costas em uma bola suíça e deslizando esta contra uma parede, o que permite a estabilização da coluna durante a realização do exercício. Diversos estudos têm sido desenvolvidos para avaliar os benefícios do uso de exercícios terapêuticos com bola suíça (11-­‐17), no entanto, o principal foco destes estudos tem sido o treinamento da musculatura do tronco e membros superiores. Apesar de comum na prática clínica, o agachamento com apoio de bola suíça tem sido pouco estudada. Apenas dois estudos desenvolvidos por Marshall & Murphy (10) e por Marshall & Desai (17) realizaram agachamento com bola suíça e avaliaram a resposta neuromuscular com eletromiografia de superfície. O estudo de Marshall & Murphy (10) avaliou a atividade EMG do músculo reto abdominal, mas não incluiu músculos dos membros inferiores em seu estudo, já o estudo de Marshall & Desai (17) estudou a atividade EMG dos músculos vasto lateral e bíceps femoral, no entanto, ambos os estudos citados não realizaram comparações da atividade EMG durante o agachamento sem apoio em bola suíça. Tendo em vista o status atual da literatura a respeito de exercícios de agachamento com apoio em bola suíça, este estudo se propõe a comparar as respostas eletromiográficas dos músculos reto femoral e soleus durante a execução do exercício de agachamento com e sem apoio da bola suíça. MATERIAIS E MÉTODOS Amostra Participaram do estudo dez voluntários do sexo masculino com idade entre 18-­‐30 anos (idade: 22±5 anos; estatura: 178±7 cm; massa corporal total: 80±14 Kg), saudáveis e sem histórico de doença osteomioarticular em membros inferiores. Todas as técnicas experimentais aplicadas neste estudo seguiram as Diretrizes e Normas Regulamentadoras de Pesquisas Envolvendo Seres Humanos, estabelecidas na Resolução nº 251, de 07 de agosto de 1997, do Conselho Nacional de Saúde e na Resolução nº 196, de 10 de outubro de 1996, recebendo assim aprovação pelo comitê de ética em pesquisa da UNIVAP (protocolo # H150/CEP/2006). Instrumentos e procedimentos Os indivíduos foram submetidos a exercícios de agachamento constituídos de uma série de 10 o
repetições, realizados até 90 de flexão de joelho e com apoio bipodal em solo neutro e antiderrapante. A amplitude de movimento da articulação do joelho foi controlada através de goniometria (EMG System Brasil) e o ritmo de execução do exercício foi marcado com auxílio de um metrônomo calibrado para gerar um sinal sonoro a cada 1,5 segundo. A execução do exercício foi realizada de duas formas: 1) com o dorso apoiado em uma bola suíça (65 cm de diâmetro) 2) agachamento livre, sem qualquer apoio dorsal. A figura 1 ilustra as formas de execução. A bola suíça era apoiada entre a parede e o dorso do participante ao nível da coluna lombar de modo a permitir o deslizamento até o nível da coluna torácica durante a execução do movimento. Os exercícios foram realizados sem carga adicional e em dois dias não consecutivos e com ordem de realização selecionada randomicamente. Figura 1. Ilustração das formas de execução do exercício de agachamento estudadas. (A) agachamento livre (B) Agachamento com auxílio de bola suíça. Durante a execução dos exercícios foi coletado o sinal EMG dos músculos reto femoral (RF) e soleus (SO) bilateralmente. Os músculos analisados foram escolhidos por se tratarem do principal extensor do joelho (reto femoral) e de um importante estabilizador da tíbia em exercícios de CCF (soleus). Para coleta do sinal EMG foi utilizado o sistema de aquisição de dados modelo EMG800C (EMG System Brasil) com um ganho de 2000 vezes e filtro passa-­‐banda de 20-­‐500Hz, a taxa de amostragem utilizada foi de 2KHz. Foram utilizados eletrodos de superfície (Ag/AgCl) de formato circular ®
(MEDITRACE ) com distância de 2 cm centro-­‐a-­‐centro fixados sobre os músculos reto femoral e soleus bilateralmente, e o local de fixação seguiu as recomendações de Cram et al. (18). A colocação dos eletrodos foi precedida de tricotomia, abrasão da pele com lixa e aplicação de solução com álcool para diminuir a bioimpedância da pele (19). Após a colocação dos eletrodos foi feita uma marcação na pele com caneta dermográfica a qual permitiu a recolocação dos eletrodos no mesmo ponto no segundo dia de coleta. Previamente à execução do exercício de agachamento foi realizada uma contração isométrica voluntária máxima dos músculos estudados, com resistência manual (20) mantida por 6 segundos, sendo obtida a amplitude média do sinal EMG dos músculos RF e SO direito e esquerdo. A amplitude média do sinal EMG de cada músculo foi usada para normalização do sinal EMG durante o exercício de agachamento conforme proposto por Hermens et al. (19) e por Soderberg & Knutson (21). 159 Brazilian Journal of Sports and Exercise Research, 2010, 1(2): 158-­‐163 A análise do sinal EMG coletado foi efetuado em Matlab 7.0 (The MathWorks Inc., Natick, MA) através da retificação do sinal em curva inteira seguida de suavização através da aplicação de um filtro tipo passa-­‐baixa Butterworth de 4ª ordem com freqüência de corte de 14Hz (22). A figura 2 ilustra o sinal EMG processado de um indivíduo durante 10 repetições do exercício de agachamento. A amplitude média do sinal retificado e suavizado foi obtida para cada músculo nas duas formas de execução e normalizado pelo sinal obtido durante a contração isométrica voluntária máxima. RESULTADOS O músculo reto femoral, principal extensor do joelho, apresentou maior atividade EMG (p<0,05) durante a execução do agachamento com apoio dorsal em bola suíça (figura 3), sendo a ativação do músculo reto femoral direito e esquerdo 35% e 42%, respectivamente, maiores durante o agachamento com apoio em bola suíça em relação ao mesmo exercício sem este apoio. 0.7
*
EMG Normalizado
0.6
*
Bola
Livre
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
RFD
Figura 2. Sinal EMG retificado e suavizado dos músculos reto femoral direito (RFD) e esquerdo (RFE) e dos músculos Soleus direito (SOD) e esquerdo (SOE) durante uma série de 10 repetições do exercício de agachamento. Análise estatística Os resultados foram apresentados como média±desvio padrão da amplitude média (µV) normalizada do sinal EMG. Foi aplicado o teste de normalidade de Shapiro-­‐Wilk, sendo identificado a distribuição normal dos dados e desta forma utilizado o teste t de student para comparação da amplitude do sinal EMG dos músculos reto femoral e soleus nas duas condições de execução propostas: com apoio dorsal em bola suíça (Bola) e sem este apoio (Livre). O nível de significância adotado para todos os procedimentos estatísticos foi de p≤0,05. A confiabilidade das medidas da amplitude média do sinal EMG obtidos nos diferentes dias de coleta foi avaliada através do cálculo do coeficiente de correlação intraclasse (ICC), sendo obtidos valores de ICC=0,73 para o músculo reto femoral e ICC=0,94 para o músculo soleus. De acordo com Shrout & Fleiss (23) os resultados do ICC podem ser considerados bom e excelente para os músculos reto femoral e soleus, respectivamente. RFE
Figura 3. Média e desvio padrão da amplitude média normalizada do sinal EMG do músculo reto femoral direito (RFD) e esquerdo (RFE) durante 10 repetições do exercício de agachamento com apoio dorsal em bola suíça (Bola) e sem este apoio (Livre). (*) Diferença significativa p<0,05. A estabilidade antero-­‐posterior da tíbia durante exercícios em cadeia cinética fechada é mantida principalmente pelo músculo soleus, que não apresentou diferença significativa (p>0,05) na ativação durante a execução do exercício de agachamento com e sem apoio dorsal em bola suíça (figura 4). 160 Brazilian Journal of Sports and Exercise Research, 2010, 1(2): 158-­‐163 gravidade anteriormente (29), já durante a execução do agachamento com o auxílio da bola suíça todo o movimento é realizado com a coluna espinhal ereta, já que o indivíduo não pode deixar o apoio dorsal, impedindo assim o movimento de flexão do tronco e com isto o deslocamento do centro de gravidade em sentido anterior. A impossibilidade da realização da flexão de tronco mantém o músculo reto femoral em maior tensão durante todo o agachamento, o que exige maior recrutamento deste músculo. Marshall & Murphy (10) identificaram que a realização de agachamento usando apoio em bola suíça parece reduzir a percepção subjetiva de esforço durante a execução do exercício, possivelmente por proporcionar maior estabilidade aos músculos estabilizadores posturais. Apesar do apoio produzido pela bola suíça reduzir a demanda dos músculos estabilizadores posturais, e com isto a percepção subjetiva do esforço, o atrito entre a bola suíça e a parede durante o agachamento pode produzir resistência, o que aumentaria a demanda do músculo reto femoral, levando assim ao aumento do recrutamento deste músculo, conforme resultado observado em nosso estudo. A realização de exercícios que promovam maior recrutamento muscular tem sido proposta como uma forma de otimizar métodos de treinamento físico e reabilitação (30). É descrito na literatura que maiores amplitudes do sinal EMG durante exercícios indicam maior recrutamento de fibras musculares, o que está relacionado a um maior esforço na tarefa e uma melhor adaptação neuromuscular ao treinamento (26,30). O músculo soleus exerce importante função estabilizadora da articulação do joelho em movimentos realizados em cadeia cinética fechada, como o exercício de agachamento, tracionando a tíbia em sentido posterior e evitando o deslocamento desta anteriormente, o que reduz as forças de cisalhamento anteriores e o estresse em estruturas estabilizadoras estáticas como o ligamento cruzado anterior (31). Sousa et al. (32) observaram um padrão de ativação constante do músculo soleus durante o agachamento, postulando a necessidade de ativação constante deste músculo para controlar o deslocamento anterior da tíbia. Nossos resultados não demonstram diferença na ativação do músculo soleus quando o agachamento é realizado com e sem o apoio dorsal em uma bola suíça, o que pode indicar que este músculo é exigido de forma igual em ambas as formas de execução, não havendo assim maior necessidade de estabilização anterior da tíbia em alguma das condições estudadas. Os achados referentes ao músculo soleus não minimizam a relevância deste estudo, mas sim mostram que ambas as condições de exercício impostas (i.e., com e sem apoio dorsal em bola suíça) impõe demandas iguais de estabilização da tíbia durante o agachamento. 0.8
EMG normalizado
Bola
Livre
0.6
0.4
0.2
0.0
SOD
SOE
Figura 4. Média e desvio padrão da amplitude média normalizada do sinal EMG do músculo soleus direito (SOD) e esquerdo (SOE) durante 10 repetições do exercício de agachamento com apoio dorsal em bola suíça (Bola) e sem este apoio (Livre). (*) Diferença significativa p<0,05. DISCUSSÃO O presente estudo objetivou comparar as respostas eletromiográficas dos músculos reto femoral e soleus durante a execução do exercício de agachamento com e sem apoio dorsal em bola suíça. Nossos resultados mostraram maior atividade EMG do músculo reto femoral durante o agachamento com apoio dorsal em bola suíça. Exercícios em cadeia cinética fechada são freqüentemente utilizados em programas de reabilitação para fortalecimento dos músculos extensores do joelho, sendo amplamente estudados (2,24,25), no entanto, poucos estudos (10) avaliam os efeitos da realização do exercício de agachamento com apoio em bola suíça. Nossos resultados demonstraram maior ativação do músculo reto femoral durante o agachamento com apoio dorsal na bola suíça indicando que este exercício impõe maior exigência de recrutamento muscular, o que pode ser justificada por fatores mecânicos: 1) Deslocamento posterior do centro de gravidade durante a execução do exercício e 2) o atrito existente entre a bola e a parede. É consenso na literatura de que a amplitude do sinal EMG está relacionada com maior recrutamento de unidades motoras (26,27), o que representa um benefício da execução do agachamento com bola suíça em relação a execução sem este recurso, como será discutido mais adiante. Durante o agachamento, a linha de gravidade se desloca posteriormente ao eixo do joelho (1,28) o que tende a ser compensado por um movimento de flexão do tronco o que também move o centro de 161 Brazilian Journal of Sports and Exercise Research, 2010, 1(2): 158-­‐163 Já os achados referentes ao músculo reto femoral apontam para uma maior demanda deste músculo durante a execução do exercício de agachamento, o que pode potencializar as adaptações neurais necessárias para o ganho de força durante exercícios terapêuticos. É necessária cautela ao se considerar estes resultados para a condições de treinamento desportivo, uma vez que o exercício foi aplicado sem carga adicional visando mimetizar condições de reabilitação, de modo que são necessários mais estudos para se avaliar o comportamento neuromuscular durante agachamento com apoio em bola suíça associado a cargas adicionais, visando mimetizar condições de treinamento desportivo. CONCLUSÃO Os resultados obtidos neste estudo permitem postular que a execução do exercício de agachamento com apoio em bola suíça proporciona maior ativação do músculo reto femoral, potencializando as adaptações neuromusculares a este exercício, sendo, portanto, útil em programas de reabilitação que visem fortalecimento dos músculos extensores do joelho. Conclui-­‐se ainda que a estabilidade anterior do joelho, proporcionada pelo músculo soleus durante exercícios em cadeia cinética fechada, não é modificada quando se executa o agachamento com apoio em bola suíça. Nossos resultados permitem indicar o uso de o
exercícios de agachamento até 90 de flexão de joelho com apoio dorsal em bola suíça de modo seguro como forma de otimizar o uso do exercício de agachamento como recurso terapêutico, no entanto, mais estudos são necessários para avaliar se tais benefícios se mantém quando são aplicadas cargas adicionais. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 7.
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