Eletromiografia

A Eletromiografia (EMG) é uma técnica que permite realizar o processamento dos sinais elétricos gerados pela despolarização das células musculares, possibilitando a análise muscular durante o movimento.

Para entender o funcionamento dessa técnica, a coleta e análise dos dados eletromiográficos, é preciso destacar a seleção dos eletrodos e a impedância da pele, a amplificação diferencial e rejeição do modo comum, o processamento do sinal eletromiográfico e, a quantificação do sinal e normalização.

COLETA DOS DADOS ELETROMIOGRÁFICOS

- Seleção dos eletrodos e impedância da pele

A energia gerada é detectada pelos eletrodos que, dependendo do músculo a ser avaliado, podem ser classificados como eletrodos de superfície ou eletrodos intramusculares. Para a análise de músculos superficiais, os eletrodos de superfície são os mais recomendados uma vez que não causam desconforto na coleta de dados. Já para análise de músculos mais profundos, os eletrodos intramusculares são os mais utilizados para evitar interferências dos músculos que se encontram mais superficialmente.

Os eletrodos de superfície podem ser classificados em eletrodos passivos e eletrodos ativos. No caso dos eletrodos passivos, a pele constitui-se uma barreira entre o potencial de ação das células musculares e os eletrodos. Dessa forma, a impedância da pela (ou resistência imposta a passagem de corrente para o eletrodo), deve ser considerada. A medida eletromiográfica adequada, está entre os valores de 5.000ohms e 10.000ohms devem ser obtidos. Para se atingir tais valores, a preparação da pele deve ser feita com a retirada dos pêlos, lavagem com água e sabão e leve abrasão com álcool.

Os eletrodos ativos possuem um pré-amplificador que amplifica os sinais eletromiográficos, diminuindo a impedância da pele possibilitando a preparação através de uma simples limpeza com álcool.

- Amplificação diferencial e rejeição do modo comum

Para se realizar a ampliação diferencial, três eletrodos são utilizados sendo dois de detecção do sinal e um de referência. Os eletrodos de detecção do sinal são colocados no músculo de interesse, enquanto os de referência em qualquer proeminência óssea do corpo. A energia detectada pelo eletrodo de detecção (sinais eletromiográficos externos mais potencial de ação das células musculares) é comparada com a do eletrodo de referência (sinais eletromiográficos externos). Apenas o sinal do potencial de ação gerado pelas células musculares é amplificado e registrado (ampliação diferencial). Já o sinal comum aos dois eletrodos (o modo comum) é descartado do processo. O modo comum, geralmente vem de sinais eletromiográficos externos, como a corrente de 60Hz captada por lâmpadas ou outros equipamentos externos.

- Processamento do sinal eletromiográfico

Antes de serem analisados, os dados eletromiográficos passam por uma série de processamentos. O primeiro nível de processamento é a filtragem do sinal.

A maioria dos instrumentos de EMG possuem em sua base um filtro de sinal denominado notch filter, que possui a função de registrar qualquer sinal entre 50Hz e 61Hz. É eliminado do processo qualquer sinal oriundo dessa frequência, uma vez que a maioria dos sinais do ambiente encontra-se em valores próximos de 60Hz.

Outro filtro bastante utilizado é o band pass filter. Esse filtro elimina do processo qualquer sinal abaixo de 20Hz e acima de 300Hz, com o intuito de captar valores entre essas frequências, uma vez que 80% do sinal muscular encontra nessa amplitude.

Ainda nessa fase, a retificação constitui outro ponto. Como a energia captada pelo eletromiógrafo é de corrente alternada, onde todo sinal positivo é acompanhando de um sinal negativo, todo o sinal negativo é transformado em sinal positivo, não importando a polaridade, mas sim a magnitude do sinal eletromiográfico.

ANÁLISE DOS DADOS ELETROMIOGRÁFICOS

- Quantificação do sinal

A quantificação do sinal é o primeiro processo de análise dos dados eletromiográficos. Existem dois meios principais de derivação dos dados: a eletromiografia integrada (IEMG) e a Root Mean Square (RMS). A IEMG é a medida tomada pela soma dos produtos da intensidade eletromiográfica pela frequência de coleta. Enquanto RMS é a elevação ao quadrado dos dados obtidos, sendo assim se obtêm a média dos valores resultantes e extrai-se a raiz quadrada do valor médio obtido.

- Normalização

A comparação de valores eletromiográficos intra e interindivíduos é potencialmente problemática. A EMG sofre influência de diversos fatores que determinarão a quantidade de energia que será registrada pelos eletrodos do eletromiógrafo. Alguns dos fatores podem influenciar a detecção do sinal eletromiográfico e, consequentemente, sua comparação, incluem: a espessura do tecido adiposo subcutâneo, velocidade de contração, área de secção transversa do músculo, idade, sexo, mudanças súbitas de postura, distância entre os eletrodos, diferenças antropométricas entre os locais de coleta e impedância da pele.

Normalização é o nome do processo que foi desenvolvido para lidar com os fatores que interferem no sinal eletromiográfico e que dificultam as comparações intra e interindivíduos, em que se referencia o dado eletromiográfico a um valor padrão. Existem diversos valores possíveis de serem utilizados e eles podem ser obtidos durante as contrações dinâmicas e estáticas.

A EMG tem sido uma excelente ferramenta adequada para o registro da atividade elétrica muscular uma vez que diversos fatores de quantificação e normatização sejam considerados, principalmente em estudos que envolvem o movimento humano.

Parte Prática 

Na parte prática, uma aluna foi parte do estudo, onde ela realizava uma flexão de cotovelo com 2 e 5 quilos, se via a diferença de ativação muscular com os diferentes pesos.

Logo após, fizemos também uma contração concêntrica e uma contração isométrica, e observamos as diferenças de ativação neuromuscular.

Experimentação animal

A aula sobre experimentação animal ocorreu no Hospital de Clinicas de Porto Alegre, onde se tem um setor especifico para estudos com animais.
O projeto tem um papel fundamental nas pesquisas(experimentação de drogas realizadas, pois estabelece normas e rotinas de extrema importante para o decorrer de tudo isso.

Nesse post mostraremos algumas fotos do local

Termorregulação

Hipertermia 

Quando a temperatura corporal aumenta o hipotálamo é estimulado e assim sinaliza para o aumento do fluxo sanguíneo para a pele (vasodilatação) e a produção de suor para que o calor corporal seja eliminado (evaporação).

Hipotermia  

Quando a temperatura corporal interna está abaixo do normal o hipotálamo envia às arteríolas da pele sinais para que ocorra uma vasoconstrição limitando assim a perda de calor para o meio. 

EXERCICIO NO CALOR

O exercício no calor aumenta ainda mais as demandas incidentes do sistema cardiovascular, o que pode deixa-lo sobrecarregado. Para manter a temperatura corporal interna o sistema cardiovascular desvia o fluxo sanguíneo da região central para a periferia (vasodilatação dos vasos para levar mais sangue até a superfície do corpo, pele), para que haja liberação desse calor produzido em excesso (evaporação). À medida que a temperatura corporal interna aumenta o suor também aumenta, para tentar manter o corpo na sua temperatura ideal.  No exercício em ambientes quentes então, há uma diminuição da volemia (menos volume plasmático), decréscimo do volume sistólico, aumento ainda maior do débito cardíaco (acima do nível associado a uma intensidade de exercício semelhante em condições de frio) e assim para compensar esses decréscimos à frequência cardíaca é elevada.

Quando o organismo está com níveis adequados de água, ele está euhidratado. A hipohidratação se caracteriza como uma situação na qual o organismo apresenta uma redução do conteúdo de fluidos do corpo.
A desidratação relativamente pequena, como de 1 a 2% do peso corporal, já é suficiente para alterar o desempenho em exercícios de resistência. A hipohidratação está associada com a redução do volume plasmático, que leva a uma diminuição no débito cardíaco. Este fato provoca um aumento da frequência cardíaca, para compensar a diminuição no débito.

MARCADORES DO ESTADO DE HIDRATAÇÃO

Prática da aula 

Um aluno foi voluntário, e realizou o exercício em uma câmara ambiental na temperatura de 45ºC, em uma intensidade de 100watts na cicloergometria

Durante o exercício foi utilizado a escala de Borg para verificar a sensação de esforço, temperatura corporal e frequencia cardiaca.

Antes do exercício em um ambiente de 20°C, o sujeito apresentou urina coloração 3 (levemente hidratado), 96Kg de massa corporal e temperatura corporal de 36°C e Frequência cardíaca de 100 batimentos por minutos.

Urina coloração 4 (princípio de má hidratação), com 95,5Kg e temperatura corporal de 35,9°C.

Analisando os resultados, podemos observar que, para a mesma intensidade, o sujeito tinha uma frequência cardíaca mais elevada e uma sensação de esforço crescente, tal fato, justifica-se pelo aumento gradual da temperatura corporal do sujeito e consequentemente a desidratação do sujeito, ou seja, quanto mais elevada sua temperatura corporal maior será sua produção do suor e consequentemente seu estado de hidratação, tornando assim mais difícil a realização de uma atividade física, sendo necessária uma maior frequência cardíaca.

Podemos observar ainda que, o sujeito teve uma redução de 0,5Kg da sua massa corporal, isto é, o sujeito perdeu 0,5% de sua massa corporal, sendo este valor composto principalmente de água, apresentando já certo nível de desidratação, mesmo realizando um exercício de intensidade baixa e por apenas 20 minutos. Por tanto, para realização de uma atividade no calor, mesmo que seja de baixa intensidade e curta duração, é recomendado manter a hidratação o máximo possível, para isto, deve-se providenciar água para o sujeito durante a atividade e logo após o termino da atividade, visando suprir a perda de água através da sudorese.

Ergometria

O teste ergométrico serve para a avaliação ampla do funcionamento cardiovascular, quando submetido a esforço físico gradualmente crescente, em esteira rolante. São observados os sintomas, os comportamentos da frequência cardíaca, da pressão arterial e do eletrocardiograma antes, durante e após o esforço.
Os principais objetivos do teste são diagnosticar e avaliar a doença arterial coronária. Avalia também a capacidade funcional cárdiorrespiratória; detecção de arritmias, de anormalidades da pressão arterial e de isquemia miocárdica; avaliar surgimento de sopros, sinais de falência ventricular esquerda e dos eventuais sintomas que podem acompanhar essas disfunções; avaliação funcional de doença cardíaca já conhecida; prescrição de exercícios físicos.

Contraindicações

• Portadores de doença arterial coronária que estão instáveis (sintomas progressivos ou que ocorrem em repouso, angina instável, infarto em evolução) ou que apresentam obstrução no tronco da artéria coronária esquerda ou equivalente;
• Arritmias não controladas;
• Miocardites e pericardites agudas;
• Estenose aórtica grave;
• Hipertensão arterial grave;
• Embolia pulmonar;
• Qualquer enfermidade aguda;
• Limitação física ou emocional;
• Intoxicação medicamentosa;
• Gestação.

Preparo

• No dia do exame, após o banho, não utilizar cremes, pomadas ou gel;
• Vir ou trazer roupa confortável (agasalho/tênis).
• Não fumar 2 horas antes e 1 hora após o exame;
• Dieta normal 2 horas antes ou dieta leve 1 h antes do exame; o paciente não deve fazer o exame em jejum;
• A suspensão de medicação em uso fica a critério do seu médico e na dependência dos objetivos do exame. Quando o objetivo é diagnosticar doença arterial coronária, caso seja possível, recomenda-se suspender medicamentos que possam mascarar as manifestações da doença, como betabloqueadores (atenolol, propranolol, metoprolol etc), inibidores dos canais de cálcio (diltiazem, verapamil) e vasodilatadores coronarianos (dinitrato ou mononitrato de isossorbida, nitroglicerina etc).
• Recomenda-se ao paciente não expor o tórax desprotegido ao sol, até 72 horas após o exame, pois pode surgir irritação da pele, no local da colocação dos eletrodos.

Como é feito

O primeiro passo é coletar dados com o paciente e descritos no pedido médico para definirmos a indicação do exame, afastar contraindicações e estabelecer o protocolo ideal de esforço para cada paciente.

A seguir são colocados 10 eletrodos no tórax do paciente para o registro do eletrocardiograma. O paciente é colocado então na esteira rolante iniciando-se o exercício com o protocolo escolhido.

A interrupção do exame ocorrerá caso o paciente apresente grande cansaço ou exaustão, sintomas indicativos de anormalidades cardiovasculares, alterações compatíveis com isquemia ou alterações significativas do ritmo cardíaco.

Traçados eletrocardiográficos e medida da pressão arterial serão registrados antes do esforço, ao final de cada etapa do exercício e regularmente na recuperação.

NA PRÁTICA 

O individuo ficou um minuto em repouso, enquanto o médico colocava os eletrodos.

Logo após, ele foi submetido a um protocolo seguido pela máquina. Onde a cada sinal (3 minutos) aumentava a velocidade e a inclinação. 

Era medida a frequência cardíaca e a pressão arterial.

Foto do sistema

O individuo chegou próximo do seu VO2, por fadiga muscular (devido a inclinação) isso não foi possível.

PRÁTICA DE FORÇA MUSCULAR

Como vimos no post anterior a força pode ser medida por 1 RM e no dinamômetro. O metodo que utilizamos na aula, foi o de dinamometria. 

dinamômetro.

O dinamômetro é regulado pelo sistema do computador, onde tu coloca os dados que tu quer analisar antes, por exemplo: anglo, tipo de contração, que movimento vai fazer na sequencia (concêntrica/ concêntrica; excêntrica/concêntrica) - alguns exemplos.

No momento 1 foi utilizado somente a contração isométrica.

 A máquina posicionou o individuo  no grau determinado (20º), existe um sinal verde (no computador) que é acionado para que o individuo realize o movimento. No primeiro momento o inviduo teve que fazer a sua força máximo para extensão durante 5 segundos. Acontece um minuto de intervalo, o individuo continua posicionado, quando o tempo zerar ele faz toda a sua força máxima para flexão. 

Força máxima para extensão em isometria e 20°

                                  

Força máxima para flexão em isometria e 20°.

A máquina, novamente vai posicionar o individuo até 60° em isometria.

                                    

Força máxima para extensão em isometria e 60°

                                     

                                             Força máxima para flexão em isometria e 60°

Agora, em uma angulação de 100° e isometria.

Força máxima para extensão em isometria e 100°

                                     

                                               Força máxima para flexão em isometria e 100°

Resultado em isometria.

Podemos observar, que somente no angulação de 20° a força dos musculos flexores é maior que as do extensores. 

Agora, veremos individuo realizando flexão e extensão em uma contração concêntrica.

5 repetições, com velocidades determinadas pelo aparelho.

                                            

                                                           Movimento realizado a 120°/s

                                           

                                                            Movimento realizado a 60°/s

E agora veremos como funcionou o teste excêntrico de extensores e excêntrico de flexores. 

O que acontece? O comando da máquina, agora, é manual. Quando o professor der o sinal o aluno tinha que fazer toda força para flexão, a máquina responde com uma extensão. Chegando nos 60°/s pré estabelecidos, o aluno deve fazer toda força para extensão, a máquina responde com uma flexão. São 3 repetições. 

IMPORTANTE: Não parar de fazer força em nenhum momento, porque se parar de fazer força o dinamômetro para de andar, porque o aparelho reage ao movimento do individuo. 

Força máxima em 60°/s excentricamente

                                  

                                                  Força máxima em 120°/s excentricamente.

Então, o que devemos fazer é pegar o valor dos 60°/s (valor da literatura) excêntrico 139, que foi o pico de torque dos flexores excentricamente e dividi pelo pico de torque concêntrico dos extensores, que é 249. 

Excêntrico dos flexores/ Concêntrico dos extensores = 139/249. 

O resultado é 0,55, como temos na literatura como valor normativo pra razão funcional entre 0,9 e 1,2, podemos ver que o individuo testado tem desequilíbrio muscular. 
Uma maneira de melhorar esse resultado é fazer um reforço dos músculos flexores, potencializando em um treino excêntrico. Em o maior problema desse desequilíbrio é que sobrecarrega os ligamentos, podendo causar lesões. 

O que encontramos no teste do individuo de concêntrico/concêntrico? 

Temos uma relação força/velocidade, que nos indica que quanto mais rápido a força for produzida, menor força o individuo vai produzir. E é o que reflete nos resultados que encontramos, vimos que, em 60°/s o individuo fez 249, e no 120°/s ele fez 194°/s. 

Acontece umA relação HIPERBOLE: quanto maior a velocidade, menor é a força.  E é o que encontramos quando fizemos a avaliação concêntrica. 


A musculatura flexora tem fibras com comprimentos maiores, além dela conseguir produzir força em maiores comprimentos, ela consegue produzir força em maiores velocidades, porque ela é uma fibra longa. Então por isso que, a variação do valor encontrado para flexão (na contração concêntrica) nessas velocidades, acabam  não sendo tão grande. 

Quando vamos ver as contrações excêntricas, lembrando a relação força velocidade excêntrica (quanto maior for a velocidade, maior a força produzida, mas existe um ponto onde essa força estabiliza). Nesse valor, do individuo, podemos levar em conta: primeira vez fazendo um teste excêntrico no dinamômetro, em testes para estudo, o individuo seria treinado antes de realizar o teste final.

O que podemos levar em conta?
Como resultado final temos, 48% para extensor e 37% para flexor para índice de fadiga. 
O que isso nos indica?
Isso é treinável  ele é uma individuo que pode fadigar mais ou menos (dependendo da tarefa que ele for realizar), se ele for treinando atividades que forem semelhantes ao teste que exijam pra ele manter essa força em um determinado tempo, teoricamente ele diminuiria o índice de fadiga. Logo, o treinamento melhoraria o índice de fadiga. 

FORÇA MUSCULAR

Força- É a quantidade máxima de força que um músculo ou grupo muscular pode gerar em um padrão específico de movimento em determinada velocidade específica (Knuttgem e Kraemer, 1987).    

Objetivos da avaliação da força muscular

•     Determinar a importância relativa desta força em determinado esporte , exercício físico ou atividade;
•      Verificar fatores de risco para lesões osteomioarticulares;
•     Avaliar o tipo de manifestação de força requerida;
•     Determinar o perfil físico do atleta;
•     Auxiliar na prescrição do treinamento específico;
• 
  

Fatores que influenciam na avaliação da força muscular

•         Ângulo articular
•         Velocidade
•         Tipo de contração (isométrica, concêntrica e excêntrica)
•        Especificidade muscular
•        Tempo de contração (quanto tempo a contração é sustentada)

 Teste de repetição máxima(1RM)

Carga na qual o indivíduo consegue realizar uma repetição de um determinado movimento em velocidade controlada.

N° de   repetições	Fator de  correção
1	1
2	1,07
3	1,10
4	1,13
5	1,16
6	1,20
7	1,24
8	1,27
9	1,32
10	1,36

Avaliação Isocinética

 A avaliação isocinética tem como objetivo identificar desequilíbrios musculares que possam interferir na prática de atividades esportivas e até mesmo nas atividades da vida diária.  O dinamômetro isocinético permite quantificar o desempenho muscular do avaliado, atua como um método preventivo e terapêutico de lesões musculares.  A avaliação pode ser aplicada nas articulações de joelho, quadril, tornozelos, punho, cotovelo e ombro, sendo realizada com uma velocidade fixa e uma resistência adaptável. 

Com a avaliação podemos identificar 

•          Pico de torque
•          Índice de fadiga
•          Diferenças bilaterais
•          Razões funcional/convencional
•          Trabalho total
•          Ângulo do pico de torque

O teste

O avaliador escolhe as velocidades necessárias para que se possa conseguir os dados acima e o sujeito realiza o exercício para a articulação que precisa ser testada, desempenhando sua força máxima. A resistência do dinamômetro isocinético varia de acordo com a força aplicada pelo sujeito do teste, portanto, quanto mais força fizer, mais resistente o aparelho fica e vice-versa. Assim a avaliação se realiza de forma segura, pois o aparelho sempre vai responder de acordo com a capacidade individual, com uma carga adequada de trabalho. 

 Vantagens

·         A avaliação oferece dados bastante objetivos e válidos que permitem direcionar um programa de treinamento e/ou reabilitação;

·         Há diminuição da sobrecarga muscular, visto a resistência do aparelho contra o movimento a ser realizado. Portanto, se o sujeito apresentar dor durante o movimento ele responderá com diminuição de força e o aparelho imediatamente diminuirá a resistência fornecida, oferecendo acomodação para dor e fadiga;

·         Permite que o músculo seja exercitado com o máximo de força durante todo o movimento, uma vez que a velocidade do exercício é controlada;

·         Permite isolar grupos musculares, determinando onde ocorrem os déficits.

Indicações

·         Para atletas, a fim de avaliar risco de lesões e orientar seu programa de treinamento/ reabilitação;

·         Para pessoas que sofreram lesões do sistema músculo esquelético (músculos, articulações, ligamentos, tendões);

·         Para indivíduos que foram submetidos a cirurgias - para avaliação dos resultados pós-reabilitação.

Razões

Razão convencional

PT antagonista concêntrico/PT agonista concêntrico  

Razão funcional

PT antagonista excêntrico/PT agonista concêntrico

*PT- Pico de torque

Razão convencional  
0,5-0,7   Joelho e Ombro

Razão funcional
0,9-1,12  Joelho e Ombro

Jump Test e Teste de Wingate

Potência Muscular

A potência é definida  como a velocidade de realização de um trabalho, então é o produto da força pela velocidade. A potência muscular é o aspecto "explosivo" da força, o produto da força pela velocidade do movimento.

Potência aeróbia  x  Potência anaeróbia
           

Potência aeróbia- É definida como o índice de liberação de energia pelos processos metabólicos celulares que dependem da disponibilidade de oxigênio. A potência aeróbia máxima refere-se à capacidade máxima de ressíntese aeróbia de ATP pelas vias glicolítica aeróbia ou lipolíca, que fica limitada pelo sistema cardiovascular, e em menor extensão pela respiração e pelo metabolismo.  

Potência anaeróbia- É definida como o índice de liberação de energia pelos processos                    metabólicos celulares que funcionam sem grande participação do metabolismo oxidativo. Potência anaeróbia máxima, é a capacidade máxima do sistema anaeróbio (sistema ATP-PCr e sistema glicolítico anaeróbio, essas vias são usadas basicamente em exercícios de alta intensidade e menor duração) para a produção de ATP. Muitos testes proporcionam estimativas da potência anaeróbia máxima, como teste de potência crítica e teste de Wingate, (este último falemos um pouco mais, pois foi feito em aula).    

Teste de Wingate

O teste anaeróbio de Wingate foi desenvolvido durante a década de 1970 no Instituto Wingate, em Israel, a elaboração desse teste surgiu da necessidade de obter-se mais informações sobre o desempenho anaeróbio, uma vez que nas modalidades esportivas como 100m, por exemplo,  há necessidade da realização de movimentos com grande potência em poucos segundos. O teste anaeróbio de Wingate tem duração de 30 segundos, durante no qual o indivíduo que está sendo avaliado tenta pedalar o maior número possível de vezes contra uma força de frenagem realizada pelo cicloergômetro, com o objetivo de gerar a maior potência possível nesse período de tempo.  A potência é medida durante os 30 segundos de teste, mas a maior potência é encontrada nos primeiros 10 segundos do teste. A potência de pico é a maior potência atingida durante qualquer estágio do teste, e é um índice de potência anaeróbia.

Agora vamos observar a prática:

Três colegas realizaram o teste  e os resultados foram medidos em potência de pico, e potência relativa, dividida pela massa muscular de cada um.

	Potência de pico	Potência relativa
Sujeito A	663W	7,2 W/Kg.
Sujeito B	698W	9,2 W/Kg

Analisando o gráfico podemos observar que  o sujeito 2, apesar de produzir uma menor potência de pico, apresenta uma maior produção de potência por unidade de peso. 

Squat Jump (SJ): 

O objetivo deste teste é avaliar a força explosiva dos membros inferiores através da execução de uma série de três saltos na potência máxima. Neste teste o sujeito deve executar um salto vertical a partir da posição parada e agachada (joelhos mais ou menos a 90°). Quando se começa o teste temos a força explosiva realizada pela musculatura dos membros inferiores atuando,o indivíduo então, terá menos altitude quando comparado aos demais saltos.

Counter-Movement Jump (CMJ): 

No salto, temos além da força realizada pelos membros inferiores, a força potencial elástica armazenada nos tecidos musculares e tendíneos, devido ao movimento rápido de agachamento e salto, levando então a uma maior altura quando se realiza o salto.

Os resultados:

	SJ	CMJ
Sujeito 1	29,3cm	32,4cm
Sujeito 2	21,8cm	27,2cm

* As alturas atingidas foram medidas por uma plataforma de salto.

Com a realização dos testes percebemos a diferença de altura entre um salto que se inicia parado (SJ) e um salto que permite o movimento (CMJ).