ANÁLISE BIOMECÂNICA DO EXERCÍCIO DE AGACHAMENTO LIVRE COM BARRA PARA DIFERENTES ALTURAS DE CALCANHARES

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1 ANÁLISE BIOMECÂNICA DO EXERCÍCIO DE AGACHAMENTO LIVRE COM BARRA PARA DIFERENTES ALTURAS DE CALCANHARES Cláudio Gonçalves Peixoto, Roger G. T. de Mello, Vicente Pinheiro Lima, Eliane Fátima Manfio Laboratório de Biomecânica - Universidade Estácio de Sá - Campus Taquara - Rio de Janeiro Resumo: O objetivo deste estudo foi verificar a influência de três diferentes alturas dos calcanhares no agachamento livre com barra. Foram avaliados 10 sujeitos, sem lesões músculo-esqueléticas. Para mensuração das variáveis cinemáticas, cinéticas e eletromiográficas foi utilizado o Sistema Peak Motus. Os resultados não mostraram diferenças significativas nas variáveis cinemáticas (ângulos articulares e velocidade escalar), força vertical de reação do solo e atividade mioelétrica para os músculos vasto lateral, reto femoral, eretor lombar, glúteo máximo e bíceps femoral entre as três condições (sem apoio para o calcanhar e com apoio de 15 e 30mm), exceto para os ângulos máximos da articulação do tornozelo entre as condições (sem apoio e com apoio 30mm). Sugere-se que a utilização do apoio nos calcanhares está mais relacionada a uma estratégia de variação do exercício agachamento visando reduzir a sobrecarga na articulação do joelho e contribuindo para a manutenção do equilíbrio na execução, sem comprometer a participação muscular. Palavras Chave: Agachamento livre, Força de reação do solo, EMG, Cinemática. Abstract: The purpose of this study was to verify the influence of heel supports on performance of the barbell squat exercise. Ten subjects without any history of musculoskeletal injury were assessed. The Peak Motus System was utilized for measurement of kinematics, kinetics, and electromyography variables. The results did not demonstrate significant differences in the kinematics variables (joint angles and scaled velocity), vertical ground reaction force, and muscular activity of the vastus lateralis, rectus femoris, erector spinae, gluteus maximus, and biceps femoris between the three conditions (no heel support, and 15 and 30 mm heel support), with the exception of the maximal angle of the ankle between the conditions (no heel support and 30 mm). It is suggested the use of heel support is related to a variation strategy of the squat exercise aiming to reduce the overload on the knee joint while contributing to the maintenance of balance, without compromising muscle activity Keywords: Barbell squat, Ground reaction force, EMG, Kinematic. INTRODUÇÃO Nas atividades físicas e nos processos de recuperação, os exercícios físicos buscam evitar danos para o corpo humano, visando um melhor aproveitamento dos sistemas biológicos com menor custo de energia. Dentre os vários exercícios que são prescritos, com regularidade, nas rotinas de treinamento contra-resistência, um dos mais indicados, por envolver um conjunto de segmentos multiarticulados e um grande número de grupamentos musculares é o agachamento livre, sendo este amplamente utilizado para aumentar a força e potência muscular dos membros inferiores [1]. Os métodos mais comuns de trabalhos nas performances dinâmicas de agachamento, que podem ser utilizados nos processos de treinamento e/ou reabilitação, são o agachamento livre, o agachamento livre com barra e o agachamento na máquina [2,3,4,5]. O agachamento exige cuidados especiais em função das várias formas de execução. Alguns estudos [1,3,6,7] tem investigado se a projeção anterior do joelho, em relação a ponta do pé, afeta as cargas mecanicas no joelho e no quadril. Estes estudos destacam que dependendo da forma de execução podem ocorrer aumento ou diminuição da compressão patelofemoral, onde em caso de picos excessivos contribuem para a degeneração da articulação podendo acarretar patologias como condromamácia patelar e osteroartrite [3,4,6].

2 Outros estudos tem abordado a influência da posição dos pés (paralelos ou abduzidos) nas cargas mecânicas nas artigulações, ligamentos e as alterações na atividade elétrica dos músculos envolvidos na execução do agachamento [1,3,4,5]. Entretanto abordando a elevação do calcanhar durante a execução do agachamento não foram encontrados estudos experimentais, somente considerações [8,9] que destacam que a limitação na amplitude de movimento de dorsiflexão pode influenciar na técnica adequada de execução do agachamento, sendo assim alguns profissionais tem sugerido a utilização de apoio para elevação do calcanhar com intuito de melhorar a execução da técnica. Desta forma este estudo teve como objetivo analisar a influência da elevação do calcanhar nas variáveis cinemáticas, cinéticas e eletromiográficas dos membros inferiores durante a execução do exercício de agachamento livre com barra (ALB). MATERIAIS E MÉTODOS Os participantes deste estudo foi constituída de 10 estudantes universitários (5 masculino e 5 feminino), praticantes regulares do exercício de agachamento livre com barra, no mínimo três vezes por semana, a mais de seis meses, sem histórico de lesões ou alterações neuro-músculoesqueléticas. A média, do grupo masculino, foi de 24,6 (± 2,7) anos para idade, 1,72 (± 0,05) m para estatura e 74,8 (±10,2) kg para massa corporal e do grupo feminino 26,0 (± 5,7) anos para idade, 1,66 (±0,08) m para estatura e 58,3 (±7,5) kg para massa corporal. Para mensuração das variáveis cinemáticas, cinéticas e eletromiográficas foi utilizado o Sistema Peak Motus (Peak Performance, Inc.), composto por quatro câmeras digitais com freqüência de aquisição de 60 Hz; um eletromiografo modelo MESPEC 4000 System (Mega Eletronics Ltd), com 8 canais, com frequência de 1860 Hz; duas plataformas de força AMTI (Advanced Mechanical Technology, EUA), com transdutores strain gauge, onde em função do sincronismo com o eletromiografo foi utilizada a mesma freqüência de aquisição. Na análise cinemática foram utilizados marcadores reflexivos no MMII lado direito [10]. Para a análise cinética a região do retropé (direito e esquerdo) foi posicionada sobre uma plataforma e a parte do antepé (direito e esquerdo) em outra plataforma. Os dados da FRS foram normalizados pelo peso corporal (PC) mais o peso do implemento (PI). A análise da atividade elétrica foi mensurada somente do lado direito em função da simetria do movimento agachamento [6]. Foram utilizados eletrodos passivos da marca Meditrace, com 1,0 cm de diâmetro, os quais foram colocados no ventre muscular do eretor espinhal lombar, glúteo máximo, bíceps femoral, vasto lateral e reto femoral, todos do lado direito do corpo. A distância entre os eletrodos para captação do sinal foi de 23mm, colocados na disposição das fibras musculares. Cada participante realizou 5 repetições do exercício de agachamento livre com barra, apoiada sobre os ombros, para três diferentes alturas de apoio dos calcanhares, na seguinte seqüência: Condição 1 (C1)- sem apoio no calcanhar, Condição 2 (C2)- com apoio 15mm para o calcanhar e Condição 3 (C3)- com apoio 30mm. A execução do exercício foi realizada com os pés paralelos a uma distância estabelecida a partir da percepção de conforto dos participantes [4].

3 A velocidade de execução do exercício foi auto-controlada [3]. Solicitou-se aos participantes que evitassem a projeção dos joelhos além das pontas dos pés [3,6,7]. A barra utilizada foi de 150 cm de comprimento, com suporte manta hay, para apoio sobre os ombros. A massa total da barra foi fixada em 28 kg para o grupo masculino e 18 kg para o grupo feminino. O intervalo entre as condições foi de 5 minutos, onde o número de repetições, associado ao estado de treinamento dos sujeitos e a baixa intensidade da sobrecarga da barra, evitaram os efeitos da fadiga [11]. A amplitude de movimento foi controlada tendo como base as fases descendente (FD) e ascendente (FA) do agachamento. A FD - da posição inicial (PI), com joelhos estendidos, até a posição final (PF), início da inversão no sentido do movimento, onde foi determinado o ângulo máximo de flexão do joelho. A FA - o retorno da FD, a partir da PF (ângulo máximo de flexão do joelho) até PI, onde foi determinado o ângulo máximo de extensão. A analise eststística dos dados foi realizada através do teste Kolmogorov-Smirnov, para verificar distribuição normal dos dados e ANOVA one-way, com o teste post-hoc de Tukey, para comparação entre as três condições propostas no estudo, com nível de significância de 0,05. A comparação entre as condições de estudo (ANOVA), com relação à EMG, foi realizada nos valores de RMS de cada músculo. Para apresentação dos resultados, a média dos valores de RMS de cada músculo foi expressa como o percentual de ativação para o total da atividade elétrica de todos os 5 músculos testados, em cada condição [12]. Através do teste t, com nível de significância de 0,05, foi verificada a existência de diferença significativa entre os sujeitos do gênero. Como só foi encontrada diferença significativa para o músculo Vasto Lateral (p=0,038), na C2 (15mm), optou-se por tratar os dados em um único grupo. Os programas de análise de sinais foram implementados com o aplicativo Matlab 6.5 (The Mathworks, EUA) e os testes estatísticos realizados com o aplicativo SPSS versão (SPSS, EUA). RESULTADOS Com base na cinemática angular (Tabela 1) foi verificado um comportamento distinto entre as três articulações estudadas. Não foram encontradas diferenças significativas para as articulações do quadril e joelho nos ângulos máximos de flexão e extensão. Tabela 1 - Cinemática angular (média ±DP) para as articulações do MI nos movimentos de flexão e extensão. Cinemática Condição 1 Condição 2 Condição 3 Flexão Máxima do Quadril (º) 87,12±6,66 91,61±8,55 94,41±8,70 Flexão Máxima do Joelho (º) 92,52±11,81 89,10±10,82 88,34±11,09 Flexão Máxima do Tornozelo (º) 20,83±6,85 17,13±7,50 11,11±6,55* Extensão Máxima do Quadril (º) 10,20±7,25 9,93±7,55 9,30±7,15 Extensão Máxima do Joelho (º) 8,58±6,16 7,96±4,47 7,28±4,55 Extensão Máxima do Tornozelo (º) 3,13±8,02 8,26±8,65 14,73±8,76* Velocidade Escalar do Quadril (º/s) 43,78±7,66 43,06±8,34 41,98±6,28 Velocidade Escalar do Joelho (º/s) 40,47±5,86 43,22±7,14 42,83±7,29 Velocidade Escalar do Tornozelo (º/s) 12,66±2,97 13,26±2,67 12,80±3,44 * Diferenças estatisticamente significativas entre C3 e C1 (p<0,05).

4 A articulação do tornozelo apresentou diferenças significativas para a média do ângulo flexão máxima e extensão máxima entre C1 e C3, diferenças estas que ocorreram em função da elevação do retropé. As velocidades escalares nas articulações do quadril, joelho e tornozelo, entre as três condições de estudo, não apresentaram diferenças estatisticamente significativamente (Tabela 1). Com relação à ativação muscular não foram encontradas diferenças significativas durante o agachamento livre com barra quando comparadas às condições de estudo (C1, C2 e C3). Nas três condições o músculo Vasto Lateral foi o que apresentou maior ativação (Tabela 2), com valores mais elevados para C3 (36,24%) e C2 (36,19%). Na C1 a ativação foi de 34,82%. Para a FRS não foram encontradas diferenças significativas no antepé e retropé para as três condições de estudo. Na região do antepé, a componente vertical da FRS, apresentou valores de 0,47, 0,49 e 0,51 do peso total (peso corporal mais peso do implemento), respectivamente para C1, C2 e C3. Estes valores foram mais elevados do que para região do retropé (0,42; 0,45 e 0,44, respectivamente para C1, C2 e C3). Os valores mais baixos no antepé e retropé foram encontrados para C1 podem estar relacionados com o apoio da região do arco plantar (valor não mensurado), situação esta que não ocorre nas demais condições (C2 e C3) devido à elevação do calcanhar. Tabela 2 Percentual de ativação de cada músculo durante a realização do agachamento Músculos Condição 1(%) Condição 2(%) Condição 3(%) Eretor Lombar 22,61 ±8,00 20,27 ±6,18 19,34 ±4,99 Glúteo Máximo 9,19 ±2,24 9,01 ±2,31 8,67 ±2,34 Bíceps Femoral 10,14 ±4,42 9,58 ±3,89 9,18 ±3,96 Vasto Lateral 34,82 ±5,98 36,19 ±5,32 36,24 ±5,49 Reto Femoral 23,24 ±5,60 24,95 ±4,59 26,57 ±5,26 * Diferenças estatisticamente significativas entre as condições de estudo (p<0,05). DISCUSSÃO O comportamento cinemático das articulações do joelho e quadril não apresentou alterações significativas em função da elevação do calcanhar, mostrando que a execução do exercício ocorreu de forma semelhante nas três condições de estudo. Este comportamento também foi observado para a velocidade escalar do movimento para as articulações do quadril, joelho e tornozelo, sendo inferiores aos encontrados por Zink et al. [13]. Convém salientar que com elevação do calcanhar (C3) ocorre uma redução do ângulo médio de flexão para articulação do joelho que está associada a um aumento da flexão do quadril. Esse comportamento pode ser proveniente da estratégia de manutenção do equilíbrio, em função da projeção vertical do centro de massa dentro da base de suporte dos pés [6]. Deste modo a elevação do calcanhar pode favorecer a diminuição da sobrecarga no joelho, tendo em vista que em cadeia cinética fechada à medida que o ângulo passa de 85º ocorre um aumento da compressão

5 patelofemoral [3] e a partir de 135º aumenta o risco do desenvolvimento de lesão do tipo osteocondrite dissecante [4]. Observou-se que com a elevação do calcanhar ocorreu um aumento da força vertical na da região do antepé, porém não foram encontradas diferenças significativas. Este discreto amento da força vertical no antepé pode ser resultado da adaptação do equilíbrio [6], com a diminuição da flexão do joelho e aumento da flexão do quadril. Com relação à atividade elétrica de cada músculo não foram encontradas diferenças significativas entre as três condições de estudo, mostrando que a elevação do calcanhar não influenciou na ativação muscular. Do mesmo modo, não foram encontradas diferenças significativas na atividade elétrica muscular durante o agachamento com relação ao posicionamento dos pés [3,5,4]. Mostrando assim que a variação no posicionamento do ângulo dos pés parece não ser eficiente para alterar o critério de recrutamento muscular durante o agachamento. O músculo vasto lateral apresentou maior percentual de ativação comparado aos demais músculos para todas as condições de estudo (com e sem elevação do calcanhar). Estes resultados estão de acordo com a literatura [1,2,9,12], onde encontraram valores de percentual de ativação da média da atividade eletromiográfica mais elevados para o vasto lateral (37,79% vasto lateral; 18,85% vasto medial) na fase ascendente (concêntrica) e levemente mais baixos (39% vasto lateral; 43,25% vasto medial) para a fase descendente (excêntrica) do movimento comparado com os demais músculos do membro inferior (vasto medial, bíceps femoral e glúteo máximo) [12]. Escamila et al. [3] colocam que o no agachamento os músculos vasto medial e lateral produzem aproximadamente o mesmo volume de atividade. Com relação ao reto femoral observou-se que o percentual de ativação é inferior ao vasto lateral, em todas as situações de estudo. Estando de acordo com a afirmação [3] de que a atividade dos vastos é de 30-90% maior que a do reto femoral no agachamento, mostrando assim que o agachamento é mais eficiente para o desenvolvimento dos vastos quando comparado ao desenvolvimento do reto femoral. O músculo eretor lombar apresentou o maior percentual de ativação na execução do agachamento sem elevação do calcanhar (C1), onde a flexão do quadril foi menor, porém apresentou maior flexão para o joelho e maior dorsiflexão, no final da fase descendente/início da fase ascendente, fatos estes que podem estar associados à necessidade de manutenção do equilíbrio para a execução do movimento. Mostrando assim que a elevação do calcanhar poderia contribuir para a diminuição da tensão dos eretores lombares. Tensão esta que não é reduzida pela utilização do cinto durante a execução do agachamento [13]. Fry et al [9] salientam que um dos maiores problemas em um programa de treinamento de força é a inabilidade de manter o contato completo do pé com o solo durante o agachamento. Esta capacidade de manter o contato completo do pé com o solo auxilia na estabilização do movimento, e é muito influenciada pelas variáveis estruturais, como a altura, comprimento do tronco e comprimento do fêmur, principalmente em sujeitos destreinados [8]. Podendo assim a elevação do calcanhar contribuir para a manutenção do contato do pé durante toda a amplitude de movimento executada no agachamento.

6 CONCLUSÕES Os resultados encontrados neste estudo mostram que a elevação do calcanhar não influência de forma significativa na atividade elétrica dos músculos analisados, não prejudicando assim a performance, tanto para treinamento como para reabilitação. Assim, a estratégia para a elevação dos calcanhares pode ser utilizada visando reduzir a sobrecarga na articulação do joelho, contribui para a manutenção do equilíbrio e minimizar a restrição imposta pelo alongamento da musculatura posterior dos membros inferiores, sem comprometer a participação muscular. Para a prescrição do agachamento é importante considerar as características estruturais, o grau de habilidade, o condicionamento físico e a integridade estrutural do sistema locomotor do executante. REFERÊNCIAS [1] Abelbeck KG. Biomechanical model and evaluation of a linear motion squat type exercise. J. Strength Cond. Res. 2002; 16(4): [2] Escamilla RF, Francisco AC, Fleisig GS, Barrentine SW, Welch CM, Kayes AV, Speer KP, Andrews JR. A three-dimensional biomechanical analysis of sumo and conventional style deadlifts. Med. Sci. Sports Exerc. 2000; 32(7): [6] Hirata RP, Duarte M. Análise da carga mecânica no joelho durante o agachamento livre com barra. Anais do XI CBB CD- ROM. [7] Fry AC, Smith JC, Schilling BK. Effect of knee position on hip and knee torques during the barbell squat. J. Strength Cond. Res. 2003; 17(4): [8] Fry AC, Kraemer WJ, Bibi, KW, Eyford T. Stature variables as discriminators of foot contact during the squat exercise in untrained females. J. Appl. Sport Sci. Research. 1991; 5(2): [9] Fry AC, Housh TJ, Hughes RA, Eyford T. Stature and flexibility variables as discriminators of foot contact during the squat exercise. J. Appl. Sport Sci. Research. 1988; 2(2): [10]Vaughan LC, Davis BL, O CONNOR JC. Dynamics of human gait. Champaign: Human kinetics publishes, [11]Augustsson J, Thomeé R, Hornstedt P, Lindblom J, Karlsson J, Grimby G. Effect of pre-exhaustion exercise on lower-extremity muscle activation during a leg press exercise. J. Strength Cond. Res. 2003; 17(2): [12]Caterisano A, Moss RF, Pellinger TK, Woodruff K, Lewis VC, Booth W, Khadra T. The effect of back squat depth on the EMG activity of 4 superficial hip and thigh muscles. J. Strength Cond. Res. 2002; 16(3): [13]Zink AJ, Whinting WC, Vincent WJ, McLaine AJ. The effects of a weight belt on trunk and leg muscle activity and joint kinematics during the squat exercise. J. Strength Cond. Res. 2001; 15(2): claudiopeixoto@terra.com.br manfio6@hotmail.com [3] Escamilla RF, Fleisig GS, Zheng N, Lander JE, Barrentine DW, Andrews JR, Bergemann BW, Moorman CT. Effects of technique variations on knee biomechanics during the squat and leg press. Med. Sci. Sports Exerc. 2001; 33(9): [4] Escamilla RF. Knee biomechanics of the dynamic squat exercise. Med. Sci. Sports Exerc. 2001; 33(1): [5] Escamilla RF, Fleisig GS, Zheng N, Barrentine SW, Wilk KE, Andrews JR. Biomechanics of the knee during closed kinetic chain and open kinetic chain exercises. Med. Sci. Sports Exerc. 1998; 30(4)