CARACTERIZAÇÃO DE UMA NADADORA COM DEFICIÊNCIA FÍSICA UNILATERAL DE MEMBRO SUPERIOR

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1 CARACTERIZAÇÃO DE UMA NADADORA COM DEFICIÊNCIA FÍSICA UNILATERAL DE MEMBRO SUPERIOR Dissertação apresentada à Faculdade de Desporto da Universidade do Porto, com vista à obtenção do grau de Mestre em Atividade Física Adaptada (Decreto-lei nº74/2006 de 24 de março) ORIENTADOR: Professor Doutor Ricardo Jorge Pinto Fernandes CO-ORIENTADOR Professor Doutor Pedro Alexandre Gomes Santiago de Figueiredo Renata Matheus Willig Porto, 2013

2 Willig, R. M. (2013). Caracterização de uma nadadora com deficiência física unilateral de membro superior. Porto: R. Willig. Dissertação de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Atividade Física Adaptada, apresentada à Faculdade de Desporto da Universidade do Porto. PALAVRAS-CHAVE: Deficiência física, natação adaptada, desempenho

3 AGRADECIMENTOS A Deus! Ao meu orientador Professor Doutor Ricardo Jorge Pinto Fernandes muito obrigada por me permitir participar deste grupo e de usufruir desta experiência incomparável repleta de muitos desafios e de vastas aprendizagens. Ao meu coorientador Professor Doutor Pedro Alexandre Gomes Santiago de Figueiredo muito obrigada por assumir esta co orientação, foram dez meses de muito empenho, dedicação, cobranças e ensinamentos. Chefinho, serei sempre grata e admiradora desta inteligência e competência em tudo e com todos. Aos colegas do Gabinete de Natação as Anas, Jailton, João, Kelly, Karla, Mariana, Marisa, Tiago, Valdir e a Professora Susana obrigada a todos por me terem acolhido, ensinado e trabalhado junto, tenham a certeza que sem vocês esta etapa não estaria sendo atingida. Aos LABIOMEP, técnicos e engenheiro Pedro Gonçalves, muito obrigada por todas as ajudas. Sara, obrigada pelos dias e noites dedicados em ajudar-nos. Ainda aos Tugas Ana Silva, Ana Sousa, João, Marisa, Tiago e Sara saibam que através de vocês conheci a verdadeira riqueza portuguesa, a amizade de pessoas muito bem-dispostas, sinceras e acima de tudo amigos e amigas para qualquer hora. Aos moradores, Diana, Toni, Morgana e agregados (César, Cris e Wagner) da habitação 18 muito obrigada pelo companheirismo, apoio, paciência e convívio. Assim como aos companheiros de chimarrão Nórton e Ana. Por mais que caminhemos em direções diferentes, longe ou perto vocês estarão sempre no meu coração e com um pulsar forte pelo vosso sucesso. i

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5 Ao treinador Pedro Lima, que me concedeu a oportunidade de estagiar junto do grupo da Natação Adaptada além de me ter mostrado o quão rico é este grupo e esta modalidade. A Cris minha companheira de estágio. E à nadadora e seus familiares, obrigada pelo carinho, disposição e atenção para com este estudo. Ao grupo do mestrado em Atividade Física Adaptada. As colegas Bruna, Ana Carolina Pinho, Ana Carolina Reys e Rosângela. Assim como um especial agradecimento ao coordenador de curso, Professor Rui Corredeira, que esteve junto deste grupo sempre disponível para melhor atender e auxiliar. Aos que ficaram no Brasil. Aos meus amigos, em especial Selia, Jana, Fernanda, Sofia, Gansas, Patrícia que mesmo longe estiveram sempre perto, além de incentivarem deram-me mais determinação para esta etapa. E por último, e mais importante a minha família. Pai, Mãe, Paula, Tias, Pretinhas e Gi o inestimável apoio, incentivo, compreensão nestes dois anos de mestrado, vocês são minha base para tudo. Todos os dias lembro-me de vocês e tenho muitas saudades de todos. E a todas as outras pessoas que fizeram parte desta etapa tão importante. MUITO OBRIGADA! iii

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7 ÍNDICE GERAL Agradecimentos... i Índice geral... v Índice de figuras... vii Resumo... ix Abstract... xi Lista de abreviaturas e símbolos... xiii Capítulo Introdução Geral... 1 Capítulo Caracterização biomecânica da prova de 50 m livres de uma nadadora com deficiência física de um membro superior Capítulo Biophysical characterization of a one-arm amputee female swimmer Capítulo Discussão Geral Capítulo Conclusões Capítulo Considerações Finais Capítulo Referências Bibliográficas Apêndices... I Apêndice I Termo de Consentimento Livre e Esclarecido... I Apêndice II - Consentimento para Fotografias... IV v

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9 ÍNDICE DE FIGURAS Capítulo 2 - Caracterização biomecânica da prova de 50m livres de uma nadadora com deficiência física de um membro superior Figura Comportamento da distância de ciclo (DC), velocidade de nado (v) e frequência gestual (Lex et al.) durante a prova dos 50 m livres. As medições foram realizadas entre os 15 e os 25 m, os 25 e os 35 m e os 35 e os 45 m Figura Duração relativa (painel esquerdo) e duração absoluta (painel direito) das fases do ciclo de nado do membro com deficiência (C/def) e do membro sem deficiência (S/def) Figura Regressão não linear do tipo potência entre a força de arrasto hidrodinâmico (D) e a velocidade de nado (v) Figura 2.4- Representação gráfica do perfil da força durante o teste de 30 s do nado amarrado. A linha tracejada indica a F méd e a linha contínua o índice de fadiga Capítulo 3 Biophysical characterization of a one-arm amputee female swimmer Figure Relationship among speed and stroke length (Lecrivain et al.) and stroke frequency (SF), intracycle velocity variation (IVV), energy cost (C), adapted index of coordination (IdCadapt), and hydrodynamic drag (D) vii

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11 RESUMO A carência em pesquisas com jovens com deficiência física e inatividade física, principalmente em exercícios vigorosos e sustentados, motivou a caracterização de uma nadadora com deficiência física unilateral de membro superior. Para tal realizou-se uma caracterização técnica de uma prova de 50 m livres e avaliou-se o efeito da velocidade nas respostas biomecânica e fisiológica. Foi efetuada uma análise da prova de 50 m livres no IDM Berlim 2013 e avaliou-se a velocidade de nado, frequência gestual e distância de ciclo. Realizou-se também uma avaliação de 25 m, à velocidade da prova de 50 m, para avaliar além dos parâmetros anteriores o índice de coordenação e a variação intracíclica de velocidade. Os parâmetros supracitados também foram analisados tendo em vista a realização de um protocolo de 100 m e um protocolo incremental (5 x 200 m) do custo energético e do limiar anaeróbio, estes obtidos através de parâmetros fisiológicos. Foi ainda medida a força de arrasto hidrodinâmico, através do sistema de mediação de arrasto MAD-System e a força propulsiva através do teste de nado amarrado. Os principais resultados apontam para a redução da velocidade, da frequência gestual, da força de arrasto hidrodinâmico nas três situações em análise, bem como do custo energético e da variação intracíclica de velocidade nos protocolos de 100 m e 5 x 200 m. A distância de ciclo manteve-se quase inalterada após os 25 m da prova e diminuiu com o aumento da velocidade nos outros dois protocolos. O incremento da velocidade estabelece uma relação positiva com os demais parâmetros, exceto o índice de coordenação. A técnica de crol é realizada segundo o modelo de coordenação catch-up. Os valores de força no teste de nado amarrado sugerem a existência de fadiga ao longo da prova de 50 m. A velocidade ao limiar anaeróbio é de 0.93 m.s -1 a concentração de lactato é 1.64 mmol.l -1. Conclui-se que a nadadora apresenta semelhanças técnicas com a literatura para a sua classe funcional, com exceção dos fatores envolvendo o limiar anaeróbio. Os fatores que influenciam na performance da natação diferem na sua magnitude em nadadores com e sem deficiência, corroborando a importância da avaliação e estudo neste grupo. ix

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13 ABSTRACT The shortfall in research with young people with disabilities and their inactivity in vigorous and sustained exercise encouraged the characterization of a young female swimmer with an upper extremity congenital disorder. A technical characterization of a 50m freestyle race and the assessment of the effect of swimming speed in biomechanical and physiological responses were performed for that purpose. A 50m freestyle race analysis was performed at IDM BERLIN 2013 in which swimming speed, stroke frequency, and stroke length were measured. Additionally, a 25m freestyle laboratory protocol was applied using the same swimming velocity as in the 50m race, were evaluated the index of coordination and intracyclic velocity variation, as well as the three parameters registered in the race. The aforementioned parameters were also registered during a 100m maximal speed front crawl test and an incremental speed protocol (5 x 200m) together with energy cost and anaerobic threshold, obtained through physiologic parameters, active drag using MAD-System, and propulsive force through tethered swimming. Main results show a decrease in speed, stroke frequency, and active drag in three analysed situations, as well as energy cost and intracyclic velocity variation in 100 m e 5 x 200 m protocols. The stroke length reduced with speed increase and was maintained after 25 m of race. Speed increase has a positive relationship with further parameters, apart from index of coordination. This technique presents a catch-up coordination model. The tethered swimming force suggests that there is fatigue during 50 m race. The anaerobic threshold occurred at 1.64 mmol.l -1 and the corresponding velocity was of 0.93 m.s-1.this study concludes that the tested swimmer presents technical similarities with other elements of her class, except for the anaerobic threshold. The factors that influence swimming performance differ in magnitude between swimmers with and without physical disability, corroborating the importance of evaluation in performance. xi

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15 LISTA DE ABREVIATURAS E SÍMBOLOS η P ρ A C C D D DC/SL Ė tot FG/SF F máx F méd F mín IdC IdC adapt IdC com IdC direito IdC esquerdo IdC sem IDM Berlin IF IPC IS n S v VIV/VIV VO 2máx eficiência propulsiva/propelling efficiency massa volúmica do corpo parâmetro da função do arrasto/parameters of the power functions custo energético/energy cost coeficiente de arrasto força de arrasto hidrodinâmico/hydrodynamic drag distância de ciclo/stroke length dispêndio energético/energy expenditure frequência gestual/stroke frequency força máxima força média força mínima índice de coordenação índice de coordenação adaptado/ adapted index of coordination índice de coordenação membro com deficiência índice de coordenação membro direito índice de coordenação membro esquerdo índice de coordenação membro sem deficiência International Deutsche Meisterschaften for Swimmers with an impairment Berlin índice de fadiga Comité Paralímpico Internacional índice de simetria parâmetro da função do arrasto/parameters of the power functions área de secção transversa máxima do corpo velocidade/speed variação intracíclica da velocidade/intracyclic velocity variation consumo máximo de oxigénio xiii

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17 CAPÍTULO 1 Introdução Geral Nos últimos anos as pessoas com deficiência têm-se constituído como prioridade de estudo de várias entidades. O relatório mundial sobre deficiência do ano de 2011 estimou para 2004 que uma prevalência de 15% da população mundial estaria vivendo com alguma deficiência. A Organização Mundial da Saúde aponta, por meio de pesquisas de deficiência ou tendo esta como componente, a prevalência na população portuguesa de 19,9% incluindo deficiências de limitação de atividade, impedimento e restrição à participação, baseada na Classificação Internacional de Funcionalidade, Incapacidade e Saúde CIF (CIF, 2004). A CIF é uma classificação da funcionalidade e incapacidade do ser humano que tenta proporcionar uma compreensão e base científica dos domínios da saúde e os domínios relacionados com ela. De maneira sistemática, as delimitações básicas para esta classificação são Funcionalidade e Incapacidade (funções e estrutura do corpo, atividade e participação) e Fatores Contextuais (fatores ambientais e pessoais) (CIF, 2004). De um modo geral, as pessoas com deficiência podem apresentar deficiência visual, auditiva, intelectual e/ou física (motora), e é nesta última que o presente estudo se enquadra. A deficiência motora é caracterizada por um comprometimento físico em consequência de fatores traumáticos, fisiológicos ou genéticos que restringem os movimentos de um indivíduo. Adicionalmente, a ausência em partes ou total de um segmento induz a dificuldade de se movimentar segundo um padrão (Diehl, 2008). Segundo Duarte e Werner (1995) a deficiência física pode ser designada do tipo congénita, quando existe desde o nascimento do indivíduo, e adquirida, quando no decorrer da sua vida a pessoa sofre alguma lesão. Outra classificação, importante para o âmbito desportivo, refere-se à ausência das funções nos segmentos, delimitando em paresia a perda parcial das funções e plegia a perda total. Adicionalmente a estas duas classes existem prefixos para especificar melhor a deficiência: 1

18 mono, di, tri e tetra para número de membros afetados; e hemi para hemisfério direito ou esquerdo (Mauerberg de Castro, 2005). A atenção que as pessoas com deficiência têm ganho originou oportunidades de experimentarem atividades que por muito tempo foram restringidas por barreiras físicas, sociais e ambientais, fazendo do desporto um exemplo destas oportunidades (Labronici et al., 2000). A iniciativa da prática desportiva por pessoas com deficiência foi iniciada no ano de 1871 por pessoas com deficiência auditiva, através do baseball oferecido na escola americana School of Deaf, de Ohio. No ano de 1888 registou-se o surgimento do primeiro clube desportivo para indivíduos com deficiência em Berlim. Porém, os marcos iniciais do desporto para pessoas com deficiência estão no pós-guerra: (i) Primeira Guerra Mundial na Alemanha, em que os soldados que adquiriram alguma deficiência começaram a praticar as modalidades de Tiro e Arco e Flecha; (ii) Segunda Guerra Mundial, o governo inglês convidou o doutor Ludwig Guttman (conhecido por ver no desporto uma forma de integrar as pessoas com deficiência mental e física na sociedade) para chefiar a missão especial de tratar os soldados com lesão medular. Em decorrência, no ano de 1948, o médico organizou o primeiro evento desportivo para atletas em cadeira de rodas, que teve início no mesmo dia dos Jogos Olímpicos de Londres com a participação de 16 atletas competindo em Arco e Flecha (Mauerberg de Castro, 2005; Winnick, 2011). Deste modo, o desporto adaptado surgiu como importante meio de reabilitação física, social e psicológica através de modificações e adaptações às limitações e potencialidades do indivíduo para possibilitar a experiência de novos movimentos e vivências (Duarte & Werner, 1995; Mauerberg de Castro, 2005). A atividade física e desportiva apareceu assim como recreação, terapia e rendimento para as pessoas com deficiência, com o propósito de desenvolver a autoestima, estimular a independência, melhorar na valorização pessoal, interação social, condição física, capacidades físicas gerais e prevenção de deficiências secundárias (Mauerberg de Castro, 2005). Por tudo isto, a definição da terminologia desporto adaptado é recente. Para Mauerberg de Castro (2005) a designação desporto adaptado não é aceite 2

19 internacionalmente, em detrimento de desporto para pessoas com deficiência ou desporto para deficientes. Por outro lado, Winnick (2011) defende que o desporto adaptado se refere ao desporto modificado ou criado para ir ao encontro das necessidades das pessoas com deficiência. Apesar de outras terminologias já terem sido usadas para a ampla relação entre desporto e deficiência, o termo desporto adaptado é preferido por razões como: a consistência com os termos educação física adaptada e atividade física adaptada centra-se no desporto ao invés da deficiência, pode também ser praticado em ambiente integrado, é consistente com a teoria da normalização, promove a criação de oportunidades desportivas e oferece oportunidade para buscar excelência no desporto num amplo contexto de participação (Winnick, 2011). Apesar do desenvolvimento do desporto adaptado, este ainda apresenta algumas restrições de acesso à população jovem. O nível de atividade física habitual em jovens com deficiência física é inferior, assim como são considerados menos aptos e com maiores limitações físicas para participação desportiva comparativamente aos jovens sem deficiência (Longmuir & Bar-Or, 2000). Ao passo que o baixo nível de atividade física na infância indica uma propensão para o sedentarismo, o qual torna-se maior com o aumento da idade, assim tornando estes jovens com deficiência como um grupo potencial para o desenvolvimento de futuros estudos e programas de atividade física e desportiva (Longmuir & Bar-Or, 2000; Rintala et al., 2011). As atividades físicas e desportivas para crianças e jovens demonstram benefícios no seu crescimento e desenvolvimento, incrementam a massa óssea, ajudam a prevenir a obesidade, melhoram o perfil lipídico e diminuem a pressão arterial quando ministradas de maneira correta e equilibrada. Quando inadequadamente orientadas podem prejudicar o crescimento, gasto energético, idade e estado maturacional e gerar aparecimento de lesões (Alves & Lima, 2008). Além disso, num estudo realizado com jovens nadadores com deficiência física aponta-os com valores que não revelam indícios de baixa autoestima, assim como a participação desportiva pode ajudar os adolescentes a reconhecerem a funcionalidade do seu corpo (Martin, 1999). 3

20 No âmbito do desporto adaptado, a natação tem sido praticada tendo em conta aspetos terapêuticos, recreativos e competitivos, entre outros. Dentre os inúmeros benefícios pertinentes e já citados da prática desportiva, o desenvolvimento da natação adaptada apresenta-se como (i) auxiliador no esquema corporal (lateralidade, orientação, equilíbrio), aumento e desenvolvimento muscular, (ii) ajuda no controle do peso, (iii) incentivo favorável de um autoconceito e autoestima já que utilizar o fato de banho ensina a ver a própria imagem, obrigando a aceitar, conhecer e gerar interesse em melhorá-la, (iv) meio de eliminar pudores e medos, levando o desportista a superá-los e enfrentá-los da melhor maneira possível, (v) modo de favorecer as relações sociais com colegas de atividade, treinador, desportistas, assim como demais membros de outros clubes e (vi) melhoria da sua autonomia, independência e motivação (Macías García & González López, 2012). Para Gorgatti e da Costa (2008) o desporto adaptado é aquele vinculado ao rendimento desportivo. Dentre os inúmeros desportos praticados com fins competitivos, mais de vinte estão presentes nos Jogos Paralímpicos, como por exemplo a natação, atletismo, ciclismo, esgrima, remo, judo, basquetebol e rugby em cadeira de rodas, entre outros. Os Jogos Paralímpicos representam o símbolo máximo do desporto adaptado, fazendo dos seus atletas exemplos a serem seguidos por pessoas em situação de reabilitação, sedentarismo e iniciação desportiva (Brazuna & Mauerberg-deCastro, 2001). Nesta perspetiva, a natação adaptada vem ganhando destaque nas pesquisas. Os estudos no âmbito da natação adaptada, tanto com nadadores paralímpicos como aspirantes a este posto e demais afins da natação adaptada, vêm crescendo, e esta vem sendo explorada paralelamente aos interesses da natação pura desportiva, principalmente na área da biomecânica desportiva (Keogh, 2011). A natação adaptada está estruturada por meio de uma classificação que avalia a capacidade de locomoção, avaliada por meio de uma contagem de pontos para o teste muscular, disfunção muscular (coordenação), mobilidade articular, comprimento dos membros amputados e as medidas do tronco (Abrantes et al., 2006; Layman, 2000). Esta avaliação tem o propósito de reconhecer o impacto 4

21 da deficiência no desempenho em natação, permitindo assim que nadadores com diferentes deficiências compitam de forma justa entre si. O nome da classe na natação é composto por um prefixo seguido de um número. O prefixo identifica o evento a competir definindo-se em S de swimming, para nado de estilo livre, costas e mariposa, SB de breaststroke, designando o bruços e SM de medley, para identificar Estilos. A numeração de 1 a 14 identifica a deficiência do nadador. Valores entre 1 e 10 são destinados à deficiência física, de modo que consoante o aumento da limitação imposta pela deficiência diminui o prefixo numérico da classe. Os valores de 11 a 13 são designados para as pessoas com deficiência visual, também decrescendo conforme o aumento da limitação apresentada. A classe 14 é aplicada às pessoas com deficiência intelectual (Abrantes et al., 2006; Layman, 2000). Nos últimos anos, a exploração científica da natação adaptada tem demonstrado interesse em compreender inúmeros fatores pertinentes ao desempenho dos nadadores com deficiência física: bioenergéticos, biomecânicos e psicológicos. O Quadro 1.1 apresenta uma síntese de alguns dos principais estudos realizados na área da natação adaptada com nadadores com deficiência física desde o ano Quadro 1.1 Sistematização de estudos bioenergéticos, biomecânicos e psicológicos no âmbito da natação adaptada desde Autor/Ano Daly et al. (2000) N 1 (M; F) Idade Classe/ Deficiência 32 (16,16) - Tópico principal Fornecer informações dos melhores nadadores Paralímpicos. Daly et al. (2001) 329 S2-S10 Velocidade na partida, viragem e chegada. Daly et al. (2003) 134 (72, 62) S2-S10 Análise da prova de 100 m livres nas Paralímpiadas em Sydney Satkunskiene et al. (2005) 18 (9; 9) S3-S10 Índice de coordenação. 1 N significa o número de participantes do estudo. 5

22 Quadro 1.1 Sistematização de estudos bioenergéticos, biomecânicos e psicológicos no âmbito da natação adaptada desde 2000 (continuação). Autor/Ano N 1 (M; F) Idade Classe/ Deficiên cia Tópico principal Payton & Wilcox (2006) 8 (2; 6) 17.6±3.0 Amp. Uni. Coto. Propulsão dos membros superiores. Garatachea et al. (2006) 8 (4; 4) 25.1±7 S3-S7 Determinação e validação da velocidade crítica. Schega et al. (2006) 14 S4, S7- S10 Simulação computacional do arrasto passivo. Prins e Murata (2008b) 8 - Análise cinemática de nadadores com deficiência física Fulton et al. (2009b) 242 (120; 122) S2-S13 Evolução (tempo) durante 3 anos. Fulton et al. (2009a) 14 (8; 6) S6-S10 Variação na ação dos membros inferiores. Osborough et al. (2009) 13 (3; 10) S8-S9 Relação entre parâmetros do ciclo de nado e características antropométricas. De Aymerich et al. (2010) 29 S1-S10 Diferença no acumulo de lactato sanguíneo em nadadores com e sem deficiência. Burkett et al. (2010) 20 (20; 0) 22.6±3.1 S8-S10 Componentes da partida, nadadores olímpicos vs paralímpicos. Lecrivain et al. (2010) 1 (0; 1) Amp. Uni. Coto. Influência da variação da velocidade de rotação do tronco e braço. Osborough et al. (2010) 13 (3; 10) 16.9±3.1 S8-S9 Parâmetros ciclo de nado e índice de coordenação. Fulton et al. (2011) 12 (9; 3) 19.8±2.9 S7-S10, S13 Otimização velocidade na ação dos membros inferiores. Oliveira et al. (2013) 30 (30; 0) 34.1±7.9 - Fatores motivacionais. Oh YT et al. (2013) 113 (69,44) 23.2±6.5 S3-S10, S11-14 Relação entre o arrasto passivo e nível da deficiência em natação A natação competitiva visa percorrer uma determinada distância no menor tempo possível, em determinada técnica de nado, exigindo desta forma que os nadadores consigam gerir a sua capacidade técnica e metabólica. A análise da 1 N significa o número de participantes do estudo. 6

23 capacidade técnica baseia-se em estudos biomecânicos, quer em natação pura desportiva quer na natação adaptada. Já a economia de nado tem sido tradicionalmente avaliada através do custo energético (Barbosa et al., 2006; Daly et al., 2000; Fernandes et al., 2002). Investigadores da área da biomecânica e treinadores têm procurado perceber quais são os parâmetros pertinentes e o grau de relação com o desempenho dos atletas com as variabilidades funcionais (Keogh, 2011). Os estudos da área da biomecânica da natação realizaram-se nos diferentes grupos de praticantes, desde os representantes do alto nível competitivo - atletas paralímpicos aos nadadores que desfrutam dos momentos iniciais da competição. Assim, como na natação pura desportiva, os estudos no âmbito da natação adaptada têm abordado distintos parâmetros atuantes durante o nado em estilo livre. De modo que ao ser o fator tempo o resultado da competição, a velocidade de nado torna-se um parâmetro referencial e a sua identificação conjuntamente de outros parâmetros permite perceber o desempenho do nadador durante uma prova. Um estudo realizado por Burkett et al. (2010) verificou que nadadores S10 e olímpicos durante o início da prova apresentam velocidades similares durante o deslize, enquanto os nadadores das classes S9 e S8 apresentaram menores velocidades, provavelmente pela maior dificuldade em manter o alinhamento corporal durante o movimento. No entanto, as classes S8 e S9 parecem conseguir manter menor variação da velocidade na transição entre deslize e início do nado, comparativamente à S10. Esta, por sua vez, apresentou valores inferiores aos nadadores Olímpicos. Além disto, este estudo aponta a vantagem de analisar não apenas as classes mas as distintas deficiências, já que dentro de uma classe há um conjunto de capacidades diferentes que, quando não consideradas podem mascarar determinadas características chave da performance (Burkett et al., 2010). As diferentes deficiências físicas provocam distintas mecânicas de nado, sendo importante caracterizar as prováveis limitações impostas por cada deficiência na mecânica do movimento, uma vez que é através do uso adequado de um padrão mecânico de nado e da força muscular que o nadador desfruta da 7

24 capacidade de se propulsionar na água (Prins & Murata, 2008a, 2008b). A progressão na água é dependente da interação entre forças resistivas e propulsivas que atuam no corpo do nadador a uma dada velocidade (Vilas- Boas et al., 2010). A força externa (resistiva) que atua sobre o nadador, com a mesma direção, mas sentido oposto ao seu deslocamento é denominada de força de arrasto hidrodinâmico (D) e pode ser calculada como indica a Equação 1.1: D= 1 2 C D ρ S v 2 Equação 1.1 em que C D é o coeficiente de arrasto, ρ é a massa volúmica do corpo, S a área de secção transversa máxima do corpo e v é a velocidade de nado (Toussaint et al., 2000). A avaliação da intensidade do arrasto hidrodinâmico é destinada a quantificar a resistência da água produzida pelo movimento do corpo, de modo que a grandeza do arrasto hidrodinâmico verificada quando o corpo realiza o movimento é denominada de arrasto hidrodinâmico ativo (Kolmogorov & Duplishcheva, 1992). O arrasto ativo, dentre outros métodos, pode ser verificado por um sistema de medição composto por uma série de plataformas de apoio submersas e ligadas a um transdutor de força (Measurement Active Drag - MAD). O sistema quantifica a força exercida pelo nadador ao impulsionar-se para a frente pela ação dos membros superiores, já que é restringida a ação dos membros inferiores, de modo que ao assumir que a velocidade de execução foi constante assume-se que a força média exercida é igual à força média de arrasto (Toussaint et al., 2000; Toussaint et al., 2004). Já a força propulsiva apresenta como uma das suas formas de avaliação o método denominado de nado amarrado. Esta avaliação é constituída por um cabo de aço preso à cintura do nadador, que por sua vez está ligado a um transdutor de força e um computador. Assim, permite identificar valores de força média, mínima e máxima, aplicadas pelo nadador e o seu comportamento ao longo do tempo definido pelo protocolo a ser realizado (Morouço et al., 2012; Ribeiro, 2007). Estudo realizado com teste de 30 s máximos em nado 8

25 amarrado possibilitou comparar nadadoras sem deficiência e com amputação unilateral do membro superior, constatando que a limitação física provocou médias de força menores nas nadadoras com deficiência e um declínio de força maior do que as nadadoras sem deficiência (Lee, 2012). Para Prins e Murata (2008a) nadadores com amputação de membro superior sofrem pela redução na capacidade de gerar força propulsiva. Durante o movimento, a área frontal dos membros deve ser maximizada a fim de alcançar uma maior área de contato e potencializar a força propulsiva. As alterações físicas no corpo ou até a ausência das mãos e segmentos dos membros podem restringir estes nadadores de usufruírem de áreas transversas dos membros para exercer força, podendo assim evidenciar-se a compensação pelo aumento na velocidade de rotação dos membros superiores. Este aumento de velocidade de rotação pode levar a um aumento na frequência gestual (Prins & Murata, 2008a), a qual é definida como o número de ciclos efetuados por unidade de tempo, considerando que um ciclo engloba o período entre a entrada de uma mão na água até à sua entrada seguinte (Craig & Pendergast, 1979). Por sua vez, o produto entre a frequência gestual e a distância de ciclo - deslocamento durante um ciclo de nado- resulta na velocidade de nado. Daly et al. (2000) ao analisarem a mudança da frequência gestual em relação às velocidades de nado dentro de uma prova de 400 m estilo livre, verificaram que os indivíduos modificam a velocidade principalmente pela alteração da frequência gestual. Já para Prins e Murata (2008b) a frequência gestual é aumentada para gerar o aumento da velocidade devido à falta de propulsão causada pela deficiência. A ação dos membros superiores também tem atraído atenção para a coordenação do movimento. O índice de coordenação (IdC) é uma forma de caracterizar os padrões de coordenação através da quantificação do tempo não propulsivo entre a ação dos dois membros superiores (Chollet et al., 2000; Seifert et al., 2004). O ciclo de nado é dividido em quatro fases, duas propulsivas e duas não propulsivas, sendo elas em ordem de execução: entrada e deslize, tração, empurre e recuperação. Conforme a ação de cada membro superior e a sua sincronização nas fases define-se a coordenação em 9

26 três modelos denominados de oposição, catch-up e sobreposição. Oposição indica que um membro superior começa a fase de tração quando outro está terminando a fase de empurre. O modelo em catch-up é caracterizado como sendo constituído por um tempo de atraso na fase propulsiva entre dois membros superiores. Por fim, sobreposição, tal como o nome indica, descreve uma sobreposição entre as fases propulsivas. Atualmente existe uma versão de índice de coordenação adaptado (IdC adapt ) utilizada para nadadores com deficiência física de membro superior baseada no ângulo medido entre a superfície da água e o segmento ombro-cotovelo (Osborough et al., 2010). A velocidade também ganha importância em cada ciclo de nado, sendo a sua amplitude de variação reconhecida como um parâmetro denominado variação intracíclica de velocidade (VIV) (Vilas-Boas et al., 2010), ou seja, representa a aceleração e desaceleração de um ponto fixo no corpo do nadador durante um ciclo de nado (Fernandes et al., 2012). No âmbito da natação adaptada, todavia em estudo com nadadores com Síndrome de Down, realizou-se uma caracterização da VIV utilizando-se a metodologia de análise cinemática de um ponto fixo na anca, visto que este ponto quando analisado em posição anatómica conduz a uma estimativa similar ao centro de massa do corpo (Fernandes et al., 2012; Marques-Aleixo et al., 2013; Vilas-Boas et al., 2010). A compreensão e intervenção nos parâmetros da técnica ajudam a evitar movimentos indesejados, conduzindo a um menor dispêndio energético e/ou atingindo maiores velocidades de deslocamento para um mesmo dispêndio energético, o que consequentemente eleva o seu rendimento desportivo (Barbosa et al., 2006). A razão entre dispêndio energético e velocidade média de nado corresponde ao custo energético, o qual tem sido associado à economia de nado, e é compreendido como a energia metabólica gasta para transportar uma massa corporal a determinada distância (Pendergast et al., 1978). Apesar da reconhecida importância da bioenergética, os estudos envolvendo parâmetros fisiológicos na natação adaptada para pessoas com deficiência física encontram-se em número bastante limitado. O consumo de oxigénio é alvo de avaliação em vários estudos na natação pura desportiva (Fernandes et al., 2008; Sousa et al., 2013; Wakayoshi et al., 1992), 10

27 contrariamente à natação adaptada. Este parâmetro foi avaliado em situação de nado e arrasto passivo em uma amostra subdividida em três grupos em (i) S1 e S2, (ii) S3 e S4, e (iii) S5 e S6, e indicou que a velocidade correspondente ao consumo máximo de oxigénio (VO 2máx ), assim como o deslize e arrasto passivo, se relacionam não só com o grau da deficiência, mas sendo também determinantes na performance destes nadadores (Chatard et al., 1992). Outro parâmetro associado à performance da natação, que permite verificar a resposta que o corpo venha a apresentar a determinada intensidade de exercício é a concentração de lactato sanguíneo. Ainda através da verificação do lactato sanguíneo e respetivas velocidades é possível identificar o limiar anaeróbio, comumente utilizado por permitir verificar a intensidade mais elevada de exercício na qual existe equilíbrio entre a produção e remoção de lactato sanguíneo (Kindermann et al., 1979). De Aymerich et al. (2010) verificaram a existência de diferenças na concentração de lactato nas diferentes classes de deficiências após um esforço máximo anaeróbio e esforço anaeróbio-aeróbio, na sua técnica preferencial. Concluiu-se que, nas intensidades de esforço anaeróbio e anaeróbio-aeróbio, os nadadores de classes com maior limitação motora possuem baixas concentrações de lactato comparativamente aos nadadores das classes com menores limitações, sendo estes últimos também semelhantes aos sem deficiência. O número limitado de estudos existentes na área da natação adaptada englobando simultaneamente aspetos biomecânicos e bioenergéticos evidencia a necessidade de incentivar novos estudos que venham ao encontro de melhor compreender o desempenho de nadadores com deficiência física. Deste modo, o presente estudo tem como objetivo geral caracterizar biomecânica e bioenergeticamente uma nadadora juvenil com deficiência física unilateral de membro superior. 11

28 12

29 CAPÍTULO 2 Caracterização biomecânica da prova de 50 m livres de uma nadadora com deficiência física de um membro superior Resumo O presente estudo teve por objetivo caracterizar a prova de 50 m livres de uma nadadora com deficiência física unilateral de membro superior, através das seguintes variáveis: velocidade de nado, frequência gestual, distância de ciclo, variação intracíclica da velocidade, índice de coordenação, força de arrasto hidrodinâmico e propulsiva. Realizou-se a análise cinemática da prova do IDM BERLIN 2013 e um protocolo de 25 m para verificar os cinco primeiros parâmetros. Avaliou-se o arrasto hidrodinâmico através do MAD-System e a força propulsiva por nado amarrado. A velocidade e a distância de ciclo diminuíram com a distância de prova, especialmente na primeira metade, enquanto a frequência gestual manteve um caimento regular. A variação intracíclica de velocidade foi de CV=0.10 e a coordenação em modelo catch-up. A força de arrasto hidrodinâmico diminuiu também durante a prova. A força em nado amarrado permitiu determinar um índice de fadiga de 12%. Este traduz a instalação da fadiga ao longo da prova, manifestada pelo decréscimo da velocidade e da frequência gestual. Sugere-se que a frequência gestual esteja associada à alteração da variação intracíclica de velocidade. A assimetria coordenativa era esperada para este tipo de deficiência, tal como o modelo de coordenação em catch-up. Palavras-chave: deficiência física; desporto adaptado; natação; biomecânica. 13

30 Abstract Biomechanical characterization of the 50m freestyle race of an upper limb physically disabled female swimmer The present study aimed to characterize a 50m race of a female swimmer with upper limb unilateral physical disability, by studying the swimming velocity, stroke frequency, stroke length, intracyclic velocity variation, index of coordination, active drag and propulsive force. A race kinematical analysis at IDM BERLIN 2013 and a 25m test were performed to assess the first five above-referred parameters. The MAD-System was used to evaluate the active drag force and tethered swimming allowed to determine the propulsive force. The velocity and the stroke length decreased within the race, especially in the first half, while stroke frequency presented a regular decrease. The intracyclic velocity variation was of cv = 0.10 and coordination between upper limbs corresponded to the catch-up mode. The active drag also presented a reduction along the duration of the race. The tethered swimming force also allowed assessing a fatigue index of 12%. It is suggested that stroke frequency was associated with the variation of intracyclic velocity variation. The coordinative asymmetry was expected for such disability, such as the coordination in catch up mode. Key-words: physical disability; adapted sports; swimming; biomechanics; 14

31 Introdução Em natação pura desportiva a velocidade pode ser calculada pelo produto entre a frequência gestual (FG) e a distância de ciclo (DC) (Craig & Pendergast, 1979), tendo estes parâmetros sido estudados em nadadores sem (Craig & Pendergast, 1979; Pelayo et al., 1996) e com deficiência (Daly et al., 2003; Osborough et al., 2009a; Osborough et al., 2009b). A combinação entre estes dois parâmetros poderá sofrer alterações em nadadores com deficiência física devido à ausência parcial ou total dos segmentos propulsivos (Prins & Murata, 2008). Complementarmente é sabido que em nadadores com deficiência física unilateral ao nível do cotovelo a velocidade de nado está mais relacionada com a FG do que com a DC, quer em modelos teóricos (Prins & Murata, 2008) quer em modelos experimentais (Osborough et al., 2009a; Osborough et al., 2009b; Osborough et al., 2010). Por outro lado, estes parâmetros apresentam uma relação direta com o padrão coordenativo entre os membros superiores, que para nadadores com deficiência física unilateral de membro superior (classe S9) se apresenta em modelo catch-up (Osborough et al., 2010), mantendo-se estável com o aumento da velocidade (Osborough et al., 2010; Satkunskiene et al., 2005). Para além disto, devido às diferenças morfológicas entre os segmentos, os nadadores com deficiência física tendem a apresentar um perfil menos hidrodinâmico do que os nadadores sem deficiência, apresentando valores superiores de força de arrasto hidrodinâmico em função da menor classe funcional (Schega et al., 2006). Contudo, Schega et al. (2006) reportam-se apenas ao arrasto passivo, carecendo de informação relativamente ao arrasto experimentado durante o nado. Durante o nado, a combinação das forças resistivas opostas ao deslocamento do nadador e das forças propulsivas reflete-se na variação intracíclica de velocidade (VIV) do nadador, a qual é considerada um indicador de eficiência (Figueiredo et al., 2012; Marques-Aleixo et al., 2013; Vilas-Boas et al., 2010). Apenas um estudo apesentou valores de VIV para nadadores com deficiência física (Payton & Wilcox, 2006), apresentando valores superiores deste parâmetro comparativamente aos nadadores sem deficiência (Schnitzler et al., 15

32 2010), indicando assim uma relação menos favorável destes nadadores em administrar as forças durante o ciclo de nado (Vilas-Boas et al., 2010). Muito embora se verifique um crescente número de estudos em nadadores com deficiência física de modo a melhorar a compreensão do desempenho de nado desta população, são escassos os estudos que analisam de forma integrada diferentes parâmetros biomecânicos, particularmente em situação de competição. Sendo assim, o presente estudo teve como objetivo caracterizar do ponto de vista biomecânico a prova de 50 m livres de uma nadadora com deficiência física unilateral do membro superior. Materiais e Métodos Foi estudada uma nadadora de 13 anos de idade (1.62 m e 41.1 kg) com má formação congénita no membro superior direito, apresentando alterações que diferenciam os membros superiores no comprimento dos braços, antebraços e mãos. A nadadora em estudo foi classificada pelo Comité Paralímpico Internacional como S9 (classe funcional que compreende entre seus padrões motores lesão medular à altura de S1-2, poliomielite com um membro inferior não funcional, amputação abaixo do cotovelo, amputação simples acima do joelho (Abrantes et al., 2006)) na sua primeira participação internacional no ano de Para realização do estudo, a participante e respetivos encarregados de educação foram previamente informados e esclarecidos sobre o protocolo de avaliação, obtendo-se consentimento escrito de ambos. A recolha de dados foi realizada em quatro etapas. A primeira foi conduzida durante o 27º International Deutsche Meisterschaften for Swimmers with an impairment, Berlim 2013 (IDM Berlim 2013), com prévia autorização dos responsáveis do evento. Para realização da análise da competição, foi efetuada a aquisição das imagens (50 Hz) da prova de 50 m livres por meio de uma câmara de vídeo (Sony Modelo DCR HC42E, Nagoya, Japão) posicionada paralelamente à marca dos 20 m da piscina, na plataforma superior às bancadas (local consentido pelo evento e destinado à imprensa oficial). Em seguida, para se identificar a velocidade de nado, FG e DC 16

33 analisaram-se as imagens através do software Dartfish versão 7 (Dartfish, Friburgo, Suíça), dividindo o percurso entre os 15 e 45 m em três fases com iguais distâncias (15-25 m; m; m). O percurso foi selecionado em virtude das imagens obtidas e a fim de evitar a interferência da partida. A velocidade média foi calculada pela razão entre a distância percorrida (m) e o tempo (s), e a FG por meio do inverso do tempo necessário para um ciclo completo (entrada da mão direita ou esquerda na água a entrada seguinte da mesma mão). A DC foi calculada pela razão entre a velocidade média e a FG. Posteriormente decorreu a segunda etapa, esta dedicada à análise da VIV e do índice de coordenação adaptado (IdC adapt ). A nadadora cumpriu 25 m à velocidade média da prova de 50 m livres. A aquisição das imagens (50 Hz) foi realizada através de duas câmaras de vídeo (Sony Modelo DCR HC42E, Nagoya, Japão) posicionadas, uma a 0.30 m acima da superfície e outra a 0,30 m de profundidade (dentro de uma caixa estanque SPK HCB) no plano sagital do movimento, a 9 m do plano de deslocamento da nadadora e a 12.5 m do bloco de partida. A análise cinemática foi realizada em três ciclos não inspiratórios, monitorizados através de um plano específico pré-calibrado com uma estrutura de calibração bidimensional (2.10 m x 3 m). Procedeu-se à digitalização manual de oito pontos anatómicos, previamente marcados na nadadora (lóbulo da orelha; linha articular do ombro, cotovelo e joelho região cárpica, trocânter (anca), e extremidade distal do dedo médio) utilizando o sistema Ariel Performance Analysis System (APAS - Ariel Dynamics, San Diego, USA), com análise residual utilizando um filtro passa baixo (5 Hz). A FG foi calculada como anteriormente descrita. Através do deslocamento horizontal do ponto fixo identificado na anca verificou-se a DC, a velocidade de nado e a VIV foi determinada por meio do coeficiente de variação da velocidade da anca num ciclo completo (desvio padrão / média * 100) (Marques-Aleixo et al., 2013; Vilas-Boas et al., 2010). O IdC adapt foi calculado conforme Osborough et al.(2010), sendo os valores de IdC adapt <0% indicativos de um intervalo de tempo entre o fim da fase de empurre de um membro superior e o início da fase de tração do outro (catchup); IdC adapt =0% representativo de que o início da fase de tração de um 17

34 membro superior ocorre no final da fase de empurre do outro (oposição); e o IdC adapt >0% aponta que a fase de tração de um membro está sobreposta a fase de empurre do outro (superposição) (Osborough et al., 2010; Seifert et al., 2010). Adicionalmente foi calculada a simetria existente na coordenação dos membros superiores utilizando o índice de simetria (IS), obtido através da expressão [IdC com_defiência IdC sem_ defiência / 0.5 (IdC com_ defiência + IdC sem_ defiência )]*100. Considera-se simétrica a coordenação entre os membros superiores quando o valor encontrado está entre -10% < IS < 10%, assimétrico para direita quando IS < -10%, e assimétrico para esquerda quando IS > 10% (Robinson et al., 1987; Tourny-Chollet et al.). A terceira etapa consistiu na determinação da força de arrasto hidrodinâmico através de um sistema de medição do arrasto ativo (MAD-System). O protocolo procedeu-se primeiramente por meio de uma passagem à máxima velocidade, seguida de nove repetições realizadas a velocidades inferiores, na técnica de crol e sem ação dos membros inferiores. Este sistema é composto por uma estrutura horizontal com 23 m de comprimento, situada a 0.8 m abaixo da superfície da água, com 16 plataformas de apoio distribuídas a uma distância de 1.35 m entre si. A estrutura encontra-se ligada a um transdutor de força e a um computador que regista a média da força aplicada em cada plataforma. O sinal de força foi adquirido por um conversor analógico-digital (BIOPAC Systems, Inc., Goleta, CA, USA) a uma frequência de 500 Hz e filtrado com um filtro passa baixo com uma frequência de corte de 10 Hz. Assumindo uma velocidade de nado constante, a força média exercida é igual à força média de arrasto. Deste modo, os dados das 10 repetições velocidade/força foram modelados (através dos mínimos quadrados) de acordo com D = A x v n, onde A e n são parâmetros da função e v é a velocidade de nado (Toussaint et al., 2000). A última etapa cumpriu-se através do teste de 30 s em nado amarrado, o qual consistiu num protocolo de nado à máxima intensidade durante 30 s. Para tal, a nadadora foi fixada pela cintura a um cabo de aço de 5 m de comprimento conectado a uma célula de carga, que por sua vez se encontrava fixada ao bloco de partida. O sinal de força foi adquirido através de um conversor A/D 18

35 (BIOPAC Systems, Inc., Goleta, CD, USA) à frequência de 500 Hz e posteriormente filtrado a 10 Hz. A nadadora foi orientada a deslocar-se até à extensão total do cabo e, ao primeiro sinal sonoro, iniciava o teste, devendo parar imediatamente após o sinal seguinte. O gráfico força/tempo foi registado e analisado para obter os valores de força máxima (F máx ) - valor médio obtido nos primeiros 5 s, força média (F méd ) - valor médio de força dentro dos trinta segundos de análise, e força mínima (F mín ) - valor médio nos últimos cinco segundos. Através destes valores foi calculado o índice de fadiga: índice de fadiga = [(F máx - F mín )/ F máx ]*100(Lee, 2012; Morouço et al., 2012; Rohrs & Stager, 1991). Resultados A Figura 2.1 apresenta o comportamento dos parâmetros biomecânicos gerais durante a prova dos 50 m livres. DC (m) FG (Hz) Figura Comportamento da distância de ciclo (DC), velocidade de nado (v) e frequência gestual (Lex et al.) durante a prova dos 50 m livres. As medições foram realizadas entre os 15 e os 25 m, os 25 e os 35 m e os 35 e os 45 m. Observou-se um decréscimo da velocidade ao longo da prova, com valor superior entre os 15 e os 25 m (1.35 m.s -1 ), reduzindo-se 12% no segundo momento da análise (25-35m) e 4% no terceiro (35-45 m). A DC apresentou uma notável redução do primeiro para o segundo percurso (1.89 e 1.78 m, 19

36 respetivamente), mantendo-se quase inalterada para o terceiro (1.79 m), à medida que a FG diminuía progressivamente ao longo da prova (0.71, 0.68 e 0.64 Hz). Complementarmente, a VIV apresentou um coeficiente de variação igual a 0.10, enquanto o IdC adapt apresentou um valor de -31.5%, correspondendo a um modelo em catch-up (IdC com_def de -35% e IdC sem_def de -28%, os quais resultaram num valor de índice de simetria de 22%). Na Figura 2.2 é apresentada a duração (absoluta e relativa) das fases do ciclo de nado na técnica de crol para ambos os membros superiores. S/def C/def S/def C/def S/def C/def S/def C/def entrada e agarre tração empure recuperação duração (%) Figura 2.2 -Duração relativa (painel esquerdo) e duração absoluta (painel direito) das fases do ciclo de nado do membro com deficiência (C/def) e do membro sem deficiência (S/def). O membro superior com deficiência apresentou menor duração percentual nas fases propulsivas, comparativamente ao membro sem deficiência, enquanto durante as fases de entrada e deslize e recuperação (não propulsivas) a duração foi menor para o membro superior sem deficiência. A Figura 2.3 apresenta a curva força de arrasto hidrodinâmico/velocidade, da qual foram estimados os valores de arrasto hidrodinâmico para as velocidades ao longo da prova de 50 m livres, correspondendo a 52.2, 43.5 e 40.4 N para o primeiro, segundo e terceiro percursos, respetivamente. 20

37 39 D (N) D = 32.07* v 1.58 r² = 0.98 p < v (m.s -1 ) Figura Regressão não linear do tipo potência entre a força de arrasto hidrodinâmico (D) e a velocidade de nado (v). No que concerne aos resultados do teste de nado amarrado, os valores de F máx e F méd foram 81.6 e 77.1 N respetivamente, revelando um índice de fadiga de 12%. Força (N) Figura 2.4- Representação gráfica do perfil da força durante o teste de 30 s do nado amarrado. A linha tracejada indica a F méd e a linha contínua o índice de fadiga. Discussão O objetivo deste estudo foi caracterizar do ponto de vista biomecânico a prova de 50 m livres de uma nadadora com deficiência física unilateral de membro superior. Os principais resultados indicam uma diminuição da velocidade e FG ao longo da prova, assim como uma estabilidade da DC nos últimos dois percursos. Verificou-se também que a VIV apresentou reduzida expressão, assim como um modelo de coordenação entre os membros superiores em 21

38 catch-up, embora com uma assimetria para o lado esquerdo. A força de arrasto hidrodinâmico decresceu concomitantemente com a diminuição da velocidade. O índice de fadiga, tal como a redução da velocidade na primeira metade da prova, apresentou um valor de 12%, resultado que deverá ser entendido como mais do que uma coincidência. O decréscimo conjunto da velocidade e da FG está de acordo com a literatura para nadadores com deficiência física unilateral de membro superior (Osborough et al., 2009a; Osborough et al., 2009b). Estes estudos apresentam um aumento da DC com a diminuição da velocidade e da FG, mas os protocolos utilizados não consideram as alterações mecânicas induzidas pela fadiga, como acontece em situação de competição, dado que utilizam um protocolo de velocidade incremental (Figueiredo et al., 2010). Complementarmente é válido salientar que para velocidades elevadas, os nadadores com amputação unilateral de membro superior (classe S8 e S9) utilizam a FG para conseguirem aumentar a velocidade de nado (Osborough et al., 2009b), devido à necessidade de compensarem a falta de segmentos propulsivos (Prins & Murata, 2008) No que concerne à VIV, a nadadora do presente estudo apresentou valor inferior aos descritos na literatura da natação adaptada, quer para nadadores com Síndrome de Down (0.17) (Marques-Aleixo et al., 2013) quer para nadadores S9 (0.35) (Payton & Wilcox, 2006). No entanto, neste último estudo analisou-se apenas a ação dos membros superiores, o que pode ter influenciado os valores da VIV (Payton & Wilcox, 2006), pois a ação dos membros inferiores representa uma contribuição significativa para a propulsão em velocidades elevadas (Deschodt et al., 1999), com maior evidência em nadadores com deficiência de membro superior. Comparativamente aos nadadores sem deficiência (Schnitzler et al., 2010; Schnitzler et al., 2008) os valores da VIV foram inferiores, provavelmente pelo menor pico de velocidade atingido pela nadadora, que poderá estar relacionado com a FG, a qual é gerenciada a fim de manter ações propulsivas consecutivas. O modelo de coordenação encontrado entre os membros superiores foi o catch-up, estando de acordo com estudos anteriormente realizados em 22

39 nadadores com deficiência física unilateral de membro superior (Osborough et al., 2010; Satkunskiene et al., 2005); porém, ao analisar a duração das diferentes fases do ciclo de nado, os valores no presente estudo são distintos da literatura, nomeadamente quando considerados os resultados de Satkunskiene et al. (2005). Este estudo reportou que 40% da totalidade do ciclo de nado é referente às fases propulsivas dos nadadores com deficiência física estudados (entre eles nadadores S9), enquanto a nadadora do presente estudo apresentou 15,5% do ciclo de nado constituído pelas fases propulsivas. A diferença encontrada pode ser explicada pela utilização de metodologias diferentes para o cálculo do IdC, pois Satkunskiene et al. (2005) utilizaram a metodologia de Chollet et al. (2000), enquanto o nosso estudo está em conformidade com Osborough et al.( 2010), o qual utiliza os ângulos entre o braço (segmento ombro / cotovelo) com a linha horizontal da superfície da água para identificar cada fase do ciclo de nado. Ao calcular o IdC adapt e complementar análise do IS, verificou-se que no membro sem deficiência existiu menor duração total do ciclo de nado, mas superior duração das fases propulsivas. Por outro lado, o membro com deficiência teve tempo superior na fase de recuperação, tornando o IdC adapt mais negativo. Devido a este facto, é possível verificar uma assimetria à esquerda, isto é, existe um maior desfasamento temporal entre o fim da fase de empurre do membro sem deficiência e o início da fase de tração do membro com deficiência, comparativamente ao fim da fase de empurre do membro com deficiência e o início da fase de tração do membro sem deficiência. No presente estudo, e como esperado, a força de arrasto hidrodinâmico estimada aumentou com o incremento da velocidade, apresentando valores superiores aos reportados para nadadoras da mesma faixa etária sem deficiência (Vilas-Boas et al., 2001). O valor da constante A (que depende do coeficiente de arrasto, massa volúmica da água e área de secção transversa) também foi superior ao valor de 24 identificado para mulheres (Toussaint et al., 2000). Estes valores eram expectáveis, visto que a literatura evidencia que nadadores S9 apresentam uma posição menos hidrodinâmica que nadadores 23

40 sem deficiência (Burkett et al., 2010). No entanto, valores de arrasto ativo na literatura são ainda escassos para este grupo de nadadores. Os valores médios e máximos absolutos de força durante o nado amarrado são mais elevados quer para nadadoras da mesma idade (Ribeiro, 2007), quer para nadadoras da mesma classificação funcional (Lee), sendo, no entanto, inferiores aos apresentados por Morouço et al. (Morouço et al., 2012). No que diz respeito ao índice de fadiga, os valores são inferiores aos descritos pelos mesmos autores (Lee, 2012; Morouço et al., 2012; Ribeiro, 2007). Esta diferença pode ser explicada pelos valores de força superiores da nadadora do presente estudo, assim como pela metodologia utilizada para o cálculo da F máx, que por vezes é avaliada durante os 10 s iniciais (Morouço et al., 2012). É importante salientar que o teste de 30 s em nado amarrado é tido como um meio confiável de estimar a performance de jovens nadadores em distâncias curtas (Morouço et al., 2012) e que a perda da capacidade de aplicação de força avaliada pelo índice de fadiga auxilia a compreender o desempenho da nadadora durante a prova de 50 m livres. Com o presente estudo foi possível verificar uma diminuição na aplicação de força ao longo do exercício/teste de 30 s em nado amarrado, a qual sugere a instalação de fadiga durante a prova de 50 m livres, tendo-se também verificado uma diminuição da FG e a manutenção da DC na segunda metade da prova. A diminuição da velocidade repercute-se no decréscimo dos valores de arrasto hidrodinâmico ao longo da prova. Complementarmente, o índice de simetria evidenciou a deficiência unilateral da nadadora, demonstrando uma assimetria para o lado sem deficiência, enquanto o modelo coordenativo em catch-up reflete o intervalo temporal existente entre fases propulsivas dos dois membros, caraterístico da classe funcional S9, particularmente em provas de curta distância. Finalmente, conclui-se que a FG é responsável pela magnitude da VIV, embora mais estudos sejam necessários para verificar o comportamento desta variável em nadadores com deficiência física em situação real de prova. 24

41 CAPÍTULO 3 Biophysical characterization of a female one-arm amputee swimmer Abstract Purpose: to examine the effect of swimming speed (v) on the biomechanical and physiological responses of a top-level unilateral arm amputee front crawl swimmer. Methods: The 13-y-old female unilateral arm (level of the elbow) amputee was tested for stroke length (Lecrivain et al.), stroke frequency (SF), adapted index of coordination (IdC adapt ), intracyclic velocity variation (IVV), active drag (D), and energy cost (C), during trials of increasing speed. Results: The swimmer presented a positive relationship between v and SF (R 2 =1, P<0.001), IVV (R 2 =0.97, P=0.002), D (R 2 =0.97, P=0.002), and C (R 2 =0.97, P=0.002), and a negative relationship with the SL (R 2 =0.99, P=0.001). No relation was found between v and IdC adapt (R 2 =0.35, P=0.22). A quadratic regression best fitted the relation between v and general kinematical parameters (SL and SF), a cubic for the IVV, power to the D, and linear to the C and IdC adapt. Conclusions: The subject's adaptation to increasing speed is different from able-bodied swimmers, mainly on inter-arm coordination, which influence the magnitude of the other parameters. These results might be useful to develop specific training and enhance performance. Keywords: Swimming, Biomechanical, Energetics, Motor control, Disability sport 25

42 Introduction The goal of competitive swimming is to perform the race distance as fast as possible, which, depends on a swimmer s ability to maximize propulsion and minimize resistance. Propulsion is generated by the combination of arms, legs and trunk movements, which are dependent on the swimmer s technique, but also on his/her ability to spend energy. Therefore, swimming speed can be described by the equation proposed by Pendergast et al. (1978): v=e (n D ) Equation 3.1 where v represents swimming speed, Ėtot total energy expenditure, ηp propelling efficiency, and D the hydrodynamic drag. With regard to Paralympic athletes, only a few biomechanical analyses of the swimming have been carried out. Their aim was to better understand the technical characteristics of limb amputee swimmers (Osborough et al., 2010; Satkunskiene et al., 2005). However, no studies have been carried out on both biomechanics and physiology of amputee s swimmers, despite the fact that is consensual that biomechanics and physiology/energetics are the most determinant areas to enhance performance in competitive swimming (Pendergast et al., 1978). Competitive swimmers with a single, elbow-level amputation (congenital or following injury) are clearly impaired when compared to able-bodied swimmers, as they have a reduced propelling surface, and must rely on the surface area of the existing limb to generate propulsion (Prins & Murata, 2008b). However, it is possible for the affected limb of a front crawl swimmer with a single elbow-level amputation to generate propulsion from the theoretically point of view (Lecrivain et al., 2010). Not only the absence of limbs influence propulsion, but can affect balance and posture when swimming (Prins & Murata, 2008b), which increase the drag force opposed to the displacement, as well as influence the inter-arm coordination, with consequences to energy consumption. It is therefore expected that 26

43 swimming mechanics and energetics would be altered in response to this impairment. Accordingly, the purpose of this study was to examine the effect of swimming speed on the biomechanical and physiological responses of a world-class unilateral arm amputee front crawl swimmer. Methods Subject A 13-year-old female swimmer 1.62 m of height, 1.44 m of arm span, 41.1 kg of body mass, 12% of percentage of adipose tissue) specialist in front crawl swimming participated in this study. Her best ranking was 3 th in the world (International Paralympic Committee, 2013). The participant was congenital single-arm amputee (level of the elbow) with restriction in length and function at hand and forearm, being classified as S9 by the International Paralympic Committee for front crawl. The subject and parents provided written informed consent to participate in this study, which was approved by the institutional review board according to the Helsinki Declaration. Design and Methodology In this case study, the subject performed three evaluation sessions in controlled environmental conditions (25-m indoor pool, 27.5 C) and was accustomed to all experimental procedures. An intermittent incremental protocol was performed, consisting of nx200-m steps, with increments of 0.05 m.s 1 (controlled by a visual pacer) and 30-s resting intervals, until volitional exhaustion (Fernandes et al., 2006). 48-h later the swimmer swam a 100-m maximum front crawl test. Both sessions were recorded with four below and two above the water stationary and synchronized video cameras (Sony, DCR-HC42E, Tokyo, Japan). It were analyzed four midpool stroke cycles for each 200-m step, and eight for the 100-m test. Twentyone body landmarks were manually digitized (50 Hz) using APAS (Ariel 27

44 Dynamics, Inc., USA). DLT and a digital low-pass filter (5 Hz) were used for three-dimensional reconstruction and smoothing. 24-h later the swimmer performed a set of an intermittent graded speed protocol consisting in 10 bouts of 25-m front crawl arms-only (legs elevated and constrained by a pull-buoy), with 3-min rest in-between, from slow to maximal speed in a system to measure D force (MAD-system) (Toussaint et al., 1990). Respiratory parameters were measured using a portable gas-analysis system (K4b 2, Cosmed, Rome, Italy) connected to a respiratory snorkel. Blood lactate [La - ] was analyzed from the earlobe capillary blood using a lactate analyzer (Lactate Pro, Arkray, Inc.). Energy expenditure of the incremental protocol was obtained through the addition of both aerobic and anaerobic lactic energy contributions. For the 100-m test the contribution of the aerobic, anaerobic lactic and anaerobic alactic were taken into consideration (for details see Capelli (1998)). Energy cost (C) was determined as the ratio of Ė and the corresponding swimming speed. The mean horizontal speed, stroke frequency (SF) and stroke length (SL) were computed using the position to time data. The intracycle velocity variation (IVV) was calculated through the coefficient of variation of the velocity to time values. D was assessed using the MAD-system and computed by least square fitting the speed/force data according to D=A.v n, where A and n are parameters of the power function and v is the swimming speed. Inter-arm coordination was obtained through an adapted version of the Index of Coordination (IdC adapt ) for arm amputee swimmers, as suggested by Osborough et al. (2010). The IdC adapt represent the time gap between the propulsion of the two arms as a percentage of the duration of the complete front crawl arm stroke cycle and was determined from the angle made by the shoulder-to-elbow position vector relative to the horizontal. Statistical Analysis Linear, polynomial (second and third degree), exponential, and power regressions between speed and biomechanical, coordinative and energetic variables were computed. For each relationship, the mathematical model that 28

45 presented the best adjustment and lowest standard error of the estimation was adopted. The level of statistical significance was set at p < Results Speed was positively related with SF, IVV, D, and C, and negatively related with the SL. The IdC adapt did not present a significant relation with the increased speed. In spite of these relations the regressions models that better fit the relationships were different depending on the variables. A quadratic regression best fitted the relation between speed and general kinematical parameters (SL and SF), a cubic for the IVV, power to the D, linear to the C and IdC adapt (Figure 3.1). 2.4 SL SF SL (m) R 2 =1, P< SF (Hz) Speed (m.s -1 ) R 2 =0.99, P= IVV R 2 =0.97, P= Speed (m.s -1 ) C (kj.m -1 ) R 2 =0.97, P= Speed (m.s -1 ) R 2 =0.35, P= R 2 =0.97, P=0.002 IdC adapt (%) D (N) Speed (m.s -1 ) Speed (m.s -1 ) Figure Relationship between speed and stroke length (Lecrivain et al.) and stroke frequency (SF), intracycle velocity variation (IVV), energy cost (C), adapted index of coordination (IdCadapt), and hydrodynamic drag (D). 29

46 Discussion This study showed a significant polynomial relationship between v and SF, and v and SL. Other authors already reported such type of relationship in competitive swimming (Barbosa et al., 2008). It seems that increases in SF and SL promoted an increase of v, up to an optimal value. So, if a swimmer does not have a long SL, there is a greater dependence of SF to achieve high swimming velocities, which is the case of the amputee swimmers (Osborough et al., 2010). Several arguments may explain this relationship, namely the link with the power output (Toussaint et al., 1990) and the neuromuscular activity responsible for the curvilinear shape of the force-velocity relationship (Minetti, 1998). Increases in speed in front crawl swimming have been highly related to the IdC (Seifert et al., 2007). However the IdC adapt of the amputee swimmer did not change, remaining in catch-up mode, as previously reported (Osborough et al., 2010), probably because they did not reach the critical v point where ablebodied swimmers have been observed to switch their arm coordination to overcome the large resistive forces that occur when swimming around that speed (Seifert et al., 2007). In fact IdC adapt is not related to functional level, swimming v, SL or SF for amputee swimmers (Satkunskiene et al., 2005). This might explain why the intrinsic inter-limb relationship of the swimmer was strongly preserved, despite a change in the task constraints. Our results showed that the IVV of the amputee swimmer was higher than those reported by Schnitzler et al. (2010) (~0.15), even for the recreational swimmers. In able-bodied elite swimmers their IVV remain stable, whereas it increases with speed in the recreational swimmers, suggesting that inter-arm adaptation ensures this stability as well as the efficiency of the technique (Schnitzler et al., 2010). However, as the recreational swimmers, amputee are not able to modified their IdC sufficiently and thus a non-stabilization of IVV occur. The D is related to v squared, nevertheless for this swimmer D was related to v 1.6, which is lower than the theoretical as well as experimental values for ablebody swimmers, due to the lower v achieved. Nevertheless, when comparing the mean D force for subjects of the same age swimming at 1.25 m.s -1, our 30

47 swimmer presented higher values (46.11 Vs. 30.1±2.37 N) (Toussaint et al., 1990). Due to the impairments to generate propulsive forces, with the increase in D, as well as in the IVV, the energy cost increase was expected (Capelli et al., 1998) showed an exponential increase for velocities above VO 2 max, however the best fit was a linear regression, probably due to the small range of v analyzed, in accordance with studies that explored this relationship in lower v (until VO 2 max) (Fernandes et al., 2006). Practical Applications This case study outlines methodology that can be used by sport scientists to quantify key aspects of amputee swimmers performance. Inter-arm coordination appears to influence the magnitude of IVV, active drag, and consequently energy cost. Amputee swimmers may benefit from coordination and SF training to try to minimize its impairment. However, training should be guided by a careful evaluation of the characteristics of the swimmers and without disrupting body alignment. Moreover, professionals, coaches, researchers, should take the original observation presented in this study into account. Conclusions In conclusion, these data prove that swimming performance-influencing factors of amputee-trained swimmer differ in the extent of their magnitude that of ablebodied. Furthermore, its evaluation is of considerable importance for the performance. Acknowledgments The results of the current study do not constitute endorsement of the product by the authors or the journal. 31

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49 CAPÍTULO 4 Discussão Geral A carência de pesquisas com jovens com deficiência, assim como a inatividade deste grupo, principalmente em exercícios vigorosos e sustentados, incentivou a criação do presente estudo. O objetivo principal foi caracterizar biomecânica e energeticamente uma nadadora juvenil com deficiência física unilateral de membro superior. Os parâmetros biomecânicos foram subdivididos em cinemáticos (velocidade, frequência gestual, distância de ciclo e variação intracíclica de velocidade), coordenativos (índice de coordenação adaptado) e dinâmicos (força de arrasto hidrodinâmico e força em nado amarrado). Os parâmetros bioenergéticos analisados foram o custo energético e concentrações de lactato ao limiar anaeróbio. As variáveis biomecânicas foram verificadas para as três diferentes situações (protocolo de 50 m, 100 m e incremental de 5 x 200 m), enquanto os bioenergéticos apenas nos dois últimos protocolos supracitados. Relativamente aos parâmetros biomecânicos gerais da velocidade de nado, FG e DC, foi possível verificar que a velocidade de nado bem como a FG foram crescentes do primeiro para o último patamar do protocolo de 5 x 200 m, ainda superior no protocolo de 100 m e deste para a prova de 50 m. Enquanto a DC apresentou os seus maiores valores no 2º patamar do protocolo de 5 x 200 m e menor valor no protocolo de 100 m e na prova de 50 m. Desta forma, o comportamento apresentado por estes três parâmetros corrobora com a indicação de que nadadores com deficiência física unilateral de membro superior apresentam o aumento da velocidade preponderantemente pelo aumento da FG (Osborough et al., 2009a; Osborough et al., 2009b; Osborough et al., 2010; Prins & Murata, 2008a). Esta preponderância da FG está relacionada com a necessidade que estes nadadores têm de compensar a falta de segmento através da sequência de ações propulsivas. Todavia, esta maior frequência do membro com deficiência deve ser analisada com cautela, uma vez que estudo realizado com simulação computacional de 33

50 nadadores com amputação unilateral de membro superior ao nível do cotovelo indica que o membro amputado pode auxiliar no aumento da velocidade, contudo a uma dada velocidade há uma velocidade angular mínima a que o braço deve rodar para gerar propulsão eficaz (Lecrivain et al., 2010). Payton e Wilcox (2006) também constataram a contribuição do membro com deficiência para gerar propulsão através da análise da VIV. Estes autores verificaram um aumento da velocidade intraciclo durante a fase propulsiva do segmento com deficiência, a qual ocorria em paralelo à fase não propulsiva do membro sem deficiência. Os valores da VIV apresentados por Payton e Wilcox (2006) foram os únicos encontrados na literatura para nadadores com deficiência física, os quais se diferenciaram quer em valores quer na metodologia do presente estudo. Além disso, uma análise anteriormente realizada no presente estudo (Capítulo 3) indica que a nadadora não consegue estabilizar a sua VIV por não conseguir modificar suficientemente o seu índice de coordenação, de modo que para Schnitzler et al. (2008) o aumento da duração da fase propulsiva e IdC pode manter a VIV no mesmo nível. A nadadora em estudo apresentou em todas as velocidades analisadas o mesmo modelo coordenativo catch-up assim como os nadadores classificados com S9 por Osborough et al. (2010) e Satkunskiene et al. (2005). Durante a análise daas fases do ciclo de nado foi possível observar que as fases propulsivas encontram-se entre 15 e 25% da duração relativa do ciclo de nado, de modo que em todas as análises o valor do IdC com_def foi mais negativo que o IdC sem_def. Para Osborough et al. (2010) tentar minimizar o catch-up do membro com deficiência, reduzindo o tempo antes de iniciar a sua fase de tração é uma estratégia para tentar melhorar a ação consecutiva da propulsão, aumentar a FG e a velocidade de nado. Relativamente aos aspetos dinâmicos procurou-se compreender a força aplicada em nado amarrado e a força de arrasto hidrodinâmico. A avaliação da força através do protocolo de 30 s de nado amarrado tem-se apresentado na literatura como um bom indicativo da performance para jovens nadadores (Morouço et al., 2012) porém é analisado com distintas metodologias. Morouço 34

51 et al. (2012) realizaram um estudo com jovens nadadores, identificando os valores de F máx e de F mín pelos seus picos, sendo a primeira extraída dos 10 s iniciais e a última dos 5 s finais, valores estes também utilizados para o cálculo do índice de fadiga. O gráfico da força em nado amarrado vs tempo em nadadores sem deficiência permite identificar a ação de cada membro superior, enquanto a nadadora do presente estudo não obteve as curvas de força tão características, provavelmente pela sua menor força gerada pelo membro com deficiência, restringindo a utilização desta metodologia. As metodologias de análise dos estudos de Lee (2012) e Ribeiro (2007) utilizam-se dos valores médio para identificar a F máx, F méd e F mín. A metodologia apresentada por Lee (2012) para avaliar nadadores com deficiência unilateral de membro superior verifica os valores de força analisando os valores médios de 3 ciclos de nado a cada 5 s de teste. Apesar de este estudo mostrar as suas curvas no gráfico as quais são semelhantes ao presente estudo, restringiu-se a utilização desta metodologia de análise por não ser possível identificar três ciclos de nado completos em cada 5 s. A metodologia selecionada foi baseada no estudo de Ribeiro (2007), a qual se diferencia da anterior por não se deter nos ciclos, analisando o valor médio dos 5 s iniciais e 5 s finais. Por conseguinte, os valores de força máxima e força mínima adquiridos foram utilizados para o cálculo do índice de fadiga por ambas as autoras (Lee, 2012; Ribeiro, 2007). A outra componente dos parâmetros dinâmicos estudados foi a análise do arrasto hidrodinâmico a qual concorda com a literatura, visto que para Burkett et al. (2010), Oh et al. (2013), Prins & Murata (2008a, 2008b) e Sherrill (2004) nadadores com deficiência física apresentam força de arrasto hidrodinâmico superior aos nadadores sem deficiência e maior quanto maior for a limitação motora, porém este grupo de autores não apresenta valores de arrasto ativo para nadadores com deficiência. Procurou-se igualmente perceber a resposta do arrasto hidrodinâmico assim como os demais parâmetros cinemáticos, coordenativos e o C com a variação da velocidade. O aumento da velocidade foi acompanhado pelo aumento da FG, arrasto hidrodinâmico e do C. A relação entre os três primeiros parâmetros 35

52 é referida para nadadores com deficiência por Osborough et al. (2009a); Prins e Murata (2008a); Schega et al. (2006), enquanto que a relação da velocidade e do C vão ao encontro de Capelli et al. (1998), Chatard et al. (1990), Craig et al.(1985), Poujade et al. (2002), Ratel e Poujade (2009) para nadadores sem deficiência. De acordo com Craig et al. (1985) os nadadores sem deficiência com variação da velocidade entre 1,0 e 1,70 m.s -1, apresentam alterações nos valores de C em virtude das alterações do arrasto causadas principalmente pela alteração da velocidade e consequentemente da FG. No que concerne aos nadadores com deficiência, a literatura apresenta maiores referências ao aumento da velocidade através do aumento da FG (Osborough et al., 2009; Payton & Wilcox, 2006; Prins & Murata, 2008b; Schega et al., 2006; Sherill, 2004). A DC da nadadora testada apresentou também uma resposta linear com a variação da velocidade (no protocolo de 100 m e incremental de velocidade) e uma relação inversa ao C e demais parâmetros, indo ao encontro de Craig et al. (1985). De fato, a DC parece permanecer quase inalterada até uma determinada velocidade e depois decresce (Figueiredo et al, 2011) e esse decréscimo aparenta ocorrer em virtude da acumulação de fadiga, a qual leva à diminuição da eficiência propulsiva e ao aumento do C (Caputo et al., 2006). O aumento do C e da FG juntamente com a diminuição da DC também é mostrado para nadadores sem deficiência, todavia os valores obtidos no presente estudo devem ser encarados com alguma cautela. De modo que a alteração morfológica apresentada pela nadadora do presente estudo poderá ter influência nos resultados obtidos. De acordo com Chatard et al. (1990) o comprimento da mão e braço influenciam o C, uma variação de 4 cm pode corresponder a 12 % de diferença no C. Quando realizado o protocolo para avaliação do arrasto hidrodinâmico o qual exigia a restrição do movimento dos membros inferiores, a nadadora em estudo apresentou baixa variação nas velocidades de nado, corroborando com a indicação de que nadadores com deficiência física de membro superior em elevadas velocidades utilizam-se significativamente da ação dos membros inferiores (Deschodt et al., 1999; Fulton et al., 2009). De acordo com Chatard et 36

53 al. (1990), nadadores com a técnica de nado marcada pela ação dos membros inferiores podem nadar mais rapidamente do que os nadadores com a técnica de nado caracterizada pela ação dos membros superiores se apresentarem grande potência aeróbia e anaeróbia. No presente estudo o protocolo incremental e intermitente de n x 200 (Fernandes et al., 2008) foi utilizado para avaliar a capacidade aeróbia da nadadora, permitindo verificar que a mesma apresenta o limiar anaeróbio para uma velocidade de 0.93 m.s-1 e lactatemia de 1.64 mmol.l-1. Estes valores são inferiores aos apresentados para nadadores S9 avaliados com o mesmo protocolo, os quais apresentaram o limiar anaeróbio para uma velocidade de 1,15 m.s-1 e concentração de lactato 6,3 mmol.l-1 (Júnior et al., 2013). Enquanto os valores referenciados na literatura para jovens nadadores sem deficiência de 10 e 11 anos em relação à velocidade e concentração de lactato para o limiar são respetivamente de 1.02 m.s-1e 2.3±0.59 mmol.l-1, (Fernandes et al., 2010) e para jovens com média de idade de 13 anos, os valores referidos encontram-se em 1.079±0.114 e 3.16±1.20 mmol.l-1 (Toubekis et al., 2006), evidenciando assim uma elevada variabilidade interindividual destes parâmetros (Stegmann et al., 1981). Adicionalmente, a limitação física da nadadora parece implicar menor velocidade e menor concentração de lactato (Chatard et al., 1992; De Aymerich et al., 2010) e limiar anaeróbio mais baixo. Assim, através da análise dos parâmetros bioenergéticos e biomecânicos (cinemático, coordenativos e dinâmicos) pesquisados verificou-se que os estudos com nadadores com deficiência física unilateral de membro superior, bem como sobre as demais deficiências, ainda são reduzidos de modo a limitar a caracterização entre os seus pares, classe funcional e deficiência, verificando-se a necessidade de incentivar mais estudos na área do treino para pessoas com deficiência, para que seja possível auxiliar nadadores e treinadores a pensarem em estratégias que venham ao encontro de aperfeiçoar o treino, incentivar a prática e primar pela qualidade da natação adaptada. 37

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55 CAPÍTULO 5 Conclusões A análise biomecânica e bioenergética da nadadora juvenil com deficiência física unilateral de membro superior, classificada pelo Comitê Paralímpico Internacional como S9, permitiu caracterizar que: O comportamento da aplicação de força no teste de 30 s em nado amarrado sugere a existência de fadiga durante a prova de 50 m, manifestada através da diminuição da velocidade e da FG ao longo da prova. Esta por sua vez foi acompanhada da manutenção da DC nos 25 m finais e da diminuição do arrasto hidrodinâmico. Sugere-se que a FG está associada à magnitude da VIV à velocidade da prova de 50 m. A assimetria coordenativa evidenciou a deficiência unilateral. O modelo coordenativo em cacth-up caracteriza a coordenação dos membros superiores à velocidade da prova de 50 m. A variação da velocidade durante o protocolo incremental e protocolo de 100 m estabeleceu uma relação negativa para a DC enquanto para a FG, VIV, arrasto hidrodinâmico e C a relação estabelecida foi positiva. O IdC adapt não apresentou relação significativa com o aumento da velocidade, mantendo o modelo cacth-up a todas as velocidades estudadas. A concentração de lactato assim como a velocidade ao limiar anaeróbio apresentam-se inferiores ao relatado para a classe S9. 39

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57 CAPÍTULO 6 Considerações Finais O desporto adaptado apesar de ser uma atividade destinada às pessoas com deficiência ainda se encontra inacessível para muitos jovens. A natação adaptada é uma modalidade desportiva em grande desenvolvimento científico e participativo. Os parâmetros que influenciam a sua performance são em parte de magnitude diferente para os nadadores com e sem deficiência. Deste modo, as características comuns a cada classe funcional não permitem definir um melhor padrão de nado para a mesma, pelo que, as particularidades de cada indivíduo, limitações e capacidades devem ser compreendidas e avaliadas a fim de se obterem melhores desempenhos. Logo, reconhecer e avaliar os atuais praticantes de natação pode auxiliar os treinadores e nadadores no processo de treino, trazendo maiores alicerces para uma carreira desportiva. A investigação científica na natação pura desportiva tem servido como base para os estudos na natação adaptada, no entanto é fundamental tentar adquirir maiores informações relativamente ao desempenho dos parâmetros biomecânicos como a velocidade, frequência gestual, distância de ciclo das diferentes deficiências em situação real de prova, bem como a variação intracíclica de velocidade durante os diferentes eventos de prova. Apesar do índice de coordenação ter sido adaptado para nadadores com amputação unilateral de membro superior, ainda são poucos os estudos acerca desta adaptação, a qual também pode necessitar de ser mais explorada. Os estudos envolvendo o custo energético e lactato sanguíneo carecem de mais informação no âmbito da natação para pessoas com deficiência física. 41

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59 CAPÍTULO 7 Referências Bibliográficas Capítulo 1 Abrantes, G. M., da Luz, L. M. R., & Barreto, M. M. (2006). Natação paraolímpica: Manual de orientação para professores de educação física Brasília: Comitê Paraolímpico Brasileiro. Alves, C. & Lima, R. V. B. (2008). Impacto da atividade física e esporte sobre o crescimento e puberdade de crianças e adolescentes. Revista Paulista de Pediatria, 26(4), Barbosa, T. M., Keskinen, K. L., & Vilas-Boas, J. P. (2006). Factores biomecânicos e bioenergéticos limitativos do rendimento em natação pura desportiva. Revista Motricidade, 2(4), Brazuna, M. R. & Mauerberg-deCastro, E. (2001). A trajetória do atleta portador de deficiência física no esporte adaptado de rendimento. Uma revisão da literatura. Revista Motriz, 7, Burkett, B., Mellifont, R., & Mason, B. (2010). The influence of swimming start components for selected olympic and paralympic swimmers. Journal of applied biomechanics, 26(2), Chatard, J. C., Lavoie, J. M., Ottoz, H., Randaxhe, P., Cazorla, G., & Lacour, J. R. (1992). Physiological aspects of swimming performance for persons with disabilities. Medicine and science in sports and exercise, 24(11), Chollet, D., Chalies, S., & Chatard, J. C. (2000). A new index of coordination for the crawl: Description and usefulness. International journal of sports medicine, 21(1), CIF. (2004). Classificação internacional de funcionalidade, incapacidade e saúde. Lisboa Craig, A. B., Jr. & Pendergast, D. R. (1979). Relationships of stroke rate, distance per stroke, and velocity in competitive swimming. Medicine and science in sports, 11(3),

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63 Oh, Y. T., Burkett, B., Osborough, C., Formosa, D., & Payton, C. (2013). London 2012 Paralympic swimming: passive drag and the classification system. British journal of sports medicine, 47(13), Payton, C. & Wilcox, C. (2006). Intracyclic speed fluctuations of uni-lateral arm amputee front crawl swimmers. Revista Portuguesa de Ciências do Desporto, 6(1), Pendergast, D., Di Prampero, P., Craig, A., & Rennie, D. (1978). The influence of some selected biomechanical factors on the energy cost of swimming. Atas do Swimming Medicine IV. Prins, J. & Murata, N. (2008a). Stroke mechanics of swimmers with permanent physical disabilities. 24(1), Prins, J. & Murata, N. (2008b). Kinematic analysis of swimmers with permanent physical disabilities. International Journal of Aquatic Research and Education, 2(4), Ribeiro, S. M. S. (2007). Avaliação indirecta da funcionalidade anaeróbia de nadadores de diferente estatuto maturacional com recurso a testes laboratoriais e de terreno. Porto, Portugal. Dissertação de Doutoramento apresentada à da Universidade do Porto. Rintala, P., Valima, R., Tynjala, J., Boyce, W., King, M., Villberg, J., & Kannas, L. (2011). Physical activity of children with and without long-term illness or disability. Journal of physical activity & health, 8(8), Satkunskiene, D., Schega, L., Kunze, K., Birzinyte, K., & Daly, D. (2005). Coordination in arm movements during crawl stroke in elite swimmers with a loco-motor disability. Human movement science, 24(1), Schega, L., Kunze, K., & Daly, D. (2006). Simulation of functional restrictions in swimmers with disabilities. Atas do First International Symposium Sciences And Practices In Swimming. Atlantica. Seifert, L., Chollet, D., & Bardy, B. G. (2004). Effect of swimming velocity on arm coordination in the front crawl: A dynamic analysis. Journal of sports sciences, 22(7), Sousa, A., Jesus, K. d., Figueiredo, P., Vilas-Boas, J. P., & Fernandes, R. J. (2013). Cinética do consumo de oxigênio a intensidades de nado 47

64 moderada e extrema. Revista Brasileira de Medicina do Esporte, 19, Toussaint, H. M., Hollander, A. P., Van den Berg, C., & Vorontsov, A. (2000). Biomechanics of swimming. In W. E. Garrett & D. T. Kirkendall (Eds.), Exercise and sport science (pp ). Philadelphia. Toussaint, H. M., Roos, P. E., & Kolmogorov, S. (2004). The determination of drag in front crawl swimming. Journal of Biomechanics, 37(11), Vilas-Boas, J. P., Fernandes, R. J., & Barbosa, T. M. (2010). Intra-cycle velocity variations, swimming economy, performance, and training in swimming. In L. Seifert, D. Chollet & I. Mujika (Eds.), World book of swimming: From science to performance (pp. 1-15): Nova Science Publishers, Inc. Wakayoshi, K., Yoshida, T., Udo, M., T, K., Moritani, T., Mutoh, Y., & Miyashita, M. (1992). A simple method for determining critical speed as swimming fatigue threshold in competitive swimming. International Journal of Sports Medicne, 13(5), Winnick, J. P. (2011). Adapted physical education and sport (5ª, Champaign, IL: J. P. Winnick. Capítulo 2 Abrantes, G. M., da Luz, L. M. R., & Barreto, M. M. (2006). Natação paraolímpica: manual de orientação para professores de educação física. Brasília. Burkett, B., Mellifont, R., & Mason, B. (2010). The influence of swimming start components for selected olympic and paralympic swimmers. Journal of applied biomechanics, 26(2), Chollet, D., Chalies, S., & Chatard, J. C. (2000). A new index of coordination for the crawl: description and usefulness. International journal of sports medicine, 21(1), Craig, A. B., Jr., & Pendergast, D. R. (1979). Relationships of stroke rate, distance per stroke, and velocity in competitive swimming. Medicine and science in sports, 11(3),

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66 Osborough, C. D., Payton, C. J., & Daly, D. J. (2010). Influence of swimming speed on inter-arm coordination in competitive unilateral arm amputee front crawl swimmers. Human movement science, 29(6), Payton, C., & Wilcox, C. (2006). Intracyclic speed fluctuations of uni-lateral arm amputee front crawl swimmers. Revista Portuguesa de Ciências do Desporto, 6(1), Pelayo, P., Sidney, M., Kherif, T., Chollet, D., & Tourny, C. (1996). Stroking Characteristics in Freestyle Swimming and Relationships With Anthropometric Characteristics. Journal of Applied Biomechanics, 12(2), Prins, J., & Murata, N. (2008). Kinematic analysis of swimmers with permanent physical disabilities. International Journal of Aquatic Research and Education, 2(4), Ribeiro, S. M. S. (2007). Avaliação Indirecta da Funcionalidade Anaeróbia de Nadadores de Diferente Estatuto Maturacional com Recurso a Testes Laboratoriais e de Terreno. Porto, Portugal: Universidade do Porto. Relatorio de Estagio apresentado a Robinson, R. O., Herzog, W., & Nigg, B. M. (1987). Use of force platform variables to quantify the effects of chiropractic manipulation on gait symmetry. Journal of manipulative and physiological therapeutics, 10(4), Rohrs, D. M., & Stager, J. M. (1991). Evaluation of anaerobic power and capacity in competitive swimmers. 7(3), Satkunskiene, D., Schega, L., Kunze, K., Birzinyte, K., & Daly, D. (2005). Coordination in arm movements during crawl stroke in elite swimmers with a loco-motor disability. Human movement science, 24(1), Schega, L., Kunze, K., & Daly, D. (2006). Simulation of functional restrictions in swimmers with disabilities. Comunicação apresentada em First International Symposium Sciences And Practices In Swimming. Atlantica. 50

67 Schnitzler, C., Seifert, L., Albertym, M., & Chollet, D. (2010). Hip Velocity and Arm Coordination in Front Crawl Swimming. International Journal of Sports Medicine, 31, Schnitzler, C., Seifert, L., Ernwein, V., & Chollet, D. (2008). Arm coordination adaptations assessment in swimming. International journal of sports medicine, 29(6), Seifert, L., Toussaint, H., Alberty, M., Schnitzler, C., & Chollet, D. (2010). Arm coordination, power, and swim efficiency in national and regional front crawl swimmers. Human Movement Science, 29(3), Tourny-Chollet, C., Seifert, L., & Chollet, D. (2009). Effect of force symmetry on coordination in crawl. International journal of sports medicine, 30(3), Toussaint, H. M., Hollander, A. P., Van den Berg, C., & Vorontsov, A. (2000). Biomechanics of swimming. In W. E. Garrett & D. T. Kirkendall (Eds.), Exercise and Sport Science (pp ). Philadelphia. Vilas-Boas, J. P. (1996). Speed fluctuations and energy cost of different breaststroke technique. In J. P. Troup, A. P. Hollander, D. Strasse, S. W. Trappe, J. M. Cappaert & T. Trappe, A, (Eds.), Biomechanics and medicine in swimming (pp ). E & FN Spon: London. Vilas-Boas, J. P., Fernandes, R. J., & Barbosa, T. M. (2010). Intra-cycle velocity variations, swimming economy, performance, and training in swimming. In L. Seifert, D. Chollet & I. Mujika (Eds.), World Book of Swimming: From Science to Performance (pp. 1-15): Nova Science Publishers, Inc. Vilas-Boas, J. P., Fernandes, R. J., & Kolmogorov, S. (2001). Arrasto hidrodinâmico activo e potência mecânica máxima em nadadores préjuniores de Portugal. 1(3), Capítulo 3 Barbosa, T. M., Fernandes, R. J., Keskinen, K. L., & Vilas-Boas, J. P. (2008). The influence of stroke mechanics into energy cost of elite swimmers. European Journal of Applied Physiology, 10(2),

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69 Capítulo 4 Burkett, B., Mellifont, R., & Mason, B. (2010). The influence of swimming start components for selected olympic and paralympic swimmers. Journal of applied biomechanics, 26(2), Capelli, C., Pendergast, D. R., & Termin, B. (1998). Energetics of swimming at maximal speeds in humans. European Journal of Applied Occupational Physiology, 78(5), Caputo, F., Oliveira, M. F. M. d., Denadai, B. S., & Greco, C. C. (2006). Fatores intrínsecos do custo energético da locomoção durante a natação. Revista Brasileira de Medicina do Esporte, 12, Chatard, J., Lavoie, J., & Lacour, J. (1990). Analysis of determinants of swimming economy in front crawl. European Journal of Applied Occupational Physiology, 61(1-2), Craig, A. J., Skehan, P., Pawelczyk, J., & WL., B. (1985). Velocity, stroke rate, and distance per stroke during elite swimming competition. Medicine and Science in Sports and Exercise, 17(6), De Aymerich, J., Benavent, J., Tella, V., Colado, J. C., González, L., Garcia- Massó, X., & Madera, J. (2010). Analysis of aerobic/anaerobic performance in funcionally disabled swimmers: Low classes vs high classes. Atas do XIth International Symposium for Biomechanics. Deschodt, V. J., Arsac, L. M., & Rouard, A. H. (1999). Relative contribution of arms and legs in humans to propulsion in 25-m sprint front-crawl swimming. European journal of applied physiology and occupational physiology, 80(3), Fernandes, R. J., Keskinen, K. L., Colaço, P., Querido, A. J., Machado, L. J., Morais, P. A., Novais, Q., Marinho, D. A., & Vilas Boas, J. P. (2008). Time limit at vo2max velocity in elite crawl swimmers. International Journal of Sports Medicine, 29(2), Fernandes, R. J., Sousa, M., Pinheiro, A., Vilar, S., Colaço, P., & Vilas-Boas, J. P. (2010). Assessment of individual anaerobic threshold and stroking parameters in swimmers aged years. European Journal of Sport Science, 10(5),

70 Figueiredo, P., Zamparo, P., Sousa, A., & Vilas-Boas, J. P. (2011). An energy balance of the 200 m front crawl race. European Journal of Applied Physiology, 111, Fulton, S. K., Pyne, D. B., Hopkins, W. G., & Burkett, B. (2009). Variability and progression in competitive performance of paralympic swimmers. Journal of Sports Sciences, 27(5), Júnior, V. R., Pelarigo, J. G., Marques, T., Vilas-Boas, J. P., Corredeira, R., Daly, D., & Fernandes, R. J. (2013). Bioenergetic profile of swimmers with loco-motor disability [Resumo]. In (Eds.), 18th annual Congress of the European College of Sport Science. Barcelona, Espanha: p. June Lecrivain, G., Payton, C., Slaouti, A., & Kennedy, I. (2010). Effect of body roll amplitude and arm rotation speed on propulsion of arm amputee swimmers. Journal of biomechanics, 43(6), Lee, C. J. (2012). Mechanical power in well trained swimmers with physical impairment. Manchester, Reino Unido. Dissertação de Doutoramento apresentada à Department of Exercise and Sport Science da Manchester Metropolitan University. Morouço, P. G., Vilas-Boas, J. P., & Fernandes, R. J. (2012). Evaluation of adolescent swimmers through a 30-s tethered test. Pediatric exercise science, 24(2), Osborough, C. D., Payton, C. J., & Daly, D. J. (2009a). Relationships between the front crawl stroke parameters of competitive unilateral arm amputee swimmers, with selected anthropometric characteristics. Journal of applied biomechanics, 25(4), Osborough, C. D., Payton, C. J., & Daly, D. J. (2009b). Stroke parameters and arm coordination in competitive unilateral arm amputee front crawl swimmers. Comunicação apresentada em 27th International Conference on Biomechanics in Sports. Osborough, C. D., Payton, C. J., & Daly, D. J. (2010). Influence of swimming speed on inter-arm coordination in competitive unilateral arm amputee front crawl swimmers. Human movement science, 29(6),

71 Oh, Y. T., Burkett, B., Osborough, C., Formosa, D., & Payton, C. (2013). London 2012 Paralympic swimming: passive drag and the classification system. British journal of sports medicine, 47(13), Payton, C. & Wilcox, C. (2006). Intracyclic speed fluctuations of uni-lateral arm amputee front crawl swimmers. Revista Portuguesa de Ciências do Desporto, 6(1), Prins, J. & Murata, N. (2008a). Stroke mechanics of swimmers with permanent physical disabilities. 24(1), Prins, J. & Murata, N. (2008b). Kinematic analysis of swimmers with permanent physical disabilities. International Journal of Aquatic Research and Education, 2(4), Poujade, D., Hautier, C. A., & Rouard, A. (2002) Determinants of the energy cost of front-crawl swimming in children. European Journal of Applied Occupational Physiology, 87, 1-6. Ratel, S. & Poujade, B. (2009). Comparative analysis of the energy cost during front crawl swimming in children and adults. European Journal of Applied Occupational Physiology,10, Ribeiro, S. M. S. (2007). Avaliação indirecta da funcionalidade anaeróbia de nadadores de diferente estatuto maturacional com recurso a testes laboratoriais e de terreno. Porto, Portugal. Dissertação de Doutoramento apresentada à da Universidade do Porto. Satkunskiene, D., Schega, L., Kunze, K., Birzinyte, K., & Daly, D. (2005). Coordination in arm movements during crawl stroke in elite swimmers with a loco-motor disability. Human movement science, 24(1), Schega, L., Kunze, K., & Daly, D. (2006). Simulation of functional restrictions in swimmers with disabilities. Atas do First International Symposium Sciences And Practices In Swimming. Atlantica. Schnitzler, C., Seifert, L., Ernwein, V., & Chollet, D. (2008). Arm coordination adaptations assessment in swimming. International journal of sports medicine, 29(6),

72 Sherill, C. (2004). Adapted physical activity, recreation, and sport: Crossdisciplinary and lifespan (6ªed). Boston: WCB/McGraw-Hill. Stegmann, H., Kindermann, W., & Schnabel, A. (1981). Lactate kinetics and individual anaerobic threshold. International journal of sports medicine, 2(3), Toubekis, A. G., Tsami, A. P., & Tokmakidis, S. P. (2006). Critical velocity and lactate threshold in young swimmers. International journal of sports medicine, 27(2),

73 APÊNDICES Apêndice I Termo de Consentimento Livre e Esclarecido FACULDADE DE DESPORTO UNIVERSIDADE DO PORTO CURSO DE MESTRADO EM ATIVIDADE FÍSICA ADAPTADA Termo de Consentimento Livre e Esclarecido Prezado(a) Senhor(a): Este termo tem por objetivo esclarecer e solicitar o meu consentimento para participação de no projeto de mestrado da acadêmica Renata Matheus Willig, sob a orientação do Professor Doutor Ricardo Jorge Pinto Fernandes e co-orientação do Professor Doutor Pedro Figueiredo. Você está sendo convidado(a) a autorizar o educando sob sua responsabilidade a participar de forma totalmente voluntária neste estudo. Antes de consentir sua autorização é importante sua total compreensão das questões contidas neste documento. É direito, de sua parte ou de seu educando, desistir de participar desta pesquisa a qualquer momento, sem nenhuma penalidade e sem perder os benefícios aos quais tenha direito. Objetivo do estudo: Caracterização dos aspectos biomecânicos e energéticos de uma nadadora com deficiência física unilateral de membro superior. Procedimentos: Para realização deste estudo, tem-se como procedimentos: a. cinemática, através de filmagens, para os aspectos biomecânicos; e dinamometria pelo Nado Amarrado e avaliação do arrasto hidrodinâmico b. bioenergética, através do Protocolo Intermitente Incremental de 5 x 200 m crawl, este decorrerá conjuntamente de uma analisador portátil de gases telemétrico (K4 b2, Cosmed, Roma, Itália), assim como a coleta de I

74 sangue capilar, do lóbulo da orelha, para a análise da concentração de lactato em repouso, nos intervalos de repouso imediatamente após o final de cada patamar e aos 3, 5 e 7 min, durante o período de recuperação; c. Antropométrica. Os protocolos escolhidos, que seguem abaixo, estão programados de modo que a decorrem nas dependências da Faculdade de Desporto da Universidade do Porto e o terceiro ainda a definir. MAD-System e Nado Amarrado. Protocolo de 5 x 200m. Análise Antropométrica Benefícios Indiretos: Fornecer informações a comunidade acadêmica sobre nadadores da Natação Adaptada Portuguesa. Benefícios Diretos: Obter informações científicas que venham auxiliar no desenvolvimento da performance deste nadador. Riscos: Os procedimentos poderão geral algum desconforto, cansaço ao participante, mas nada que venham prejudicar a integridade física e psicológica do colaborador. As perguntas desta entrevista poderão gerar algum tipo de desconforto emocional, ou certo constrangimento ao responder algum tipo de pergunta. Privacidade. Seu nome e de seu educando não serão identificados, em nenhum momento, mesmo quando os resultados desta pesquisa forem divulgados em qualquer forma. Após a coleta e análise dos dados, as informações poderão ser divulgadas de forma anônima e serão mantidas no Gabinete de Natação, situados nas dependências da Faculdade de Desporto da Universidade do Porto, sob coordenação do Ricardo Jorge Pinto Fernandes. O material ficará disponível apenas sob sua solicitação escrita, como esta. Além disso, você percebe que no momento da publicação, não serão feita associação entre os dados publicados e a sua pessoa identificação nominal. II

75 Salientando, a qualquer momento os pesquisadores responderão as dúvidas que você tenha relativamente ao estudo. Ciente com os expostos acimas, eu, B.I. estou de acordo e autorizo o educando sob minha responsabilidade a participar deste estudo, assinando este consentimento em duas vias, ficando com a posse de uma delas. Porto, de de Assinatura do responsável Nº B.I. Declaro que obtive de forma apropriada e voluntária o Consentimento Livre e Esclarecido deste sujeito de pesquisa ou representante legal para a participação neste estudo. Porto, de de Prof. Doutor Ricardo Jorge Pinto Fernandes Prof.Doutor Pedro Figueiredo Estudante do curso de Mestrado Renata Matheus Willig III

76 Apêndice II - Consentimento para Fotografias FACULDADE DE DESPORTO DA UNIVERSIDADE DO PORTO MESTRADO EM ATIVIDADE FÍSICA ADAPTADA Consentimento para fotografias Eu permito que os pesquisadores obtenham fotografias de (a) para fins de pesquisa. Eu concordo que o material obtido possa ser publicado em aulas, congressos, palestras ou periódicos científicos. Porém, sua identidade não deve ser identificada por nome em qualquer uma das vias de publicação ou uso. Porto, de de Assinatura do responsável Nº B.I. Prof. Doutor Ricardo Jorge Pinto Fernandes Prof. Doutor Pedro Figueiredo Estudante do curso de Mestrado Renata Matheus Willig IV