ANÁLISE DA ATIVIDADE ELÉTRICA DOS MÚSCULOS ESTABILIZADORES DO TORNOZELO DURANTE ESTÍMULOS PROPRIOCEPTIVOS: ESTUDO DE CASO

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1 ANÁLISE DA ATIVIDADE ELÉTRICA DOS MÚSCULOS ESTABILIZADORES DO TORNOZELO DURANTE ESTÍMULOS PROPRIOCEPTIVOS: ESTUDO DE CASO Leite NCS 1, Borges MLD 2, Mendes IS 3, Lima MO 4 1,2,3,4 UNIVAP, Laboratório de Engenharia de Reabilitação Sensório Motora, discentes do curso de Fisioterapia. Av. Shishima Hifumi, São José dos Campos - SP, nelly.leite@gmail.com Resumo: Equipamentos para o treino proprioceptivo veem sendo estudados com o objetivo de identificar o comportamento das musculaturas estabilizadoras de articulações, observando o recrutamento de fibras musculares e o mecanismo de co-contração durante a manutenção do equilíbrio. Este estudo teve como objetivo comparar a atividade muscular dos estabilizadores do tornozelo em diferentes equipamentos proprioceptivos. Foi realizado um estudo de caso, com a participação de um voluntario adulto do sexo masculino, realizando equilíbrio estático em apoio unipodal primeiramente com olhos abertos seguido de olhos fechados, sobre os equipamentos: plataforma vibratória; balancinho e disco proprioceptivo, analisando os músculos estabilizadores do tornozelo: tibial anterior; fibular longo; gastrocnêmio lateral e gastrocnêmio medial. Tendo como resultado maior ativação do músculo fibular longo nos solos analisados. Os sinais foram obtidos por meio de eletromiografia, calculando a raiz quadrática média (RMS). Conclui-se que a execução de exercícios proprioceptivos com os olhos fechados aumentou o grau de dificuldade em todos os equipamentos testados, sendo que a vibração de corpo inteiro (VCI) gerou mais atividade muscular. Palavras-chave: Propriocepção, Vibração de Corpo Inteiro-VCI, Eletromiografia de Superfície EMGs. Área do Conhecimento: Ciências da Saúde, Fisioterapia. Introdução A propriocepção descreve a consciência da postura, movimento, mudanças no equilíbrio, assim como conhecimento da posição, peso e resistência dos objetos em relação ao corpo, sendo uma variação especializada da modalidade sensorial tátil, atuando na precisão da atividade motora necessária para o controle neuromuscular dos movimentos, além de contribuir para o mecanismo de reflexo muscular, proporcionando estabilidade dinâmica conjunta. As informações proprioceptivas vão para sistema nervoso central por meio de sinais aferentes, os quais são provenientes de mecanoreceptores localizados nos músculos, ligamentos, cápsulas, meniscos e pele (LEPHART et al., 1997; BENNELL et al., 03; VOIGHT; COOK, 03; ANDREWS; HARRELSON; WILK; 00; PECCIN; PIRES, 03). O treinamento funcional na reabilitação é realizado por meio de plataformas instáveis, sendo o estímulo vibracional uma nova ferramenta, a qual proporciona maior instabilidade aos movimentos, gerando situações de risco às articulações, melhor reatividade muscular e padrão de recrutamento neuromuscular, auxiliando em mais ativação do sistema proprioceptivo tanto em atividades estáticas quanto dinâmicas (RIBOT- CISCAR; BUTLER; THOMAS, 03; CLOAK et al., 10). A eletromiografia é um recurso que permite o registro de sinais mioelétricos gerados pelas células musculares, sendo importante na determinação da função dos músculos em atividades especificas, como por exemplo, o comportamento muscular, quando submetidos aos diversos tipos de sobrecarga durante o treinamento proprioceptivo (OCARINO et al., 05). Este estudo teve como objetivo comparar a atividade muscular gerada por diferentes aparelhos proprioceptivos nos músculos estalizadores do tornozelo. Materiais e Métodos Trata-se de um estudo de caso comparando a atividade muscular por meio de eletromiografia de superfície dos músculos estabilizadores do tornozelo, gerada por diferentes aparelhos proprioceptivos. O voluntário foi acompanhado no Laboratório de Engenharia de Reabilitação Sensório Motora, e no setor de Reabilitação Cardíaca da Faculdade de Ciências da Saúde (FCS) da Universidade do Vale do Paraíba, após a assinatura do termo de consentimento livre e esclarecido e aprovação do projeto pelo Comitê de Ética e Pesquisa da Faculdade de Odontologia de São José dos Campos - UNESP, sob o número de protocolo CAAE:

2 A pesquisa contou com a participação de um voluntario adulto, sexo masculino, 30 anos, sedentário, destro, 1,90 cm de altura e pesando 124 kg.. Tendo os seguintes critérios de inclusão: ser sedentário e não ter praticado ou praticar exercícios proprioceptivos, foi considerado como critérios de exclusão o histórico de qualquer disfunção musculoesquelética até o início do estudo, como fraturas, luxações ou entorses. Para a aquisição do sinal mioelétrico, foi utilizado um eletromiográfico da marca EMG System do Brasil 830 Wi-fi, com capacidade de 8 canais, sendo utilizado somente 4 entradas, composto por um conversor A/D (conversor analógico-digital) de 12 bits de resolução. Para interface foi utilizado um computador conectado a rede gerada pelo aparelho por meio do programa de aquisição de dados EMGLab 1.0.0, sendo, os sinais obtidos no domínio do tempo. Para o tratamento dos sinais e obtenção da raiz quadrática média (RMS), expressa em µv utilizou-se o programa EMGWorks 4.0 Analysis. Os sinais foram coletados com frequência de amostragem de 2.000Hz e captados por sensores de superfície com amplificadores de sinal, utilizando eletrodos de superfície retangulares (Ag/AgCl, 3M), com 10 mm de diâmetro, colocados em pares com distância de 2 cm entre eles. Para atenuar a impedância tecidual, foi realizado, no membro inferior direito do indivíduo, tricotomia e limpeza da pele com algodão embebido de álcool a 70% no local onde foram aderidos os eletrodos, sendo estes posicionados no ventre dos músculos tibial anterior (TA), fibular longo (FL), gastrocnêmio medial (GM) e lateral (GL), segundo as recomendações SENIAM (Surface EMG for a Non-Invasive Assessment of Muscles) (HERMENS et al., 00). O eletrodo de referência foi colocado no maléolo lateral do membro contralateral. Os exercícios foram efetuados no solo e em equipamentos de propriocepção para membros inferiores, descritos na tabela 1, sendo realizados com os olhos abertos e fechados. Tabela 1: Descrição dos Equipamentos Plataforma Vibratória Balancinho Disco Proprioceptivo Descrição dos Equipamentos Marca Nissan, com amplitude de movimento orbital de 6mm, e freq. estipulada em Hz. Marca ISP - Prancha de metal elevada e sustentada por correntes Marca ISP - Estrutura circular de madeira com superfície revestida de material antiderrapante fixada sobre meia esfera de madeira. A sequência de superfícies para analise foi defina por sorteio, sendo: Solo, Plataforma Vibratória, Balancinho e Disco Proprioceptivo. Para que o voluntário não apresentasse incremento ou déficit da propriocepção no último aparelho as coletas foram realizadas em 3 dias distintos. No primeiro dia foram analisados o solo e a Plataforma vibratória, nos dias seguintes Balancinho e Disco Proprioceptivo. Antes de iniciar os exercícios, o voluntário foi instruído a realizar aquecimento durante 5 minutos caminhando em esteira, com velocidade de 2,5 K/h. Em cada superfície analisada, foi orientado ao voluntario que estivesse descalço e permanecesse em pé sobre o membro inferior direito durante 15 segundos, inicialmente com os olhos abertos, repetindo o exercício por 3 vezes, com intervalo de descanso entre as coletas de 1 minuto, e realizando novamente o procedimento com os olhos fechados. O período do sinal a ser analisado seguiu o descrito por Callegari et al (10), onde a janela selecionada para determinação da medida de ativação eletromiográfica por meio do valor eficaz ou raiz quadrática média (RMS - Root Mean Square) foi fixada em 5 segundos, sendo extraídos os 5 segundos iniciais, correspondentes ao período de adaptação ao equipamento, e desprezados os 5 segundos finais, por ser um período em que o sujeito deixa de efetuar a mesma contração devido a proximidade do término do exercício. Sendo os sinais dos 5 segundos intermediários representantes, mais fidedignos da atividade muscular a ser analisada. O processamento dos sinais foi realizado por meio do software EMGWork Analysis 4.0, onde aplicou-se o filtro Butterworth passa baixa entre e 0 Hz na 4ª ordem, seguido de obtenção do valor de RMS de cada um dos 4 músculos, prosseguindo com o cálculo da média aritmética de cada amostra, com isso foi calculada a média aritmética de cada aparelho, nas duas modalidades: Olho Aberto e Olho Fechado. O sinal eletromiográfico foi representado em valores de RMS, sugerido pelas normas de padronização para estudos eletromiográficos de superfície (FERREIRA et al.,10). Os valores de RMS foram comparados entre as médias obtidas nas três amostras de cada aparelho nas duas modalidades, por meio da análise de variância Anova (um critério) e do pós-teste de Bonferroni. O nível de significância adotado foi de 5% ou p<0,05, por meio do programa BioEstat 5.0. Resultados 2

3 Quando comparamos o comportamento dos músculos estabilizadores do tornozelo, nos diferentes equipamentos de olhos abertos, tendo o solo como referência, foi possível observamos que a plataforma vibratória proporcionou atividade significativamente maior em todos os músculos analisados quando comparados aos outros equipamentos. RMS em uv RMS em uv ** 66* * 42** 36 34** 33 33** 37** 28 34** 33** 32** 119* 116* 61* 48* Solo Balancinho Disco (5seg) Plataforma Média FL TA GL GM Figura 2: Análise da EMGs dos músculos estabilizadores do Tornozelo nas diferentes superficíes testadas com os Olhos Fechados 55* 49* 33* 30* Solo Balancinho Disco Plataforma Média FL TA GL GM Figura 1: Análise da EMGs dos músculos estabilizadores do tornozelo nas diferentes superficíes testadas com os Olhos Abertos * p<0,05 ao compararmos com solo olhos abertos * p<0,05 ao compararmos com solo olhos abertos **p<0,05 ao compararmos com solo olho fechado Na comparação da média de RMS entre os músculos analisados, o FL apresentou atividade maior que os demais, tendo diferença estatisticamente significante nos aparelhos Disco e Plataforma quando comparados ao solo com olhos abertos. Por meio das médias, foi possível observar que o segundo músculo mais ativo foi o TA, já os músculos GM e GL apresentou valores mais baixos e, sempre próximos um do outro, como observado na figura 1. Com os olhos fechados, em comparação entre equipamentos, somente a Plataforma Vibratória gerou valores estatisticamente maiores do que os obtidos no solo para todos os músculos analisados. Realizando outra comparação, tendo como referência a atividade gerada pela plataforma, foi possível observar que os equipamentos balancinho e disco proprioceptivo apresentaram valores estatisticamente menores. Ao compararmos a atividade individual dos músculos estudados na modalidade olhos fechados, o mesmo observado com os olhos abertos se repete, tendo o músculo FL sua média de RMS valor maior do que os outros, seguido de TA, GM e por ultimo GL, como observado na figura 2. Ao analisarmos as médias de RMS obtidas em cada equipamento, notamos que a execução dos exercícios com os olhos fechados nos aparelhos: plataforma vibratória; balancinho e ate mesmo o solo, apresentam valores maiores que os com olhos abertos, porém somente o valor da plataforma vibratória com olhos fechados, é estatisticamente significativo comparado com o solo na mesma modalidade. Já a analise do disco proprioceptivo, indica maior atividade na modalidade olhos aberto quando comparado com olhos fechados, isso se dá pela dificuldade encontrada na execução do equilíbrio sobre esse aparelho com os olhos fechados, sendo obtido apenas 5 segundos em todas as amostras. Os valores das diferenças foram obtidos por meio da comparação das quatro superfícies analisadas (Solo, Plataforma Vibratória, Balancinho e Disco Proprioceptivo) utilizando ANOVA (um critério), e pós-teste de 3

4 Bonferroni com p<0,05. Já com os olhos abertos todos os aparelhos apresentam diferenças estatisticamente significantes comparados ao solo, como observado na figura 3. RMS em uv Solo 42* 86** 33* 48 39* 34 Plataforma Balancinho Disco Olhos aberto Olhos fechado Figura 3: Comparação das médias da EMGs nas diferentes superficíes testadas com Olhos Abertos e Fechados * p<0,05 ao compararmos como solo olho **p<0,05 ao compararmos com a Plataforma. Discussão Estudos afirmam que as informações proprioceptivas proveem de mecanoreceptores localizados nos músculos; ligamentos; cápsulas; meniscos e pele, os quais são órgãos especializados que funcionam como transdutores biológicos capazes de converter energia mecânica da deformação física em potenciais de ação, gerando informações proprioceptivas aferentes. Segundo Peccin e Pires (03), dois receptores desempenham importantes funções na estabilização articular: o fuso muscular e o Órgão Tendinoso de Golgi (OTG). Os fusos, situado no interior das fibras musculares, atuam como receptores durante o estiramento, enviando impulsos sensitivos aferentes que se comunicam com neurônios na medula espinhal e cérebro, sinalizando o comprimento do fuso e a velocidade com que o estiramento muscular está ocorrendo. Os OTG, situado na junção musculotendínea, são ativados quando o músculo se contrai conjuntamente com os receptores de pressão e dor que medem a tensão do músculo. Em uma situação de estresse anormal os OTG são estimulados e geram uma contração muscular reflexa ativando os estabilizadores mecânicos para correção desse estresse (ANDREWS; HARRELSON; WILK, 00; SMITH; WEISS; LEHMKUHL, 1997, VOIGHT; COOK, 03). Cerulli et al. (01) relatam que a prevenção de lesões e o treino proprioceptivo estão intimamente associados, sendo o corpo visto como um todo; ao realizar treino proprioceptivo para articulação do tornozelo previne-se lesões no joelho. Assim como o alinhamento da articulação do joelho é diretamente afetado pela cinemática das articulações do quadril e do tornozelo. Foram encontrados estudos similares ao realizado, avaliando a atividade eletromiográfica de músculos estabilizadores do tornozelo utilizando diferentes equipamentos proprioceptivos sobre apoio unipodal. E outro estudo, comparando a efetividade do uso da vibração de corpo inteiro no tratamento de injurias do tornozelo (FERREIRA et al., 09; FERREIRA et al., 10; CALLEGARI et al., 10; CLOAK et al.,10) O estudo realizado por Callegari et al. (10) analisou a atividade eletromiográfica dos músculos gastrocnêmios e tibial anterior em apoio unipodal, sobre os equipamentos balancinho, prancha de equilíbrio e cama elástica, tento como resultado a maior ativação destes dois músculos quando utilizado o balancinho. Os autores relacionam este dado ao fato de que a utilização do balancinho desloca o centro de massa na direção anteroposterior, desequilibrando o voluntário para frente e para trás, ativando o mecanismo de cocontração quando o equilíbrio postural é ameaçado. O mesmo é observado quando comparamos as médias de RMS dos músculos acima citado entre solo e balancinho com olhos abertos, porém sem significância estatística. Ferreira et al. (09), obtiveram resultados significativos da atividade eletromiográfica dos músculos estabilizadores do tornozelo, analisado o equilíbrio unipodal estático em diferentes equipamentos, observando que os músculos mais ativados foram: tibial anterior e de fibular longo, respectivamente, ambos sendo estabilizadores dinâmicos na articulação do tornozelo,onde o músculo fibular longo atua como um eversor e flexor plantar e o tibial anterior atua como um inversor e dorsiflexor, seguido de gastrocnêmio medial, gastrocnêmio lateral e por ultimo tibial posterior. Em sua pesquisa os autores exemplificam que na maioria dos solos instáveis gerou-se grande instabilidade látero-medial com isso houve mais movimentos de inversão e eversão, elucidando o achado estatistico da alta atividade do tibial anterior e fibular longo durante todos os exercícios de manutenção do equilibrio, Sendo o disco proprioceptivo o aparelho que mais mais gerou ativação dos músculos analisados. Comparando com o presente estudo obtemos o mesmo resultado em relação à média de RMS do disco proprioceptivo, que apresenta valores estatisticamente maiores que o solo. Em relação à 4

5 musculatura mais ativada, os dados obtidos neste estudo de caso não condizem com o autor, pois o fibular longo teve valores maiores que o tibial anterior, podendo ser explicado pela pouca quantidade de amostras coletas neste estudo. A correção consciente e inconsciente da postura é possível por meio de entradas visuais, que geram a referência de verticalidade, mesmo o mais discreto movimento linear ou de rotação do corpo instantaneamente deslocam as imagens visuais na retina, e estas informações são retransmitidas aos centros de equilíbrio, sendo possível através do sistema visual, realizar manutenção e orienta ruma postura ereta durante as oscilações do corpo(guyton; HALL,1998, HORAK; SHUPERET,1994). Ferreira et al. (10) realizaram um estudo de análise eletromiográfica dos mesmos músculos citados anteriormente, durante exercício em solos instável e estável com olhos abertos e fechados. A maior atividade eletromiográfica foi com os olhos fechados em todos os solos analisados, inclusive o solo estável, quando comparado com a realização dos mesmos exercícios com os olhos abertos, os autores concluíram que a realização de exercícios proprioceptivos sem o auxilio visual é um recurso valioso na reabilitação sensóriomotora da articulação do tornozelo. Uma modalidade da técnica de vibração, conhecida como VCI- vibração de corpo inteiro vem sendo estudada como método terapêutico para melhora do controle postural, equilíbrio e também com outros objetivos como evitar a osteoporose produzindo o aumento da densidade óssea, além do fortalecimento muscular e condicionamento cardiorrespiratório (KAWANABE et al., 07; BOGAERTS et al., 09 ;VON STENGEL et al., 11). No estudo de Cloak et al. (10), foi realizado uma comparação para o tratamento da Instabilidade funcional do tornozelo (FAI) em 38 bailarinas tendo um grupo controle e outro utilizando a técnica de VCI, obtendo melhora do equilíbrio estático entre as bailarinas que exibiam FAI tratadas com VCI, observado através do aumento da pontuação do SEBT (Star Excursion Balance Test Teste de equilíbrio Estrela), concluindo que o uso de VCI é um método de treinamento eficaz para reabilitação de injúrias no tornozelo. O presente estudo demonstra a alta atividade da musculatura estabilizadora do tornozelo gerada pela VCI, exigindo mais do efeito de co-contração e recrutamento muscular na manutenção do equilíbrio, indo de encontro com o autor na escolha desse equipamento para reabilitação de injúrias nessa articulação. Cabe ressaltar que o presente trabalho avaliou somente um indivíduos sem histórico de lesão no tornozelo, sendo os valores obtidos no trabalho referentes à população normal, porém sem significância estatística, e que indivíduos com instabilidade articular aguda ou crônica no tornozelo podem apresentar outro padrão de recrutamento muscular nos equipamentos analisados. Conclusão Conclui-se que a atividade muscular no tornozelo gerada pela VCI foi maior do que os outros aparelhos, em relação às médias obtidas nos aparelhos, sugerindo um novo equipamento para treino proprioceptivo. Os valores obtidos nos exercícios realizados com olhos fechados demonstram a grande atuação do sistema visual na manutenção do equilíbrio quando comparados com olhos abertos nos equipamentos Plataforma, Balancinho e até mesmo no solo, sugerindo a execução de exercícios com olhos fechados para aumentar a atividade muscular e o grau de dificuldade do exercício, progredindo na melhora da propriocepção. Referências - ANDREWS, J; HARRELSON, G; WILK, K. Reabilitação Física das Lesões Esportivas. 2º ed. Guanabara Koogan, Rio de Janeiro, BENNELL, K. L. et al. Relationship of knee joint proprioception to pain and disability in individuals with knee osteoarthritis. Journal of Orthopaedic Research, v.21, p , BOGAERTS, A. C. et al. Effects of whole body vibration training on cardiorespiratory fitness and muscle strength in older individuals (a 1-year randomised controlled trial). Age Ageing, v.38, n. 4, p , CALLEGARI, B. et al. Atividade eletromiográfica durante exercícios de propriocepção de tornozelo em apoio unipodal. Fisioterapia e Pesquisa, v. 17, n. 4, p.312-6, CERULLI, G. et al. Proprioceptive Training and Prevention of Anterior Cruciate Ligament Injuries in Soccer. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy, v. 31, n.11, p , CLOAK, R. et al. Vibration training improves balance in unstable ankles. Internacional Journal Sports Medicine, v.31, n.12, p , 10. 5

6 - FERREIRA, A.S. et al. Aspectos metodológicos da eletromiografia de superfície: considerações sobre os sinais e processamentos para estudo da função neuromuscular. Revista Brasileira de Ciências do Esporte, v. 31, n. 2, p , Jan FERREIRA, L. A. B. et al. Análise da atividade eletromiográfica dos músculos do tornozelo em solo estável e instável. Fisioterapia em Movimento, v. 22, n. 2, p , GUYTON, A. C.; HALL, J. E. Fisiologia Humana e Mecanismos de Doenças. 6ª ed. Guanabara Koogan: Rio de Janeiro, VOIGHT, M. L.; COOK, G. Controle neuromuscular deficiente: treinamento de reativação neuromuscular. In: PRENTICE, W. E.; VOIGHT, M. L. Técnicas de Reabilitação musculoesquelética. Porto Alegre: Artmed, p. 727, VON, S. S. et al. Effects of whole-body vibration training on different devices on bone mineral density. Medicine and Science in Sports Exercise, v. 43, n. 6, p , HERMENS H. J. et al. Development of recommendations for SEMG sensors and sensor placement procedures. Journal of Electromyography and Kinesiology, v. 10, p , HORAK, F. B.; SHUPERT, C. The role of the vestibular system in postural control. In: HERDMAN,S. (Ed.). Vestibular Rehabilitation. New York: FA Davis, p, KAWANABE, K. et al. Effect of wholebody vibration exercise and muscle strengthening, balance, and walking exercises on walking ability in the elderly. Keio Journal of Medicine, v. 56, n. 1, p , LEPHART, S. M., et al. The Role of Proprioception in the Management and Rehabilitation of Athletic Injuries. American Journal of Sports Medicine. v.25, p. 130, OCARINO, J. M., et al. Eletromiografia: interpretação e aplicações nas ciências da reabilitação. Revista Fisioterapia Brasil, v.6, n.4, p , PECCIN, M. S.; PIRES, L. Reeducação sensória motora. In: COHEN, M.; ABDALLA, R. J. Lesões nos Esportes Diagnóstica Prevenção e Tratamento. Ed. Revinter: Rio de Janeiro, RIBOT-CISCAR, E; BUTLER, J. E; THOMAS, C. K. Facilitation of triceps brachii muscle contraction by tendon vibration after chronic cervical spinal cord injury. Journal of Applied Physiology, v. 94, n.23, p.58-67, SMITH, L.; WEISS, E.; LEHMKUHL, D. Cinesiologia Clínica de Brunnstrom. 5ª edição. Editora Manole, São Paulo,