ANÁLISE ELETROMIOGRÁFICA TEMPORAL DE EXERCÍCIOS ABDOMINAIS REALIZADOS EM MEIO AQUÁTICO E TERRESTRE P. A. P. Figueiredo 1, E. M. Silva 1, M. A. Brentano 1, G. L. Black 1, P. Cabral 1, N. G. Borges Jr. 2, L. F. M. Kruel 1 1 Laboratório de Pesquisa do Exercício Escola de Educação Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul UFRGS Porto Alegre. 2 Laboratório de Biomecânica Escola de Educação Física da Universidade do Estado de Santa Catarina UDESC Florianópolis. Resumo: O objetivo do presente estudo foi analisar a atividade dos músculos Reto Abdominal (supra e infra-umbilical), Oblíquo Externo e Reto Femoral durante o exercício de sit-up realizado em meio terrestre e aquático. Vinte mulheres foram selecionadas. A atividade eletromiográfica foi obtida a partir de eletrodos de superfície previamente isolados. Os exercícios foram filmados para o alinhamento com o sinal EMG. A fase ascendente do sit-up em meio terrestre foi utilizada como referência para normalizar a amplitude do sinal coletado em ambos os meios. O pico de atividade dos músculos no exercício aquático ocorreu em fase posterior ao pico registrado no exercício terrestre. Ainda, observamos uma maior atividade dos músculos abdominais no exercício em no início da fase ascendente e ao longo da fase descendente, fato que não ocorreu do meio para o final da fase ascendente. Esses resultados podem ser explicados pelas diferentes características da sobrecarga nesses dois ambientes. Palavras Chave: Eletromiografia, exercícios de sit-up, meio aquático, maio terrestre. Abstract: This study aimed at verifying the activity of Rectum Abdominal (upper and lower portion), External Oblique, Rectum Femoral muscles during sit-up exercise performed in aquatic and dry environment. Twenty women were selected. Electromyographic activity was obtained through surface electrodes, previously adapted to avoid the water interference.the exercises were filmed to the alignment with the EMG signal. The sit-up exercise in dry environment was used as a reference, being the EMG value of the upward phase of this exercise used to normalize the amplitude of the sign obtained in each environment.the pike of EMG muscles activity during aquatic sit-up happened after than that recorded during dry sit-up. We still observed high muscles activity on the benning of the ascendante phase and on the endding of the descendant phase during dry sit-up, however, on the intermediate phase this differences was not observed. The results could be explained by the different overloading characteristics in these two environments. Key words: Electromiography, sit-up exercises, aquatic environment, dry environment. INTRODUÇÃO A musculatura abdominal tem sido estudada através da eletromiografia em diferentes situações (Guimarães et al., 1991; Lehman e McGill, 21; Sands e Mcneal 22). Esses estudos têm como objetivo comum, entender o comportamento dos músculos abdominais em diversos exercícios no meio terrestre, no intuito de recomendar aquele que aumente a atividade dos músculos abdominais, minimizando o potencial de lesões ou a excessiva carga sobre o tecido articular (McGill, 1995). Com a popularização das atividades aquáticas o exercício abdominal tem sido proposto nesse meio. Bates e Hanson (1996) e Koury (1996) recomendaram esse exercício para a reabilitação, enquanto Marques e Pereira Filho (1999) e Baum (2) recomendaram o exercício para o fitness. Entretanto, nenhum desses autores mensurou a intensidade da atividade muscular.
Análise EMG do exercício abdominal aquático e terrestre A análise da intensidade e da função neuromuscular durante exercício no meio aquático é uma tarefa difícil, pois a oferece um ambiente único de forças hidrodinâmicas, e propriedades viscosas que atuam sobre o corpo em exercício (Pöyhönen et al., 21a). Tais características da oferecem uma situação especial relacionada à intensidade dos exercícios. O reduzido custo energético para suportar o peso corporal em exercícios aquáticos pode ser compensado pela necessidade aumentada do custo energético proporcionada pela resistência da (Darby e Yaekle, 2; Kruel, 2). Ainda, o fluxo de em torno do indivíduo altera-se de laminar para turbulento, influenciando em grande extensão a função neuromuscular (Costil et al., 1992). Outro aspecto a considerar é o equilíbrio entre o centro de apoio para flutuação e o centro de gravidade dos indivíduos. Quando ambos estão alinhados num plano vertical, somente vetores verticais são notados, mas quando esses pontos não estão verticalmente alinhados, forças de rotação podem influenciar a atividade muscular, diferentemente do meio terrestre (Bates e Hanson, 1996; Koury, 1996). Assim, para a melhor compreensão da função abdominal durante exercício aquático na posição horizontal o objetivo do presente estudo foi comparar a atividade elétrica dos músculos oblíquo externo, reto femoral e das porções supra e infraumbilicais do reto abdominal durante o exercício situp realizado nos meios terrestre e aquático. MATERIAIS E MÉTODOS Amostra Vinte mulheres jovens saudáveis (23,5 ± 2,99 anos, 1,62 ±,82 m, 57,5 ± 6,32 kg e 2,7 ± 3,48 % de gordura) foram voluntariamente selecionadas como amostra do estudo, assinando um termo de consentimento aprovado pelo Comitê de Ética da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Todos os sujeitos eram ambientados aos dois sistemas independentes de câmera super-vhs ( Hz) e videocassetes foram usados. Um dos sistemas de câmera foi utilizado para as filmagens em meio terrestre e outro em meio aquático. Ambas as câmeras foram posicionadas no plano perpendicular ao movimento a uma distância de 6m dos sujeitos. A filmagem do exercício aquático foi realizada através de um visor subaquático. Marcadores reflexivos foram colocados no acrômio da escápula, no trocânter maior e no epicôndilo lateral do fêmur e no maléolo da fíbula. As imagens de vídeo foram digitalizadas a 3 Hz no software Revista Brasileira de Biomecânica, Ano 9, n.17, novembro 28 meio líquido, sabiam nadar e participaram de uma sessão de familiarização com os exercícios realizados dois dias antes da coleta dos dados. Instrumentação O sinal eletromiográfico foi coletado do lado direito do corpo dos indivíduos. A impedância intereletrodos foi controlada abaixo de 3Ohms. Para tanto, a superfície dos músculos de interesse foi raspada, para a remoção dos pêlos e limpa com abrasão de álcool em gel. Eletrodos bipolares de superfície (Tyco Helthcare, Mini Medi-Trace 1, Kendall) foram posicionados paralelamente às fibras musculares com espaçamento de 3cm entre o centro dos eletrodos. Sobre a porção supra do Reto Abdominal (RAS) o eletrodo foi posicionado numa distância de 3cm lateral a linha média do corpo, entre o esterno e o cicatriz umbilical. Sobre a porção infra do Reto Abdominal (RAI) o eletrodo foi posicionado numa distância de 3cm lateral a linha média do corpo, entre o cicatriz umbilical e o púbis. Sobre o músculo Oblíquo Externo (OE) o eletrodo foi posicionado a uma distância lateral de 15cm do cicatriz umbilical logo abaixo do gradil costal, e sobre o reto femoral (RF) no terço proximal da coxa. Um eletrodo de referência foi posicionado sobre a espinha ilíaca. Para evitar a possível interferência do meio líquido na aquisição do sinal EMG, sobre cada eletrodo de superfície foram posicionados adesivos oclusivos transparentes a prova d (TEGADERM, 3M). Os pré-amplificadores foram protegidos com silicone e o Data Logger (Paromed Medizintechnik) e as baterias foram envolvidas por um recipiente plástico previamente preparado para proteger o equipamento. Essa embalagem permitia a flutuabilidade do equipamento. O Data Logger coletava a uma freqüência de 1 Hz, e operava com amplificador de até vezes. Cada coleta teve a duração 3 segundos e foi operada por um sistema de telemetria através de um Cabo Serial Portátil. Os dados foram armazenados e analisados em um CPU com utilização do software SAD32. Adobe Premiere permitindo o processamento quadro a quadro. Um sinal luminoso indicava o início da coleta do sinal EMG, possibilitando a separação das fases do movimento e de cada repetição. Protocolo de Exercícios Os sujeitos executaram três repetições em cada exercício, sendo permitido um intervalo 82
P. A. P. Figueiredo, E. M. Silva, M. A. Brentano, G. L. Black, P. Cabral, N. G. Borges Jr., L. F. M. Kruel mínimo de 3 minutos entre os exercícios. A ordem de execução dos exercícios foi aleatória. Um metrônomo foi utilizado para determinar a cadência do exercício, sendo realizada 2 segundos para cada fase (ascendente e descendente). O exercício sit-up terrestre foi executado, partindo do decúbito dorsal, realizando-se flexão de tronco e quadril com os joelhos flexionados e os pés fixos. Por outro lado, o exercício sit-up aquático foi realizado, partindo do decúbito dorsal, realizando-se flexão do tronco e do quadril com um flutuador apoiado sob as axilas para sustentação do membro superior e outro apoiado sob os joelhos para sustentação do membro inferior no plano horizontal na superfície da. Análise dos Dados Para filtragem do sinal EMG utilizou-se um filtro passa-banda Butterworth de 5 a ordem com freqüências de corte entre 2 e Hz. Cada exercício foi dividido em 2 fases, uma ascendente (flexão) e outra descendente (extensão). Valores root mean square (rms) da atividade muscular durante a fase ascendente do exercício sit-up executado em meio terrestre foram utilizados para normalizar os valores EMG dos músculos respectivos. Cada valor EMG foi obtido pela média de 2 pontos, e expresso como um valor percentual do valor base de normalização. Cada fase foi dividida em 5 momentos e expressa como um percentual da amplitude total de movimento. A média e o desvio padrão foram calculados para cada subdivisão das fases do exercício. Análise Estatística Os dados da atividade muscular durante os exercícios aquático e terrestre foram comparados pelo teste T pareado em cada sub-fase. Todas as diferenças foram registradas num intervalo de confiança de p<,5. Todo procedimento estatístico foi realizado no software SPSS 1.. Revista Brasileira de Biomecânica, Ano 9, n.17, Novembro 28 RESULTADOS O comportamento da atividade muscular abdominal durante os exercícios sit-up terrestre e aquático são apresentados nas figuras 1, 2, 3 e 4. Analisando qualitativamente ao longo do tempo os exercícios de sit-up realizados em ambos os meios, comportamentos similares foram observados para a atividade dos músculos Reto Abdominal (porções supra e infra-umbilical) e Oblíquo Externo, onde o pico de atividade no exercício aquático foi sempre registrado em fase posterior ao pico de atividade no exercício terrestre (Figuras 1, 2 e 3). Por outro lado, ao comparar a atividade dos músculos abdominais e do Reto Femoral entre os meios, verificamos que no exercício em a atividade desses músculos foi superior no início do ciclo. Entretanto, da metade para o final da fase ascendente não observamos esta maior atividade do exercício em nos músculos abdominais (Figuras 1, 2 e 3). A partir da fase descendente, podemos observar uma diminuição lenta e progressiva da atividade em todos os músculos analisados. DISCUSSÃO O presente estudo analisou a atividade elétrica de músculos abdominais durante o exercício sit-up realizado em e na. O padrão de atividade eletromiográfica encontrado no exercício terrestre é similar aos achados anteriores de Andersson et al (1997) e Ricci et al (1981). Já para o exercício aquático não foi encontrada descrição anterior na literatura. Na s Figuras 1,2 e 3 observamos que o pico de atividade dos músculos no exercício aquático ocorreu em fase posterior ao pico registrado no exercício terrestre. Isto pode ser explicado pelo deslocamento do segmento no exercício aquático. Enquanto o exercício em tem o apoio rígido do chão fixando o eixo de 83
Análise EMG do exercício abdominal aquático e terrestre Valores rmsemg normalizados (%) 1 1 2 1 2 3 5 7 9 1 Fase Ascendente Fase Descendente Amplitude do exercício (%) 1 1 2 1 2 3 5 7 9 1 Fase Ascendent e Fase Descendent e A mplit ud e d o exercí cio ( %) Figura 1: Valores rmsemg da atividade da porção supraabdominal do músculo Reto Abdominal durante o exercício sit-up em ambos os meios. p<,5. Figura 3: Valores rmsemg da atividade do músculo Oblíquo Externo durante o exercício sit-up em ambos os meios. p<,5. Valores rmsemg normalizados (%) 1 1 2 1 2 3 5 7 9 1 Fase Ascendente Fase Descendente Amplitude do exercício (%) Figura 2: Valores rmsemg da atividade da porção infraabdominal do músculo Reto Abdominal durante o exercício sit-up em ambos os meios. p<,5. rotação, o mesmo não ocorre na, pois, ao exercer força contra o apoio, a cede, ocorrendo o deslocamento do quadril para baixo e conseqüentemente mudando o posicionamento do eixo de rotação, ocasionando que um mesmo ângulo de flexão seja atingido em um momento posterior. Em relação às diferenças encontradas entre os exercícios, observamos uma maior atividade dos músculos abdominais no exercício em no início do ciclo. A menor atividade do exercício realizado no meio líquido pode ser justificada pela diminuição do peso hidrostático decorrente da imersão (Kruel, 1994). Ao realizar o sit-up no meio líquido o indivíduo encontra-se com o tronco e parte dos membros superiores e inferiores submerso, sofrendo o efeito do empuxo. Neste caso seria Revista Brasileira de Biomecânica, Ano 9, n.17, novembro 28 Valores rmsemg normalizados (%) 1 1 2 1 2 3 5 7 9 1 Fase Ascendente Fase Descendente Amplitude do exercício (%) Figura 4: Valores rmsemg da atividade do músculo Reto Femoral durante o exercício de sit-up em ambos os meios. p<,5. necessário uma menor produção de força para deslocar o segmento. Esta menor necessidade energética para o movimento no meio líquido também foi encontrada por Kruel (2) e Pöyhönen et al (1999). Outra característica do meio líquido que pode ter influenciado esta menor atividade no início do ciclo, pode ser a menor eficiência propulsiva da comparada com o meio terrestre (Costil et al., 1992). Já no meio para o final da fase ascendente não observamos esta maior atividade do exercício em. Isto pode ser justificado pelo deslocamento do eixo de rotação no exercício aquático. Enquanto no exercício em temos uma diminuição do braço de resistência a medida que a flexão ocorre, reduzindo a atividade abdominal, o deslocamento do eixo de movimento no 84
P. A. P. Figueiredo, E. M. Silva, M. A. Brentano, G. L. Black, P. Cabral, N. G. Borges Jr., L. F. M. Kruel exercício aquático mantém a atividade muscular por um período maior e a posição sentada na não permite uma total flexão, o que causa a manutenção de um ângulo de flexão na troca de fase e conseqüentemente uma manutenção da atividade muscular. Na fase descendente observamos uma diminuição lenta e progressiva da atividade em todos os músculos analisados. Ao realizar o exercício em, o indivíduo encontra-se contra uma resistência unidirecional proporcionada pela gravidade que, na fase descendente, gera a necessidade de freiar o movimento através de uma contração excêntrica dos flexores. Entretanto, no meio líquido, a resistência é multidirecional, e o fato de estar apoiado nos tubos pode ajudar o trabalho dos extensores que ali têm um apoio para elevar o quadril e voltar à posição. Dessa forma, ao invés de se trabalhar contra a gravidade, freando o movimento de retorno, como nos exercícios em, estar-se-á empurrando a com ação agonista dos extensores do tronco e do quadril. Conseqüentemente, na fase descendente dos exercícios realizados no meio líquido, a atividade dos flexores fica bastante diminuída. Esse padrão de contração prioritário concêntrico também foi evidenciado por Pöyhönen et al (21b) estudando flexão e extensão de joelhos no meio líquido em séries simples. CONCLUSÃO Em suma, o maior pico de atividade muscular durante o exercício sit-up em é encontrado anteriormente ao pico registrado em. Ainda, a atividade dos músculos abdominais no exercício terrestre é maior no início da fase ascendente do exercício e também ao longo da fase descendente do mesmo. Entretanto, essas diferenças não são observadas na metade do exercício. As diferenças encontradas devem-se provavelmente às características específicas de sobrecarga encontrada nos diferentes meios. REFERÊNCIAS 1. Guimarães ACS, Vaz MA, Campos MIA, Marantes R. The contribution of the rectus abdominis and rectus femoris in twelve selected abdominal exercises. J. Spo. Med. and Phys. Fit. 1991; 31(2): 222-23. Revista Brasileira de Biomecânica, Ano 9, n.17, Novembro 28 2. Lehman GJ, McGill SM. Quantification of the differences in electromyographic activity magnitude between the upper and the lower portions of the rectus abdominis muscle during selected trunk exercises. Phys. Ther. 21; 81: 196-111. 3. Sands WA, McNEAL JR. A kinematic comparison of four abdominal training devices and atraditional abdominal crunch. J. Strength Cond. Res. 22; 16(1): 135-141. 4. McGill SM. The mechanics of torso flexion: situps and standing dinamic flexion manouvres. Clin. Biomech. 1995; 1(4): 184-192. 5. Bates A, Hason N. Aquatic Exercise Therapy. Pennsylvania: Sauders Company, 1996. 6. [6] Koury JM. Aquatic Therapy Programming. Guidelines for Orthopedic Rehabilitation. Human Kinnetics, 1996. 7. Marques M, Pereira Filho N. Hidroginástica: Exercícios comentados: cinesiologia aplicada à hidroginástica. Rio de Janeiro: N. Pereira, 1999. 8. Baum G. Aquaeróbica: Manual de Treinamento. São Paulo: Manole, 2. 9. Pöyhönen T, Kyrolainen H, Keskinen KL, Hautala A, Savolainen J, Malkia E. Electromyographic and kinematic analysis of therapeutic knee exercises under water. Clin. Biomech. 21a; 16: 496-54. 1. Kruel LFM. Alterações fisiológicas e biomecânicas em indivíduos praticando exercícios de hidroginástica dentro e fora d. Tese de Doutorado, Universidade Federal de Santa Maria RS, 2. 11. Darby LA, Yaekle BL. Physiological responses during two types of exercise performed on land and in the water. J. Sport Med. Phys. Fitness. 2; : 33-311. 12. Costil DL, Maglischo EW, Richardson AB. HandBook of Sports Medicine and Science Swimming. Blackwell Scien Publications, 1992. 13. Andersson EA, Nilsson J, Zhijia MA, Thorstensson, A. Abdominal and hip flexor muscle activation during various training exercise. Eur. J. Appl. Physiol. 1997; 75: 115-123. 85
Análise EMG do exercício abdominal aquático e terrestre 14. Ricci B, Marchetti M, Figura F. Biomechanics of sit-up exercises. Med. Sci. Sports Exercise. 1981; 13(1): 54-59. 15. Kruel L.F.M. Peso hidrostático e freqüência cardíaca em pessoas submetidas a diferentes profundidades de. Dissertação de Mestrado, Universidade Federal de Santa Maria RS, 1994. 16. Pöyhönen T, Keskinen KL, Hautala A, Savolainen J, Malkia E. Human isometric force production and electromiogram activity of knee extensor muscles in water and on land. Eur. J. Appl. Physiol. 1999; : 52-56. 17. Pöyhönen T, Keskinen KL, Kyrolainen H, Keskinen KL, Hautala A, Savolainen J, Malkia E. Neuromuscular function during therapeutic knee exercise under water and on dry land. Arch. Phys Med Rehabil. 21b; 82(1): 1446-1452. Endereço para correspondência: Paulo André Poli de Figueiredo Endereço: Rua Felizardo, 75. CEP: 969-2. Porto Alegre, RS Brasil. Fax: 55513385842. Tel: 51338582. e-mails:paulopoli@.com.br; Revista Brasileira de Biomecânica, Ano 9, n.17, novembro 28 86