Biomecanica Aplicada

BIOMECÂNICA APLICADA

Aspectos Biomecânicos da MARCHA

Locomoção

- Toda ação que move o corpo de um animal através do espaço aéreo, aquático ou terrestre.

• Marcha humana

- Uma das mais elementares expressões do movimento humano

- Movimento de característica complexa

(* Movimento bípede é muito complexo)

(* Marcha “madura” à em média aos 5 anos)

· Aspectos cinemáticos da marcha humana

Apoio à 65% Balanço à 35%

Apoio

1º momento: Apoio do calcâneo à contato com as forças

1ª Fase 2º momento: Começa o breque do movimento (joelho)

Acúmulo 3º momento: Flexão plantar (desacelera tbm à tornozelo)

4º momento: Contração excêntrica do quadríceps

2ª Fase 1º momento: Aceitação das cargas

Propulsão 2º momento: Propulsão (empurra o chão para traz à flexão plantar, extensão de joelho e quadril)

Balanço

1ª Fase à Aceleração por dorso-flexão, flexão de joelho e quadril

2ª Fase à Desaceleração

JOELHO

(% Angulação – Flexão)

60

3 4

40

2 1

20

1- Fase de flexão à desacelera o movimento

2- Fase de extensão à propulsão

3- Fase de balanço à flexão máxima

4- Fase de desaceleração à extensão

TORNOZELO

(% Angulação – Dorso-flexão)

2

20

4 1 3

-20

1- Desaceleração à flexão plantar

2- Tíbia vai para frente à dorso-flexão

3- Fase de balanço (propulsão) à flexão plantar

4- Dorso-flexão à Para não bater o pé no chão

QUADRIL

(% Angulação – Flexão)

1 20

- 20

1- Estabilização do quadril à Glúteo

2- Extensão do quadril (Propulsão) à Glúteo

3- Flexão do quadril à retirar o membro do chão

· Aspectos dinâmicos da marcha humana

FRSy e FRSx (Peso corporal)

Fymáx 1

1,5

1,2

Fymáx 2

1,0

0,2s 0,5s 0,8s Fxmáx

0,5

Fymin

Fase de apoio (%)

Fxmín (* em média dura 0,7s)

-0,5

Fy = Força vertical

Fx = Força ântero-posterior ( ) Pés descalços

Fymáx 1 à Entre 1,2 e 1,5 (Peso corporal) à Pico Passivo

§ Sobrecarga do movimento

§ Qto menor o tempo, pior / Qto maior o pico, pior

Fymáx 2 à Propulsão à Pico Ativo

§ Pico que dá a força de propulsão

§ Qto menor o tempo, melhor / Qto maior o pico, melhor

Fymín à Deflexão da força

· Sobrecarga se torna menor que 1PC pela aceleração a favor da gravidade

* O Fymín quase não é alcançado em idosos ( * ) ficando em torno de 1 PC, para garantir uma maior estabilidade

* O Fxmin fica em torno de 0,25PC

* A marcha é o movimento humano de MAIS BAIXA solicitação mecânica (1,2 - 1,5 PC)

◙ Diferença do andar:

- Tem fase de duplo apoio (0,2s)

- Não tem fase aérea

Duplo Apoio

(200ms)

à Quem se prejudica com a Fxmín são os ligamentos

à Quem se prejudica com a Fymáx são osso e cartilagem

* 50ms: tempo de latência para resposta do músculo na absorção de carga (até 50ms sobrecarga direto na articulação)

* Alta força de Frenagem = impacto no LCA

· Problemas com a marcha:

Populações especiais:

Idosos:

◙ O choque para idosos é igual (mesma carga = 1,2 - 1,5 PC)

◙ Porém, o osso já é + frágil

Obesos:

◙ A carga relativa é igual (1,2 - 1,5 PC)

◙ A carga absoluta é maior, por causa do peso corporal elevado

◙ Obesos sentem formigamento no pé à Aumento da pressão no médio-pé (desabamento do arco plantar)

à Palmilha ortopédica ajuda

à É bom andar um pouco descalço

“Você deve caminhar por pelo menos 40min numa cadência acelerada!”

* Velocidade acelerada ↑ a carga

* É importante dividir os treinos (Ex: 10m caminhada, 10 bike, 10 elíptico)

* Observar o que a pessoa faz (quanto e com qual velocidade) e ir aumentando devagar

· Marcha patológica

Alteração nos mecanismos de controle

Paralisia Cerebral à Descontrole neuro-muscular à

à Tônus muscular anormal à

Neuropatia Periférica Diabética e Envelhecimento à Perdas sensoriais e no controle do equilíbrio dinâmico à Aumenta o duplo apoio

· AÇÕES MUSCULARES NA CORRIDA:

TIBIAL ANTERIOR

GASTRO + SÓLEO

QUADRÍCEPS

* PARADOXO DO QUADRÍCEPS: O músculo extensor de joelho não trabalha na fase de extensão... utiliza energia elástica acumulada no momento de apoio (isométrica) e na flexão de joelho (excêntrica) para restituir.

ISQUIOTIBIAIS

* Os isquiotibiais não trabalham na flexão de joelho porque o reto femoral flexiona o quadril, que puxa a perna para cima, flexionando o joelho

GLÚTEO

◙ As pessoas têm diferentes estratégias mecânicas à Não existem padrões de movimento (existe apenas uma base semelhante)

◙ Um melhor controle da flexibilidade leva a uma melhor adaptabilidade

BIOMECÂNICA APLICADA

Aspectos Biomecânicos da CORRIDA

Força (KgF)

200

100

· Solicitações Mecânicas

à Alto índice de lesões (50 – 70% dos corredores) à Treinamento errado

- 3m/s à 1,57 PC

- 5m/s à 2,32 PC

- Sprint à 4,6 PC

à Tempo para Fymáx: 20 – 30 ms

- Como saber se esta carga está no limite de tolerância do Ap. Locomotor?

• Stress mecânico do osso à Não atinge a região plástica

Stress

Deformação

• Efeito Creep à 2 a 5 seg para se adaptar

• Relaxamento de estresse

1º pico: ocorre muito + rápido que a resposta da cartilagem (2 a 5 seg.)

· Fase Passiva

◙ Intervalo de tempo (50 a 75ms) no qual o músculo não pode modular a contração muscular

(* Não treinável à depende da velocidade de condução do impulso nervoso)

◙ Enquanto o sinal está sendo processado o choque está sendo recebido pelas estruturas passivas

◙ O músculo fica inativo durante a fase passiva

* Pré-ativação (modulada pela experiência) à prepara o aparelho locomotor

Conclusão:

• Dar várias práticas, aumentando o repertório motor e, conseqüentemente a experiência

• Lesões explicadas por erros de treinamento

· SOBRECARGA NA CORRIDA

◙ Sobrecarga no Basquete: até 7,3 PC

◙ Sobrecarga no Salto Triplo: 18 – 22 PC

à Condições biomecânicas adequadas...

Como explicar o expressivo número de lesões?

• Entre 50 e 70% dos praticantes de corrida apresentam algum tipo de lesão diretamente relacionada à sua prática

· FATORES INTRINSECOS

Volume

* Treino ... Recuperação

à Precisa ter um tempo para fazer a recuperação

à Aumento do volume muito rápido é prejudicial

à Incrementos de 10% de Kilometragem por semana

Intensidade

• Geometria de colocação do pé

Corrida nas pontas dos pés

Passada Normal: Retro... Médio... Ante

Passada ponta do pé: Médio... Ante

Pontas dos pés:

- ↑ velocidade (↑ da amplitude de movimento do tornozelo)

- O gastro trabalha + para frear o movimento (cont. excêntrica) à entra em fadiga + rápido

(* ↓ o impacto, mas ↑ a probabilidade de tendinopatias)

• Velocidade

Com o aumento da velocidade, há um aumento da sobrecarga mecânica

2,5m/s 6,5m/s

* Velocidade influencia diretamente na carga: (↓ velocidade = ↓ carga)

* Deve-se partir da velocidade de costume

• Fadiga

(* Aumenta em até 40% o risco de lesão)

Exercício intenso: Reduz a capacidade de absorção de choque à Sobrecarga

Técnica de movimento à Sobrecarga e Rendimento inferior

* Hora do esforço final: Momento com fadiga elevada, ou seja, os músculos protegem menos à ↑ muito a sobrecarga

* As lesões ocorrem principalmente no inicio (falta de aquecimento) e no final (fadiga) do exercício

· FATORES EXTRINSECOS

Calçado esportivo

NIGG (1986): 33 Corredores

Modelos antigos (1977) à Tendem a ser + duros à Fymáx = 2,42 PC

Modelos “modernos” à Tendem a ser + macios à Fymáx = 2,55 PC

BIOMECÂNICA APLICADA

Biomecânica dos EXERCÍCIOS

· Montagem do treinamento

- Objetivos

- Intensidade (Carga)

- Volume (Quantas vezes e repetições)

- Periodização

- Exercícios

à O exercício é qualificado?

• O exercício realmente ativa os músculos que ele se propõe a trabalhar?

• Qual a intensidade mecânica da ação muscular?

“Eu sinto que pega...” à O sentimento engana

* Único meio de avaliar à EMG

ELETROMIOGRAFIA

- Determinada a eficácia... é preciso olhar a segurança!

- Desconforto, dores e lesões são causadas por forças que excedem o limite de tolerância das estruturas biológicas

à Como determinar a sobrecarga mecânica???

Procedimento para medição das forças internas

• Transdutores de força à KOMI et al. (1987)

NACHEMSOM E ELFSTRÖN (1970)

Compressão discal (compressão dos discos intervertebrais)

- Modelo para cálculo das forças internas na articulação (ex: art. do joelho)

ASPECTOS BIOMECÂNICOS DOS EXERCÍCIOS PARA OS MEMBROS INFERIORES

CCA à Extremidade distal não está apoiada (pé)

ex: Cadeira extensora, mesa flexora

- Geralmente são mono-articulares

CCF à Extremidade distal está apoiada (pé)

ex: Agachamento, leg press

- Geralmente são multiarticulares

QUADRÍCEPS

ESCAMILLA et al. (1998)

- EMG (%CVM) durante exercícios de CCA e CCF

Leg press x Agachamento x Mesa extensora

* Os picos de atividade são semelhantes (e relativamente altos)

* É necessário manter esse recrutamento por certo tempo... e os três são bons exercícios

Reto femoral

◙ Pico maior para a mesa extensora

◙ Platô + alto à Gde parte do movimento (60º) acima de 50%CVM

à Demora pouco (20º) para atingir 50%CVM

* Os outros 2 exercícios demoram 60º para atingir 50%CVM

CCA à tem característica de trabalhar o reto femoral

Vasto lateral e medial

◙ Pico maior na AG e LP

◙ AG e LP apenas 20º abaixo de 50%CVM

* MF 60º abaixo de 50%CVM

CCF à tem característica de trabalhar os vastos

* Idosos e sedentários (e pós-cirúrgico) à perdem muito facilmente o V. Medial (V. M. é um músculo chato e difícil de trabalhar)

· BIOMECÂNICA DA ARTICULAÇÃO PATELOFEMORAL

- É importante na extensão do joelho (inclina o tendão patelar)

Vasto Lateral Vasto Medial Lateralização da patela à desloca para uma região que não foi feita para suportar atrito

à Esse efeito agudo (inflamação) gera necrose da cartilagem

v Condromalácia patelofemoral

§ Dor na patela

§ Exercícios de CCF ajudam a melhorar a lateralização de patela

· Importância dos exercícios de CCF

- Meu aluno não pode fazer Agachamento...

* Existem formas bem fáceis de fazer exercícios de CCF

CCF à se assemelham aos exercícios realizados no dia-a-dia (especificidade)

ISQUIOTIBIAIS

- Semitendíneo

- Semimembranácio Inserem na tíbia (Cabeça longa Bíceps à Fíbula)

- Biceps Femoral

◙ Flexores do joelho

◙ Extensores de quadril

Cadeira flexora, AG, Stiff... Qual a melhor opção???

WRIGHT et al. (1999) à IEMG (pico)

à O problema está na técnica do movimento

* Depende da angulação do AG (+ que 90º trabalha isquiotibiais)

· Os exercícios são idênticos???

à Sobrecarga na coluna no Stiff = 5PC

* Diferença do Stiff para o Levantamento terra à Stiff não trabalha quadríceps pq não usa muito o quadril

CCF (AG e ST) à trabalha + o glúteo e os eretores de espinha (paravertebrais)

BONJADSEN et al. (2004)

Condição discal x Área de secção transversa dos multífidos

à Paravertebrais:

• Amortecedores da coluna

• Contração isométrica

* AG e ST no inicio da prática geram compressão discal muito alta

Portanto, é necessário aguardar algum tempo de experiência para prescrevê-los, para que ele fortaleça antes de executá-los

v Conclusão:

Começar com pouco peso (muito pouco peso), com uma amplitude menor

· VARIAÇÕES DE EXECUÇÃO

Qual a influência da posição dos pés

McCAW e MELROSE (1999)

- EMG do vasto lateral à nenhuma diferença

- Adutor longo Peq. ↑ da atividade

- Glúteo (AG pernas abertas)

ESCAMILLA (2001)

- Reto femoral à AG à Diferença muito pequena

- Vastos à AG à Quase igual

- LP à Quase igual

à Isquiotibiais à Não muda nada

* Agachamento c/ pés afastados ↑ braço de alavanca (pq o joelho vai + p/ frente e a coluna fica + ereta)

* Observar como o aluno faz o exercício e variar a posição dos pés

Pés altos x Pés baixos

• Quadríceps é igual

• Isquiotibiais iguais

Amplitude

- Pode-se alterar o recrutamento a partir de mudança de amplitude

CATERISANO et al. (2002)

Braço Potente Braço Resistente IEMG (%) do Glúteo

Até 90º Após 90º

- Torque resistente no joelho ↑ - Torque resistente no quadril ↑

- Recrutamento do quadríceps ↑ - Recrutamento do glúteo ↑

à No AG o joelho pode ultrapassar o pé?

• A partir desse momento, o torque resistente no joelho é muito alto

• Tomar cuidado com a situação contrária, pois pode haver torque muito alto

* Dá pra mudar a inclinação do tronco

à Quais as modificações induzidas pelo avanço (afundo)???

• O braço resistente do joelho é muito alto à ↑ trabalho do quadríceps

• O braço resistente o quadril é muito baixo à a carga está em cima do quadril (eixo da coluna)