CAPES / Desde a década de 80, a obesidade mundial aumentou cerca de 36%. O cicloergômetro é um recurso para combater a obesidade e também pode ser utilizado como instrumento para manter, reabilitar e avaliar o condicionamento físico. Pedalar promove uma série de benefícios ao organismo como a melhora do condicionamento cardiorrespiratório, do sistema cardiovascular e musculoesquelético, das conexões neurais e da autoestima. A termografia é um recurso utilizado para medir a temperatura emitida pela superfície da pele. A eletromiografia (EMG) e a mecanomiografia (MMG) quantificam e qualificam a contração muscular. O objetivo desta pesquisa é investigar a viabilidade da análise térmica superficial da pele na identificação das alterações metabólicas e vasculares geradas pela contração muscular durante a pedalada, em indivíduos hígidos, por meio da correlação com os sinais eletromiográficos e mecanomiográficos. Onze voluntários do sexo masculino foram separados em dois grupos: sedentários (GS) e dos ativos fisicamente (GA). Eles participaram do protocolo de pedalada com acréscimo de carga até a fadiga muscular do músculo reto femoral. Dois testes (1 e 2), com intervalo de 1h entre ambos, foram realizados. A coleta dos dados antropométricos, cardíacos, térmicos e dos sinais neuromusculares resultou em tabelas exportadas ao software IBM SPSS Statistics para análise da distribuição normal, percentagens, testes de Wilcoxon, Mann-Whitney e correlação da temperatura com os sinais neuromusculares pelo teste de Spearman. As medianas antropométricas dos participantes mostram para o GS a idade de 33±4,5 anos, massa de 82±12 kg, altura de 1,85±0,09 m, IMC de 23,95±2,65 kg/m2, adipometria da coxa de 11,73±4,98 mm e perimetria de 0,55±0,04 cm. Já para o GA, a idade de 28±12 anos, massa de 66,5±8,58 kg, altura de 1,76±0,04 m, IMC de 21,75±2,78 kg/m2 , adipometria da coxa de 10±2,09 mm e perimetria de 0,57±0,02 cm. A frequência cardíaca diminuiu 25% do primeiro para o segundo teste, assim como a pressão arterial, sistólica e diastólica, em cerca de 3 e 15%, respectivamente, no GS. A temperatura diminuiu de 1 a 3 °C em ambos os grupos; entretanto, o teste de Wilcoxon comprovou o resultado significativo apenas para o GS no primeiro teste, com p= 0,018, e no segundo, com p=0,043. Houve aumento da amplitude dos sinais da MMG e EMG, entretanto, os testes de Wilcoxon e Mann-Whitney não apresentaram p-valor significativo. Na correlação da temperatura com a contração muscular, por meio do teste de Spearman, somente o GA apresentou um p-valor significativo e forte na MMG (p=0,01 e r=1,000) e na EMG (p=0,01 e r= -1,000). Com esses achados, concluiu-se que a variação térmica se comporta de modo inversamente proporcional à variação de amplitude dos sinais de EMG e MMG e a temperatura representa um parâmetro viável para análise das alterações metabólicas e vasculares geradas pela contração durante as atividades aeróbicas com acréscimo de carga até a exaustão. / From the 80s on, global obesity increased around 36%. Cycle-ergometer is a resource to oppose obesity and it is also used as a tool to maintain, rehabilitate and evaluate physical conditioning. Cycling promotes a number of benefits to the organism as the improvement of cardiorespiratory condition, cardiovascular and musculoskeletal system, neural connections and self-esteem. Thermography is a resource used to measure body skin temperature. Electromyography (EMG) and mechanomyography (MMG) allows quantifying and qualifying muscle contraction. The goal of this research is to investigate the feasibility of surface skin thermal analysis in the identification of metabolic and vascular disorders created by muscle contraction during cycling in healthy individuals, through correlation with electromyographical and mechanomiographical signals. Eleven male volunteers were separate on two groups: sedentary (GS) and physically active (GA). Both participated on cycling protocol with load increase until muscular fatigue of the rectus femoris occurs. There were two tests (1 and 2) with 1h interval in between. After collection of anthropometric data, cardiac, thermal and neuromuscular signals, tables were compiled and their values exported to IBM's SPSS Statistics in order to check the normal distribution, percentages, Wilcoxon’s and Mann-Whitney’s test and the correlation of temperature with neuromuscular signals using the Spearman's test. The median anthropometric values of the GS showed average age of 33±4,5 years, weight of 82±12 kg, height of 1,85±0,09 m, BMI of 23,95±2,65 kg/m2, measurement of thigh’s skinfold thickness of 11,73±4,98 mm and perimeter of 0,55±0,04 cm. The average values for GA were: age of 28±12 years, weight of 66,5±8,58 kg, height of 1,76±0,04 m, BMI of 21,75±2,78 kg/m2, measurement of thigh’s skinfold thickness of 10±2,09 mm and perimeter of 0,57±0,02 cm. The heart rate decreased 25% from de first to second test, likewise systolic and diastolic arterial pressure around 3% and 15%, respectively, for GS. Temperature decreased from 1 to 3 °C in both groups, however, Wilcoxon’s test proved a significant result only to GS first test p=0,018 and second test p=0,043. The amplitude of MMG and EMG signal increased, however Wilcoxon’s and MannWhitney’s tests did not show a significant p-value. Concerning temperature correlation to muscle contraction by Spearman’s test, only GA showed a significant p-value and strong correlation for MMG (p=0,01 and r=1,000) and EMG (p=0,01 e r= -1000) signals. From these findings, it was concluded that thermal variation behaviors inversely proportional to EMG and MMG amplitude variation, and temperature represents a feasible parameter to analyze the metabolic and vascular disorders created by muscle contraction during aerobic activities with load increase until exhaustion.

CAPES / Desde a década de 80, a obesidade mundial aumentou cerca de 36%. O cicloergômetro é um recurso para combater a obesidade e também pode ser utilizado como instrumento para manter, reabilitar e avaliar o condicionamento físico. Pedalar promove uma série de benefícios ao organismo como a melhora do condicionamento cardiorrespiratório, do sistema cardiovascular e musculoesquelético, das conexões neurais e da autoestima. A termografia é um recurso utilizado para medir a temperatura emitida pela superfície da pele. A eletromiografia (EMG) e a mecanomiografia (MMG) quantificam e qualificam a contração muscular. O objetivo desta pesquisa é investigar a viabilidade da análise térmica superficial da pele na identificação das alterações metabólicas e vasculares geradas pela contração muscular durante a pedalada, em indivíduos hígidos, por meio da correlação com os sinais eletromiográficos e mecanomiográficos. Onze voluntários do sexo masculino foram separados em dois grupos: sedentários (GS) e dos ativos fisicamente (GA). Eles participaram do protocolo de pedalada com acréscimo de carga até a fadiga muscular do músculo reto femoral. Dois testes (1 e 2), com intervalo de 1h entre ambos, foram realizados. A coleta dos dados antropométricos, cardíacos, térmicos e dos sinais neuromusculares resultou em tabelas exportadas ao software IBM SPSS Statistics para análise da distribuição normal, percentagens, testes de Wilcoxon, Mann-Whitney e correlação da temperatura com os sinais neuromusculares pelo teste de Spearman. As medianas antropométricas dos participantes mostram para o GS a idade de 33±4,5 anos, massa de 82±12 kg, altura de 1,85±0,09 m, IMC de 23,95±2,65 kg/m2, adipometria da coxa de 11,73±4,98 mm e perimetria de 0,55±0,04 cm. Já para o GA, a idade de 28±12 anos, massa de 66,5±8,58 kg, altura de 1,76±0,04 m, IMC de 21,75±2,78 kg/m2 , adipometria da coxa de 10±2,09 mm e perimetria de 0,57±0,02 cm. A frequência cardíaca diminuiu 25% do primeiro para o segundo teste, assim como a pressão arterial, sistólica e diastólica, em cerca de 3 e 15%, respectivamente, no GS. A temperatura diminuiu de 1 a 3 °C em ambos os grupos; entretanto, o teste de Wilcoxon comprovou o resultado significativo apenas para o GS no primeiro teste, com p= 0,018, e no segundo, com p=0,043. Houve aumento da amplitude dos sinais da MMG e EMG, entretanto, os testes de Wilcoxon e Mann-Whitney não apresentaram p-valor significativo. Na correlação da temperatura com a contração muscular, por meio do teste de Spearman, somente o GA apresentou um p-valor significativo e forte na MMG (p=0,01 e r=1,000) e na EMG (p=0,01 e r= -1,000). Com esses achados, concluiu-se que a variação térmica se comporta de modo inversamente proporcional à variação de amplitude dos sinais de EMG e MMG e a temperatura representa um parâmetro viável para análise das alterações metabólicas e vasculares geradas pela contração durante as atividades aeróbicas com acréscimo de carga até a exaustão. / From the 80s on, global obesity increased around 36%. Cycle-ergometer is a resource to oppose obesity and it is also used as a tool to maintain, rehabilitate and evaluate physical conditioning. Cycling promotes a number of benefits to the organism as the improvement of cardiorespiratory condition, cardiovascular and musculoskeletal system, neural connections and self-esteem. Thermography is a resource used to measure body skin temperature. Electromyography (EMG) and mechanomyography (MMG) allows quantifying and qualifying muscle contraction. The goal of this research is to investigate the feasibility of surface skin thermal analysis in the identification of metabolic and vascular disorders created by muscle contraction during cycling in healthy individuals, through correlation with electromyographical and mechanomiographical signals. Eleven male volunteers were separate on two groups: sedentary (GS) and physically active (GA). Both participated on cycling protocol with load increase until muscular fatigue of the rectus femoris occurs. There were two tests (1 and 2) with 1h interval in between. After collection of anthropometric data, cardiac, thermal and neuromuscular signals, tables were compiled and their values exported to IBM's SPSS Statistics in order to check the normal distribution, percentages, Wilcoxon’s and Mann-Whitney’s test and the correlation of temperature with neuromuscular signals using the Spearman's test. The median anthropometric values of the GS showed average age of 33±4,5 years, weight of 82±12 kg, height of 1,85±0,09 m, BMI of 23,95±2,65 kg/m2, measurement of thigh’s skinfold thickness of 11,73±4,98 mm and perimeter of 0,55±0,04 cm. The average values for GA were: age of 28±12 years, weight of 66,5±8,58 kg, height of 1,76±0,04 m, BMI of 21,75±2,78 kg/m2, measurement of thigh’s skinfold thickness of 10±2,09 mm and perimeter of 0,57±0,02 cm. The heart rate decreased 25% from de first to second test, likewise systolic and diastolic arterial pressure around 3% and 15%, respectively, for GS. Temperature decreased from 1 to 3 °C in both groups, however, Wilcoxon’s test proved a significant result only to GS first test p=0,018 and second test p=0,043. The amplitude of MMG and EMG signal increased, however Wilcoxon’s and MannWhitney’s tests did not show a significant p-value. Concerning temperature correlation to muscle contraction by Spearman’s test, only GA showed a significant p-value and strong correlation for MMG (p=0,01 and r=1,000) and EMG (p=0,01 e r= -1000) signals. From these findings, it was concluded that thermal variation behaviors inversely proportional to EMG and MMG amplitude variation, and temperature represents a feasible parameter to analyze the metabolic and vascular disorders created by muscle contraction during aerobic activities with load increase until exhaustion.

Introdução: Prever a capacidade de resposta a fluidos continua sendo um desafio para os médicos que lidam com pacientes instáveis hemodinamicamente. A utilização de parâmetros estáticos, como pressão venosa central (PVC) tem sido usada por décadas, mas não é confiável, evidências robustas sugerem que seu uso deve ser abandonado. Ao longo dos últimos 15 anos, foram desenvolvidos vários testes dinâmicos, baseados no princípio de alteração da pré-carga cardíaca, usando as interações coração-pulmão, e, consequentemente do débito cardíaco. A elevação passiva das pernas (EPP), a infusão de pequenos volumes de fluidos, a variação da pressão de pulso (ΔPP), as variações nos diâmetros de grandes veias tem sido muito utilizados para avaliação de fluidoresponsividade (FR), neste contexto. Objetivo: Analisar e comparar medidas estáticas e dinâmicas antes, após EPP e após infusão de SF, verificando qual delas apresentam melhor FR. Métodos: Trinta e um pacientes instáveis hemodinamicamente e sob ventilação mecânica (VM) foram incluídos no estudo. Foram avaliados VTIFAO, VTIFMi, IDVCI, ΔPP, PVC, PAM antes de qualquer intervenção, após EPP e após infusão de 500ml SF. As variações dos parâmetros foram calculados para todos os pacientes. Resultados: Após EPP e infusão de SF o VTIFAO aumentou em 10% ou mais em 14 (45%) e 18 (58%) pacientes respectivamente, definidos como FR. A EPP previu a capacidade de resposta a fluidos com uma sensibilidade de 77,7%, especificidade de 100%, valor preditivo positivo de 100% e probabilidade de falso positivo de 0%. O parâmetro utilizado como padrão para FR foi o VTIFAO após SF. A PVC, o IDVCI, o ΔPP, PAM e avaliação médica não se mostraram capazes de avaliar adequadamente FR. Conclusão: Em pacientes instáveis hemodinamicamente e sob VM, a EPP foi capaz de avaliar FR com adequada sensibilidade e especificidade, podendo ser usada com segurança, antes da administração de fluidos. / Introduction: Predictig fluid responsiveness remains a constant challenge for physicians dealing with hemodynamically unstable patients. The use of static parameters, such as central venous pressure (CVP), although used for decades is not a trustworthy source, and the suggestion derived from more robust evidence suggests that the use of such should be abandoned. Over the last 15 years, various dynamic tests have been developed based on the principle of altering the cardiac preload, by using the heart-lung interactions and consequently cardiac output. Hence, Passive Leg Raising (PLR), the intake of small amounts of fluid, the variation of pulse pressure, variations in the diameter of large veins have all been widely used for evaluating fluid responsiveness (FR), within this context. Objective: The underlying objective behind this study was to test, if the non-invasive evaluation with transthoracic echocardiography, the Subaortic velocity time integral (VTI), the Distensibility Index of the Inferior Vena Cava (dIVC), the mitral velocity time integral (MTI), the (CVP) and the change in pulse pressure (ΔPP) after (PLR) and fluid infusion (500ml of saline solution) are able to predict the responsiveness of fluid therapy. Methods: Thirty one hemodynamically unstable patients, under mechanical ventilation (MV) were included in the study. Evaluations were made of VTI, MTI, DIVC), ΔPP and CVP before any intervention, after PLR and after infusion of 500ml saline solution. The variations of the parameters were calculated for all patients. Results: After PLR and infusion of saline solution, the VTI increased by 10% or more in 14 (45%) and 18 (58%) patients, respectively, defined as fluid responders. The PLR predicted a response capacity to fluids with a sensibility of 77,7%, specificity of 100%, a positive predictive value of 100% and a false positive probability of 0%. The CVP, dIVC, ΔPP, PAM and the medical evaluation were not capable of providing an adequate FR evaluation. Conclusion: In hemodynamically unstable patients under MV, PLR were capable of precisely predicting the capacity of FR. / Dissertação (Mestrado)

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Measuring lower limb strength and symmetry is a common practice in elite sports to determine the return to sports point in time during rehabilitation, and this information could be useful for amateur athletes too. However, the devices used for this are highly sophisticated and hardly accessible. The aim of this project is to devise an affordable system for lower limb strength measurement which can be integrated with a common training system, to make this type of information widely available. The system is built up on a flywheel-based leg extension machine (LegExx by Exxentric AB) that allows quadriceps training at maximal force in concentric and eccentric contraction. Inexpensive standard components and software were used for prototyping. The parameters of interest were angular velocity of extension/flexion in the knee and force applied by the athlete. In the first step, evaluation was limited to the concentric phase of movement. Angular velocity and leg position was measured with a gyroscope sensor (Movesense by Suunto). For force measurement, two approaches were tested: In prototype A, the tension of the drive belt, which ultimately puts the flywheel into rotation, was measured with a sensor for tensile forces (Tindeq Progressor 300). In prototype B, a more direct measurement was used, with force sensors mounted under the contact point of the athlete’s shank with the swing beam of the LegExx. Sensor data were transmitted via Bluetooth to a mobile device or a laptop and displayed graphically after synchronization of the data streams. Force values were converted to torque using inverse kinematics to make the two prototypes comparable. The first prototypes were shown to be workable and yielded similar readings for concentric peak torque, with realistic wave forms in the graphical display. Comparison with results of a gold standard isokinetic dynamometer revealed, however, major discrepancies mainly regarding the absolute torque values. Oscillation in the belt system were identified as an issue in prototype A, while cross talk between sensors and vulnerability to leg placement occurred in prototype B. However, these issues are not insurmountable, and it is suggested to proceed with the development of prototype B, as it has the advantage of simultaneous measurement and direct comparison of both legs. / Att mäta styrka och symmetri i nedre extremiteterna är vanligt inom elitidrott för att avgöra när man kan återgå till idrottsutövning under rehabiliteringen, och denna information kan vara användbar även för amatöridrottare. De apparater som används för detta är dock mycket sofistikerade och svårtillgängliga. Syftet med detta projekt är att utforma ett prisvärt system för mätning av styrkan i nedre extremiteterna som kan integreras med ett vanligt träningssystem, för att göra denna typ av information allmänt tillgänglig. Systemet är uppbyggt på en svänghjulsbaserad benspark maskin (LegExx från Exxentric AB) som möjliggör quadriceps träning vid maximal kraft i koncentrisk och excentrisk kontraktion. Kostnadseffektiva standardkomponenter och mjukvara användes för prototypframställning. De parametrar som var av intresse var vinkelhastighet för utsträckning- /böjning i knäet och den kraft som utövades av idrottaren. I det första steget begränsades utvärderingen till rörelsens koncentriska fas. Vinkelhastighet och benposition mättes med en gyroskopisk sensor (Movesense från Suunto). För kraftmätning testades två tillvägagångssätt: I prototyp A mättes dragkraften i drivremmen, som i slutändan sätter svänghjulet i rotation, med en sensor för dragkrafter (Tindeq Progressor 300). I prototyp B användes en mer direkt mätning med kraftsensorer som monterades under kontaktpunkten mellan idrottsutövarens smalben och LegExx:s svängbalk. Sensordata överfördes via Bluetooth till en mobil enhet eller en bärbar dator och visades grafiskt efter synkronisering av dataströmmarna. Kraftvärden omvandlades till vridmoment med hjälp av invers kinematik för att göra de två prototyperna jämförbara. De första prototyperna visade sig fungera och gav liknande mätningar för koncentriskt toppmoment, med realistiska vågformer i den grafiska displayen. En jämförelse med resultaten från en isokinetisk dynamometer med guldstandard visade dock på stora skillnader, främst när det gäller de absoluta vridmomentvärdena. Oscillation i bältesystemet identifierades som ett problem i prototyp A, medan överkoppling mellan sensorer och känslighet för benplacering förekom i prototyp B. Dessa problem är dock inte oöverstigliga, och det föreslås att man fortsätter att utveckla prototyp B, eftersom den har fördelen av samtidig mätning och direkt jämförelse av båda benen.

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