Cette thèse porte sur l’étude des mécanismes de régulation du niveau de fatigue périphérique à l’exercice et sur les conséquences de cette régulation sur la capacité de performance motrice. Nous avons tout d’abord démontré que la puissance est étroitement régulée au cours de sprints répétés – épreuve au cours de laquelle la commande motrice est recrutée à son niveau maximal volontaire – de sorte qu’un seuil critique de fatigue périphérique ne soit jamais dépassé. Nous avons ensuite montré qu’il existe un lien étroit entre l’atteinte de ce seuil critique de fatigue et l’arrivée à une phase de plateau de puissance développée au cours de sprints répétés, indépendamment de la durée de la récupération entre les sprints. Ces résultats ont permis de démontrer que le niveau d'activité de la commande motrice centrale et la puissance sont régulés au cours de sprints répétés dans le but de limiter le niveau de fatigue périphérique à un niveau seuil. Le rôle de ce mécanisme régulateur est cependant dépendant de la nature de la tâche. Nous avons en effet montré que l’arrêt de l’effort d’un exercice de squat isométrique, conduit jusqu'à épuisement, est associé à une défaillance de l’activation centrale volontaire, qui précède l'atteinte du seuil critique de fatigue. Enfin, l'application de ces données et concepts théoriques à l'exercice réalisé sur une plateforme à instabilité servo-assistée (imoove) a permis de montrer que ce type d’outil permet un recrutement accru des muscles posturaux et de l’équilibre comparé à un exercice réalisé sur une surface stable, sans compromettre la fatigue et le recrutement des muscles locomoteurs, déterminants des adaptations positives à l'entraînement. / This doctorate thesis focused on the mechanisms involved in the control of peripheral fatigue during exercise and on the consequences of this regulation on exercise tolerance. We first demonstrated that performance during repeated sprints – a trial during which the central motor drive is activated at its maximal voluntary level – is tightly regulated to avoid the development of peripheral fatigue beyond a critical threshold. We then showed that the attainment of the plateau phase of performance, characterized by a constant power output until the last sprint, was closely linked to the attainment of the critical threshold of peripheral fatigue, independently of the recovery duration between sprints. These firsts results demonstrated that central motor drive and power output are regulated during repeated sprints in order to limit the development of peripheral fatigue beyond a critical threshold. However, the role of this regulatory mechanism is task-dependent. Indeed, we showed that time to task failure during the first repetitions of a sustained submaximal isometric contraction is likely associated with failure in central activation of motor units, which precede the attainment of the critical threshold of peripheral fatigue. We then developed applied research protocols on imoove, a servo-assisted instability device for training composed by a board that can move in the three-dimensional plans. Because greater trunk and ankle muscles activity was achieved in imoove without compromising lower limb muscles activity and fatigue, this device may provide sufficient muscle overload to simultaneously develop locomotor, postural and balance muscles.

Les enfants atteints de paralysie cérébrale unilatérale spastique ont un membre supérieur dont les mouvements sont dégradés. Un des symptômes en cause est la co-activation spastique, une activation excessive de certains muscles qui s’opposent au mouvement. En clinique, il n’existe pas d’outil pour distinguer quels muscles ont une activation pathologique. Les signaux électromyographiques, mesurés de façon non invasive, peuvent discriminer des activations musculaires pathologiques. Cependant, ils sont rarement mesurés au membre supérieur des enfants atteints de paralysie cérébrale, en raison d’obstacles méthodologiques et statistiques. Cette thèse aborde ces obstacles. Les signaux électromyographiques de muscles du membre supérieur ont été mesurés chez 63 enfants avec et sans paralysie cérébrale unilatérale spastique, dans le cadre de 5 études de recherche. Les 2 premières études ont consisté à détecter et caractériser les anomalies de commande musculaire chez les enfants avec une paralysie cérébrale, afin de cibler les paramètres électromyographiques pertinents. La 3ème étude a validé la mesure électromyographique au membre supérieur, en évaluant sa variabilité. Les 4ème et 5ème études ont appliqué la méthodologie développée à des problématiques cliniques : distinguer, pour chaque enfant, les muscles responsables des limitations de mouvements actifs ; évaluer les modifications d’activation musculaire à la suite de thérapies. Le développement méthodologique lié à ces études a permis d’évaluer la fiabilité de l’analyse électromyographique du membre supérieur, et a montré son fort potentiel pour le « diagnostic fonctionnel » des enfants atteints de paralysie cérébrale. / Children with unilateral spastic cerebral palsy have restricted movement of one upper limb.One of the symptoms responsible for this limitation is spastic co-activation, which is an excessive activation from specific muscles opposing the movement. In clinical routine, no tool can detect which muscles have a pathological activation.Electromyographic signals, measured non-invasively, can discriminate pathological muscle activations.However, they are rarely measured at the upper limb of children with cerebral palsy, due to methodological and statistical difficulties. This thesis addresses these difficulties. Electromyographic signals of upper limb muscles were measured in 63 children with and without unilateral spastic cerebral palsy, as part of 5 research studies.The first two studies consisted in detecting and characterizing abnormal muscle activations in children with cerebral palsy, in order to target relevant electromyographic parameters. The third study validated the measure of upper limb electromyography, and evaluated its variability.Fourth and fifth studies applied the developed methodology to clinical problems: the distinction, for each child, of the muscles responsible for active movement restrictions; the evaluation of muscle activation modifications following a therapy.Methodological development associated with these studies assessed the reliability of upper limb electromyography, and showed its strong potential for the “functional diagnosis” of children with cerebral palsy.

O laser de baixa intensidade tem sido utilizado atualmente como terapia alternativa para alívio da dor em disfunções musculares e articulares por induzirem um efeito analgésico, antiinflamatório e biomodulador das funções fisiológicas celulares. O objetivo desse estudo foi avaliar o efeito do laser de GaAlAs (780nm) na dor à palpação dos músculos masseter e temporal anterior e articulação temporomandibular (ATM), amplitude dos movimentos mandibulares e atividade eletromiográfica dos músculos masseter e temporal anterior em pacientes com disfunção temporomandibular (DTM). As aplicações foram feitas no músculo temporal e masseter e na ATM 2 vezes/semana (durante 4 semanas). 48 pacientes com dor miofascial e artralgia distribuídos aleatoriamente entre tratamento real e placebo e entre doses energéticas de 25 J/cm² e 60 J/cm² foram avaliados utilizando-se uma Escala Analógica Visual (VAS) e um paquímetro digital antes, imediatamente após a última aplicação e 30 dias após o tratamento com laser. A eletromiografia de superfície foi realizada em máximo apertamento voluntário em rolos de algodão e máximo apertamento voluntário em posição intercuspidal antes e após a laserterapia. Os resultados mostraram que não houve diferença estatística significante na atividade eletromiográfica na comparação entre os grupos antes e após o tratamento com laser. Em relação à dor na palpação, houve diferença significante antes e após o tratamento em todos os grupos. A diminuição dos níveis de dor muscular foi mais acentuada nas pontas ativas, entretanto, não houve diferença estatística significante entre o grupo real e placebo. A dor articular mostrou melhora significante apenas na palpação do pólo lateral da ATM direita nos grupos ativos. A amplitude dos movimentos mostrou melhora no grupo ativo, principalmente, na dose de 60 J/cm². Em conclusão, o laser de baixa intensidade não promoveu mudanças na atividade eletromiográfica. Embora tenha sido encontrada uma superioridade da terapia laser em relação aos grupos placebos, não houve diferença estatística significante entre todos os grupos. / Low intensity laser have been used currently as an alternative pain-relief therapy for muscle and joint pain since it induces analgesic, anti-inflammatory and biomodulation effects of the physiological cell functions. The purpose of this study was to evaluate the effect of GaAlAs laser (780nm) on pain to palpation of the masseter and anterior temporalis muscles and the temporomandibular joint (TMJ), amplitude of the mandibular movements and electromyographic activity of the masseter and anterior temporalis muscles in patients with temporomandibular disorders (TMD). The laser was applied on the temporalis, masseter muscles and TMJ twice a week (during four weeks). Forty-eight patients with miofascial pain and arthralgia were randomly assigned between real and placebo treatment and between the energetic doses of 25 J/cm² and 60 J/cm², and were evaluated using Visual Analogue Scale (VAS) and digital paquimeter before, immediately after the final application, and 30 days after the laser treatment. Surface electromyography was performed with maximum voluntary clench on cotton rolls and maximum voluntary clench in intercuspal before and after laser therapy. The results show there were no significant statistical differences in the electromyographic activity between the groups before and after laser treatment. As to the pain at palpation, there was a significant difference before and after treatment in every group. There were sharper reductions in muscle pain level for the active probes; however, there was no significant statistical difference between the real and placebo groups. Joint pain showed significant improvement only in the palpation of the lateral pole of right TMJ in the active groups. The amplitude of the movements showed improvement in the active group, mainly, in the dose of 60 J/cm². As conclusion, low intensity laser did not promote any changes in the electromyographic activity. Although this study has found a superiority of laser therapy over placebo, there were no statistically significant differences between all groups.

A estimulação magnética transcraniana (EMT) aplicada com diferentes orientações da bobina causa variações na amplitude e na latência dos potenciais evocados motores (PEM) dos músculos da mão. No entanto, as propriedades dos PEM são afetadas também pelos sistemas de detecção, e.g. localização e tamanho dos eletrodos de aquisição, e pela anatomia do músculo analisado, e.g. arquitetura dos tecidos muscular e adiposo. Neste estudo, verificamos como variam a distribuição espacial, a amplitude pico a pico, a latência, a velocidade de condução da fibra muscular e a frequência mediana do espectro de potência dos PEM em função da orientação da bobina de EMT. Utilizamos uma matriz bidimensional de eletrodos de superfície (grade com 13 linhas e 5 colunas) para aquisição do sinal de eletromiografia de superfície (EMGs) do músculo abdutor curto do polegar (ACP) em oito orientações da bobina de EMT em relação à linha sagital, que conecta o ínio ao násio. Duas abordagens distintas foram adotadas para comparação da amplitude em função da orientação da bobina: na primeira abordagem, calculamos a amplitude pico a pico média dos PEM compreendidos em uma região ativa do músculo localizada espacialmente a partir da matriz de EMGs, na segunda abordagem extraímos a amplitude do PEM no sinal diferencial de dois grupos de eletrodos simulando um sistema de EMGs em configuração bipolar, comumente utilizado nos procedimentos em EMT. Em ambos os métodos, identificamos amplitudes máximas para orientações da bobina em ângulos de 45° e 90°, corroborando os achados da literatura. A latência, frequência mediana e velocidade de condução dos PEM não apresentaram variações significativas com a orientação da bobina. Os mapas de distribuição espacial dos PEM indicam uma atividade muscular localizada na porção distal do músculo ACP para todos os ângulos de aplicação da EMT, demonstrando que os eletrodos convencionais de EMGs podem não estar idealmente localizados sobre a região do músculo ativada pela EMT. Por fim, identificamos que um sistema de neuronavegação pode facilitar a localização da estrutura cerebral a ser estimulada e aumentar a precisão no posicionamento da bobina. Adicionamos uma ferramenta para cálculo da orientação da bobina em função da linha sagital média de cada sujeito ao neuronavegador InVesalius Navigator, a ser utilizado nos próximos experimentos. / Transcranial magnetic stimulation (TMS) pulses with different coil orientations causes changes in amplitudes and latencies of motor evoked potentials (MEP) in muscles of the hand. Nonetheless, the properties of MEP are also affected by the systems of detection, e.g. placement and size of acquisition electrodes; and by the target muscle anatomy, e.g. architecture of fat and muscles tissues. In this study, we assessed the effect of TMS coil orientation on MEP spatial distribution, peak-to-peak amplitude, latency, conduction velocity of muscle fiber and median frequency, from the abductor pollicis brevis (APB) muscle. A grid of electrodes (13 lines and 5 columns) was used to detect the surface electromyography (sEMG) signals from the APB at eight different TMS coil orientations in respect to the midsagital line, connecting the inium and nasium. Two distinct approaches were adopted to compare the amplitude according to the coil orientation: first, we calculated the mean amplitude of MEP in the electrodes of the matrix over an active region of the muscle. Second, we extracted the amplitude of MEP in a single differential signal from two groups of matrix electrodes simulating a conventional sEMG bipolar configuration, commonly used in TMS experiments. In both cases, the maximum MEP amplitudes were induced at coil orientations of 45° and 90°, confirming the past findings in literature. However, we could not identify significant differences in latency, median frequency and conduction velocity of MEP according to different stimulus orientation. Maps of spatial distribution showed a localized muscle activity at the distal portion of the APB muscle for all the coil orientations, indicating that conventional bipolar sEMG electrodes may not be rightly placed over the active portion of the muscle recruited by TMS. Finally, we considered that a neuronavigation system could facilitate the localization of brain internal structures to apply TMS stimulus and improve the accuracy of coil handling and positioning over the stimulation point. Thereafter, we developed a computational tool to the InVesalius Navigator, to track the TMS coil position and orientation in respect to the subjects midsagital line to be used in future experiments.

A dor cervical é um problema musculoesquelético comum, cuja ocorrência é estimada em torno de 30-50% da população adulta em geral e também muito frequente entre os trabalhadores usuários de computador. A alteração no padrão de atividade muscular dos músculos flexores e extensores é uma das características da dor cervical, que nos usuários de computador parece estar associada à manutenção da postura sentada com anteriorização da cabeça ou flexão cervical. Dois fatores de análise importantes para avaliar déficits na atividade muscular são o fenômeno flexão-relaxamento (FFR) e a relação flexão-relaxamento (RFR). O objetivo principal deste estudo foi avaliar, através da eletromiografia de superfície, a ocorrência do FFR e mensurar a RFR nos músculos extensores da coluna cervical de trabalhadores usuários de computador com e sem dor cervical crônica e de indivíduos saudáveis, não usuários de computador. Foram avaliados 60 indivíduos, 20 usuários de computador com dor cervical crônica (GD), 20 usuários de computador sem dor cervical (GS) e 20 indivíduos saudáveis, não usuários de computador (GC). Os indivíduos responderam o Maastricht Upper Extremity Questionnaire (MUEQ-Br) e o Índice de Incapacidade Relacionada à dor no Pescoço (IIRP), e o FFR e RFR foram analisados através da eletromiografia de superfície dos músculos Semi-espinhal da Cabeça(SC), Esplênio da Cabeça(EC) e Trapézio Superior(TS). O limiar de dor por pressão (LDP) também foi avaliado nestes músculos e no músculo esternocleidomastóideo. Os resultados mostraram maior pontuação do grupo de trabalhadores com dor cervical crônica no domínio Posto de Trabalho do MUEQ-Br (GS 0,35, IC95% 0,14-0,56; GD 0,80, IC95% 0,32-1,28; p<0,05) e maior LDP do músculo EC no grupo com dor cervical em relação ao controle (GD 1,77, IC95% 1,55-2,00; GC 2,38, IC95% 2,02-2,75; p<0,05). O FFR foi verificado em proporção igual em todos os grupos, não sendo observado em todos os indivíduos. A integral do envoltório linear foi maior nos grupos de trabalhadores em relação ao controle no músculo SC em repouso (GS 0,91, IC95% 0,90-0,93; GD 0,90, IC95% 0,88-0,93; GC 0,86, IC95% 0,83-0,90; p<0,05). A relação entre flexão total e a extensão mostrou maior atividade EMG do SE dos grupos de trabalhadores na extensão em relação ao controle (GS 0,38, IC95% 0,32-0,43; GD 0,37, IC95% 0,30-0,44; GC 0,56, IC95% 0,52-0,60; p<0,05). A RFR foi maior no grupo de trabalhadores com dor cervical, diferenciando este grupo do controle (GS 2,33, IC95% 1,93-2,74; GD 3,10, IC95% 2,50-3,70; GC 1,99, IC95% 1,81-2,17; p<0,05). O teste da CIVM dos extensores cervicais apresentou reprodutibilidade boa a excelente, principalmente na CIVM e no grupo com dor cervical (CIVM GS ICC médio SE 0,93; ICC médio EC 0,57; ICC médio TS 0,19) (CIVM GD ICC médio SC 0,50; ICC médio EC 0,84; ICC médio TS 0,96). Os resultados demonstram que a dor cervical crônica e a incapacidade cervical são influenciadas por aspectos físicos relacionados ao trabalho com uso do computador. As relações entre a atividade EMG dos músculos extensores durante os movimentos de flexão e extensão sugerem que o uso de computador recrute de forma contínua a musculatura extensora, que apresenta alta atividade durante o repouso na posição neutra e a extensão, e se mantém ativa durante a flexão e flexão total. Além disso, o trabalho com computador, quando associado à queixa de dor cervical crônica, parece aumentar a sensibilidade dolorosa à pressão na musculatura extensora cervical / Neck pain is a common musculoskeletal problem, the occurrence of which is estimated at around 30-50% of the adult population in general and also very common among office workers. Activity muscle pattern alterated of flexion and extension muscles is one of the characteristics of neck pain, that office workers is associated with the maintenance of the sitting posture with forward head posture or neck flexion. Two important factor analysis to assess deficits in muscle activation are flexion-relaxation phenomenon (FFR) and the flexor-relaxation ratio (RFR). The aim of this study was to evaluate, using surface electromyography, the occurrence of FFR and measure the RFR in extension neck muscles of office workers with and without chronic neck pain and healthy subjects, not computer users. Sixty subjects were evaluated, 20 office workers with chronic neck pain (GD), 20 office workers without neck pain (GS) and 20 healthy subjects, not computer users (GC). Participants completed the Maastricht Upper Extremity Questionnaire (MUEQ-Br) and Neck Disability Index (IIRP), and the FFR and RFR were analyzed by surface electromyography of the semispinal capitis (SC) splenius capitis (EC) and Upper Trapezius (TS). Pressure pain threshold (PPT) was also evaluated in these muscles and the sternocleidomastoid. Results showed higher scores of the group of workers with chronic neck pain in the workplace domain MUEQ-Br (GS 0.35, 95% CI 0.14 to 0.56; GD 0.80, 95% CI 0.32 to 1 28, p <0.05) and higher EC LDP in the neck pain group compared to control group (GD 1.77, 95% CI 1.55 to 2.00; GC 2.38, 95% CI 2.02 to 2.75; p <0.05). FFR was observed in the same proportion in all groups, not being observed in all subjects. The integral of linear envelope was higher in workers groups than control group in SC at rest posture (GS 0.91, 95% CI 0.90 to 0.93; GD 0.90, 95% CI 0.88 to 0.93 ; GC 0.86, 95% CI 0.83 to 0.90; p <0.05). The relationship between full flexion and extension showed higher SE EMG activity of workers groups in extension compared to control group (GS 0.38, 95% CI from 0.32 to 0.43; GD 0.37, 95% CI 0.30 to 0.44; GC 0.56, 95% CI 0.52 to 0.60; p <0.05). The RFR was higher in the neck pain workers than control group (SG 2.33, 95% CI 1.93 to 2.74; GD 3.10, 95% CI 2.50 to 3.70; GC 1 99, 95% CI 1.81 to 2.17; p <0.05). The test of MVIC of neck extensor muscles showed good to excellent reproducibility, especially in the MVIC and in neck pain group (MVIC GS - ICC SE 0.93; ICC EC 0.57; ICC TS 0.19) (MVIC GD - SC ICC 0.50, EC ICC 0.84, TS ICC 0.96). The results showed that physical factors are related to chronic neck pain disability in office workers. Relations between the EMG activity of the extensor muscles during flexion and extension movements suggest that computer use recruit continuously the extensor muscles, which shows high activity during rest in the neutral position and extent, and remains active during flexion and full flexion. In addition, work computer use, when associated with chronic complaint of neck pain, seems to increase pain sensitivity to pressure on the neck extensor muscles

During muscle contraction, electrical signals are generated by the muscle cells. The analysis of those signals is called electromyography (EMG). The EMG signal is mainly determined by physiological factors including so called central factors (central nervous system origin) and peripheral factors (muscle tissue origin). In addition, during the acquisition of EMG signals, technical factors are introduced (measurement equipment origin). The aim of this dissertation was to develop and evaluate methods to estimate physiological properties of the muscles using multichannel surface EMG (MCsEMG) signals. In order to obtain accurate physiological estimates, a method for automatic signal quality estimation was developed. The method’s performance was evaluated using visually classified signals, and the results demonstrated high classification accuracy. A method for estimation of the muscle fibre conduction velocity (MFCV) and the muscle fibre orientation (MFO) was developed. The method was evaluated with synthetic signals and demonstrated high estimation precision at low contraction levels. In order to discriminate between the estimates of MFCV and MFO belonging to single or populations of motor units (MUs), density regions of so called spatial distributions were examined. This method was applied in a study of the trapezius muscle and demonstrated spatial separation of MFCV (as well as MFO) even at high contraction levels. In addition, a method for quantification of MU synchronisation was developed. The performance on synthetic sEMG signals showed high sensitivity on MU synchronisation and robustness to changes in MFCV. The method was applied in a study of the biceps brachii muscle and the relation to force tremor during fatigue. The results showed that MU synchronisation accounted for about 40 % of the force tremor. In conclusion, new sEMG methods were developed to study muscle function and motor control in terms of muscle architecture, muscle fibre characteristics, and processes within the central nervous system.

Title: Muscle activity analysis during the violoncello play Objectives: This thesis focuses on analysing and comparing specific back muscles of a bowing violoncellist. The findings can help understanding pathologic mechanisms and back pain caused by violoncello playing. It may be useful in choosing suitable preventive compensatory exercise as well and for future research. Eventually, the analysis could be applied in playing ergonomics and designing a proper seat. The thesis also aims on evaluating suitability of the chosen measuring method in this branch. Methods: The theoretical part reviews contemporary knowledge about musculoskeletal system disorders linked with violoncello playing. The practical part aims on evaluating data obtained from 3D kinematic analysis and surface EMG of specific back muscles of professional violoncello player during playing. Several conditions are assessed. Results: The experiment has shown that when playing a violoncello there is an asymmetric loading of the back muscles. Loading of specific muscles has is affected by way of bowing, string location and the seat. The experiment was done on a single proband, so these conclusions may not be generally valid. Keywords: violoncello playing, musicians, surface electromyography, 3d kinematic analysis, violoncellists' diseases,...

This study aimed to analyse the changes occured in the buccinator muscles of mouth breathing children after using Facial Exerciser. Eight children aged between 06 to 11 years old with medical diagnosis of chronic mouth breathing were submitted to surface electromyographic evaluation during rest, sucking and blowing; previously to the beginning of therapy (T0) and approximately at 10 (T1) and 40 (T2) days of treatment. The results were quantified in RMS (root mean square) and shown in eV (microvolt). The normalized data were compared and statistically analysed through double ANOVA and ANOVA of Friedman, as well as the Tuckey Test. The results concerning buccinator muscle activity showed a tendency to decrease in the end of 40 days using the Facial Exerciser. There was an increase in the electrical activity average of both muscles, however statistically significant results were not found. The results were more expressive after the 10 days of treatment than after 40 days using the device, despite of not showing significant statistical difference. Based on these findings, it can be considered that the use of Facial Exerciser in mouth breathing children has cooperated with decreasing of buccinators muscles activity during rest position. During blowing there was an increase in the average of the activity in both muscles. / Este estudo objetivou analisar as modificações ocorridas nos músculos bucinadores de crianças respiradoras orais habituais após o uso do Exercitador Facial. Oito crianças entre 06 e 11 anos com diagnóstico médico de respiração oral crônica habitual foram submetidas à avaliação eletromiográfica de superfície nas situações de repouso, sucção e sopro; previamente ao início da terapia (T0), e aproximadamente aos 10 (T1) e aos 40 dias (T2) de tratamento. Os resultados das avaliações foram quantificados em raiz quadrada média (root mean square - RMS) e expressos em microvolts (eV). Os dados normalizados foram comparados e analisados estatisticamente por meio de testes ANOVA fator duplo (p<0,05) e ANOVA de Friedman, bem como comparações múltiplas pelo teste de Tukey. Os resultados a respeito da atividade dos músculos bucinadores mostraram tendência a uma diminuição ao final de 40 dias de uso do Exercitador Facial. Houve um aumento nas médias das atividades elétricas de ambos os músculos; porém sem significância estatística. Os resultados foram mais expressivos após os primeiros 10 dias de tratamento do que após 40 dias de uso do dispositivo; apesar de não mostrar diferenças estatisticamente significantes. Com base nesses achados, considera-se que o uso do Exercitador Facial Pró-Fono em crianças respiradoras orais habituais colaborou para a diminuição da atividade dos músculos bucinadores durante o repouso. Já durante a atividade de sopro houve um aumento nas médias de ambos os músculos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:19:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissANO.pdf: 2915693 bytes, checksum: a616909e56aa8b487546b0aff1e28427 (MD5) Previous issue date: 2004-04-29 / Universidade Federal de Minas Gerais / Purpose: quantify the anaerobic threshold (AT), by analysis of the response of heart rate (HR), surface electromyography (SEMG) and the ventilatory and metabolic variables, using mathematical methods and compare with ventilatory visual method to estimate the aerobic ability in hypertensive middle-aged man. Methods: nine middle-aged man (56,77 ± 2,81 years), active, with arterial hypertension, no medication, subject a baseline to control for evaluate the arterial blood pressure profile, was done three times a week during two weeks, in supine, seated and stand up position. Systolic blood pressure (SBP) was recorded in the appearing as the first sound (first-phase Korotkoff), and diastolic blood pressure (DBP), as the fifth sound (fifth-phase Korotkoff). All subjects were submit a performed ramp continuous dynamic physical exercise test (RCDPET), in electromagnetic cycloergometer (Corival 400) in 4 W during 4 minutes, follow up increment of 15 or 20 W/min, until exhaustion and/or sign limit. Heart rate was collected in real time, on a beat-to-beat basis (electrocardiogram ECAFIX TC500), during all RCDPET, vastus lateralis SEMG activity was collected continuous (Lynx Tecnology Eletronic Ltd) and the ventilatory and metabolic variables VO2 e VCO2 were also collected breath-bybreath quantification of ventilatory volumes and gas exchanges (CPX/D MedGraphics). Workload, heart rate (HR), VO2, VCO2 and surface electromyography (SEMG) analysis by 5 different methods: ventilatory visual graphic method (VVM) used with gold standard, linear-linear bissegmentar mathematical model method (LLMM) applied to carbon dioxide output data and Hinkley mathematical model method applied to heart rate data (HMM-HR), VCO2 data (HMMVCO2) and RMS index of SEMG activity data (HMM-RMS), who appoint exercise level in was to detect the AT. Workload, heart rate (HR), VO2, VCO2 and surface electromyography (SEMG) were statistical analysis to non-parametric tests were selected: Friedman test for repeated measures followed by post-hoc Dunn test for multiple comparisons and Spearman correlation test was also used. Significance level was set at 5%. Results: HMM-VCO2 model present significant difference (p<0,05) when compare with four methods (MVV, MMLL, HMM-FC and HMM-RMS) for values of workload. For values of VCO2 and heart rate, HMM-VCO2 model present significant differed (p<0,05) when compare with HMM-FC and HMM-RMS models; for values of VO2, HMM-VCO2 model present significant difference (p<0,05) when compare with MMLL, HMM-FC and HMM-RMS models. The HMM-VCO2 model present for all variables minor values in relation the MVV, MMLL, HMM-FC and HMM-RMS models. It was observed no significant correlations (p>0,05) when VVM (gold standard) model was correlation with LLMM (rs=0,56), HMM-HR (rs=0,40), HMM-VCO2 (rs=0,43) and HMM- RMS (rs=0,40) in AT power output values detected by the gold standard. However, it was observed significant correlations (p<0,05) in the correlation workload and VO2 (rs=0,75), and workload and HR (rs=0,69) values when utilize VVM (gold standard) model. Conclusions: the results found in the present investigation suggest that the mathematical models were effective in detecting the response pattern changes in variables (HR, VO2, VCO2 e RMS index of SEMG activity) detecting adequately the AT and the date of workload, heart rate 30 (HR), VO2, VCO2 and surface electromyographic (SEMG) analyze the HMM-VCO2 model present for all variables minor values, and this fact can be associated to hypertensive subjects have a increases in the sympathetic nervous system outflow and than might contribute to prevalence of anaerobic metabolism in the energetic production and this fact can be associated with different skeletal muscle fiber composition, with relative preponderance of glycolytic fast-twitch (type II-b) over oxidative fast-twitch (type II-a) or slow-twitch (type I) and than might contribute to impaired aerobic metabolism. The methodological limitation in this study in no carry out the biopsy to muscle, propose the continuation this topic in this study. / Objetivo:Determinar e correlacionar o limiar de anaerobiose a partir da resposta da freqüência cardíaca, do sinal eletromiográfico e das variáveis ventilatórias e metabólicas, utilizando metodologias matemáticas e compará-las com o método da análise visual gráfica das variáveis ventilatórias, para estimar a capacidade aeróbia em homens hipertensos de meia-idade. Metodologia: 9 homens de meia-idade (56,77 ± 2,81 anos), ativos ocupacionais, com hipertensão arterial, sem uso de medicamentos, submetidos a um período controle para o perfil da pressão arterial sistólica (PAS) e diastólica (PAD) de duas semanas com 3 medições semanais, nas posições supina, sentada e em pé. Os valores de PAS foram determinados no momento do aparecimento do primeiro som (fase I de Korotkoff) e os valores de PAD no desaparecimento do som (fase V de Korotkoff). Os mesmos, foram submetidos a um protocolo de teste de exercício físico dinâmico contínuo do tipo rampa (TEFDCR), realizado em cicloergômetro eletromagnético (Corival 400), com carga de 4 Watts (W) durante 4 minutos seguido de um incremento de potência de 15 ou 20 W/min, até a exaustão física e/ou sintoma limitado. Durante todo o TEFDC-R, a FC foi captada por meio de um monitor cardíaco (ECAFIX TC500), batimento a batimento em tempo real, o sinal eletromiográfico do músculo vasto lateral, foi coletado continuamente(Lynx Tecnologia Eletrônica Ltda), e as variáveis ventilatórias e metabólicas VO2 e VCO2 foram também coletadas respiração a respiração (ergoespirômetro CPX/D da marca MedGraphics). Os dados de potência, VO2, VCO2, FC e RMS do sinal da EMGs foram analisados por 05 diferentes metodologias que são: método do modelo visual gráfico ventilatório (MVV), o qual foi utilizado como padrão de referência, método do modelo matemático bissegmentado linear-linear (MMLL) aplicado aos dados de produção de gás carbônico (VCO2) e método do modelo matemático de Hinkley aplicado aos dados de FC (MMH-FC), VCO2 (MMH-VCO2) e RMS do sinal da EMGs (MMH-RMS), que indicaram o nível de exercício em que foi determinado o LA. Os valores de potência, VO2 , VCO2 , FC e RMS do sinal da EMGs foram analisados a partir dos testes estatísticos não paramétricos de Friedman para medidas repetidas seguido de técnica de comparação múltipla (post-hoc de Dunn) e teste de correlação de Spearman com nível de significância de &#945; = 5%. Resultados: para os valores de potência, o modelo MMH-VCO2 apresentou diferença estatisticamente significante (p<0,05) quando comparado com os 4 outros modelos de análise (MVV, MMLL, MMH-FC e MMHRMS). Houve diferença estatisticamente significante (p<0,05) para os valores de VCO2 e FC, entre o modelo MMH-VCO2 em relação aos modelos MMH-FC e MMHRMS; para o VO2 entre o modelo MMH-VCO2 em relação aos modelos MMLL, MMH-FC e MMH-RMS. O modelo MMH-VCO2 apresentou para todas as variáveis estudadas valores menores em relação aos valores determinados pelas outras metodologias. Não houve associação significativa (p<0,05) entre o modelo MVV e os modelos MMLL (rs=0,56), MMH-FC (rs=0,40), MMH-VCO2 (rs=0,43) e MMH-RMS (rs=0,40) para os valores de potência, analisados no nível em que foi determinado o LA. Porém, houve associação significativa entre potência e VO2 (rs=0,75) e entre potência e FC (rs=0,69) utilizando-se o modelo MVV considerado no presente estudo como padrão de referência. Conclusões: os resultados obtidos no presente estudo, 28 sugerem que os modelos matemáticos de análise mostraram-se sensíveis na determinação da mudança de padrão das respostas das variáveis estudadas (FC, VO2, VCO2 e RMS do sinal eletromiográfico), determinando adequadamente o limiar de anaerobiose, e que o modelo matemático de Hinkley aplicado aos dados de VCO2 apresentou-se sempre com menores valores, o que pode estar relacionado ao fato dos voluntários hipertensos estudados apresentarem aumento de atividade do sistema nervoso simpático, e isto pode contribuir para a predominância do metabolismo anaeróbio na produção de energia, que poderia estar relacionado com a composição das fibras musculo-esqueléticas, com predomínio de fibras de contração rápida glicolítica (tipo II-b) em relação a de contração rápida oxidativa(tipo II-a) e de contração lenta (tipo I) podendo resultar em prejuízo do metabolismo aeróbio. Devido a limitação metodológica da não realização de biópsia muscular no presente estudo, sugere-se a continuidade deste trabalho com o referido enfoque.

A dor cervical é um problema musculoesquelético comum, cuja ocorrência é estimada em torno de 30-50% da população adulta em geral e também muito frequente entre os trabalhadores usuários de computador. A alteração no padrão de atividade muscular dos músculos flexores e extensores é uma das características da dor cervical, que nos usuários de computador parece estar associada à manutenção da postura sentada com anteriorização da cabeça ou flexão cervical. Dois fatores de análise importantes para avaliar déficits na atividade muscular são o fenômeno flexão-relaxamento (FFR) e a relação flexão-relaxamento (RFR). O objetivo principal deste estudo foi avaliar, através da eletromiografia de superfície, a ocorrência do FFR e mensurar a RFR nos músculos extensores da coluna cervical de trabalhadores usuários de computador com e sem dor cervical crônica e de indivíduos saudáveis, não usuários de computador. Foram avaliados 60 indivíduos, 20 usuários de computador com dor cervical crônica (GD), 20 usuários de computador sem dor cervical (GS) e 20 indivíduos saudáveis, não usuários de computador (GC). Os indivíduos responderam o Maastricht Upper Extremity Questionnaire (MUEQ-Br) e o Índice de Incapacidade Relacionada à dor no Pescoço (IIRP), e o FFR e RFR foram analisados através da eletromiografia de superfície dos músculos Semi-espinhal da Cabeça(SC), Esplênio da Cabeça(EC) e Trapézio Superior(TS). O limiar de dor por pressão (LDP) também foi avaliado nestes músculos e no músculo esternocleidomastóideo. Os resultados mostraram maior pontuação do grupo de trabalhadores com dor cervical crônica no domínio Posto de Trabalho do MUEQ-Br (GS 0,35, IC95% 0,14-0,56; GD 0,80, IC95% 0,32-1,28; p<0,05) e maior LDP do músculo EC no grupo com dor cervical em relação ao controle (GD 1,77, IC95% 1,55-2,00; GC 2,38, IC95% 2,02-2,75; p<0,05). O FFR foi verificado em proporção igual em todos os grupos, não sendo observado em todos os indivíduos. A integral do envoltório linear foi maior nos grupos de trabalhadores em relação ao controle no músculo SC em repouso (GS 0,91, IC95% 0,90-0,93; GD 0,90, IC95% 0,88-0,93; GC 0,86, IC95% 0,83-0,90; p<0,05). A relação entre flexão total e a extensão mostrou maior atividade EMG do SE dos grupos de trabalhadores na extensão em relação ao controle (GS 0,38, IC95% 0,32-0,43; GD 0,37, IC95% 0,30-0,44; GC 0,56, IC95% 0,52-0,60; p<0,05). A RFR foi maior no grupo de trabalhadores com dor cervical, diferenciando este grupo do controle (GS 2,33, IC95% 1,93-2,74; GD 3,10, IC95% 2,50-3,70; GC 1,99, IC95% 1,81-2,17; p<0,05). O teste da CIVM dos extensores cervicais apresentou reprodutibilidade boa a excelente, principalmente na CIVM e no grupo com dor cervical (CIVM GS ICC médio SE 0,93; ICC médio EC 0,57; ICC médio TS 0,19) (CIVM GD ICC médio SC 0,50; ICC médio EC 0,84; ICC médio TS 0,96). Os resultados demonstram que a dor cervical crônica e a incapacidade cervical são influenciadas por aspectos físicos relacionados ao trabalho com uso do computador. As relações entre a atividade EMG dos músculos extensores durante os movimentos de flexão e extensão sugerem que o uso de computador recrute de forma contínua a musculatura extensora, que apresenta alta atividade durante o repouso na posição neutra e a extensão, e se mantém ativa durante a flexão e flexão total. Além disso, o trabalho com computador, quando associado à queixa de dor cervical crônica, parece aumentar a sensibilidade dolorosa à pressão na musculatura extensora cervical / Neck pain is a common musculoskeletal problem, the occurrence of which is estimated at around 30-50% of the adult population in general and also very common among office workers. Activity muscle pattern alterated of flexion and extension muscles is one of the characteristics of neck pain, that office workers is associated with the maintenance of the sitting posture with forward head posture or neck flexion. Two important factor analysis to assess deficits in muscle activation are flexion-relaxation phenomenon (FFR) and the flexor-relaxation ratio (RFR). The aim of this study was to evaluate, using surface electromyography, the occurrence of FFR and measure the RFR in extension neck muscles of office workers with and without chronic neck pain and healthy subjects, not computer users. Sixty subjects were evaluated, 20 office workers with chronic neck pain (GD), 20 office workers without neck pain (GS) and 20 healthy subjects, not computer users (GC). Participants completed the Maastricht Upper Extremity Questionnaire (MUEQ-Br) and Neck Disability Index (IIRP), and the FFR and RFR were analyzed by surface electromyography of the semispinal capitis (SC) splenius capitis (EC) and Upper Trapezius (TS). Pressure pain threshold (PPT) was also evaluated in these muscles and the sternocleidomastoid. Results showed higher scores of the group of workers with chronic neck pain in the workplace domain MUEQ-Br (GS 0.35, 95% CI 0.14 to 0.56; GD 0.80, 95% CI 0.32 to 1 28, p <0.05) and higher EC LDP in the neck pain group compared to control group (GD 1.77, 95% CI 1.55 to 2.00; GC 2.38, 95% CI 2.02 to 2.75; p <0.05). FFR was observed in the same proportion in all groups, not being observed in all subjects. The integral of linear envelope was higher in workers groups than control group in SC at rest posture (GS 0.91, 95% CI 0.90 to 0.93; GD 0.90, 95% CI 0.88 to 0.93 ; GC 0.86, 95% CI 0.83 to 0.90; p <0.05). The relationship between full flexion and extension showed higher SE EMG activity of workers groups in extension compared to control group (GS 0.38, 95% CI from 0.32 to 0.43; GD 0.37, 95% CI 0.30 to 0.44; GC 0.56, 95% CI 0.52 to 0.60; p <0.05). The RFR was higher in the neck pain workers than control group (SG 2.33, 95% CI 1.93 to 2.74; GD 3.10, 95% CI 2.50 to 3.70; GC 1 99, 95% CI 1.81 to 2.17; p <0.05). The test of MVIC of neck extensor muscles showed good to excellent reproducibility, especially in the MVIC and in neck pain group (MVIC GS - ICC SE 0.93; ICC EC 0.57; ICC TS 0.19) (MVIC GD - SC ICC 0.50, EC ICC 0.84, TS ICC 0.96). The results showed that physical factors are related to chronic neck pain disability in office workers. Relations between the EMG activity of the extensor muscles during flexion and extension movements suggest that computer use recruit continuously the extensor muscles, which shows high activity during rest in the neutral position and extent, and remains active during flexion and full flexion. In addition, work computer use, when associated with chronic complaint of neck pain, seems to increase pain sensitivity to pressure on the neck extensor muscles