A Síndrome Dolorosa Femoropatelar (SDFP), possui etiologia multifatorial e acomete cerca de 7 a 15% da população, em sua maioria mulheres, jovens, adultas e ativas. Ela causa dor anterior ou retropatelar e é exacerbada durante gestos motores funcionais, tais como subir e descer escadas ou permanecer longos períodos de tempo sentado, agachado ou ajoelhado. Como a avaliação diagnóstica desta síndrome ainda é indireta, diversos mecanismos e metodologias buscam realizar uma classificação que diferencie os portadores de SDFP com relação aos assintomáticos. Deste modo, o objetivo desse trabalho é estudar as relações entre os sinais eletromiográficos (EMG) do músculo quadríceps em indivíduos com SDFP durante exercícios isométricos distintos (dissipativo e conservativo) em diferentes ângulos da articulação tíbiofemoral, e compará-los com os indivíduos sem SDFP. Foram analisadas a intensidade do sinal EMG (RMS), a frequência mediana (Fmed) e a frequência em 95% (F95) do espectro de potência dos músculos vasto medial oblíquo (VMO), vasto lateral (VL) e reto femoral (RF) para as contrações isométricas dissipativa e conservativa. Participaram deste estudo 24 voluntários do sexo feminino (17 assintomáticos e 7 com SDFP) que realizaram 18 contrações nos ângulos de 90º, 60º e 20º de extensão de joelho, utilizando 30% da carga voluntária máxima. Eletrodos EMG foram posicionados nos referidos músculos para a coleta dos dados, os quais foram posteriormente tratados e processados, possibilitando a análises do sinal EMG nos domínio do tempo e da frequência. Os resultados indicam que o RMS do sinal EMG apresenta-se distinto entre as contrações isométricas para o grupo sintomático e evidenciam que não existe uma relação de intensidade de contração EMG de um músculo comparativamente ao outro quando se altera o gesto motor. A Fmed de VMO e VL podem ser utilizadas como ferramenta na detecção de SDFP, visto que atuam de maneira distinta entre os grupos. A F95 do músculo VMO comporta-se de um modo diferente entre os grupos, sendo que durante a contração isométrica dissipativa em 20º e 60º, seus valores em SDFP foram maiores do que no grupo Controle. Desta maneira, foi possível relatar que é possível diferenciar a SDFP, ou até mesmo detectá-la, utilizando parâmetros EMG de padrões diferentes de contrações isométricas. / The Patellofemoral Pain Syndrome (PFPS) has a multifactorial etiology and affects approximately 7-15% of the population, mostly active young women. PFPS causes retropatellar pain, that is exacerbated during motor functional gestures, such as climbing stairs, sitting, squatting or kneeling for long periods of time. Since the diagnostic evaluation of this syndrome is still indirect, different mechanisms and methodologies seek to achieve a classification able to distinguish patients with PFPS from asymptomatic ones. Thus, the purpose of this study is to find the relationship between the electromyographic (EMG) signals of quadriceps in individuals with and without PFPS during isometric exercises (dissipative and conservative) at different angles of the tibiofemoral joint, to analyze the signal pattern of the control subjects and to compare with the SDFP group. We compared the root means square (RMS) of the EMG signal, median frequency (Fmed) and frequency in 95% of the power spectrum (F95) on the vastus medialis oblique (VMO), vastus lateralis (VL) and rectus femoris (RF) for dissipative and conservative contractions. 24 female volunteers participated in this study (17 asymptomatic patients and 7 with PFPS), who performed 18 contractions at angles of 90º, 60º and 20º of knee extension, using 30% of the maximal voluntary contraction. EMG electrodes were placed on those muscles for data collection, which were further processed using AqDAnalysis software for selection of traits, and MatLab® for processing and analysis of the signal in time and frequency domain. The results indicate that the RMS of EMG signal presents differences among the isometric contractions for the symptomatic group and show that there is a relationship of contraction of a muscle compared to the other when it changes the motor gesture. The Fmed of VMO and VL can be used as a tool in the detection of PFPS, because it acts differently in each group. The F95 of the VMO muscle behaves differently between groups, and during the dissipative isometric contraction at 20º and 60º, their values were higher in PFPS than in the control group. Thus, it was possible to report that it is possible to differentiate the PFPS, or even detect it using EMG parameters of different patterns of isometric contractions

Apesar da dor femoropatelar (DFP) apresentar alta incidência e prognóstico desfavorável, sua etiologia permanece obscura e seu diagnóstico clínico e funcional indefinido. Acredita-se que uma das causas da DFP seja a alteração na ativação dos músculos vasto medial (VM) e vasto lateral (VL), porém são escassos os estudos que investigam parâmetros eletromiográficos no domínio da frequência destes músculos. Portanto, o objetivo é analisar parâmetros da frequência, obtidos por dois métodos de processamento, para identificação de padrões eletromiográficos em mulheres com DFP que apresentem elevada capacidade discriminatória, correlação com a dor e que possam ser considerados como fator de risco. O sinal eletromiográfico dos músculos VM e VL de 80 mulheres (40 mulheres assintomáticas e 40 mulheres com DFP) foi coletado durante a subida de escada. Considerou-se para análise o sinal eletromiográfico correspondente à componente vertical da força de reação do solo (Fz) e à loading rate (LR) da Fz. Os parâmetros eletromiográficos foram comparados entre os grupos e testados quanto à (ao) reprodutibilidade, capacidade discriminatória, associação com a dor e fator de risco. Os resultados evidenciaram que os parâmetros eletromiográficos correspondentes à Fz e a LR da Fz são reprodutíveis e estão alterados em pacientes com DFP. Entretanto, os parâmetros do sinal eletromiográfico correspondente à Fz apresentaram valores altos de correlação com a dor e capacidade discriminatória quando comparados ao segundo processamento. Além disso, a alteração eletromiográfica, representada pela banda de frequência entre 45 e 96 Hz do VL, mostrou ser um possível fator de risco para DFP. Os achados deste estudo mostram uma nova abordagem na interpretação e aplicabilidade das alterações eletromiográficas dos músculos VM e VL, evidenciando que alterações de controle neuromuscular devem ser consideradas no processo de avaliação, tratamento e prevenção da DFP. / Despite the patellofemoral pain (PFP) has high incidence and unfavorable prognosis, its etiology remains unclear and clinical diagnosis indefinite. It is believed that one of the causes of PFP is the muscle activation altered of the vastus medialis (VM) and vastus lateralis (VL), however there are few studies that investigate electromyographic parameters in the frequency domain in these muscles. Therefore, the purpose is to analyze parameters of the frequency domain, using two different processing methods, to identify electromyographic patterns in women with PFP that have high discriminatory capacity, correlation with pain and that could be a risk factor. The electromyography signal of the VM and VL muscles of the 80 women (40 pain-free women and 40 women with PFP) was collected during stair ascend. Electromyography signal related to vertical ground reaction force (Fz) and loading rate (LR) of Fz was considered to analysis. Electromyography signal was compared between groups and tested about the reliability, discriminatory capacity, correlation with pain and risk factor. Results evidenced that electromyography signal related to Fz and LR are reliable and altered in women with PFP. However, electromyography signal related to Fz has higher values of correlation with pain and discriminatory capacity than electromyography signal related to LR. Furthermore, the altered electromyography signal, represented by the frequency between 45 and 96Hz of the VL muscles, may be consider a risk factor for PFP. Findings of this study show a new approach for understanding and applicability of the altered electromyography signal of the VL and VM muscles, evidencing that changes in the neuromuscular control should be considered in the assessment, management and prevention of the PFP.

Subir e descer escadas são atividades funcionais habituais e muito relatadas como queixa principal por pacientes com alterações ortopédicas como a síndrome dolorosa femoropatelar - por ser um movimento que acarreta descarga de peso unilateral e assim causa um aumento da dor - e por pacientes com afecções neurológicas - devido à dificuldade na execução deste gesto. Além disso, a subida e descida de escadas é habitualmente utilizada como técnica terapêutica na reabilitação destes pacientes; porém poucos estudos foram realizados com o intuito de caracterizar este gesto e, estes estudos, concluem que a alta variabilidade dos dados não permite confirmar os resultados. Estudos com pacientes com dor femoropatelar usualmente avaliam estes sujeitos com eletromiografia de superfície e sugerem que exista um déficit de equilíbrio na musculatura estabilizadora da patela e que esta é a causa da dor nestes pacientes; porém, também há uma grande variabilidade nos resultados encontrados, não sendo possível confirmar esta hipótese. Neste contexto, este estudo teve o objetivo de verificar quais parâmetros do sinal eletromiográfico apresentaram boa reprodutibilidade e menor variabilidade e são, portanto, mais adequados para caracterizar o gesto proposto, podendo ser utilizado para comparar grupos de indivíduos com e sem dor femoropatelar. Para isto, foi utilizada a eletromiografia para avaliar a atividade dos músculos vasto lateral e vasto medial do quadríceps durante a subida de escada em 39 indivíduos clinicamente saudáveis e 23 indivíduos com dor femoropatelar. Os resultados mostraram que os parâmetros que apresentaram boa reprodutibilidade entre os dois dias de avaliação foram: início de ativação, duração da contração muscular, tempo mediano da contração, intensidade do sinal, co-ativação muscular e frequência mediana. Dentre estes parâmetros, aqueles que permitiram diferenciar os grupos de estudo foram o tempo mediano da ativação, que ocorreu mais tardiamente nos indivíduos com dor e a co-ativação muscular, que demonstrou menor porcentagem de ativação conjunta nos indivíduos com dor. Estes dados indicam uma alteração no controle neuromotor durante a subida de escada, sugerindo que a abordagem clínica deva passar por treinos de equilíbrio, coordenação e propriocepção, para melhorar a estabilidade articular durante a realização de atividades dinâmicas. / Go up and down stairs are functional activities very habitual and reported as complaint for patients with orthopedic alterations as patellofemoral pain syndrome because it is a movement that carries unilateral weight bearing and thus cause an increase in pain and for patients with neurological disorders due to the difficulty in carrying out this gesture. Moreover, the ascent and descent of stairs is usually used as a therapeutic technique in the rehabilitation of these patients, but few studies have been conducted in order to characterize this gesture and, these studies conclude that the high variability of the data does not confirm the results. Studies on patients with patellofemoral pain usually assess these subjects with surface electromyography and suggest that there is a balance deficit in the patella stabilizer muscles and that this is the cause of pain in these patients, but there is also a great variability in the results, that does not allow to confirm this hypothesis. In this context, this study aimed to determine which parameters of electromyographic signals showed good reproducibility and low variability and are, therefore, more appropriate to characterize the proposed gesture and can be used to compare groups of individuals with and without patellofemoral pain. For this, we used electromyography to evaluate the activity of the vastus lateralis and vastus medialis of the quadriceps during stair climbing in 39 clinically healthy individuals and 23 individuals with patellofemoral pain. The results showed that the parameters with good reproducibility between the two days of evaluation were: onset, duration of muscle contraction, median time of contraction, intensity of activation, muscular co-activation and median frequency. Among these parameters, those that could differentiate the groups were the median time of activation, which occurred later in subjects with pain and muscle co-activation, which showed a lower percentage of combined activation in individuals with joint pain. These data indicate a change in neuromotor control during stair climbing, suggesting that the clinical approach should undergo training of balance, coordination and proprioception, in order to improve joint stability while performing dynamic activities.

Patellofemoral pain (PFP) is believed to be associated with deficits in coordination between the different heads of the quadriceps muscle; however, considerable debate exists in the literature regarding the presence of such a deficit. Discrepancies between studies may be explained by differences in experimental tasks, such as whether the task is performed with open (OKC) or closed kinetic chain (CKC), or whether the activity is voluntary or triggered. Particular interest has been directed toward the function of the vastus medialis obliquus (VMO), which is a short muscle with limited ability to exert torque across the knee joint, but probably has a particular role in controlling patellofemoral joint position. Another short muscle that may influence knee joint position control is popliteus (POP), which is located in the back of the knee. This thesis investigates task specific activity of quadriceps in CKC versus OKC and studies the relative activity between the four heads of the quadriceps in PFP subjects compared to controls without knee pain in voluntary activity (CKC and OKC) and postural responses to balance perturbations. In addition, this thesis investigates the presumed function of POP for control of joint position in postural tasks in healthy individuals. All subjects were of normal weight and height and between 18 and 40 years. Quadriceps activity was tested for isometric with identical joint configuration in CKC and OKC, and it was performed as a reaction time task. Balance perturbations were elicited by unpredictable anterior and posterior translations of the support surface. Function of POP was investigated in unpredictable support surface translations and in self induced provocations to balance by moving the arms. Muscle activity was recorded with electromyography (EMG). Optic kinematic analysis was used to obtain specific movement responses to perturbations of balance. The quadriceps muscles were activated differently in CKC and OKC. VMO was activated earlier and to a greater degree in CKC. Rectus femoris was activated earlier and to a greater degree in OKC. PFP subjects reacted slower in both CKC and OKC, but there was no difference between groups in the relative activity between the different heads of the quadriceps. In the unpredictable support surface translation in the anterior direction, PFP subjects responded with earlier onset of VMO and with greater trunk and hip flexion in the anterior translation. POP activation in response to support surface translations in both directions occurred before all other muscles measured. In the self-initiated provocations of balance, POP was activated after the initiation of the balance provocation. This thesis concludes that quadriceps activity was task specific. The lack of difference between groups in OKC and CKC, and the difference between groups in postural responses suggest that variations in motor behaviour may occur only in tasks habitually performed. Differences in muscle activation patterns may be related to compensatory strategies to unload the quadriceps muscles and the patellofemoral joint. Furthermore, this thesis suggests that POP muscle may have a particular role in active control of the knee joint.

A síndrome da dor patelofemoral (SDPF) é o diagnóstico mais comum em populações fisicamente ativas. A SDPF está relacionada com o mau alinhamento dos membros inferiores durante tarefas de descarga de peso, causando maior estresse e dor na articulação patelofemoral. Esse mau alinhamento está relacionado com um aumento da inclinação ipsilateral do tronco, adução do quadril, abdução do joelho e maior grau de rotação interna da tíbia durante atividades dinâmicas, como agachamento unipodal, corrida, salto e subir e descer escadas. Fatores anatômicos e biomecânicos estão relacionados a alterações ao redor da articulação femoropatelar, como menor força de extensão do joelho, atraso na ativação do vasto medial em relação ao vasto lateral e atrofia do músculo quadríceps. Recentemente, alterações do quadril (fatores proximais), tornozelo e pé (fatores distais) têm sido propostas como fatores contribuintes da SDPF. No entanto, as evidências sobre ativação e alteração da morfologia muscular dos membros inferiores, principalmente nos fatores proximais e distais, são escassas. Esta tese teve como objetivo verificar as alterações neuromusculares dos membros inferiores e determinar se algum parâmetro neuromuscular explicava a cinemática durante tarefas unipodais. Após a apresentação dos motivos para realização deste estudo (Capítulo I), no Capítulo II objetivamos verificar as alterações neuromusculares (ativação muscular e morfologia muscular) relacionadas aos fatores proximais e distais na SDPF por meio de uma revisão sistemática. As buscas foram realizadas nas bases de dados Medline (via PubMed), Scielo, Scopus, PEDro, Cochrane Central, Embase e ScienceDirect databases até abril de 2018 para estudos avaliando ativação muscular ou parâmetros de morfologia muscular das articulações do tronco, quadril e tornozelo/pé. Dois revisores independentes avaliaram cada trabalho para inclusão e qualidade. Dezenove estudos foram identificados (SDPF, n = 319; GC, n = 329). Três estudos investigaram os músculos ao redor das articulações do tronco e tornozelo/pé. Quinze estudos investigaram os músculos ao redor da articulação do quadril. As evidências foram inconclusivas sobre a ativação do transverso do abdome/oblíquo interno (TrA/OI) na SDPF durante atividades de alta velocidade. Os níveis de ativação, duração e atraso na ativação de Glúteo Médio (GMed), glúteo máximo (GMax), biceps femoral (BF) and semitendinoso (ST) foram inconclusivos nos estudos incluídos. Não foram observadas diferenças na ativação de gastrocnêmio lateral (GL), gastrocnêmio medial (GM), sóleo (SOL), tibial anterior (TA) e fibular longo (FIB). Apenas um estudo incluído avaliou parâmetros da morfologia muscular, sem alterações na espessura muscular e na intensidade do eco GMed e GMax. Com base na falta de evidências sobre alterações na ativação muscular em torno das articulações do quadril, tornozelo e pé durante tarefas dinâmicas, e no fato de que um único estudo avaliou os resultados da morfologia muscular (GMed e GMax) na SDPF, propusemos um artigo original (Capítulo III) que teve como objetivo comparar os parâmetros neuromusculares dos membros inferiores e a cinemática no plano frontal durante tarefas unipodais de descarga de peso em mulheres com SDPF e determinar se algum resultado neuromuscular explicava o índice dinâmico de valgo (IVD) durante as tarefas. As buscas foram realizadas nas bases de dados Medline (via PubMed), Scielo, Scopus, PEDro, Cochrane Central, Embase e ScienceDirect databases até abril de 2018 para estudos avaliando ativação muscular ou parâmetros de morfologia muscular das articulações do tronco, quadril e tornozelo/pé. Dois revisores independentes avaliaram cada trabalho para inclusão e qualidade. Dezenove estudos foram identificados (SDPF, n = 319; GC, n = 329). Três estudos investigaram os músculos ao redor das articulações do tronco e tornozelo/pé. Quinze estudos investigaram os músculos ao redor da articulação do quadril. As evidências foram inconclusivas sobre a ativação do transverso do abdome/oblíquo interno (TrA/OI) na SDPF durante atividades de alta velocidade. Os níveis de ativação, duração e atraso na ativação de Glúteo Médio (GMed), glúteo máximo (GMax), biceps femoral (BF) and semitendinoso (ST) foram inconclusivos nos estudos incluídos. Não foram observadas diferenças na ativação de gastrocnêmio lateral (GL), gastrocnêmio medial (GM), sóleo (SOL), tibial anterior (TA) e fibular longo (FIB). Apenas um estudo incluído avaliou parâmetros da morfologia muscular, sem alterações na espessura muscular e na intensidade do eco GMed e GMax. Com base na falta de evidências sobre alterações na ativação muscular em torno das articulações do quadril, tornozelo e pé durante tarefas dinâmicas, e no fato de que um único estudo avaliou os resultados da morfologia muscular (GMed e GMax) na SDPF, propusemos um artigo original (Capítulo III) que teve como objetivo comparar os parâmetros neuromusculares dos membros inferiores e a cinemática no plano frontal durante tarefas unipodais de descarga de peso em mulheres com SDPF e determinar se algum resultado neuromuscular explicava o índice dinâmico de valgo (IVD) durante as tarefas. Quinze mulheres com SDPF e quinze mulheres saudáveis pareadas por 5 idade (grupo controle - GC) foram comparadas com os seguintes testes: (1) questionário funcional; (2) espessura muscular ao redor do quadril (GMed e tensor da fáscia lata - TFL), joelho (VL e VM) e tornozelo/pé (TA e FIB); (3) IVD e ativação muscular durante agachamento e salto vertical unipodais; (4) torque isométrico máximo para abdução do quadril, extensão do joelho e eversão/ inversão do pé; e (5) ativação muscular durante testes isométricos e funcionais. Uma regressão linear múltipla (modelo Stepwise) foi usada para verificar se alguma variável neuromuscular explicava o IVD durante as tarefas unipodais. O tamanho de efeito (ES) foi usado para determiner a magnitude da diferença entre os grupos. Comparado ao GC, o grupo SDPF apresentou: (1) menor espessura do GMed (-10.02%; ES = -0.82) e maior espessura do TFL (+18.44%; ES = +0.92) e do FIB (+14.23%; ES = +0.87); (2) menor ativação do TA durante o agachamento unipodal (-59,38%; ES = -1.29); (3) menor ativação do GMed durante o salto vertical unipodal (-28.70%; ES = -1.35) e (4) maior ativação do GMed durante o teste isométrico de abdução de quadril (+34.40%; ES = +0.77). IVD durante o agachamento unipodal foi explicado pela ativação do VL durante a tarefa somente no GC, enquanto a espessura do TA no GC e o torque de eversores do pé no SDPF explicou o IVD durante o salto vertical unipodal. Com base em nossos resultados, as mulheres com SDPF apresentaram alterações neuromusculares significativas nas articulações do quadril e tornozelo/pé. No entanto, apenas fatores distais explicaram o IVD no grupo SDPF. / Patellofemoral pain syndrome (PFPS) is the most common diagnoses in physically active populations. PFPS is related with lower limbs poor alignment during weight-bearing tasks, causing higher patellofemoral joint stress and pain. This poor alignment is related with an increase of ipsilateral trunk lean, hip adduction, knee abduction and greater tibial internal rotation during dynamic activities such as single-leg squat, running, jumping, and stepping tasks. Anatomical and biomechanical factors are related with unwanted changes around the patellofemoral joint, such as lower knee extension strength, delayed onset of vastus medialis activation relative to vastus lateralis and quadriceps muscle atrophy (knee joint muscles intrinsic changes). Recently, hip (proximal), ankle and foot (distal) changes have been proposed as PFPS contributing factors. However, the evidences about lower limb muscle activation and morphology changes, mainly in proximal and distal factors, are scarce. This thesis aimed to create clinical subgroups based in lower limb neuromuscular changes and determine if some neuromuscular outcome explained kinematics during single-leg tasks. After displaying the reasons to perform this study (Chapter I), in Chapter II we aimed to verify neuromuscular changes (muscle activation and muscle morphology) related to proximal and distal factors in PFPS through a systematic review. Medline (via PubMed), Scielo, Scopus, PEDro, Cochrane Central, Embase and ScienceDirect databases were searched until April 2018 only for retrospective studies evaluating muscle activation or muscle morphology parameters of trunk, hip and ankle/foot joints. Two independent reviewers assessed each paper for inclusion and quality. Twenty retrospective studies were identified (PFPS, n=319; CG, n=329). Three studies investigated muscles around trunk and ankle/foot joints. Fifteen studies investigated muscles around the hip joint. Evidences were inconclusive about transversus abdominis/internal oblique (TrA/IO) activation in PFPS during high-speed activities. Gluteus medius (GMed), gluteus maximus (GMax), bíceps femoris (BF) and semitendinous (ST) activation level, activation duration and activation onset were inconclusive in the included studies. No differences were observed in gastrocnemius lateralis (GL), gastrocnemius medialis (GM), soleus (SOL), tibialis anterior (TA) and fibularis (FIB) muscle activation. Only one included study evaluated muscle morphology parameters, without changes in the GMed and GMax muscle thickness and echo intensity. Based in the lack of evidences about muscle activation changes in PFPS patients’ muscles around hip, ankle and foot joints during dynamic tasks, and in the fact that a single study evaluated muscle morphology outcomes (GMed), we proposed an original article (Chapter III) that aimed to compare lower limb neuromuscular parameters and frontal plane kinematics during single-leg tasks in women with PFPS, and determine if some neuromuscular outcome explained dynamic valgus index (DVI) during tasks. Fifteen PFPS women and fifteen healthy age-matched women (control group - CG) were compared with the following tests: (1) functional questionnaire; (2) hip (GMed and tensor fasciae latae - TFL), knee (VL and VM) and ankle/foot (TA and FIB) muscle thickness; (3) DVI and muscle activation during single-leg squat and vertical jump; (4) maximal isometric torque for hip abduction, knee extension and foot eversion/inversion; and (5) muscle activation during isometric and functional tests. A multiple- 7 stepwise regression analysis was used to test if neuromuscular outcomes explained DVI during single-leg tasks. Effect sizes (ES) were used to determine the magnitude of between-groups differences. Compared to the CG, PFPS showed: (1) smaller GMed (-10.02%; ES = -0.82) and greater TFL (+18.44%; ES = +0.92) and FIB muscle thickness (+14.23%; ES = +0.87); (2) lower TA muscle activation during single-leg squat (-59,38%; ES = -1.29); (3) lower GMed muscle activation during single-leg jump (-28.70%; ES = -1.35) and (4) greater GMed muscle activation during hip abduction isometric test (+34.40%; ES = +0.77). DVI during single-leg squat was explained by VL activation during this task only in CG, whereas lower TA muscle thickness in the CG and higher foot eversion torque in PFPS explained DVI during single-leg vertical jump. Based in our results, females with PFPS showed significant neuromuscular changes at the hip and ankle/foot joints. However, only distal factors explained DVI in the PFPS group.

The Gluteus Medius and the Tensor Fascia Lata are two of the main muscles involved in the action of hip abduction. This action is important for both dynamic movements in athletic pursuits and in every day ambulation. Weakness in these muscles has been connected to multiple injuries in the lower limb, but the question of the casual relationship between gait change, hip abductor weakness, and lower limb injury is still up for debate. As presented by the current research, younger populations tend to have overuse injuries with females having a greater susceptibility for injuries connected to hip abductor weakness, and older populations tend to have injures related to atrophy and degeneration of either the hip abductor muscles or the joint surrounding the hip. Research in this field has increasingly focused on sub-sets of the populations, such as just females or just males, trying to pinpoint the role that hip abductor weakness plays in these injuries. By trying to minimize or even eliminate the confounding variables that have previously made it difficult to determine the role hip abductor weakness plays in these gait changes and injuries, these studies have been able to make more clear conclusions at the expense of making a broader generalization. Similarities and differences between how the sub-groups present with hip abductor weakness are discussed, as well as discrepancies observed within the research done on similar cohorts. Future directions for research in this field are discussed, as well as implications for clinical implementation of targeted rehabilitation programs to ensure the best possible outcomes.

A síndrome da dor patelofemoral (SDPF) é o diagnóstico mais comum em populações fisicamente ativas. A SDPF está relacionada com o mau alinhamento dos membros inferiores durante tarefas de descarga de peso, causando maior estresse e dor na articulação patelofemoral. Esse mau alinhamento está relacionado com um aumento da inclinação ipsilateral do tronco, adução do quadril, abdução do joelho e maior grau de rotação interna da tíbia durante atividades dinâmicas, como agachamento unipodal, corrida, salto e subir e descer escadas. Fatores anatômicos e biomecânicos estão relacionados a alterações ao redor da articulação femoropatelar, como menor força de extensão do joelho, atraso na ativação do vasto medial em relação ao vasto lateral e atrofia do músculo quadríceps. Recentemente, alterações do quadril (fatores proximais), tornozelo e pé (fatores distais) têm sido propostas como fatores contribuintes da SDPF. No entanto, as evidências sobre ativação e alteração da morfologia muscular dos membros inferiores, principalmente nos fatores proximais e distais, são escassas. Esta tese teve como objetivo verificar as alterações neuromusculares dos membros inferiores e determinar se algum parâmetro neuromuscular explicava a cinemática durante tarefas unipodais. Após a apresentação dos motivos para realização deste estudo (Capítulo I), no Capítulo II objetivamos verificar as alterações neuromusculares (ativação muscular e morfologia muscular) relacionadas aos fatores proximais e distais na SDPF por meio de uma revisão sistemática. As buscas foram realizadas nas bases de dados Medline (via PubMed), Scielo, Scopus, PEDro, Cochrane Central, Embase e ScienceDirect databases até abril de 2018 para estudos avaliando ativação muscular ou parâmetros de morfologia muscular das articulações do tronco, quadril e tornozelo/pé. Dois revisores independentes avaliaram cada trabalho para inclusão e qualidade. Dezenove estudos foram identificados (SDPF, n = 319; GC, n = 329). Três estudos investigaram os músculos ao redor das articulações do tronco e tornozelo/pé. Quinze estudos investigaram os músculos ao redor da articulação do quadril. As evidências foram inconclusivas sobre a ativação do transverso do abdome/oblíquo interno (TrA/OI) na SDPF durante atividades de alta velocidade. Os níveis de ativação, duração e atraso na ativação de Glúteo Médio (GMed), glúteo máximo (GMax), biceps femoral (BF) and semitendinoso (ST) foram inconclusivos nos estudos incluídos. Não foram observadas diferenças na ativação de gastrocnêmio lateral (GL), gastrocnêmio medial (GM), sóleo (SOL), tibial anterior (TA) e fibular longo (FIB). Apenas um estudo incluído avaliou parâmetros da morfologia muscular, sem alterações na espessura muscular e na intensidade do eco GMed e GMax. Com base na falta de evidências sobre alterações na ativação muscular em torno das articulações do quadril, tornozelo e pé durante tarefas dinâmicas, e no fato de que um único estudo avaliou os resultados da morfologia muscular (GMed e GMax) na SDPF, propusemos um artigo original (Capítulo III) que teve como objetivo comparar os parâmetros neuromusculares dos membros inferiores e a cinemática no plano frontal durante tarefas unipodais de descarga de peso em mulheres com SDPF e determinar se algum resultado neuromuscular explicava o índice dinâmico de valgo (IVD) durante as tarefas. As buscas foram realizadas nas bases de dados Medline (via PubMed), Scielo, Scopus, PEDro, Cochrane Central, Embase e ScienceDirect databases até abril de 2018 para estudos avaliando ativação muscular ou parâmetros de morfologia muscular das articulações do tronco, quadril e tornozelo/pé. Dois revisores independentes avaliaram cada trabalho para inclusão e qualidade. Dezenove estudos foram identificados (SDPF, n = 319; GC, n = 329). Três estudos investigaram os músculos ao redor das articulações do tronco e tornozelo/pé. Quinze estudos investigaram os músculos ao redor da articulação do quadril. As evidências foram inconclusivas sobre a ativação do transverso do abdome/oblíquo interno (TrA/OI) na SDPF durante atividades de alta velocidade. Os níveis de ativação, duração e atraso na ativação de Glúteo Médio (GMed), glúteo máximo (GMax), biceps femoral (BF) and semitendinoso (ST) foram inconclusivos nos estudos incluídos. Não foram observadas diferenças na ativação de gastrocnêmio lateral (GL), gastrocnêmio medial (GM), sóleo (SOL), tibial anterior (TA) e fibular longo (FIB). Apenas um estudo incluído avaliou parâmetros da morfologia muscular, sem alterações na espessura muscular e na intensidade do eco GMed e GMax. Com base na falta de evidências sobre alterações na ativação muscular em torno das articulações do quadril, tornozelo e pé durante tarefas dinâmicas, e no fato de que um único estudo avaliou os resultados da morfologia muscular (GMed e GMax) na SDPF, propusemos um artigo original (Capítulo III) que teve como objetivo comparar os parâmetros neuromusculares dos membros inferiores e a cinemática no plano frontal durante tarefas unipodais de descarga de peso em mulheres com SDPF e determinar se algum resultado neuromuscular explicava o índice dinâmico de valgo (IVD) durante as tarefas. Quinze mulheres com SDPF e quinze mulheres saudáveis pareadas por 5 idade (grupo controle - GC) foram comparadas com os seguintes testes: (1) questionário funcional; (2) espessura muscular ao redor do quadril (GMed e tensor da fáscia lata - TFL), joelho (VL e VM) e tornozelo/pé (TA e FIB); (3) IVD e ativação muscular durante agachamento e salto vertical unipodais; (4) torque isométrico máximo para abdução do quadril, extensão do joelho e eversão/ inversão do pé; e (5) ativação muscular durante testes isométricos e funcionais. Uma regressão linear múltipla (modelo Stepwise) foi usada para verificar se alguma variável neuromuscular explicava o IVD durante as tarefas unipodais. O tamanho de efeito (ES) foi usado para determiner a magnitude da diferença entre os grupos. Comparado ao GC, o grupo SDPF apresentou: (1) menor espessura do GMed (-10.02%; ES = -0.82) e maior espessura do TFL (+18.44%; ES = +0.92) e do FIB (+14.23%; ES = +0.87); (2) menor ativação do TA durante o agachamento unipodal (-59,38%; ES = -1.29); (3) menor ativação do GMed durante o salto vertical unipodal (-28.70%; ES = -1.35) e (4) maior ativação do GMed durante o teste isométrico de abdução de quadril (+34.40%; ES = +0.77). IVD durante o agachamento unipodal foi explicado pela ativação do VL durante a tarefa somente no GC, enquanto a espessura do TA no GC e o torque de eversores do pé no SDPF explicou o IVD durante o salto vertical unipodal. Com base em nossos resultados, as mulheres com SDPF apresentaram alterações neuromusculares significativas nas articulações do quadril e tornozelo/pé. No entanto, apenas fatores distais explicaram o IVD no grupo SDPF. / Patellofemoral pain syndrome (PFPS) is the most common diagnoses in physically active populations. PFPS is related with lower limbs poor alignment during weight-bearing tasks, causing higher patellofemoral joint stress and pain. This poor alignment is related with an increase of ipsilateral trunk lean, hip adduction, knee abduction and greater tibial internal rotation during dynamic activities such as single-leg squat, running, jumping, and stepping tasks. Anatomical and biomechanical factors are related with unwanted changes around the patellofemoral joint, such as lower knee extension strength, delayed onset of vastus medialis activation relative to vastus lateralis and quadriceps muscle atrophy (knee joint muscles intrinsic changes). Recently, hip (proximal), ankle and foot (distal) changes have been proposed as PFPS contributing factors. However, the evidences about lower limb muscle activation and morphology changes, mainly in proximal and distal factors, are scarce. This thesis aimed to create clinical subgroups based in lower limb neuromuscular changes and determine if some neuromuscular outcome explained kinematics during single-leg tasks. After displaying the reasons to perform this study (Chapter I), in Chapter II we aimed to verify neuromuscular changes (muscle activation and muscle morphology) related to proximal and distal factors in PFPS through a systematic review. Medline (via PubMed), Scielo, Scopus, PEDro, Cochrane Central, Embase and ScienceDirect databases were searched until April 2018 only for retrospective studies evaluating muscle activation or muscle morphology parameters of trunk, hip and ankle/foot joints. Two independent reviewers assessed each paper for inclusion and quality. Twenty retrospective studies were identified (PFPS, n=319; CG, n=329). Three studies investigated muscles around trunk and ankle/foot joints. Fifteen studies investigated muscles around the hip joint. Evidences were inconclusive about transversus abdominis/internal oblique (TrA/IO) activation in PFPS during high-speed activities. Gluteus medius (GMed), gluteus maximus (GMax), bíceps femoris (BF) and semitendinous (ST) activation level, activation duration and activation onset were inconclusive in the included studies. No differences were observed in gastrocnemius lateralis (GL), gastrocnemius medialis (GM), soleus (SOL), tibialis anterior (TA) and fibularis (FIB) muscle activation. Only one included study evaluated muscle morphology parameters, without changes in the GMed and GMax muscle thickness and echo intensity. Based in the lack of evidences about muscle activation changes in PFPS patients’ muscles around hip, ankle and foot joints during dynamic tasks, and in the fact that a single study evaluated muscle morphology outcomes (GMed), we proposed an original article (Chapter III) that aimed to compare lower limb neuromuscular parameters and frontal plane kinematics during single-leg tasks in women with PFPS, and determine if some neuromuscular outcome explained dynamic valgus index (DVI) during tasks. Fifteen PFPS women and fifteen healthy age-matched women (control group - CG) were compared with the following tests: (1) functional questionnaire; (2) hip (GMed and tensor fasciae latae - TFL), knee (VL and VM) and ankle/foot (TA and FIB) muscle thickness; (3) DVI and muscle activation during single-leg squat and vertical jump; (4) maximal isometric torque for hip abduction, knee extension and foot eversion/inversion; and (5) muscle activation during isometric and functional tests. A multiple- 7 stepwise regression analysis was used to test if neuromuscular outcomes explained DVI during single-leg tasks. Effect sizes (ES) were used to determine the magnitude of between-groups differences. Compared to the CG, PFPS showed: (1) smaller GMed (-10.02%; ES = -0.82) and greater TFL (+18.44%; ES = +0.92) and FIB muscle thickness (+14.23%; ES = +0.87); (2) lower TA muscle activation during single-leg squat (-59,38%; ES = -1.29); (3) lower GMed muscle activation during single-leg jump (-28.70%; ES = -1.35) and (4) greater GMed muscle activation during hip abduction isometric test (+34.40%; ES = +0.77). DVI during single-leg squat was explained by VL activation during this task only in CG, whereas lower TA muscle thickness in the CG and higher foot eversion torque in PFPS explained DVI during single-leg vertical jump. Based in our results, females with PFPS showed significant neuromuscular changes at the hip and ankle/foot joints. However, only distal factors explained DVI in the PFPS group.

Apesar da dor femoropatelar (DFP) apresentar alta incidência e prognóstico desfavorável, sua etiologia permanece obscura e seu diagnóstico clínico e funcional indefinido. Acredita-se que uma das causas da DFP seja a alteração na ativação dos músculos vasto medial (VM) e vasto lateral (VL), porém são escassos os estudos que investigam parâmetros eletromiográficos no domínio da frequência destes músculos. Portanto, o objetivo é analisar parâmetros da frequência, obtidos por dois métodos de processamento, para identificação de padrões eletromiográficos em mulheres com DFP que apresentem elevada capacidade discriminatória, correlação com a dor e que possam ser considerados como fator de risco. O sinal eletromiográfico dos músculos VM e VL de 80 mulheres (40 mulheres assintomáticas e 40 mulheres com DFP) foi coletado durante a subida de escada. Considerou-se para análise o sinal eletromiográfico correspondente à componente vertical da força de reação do solo (Fz) e à loading rate (LR) da Fz. Os parâmetros eletromiográficos foram comparados entre os grupos e testados quanto à (ao) reprodutibilidade, capacidade discriminatória, associação com a dor e fator de risco. Os resultados evidenciaram que os parâmetros eletromiográficos correspondentes à Fz e a LR da Fz são reprodutíveis e estão alterados em pacientes com DFP. Entretanto, os parâmetros do sinal eletromiográfico correspondente à Fz apresentaram valores altos de correlação com a dor e capacidade discriminatória quando comparados ao segundo processamento. Além disso, a alteração eletromiográfica, representada pela banda de frequência entre 45 e 96 Hz do VL, mostrou ser um possível fator de risco para DFP. Os achados deste estudo mostram uma nova abordagem na interpretação e aplicabilidade das alterações eletromiográficas dos músculos VM e VL, evidenciando que alterações de controle neuromuscular devem ser consideradas no processo de avaliação, tratamento e prevenção da DFP. / Despite the patellofemoral pain (PFP) has high incidence and unfavorable prognosis, its etiology remains unclear and clinical diagnosis indefinite. It is believed that one of the causes of PFP is the muscle activation altered of the vastus medialis (VM) and vastus lateralis (VL), however there are few studies that investigate electromyographic parameters in the frequency domain in these muscles. Therefore, the purpose is to analyze parameters of the frequency domain, using two different processing methods, to identify electromyographic patterns in women with PFP that have high discriminatory capacity, correlation with pain and that could be a risk factor. The electromyography signal of the VM and VL muscles of the 80 women (40 pain-free women and 40 women with PFP) was collected during stair ascend. Electromyography signal related to vertical ground reaction force (Fz) and loading rate (LR) of Fz was considered to analysis. Electromyography signal was compared between groups and tested about the reliability, discriminatory capacity, correlation with pain and risk factor. Results evidenced that electromyography signal related to Fz and LR are reliable and altered in women with PFP. However, electromyography signal related to Fz has higher values of correlation with pain and discriminatory capacity than electromyography signal related to LR. Furthermore, the altered electromyography signal, represented by the frequency between 45 and 96Hz of the VL muscles, may be consider a risk factor for PFP. Findings of this study show a new approach for understanding and applicability of the altered electromyography signal of the VL and VM muscles, evidencing that changes in the neuromuscular control should be considered in the assessment, management and prevention of the PFP.

Diploma thesis "Patellofemoral pain syndrome and its affection by patellar taping" consists of two parts. The first general part summarises all present knowledge in the field of classification, diagnostics and therapy of this syndrome. The experimental part investigates a partial area of conservative therapy and a patellar taping technique according to McConnell. With the use of EMG records of a group of patients with patellofemoral pain syndrome it assesses the immediate effect of patellar taping on the pain intesity and timing of m. vastus medialis obliquus to m. vastus lateralis throughout three different movements. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

Subir e descer escadas são atividades funcionais habituais e muito relatadas como queixa principal por pacientes com alterações ortopédicas como a síndrome dolorosa femoropatelar - por ser um movimento que acarreta descarga de peso unilateral e assim causa um aumento da dor - e por pacientes com afecções neurológicas - devido à dificuldade na execução deste gesto. Além disso, a subida e descida de escadas é habitualmente utilizada como técnica terapêutica na reabilitação destes pacientes; porém poucos estudos foram realizados com o intuito de caracterizar este gesto e, estes estudos, concluem que a alta variabilidade dos dados não permite confirmar os resultados. Estudos com pacientes com dor femoropatelar usualmente avaliam estes sujeitos com eletromiografia de superfície e sugerem que exista um déficit de equilíbrio na musculatura estabilizadora da patela e que esta é a causa da dor nestes pacientes; porém, também há uma grande variabilidade nos resultados encontrados, não sendo possível confirmar esta hipótese. Neste contexto, este estudo teve o objetivo de verificar quais parâmetros do sinal eletromiográfico apresentaram boa reprodutibilidade e menor variabilidade e são, portanto, mais adequados para caracterizar o gesto proposto, podendo ser utilizado para comparar grupos de indivíduos com e sem dor femoropatelar. Para isto, foi utilizada a eletromiografia para avaliar a atividade dos músculos vasto lateral e vasto medial do quadríceps durante a subida de escada em 39 indivíduos clinicamente saudáveis e 23 indivíduos com dor femoropatelar. Os resultados mostraram que os parâmetros que apresentaram boa reprodutibilidade entre os dois dias de avaliação foram: início de ativação, duração da contração muscular, tempo mediano da contração, intensidade do sinal, co-ativação muscular e frequência mediana. Dentre estes parâmetros, aqueles que permitiram diferenciar os grupos de estudo foram o tempo mediano da ativação, que ocorreu mais tardiamente nos indivíduos com dor e a co-ativação muscular, que demonstrou menor porcentagem de ativação conjunta nos indivíduos com dor. Estes dados indicam uma alteração no controle neuromotor durante a subida de escada, sugerindo que a abordagem clínica deva passar por treinos de equilíbrio, coordenação e propriocepção, para melhorar a estabilidade articular durante a realização de atividades dinâmicas. / Go up and down stairs are functional activities very habitual and reported as complaint for patients with orthopedic alterations as patellofemoral pain syndrome because it is a movement that carries unilateral weight bearing and thus cause an increase in pain and for patients with neurological disorders due to the difficulty in carrying out this gesture. Moreover, the ascent and descent of stairs is usually used as a therapeutic technique in the rehabilitation of these patients, but few studies have been conducted in order to characterize this gesture and, these studies conclude that the high variability of the data does not confirm the results. Studies on patients with patellofemoral pain usually assess these subjects with surface electromyography and suggest that there is a balance deficit in the patella stabilizer muscles and that this is the cause of pain in these patients, but there is also a great variability in the results, that does not allow to confirm this hypothesis. In this context, this study aimed to determine which parameters of electromyographic signals showed good reproducibility and low variability and are, therefore, more appropriate to characterize the proposed gesture and can be used to compare groups of individuals with and without patellofemoral pain. For this, we used electromyography to evaluate the activity of the vastus lateralis and vastus medialis of the quadriceps during stair climbing in 39 clinically healthy individuals and 23 individuals with patellofemoral pain. The results showed that the parameters with good reproducibility between the two days of evaluation were: onset, duration of muscle contraction, median time of contraction, intensity of activation, muscular co-activation and median frequency. Among these parameters, those that could differentiate the groups were the median time of activation, which occurred later in subjects with pain and muscle co-activation, which showed a lower percentage of combined activation in individuals with joint pain. These data indicate a change in neuromotor control during stair climbing, suggesting that the clinical approach should undergo training of balance, coordination and proprioception, in order to improve joint stability while performing dynamic activities.