A resistência elástica é aplicada amplamente em programas de fortalecimento muscular nos processos de reabilitação física. No entanto, as conseqüências biomecânicas para o músculo exercitado com esta forma de sobrecarga são pouco estudadas. A ausência de fundamentação científica no que tange a aplicação da resistência elástica fez com que surgissem algumas suposições a respeito de sua caracterização biomecânica. Uma delas sugere que o exercício com resistência elástica pode ser caracterizado como sendo isocinético. Neste contexto, o objetivo global deste trabalho foi o de caracterizar o comportamento biomecânico do músculo quadríceps femoral frente ao exercício com resistência elástica. Tal caracterização foi realizada através da utilização de um modelo biomecânico bidimensional da articulação do joelho. O seu comportamento mioelétrico também foi avaliado. Conclui-se de uma forma geral, que o desenvolvimento deste estudo permitiu um entendimento a respeito da interação biomecânica entre o músculo e a resistência elástica durante o exercício. Permitindo dessa forma elucidar algumas questões ligadas a aplicação clínica desta modalidade de exercício / The elastic resistance is applied in programs of muscular fortification in processes of physical rehabilitation. However, the biomechanicals consequences for the muscle exercised with this resistance form aren’t very studied. The low scientific fundamentation for the application of the elastic resistance, results in some suppositions about its biomechanic characterization. One of them suggests that the exercise with elastic resistance can be characterized as isokinetic. In this context, the global objective of this work was characterizing the biomechanic behavior of the quadriceps muscle front to the exercise with elastic resistance. Such characterization was accomplished through the use of a bidimensional biomechanic model of the knee joint. The electromiographic behavior was also evaluated. In a general conclusion, the development of this study allowed an understanding of the biomechanic interaction between the muscle and the elastic resistance during the exercise. Allowing to elucidate some subjects of the clinical application of this exercise modality

A resistência elástica é aplicada amplamente em programas de fortalecimento muscular nos processos de reabilitação física. No entanto, as conseqüências biomecânicas para o músculo exercitado com esta forma de sobrecarga são pouco estudadas. A ausência de fundamentação científica no que tange a aplicação da resistência elástica fez com que surgissem algumas suposições a respeito de sua caracterização biomecânica. Uma delas sugere que o exercício com resistência elástica pode ser caracterizado como sendo isocinético. Neste contexto, o objetivo global deste trabalho foi o de caracterizar o comportamento biomecânico do músculo quadríceps femoral frente ao exercício com resistência elástica. Tal caracterização foi realizada através da utilização de um modelo biomecânico bidimensional da articulação do joelho. O seu comportamento mioelétrico também foi avaliado. Conclui-se de uma forma geral, que o desenvolvimento deste estudo permitiu um entendimento a respeito da interação biomecânica entre o músculo e a resistência elástica durante o exercício. Permitindo dessa forma elucidar algumas questões ligadas a aplicação clínica desta modalidade de exercício / The elastic resistance is applied in programs of muscular fortification in processes of physical rehabilitation. However, the biomechanicals consequences for the muscle exercised with this resistance form aren’t very studied. The low scientific fundamentation for the application of the elastic resistance, results in some suppositions about its biomechanic characterization. One of them suggests that the exercise with elastic resistance can be characterized as isokinetic. In this context, the global objective of this work was characterizing the biomechanic behavior of the quadriceps muscle front to the exercise with elastic resistance. Such characterization was accomplished through the use of a bidimensional biomechanic model of the knee joint. The electromiographic behavior was also evaluated. In a general conclusion, the development of this study allowed an understanding of the biomechanic interaction between the muscle and the elastic resistance during the exercise. Allowing to elucidate some subjects of the clinical application of this exercise modality

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:18:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseFVS.pdf: 3401633 bytes, checksum: b22a99a2e3db18dc60852a024a747b7f (MD5) Previous issue date: 2004-02-05 / Universidade Federal de Minas Gerais / studies about muscle regeneration and injury used invasive methods in animals. Although the muscle regeneration process in many mammals is similar to the one found in humans, it is necessary to improve the application of non-invasive procedures used in the evaluation of the muscle regeneration and injury in humans. Non-invasive techniques such as surface electromyography, isokinetic dynamometry and nuclear magnetic resonance (NMR) for imaging have been used in studies in humans for the evaluation of the skeletal muscle. However, studies in which all these procedures are used together, allowing a more detailed evaluation of the muscle morphology and function, are rare.Thus, the aim of this study was to evaluate the behaviour of the medium maximal isometric torque, the electrical activity and the muscle pain before the injury, during the 7 days after the injury and also between the 21st and 30th days after the injury, when the muscle has already regenerated. For this, a injury was induced in the quadriceps femoris muscle through intense eccentric exercise. To confirm if the model utilized was effective to produce the muscle injury, the plasma activity of the creatine kinase (CK) was also evaluated and the NMR for imaging of the quadriceps femoris muscle was realized. Ten university student volunteers (21,9±1,5), sedentary and without musculoskeletal dysfunction in the lower right limb participated in this study. The extensor medium maximal isometric torque was evaluated through maximal isometric contraction with the knee joint at 90º of flexion, in the isokinetic dynamometer (Biodex Multi-joint System 2 da BIODEX MEDICAL SYSTEM Inc). The electrical activity (Root Mean Square-RMS and Median Frequency) of the vastus medialis oblique (VMO), vastus lateralis (VL) and rectus femoris (RF) muscles was analysed simultaneously to mensuration of the isometric torque, utilizing a Digital Analogue Conversor A/D (LYNX) and single differential active electrodes of surface (LYNX). The quantitative and qualitative analysis of the pain were realized by Visual Analogue Scale (VAS) and by Brazilian Version of Short-Form McGill Pain Questionnaire. The activity of CK was measured utilizing the Kit CK-NAC UV unitest (Wiener lab) and the NMR was realized in the ToRM 0.5 equipment. For the induction of quadriceps femoris muscle injury, the volunteers were submitted to 4 series of 15 maximal eccentric isokinetic contractions, at angle velocity 5º.s-1. The results of this study demonstrated that the medium maximal isometric torque reduced significantly until the 4th day after the eccentric exercise (immediately after and 1st - 4th days after, p<0.01; 4th day after, p<0.05). The RMS of the VMO, VL and RF muscles reduced significantly the 2nd day after (p<0.01, p<0.01 e p<0.05, respectively). However, the RMS of the VL and RF muscles between the 21st and 30th days was significantly greater than before the exercise (p<0.01). There wasn t alteration in the median frequency after tthe eccentric exercise (VMO, p= 0.90; VL, p= 0.55 e RF, p= 0.89). The intensity of pain was greater until the 3rd day, and the peak occurred in the 2nd day after (p<0.01). The McGill Pain Questionnaire demonstrated that the word heavy was the most used to describe the pain after the induced injury by eccentric exercise. The peak of activity of the CK occurred in the 2nd day after the eccentric exercise(p<0.05). The evaluation by NMR demonstrated that the greatest extension of injury occurred in the 2nd and 7th days after, and some voluteers still showed injury sign between the 21st and 30th days. In conclusion, the eccentric exercise reduced the medium maximal isometric torque, increased the activity of the CK, changed the RMS and resulted in pain, which were gradually recovered in one week, despite the presence of muscle injury. / A maioria dos estudos sobre a lesão e regeneração muscular utilizou métodos invasivos em animais. Embora o processo de regeneração muscular em muitos mamíferos seja similar ao encontrado em humanos, é necessário melhorar a aplicação de procedimentos não-invasivos usados na avaliação da lesão e regeneração muscular em humanos. Técnicas não-invasivas tais como a eletromiografia de superfície, a dinamometria isocinética e a ressonância magnética nuclear (RMN) por imagem têm sido utilizadas em estudos em humanos para a avaliação do músculo-esquelético. No entanto, raros são os estudos em que todos esses procedimentos são utilizados conjuntamente, permitindo uma avaliação mais detalhada da função e da morfologia muscular. Assim, o objetivo desse estudo foi avaliar o comportamento do torque isométrico máximo médio, a atividade elétrica e a dor muscular antes da lesão, durante os 7 primeiros dias pós-lesão e também entre o 21º e 30º dias pós-lesão, quando o músculo já se regenerou. Para isso, foi induzida lesão no músculo quadríceps femoral através de exercício excêntrico intenso. Para comprovar se o modelo utilizado foi efetivo para produzir a lesão muscular, foi também avaliada a atividade plasmática da creatina-quinase (CK) e foi realizada a RMN por imagem do músculo quadríceps femoral. Participaram deste estudo 10 universitárias voluntárias (21,9±1,5), sedentárias e sem qualquer patologia osteomioarticular no membro inferior direito. O torque isométrico máximo médio extensor foi avaliado através de contrações isométricas máximas com a articulação do joelho à 90º de flexão, num Dinamômetro Isocinético (Biodex Multi-joint System 2). A atividade elétrica (Root Mean Square-RMS - Raiz Quadrada da Média dos Quadrados e a Freqüência Mediana) dos músculos vasto medial oblíquo (VMO), vasto lateral (VL) e reto femoral (RF) foi analisada simultaneamente à mensuração do torque isométrico, utilizando-se um Conversor Analógico Digital A/D (LYNX) e eletrodos ativos diferenciais simples de superfície (LYNX). As análises quantitativas e qualitativas da dor foram realizadas pela Escala Visual Analógica Visual Analog Scales (VAS) e pela Versão Brasileira Resumida do Questionário McGill de Dor. A atividade da CK foi mensurada utilizando-se o Kit CK-NAC UV unitest e a RMN foi realizada no equipamento ToRM 0.5. Para a indução da lesão no músculo quadríceps femoral, as voluntárias foram submetidas a 4 séries de 15 contrações isocinéticas excêntricas máximas, à velocidade angular de movimento de 5º/s. Os resultados deste estudo demonstraram que o torque isométrico máximo médio diminuiu significativamente até o 4º dia após o exercício excêntrico (imediatamente após e do 1º ao 3º dias após, p<0,01; 4º dia após, p<0,05) . O RMS dos músculos VMO, VL e RF diminuiu no 2º dia após o exercício (p<0,01, p<0,01 e p<0,05, respectivamente). Entretanto, o RMS dos músculos VL e RF entre o 21º e 30 º dias foi maior ao antes do exercício (p<0,01). Não houve alteração na freqüência mediana após o exercício excêntrico (VMO, p= 0,90; VL, p= 0,55 e RF, p= 0,89). A intensidade da dor foi maior até o 3º dia após o exercício excêntrico, com o pico ocorrendo no 2º dia após (p<0,01). O questionário McGill demonstrou que a palavra pesada foi a mais utilizada para caracterizar a dor após a lesão induzida pelo exercício excêntrico. O pico da atividade da CK ocorreu no 2º dia após o exercício excêntrico (p<0,05). A avaliação pela RMN demonstrou que a maior extensão da lesão ocorreu no 2º e 7º dias após, com algumas voluntárias ainda apresentando sinais de lesão entre o 21º e 30º dias. Em conclusão, o exercício excêntrico diminuiu o torque isométrico máximo médio, aumentou a atividade da CK, alterou o RMS e resultou em dor, os quais se recuperaram gradualmente na primeira semana, apesar da presença de lesão muscular.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:18:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseJSB.pdf: 1248166 bytes, checksum: 2327b08724c3471ad628a8f9fb5ff44d (MD5) Previous issue date: 2004-12-10 / Financiadora de Estudos e Projetos / The anterior cruciate ligament (ACL) is the most commonly injured ligament in the knee and its rupture results in pain, instability, muscle atrophy and weakness. The quadriceps femoris muscle dysfunction is common before and after ACL reconstruction and can persist over years. A detailed understanding of neuromuscular function after ACL reconstruction is critical to the development of optimal rehabilitation strategies. The purpose of this study was to investigate the contributions of functional and morphological factors, in the muscle recovery, after ACL reconstruction. The effects of two therapeutic methods, usually utilized to recover muscle strength were also evaluated: Neuromuscular Electrical Stimulation (NMES) and eccentric exercise. Eight subjects (age = 31.3 ± 5.8 years) who had undergone ACL ligament reconstruction (mean 9.4 ± 0.7 months after the surgery) were randomly assigned to either an eccentric exercise associated with NMES (russian current) or only an eccentric exercise group. Only the involved limb was trained 2 days a week, for 12 weeks. The uninvolved one was also evaluated as reference. The quadriceps muscle function was evaluated by the measurement of the knee extensor torque during isometric and eccentric isokinetic contractions (30 and 120º/s) and by surface electromyography (EMG) of the Vastus Medialis Obliquos (VMO), Vastus Lateralis (VL) and Rectus Femoris (RF) muscles. The quadriceps cross-sectional area (CSA) was measured in six regions using Nuclear Magnetic Resonance Imaging (MRI-I). The initial evaluation showed significant extensor torque deficit both in isometric and eccentric conditions of the involved limb, compared to the contralateral one. There was significant muscle atrophy along the quadriceps extension, mainly in the distal thigh region. The EMG activity was lower for the VMO in all tested situations. NMES did not interfere in the gain of muscular strength, in any of the evaluated functions. The eccentric training increased significantly the isometric (from 198 ± 37 to 228 ± 48 Nm, p<0.05) and eccentric torque at 30 and 120º/s (from 227 ± 56 to 291 ± 65, p< 0.01 and from 199 ± 51 to 240 ± 63, p< 0.05, respectively). Quadriceps cross-sectional area also increased at all the evaluated regions for the involved limb, and the highest hypertrophy was at the thigh proximal region (from 169 ± 27 to 189 ± 25,8 cm2, p< 0.01 ), when compared to the distal region (form 31,5 ± 5,9 to 35,1 ± 6,1 cm2, p< 0.01). The EMG activity of VMO was recovered after the first six weeks of eccentric training. In the same period, the increased extensor torque showed correlation with the increased quadriceps cross-sectional area (r=0,81) and with the recovery of motor unit activation (r=0.69). After twelve weeks of training, there was correlation only between increased torque and cross-sectional area (r=0.78). In conclusion: 1) eccentric training showed to be a potent resource in the recovery of both morphological and functional factors of quadriceps, after ACL reconstruction; 2) NEMS did not interfere in the rehabilitation of these individuals. / O Ligamento Cruzado Anterior (LCA) é o mais freqüentemente ligamento lesado do joelho e a sua ruptura resulta em dor, instabilidade, atrofia e fraqueza muscular. A disfunção do músculo quadríceps é comum antes e após a reconstrução do LCA, podendo persistir por anos. Um detalhado conhecimento da função neuromuscular após reconstrução do LCA é crítico para a otimização das estratégias de reabilitação. O propósito deste estudo foi avaliar as contribuições dos fatores funcionais e morfológicos na recuperação da força muscular, após reconstrução do LCA. Os efeitos de dois métodos terapêuticos usualmente utilizados na reabilitação também foram avaliados: a Estimulação Elétrica Neuromuscular (EENM) e o exercício excêntrico. Oito indivíduos (31.3 ± 5.8 anos) os quais foram submetidos a reconstrução do LCA (média de 9.4 ± 0.7 meses de pós-operatório) foram aleatoriamente designados para o grupo exercício excêntrico com EENM (utilizando a corrente russa) ou apenas exercício excêntrico. Apenas o membro envolvido foi treinado, 2 vezes por semana, durante 12 semanas. O membro não envolvido foi avaliado como referência. A função do músculo quadríceps foi avaliada por medidas do torque extensor do joelho durante contrações isométricas e isocinéticas excêntricas (30 e 120º/s) e por meio da eletromiografia (EMG) de superfície dos músculos Vasto Medial Oblíquo (VMO), Vasto Lateral (VL) e Reto Femoral. A Área de Secção Transversa (AST) do quadríceps foi mensurada em seis regiões, por meio de imagens de Ressonância Nuclear Magnética (RNM). A avaliação inicial demonstrou significativo déficit no torque extensor do membro acometido, quando comparado ao não acometido, tanto nas avaliações isométricas como nas excêntricas. Houve significativa atrofia muscular ao longo do quadríceps, sobretudo na região distal. A atividade EMG mostrou-se reduzida no VMO, em todas as situações avaliadas. A EENM não interferiu no ganho de força muscular, em nenhuma das funções mensuradas. O treinamento excêntrico aumentou significativamente o torque isométrico (de 198 ± 37 para 228 ± 48 Nm, p<0.05) e excêntrico em 30 e 120º/s (de 227 ± 56 para 291 ± 65, p< 0.01 e de 199 ± 51 para 240 ± 63, p< 0.05, respectivamente). A área de secção transversa também aumentou em todas as regiões avaliadas do membro acometido, sendo que a maior hipertrofia ocorreu na região proximal da coxa (de 169 ± 27 para 189 ± 25,8 cm2, p< 0.01), quando comparada a região distal (de 31,5 ± 5,9 para 35,1 ± 6,1 cm2, p< 0.01). A atividade EMG do VMO foi recuperada após as primeiras seis semanas de treinamento excêntrico. No mesmo período, o aumento no torque extensor demonstrou correlação direta com o aumento na área de secção transversa (r=0.81) e com a recuperação na ativação das unidades motoras (r=0.69). Após doze semanas de treinamento, houve correlação apenas entre o aumento do torque e a área de secção transversa (r=0.78). Em conclusão: 1) o treinamento excêntrico mostrou-se um potente recurso tanto na recuperação dos fatores morfológicos como funcionais do músculo quadríceps, após reconstrução do LCA; 2) a EENM não interferiu na reabilitação desses indivíduos.