R ESUMO
Objetivo. O objetivo deste estudo foi investigar a viabilidade de identificação do limiar anaeróbio (AT) por meio das respostas do lactato sangüíneo (La-) e do sinal eletromiográfico (EMG) durante a execução de tarefas de força isométrica crescente.
Método. 24 homens saudáveis (22 ± 2 anos) foram submetidos voluntariamente a teste incremental descontínuo em equipamento resistido do tipo Leg Press 45˚. O esquema, progressivo de cargas foi de 3% da carga máxima (1RM) em cada estágio e conduzido até a exaustão voluntária, onde a relação esforço:pausa foi de 1:2 minutos (contração voluntária isométrica e repouso passivo). Foram analisadas a raiz média quadrática (RMS) e a Freqüência mediana (MDF) do músculo reto femoral e vasto lateral bilateralmente. A determinação do AT por meio do La- e da EMG foi efetuado por modelo matemático.
Resultados. Os limiares identificados ficaram situados entre 13-16% da 1RM e não houve diferença significante (p > 0,05) entre os mesmo nas diferentes situações investigadas. Todos os valores individuais estavam dentro dos limites de concordância conforme evidenciado pela plotagem de Bland-Altman. Os valores extremos e outliers contidos nos resíduos não foram significantes (p > 0,05) e apresentaram distribuição normal e homogênea.
Conclusão. Os dados sugerem que é possível a identificação do AT por meio do La- e do RMS e que há concordância entre os mesmos. Contudo a MDF se mostrou instável para tal fim.
Palavras-chave: Exercício resistido. Raiz média quadrática. Freqüência mediana. Limiar anaeróbio.
Introdução
A eletromiografia de superfície (EMGs) provê fácil acesso aos processos fisiológicos que levam o músculo a gerar força e conseqüentemente a produzir movimento1. Considerando tal afirmação, alguns pesquisadores2,3 evidenciaram a possibilidade de identificação do limiar anaeróbio (AT) por meio da EMGs (EMGTh). Além disso, tem sido descrita uma relação linear entre a raiz média quadrática (RMS) e integral da EMG (iEMG)2-14 com AT identificado por meio de parâmetros ventilatórios em exercícios cíclicos dinâmicos (e.g. cicloergômetro)9-11,15 ou pelo lactato sanguíneo6,12-14. Adicionalmente os parâmetros de amplitude e freqüência do sinal eletromiográfico tem sido utilizados para determinar o EMGTh por apresentarem boa correlação com limiar ventilatório I (LV1) e limiar ventilatório II (LV2), com o limiar de lactato (LT) , identificado pelo método onset blood lactate accumulation (OBLA)9,16-18.
Para Hug et al9 e Hug et al10,11 a determinação do EMGTh pode ser utilizado como uma forma não invasiva de determinar o AT, que constitui um parâmetro fisiológico de grande importância para o fornecimento de informações referentes aos principais sistemas biológicos do organismo. Além disso, tal abordagem pode ser considerada para exercícios e grupos musculares específicos19.
Os estudos realizados até então, buscaram determinar o EMGTh em exercícios cíclicos dinâmicos, sendo que até o presente momento a determinação desse parâmetro em exercícios resistidos isométricos realizados de forma incremental não haviam sido testados.
Partindo da hipótese que tanto a amplitude como a freqüência do sinal da EMGs possam ser sensíveis na determinação do AT, mantendo uma boa concordância com o mesmo determinado pelo La-, o presente estudo teve como objetivo investigar a viabilidade de identificação do limiar anaeróbio em exercício resistido isométrico por meio das respostas do sinal eletromiográfico e do lactato sanguíneo, além de determinar o grau de concordância entre os mesmo.
Métodos
Amostra
Os métodos utilizados no presente estudo foram aprovados pelo Comitê de Ética de Pesquisa em Seres Humanos da Universidade Metodista de Piracicaba - SP - Brasil. Foram selecionados 24 homens saudáveis, com idades entre 18 e 26 anos (22 ± 2 anos), massa corporal 78,70 ± 13,08 kg, altura de 176,00 ± 0,07 cm, carga máxima para Leg Press 45° de 256,66 ± 39,19 kg, com percentual de gordura de 19,33 ± 5,23% e dobra cutânea de quadríceps femoral de 12,84 ± 4,84 mm, após responderem a uma anamnese sobre seu histórico de saúde e prontidão para atividade física. Para inclusão no estudo cada participante deveria estar adaptado ao exercício com pesos por pelo menos dois anos, não ser usuário de qualquer tipo de droga, além de não apresentar problemas ósteo-ligamentares ou qualquer outro problema de saúde que limitasse sua participação nos testes de esforço propostos nesta metodologia.
Tarefas
O procedimento experimental foi realizado em três sessões distintas, separadas por um intervalo de 72 horas entre as mesmas. Na primeira sessão foi determinada a carga máxima para uma única repetição (1RM), segundo procedimento descrito por Oliveira et al20. Na segunda sessão foi aplicado o protocolo experimental incremental, onde simultaneamente foi feita a aquisição do sinal EMG e das amostras sanguíneas para posterior determinação do LT e EMGTh. Na terceira sessão, foram realizadas 3 séries de 5 seg cada, em contração voluntária isométrica com carga equivalente a 1RM, para a aquisição do sinal EMGs, sendo que entre as séries foi respeitado um intervalo de 5 min.
Protocolo de estudo
O exercício resistido incremental foi realizado em equipamento do tipo Leg Press 45º, no qual o voluntário manteve-se posicionado adequadamente com uma inclinação de 45º do tronco (com apoio dorsal) em relação ao plano horizontal do solo, com os joelhos estendidos e os pés apoiados sobre a plataforma de pesos com a articulação do tornozelo em posição neutra. Na realização do ciclo de movimento os joelhos e o quadril realizam uma flexão de 90º. O exercício incremental foi realizado de forma crescente seguindo a padronização de fracionamento das cargas, a qual ficou estabelecida de 3 em 3% de 1RM em cada estágio, ou seja, 3%, 6%, 9%, 12%, 15%..., 33% ou até exaustão voluntária. Todas as séries foram compostas de 1 min em contração isométrica a 90˚ de flexão dos joelhos controlada por eletrogoniômetro previamente calibrado. Dois minutos de repouso entre as séries foram respeitados para o acréscimo de carga e coleta de amostras sangüíneas. O final do teste foi determinado pela incapacidade do voluntário em realizar a contração dentro da mecânica correta (90° de flexão do joelho detectada pelo eletrogoniômetro) ou ainda por vontade própria do sujeito em interromper o teste.
Sistema, coleta e análise EMGs
Para coleta do sinal eletromiográfico foram utilizados um módulo de aquisição de sinal modelo EMG1000 (Lynx® São Paulo, SP, Brasil) e quatro eletrodos de superfície diferencial (Lynx® São Paulo, SP, Brasil), os quais seguem as recomendações do ISEK e Surface ElectroMyoGraphy for the Non-Invasive Assessment of Muscles (SENIAM)21.
O módulo de aquisição de sinais EMG1000 (Lynx® São Paulo, SP, Brasil) apresenta impedância de 109 ohms, conversor analógico/digital com resolução de 16 bits e faixa de entrada ± 5 V, com freqüência de aquisição de 2.000 Hz, filtro do tipo Butterworth com passa alta de 20 Hz e passa baixa de 1.000 Hz. O EMG1000 (Lynx® São Paulo, SP, Brasil) foi conectado a um microcomputador desktop Pentium III. O sistema de aquisição de sinais foi conectado a uma bateria com capacidade de 10 ampères hora (AH) de 12 volts e sua conexão com o microcomputador foi feita por meio de fibra óptica para retirar a interferência da rede elétrica sobre o eletromiógrafo, segundo procedimento descrito por Guirro, Forti e Bigaton22.
Os eletrodos de superfície diferencial (constituídos por duas barras de prata pura de 10 mm de comprimento, 1 mm de largura e distância entre as barras de 10 mm, com circuito pré-amplificador com ganho de 20 vezes ( ± 1%), IRMC > 100 dB e razão sinal/ruído < 3 μV RMS) foram posicionados perpendicularmente às fibras dos músculos reto femoral e do vasto lateral bilateralmente (RFb e VLb, respectivamente). Previamente a colocação do eletrodo a pele foi tricotomizada e limpa com álcool a 70%. O eletrodo de referência (30 x 40 mm) constituído de placa metálica foi posicionado sobre o manúbrio esternal e os locais para a colocação dos eletrodos seguiu as recomendações do SENIAM21.
Para a aquisição do sinal digitalizado e o armazenamento dos dados em arquivos foi utilizado o software Aqdados (Lynx®, São Paulo, SP, Brasil), versão 7.02 para Windows.
As coletas do sinal EMGs foram realizadas nas situações: a) repouso inicial, três coletas de 5 seg; b) contrações isométricas crescentes até a exaustão. Para cada carga foi mantida a contração isométrica por 1 min, período no qual foram realizados três registros eletromiográficos consecutivos de 5 seg; c) repouso final no 3º, 6º e 9º minutos após a exaustão voluntária.
O sinal eletromiográfico foi processado nos domínios do tempo e da freqüência. Para análise no domínio do tempo foi calculado o valor da RMS. Para análise no domínio da freqüência a Transformada Rápida de Fourier (Fast Fourier Transform - FFT) foi aplicada ao sinal eletromiográ-FFT) foi aplicada ao sinal eletromiográfico com o propósito de gerar a densidade espectral de potência. Para tal foram utilizadas janelas de 512 pontos com 256 ms do tipo hanning, com superposição de 50%. O espectro de potência foi analisado por meio da freqüência mediana.
O processamento do sinal eletromiográfico foi executado pela análise off-line, no software Matlab® 6.5.1, utilizando-se funções especificas para avaliar a qualidade do sinal aquisitado e para obter os valores de RMS e freqüência mediana (MDF).
A normalização23 deu-se pelos valores de RMS e MDF obtidos na contração isométrica na carga de 1RM, onde as unidade normalizadas de RMS e MDF (RMSnu e MDFnu) foram obtidas por meio da fórmula: RMSnu= RMS/RMS1RM e MDFnu= MDF/MDF1RM, respectivamente.
Coleta e analises das amostras sangüíneas
As amostras sangüíneas foram obtidas por punção no lobo da orelha após assepsia, onde foram coletados 25 μl de sangue arterializado e imediatamente armazenados em tubos de Eppendorff contendo 50 μl NaF+ a 1% e estocados a -20 ºC. As amostras foram analisadas em duplicata por meio do analisador eletro-enzimático modelo YSI 1500 Sport (Yellow Springs Inc.-USA). Coeficiente de variação (CV) ≥ que 10% nos valores intra-ensaios foram desconsiderados para análises. Os valores da lactatemia foram expressos em mmol.L-1.
Modelo matemático na determinação dos limiares de LT e EMGth
Para a determinação LT e EMGTh (RMSTh e MDFTh) foi utilizado a inspeção visual do comportamento cinético ao longo do tempo e o modelo mate-mático-estatístico proposto por Beaver, Wasserman e Whipp24. Posteriormente foi aplicada a regressão linear simples dos dois segmentos conforme proposta de Mader e Hack25. Tal procedimento proporciona um melhor ajuste nos dados e minimiza a subjetiva inerente a determinação visual AT10,11,15,24,25.
Análise estatística
As analises foram realizadas no software Statistica 6.0 (StatSoft, Inc) e no BioEstat 5.026. Para avaliar a possibilidade de utilização de testes paramétricos, realizou-se o teste de normalidade de D'Agostino-Pearson e de homogeneidade de Levene. Teste de Friedman com post hoc de Dunn foi utilizado para comparar as respostas do sinal EMG durante o teste incremental tendo como série controle os valores de repouso. ANOVA de um caminho para medidas pareadas e repedidas com post hoc de Dunnet foi utilizado para comparar as respostas do La- durante o teste incremental tendo como série controle os valores de repouso. Para verificar o efeito do método e do músculo, bem como a interação entre método vs. músculo foi utilizado o teste ANOVA de dois caminhos (3 métodos [RMSTh vs. MDFTh vs. LT] vs. 2 músculos [RFb vs. VLb]). A plotagem de Bland-Altman foi utilizada para determinar o grau de concordância entre os métodos27 e as análises dos resíduos para determinar a normalidade e a probabili-dade da significância dos outliers e extremos26. O índice de significância adotado foi de 5%.
Resultados
Para a análise da variância intra-séries o teste ANOVA de um caminho para medidas pareadas e repetidas (n = 24) mostrou haver diferença significante (p = 0,0001) e o teste post hoc de Dunnet localizou as diferenças a partir dos estágio entre 18-24% da 1RM nas concentrações de La- durante o esforço incremental. O teste de Friedman também mostrou haver diferença significante (p = 0,0002) e localizada pelo post hoc de Dunn nos estágios entre 15-24% e 12-24% da 1RM para a RMSnu e MDFnu, para o RFb e VLb durante o esforço incremental, respectivamente. A figura 1 ilustra os valores X ± DP em todas as situações estudadas.
Fig. 1. A. Resposta X ± desvio padrão do RMSnu (A), MDFnu (B) e lactato sangüíneo (C), durante teste incremental isométrico no exercício do tipo Leg Press para os músculos reto femoral (RF) e vasto lateral (VL) bilateralmente.
A metodologia adotada possibilitou ainda perfeita identificação do LT (n = 24), do RMSTh (n = 24), contudo somente em 16 dos 24 sujeitos foi possível a identificação do MDFTh nos músculos estudados (RFb e VLb). O teste ANOVA de dois caminhos evidenciou efeito entre os métodos (p = 0,006) e o teste post hoc de Tukey localizou as diferenças entre RMSTh vs. MDFTh (p = 0,02) e RMSTh vs. LT (p = 0,01), contudo não houve efeito do músculo (p > 0,05) ou interação entre o método e o músculo (p > 0,05) para os valores expressos relativamente ao percentual de 1RM (tabela 1 e figura 2).
Fig. 2. Representação gráfica dos valores X ± desvio padrão do AT (%1RM) identificado por meio do limiar de lactato, eletromiografia de superfície (RMSTh e MDFTh) para os músculos RF e VL bilateralmente. ANOVA 2 caminhos (efeito do método = p < 0,006). AT: limiar anaeróbio; LT: limiar de actato; MDFTh: limiar de freqüência media-na; RFb: músculo reto femoral (bilateralmente); RMSTh: limiar da raiz média quadrática; VLb: músculo vasto lateral (bilateralmente). *Post hoc Tukey: p < 0,01 entre RMSTh vs. LT; **p < 0,02 entre RMSTh vs. MDFTh.
A plotagem de Bland-Altman evidenciou que em geral todos os valores individuais estavam dentro dos limites de concordância ( ± 2DP). Em adição na determinação dos valores extremos e outliers (e.g. diferença da média 5,82%, 5,80% e 4,77 % de 1RM e 14,63%, 12,94% e -12,86 % de 1RM) contidos nos resíduos de LT vs. RMSTh e LT vs. MDFTh (para RFb e VLb), respectivamente, nenhum se mostrou significante (p > 0,05), além dos resíduos se apresentarem em um distribuição normal (p > 0,05). Os valores obtidos nas análises de Bland-Altman são apresentados na tabela 2 e ilustrados pela figura 3.
Fig. 3. Plotagem de Bland-Altman entre (A) LT vs. RMSTh (n = 48) e (B) LT vs. MDFTh (n = 32).
Discussão
Os principais achados desta investigação apontam para a possibilidade de identificação dos LT e RMSTh em ambos os músculos estudados (e.g. RFb e VLb), sendo que os valores ficaram situados na média entre 13-16% da 1RM .
As análises permitiram observar que os valores de La- seguem os padrões anteriormente reportados em protocolos experimentais que investigaram a ocorrência do AT em diferentes modelagens de estudo em exercícios resistidos28-31. Além disso, também foi possível verificar que os valores de La- estão abaixo (figura 2) dos reportados por outros pesquisadores tanto em exercícios cíclicos dinâmicos11 como nos exercícios resistidos28-31 e que as respostas do RMS e do MDF estão de acordo com outras investigações8,9,11,15-17 que buscaram determinar o AT por meio da EMGs. Ainda tem sido demonstrado ser possível a determinação do AT pela integral do sinal EMGs2-9,11,12,14 e pelo RMS8-11,16,17 e tais estudos utilizaram-se de procedimento matemático semelhante ao adotada nesta investigação.
Diferentes eventos tem sido propostos para explicar o aumento exponencial dos valores de EMGs durante exercício incremental. O elenco de fatores vai desde a regulação do drive neural por meio de fatores centrais, ou seja, sincronização aumentada e retardamento médio do recrutamento da unidade motora a fatores periféricos, como a mudança na dispersão da condução do potencial de ação da fibra nervosa terminal, resultante de uma estratégia de controle motor. Além disso, essa estratégia motora estaria aliada ao aumento exponencial do La- e possivelmente associada a uma atividade adrenérgica aumentada, que levaria a uma diminuição da oxidação e remoção do La- e poderiam, portanto, influenciar diretamente no comportamento do RMS como proposto por diferentes pesquisadores8-11,16,17. Outros fatores como maior recrutamento de fibras rápidas e decréscimo da pressão parcial de oxigênio11,16,32-37 ainda podem ser considerados, o que possivelmente contribuiu para uma resposta em espelho entre o La- e o sinal EMGs.
Foi observada nesta investigação (tabela 1), resposta semelhante entre o RFb e o VLb na intensidade do AT quando identificadas pelo sinal EMGs que contradizem pesquisas anteriores, tanto em indivíduos não-atletas3,4, como em ciclistas bem treinados16 ou ainda durante esforços constantes36 ou crescentes35,37. Em adição é possível ainda especular que no modelo experimental adotado nesta investigação o RF apresentou um padrão maior de ativação durante o incremento de carga que o VL, como ilustrado na Figura 1A e 1B em ambos os índices observados (e.g. RMSnu e MDFnu), embora não tenha havido efeito (p > 0,05) do músculo nos valores identificados de AT por meio do RMSTh (aprox 13%1RM) e MDFTh (aprox 16%1RM). Tal discrepância, como bem afirma Lucia et al17 pode estar relacionada ao tipo de contração muscular e a diferenças cinesiológicas entre os dois músculos, não devendo descartar ainda uma possível diferença na composição das fibras musculares entre o RF e VL.
Como já mencionado os valores do AT identificados por meio do La-, RMSnu e MDFnu são aproximadamente metade dos reportados em exercícios resistidos dinâmicos28-31. Azevedo et al28, Barros et al29, Oliveira et al30 e Moreira et al31 investigaram os exercícios resistidos dinâmicos Leg Press, Mesa Flexora, Supino Reto e Rosca Biceps e mostraram que é possível identificar o AT por meio de La- ou glicose sangüínea ficando os mesmos situados entre 25-33% de 1RM . Eventos intracelulares decorrentes do tipo de contração muscular (e.g. isométrica) podem explicar a diferença entre os limiares identificados no presente estudo das demais investigações.
Sabidamente ao longo do processo de contração muscular isométrica (e.g. esforço incremental) ocorre depressão da força em decorrência da diminuição da sensibilidade miofibrilar ao cálcio (Ca++) e declínio da concentração do Ca++ livre mioplasmático (devido à redução na liberação do Ca++ do retículo sarcoplasmático). Além disso, o aumento do pH e o acúmulo do fosfato inorgânico (Pi) resultante da hidrólise do fosfato creatina (PCr) teriam importante participação no declínio da força durante contrações isométricas repetidas, fossem elas de curta ou longa duração38. Tais eventos possivelmente resultaram em uma antecipação nos processos metabólicos (aqui verificado pela resposta do La-)39 decorrentes de uma possível estratégia para manutenção do processo contrátil verificado por meio do aumento da amplitude do sinal eletromiográfico.
Outro dado que chama a atenção é a ocorrência antecipada do RMSTh (aprox. 13% de 1RM) quando comparado aos LT e MDFTh (ambos aprox. 16%1RM) portanto, uma antecipação de aproximadamente 3% como evidenciada pelas análises de Bland-Altman (tabela 2) e ainda significante (p = 0,006) quando comparada aos demais métodos. Esta resposta ante-cipada do RMS na determinação do AT, obviamente pode ser atribuída a uma resposta muscular imediata, pois o La- resultante dos processos metabólicos locais em decorrência das contrações isométricas repetidas dos RF e VL apresentam um atraso entre a ocorrência do fenômeno local e a sua efetiva mensuração no sistema. Tal determinação torna a EMGs extremamente útil, provendo fácil acesso a processos fisiológicos musculares, podendo ratificar o fenômeno AT e corrigir possíveis distorções na determinação do mesmo (e.g. AT) em exercícios resistidos.
Já para os valores de MDFTh, embora apresentassem aparentemente uma melhor concordância (ver tabela 2 e figura 3B) e não se mostrassem significativamente diferentes do LT (p > 0,05), somente foi possível a determinação do AT para 16 do 24 sujeitos selecionados para esta investigação. Mesmo próximos, tal resposta da MDFTh no presente estudo, não reflete a veracidade temporal da ocorrência e coincidência dos AT, uma vez que o parâmetro MDF, como sugerido por Akima et al35, Maïsetti et al36, Felici et al37 e Dimitrova et al40 apresenta grande instabilidade em função da sua natureza aleatória, refletindo as mudanças de força e recrutamento das unidades motoras, bem como, a freqüência de disparo das mesmas, além de possivelmente ter sido influenciado pela metodologia adotada nesta investigação.
Pesquisas anteriores com EMGs18,32-34 evidenciaram respostas similares de RMS, RMS Slope e MDF durante o incremento de carga que se assemelham em parte aos desta investigação, ou seja, incremento do RMS e comportamento inalterado da MDF. Contudo, Maïsetti et al36 em experimento para predizer capacidade de resistência de quadríceps femoral, observaram que a MDF apresentou comportamento crescente para os músculos vasto medial e VL. Já Felici et al37 demonstraram que a MDF pode apresentar uma resposta decrescente frente ao esforço incremental, o que reforçam conceito de que a MFD apresenta uma resposta instável e ainda é protocolo e músculo dependente.
Embora existam controvérsias a respeito da identificação do AT por parâmetros não invasivos (e.g. EMGs, lactato salivar, freqüência cardíaca e sua variabilidade entre outros) e mesmo da existência ou não do AT, a principal virtude desta investigação, foi demonstrar que mesmo havendo diferença nas respostas do sinal mioelétrico em virtude do músculo ou do tipo de contração avaliada, foi possível identificar uma mudança no padrão de resposta em decorrência do aumento progressivo de carga ao longo do tempo e que esta mudança se assemelha a mudança nos padrões de resposta do metabolismo celular, que aqui foram verificadas por meio do La-.
Assim podemos concluir que o sinal eletromiográfico obtido dos músculos RF e VL bilateralmente podem predizer a resposta do lactato sangüíneo durante teste incremental no exercício resistido do tipo Leg Press 45º, quando este for realizado de forma isométrica. Contudo o índice RMS da EMGs parece ser mais consistente para tal fim. Além disso, ambos os parâmetros (e.g. La- e RMS) apresentam-se com alternativas viáveis na predição da intensidade de esforço referentes ao AT em exercícios resistidos isométricos.
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Historia del artículo:
Recibido el 14 de diciembre de 2009
Aceptado el 22 de enero de 2010
