Cinesiologia e Biomecânica - Introdução e Classificações

CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA PROF ME JOSÉ RENATO M LELIS Reitor Prof Me Ricardo Benedito de Oliveira Próreitor Prof Me Ney Stival Diretoria EAD Profa Dra Gisele Caroline Novakowski PRODUÇÃO DE MATERIAIS Diagramação Alan Michel Bariani Thiago Bruno Peraro Revisão Textual Felipe Veiga da Fonseca Luana Ramos Rocha Marta Yumi Ando Produção Audiovisual Adriano Vieira Marques Eudes Wilter Pitta Paião Márcio Alexandre Júnior Lara Osmar da Conceição Calisto Gestão de Produção Kamila Ayumi Costa Yoshimura Direitos reservados à UNINGÁ Reprodução Proibida Rodovia PR 317 Av Morangueira n 6114 Prezado a Acadêmico a bemvindo a à UNINGÁ Centro Universitário Ingá Primeiramente deixo uma frase de Só crates para reflexão a vida sem desafios não vale a pena ser vivida Cada um de nós tem uma grande res ponsabilidade sobre as escolhas que fazemos e essas nos guiarão por toda a vida acadêmica e profissional refletindo diretamente em nossa vida pessoal e em nossas relações com a socie dade Hoje em dia essa sociedade é exigente e busca por tecnologia informação e conheci mento advindos de profissionais que possuam novas habilidades para liderança e sobrevivên cia no mercado de trabalho De fato a tecnologia e a comunicação têm nos aproximado cada vez mais de pessoas diminuindo distâncias rompendo fronteiras e nos proporcionando momentos inesquecíveis Assim a UNINGÁ se dispõe através do Ensino a Distância a proporcionar um ensino de quali dade capaz de formar cidadãos integrantes de uma sociedade justa preparados para o mer cado de trabalho como planejadores e líderes atuantes Que esta nova caminhada lhes traga muita experiência conhecimento e sucesso Prof Me Ricardo Benedito de Oliveira REITOR 33 WWWUNINGABR UNIDADE 01 SUMÁRIO DA UNIDADE INTRODUÇÃO 4 1 CLASSIFICAÇÃO PLANAR DA POSIÇÃO E DO MOVIMENTO 5 2 TERMINOLOGIA DA MOBILIDADE ARTICULAR 8 3 TIPOS DE CONTRAÇÕES MUSCULARES 10 4 MEMBROS SUPERIORES 12 41 COMPLEXO ARTICULAR DO OMBRO 12 42 MOVIMENTOS DO COMPLEXO DO OMBRO 14 43 MOVIMENTAÇÃO DA ESCÁPULA15 44 MÚSCULOS DA ARTICULAÇÃO DO COMPLEXO DO OMBRO 16 45 COMBINAÇÃO ENTRE OS MOVIMENTOS OMBRO E CINTURA ESCAPULAR 17 5 COMPLEXO ARTICULAR DO COTOVELO 17 51 SUPORTE LIGAMENTAR 18 52 OS MOVIMENTOS DO COMPLEXO DO COTOVELO 19 CONSIDERAÇÕES FINAIS 23 INTRODUÇÃO À CINESIOLOGIA MEMBROS SUPERIORES PROF ME JOSÉ RENATO M LELIS ENSINO A DISTÂNCIA DISCIPLINA CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA 4 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA INTRODUÇÃO A cinesiologia a biomecânica e o treinamento físico são três disciplinas teóricopráticas relacionadas ao estudo e ao aprimoramento do movimento humano ou do corpo humano em si para realizar este movimento Em primeira instância pode parecer que estas três disciplinas pouco têm em comum mas a verdade é que elas são complementares e apresentam alto grau de interdependência A cinesiologia e a biomecânica podem ser entendidas como disciplinas que buscam a caracterização e o funcionamento do movimento humano e do aparelho locomotor Já o treinamento físico destinase a buscar a forma ou a estratégia mais ef ciente para aperfeiçoar o movimento humano eou o aparelho locomotor AMADIO DUARTE 1998 Como exemplo podese citar a corrida A cinesiologia e a biomecânica serão importantes para descrever de que forma o corpo humano realiza este movimento quais movimentos especif camente são realizados e em quais articulações quais músculos atuam para a movimentação destas articulações de que forma esses músculos se ativam em sincronia para a realização dos movimentos quais forças são produzidas e recebidas pelo corpo humano etc ENOKA 2000 Por sua vez o treinamento físico usando a compreensão dessas características elabora estratégias para desenvolver a capacidade do aparelho locomotor em realizar esses movimentos É somente na compreensão de como o movimento ocorre e de como os músculos produzem energia e potência para ele que se pode pensar em possibilidades para aprimorar o movimento humano AMADIO DUARTE 1998 Nesse sentido este módulo destinase a discutir as características destas três disciplinas e a forma como o movimento pode ser investigado nelas e a entender a importância em se ter conhecimento proveniente de tais disciplinas para trabalhar com o movimento humano Também se busca entender como o movimento humano pode ser estudado quais são as técnicas usadas para a produção de conhecimento nestas disciplinas e suas principais características Por último o módulo destinase a oferecer uma visão geral da forma como o conhecimento científ co de qualidade pode ser obtido a partir da internet em revistas cientif cas bem como a desenvolver uma análise crítica imprescindível para a contínua formação acadêmica dos prof ssionais que atuam com áreas relacionadas especif camente ao movimento humano A cinesiologia é o estudo do movimento A origem da palavra é grega kinesis mover e ologia estudar A cinesiologia baseiase em três grandes áreas do conhecimento a anatomia a biomecânica e a f siologia A anatomia é a ciência relacionada às diversas estruturas e formas do corpo humano e suas partes a biomecânica descreve a analisa o movimento a partir dos princípios da Física e a f siologia é o estudo biológico dos organismos vivos HALL 2009 As cinco principais áreas da cinesiologia são 1 Cinesiologia estrutural e funcional tem por objetivo estudar as diferentes estruturas corporais ossos articulações e músculos analisando de que forma essas estruturas atuam no movimento 2 Fisiologia estuda aspectos f siológicos relacionados à produção do movimento por exemplo ao avaliar quais trocas metabólicas são necessárias para a contração muscular 3 Biomecânica estuda o movimento a partir dos princípios da Física mais precisamente da mecânica clássica 4 Cinesiologia do desenvolvimento avalia a inf uência do movimento no desenvolvimento humano desde o nascimento até a morte 5 Cinesiologia psicológica estuda o movimento a partir das alterações psicológicas de um indivíduo 5 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA 1 CLASSIFICAÇÃO PLANAR DA POSIÇÃO E DO MOVIMENTO Para a descrição cinesiológica os movimentos planares são apresentados em planos anatômicos de referência chamados de planos cardinais Os planos cardinais compreendem três planos imaginários perpendiculares que dividem o corpo pela metade em termo de suas massas Figura 1 Classif cação dos eixos Fonte T ompson 2007 1 Plano sagital divide o corpo em lado esquerdo e lado direito São exemplos de movimentos que ocorrem nesse plano a f exão e a extensão A Figura 2 mostra movimentos de f exão e extensão da articulação do ombro Figura 2 Movimento de f exão e extensão Fonte T ompson 2007 6 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA 2 Plano frontal divide o corpo em metade anterior e metade posterior Como exemplo podemse citar os movimentos de abdução e adução que ocorrem nesse plano A Figura 3 mostra movimentos de abdução e adução da articulação do quadril Figura 3 Movimento de abdução e adução Fonte T ompson 2007 3 Plano transversal divide o corpo em metade superior e metade inferior São exemplos os movimentos de rotação externa e interna realizados nesse plano A Figura 4 mostra movimentos de rotação externa e interna da articulação do quadril Figura 4 Movimento de rotação interna e rotação externa Fonte T ompson 2007 Mesmo que a maioria dos movimentos não ocorra exclusivamente em um plano os planos cardinais representam uma maneira útil de descrever diversos movimentos 7 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA Uma forma especial de deslocamento geral envolve o movimento circular de um segmento corporal Esse movimento é chamado de circundução e representa a combinação dos movimentos de f exão extensão abdução e adução que resulta em uma trajetória cônica do segmento corporal móvel A Figura 5 ilustra o movimento de circundução que ocorre na articulação metacarpofalangeana Figura 5 Movimento de circundução Fonte T ompson 2007 Além disso quando um segmento se movimenta ele gira ao redor de um eixo imaginário de rotação que é conhecido como eixo anatômico de referência Os três eixos anatômicos são eixo frontal ou mediolateral perpendicular ao plano sagital eixo sagital ou anteroposterior perpendicular ao plano frontal e eixo longitudinal ou eixo vertical perpendicular ao plano transversal conforme ilustra a Figura 6 Figura 6 Classif cação dos eixos Fonte T ompson 2007 8 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA 2 TERMINOLOGIA DA MOBILIDADE ARTICULAR Alguns movimentos podem ser classif cados como gerais na medida em que ocorrem em várias articulações do corpo Tais movimentos são a f exão a extensão a abdução a adução a rotação externa a rotação interna e a circundução Na f exão ocorre o deslocamento do segmento corporal para o sentido anterior do corpo A exceção para esse conceito está na articulação do joelho A extensão representa a volta da f exão em que o segmento corporal se desloca para o sentido posterior do corpo Alguns textos classif cam o movimento do segmento no sentido posterior do corpo além da posição anatômica como hiperextensão O movimento de abdução acontece quando o segmento corporal se afasta da linha média do corpo A adução é o movimento que representa o retorno da abdução ou seja ocorre quando o segmento se aproxima da linha média do corpo O movimento de rotação externa também conhecido como rotação lateral ocorre quando a região anterior do segmento corporal se afasta da linha média Já o movimento de rotação interna ou rotação medial ocorre quando a região anterior do segmento corporal se aproxima da linha média O movimento de circundução como exposto anteriormente só é possível se houver combinação de movimentos nos planos sagital e frontal f exão extensão adução e abdução É um movimento em forma de cone em que o vértice representa a articulação e a base é o desenho formado pelo segmento corporal Além desses movimentos diferentes articulações produzem alguns movimentos mais característicos chamados de movimentos específ cos Na cintura escapular temos movimentos de rotação superior e rotação inferior da escápula e de elevação e depressão escapular além dos movimentos gerais de adução e abdução conforme mostra a Figura 7 Figura 7 Movimentação da cintura escapular Fonte T ompson 2007 A rotação superior rotação para cima da escápula ocorre quando a espinha da escápula gira para cima e a rotação inferior rotação para baixo da escápula ocorre quando a espinha da escápula gira para baixo A elevação escapular ocorre quando a escápula como um todo se movimenta para região superior Ao contrário a depressão escapular ocorre quando a escápula se desloca para região inferior 9 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA No ombro temos além dos movimentos gerais os movimentos específ cos de f exão horizontal ou adução horizontal e extensão horizontal ou abdução horizontal A extensão horizontal ocorre a partir de uma posição de 90 de f exão do ombro quando um movimento no plano transversal faz que o segmento se desloque da posição anterior para a posição lateral A f exão horizontal também ocorre no plano transversal e representa um deslocamento do segmento da posição lateral para anterior a partir de 90 de abdução do ombro Esses movimentos estão ilustrados na Figura 8 Figura 8 Movimento de adução horizontal e abdução horizontal Fonte T ompson 2007 Na articulação rádioulnar temos os movimentos específ cos de rotação conhecidos como supinação e pronação que são movimentos no plano transversal correspondentes às rotações externa e interna respectivamente Nas articulações da coluna vertebral temos os movimentos específ cos de f exão lateral para a direita f exão lateral para a esquerda rotação para a esquerda e rotação para a direita As f exões laterais são movimentos no plano frontal que ocorrem a partir da lateralização do tronco Os movimentos de rotação do tronco ocorrem no plano transversal sendo que a rotação para a direita ocorre quando a região anterior do corpo se desloca para a direita enquanto na rotação para a esquerda a região anterior do corpo se desloca para a esquerda Na articulação do tornozelo temos os movimentos específ cos de f exão plantar f exão dorsal inversão e eversão O movimento de aproximação do dorso do pé em direção à perna se chama f exão dorsal ou dorsif exãopé de palhaço O movimento oposto que fazemos quando f camos na ponta dos pés representa a f exão plantar ou plantif exãopé de bailarina O movimento de rotação externa da região plantar é conhecido como eversão dedo mínimo aponta para cima enquanto a rotação interna da região plantar é conhecida como inversão dedão aponta para cima 10 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA Na articulação subtalar ocorre a pronação e a supinação sendo que a pronação corresponde a uma combinação de eversão abdução e f exão dorsal enquanto a supinação representa a combinação dos movimentos de inversão adução e f exão plantar 3 TIPOS DE CONTRAÇÕES MUSCULARES As contrações musculares podem ser classif cadas como isométricas isotônicas do tipo concêntrico ou excêntrico e isocinéticas Na contração isométrica não existe alteração do comprimento muscular apesar de o músculo produzir tensão Dessa forma não há alteração macroscópica no ângulo de determinada articulação Por isso as contrações isométricas são frequentemente chamadas de contrações estáticas ou de sustentação Esse tipo de contração mostrase indispensável para estabilizar as articulações Figura 9 Contração muscular isométrica Fonte Cabeço Negro 2015 O termo isotônico deriva do grego e representa igual tensão Contudo apresenta um signif cado incorreto na medida em que esse tipo de contração envolve variação da tensão muscular ao longo da amplitude de movimento Apesar de o peso permanecer o mesmo através de todo o movimento as necessidades de tensão no músculo alteramse continuamente durante toda a amplitude de movimento Nas contrações isotônicas existe alteração no comprimento muscular sendo que na contração isotônica concêntrica há diminuição do comprimento muscular enquanto na contração isotônica excêntrica há o aumento do comprimento do músculo Como exemplo de contração concêntrica podese citar a contração dos f exores do cotovelo quando um indivíduo leva um copo de água até a boca As contrações concêntricas estão associadas à aceleração do movimento A contração excêntrica dos f exores do cotovelo ocorre por exemplo quando desejamos colocar um copo de água em cima da mesa Este tipo de contração está relacionado à desaceleração do movimento A Figura 10 mostra o músculo bíceps braquial no seu comprimento normal em contração concêntrica com diminuição do comprimento e em contração excêntrica com aumento do seu comprimento 11 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 10 Bíceps braquial no seu comprimento de repouso a com diminuição do comprimento b e com aumento do seu comprimento c Fonte Hall 2007 A contração do tipo isocinética ocorre quando a velocidade de movimento permanece constante Esse tipo de contração ocorre com precisão apenas quando um dispositivo eletromecânico um dinamômetro isocinético é utilizado Esse equipamento limita a velocidade de movimento a alguma velocidade angular préestabelecida independentemente da força exercida pelos músculos que estão se contraindo SMITH WEISS LEHMKUHL 1997 12 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 11 Aparelho que mensura a força isocinética dinamômetro isocinético Fonte Clínica Fisio Sport 2014 Este módulo tem como objetivo apresentar os conceitos básicos da Cinesiologia e Biomecânica como o conhecimento dos Membros Superiores MMSS Membros Inferiores MMII Planos e eixos Articulações Músculos e suas ações Torques e Alavancas e Análises biomecânicas do movimento humano 4 MEMBROS SUPERIORES 41 Complexo Articular do Ombro O ombro é a articulação mais completa do corpo humano principalmente pelo fato de compreender cinco articulações distintas sendo três verdadeiras articulação glenoumeral articulação esternoclavicular e articulação acromioclavicular sendo formadas por três ossos o úmero a clavícula e a escápula Entretanto possuímos mais duas articulações falsas articulação coracoclavicular e articulação escapulotorácica MOORE AGUIAR 2004 A articulação glenoumeral é a junção da cabeça do úmero com a cavidade glenoidal da escápula tem formato esferoidal bolasoquete e é considerada a principal articulação do ombro HALL 2009 Figura 12 Articulação glenoumeral Fonte Kenhub 2016 13 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA A articulação esternoclavicular é a junção da extremidade esternal ou medial da clavícula com a incisura clavicular do manúbrio do esterno e com a cartilagem da primeira costela Esta articulação é esferóidea na qual são permitidos movimentos livres nos planos frontal e transverso além de alguns movimentos de rotação para a frente e para trás no plano sagital HALL 2009 KAPANDJI 1990 MOORE AGUIAR 2004 Figura 13 Articulação e sternoclavicular Fonte Kenhub 2016 A articulação acromioclavicular se localiza entre o acrômio da escápula e a extremidade acromial da clavícula É classif cada como uma articulação sinovial irregular apesar de sua estrutura permitir apenas movimentos limitados nos três planos A articulação acromioclavicular realiza uma rotação durante o movimento de elevação do braço A posição de coaptação fechada dessa articulação acontece quando o úmero é abduzido a 90 KAPANDJI 1990 MOORE AGUIAR 2004 HALL 2009 Figura 14 Articulação ac romioclavicular Fonte Kenhub 2016 A articulação coracoclavicular é uma sindesmose localizada na região em que o processo coracoide da escápula e a superfície inferior da clavícula são unidos pelo ligamento coracoclavicular Esta articulação permite a realização de poucos movimentos HALL 2009 KAPANDJI 1990 MOORE AGUIAR 2004 14 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 15 Articulação cor acoclavicular Fonte Kenhub 2016 A região localizada entre a fossa subescapular e a caixa torácica é às vezes designada articulação escapulotorácica em razão da escápula poder se movimentar tanto no plano sagital como no plano frontal em relação ao tronco KAPANDJI 1990 MOORE AGUIAR 2004 HALL 2009 Figura 16 Articulação esca pulotorácica Fonte Kenhub 2016 42 Movimentos do Complexo do Ombro Embora certo grau de movimentação da articulação glenoumeral possa ocorrer enquanto as outras articulações do ombro se mantêm estabilizadas é comum que o movimento do úmero envolva alguma movimentação das outras três articulações do ombro A elevação do úmero em todos os planos é acompanhada por aproximadamente 55 de rotação lateral Conforme o braço é movimentado para cima tanto no movimento de abdução como de f exão a rotação da escápula é responsável por parte da amplitude de movimento total do úmero Embora as posições absolutas do úmero e da escápula variem entre os indivíduos em virtude de diferenças anatômicas um padrão geral comum ainda persiste Durante aproximadamente os primeiros 30 do movimento do úmero para cima a contribuição da escápula é apenas um quinto da contribuição da articulação glenoumeral 15 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA À medida que o movimento progride além dos 30 a escápula roda cerca de 1 para cada 2 de movimento do úmero Essa importante coordenação entre movimentos da escápula e do úmero é conhecida como ritmo escapuloumeral e torna possível uma amplitude de movimento muito maior na articulação do ombro do que se a escápula se mantivesse f xa Nos primeiros 90 do movimento do braço para cima nos planos sagital frontal ou diagonal a clavícula também é elevada em cerca de 35 a 45 de movimento da articulação esternoclavicular A rotação da articulação acromioclavicular ocorre durante os primeiros 30 do movimento do úmero para cima e novamente quando o braço é movimentado em 135 de elevação máxima O posicionamento do úmero é facilitado ainda mais pelos movimentos da coluna vertebral Quando as mãos sustentam um peso externo ocorre uma alteração na orientação escapular e no ritmo escapuloumeral KAPANDJI 1990 MOORE AGUIAR 2004 HALL 2009 43 Movimentação da Escápula A escápula possui funções que se relacionam ao movimento de todo o complexo do ombro Entre elas podemos destacar a manutenção do posicionamento adequado da cavidade glenoide em relação ao úmero A escápula realiza movimentos de adução abdução elevação depressão rotação para cima rotação externa e rotação para baixo rotação interna em relação ao gradil costal A rotação escapular ocorre em torno do eixo perpendicular ao plano da escápula Na rotação para cima rotação externa a escápula roda para cima de tal forma que o ângulo inferior se orienta para fora do gradil costal e a cavidade glenoide dirigese para o alto A rotação escapular pode alcançar a amplitude de 60 como ocorre na abdução da articulação glenoumeral Na rotação para baixo rotação interna ocorre o movimento oposto Na adução ou deslizamento lateral ela dirigese laterolateralmente ou seja para dentro aproximando as escápulas na linha média Na abdução o deslizamento ocorre o afastamento das escapulas com relação à linha média amplitude total de 10 mm a 12 mm No deslocamento vertical ou elevação as escápulas deslizam para cima E na depressão ou deslizamento para baixo elas deslizam para o ponto mais baixo possível aproximadamente 15 mm Esses movimentos são considerados elementares da articulação HALL 2009 MOORE AGUIAR 2004 16 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA 44 Músculos da Articulação do Complexo do Ombro Tabela 1 Músculos da articulação o ombro Fonte adaptado de Hall 2009 A Tabela 1 representa os músculos envolvidos no complexo articular do ombro sendo de fato uma explicação anatômica específ ca de cada músculo Os músculos têm início origem e o f nal inserção A origem se caracteriza pelo ponto de vista de onde o músculo começa e inserção onde o músculo termina no mesmo sentido que posiciona as f bras muscular e o sentido do movimento A seguir temos a ação muscular de cada músculo A ação muscular é a ação que o músculo promove para descrever o movimento articular 17 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA 45 Combinação entre os Movimentos Ombro e Cintura Escapular Podemos dizer que estas duas articulações estão literalmente ligadas entre elas Pois os movimentos acontecem em conjunto entre as articulações escápulotorácica e escápulo umeral seguindo normalmente a lógica descrita a seguir Entretanto isso não é regra por vezes dependendo da posição de uma das articulações a outra pode não seguir esse pareamento MARCHETTI CALHIEROS CHARRO 2007 Ombro Escápula Abdução Rotação para cima Adução Rotação para baixo Flexão Elevação Extensão Depressão Rotação InternaMedial Abdução Rotação ExternaLateral Adução Abdução Horizontal Adução Adução Horizontal Abdução Tabela 2 Combinação entre os movimentos ombro e cintura escapular Fonte Marchetti et al 2007 5 COMPLEXO ARTICULAR DO COTOVELO O complexo do cotovelo é composto por três articulações envolvidas por uma única cápsula articular que têm como função realizar a junção mecânica entre o braço e o antebraço Dessa forma trabalha em conjunto com o complexo do ombro com a f nalidade de aproximar e afastar os objetos apanhados pela mão VIEIRA CAETANO 1999 O complexo do cotovelo é formado por três ossos o úmero o rádio e a ulna e três articulações a umeroulnar a umerorradial e a radiulnar proximal A articulação umeroulnar do tipo gínglimo ou em dobradiça uniaxial é a principal do complexo do cotovelo Na extremidade inferior do úmero a superfície articular da tróclea umeral possui a estrutura de um carretel que se estende anteriormente até a fossa supratroclear e posteriormente até a fossa olecraniana Essas duas fossas têm a função de aumentar a amplitude da f exoextensão uma vez que retardam o contato do processo coronoide da ulna com a fossa supratroclear durante a f exão e do olécrano com a fossa olecraniana durante a extensão Dessa forma a incisura troclear da ulna com seu formato de 180 de arco pode deslizar e alcançar os níveis extremos de amplitude articular HALL 2009 VIEIRA CAETANO 1999 O ângulo de carregamento é uma característica da articulação umeroulnar Anteriormente o sulco troclear umeral é verticalizado e paralelo ao sulco longitudinal do úmero Já posteriormente o sulco tem direção oblíqua para baixo e para fora o que determina um ângulo agudo de 15 com o eixo longitudinal posterior do úmero Tais características determinam a angulação valga característica do complexo do cotovelo maior nas mulheres 13 a 16 vista anterior em posição anatômica do que nos homens 11 a 14 Ainda que a articulação umeroulnar funcione como uma dobradiça apresenta 5 de rotação interna e externa no f nal dos movimentos de f exoextensão VIEIRA CAETANO 1999 Essa rotação é fundamental para que a articulação alcance os extremos da amplitude articular 18 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA A articulação umerorradial é uma junta sinovial em gínglimo que atua em conjunto com a ulna nos movimentos de f exoextensão do complexo do cotovelo Durante a f exoextensão a face superior côncava da cabeça do rádio desliza sobre o capítulo do úmero e na pronação e na supinação gira como um pivô A pronosupinação é def nida como o movimento de rotação do antebraço em torno de seu eixo longitudinal Tal movimento oferece ao punho um terceiro grau de liberdade caracterizado como fundamental para diversas atividades funcionais da mão por exemplo abrir uma maçaneta A pronosupinação dáse na articulação radioulnar proximal pertencente ao complexo do cotovelo e na radioulnar distal pertencente ao punho Na articulação radiulnar proximal o rádio e a ulna estão lado a lado formando uma articulação uniaxial em pivô do tipo trocoide Esta é formada entre a cabeça do rádio convexa e o anel ósseo f broso pertencente à incisura radial da ulna côncava Estabilizando a cabeça do rádio à ulna nessa região está o ligamento anular o qual compõe 80 da superfície articular HALL 2009 VIERA CAETANO 1999 F igura 17 A rticulação do complexo do cotovelo Fonte Anatomia Online 2018 5 1 Suporte Ligamentar Os ossos do complexo do cotovelo são f xados pela cápsula articular reforçada lateralmente pelos ligamentos colateral lateral e anular os quais formam o complexo do ligamento colateral lateral ou radial e medialmente pelo ligamento colateral medial O ligamento colateral lateral estendese desde a margem proximal da cabeça radial até a porção proximal da ulna 19 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA O ligamento anular envolve a cabeça do rádio a partir das margens anterior e posterior da incisura radial O ligamento colateral medial originase dos dois terços centrais da superfície anteroinferior do epicôndilo medial do úmero e parte para a porção proximal da ulna Graças ao formato das superfícies articulares aos ligamentos locais à cápsula articular e às unidades musculotendíneas o complexo do cotovelo é considerado estável fato que caracteriza tal articulação como propensa às lesões por esforços repetitivos Os ligamentos locais têm como função a manutenção da coaptação articular a restrição dos movimentos laterais estresse em valgo e varo e a f xação da cabeça radial durante os movimentos de pronosupinação HALL 2009 5 2 Os Movimentos do Complexo do Cotovelo Os movimentos do complexo do cotovelo envolvem importantes forças de tração nas unidades musculotendíneas e ligamentares e grande força de cisalhamento e compressão nas extremidades ósseas O movimento de f exoextensão do cotovelo plano sagital eixo laterolateral ocorre nas articulações umeroulnar e umerorradial Já a pronosupinação ocorre na radioulnar proximal e distal Ao se partir da extensão total é possível alcançar ativamente 145 de f exão Já passivamente podese chegar a 160 de f exão e 10 de hiperextensão Rotações automáticas adução e abdução ocorrem simultaneamente aos movimentos de f exoextensão Além disso a pronosupinação compõe o movimento nos extremos da amplitude de movimento VIEIRA CAETANO 1999 Durante a f exão temse o deslizamento anterior da incisura troclear na tróclea umeral até o momento em que o processo coronoide alcança a fossa coronoide o rádio aproximase do capítulo aumentando as forças de compressão local e a ulna supina e aduz em relação ao úmero Na extensão ocorre o oposto a incisura troclear desliza posteriomente na tróclea umeral e o bico do olécrano alcança a fossa olecraniana o rádio afastase do capítulo e a ulna prona e abduz em relação ao úmero A capacidade de adução e abdução da ulna f ca mais evidente durante a pronosupinação Na posição totalmente supinada ela aproximase da linha média do corpo ou seja aduz Já na pronação afastase ou seja abduz Os principais f exores do cotovelo são os músculos braquial bíceps braquial e braquiorradial Os músculos pronador redondo f exor radial do carpo f exor ulnar do carpo e extensor radial longo do carpo atuam no movimento de forma secundária A ação dos f exores do cotovelo é máxima próximo a 90 nessa posição a força muscular tornase perpendicular à direção do braço de alavanca fato que favorece a ação dos motores primários da articulação O principal extensor do cotovelo é o músculo tríceps braquial o ancôneo atua no início do movimento e para manutenção dele HALL 2009 MARCHETTI CALHEIROS CHARRO 2007 VEIRA CAETANO 1999 O ato de alimentarse depende diretamente do complexo do cotovelo Quando pegamos o alimento realizamos a extensão combinada com a pronação e ao leválo à boca a f exão com a supinação O músculo bíceps braquial responsável pelas duas ações é chamado de músculo da alimentação No complexo do cotovelo as restrições impostas pelas estruturas locais são bastante evidentes 20 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA A extensão do cotovelo é limitada pelo apoio do bico do olécrano na fossa olecraniana pela tensão da parte anterior da cápsula articular e pela resistência da musculatura f exora Caso os limites articulares sejam ultrapassados podem ocorrer fratura do olécrano e ruptura da cápsula A luxação posterior do cotovelo está entre as mais comuns do corpo humano Caso o olécrano resista ao estresse de uma hiperextensão a articulação pode então se luxar VIEIRA CAETANO 1999 A f exão da articulação realizada ativamente é limitada pelo contato das massas musculares da loja anterior do braço e do antebraço especialmente pelo músculo bíceps braquial Já na f exão passiva as massas musculares acomodamse e então o movimento alcança até 160 Nos extremos da amplitude de f exão o apoio da cabeça radial na fossa supracondiliana a tensão da parte posterior da cápsula e a tensão passiva do músculo tríceps braquial restringem o movimento HALL 2009 VIEIRA CAETANO 1999 A pronosupinação corresponde à rotação do antebraço em torno do seu eixo longitudinal Partindo da posição intermediária associada à f exão do cotovelo a supinação alcança 90 e a pronação 85 ou seja a rotação axial do antebraço alcança aproximadamente 180 HALL 2009 VIERA CAETANO 1999 Graças a esse movimento o punho ganha um terceiro grau de liberdade para a mão O eixo do movimento corresponde exatamente ao do manuseio de ferramentas A pronosupinação interfere diretamente na articulação radiocarpiana por exemplo os movimentos de desvio ulnar e radial dependem diretamente da pronosupinação A pronação do antebraço produz o desvio ulnar do punho o qual consequentemente posiciona a pinça para movimentos f nos realizada entre o polegar o indicador e o médio Esse movimento é necessário para tarefas que requeiram alta habilidade como pegar um grão de arroz sobre uma mesa Já a supinação associase ao desvio radial e favorece a preensão de força VIEIRA CAETANO 1999 Durante a pronação o rádio gira em torno da ulna Ele dirigese para baixo e para fora consequentemente afastase da ulna e permite a passagem da tuberosidade bicipital Na supinação ocorre o movimento oposto Os músculos que efetuam a supinação são bíceps braquial supinador abdutor longo do polegar extensor curto do polegar e extensor próprio do indicador Os dois primeiros são os principais já os demais possuem uma pequena vantagem mecânica para supinação Os músculos pronadores são pronador redondo pronador quadrado f exor radial do carpo palmar longo e extensor radial do carpo sendo que os principais são os dois pronadores Os três últimos músculos são secundários HALL 2009 21 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA Tabela 3 Músculos da articulação do cotovelo Fonte adaptado de Hall 2009 A cinesiologia e a biomecânica serão importantes para descrever de que forma o corpo humano realiza o movimento Se o objeto de estudo da Cinesiologia é analisar o movimento humano o que faz ser um objeto tão complexo para a ciência 22 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA Sugerimos a leitura do livro FLOYD R T Manual de Cinesiologia Estrutural Ma nole 2011 por ser fácil a compreensão e nos introduzir ao conhecimento básico da Cinesiologia Este vídeo explicativo do complexo do ombro ilustra muito bem o conteúdo abor dado neste módulo Além da explicação excelente do professor as imagens são bem reais e explicativas Assista ao vídeo Cinesiologia Humana Curso online Treino e FOCO Disponível em httpswwwyoutubecomwatchvQd2Uo3Pq DDs 23 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA CONSIDERAÇÕES FINAIS Para f nalizar podemos ref etir sobre os conceitos básicos da Cinesiologia Também revisamos os complexos articulares dos membros superiores do ombro e cotovelo dando ênfase nas articulações movimentos articulares e músculos envolvidos Não seria possível seguir com a disciplina sem relembrar os conceitos básicos da Cinesiologia pois dependemos desses conceitos para seguir em frente e terão ligação dentro da Biomecânica Portanto teremos que ter consciência das referências anatomias planos eixos mobilidade articular para darmos continuidade nas próximas unidades 24 24 WWWUNINGABR UNIDADE 02 SUMÁRIO DA UNIDADE INTRODUÇÃO 25 1 COMPLEXO DO PUNHO E MÃO 26 11 A ARTICULAÇÃO RADIOCARPIANA 27 12 A ARTICULAÇÃO MEDIOCARPIANA 27 13 A ARTICULAÇÃO METACARPOFALANGIANA DO POLEGAR 28 14 OS MOVIMENTOS DO COMPLEXO DO PUNHO E MÃO 28 2 PÉ E TORNOZELO 32 21 COMPLEXO ARTICULAR DO TIBIOFIBULAR DISTAL 33 22 ARTICULAÇÃO TALOCRURAL 33 23 ARTICULAÇÃO SUBTALAR35 24 ARTICULAÇÕES MEDIOTÁRSICAS 36 25 ARTICULAÇÕES TARSOMETATARSIANAS 36 26 ARTICULAÇÕES METATARSOFALANGEANAS E INTERFALANGEANAS 36 27 SISTEMA MUSCULAR 36 CONSIDERAÇÕES FINAIS 39 COMPLEXO ARTICULAR DO PUNHO E MÃO E COMPLEXO ARTICULAR DO PÉ E TORNOZELO PROF ME JOSÉ RENATO M LELIS ENSINO A DISTÂNCIA DISCIPLINA CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA 25 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA INTRODUÇÃO Na Unidade II daremos continuidade aos complexos do punho e mão que fazem parte dos membros superiores e logo em seguida iniciaremos as articulações dos membros inferiores com os complexos articulares do pé e tornozelo Os complexos do punho são compostos pelas articulações radiocarpinada mediocarpiana metacarpofalangiana do polegar Já no complexo articular da mão os ossos que formam o carpo são f leira proximal Escáfoide Semilunar Piramidal Pisiforme f leira distal Trapézio Trapezóide Capitato Hamato Os ossos que foram o metacarpo são cinco ossos metacarpianos longos demonstram uma epíf se proximal que é a base uma diáf se corpo e uma epíf se distal cabeça e logo e seguida as falanges dos dedos O complexo do tornozelo é formado pela pinça entre a tíbia e a fíbula que conecta no tálus formando a articulação talocrural pelas articulações tibiof bular distal subtalar e a articulação mediotársica São articulações que trabalham tanto na mobilidade do tornozelo quanto do pé Já especif camente as articulações do pé são tarsometatarsiana metatarsofalangeanas e interfalangeanas Também falaremos dos movimentos articulares e dos músculos responsáveis por cada movimentos suas origens e inserções 26 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA 1 COMPLEXO DO PUNHO E MÃO F igura 1 Complexo articular do punho e mão Fonte Netter 2000 A mão órgão efetor do membro superior agrega estruturas anatômicas e características mecânicas capazes de desempenhar com grande destreza tarefas motoras f nas como tocar piano e grossas como as executadas por um carateca para partir f bras de madeira e tijolos O complexo do punho e da mão é formado por 27 ossos no punho 8 ossos do carpo e na mão 5 metacarpos e 14 falanges O complexo do punho e da mão relacionase ainda diretamente à articulação radioulnar distal Graças às articulações radioulnar proximal e distal o punho tem à sua disposição o movimento rotacional NETTER 2000 THOMPSON FLOYD 2006 A pronosupinação depende diretamente da integridade das articulações radioulnar proximal e distal pois ambas se movimentam conjuntamente a partir de um mesmo eixo articular que as atravessa A radioulnar distal é uma articulação sinovial do tipo trocoide formada pela cabeça da ulna e pela incisura ulnar do rádio unidas por um disco articular f brocartilaginoso Esse disco f xase medialmente à margem da incisura ulnar e lateralmente ao processo estiloide do rádio e forma a superfície proximal da articulação radiocarpiana O complexo do punho é formado pelas articulações radiocarpiana e mediocarpiana 27 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA 11 A Articulação Radiocarpiana É formada proximamente pela extremidade distal do rádio e pelo complexo da f brocartilagem triangular e distalmente pelos ossos escafoide semilunar e piramidal pertencentes à primeira f leira dos ossos do carpo Como descrito anteriormente o complexo da f brocartilagem é formado por um disco articular localizado entre a f leira proximal do carpo e a ulna Essa articulação é do tipo elipsoide sendo que a superfície proximal rádio e complexo da f brocartilagem é côncava e se articula na sua correspondente convexa formada pela porção distal da articulação Na f leira proximal do carpo temse ainda o pisiforme o qual não se articula com o rádio e está à frente do piramidal inserido no músculo f exor ulnar do carpo A principal função desse osso sesamoide é aumentar o torque produzido pelo músculo f exor ulnar do carpo HALL 2009 12 A Articulação Mediocarpiana Tem como limite proximal a primeira f leira dos ossos do carpo e distal a segunda f leira composta pelos ossos hamato capitato trapézio e trapezoide O escafoide é o maior dos ossos do carpo e é considerado pontochave para o complexo do punho pois liga as duas f leiras e garante estabilidade local A estabilidade da articulação radiocarpiana é garantida pela extensa cápsula articular e pelos ligamentos radiocárpico palmar radiocárpico dorsal colateral ulnar do carpo e colateral radial do carpo A f leira proximal dos ossos não possui inserções musculares A estabilidade local depende diretamente da cápsula e do ligamento interósseo entre o escafoide o semilunar e o piramidal As articulações intercárpicas são estabilizadas por uma série de ligamentos intrínsecos Diversos tendões f exores e extensores divididos em compartimentos cruzam o punho Esses compartimentos são delimitados por uma estrutura ligamentar que cruza os tendões e previne que eles sejam estrangulados quando o punho se movimenta Essa estrutura é chamada de retináculo Na região dorsal do punho temse o retináculo extensor e na porção palmar o f exor THOMPSON FLOYD 2006 O retináculo extensor tem origem na borda lateral distal do rádio e migra para a superfície posterior distal da ulna e para seu processo estiloide Os compartimentos delimitados pelos retináculos e pelos ossos são f brósseos e revestidos por bainhas sinoviais Os seguintes tendões formam o retináculo extensor túnel 1 músculo abdutor longo do polegar e extensor curto do polegar túnel 2 músculo extensor radial longo e curto do carpo túnel 3 músculo extensor curto do polegar túnel 4 os quatro tendões do músculo extensor dos dedos e o músculo extensor do indicador túnel 5 músculo extensor do dedo mínimo e túnel 6 músculo extensor ulnar do carpo Os retináculos aumentam a efetividade e a ef ciência dos extensores do punho e dos dedos HALL 2009 Na região anterior do punho temse o retináculo f exor O ligamento transverso do carpo recobre os ossos escafoide e trapezoide lateralmente e o pisiforme e o hámulo do hamato medialmente formando o túnel O assoalho deste é formado pelo ligamento radiocarpal palmar e pelo complexo do ligamento palmar Doze tendões f exores do punho os quais se originam na parte medial do antebraço e inseremse no aspecto palmar da mão e o nervo mediano atravessam o túnel do carpo Os tendões que passam por ele são os quatro tendões dos músculos f exores superf ciais dos dedos os quatro tendões dos músculos f exores profundos dos dedos o músculo f exor longo do polegar o músculo f exor radial do carpo e o nervo mediano NETTER 2000 28 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA Cada um dos dedos possui uma articulação carpometacarpal correspondente a qual aumenta de mobilidade do segundo para o quinto dedo O primeiro metacarpo e o trapézio formam a articulação carpometacarpiana do polegar Essa articulação selar é a mais importante do polegar pois permite que ele realize a f exoextensão a adução e a abdução e a oponência As demais articulações carpometacarpais são planas e a mobilidade em cada uma delas difere Durante a f exoextensão e a abdução e adução o movimento na segunda e na terceira articulação metacarpal é mínimo a quarta é ligeiramente móvel e a quinta muito móvel Nelas os ossos estão unidos pelos ligamentos carpometacárpicos dorsais carpometacárpicos palmares e carpometacárpicos interósseos NETTER 2000 1 3 A Articulação Metacarpofalangiana do Polegar É uma articulação do tipo gínglimo Nesse caso a superfície convexa da cabeça metacarpal articulase com a superfície côncava da base da falange No polegar a articulação metacarpofalangiana realiza somente os movimentos de f exoextensão HALL 2009 As articulações metacarpofalangianas do segundo ao quinto dedos são bicondilares formadas pelas cabeças dos metacarpos que se articulam com as bases das falanges proximais de cada dedo Os metacarpos têm uma base proximal um corpo e uma cabeça distal Do segundo ao quinto dedo eles articulamse com as falanges e formam as articulações metacarpofalangianas do tipo plana biaxiais com cabeças convexas em ambas as extremidades ou seja nas falanges e nos metacarpos Nessas articulações ocorrem os movimentos de f exoextensão e a abdução e adução HALL 2009 Nos dedos as falanges formam três f leiras a proximal a média e a distal exceto o polegar que não possui a falange média A articulação interfalangeana do polegar e as interfalangianas proximal e distal do segundo ao quinto dedos são do tipo gínglimo Elas possuem somente o movimento de f exoextensão e são bastante estáveis 1 4 Os Movimentos do Complexo do Punho e Mão Os movimentos do complexo do punho serão descritos a partir da posição anatômica Assim considerase que o antebraço se encontra supinado No movimento de pronosupinação a extremidade distal do rádio movimentase a partir da ulna f xada Durante a pronação a incisura ulnar do rádio côncava desliza em torno da cabeça ulnar convexa limitada ao f nal do arco pelo impacto entre os dois ossos Já na supinação movimento oposto a membrana interóssea e a impactação entre a incisura ulnar do rádio e o processo estiloide ulnar freiam o movimento As articulações radiulnar proximal e distal estão intimamente interligadas durante o movimento de pronosupinação qualquer alteração de posicionamento ou distância entre o rádio e a ulna interfere na função e na estabilidade local Uma fratura da cabeça do rádio por exemplo altera essa disposição e prejudica a função local Os movimentos do punho ocorrem em torno de dois eixos A f exão 85 e a extensão 90 no eixo láterolateral e no plano sagital a adução 45 ou desvio ulnar e a abdução 15 ou desvio radial no eixo anteroposterior e no plano frontal HALL 2009 A extensão do punho ocorre preferencialmente na articulação mediocarpal cerca de 60 acompanhada dos movimentos de desvio radial e de pronação que apresentam pequena amplitude Já na f exão 60 do movimento ocorre na articulação radiocarpal e 40 na mediocarpal nesse caso acompanhada do desvio ulnar e da supinação KAPANDJI 1990 29 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA No plano sagital durante a extensão a f leira proximal convexa desliza para cima e anteriormente ou na direção palmar O deslizamento anterior segue a regra do côncavoconvexo ou seja a superfície convexa formada pelos ossos escafoide semilunar e piramidal dirigese no sentido oposto ao do movimento f siológico Na articulação mediocarpiana o trapézio e o trapezoide côncavos deslizam posterior ou dorsalmente em relação ao escafoide que é convexo Já o hamato e o capitato convexos deslizam anteriormente ENOKA 2000 O oposto ocorre na f exão a f leira proximal dos ossos do carpo desliza para baixo posteriormente o trapézio e o trapezoide deslizam anteriormente e o hamato e o piramidal posteriormente Durante o desvio radial a f leira proximal desliza para cima e para dentro e a distal vai para baixo e para fora Esse deslizamento invertese no desvio ulnar Os motores principais para a f exão do punho são os músculos f exor radial do carpo f exor ulnar do carpo e f exor superf cial dos dedos Os músculos f exores profundo dos dedos palmar longo e f exor longo do polegar atuam de forma secundária Em relação aos extensores existem três músculos principais extensor radial longo do carpo extensor radial curto do carpo e extensor ulnar do carpo A disposição dos músculos extensores dos dedos extensor do dedo mínimo extensor longo do polegar e extensor do indicador fazem com que eles sejam considerados extensores auxiliares do punho HALL 2009 Os desvios radial e ulnar resultam da contração sinérgica de músculos que são responsáveis pela f exão e pela extensão do punho O desvio radial resulta da contração dos músculos f exor radial do carpo e extensor radial longo e curto do carpo Em função da linha de tração dos músculos extensores profundos do punho abdutor longo do polegar extensor curto do polegar extensor longo do polegar extensor do indicador e supinador estes podem auxiliar no desvio radial Já o desvio ulnar é realizado pelo f exor ulnar do carpo e pelo extensor ulnar A mão possui músculos denominados intrínsecos e extrínsecos Os intrínsecos têm origem nos segmentos carpianos e na mão já os extrínsecos no antebraço e no úmero Os músculos intrínsecos dividemse em três grupos relacionados ao polegar que se encontram no lado radial e são responsáveis pela eminência tenar relacionados ao dedo mínimo que são encontrados no lado ulnar e responsáveis pela eminência hipotenar e intrínsecos dispostos no meio da mão entre os metacarpais Oito músculos atuam sobre o polegar quatro intrínsecos e quatro extrínsecos Os músculos intrínsecos da eminência tenar são f exor curto do polegar oponente do polegar abdutor curto do polegar e adutor do polegar Os extrínsecos são extensor longo do polegar extensor curto do polegar abdutor longo do polegar e f exor longo do polegar A f exão do polegar ocorre quando a primeira articulação metacarpofalangiana é movida transversalmente à palma e a extensão corresponde ao retomo A abdução do polegar ocorre no plano perpendicular à mão a partir da posição anatômica Nela o primeiro metacarpal afastase do segundo e a adução é o retorno A oposição envolve a combinação de abdução circundução e rotação Nesse caso a ponta do polegar vai de encontro à ponta dos demais dedos ou em oposição a eles Os movimentos do polegar ocorrem graças a complexas interações neuromusculares e mecânicas entre os músculos intrínsecos e extrínsecos Os principais extensores são os músculos extensor radial longo e curto do carpo e os secundários o oponente do polegar e o abdutor curto do polegar Os músculos f exores longo e curto são responsáveis pela f exão Na adução além do adutor do polegar participam extensor longo do polegar f exor longo do polegar f exor curto do polegar e adutor do polegar A abdução ocorre pela ação dos músculos abdutor curto e longo do polegar Na oposição quando o polegar é suavemente colocado nessa posição os músculos tenares são mais ativos que os hipotenares 30 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA O principal músculo do movimento é o oponente do polegar e o f exor curto do polegar tem ação secundária O principal músculo hipotenar é o oponente do dedo mínimo Os músculos intrínsecos da região hipotenar são o abdutor do dedo mínimo o f exor curto do dedo mínimo e o oponente do dedo mínimo A função de cada um está diretamente relacionada à sua denominação Os músculos extrínsecos hipotenares são palmar curto abdutor do dedo mínimo f exor curto do dedo mínimo e oponente do dedo mínimo Os músculos intrínsecos da mão dividemse em três grupos quatro lumbricais quatro interósseos dorsais e três interósseos palmares Os lumbricais localizamse na palma da mão e os interósseos entre os metacarpais Em conjunto eles f etem as articulações metacarpofalangianas e estendem as interfalangianas médias e distais Nas metacarpofalangianas os lumbricais e os interósseos formam o sistema principal de movimento Quando a mão segura um objeto ela desenvolve o movimento de preensão dividido em preensão de força ou preensão de precisão Na primeira todos os músculos extrínsecos e intrínsecos participam exceto os lumbricais excluindo o quarto Já na segunda os músculos intrínsecos fornecem as características necessárias para o controle dos movimentos f nos Os músculos interósseos palmares e dorsais por exemplo controlam de forma delicada as forças de compressão Os fatores determinantes para a realização da preensão palmar incluem mobilidade normal da primeira articulação carpometacarpiana e em menor extensão da quarta e da quinta rigidez relativa da segunda e da terceira articulações carpometacarpianas estabilidade normal dos arcos longitudinais dos dedos e do polegar sinergismo e antagonismo balanceados entre musculatura intrínseca e extrínseca da mão porção sensorial comprimento mobilidade e posição normais de cada raio Podese dividir a preensão nas seguintes fases 1 abertura da mão realizada pela ação simultânea dos músculos intrínsecos da mão e dos músculos extensores longos 2 fechamento dos dedos e do polegar para agarrar o objeto sob a responsabilidade dos músculos f exores e de oposição extrínsecos e intrínsecos 3 modulação da força de acordo com as características e o peso do objeto sob ação dos músculos f exores e de oposição extrínsecos e intrínsecos e f nalmente 4 abertura da mão semelhante ao início do movimento A preensão de força aquela utilizada para segurar um objeto f rmemente pela mão e a de precisão que envolve movimentos de pinça realizadas pela mão sofrem repercussão direta da posição do punho A força e a potência durante a preensão são maiores quando o punho se encontra em extensão e desvio ulnar Utilizase a f exão isométrica há a aproximação das eminências tenar e hipotenar e a função intacta das estruturas da extremidade ulnar da mão Essa preensão associa preferencialmente os músculos extrínsecos e o adutor do polegar Já na preensão de precisão o polegar deve se posicionar perpendicular à mão e os músculos intrínsecos são os motores principais Nesse caso eles funcionam predominantemente contraídos de forma isotônica e uma vez que tais posições requerem um alto nível de informação sensorial são usadas áreas com maior quantidade de receptores sensoriais As articulações metacarpofalangianas e a porção radial da mão são preferencialmente utilizadas 31 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA 32 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA Tabela 1 Músculos do complexo articular punho e mão Fonte adaptado de Hall 2009 Os membros inferiores possuem características ímpares que fazem com que tenham utilidades diferenciadas diante do movimento humano As dimensões signif cativas dos segmentos a grande estabilidade articular da maioria das articulações o poderoso aparelho muscular a rica e espessa rede ligamentar além da acentuada densidade do tecido f broso existente fazem com que os segmentos inferiores tenham grandes funções no gerenciamento do movimento em aspectos tanto da propulsão quanto da proteção das cargas recebidas 2 PÉ E TORNOZELO F igura 2 C omplexo articular do pé e tornozelo Fonte Educação física e saúde 2013 33 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA Com a temática específ ca que envolve as articulações do pé e do tornozelo faremos uma abordagem das características gerais anatômicas e funcionais da região e em seguida discutiremos aspectos relacionados a uma das mais frequentes lesões ortopédicas a entorse do tornozelo Os ossos da região podem ser divididos em três segmentos de acordo com suas localizações O tarso é constituído por tálus calcâneo cuboide navicular e os três cuneiformes O metatarso é constituído pelos cinco ossos metatarsais Por último as falanges são compostas por 14 ossos HOFFMAN HARRIS 2002 Dessa forma esse segmento mais distal dos membros inferiores é composto por 26 ossos sem contar com os sesamoides que funcionam como uma unidade funcional do segmento distal dos membros inferiores Com características de rigidez e f exibilidade diferenciadas proporcionam boa proteção e mecanismos ef cazes e fundamentais para a locomoção humana além de permitir uma base para a melhor distribuição do peso corporal e dessa forma auxiliar a manter o equilíbrio HALL 2009 21 Complexo Articular do Tibiofibular Distal A região distal da perna é parte integrante de importantes funções do segmento inferior Temos que destacar a articulação tibiof bular distal com ênfase na movimentação acessória da fíbula a qual é fundamental para a boa amplitude de movimento existente nas articulações adjacentes Dessa forma como um bom exemplo quando há o movimento de f exão plantar no tornozelo a fíbula movese para distal e roda medialmente existindo uma aproximação entre os maléolos medial e lateral Já durante a dorsif exão a fíbula desliza para superior roda externamente e afastase do maléolo medial Movimentos da fíbula também são presentes durante as movimentações do calcâneo quando este se encontra em supinação e em pronação 22 Articulação Talocrural A articulação talocrural do tipo sinovial é denominada como a articulação propriamente dita do tornozelo e é formada pela tíbia e pela fíbula as quais pinçam o tálus Essa pinça é formada pela superfície côncava da tíbia e pelo maléolo f bular sendo que dentro desse encaixe penetra a superfície convexa da cúpula talar MOORE AGUIAR 2004 O tálus é um dos ossos mais importantes da região em decorrência de alguns fatores pontuais Dentre eles destacase sua localização na região mais proeminente da parte posterior do tarso Dessa forma ele tem grande função em distribuir o peso do corpo para a região superior por meio da tróclea articular transmitindo as forças pela pinça maleolar para trás e para baixo em direção ao calcâneo e para a frente para os ossos tarsais dentre eles o navicular HALL 2009 Por não ter nenhuma inserção tendínea sua nutrição é oriunda dos ligamentos inseridos nessa região e dessa forma seu aporte arterial é suf ciente em condições de normalidade Já em casos de fraturas há grandes possibilidades de dif culdades de consolidação podendo ser gerada até uma necrose óssea A articulação talocrural possui a grande função de propiciar os movimentos de dorsif exão e f exão plantar fundamentais para propiciar a movimentação humana Por meio do goniômetro podemos encontrar uma variação angular que vai de 20 de dorsif exão até 45 a 50 de f exão plantar quando o joelho se encontra f exionado HAMILL 2012 34 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA Notase que o maléolo f bular se encontra mais distal e inferior quando comparado com o maléolo tibial Com isso o eixo articular da articulação talocrural encontrase em um sentido anteromedial superior para posterolateral inferior fazendo com que existam pequenos movimentos adicionais à dorsif exão e à f exão plantar Dessa forma há na presente articulação movimentos triplanares Fi gura 3 Eixo articular talocrural no qual se realizam os movimentos de dorsif exão e f exão plantar do tornozelo Fonte Hall 2009 Vimos que na f exão plantar e na dorsif exão existem movimentos importantes oriundos da articulação tibiof bular inferior por meio específ co da mobilidade f bular Esse movimento acessório está associado ao do tálus o qual desliza para anterior durante a f exão plantar e para posterior durante a dorsif exão Em decorrência da característica anatômica do tálus o qual é 42 mm mais largo em sua região anterior comparado com a posterior esses movimentos acessórios inf uenciam diretamente na estabilidade articular visto que durante a dorsif exão máxima ele se encaixa na pinça maleolar com máxima estabilidade THOMPSON FLOYD 2006 Já na f exão plantar com o tálus deslocandose para anterior a pinça maleolar f ca menos estável o que favorece os movimentos de torção local Como o maléolo f bular encontrase mais distal em comparação ao tibial o movimento de pronação é menor do que o de supinação em decorrência de um precoce contato ósseo entre o tálus e a fíbula Dessa forma a menor estabilidade do tornozelo quando se encontra em f exão plantar associada à maior mobilidade em supinação faz com que tenhamos o potencial risco de entorse em inversão com f exão plantar Mais adiante iremos discutir mais sobre o assunto 35 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA Para minimizar esses riscos de lesões essa região possui ligamentos colaterais importantes que contribuem para a boa estabilização articular sendo que medialmente a articulação é estabilizada pelo ligamento deltoide e lateralmente pelos ligamentos talof bular anterior calcaneof bular e talof bular posterior Estes três últimos são mais suscetíveis a estresse em decorrência do que foi descrito no parágrafo anterior 2 3 Articulação Subtalar A articulação entre o calcâneo e o tálus é conhecida como subtalar Nela encontrase o principal movimento de pronação e supinação da região Ressaltase que a movimentação de supinação subtalar é duas vezes maior do que a de pronação Como o calcâneo é o segmento mais distal dessa região do retropé as movimentações acessórias que ocorrem nessa região por exemplo durante a marcha e a corrida irão repercutir diretamente nas estruturas adjacentes principalmente no tálus e na tíbia Fig ura 4 Relações entre os movimentos do osso calcâneo e suas inf uências nos movimentos acessórios dos ossos adjacentes Fonte Hall 2009 A mobilidade dessa articulação depende diretamente da característica postural do arco plantar Dessa forma um pé plano faz com que haja uma maior mobilidade subtalar e possíveis prejuízos à estabilidade local Já em um pé mais cavo a articulação subtalar f ca com menos mobilidade o que faz com que as estruturas adjacentes aumentem suas movimentações como um efeito compensatório Exemplo disso é o aumento dos movimentos rotacionais tibiais o que pode gerar alterações signif cativas na articulação femoropatelar HALL 2009 36 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA 24 Articulações Mediotársicas Formadas pelos ossos do tálus navicular calcâneo e cuboide as articulações talocalcaneonavicular medial e calcaneocuboide lateral são conhecidas como transversas do tarso mediotarsianas ou de Chopart THOMPSON FLOYD 2006 Diante das características facetárias articulares existentes nessas articulações os movimentos dessa região são triplanares e combinados com a existência de movimentos de inversãoeversão f exão plantardorsif exão além de adução e abdução Com isso vimos que não podemos olhar para as características angulares do pé e do tornozelo sem nos preocuparmos em entender a inf uência das articulações mediotársicas nesse contexto Na locomoção por exemplo quando há uma pronação natural os eixos das articulações subtalar e calcaneocuboide f cam paralelos entre si o que torna as mediotársicas mais móveis Isso facilita a amplitude de movimento favorável nelas o que possibilita uma melhor propulsão HAMILL 2012 Ao contrário durante a supinação subtalar os dois eixos divergem gerando uma maior rigidez local e dessa forma uma maior estabilidade na região Diante disso vimos que os movimentos harmônicos acessórios entre as articulações da região são fundamentais para o bom gerenciamento da função articular do pé e do tornozelo 25 Articulações Tarsometatarsianas As articulações tarsometatarsianas são compostas pelo osso cuboide e pelos três cuneiformes os quais se articulam com os cinco metatarsianos Em decorrência da grande estabilidade do segundo metatarsiano com os cuneiformes e os metatarsos adjacentes há apenas nessa região movimentos de f exoextensão As demais articulações metatarsianas possuem a capacidade de realizar pequenas rotações HALL 2009 As articulações tarsometatarsianas seguem as mesmas orientações descritas entre a subtalar e as mediotársicas visto que o aumento da pronação subtalar gera também uma maior mobilidade nas tarsometatarsianas Estas fazem uma f exão plantar associada com uma rotação pronação no momento de pronação subtalar Já durante a supinação subtalar há uma rigidez tarsometatarsiana no sentido de dorsif exão e supinação 26 Articulações Metatarsofalangeanas e Interfalangeanas Opostamente às metacarpofalangeanas os movimentos de extensão são maiores do que os de f exão com uma média de 90 e de 45 respectivamente tendo amplitudes de movimentos de abdução e adução menores Já as interfalangeanas são muito similares às dos segmentos superiores com o primeiro dedo tendo apenas uma articulação e os demais articulações interfalangeanas proximal e distal THOMPSON FLOYD 2006 27 Sistema Muscular Tecidos contráteis possibilitam à complexa rede articular descrita realizar os movimentos da região Para um melhor entendimento das principais funções musculares podemos dividir a região distal do pé em um corte transversal e imaginar quatro quadrantes anteromedial anterolateral posteromedial e posterolateral HALL 2009 37 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA Dessa forma todos os músculos que passam pelos quadrantes posteriores contribuem ou são principais executores dos movimentos de f exão plantar Na mesma linha de raciocínio os que passam pelos quadrantes anteriores são dorsif exores Já os que passam nas regiões mediais e laterais são músculos que proporcionam os movimentos de inversão e eversão respectivamente Aqui considerese como inversão o movimento combinado de supinação com adução e eversão como a junção dos movimentos de pronação e abdução Logicamente que esse conceito de função muscular é apenas uma base para identif cação das ações principais e secundárias dos tecidos contráteis Essa base de conhecimento pode ser aplicada para uma avaliação da força muscular por meio de provas de funções de unidades contráteis A complexidade do movimento humano faz com que os músculos por meio de contrações concêntricas e excêntricas realizem funções diferenciadas de acordo com o momento do movimento Essas informações serão passadas no futuro por meio de estudos eletromiográf cos da ativação muscular durante atividades funcionais MARCHETTI CARLHEIROS CHARRO 2007 Tabela 2 Músculos do complexo articular pé e tornozelo Fonte adaptado de Hall 2009 38 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA Os ossos das mãos e dos pés são pequenos e de diferentes formas que se tor nam difíceis de ser reparados em caso de lesões Porém com um bom conhe cimento aprofundado em cinesiologia e biomecânica conseguimos ter um bom desempenho na sua reabilitação convencional Sugerimos a leitura do livro de NETTER F H Atlas de Anatomia Humana 2000 pelo fato de ser fácil de compreensão Também sugerimos a leitura de HALL S Biomecânica Básica 2007 Este vídeo explicativo do complexo do ombro ilustra muito bem o conteúdo abor dado neste módulo Além da explicação excelente do professor as imagens são bem reais e explicativas Assista o vídeo Biomecânica pé e tornozelo Disponível em httpsslideplayercombrslide1826699 Anatomia Cinesiologia Biomecânica e Fisiologia são os tripés da Educação Fí sica e Fisioterapia Portanto essas bases teremos que conhecer profundamente para ter sucesso profi ssional 39 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA CONSIDERAÇÕES FINAIS Para f nalizar podemos ref etir sobre os complexos articulares estudado nesta unidade Falamos sobre as formações dos complexos articulares do punho e mão e tornozelo e pé Estudamos os movimentos articulares que cada uma delas fazem e também os músculos responsáveis por cada movimento articular Desta forma facilitará nossos estudos futuramente dentro da biomecânica e para a análise do movimento 40 40 WWWUNINGABR UNIDADE 03 SUMÁRIO DA UNIDADE INTRODUÇÃO 41 1 COMPLEXO ARTICULAR DO JOELHO 42 11 ARTICULAÇÃO TIBIOFEMORAL 43 12 ARTICULAÇÃO PATELOFEMORAL 43 13 COMPLEXO ARTICULAR DO QUADRIL 46 14 COLUNA VERTEBRAL 49 141 REGIÃO CERVICAL 50 142 REGIÃO TORÁCICA 53 143 REGIÃO LOMBAR 54 144 SACRO E CÓCCIX 54 15 CURVATURAS E AMPLITUDES DE MOVIMENTO 55 CONSIDERAÇÕES FINAIS 58 COMPLEXO ARTICULAR DO JOELHO QUADRIL E COLUNA VERTEBRAL PROF ME JOSÉ RENATO M LELIS ENSINO A DISTÂNCIA DISCIPLINA CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA 41 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA INTRODUÇÃO Na Unidade III falaremos sobre os complexos do joelho quadril que fazem parte dos membros inferiores e da coluna vertebral o nosso pilar central O complexo articular do joelho é formado por duas articulações patelofemoral e tibiofemoral juntamente com um osso sesamoide chamado de patela Já o complexo do quadril é formado pelos ossos ilíaco sacro ísquio cóccix Os ilíacos com a base do sacro formam a articulação sacroilíaca A articulação do quadril é formada pela cavidade acetabular com a cabeça do fêmur A coluna vertebral é formadas por 33 ossos divididos em regiões cervical torácica lombar sacral e cóccix 42 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA 1 COMPLEXO ARTICULAR DO JOELHO Figura 1 C omplexo articular do joelho Fonte Google Images 2019 A s estruturas do joelho permitem a sustentação de cargas e a mobilidade durante as atividades de locomoção Do ponto de vista mecânico a articulação do joelho possui uma grande estabilidade em extensão máxima e adquire uma grande mobilidade a partir de certo ângulo de f exão que é necessária na corrida e na marcha para orientar o pé com relação às irregularidades do solo A articulação do joelho é composta por uma cápsula frouxa que restringe dois complexos articulares 1 articulação tibiofemoral entre os côndilos convexos do fêmur e os platôs côncavos da tíbia 2 articulação patelofemoral entre a região posterior da patela e a face patelar do fêmur Dessa forma o joelho é composto da articulação entre o fêmur e a tíbia e da articulação entre o fêmur e a patela sendo dividido em três compartimentos medial entre o côndilo medial do fêmur e o platô medial da tíbia lateral entre o côndilo lateral do fêmur e o platô lateral da tíbia e patelofemoral entre a patela e o fêmur HALL 2009 43 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA 1 1 Articulação Tibiofemoral O côndilo medial e lateral do fêmur e o platô tibial da tíbia articulamse para formar a articulação tibiofemoral A região convexa é composta por dois côndilos assimétricos que f cam na extremidade distal do fêmur O côndilo femoral lateral é mais largo e projetase mais anteriormente do que o medial Dessa forma o sulco troclear em sua região lateral é mais profundo para prover estabilidade patelar HAMILL 2012 Essa articulação funciona como uma dobradiça modif cada dada a existência de movimentos acessórios importantes HALL 2009 Diante dessas características realizamse nessa região movimentos de f exão e extensão e rotações interna e externa sendo que estes últimos só são possíveis com o joelho f exionado Associados a isso o rolamento e o deslizamento do fêmur sobre a tíbia são importantes para a boa harmonia dos movimentos f siológicos existentes Os movimentos funcionais do fêmur sobre a tíbia relacionados às atividades de vida diária são realizados em cadeia cinética fechada Nesse caso os côndilos convexos deslizam em direção oposta ao movimento do osso e rolam no mesmo sentido Já em cadeia cinética aberta a tíbia rola e desliza no mesmo sentido do movimento NETTER 2000 Os dois platôs da tíbia estão separados pelos tubérculos intercondilares sendo que o platô lateral é menor circular e côncavo enquanto o medial é mais oval e achatado Essas características contribuem para o mecanismo da rotação interna femoral associado com a rotação externa tibial que ocorre durante os últimos graus de extensão NETTER 2000 Ao analisarmos apenas as características ósseas diferentemente da articulação coxofemoral a tibiofemoral tem uma área de contato articular menor o que gera possíveis instabilidades e aumento do estresse mecânico na região Para suprir essa def ciência há a necessidade de uma espessa camada de cartilagem e da existência de meniscos NEUMANN 2006 As superfícies meniscais côncavas encaixamse ao fêmur Com isso o estresse articular do joelho passa a ser distribuído sobre uma superfície maior Ressaltase que durante a f exão do joelho os meniscos deslizam de um lado para o outro até encontrarem a melhor adaptação do fêmur sendo que o menisco lateral possui maior mobilidade do que o medial NEUMANN 2006 Dessa forma a região meniscal auxilia a melhor distribuição das cargas ajuda na absorção das forças no nível do joelho e protege as superfícies articulares contra o desgaste Por melhorarem a congruência das superfícies articulares facilitam a estabilidade local e contribuem para uma boa harmonia dos movimentos acessórios locais Para uma melhor estabilidade há potentes músculos e ligamentos na região Dentre os principais ligamentos encontramse os cruzados anterior e posterior além dos colaterais medial e lateral 1 2 Articulação Patelofemoral A patela é um osso sesamoide f xado ao tendão quadriciptal que se conecta com a tíbia pelo ligamento patelar Dessa forma recebe no seu polo superior a inserção do tendão do músculo quadríceps femoral e no seu polo inferior à do ligamento patelar HALL 2009 Articulase na linha intercondilar junto à fossa troclear na face anterior da porção distal do fêmur Sua superfície é coberta por uma cartilagem hialina lisa uma das mais espessas de nosso corpo 44 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA Por ser um osso sesamoide a patela pode ser considerada como uma polia que transmite a tensão do tendão quadriciptal para o ligamento patelar Em adição desempenha várias funções dentre as quais se destacam centralizar a tensão do quadríceps em uma única ação aumentar o braço de alavanca durante a extensão e proporcionar proteção para a fáscia anterior do joelho Para se ter uma melhor ideia da importância da patela esse osso aumenta o braço de alavanca do quadríceps em 50 HAMILL 2012 Dessa forma em um equilíbrio posicional patelar tibial e femoral as forças resultantes geram uma proteção ideal em uma articulação que é constantemente suscetível a cargas compressivas Ela é estabilizada por um sistema integrado de estruturas protetoras que permitem a estabilidade local adequada e dessa forma mantêm as condições ideais de forças resultantes articulares Dentro desse contexto de normalidade do movimento patelofemoral a patela desliza para superolateral durante a extensão do joelho Já durante a f exão ela deslocase para inferior e no f nal dessa angulação encontrase inferolateral Dessa forma na medida em que o joelho se f exiona a partir da posição estendida o polo inferior entra em contato primeiro com o fêmur aos 20 À medida que a f exão prossegue até os 90 a área de contato inclui uma maior superfície da porção da patela e somente aos 135 é que a faceta medial patelar entra em contato com o côndilo femoral medial MOORE AGUIAR 2004 O posicionamento da patela na incisura femoral durante o movimento de f exão e extensão do joelho é garantido por um equilíbrio de forças estáticas e dinâmicas que atuam sobre ela Os principais estabilizadores estáticos da região são os retináculos lateral e medial os ligamentos cruzados anterior e posterior os ligamentos colaterais lateral e medial e a cápsula articular do joelho os meniscos medial e lateral além dos ligamentos patelofemoral medial e lateral e dos femorotibiais HALL 2009 Em adição a estabilização estática da articulação patelofemoral é oriunda das características da patela que é convexa em sua região articular e se encontra com o sulco troclear femoral côncavo e o côndilo femoral lateral o qual é maior e se projeta mais anterior e medialmente que o côndilo medial A própria estrutura óssea da região contribui para tal estabilização com o côndilo femoral lateral maior e projetado mais anterior e medialmente do que o medial exercendo assim uma barreira óssea e auxiliando a estabilização da patela no sulco troclear Já os estabilizadores dinâmicos são o trato iliotibial e o músculo quadríceps sendo este considerado o principal estabilizador dinâmico da região NORDIN FRANKEL 2003 Podese observar que o músculo vasto medial possui regiões que apresentam diferenças anatômicas funcionais histológicas e de padrões de inervação portanto é dividido em duas porções uma proximal denominada vasto medial longitudinal VML e outra distal o vasto medial oblíquo VMO O VL também possui diferenças anatômicas e é dividido em duas porções uma proximal denominada vasto lateral longitudinal VLL e outra distal o vasto lateral oblíquo VLO HALL 2009 Analisando a força que atua na patela durante a f exão e a extensão do joelho ela é resultante de forças dos quatro segmentos do quadríceps representado pelos músculos vastos e pelo músculo reto femoral e também pela força do ligamento patelar Como as linhas de ação dessas forças não coincidem a patela tende a ser ligeiramente tracionada para a lateral por elas Qualquer fator que aumente a obliquidade delas no plano frontal pode aumentar a força de lateralização na patela levando a hiperpressão lateral HAMILL 2012 45 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA O alinhamento normal da extremidade inferior predispõe esse osso a uma força lateral resultante do vetor da força do quadríceps e do vetor da força do tendão patelar que é clinicamente mensurada por um ângulo formado pela intersecção da espinha ilíaca anterossuperior EIAS até o centro da patela e pela linha que vai da tuberosidade da tíbia até esse ponto denominado ângulo Q com uma média de 15 em sua normalidade podendo ser um pouco maior em mulheres Um aumento do ângulo Q maior que 20 é considerado anormal NORDIN FRANKEL 2003 As forças de reação na articulação patelofemoral são mensuradas pela compressão da patela contra o fêmur e dependem do ângulo de f exão de joelho e do tipo de exercício existente seja em cadeia cinética aberta ou fechada A articulação patelofemoral é naturalmente predisposta a instabilidades fato que favorece que as forças exercidas na patela sejam direcionadas muitas vezes lateralmente Qualquer disfunção das estruturas contráteis não contráteis e articulares adjacentes resulta no deslocamento inadequado da patela em relação à tróclea femoral e consequentemente acarreta desarranjos da articulação patelofemoral Conforme já mencionado o conceito de função muscular é apenas uma base para identif cação das ações principais e secundárias dos tecidos contráteis Tabela 1 Músculos do complexo articular do joelho Fonte adaptado de Hall 2009 46 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA 13 Complexo Articular do Quadril Figura 2 Complexo articular do quadril Fonte Kenhub 2016 A cintura pélvica compreende três ossos separados os dois ilíacos e o sacro Constitui o segmento que une o tronco com os membros inferiores O osso ilíaco é formado a partir de três ossos o ílio o ísquio e o púbis os quais quando unidos contribuem para a formação do acetábulo sendo este naturalmente a carga durante a locomoção visto que é a região que une os membros inferiores com a cintura pélvica HALL 2009 O acetábulo é uma concavidade em forma de bola e soquete com a superfície coberta de cartilagem articular a qual favorece a maior proteção da região Essa superfície articular possui espessuras diferenciadas e apresenta paredes articulares anterior posterior e superior aprofundadas as quais vão circundar a fossa acetabular NETTER 2000 A região também contém o ligamento redondo além do ramo da artéria obturadora Em adição encontrase aí o lábio acetabular anel incompleto de f brocartilagem que é f xado na borda da cavidade acetabular Além de auxiliar que a cavidade acetabular f que mais aprofundada ele contém em sua superfície terminações nervosas livres que participam dos mecanismos nociceptivos e proprioceptivos HAMILL 2012 O fêmur é o osso mais longo e mais pesado do corpo e articulase em sua extremidade proximal por meio da cabeça femoral com a região acetabular formando a articulação propriamente dita do quadril A cabeça femoral é constituída por uma esfera que possui uma cartilagem articular espessa em sua região medial para central e mais f na na periferia O colo do fêmur faz a conexão da cabeça femoral com o corpo do osso sendo que seu eixo é oblíquo para cima para dentro e para frente com a formação de um ângulo de inclinação de 125 no adulto O ângulo de inclinação forma com o plano frontal um ângulo de declinação ou de anteversão de 10 a 30 aberto para dentro e para cima NETTER 2000 47 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA Dessa forma a articulação do quadril é composta pela cabeça do fêmur e pelo acetábulo da pelve e faz a junção do membro inferior ao tronco Considerada como uma articulação sinovial do tipo bola e soquete possui três eixos e três graus de liberdade sendo indispensável para o suporte e a transferência de peso durante marcha corrida e outras importantes atividades funcionais Essa articulação possui uma cápsula articular muito resistente que a envolve toda tendo f xação em torno do acetábulo do colo do fêmur e da linha intertrocantérica Para reforçar a cápsula ligamentos espessos encontramse em sua adjacência destacandose anteriormente o iliofemoral inferiormente o pubofemoral posteriormente o isquiofemoral e internamente o redondo NETTER 2000 Dante de todas essas características a articulação do quadril proporciona uma estabilidade intrínseca à região tornandoa uma das mais estáveis do corpo diferentemente da articulação glenoumeral Os movimentos do quadril ocorrem em três planos sagital f exãoextensão frontal abduçãoadução e transversal rotação internarotação externa Para que os movimentos do quadril sejam realizados é necessária a ação de um grupo complexo de músculos em torno da articulação HALL 2009 A f exão do quadril associada à extensão do joelho realizada tanto ativa quanto passivamente é restrita pelos músculos isquiotibiais A f exão passiva realizada com joelho estendido ultrapassa os 120 e a realizada com o joelho f etido ultrapassa os 140 Os músculos responsáveis pela f exão do quadril são psoas ilíaco adutor médio sartório reto anterior pectínio tensor da fáscia lata e feixes anteriores dos glúteos mínimo e médio Dentre todos os f exores destacamse o psoas e o ilíaco como os mais potentes HALL 2009 Já na extensão a amplitude do quadril é limitada pela tensão do ligamento iliofemoral e pelo músculo reto femoral quando o joelho se encontra em f exão Quando o movimento é realizado de forma passiva a amplitude de extensão do quadril é de 20 a 30 e quando realizado ativamente varia de 10 com o joelho f etido a 20 com o joelho estendido Os músculos extensores do quadril são os isquiotibiais o glúteo máximo e o adutor magno HAMILL 2012 Há movimentos de adução combinada com extensão f exão e abdução do quadril oposto em todos eles a amplitude máxima chega a 30 Os principais músculos responsáveis pela adução do quadril são os adutores curto longo e magno além do pectínio e do grácil Em adição contribuem como acessórios os músculos glúteo máximo e semimembranoso além dos obturadores interno e externo NORDIN FRANKEL 2003 A abdução do quadril bilateralmente pode ter uma angulação a partir de 30 e pode chegar a 90 com a simetria de ambos os quadris de modo que a amplitude máxima unilateral é de 45 Ela é limitada pelo impacto ósseo do colo do fêmur com o acetábulo além das ações dos músculos adutores e da tensão dos ligamentos pubofemorais e ileofemorais Os músculos responsáveis pela abdução são os glúteos o piramidal e o tensor da fáscia lata O principal músculo abdutor é o glúteo médio o qual desempenha a função de estabilizar a pelve durante a fase de apoio da marcha A ação dele leva a uma boa estabilidade e consequentemente intervém diretamente na boa harmonia das articulações do joelho HAMILL 2012 A posição utilizada para verif car a amplitude de movimento das rotações é com o joelho f exionado em ângulo reto Quando a perna se dirige para fora medimos a rotação interna a qual possui uma angulação de 30 a 40 Ela é limitada pela tensão dos rotadores externos e do ligamento isquiofemoral Os músculos responsáveis são o glúteo mínimo o tensor da fáscia lata e os feixes anteriores do glúteo médio 48 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA Já a amplitude máxima de rotação externa é de 60 sendo limitada pela tensão dos rotadores internos e dos ligamentos iliofemoral e pubofemoral Os músculos rotadores externos são três vezes mais fortes do que os internos Destacamse glúteo máximo glúteo médio feixes posteriores do glúteo mínimo piramidal obturador interno obturador externo quadrado femoral pectínio feixe posterior do adutor magno gêmeo superior e gêmeo inferior HALL 2009 O quadril é a principal articulação responsável pela sustentação do peso corporal As forças compressivas que incidem sobre ele na posição estática em bipedestação são a somatória da força do peso corporal e das forças musculares em torno do quadril Não se sabe exatamente como o estresse in vivo é distribuído na cabeça femoral normal mas indicações de mensurações de instrumentos protéticos de cabeça femoral in vivo mostram que as superfícies anterior e medial transmitem mais carga durante as atividades de vida diária Uma grande preocupação é relacionada com os possíveis desgastes articulares do quadril que podem gerar uma osteoartrose e consequentemente a necessidade de uma intervenção cirúrgica para a colocação de uma prótese total na região A quantidade de cirurgias para substituição da articulação do quadril tem aumentado nos últimos anos levandose em conta o aumento da população com idade superior a 55 anos faixa etária com maior incidência de osteoartrose NORDIN FRANKEL 2003 Diante disso temos que nos preocupar em entender quais procedimentos são necessários para que possa ser protegida essa região durante a atividade física com idosos Sabendo que essas próteses têm uma vida útil quanto mais tempo elas permanecerem íntegras melhor será para o idoso o qual poderá muitas vezes nem precisar ser submetido a uma nova cirurgia para troca desse material Uma das possíveis complicações é a luxação da prótese a qual é estatisticamente mais alta nos pacientes acima de 75 anos e pode ser explicada por uma maior f acidez dos tecidos moles periarticulares diminuindo a capacidade de contenção dela NORDIN FRANKEL 2003 Cerca de 13 dos pacientes com recidiva de luxação realizam revisão cirúrgica no entanto apenas 60 dessas cirurgias têm bom resultado o que gera gastos estimados de 75 milhões por ano nos Estados Unidos Dessa forma devem ser realizadas para essas pessoas orientações gerais quanto a atividades de vida diária além de um programa de exercícios específ cos que gerem estímulos musculares para a melhor estabilidade da região Ênfase deve ser dada ao fortalecimento funcional do glúteo médio visto que é um dos principais estabilizadores da articulação NEUMANN 2006 49 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA Tabela 2 Músculos do complexo articular do quadril Fonte adaptado de Hall 2009 14 Coluna Vertebral A coluna vertebral é um segmento complexo que possui funções diferenciadas nas ações no corpo humano Ela constitui o eixo ósseo do corpo e está constituída de tal forma que proporciona proteção e f exibilidade Assim tem como grande função a proteção da medula espinhal que está alojada no seu interior e serve como suporte e mobilidade da cabeça por meio da f xação a numerosos músculos Outra função é suportar o peso de grande parte do corpo e transmitilo por intermédio da articulação sacroilíaca para os membros inferiores É constituída de 33 vértebras subdivididas em 7 vértebras cervicais 12 torácicas 5 lombares 5 sacrais e 4 que compõem a região coccígea Por ser uma estrutura de descarga de peso a parte anterior das vértebras denominada de corpo vertebral possui maior volume Entre os corpos vertebrais existe o disco intervertebral f brocartilaginoso que possui como principais funções auxiliar na absorção de choque mecânico e melhorar a mobilidade das vértebras 50 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA Com auxílio das facetas articulares torna possível o movimento nos três planos Por causa das diferenças estruturais e das costelas são permitidos graus variáveis de movimentos entre as vértebras adjacentes nas porções cervical torácica e lombar Embora seja possível descrever características particulares para as vértebras de cada uma das porções da coluna todas elas possuem uma estrutura básica comum Dessa forma cada uma é constituída por um anel ósseo que circunda o forame vertebral sendo a parte anterior constituída pelo corpo da vértebra Já a parte posterior denominada de arco vertebral consiste de um par de pedículos e um par de lâminas Os principais contatos entre as vértebras e que permitem sua mobilidade são os discos intervertebrais que separam os corpos vertebrais além das articulações facetárias direita e esquerda entre os processos articulares superior e inferior Há importantes estruturas na coluna vertebral que em conjunto com a musculatura que ajuda a estabilizála irão auxiliar na proteção da região Entre elas destacamse o ligamento longitudinal anterior aderido aos corpos vertebrais e seus discos o ligamento longitudinal posterior inserido nos discos o ligamento amarelo atravessa as vértebras e serve para proteger o canal medular da invasão dos tecidos moles durante os movimentos da coluna o ligamento interespinhoso e a cápsula articular orienta e limita os movimentos Em adição têmse os discos intervertebrais os quais são formados pelo ânulo f broso e pelo núcleo pulposo e contribuem em um contexto geral como uma força associada para transmitir dispersar e absorver as forças axiais da coluna Apesar desse contexto generalista há características específ cas de cada região as quais serão destacadas a seguir 141 Região cervical F igura 3 Coluna Cervical Fonte Netter 2000 51 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA Morfologicamente a cervical pode ser dividida em duas partes superior occipital atlas e áxis e inferior C2C7 A primeira cervical denominada de atlas articulase superiormente com o occipital e inferiormente com o áxis Difere das outras por não possuir corpo vertebral é constituído por duas massas laterais unidas por um arco anterior e outro posterior Possui um tubérculo anterior uma faceta articular para o processo odontoide e uma faceta superior côncava voltada para cima e medialmente para articular com o occipital Na face inferior encontrase outra faceta côncava para articular com o áxis Na região mediana de cada maciço lateral existe um pequeno e rugoso tubérculo o qual fornece o ponto de inserção do ligamento transverso do atlas Este divide o forâmen em parte anterior e posterior e passa por trás do processo odontoide do áxis Na parte posterior contém a medula e as meninges Há outro forame mais lateral no processo transverso o maior de todos os processos para facilitar a alavanca de rotação cervical por onde passam a artéria vertebral e o nervo cervical Fi gura 4 Características anatômicas do atlas Fonte Hall 2009 Já a segunda vértebra cervical denominada de áxis serve como um pivô em torno do qual o atlas e a cabeça giram Um pilar ósseo vertical projetase para cima partindo da superfície superior do áxis o processo odontoide que mede em média 15 cm Em cada lado do ápice o processo odontoide possui uma base de inserção dos ligamentos alares do atlas que se inserem nos côndilos occipitais e na face lateral dele Em cada lado da base do processo odontoide há facetas largas e ovais que se estendem lateralmente sobre o corpo do áxis para se articularem com as facetas inferiores do atlas O processo espinhoso é largo e geralmente bíf do Há também os forames transversais pelos quais passa a artéria vertebral 52 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA Fig ura 5 Características anatômicas do áxis Fonte Hall 2009 Abaixo da segunda vértebra cervical existem discos que facilitam o movimento do pescoço e são compostos por um corpo anterior e um arco posterior O corpo anterior possui uma superfície superior convexa anteroposterior e côncava mediolateral sendo que em cada lado existem os processos unciformes A superfície inferior é côncava anteroposterior e convexa mediolateral Duas facetas articulares na superfície do corpo articulamse com o processo uncinado da vértebra subjacente e são conhecidas como articulações uncovertebrais Nesse contexto há boa mobilidade de f exão e extensão principalmente em decorrência da convexidade e da concavidade alternantes nos corpos vertebrais Já a inclinação é restrita devido ao processo uncinado Já o arco posterior é formado por pedículos processos articulares lâminas e processos espinhosos As facetas articulares superiores são ovais planas e voltadas para trás e para cima enquanto as inferiores são voltadas para a frente e para baixo Os processos transversos originam se anteriormente do corpo vertebral e posteriormente dos processos articulares Há dessa forma três importantes articulações 53 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA 1 Intersomáticas disco com face articular da vértebra 2 Apof sárias permitem f exoextensão rotação e inclinação Estão posicionadas a 45 em relação à vertical as superiores mais verticais 55 as inferiores mais horizontalizadas 25 graus Função de sustentação 3 Uncovertebrais Luschka marcante fonte de degeneração e produção de espículas ósseas além de comprimir as raízes nervosas e a artéria vertebral Permitem a f exo extensão no entanto limitam a inclinação Figu ra 6 Características das vértebras cervicais inferiores Fonte Hall 2009 14 2 Região torácica Notase que a primeira vértebra torácica se assemelha com a última cervical e da mesma forma em alguns casos as últimas torácicas têm características similares às vértebras lombares No entanto temos particularidades da região torácica entre as quais se destacam 1 A região torácica articulase com as costelas por meio do corpo vertebral e do processo transverso Para que isso aconteça o corpo vertebral possui uma característica diferenciada conhecida como fóvea costal superior que em alguns casos pode se estender para inferior 54 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA Em adição há a fóvea costal transversa no processo transverso para acomodar o tubérculo costal 2 Há um direcionamento das facetas articulares para um plano frontal 3 O volume do corpo vertebral é intermediário entre o das vértebras cervicais e o das lombares 4 Os processos espinhosos são mais inclinados comparados ao respectivo corpo da vértebra De T1 a T3 o processo espinhoso é ao nível do corpo vertebral de T4 a T6 f ca a 05 cm do corpo vertebral abaixo já de T7 a T9 f ca a um nível de diferença por exemplo o corpo vertebral de T8 está no processo espinhoso de T7 e de T10 a T12 o corpo vertebral é ao mesmo nível 143 Região lombar As lombares são as mais volumosas da coluna vertebral Os processos espinhosos são mais curtos e quadriláteros e estão situados no mesmo plano de seus respectivos corpos vertebrais e suas facetas articulares estão situadas em plano anteroposterior de modo que se articulam quase em plano sagital 144 Sacro e cóccix O sacro é um osso triangular com uma região mais larga na parte superior do que na inferior e côncavo na região anterior É formado pela fusão de cinco vértebras que diminuem de tamanho gradativamente quanto mais distais estiverem Já o cóccix é uma peça óssea pequena e a mais distal da coluna vertebral sendo formado pela fusão de três ou quatro peças ósseas Articulase com o sacro por meio de um disco intervertebral Figur a 7 Complexo articular da coluna Fonte Netter 2000 55 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA 15 Curvaturas e Amplitudes de Movimento No plano sagital a coluna vertebral apresenta quatro curvaturas sendo que a presença delas aumenta a resistência aos esforços de compressão axial Em uma coluna com três curvaturas móveis por exemplo a resistência é dez vezes maior do que a da coluna retilínea patológica Destacamse as seguintes curvaturas 1 sacral f xa devido à solda def nitiva das vértebras sacrais de concavidade anterior 2 lordose lombar de concavidade posterior 3 cifose dorsal de convexidade posterior 4 lordose cervical de concavidade posterior A mobilidade decorrente da coluna vertebral permite que tenhamos combinações de movimentos complexos com três graus de liberdade No entanto esses graus bem como suas direções são altamente dependentes das características específ cas segmentares Dessa forma a amplitude de movimento em cada segmento é determinada pelas características anatômicas que variam nas regiões cervical torácica e lombar A amplitude de movimento para f exãoextensão dos segmentos é considerável nas regiões cervical e lombar atingindo valores representativos até 17 na articulação vertebral C5C6 e 20 em L5S1 Na coluna torácica por causa da orientação das facetas a amplitude de movimento atinge apenas 4 em T1T2 e 10 em T11T12 Na lombar a f exão é de 60 e a extensão de 35 Para o conjunto da coluna dorsolombar a f exão é de 105 e a extensão de 60 Na cervical a f exão é de 40 e a extensão de 75 Portanto a f exão total da coluna vertebral é de 110 enquanto a extensão total é de 140 A maior amplitude de movimento para f exão lateral ocorre na região cervical com aproximadamente 9 a 10 de movimento permitido em C4C5 Uma f exão lateral ligeiramente menor é possível na região torácica com a amplitude de movimento entre vértebras adjacentes sendo de aproximadamente 6 exceto nos segmentos inferiores onde pode chegar a cerca de 8 a 9 A f exão lateral na coluna lombar também é da ordem de 6 exceto em L5S1 onde é reduzida para 3 A f exão lateral da coluna lombar e dorsal é de 20 e a da cervical de 35 a 45 a inclinação total da coluna entre o sacro e o crânio é de 75 a 85 A rotação vertebral no plano transverso é novamente mais livre na região cervical da coluna com uma grande mobilidade entre C1C2 A próxima área mais livre é a região torácica onde são permitidos cerca de 9 de rotação entre os segmentos móveis superiores De T7T8 para baixo a amplitude de capacidade rotacional diminui progressivamente com apenas cerca de 2 de movimento permitido na coluna lombar em virtude da conexão dos processos articulares nesse nível No entanto na articulação lombossacra é permitida uma rotação na ordem de 5 A rotação axial entre a pelve e o crânio alcança ou ultrapassa 90 De fato existem alguns graus de rotação axial na atlanto occipital porém como frequentemente a rotação axial é menor na coluna dorsolombar a rotação total mal alcança esse patamar Já que a estrutura da coluna é responsável pelo acoplamento da f exão e da rotação esta é acompanhada por ligeira f exão lateral para o mesmo lado 56 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA Tabela 3 Músculos da coluna Fonte adaptado de Hall 2009 57 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA As articulações mais lesionadas no ser humano são joelho e coluna vertebral pois são as articulações que sofrem uma maior sobrecarga durante o exercício e por conta da falta de uma postura adequada Sugerimos a leitura do livro de HAMLL J Bases Biomecânicas do Movimento Hu mano 2012 Um livro de cabeceira no meu ponto de vista De fácil entendimento e com muitos exemplos dentro do esporte Este vídeo aborda sobre a coluna vertebral e suas respectivas divisões é uma se quência de vídeos explicando desde o funcionamento e patologias Assista o vídeo Coluna vertebral Anatomia da coluna vertebral Disponível em httpswwwyoutubecomwatchvDZBcG8dgArA O que podemos melhorar para amenizar estes tipos de lesões nestas articula ções Muitos faltam em treinos de força mas será que só a força resolverá isso 58 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA CONSIDERAÇÕES FINAIS Essa unidade f naliza a parte da cinesiologia e as estruturas corporais com os complexos articulares do joelho quadril e coluna vertebral Concluímos essa unidade especif cando estas estruturas com suas divisões movimentações musculaturas envolvidas e suas importâncias dentro do corpo humano Agora que já temos um grande conhecimento sobre as estruturas corporais f cará mais fácil analisar os movimentos a partir da biomecânica 59 59 WWWUNINGABR UNIDADE 04 SUMÁRIO DA UNIDADE INTRODUÇÃO 61 1 BIOMECÂNICA INTERNA 62 2 BIOMECÂNICA EXTERNA 63 3 ÁREAS DE ATUAÇÃO DA BIOMECÂNICA 64 31 ANATOMIA FUNCIONAL E CINESIOLOGIA 64 32 BIOMECÂNICA CLÍNICA 64 33 BIOMATERIAIS 64 34 BIOMECÂNICA DA REABILITAÇÃO 64 35 BIOMECÂNICA DO ESPORTE 65 4 MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO E ANÁLISE DO MOVIMENTO 65 41 CINEMETRIA 65 INTRODUÇÃO AO ESTUDO DE BIOMECÂNICA PROF ME JOSÉ RENATO M LELIS ENSINO A DISTÂNCIA DISCIPLINA CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA 60 WWWUNINGABR 42 DINAMOMETRIA 67 43 ANTROPOMETRIA 71 44 ELETROMIOGRAFIA 72 45 DETERMINAÇÃO DAS FORÇAS INTERNAS 74 5 MECÂNICA DOS TECIDOS 78 6 CONCEITOS GERAIS 79 7 TECIDO ÓSSEO 82 8 CARTILAGEM ARTICULAR84 9 FIBROCARTILAGEM 84 10 LIGAMENTO E TENDÃO 85 11 TECIDO MUSCULAR 86 12 TORQUE E ALAVANCAS 87 CONSIDERAÇÕES FINAIS 92 61 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA INTRODUÇÃO A biomecânica é uma disciplina que estuda investiga e analisa o movimento humano usando a Física particularmente a mecânica como ferramenta para esta análise Devido à sua natureza é compreensível que tenha como característica mais fundamental a interdisciplinaridade pois para que seus estudos possam ser realizados a biomecânica depende dos conhecimentos provenientes de disciplinas mais básicas como Matemática anatomia fisiologia e a própria Física Nos últimos anos vem aprimorando as técnicas de medição armazenamento e processamento de dados para a evolução das análises do movimento humano Claro que o desenvolvimento da biomecânica não depende somente dela com isso há um conjunto de disciplinas cientif cas que os ajudam nesta evolução No caso da biomecânica podese observar uma estreita relação entre as necessidades e exigências da prática do movimento humano AMADIO 1996 A biomecânica tem como objetivo estudar e analisar tanto a melhoria do rendimento como a prevenção de lesões e a ef ciência do movimento A prevenção de lesões implica no conhecimento das características do movimento analisado de que forma o aparelho locomotor está sofrendo uma sobrecarga desnecessária conhecer a resistência ideal eou as respostas mecânicas de cada estrutura Buscando uma otimização nos efeitos das diferentes solicitações mecânicas destas estruturas Desta forma podemos dividir a biomecânica em Interna e Externa pela grande diferença de sua abordagem A biomecânica interna estuda as forças internas ou seja forças transmitidas pelas estruturas biológicas internas do corpo como força muscular forças dos tendões ligamentos ossos cartilagem articulares e ligamentos AMADIO 1996 Já a biomecânica externa tem como objetivo verif car as forças do meio ambiente que agem no corpo 62 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA 1 BIOMECÂNICA INTERNA O objeto da biomecânica interna é investigar como podemos aumentar a resistência das estruturas do corpo buscando uma ef ciência maior quando solicitamos uma realização de um determinando movimento eou a prevenção das possíveis lesões nestas estruturas Desta forma devemos ter um conhecimento dos materiais biológicos que as compõem e a magnitude destas forças aplicadas a estas estruturas Temos que ter conhecimento das seguintes estruturas tecido ósseo cartilagem articular f brocartilagens ligamentos tendões e tecido muscular Portanto estudos sobre o funcionamento físico das estruturas têm se baseado em medidas experimentais Devido as grandes dif culdades metodológicas de acessarmos o comportamento biológico das estruturas internas Com isso o uso de termos de variáveis biomecânicas internas se torna extremamente dependente de medições externas ao organismo A Biomecânica tem um campo amplo de interação com diversas áreas que se aplicam a análise do movimento como Educação Física Fisioterapia Medicina Engenharia e a Física Por se tratar de uma disciplina com alta dependência de resultados experimentais é premente que a biomecânica apresente grande preocupação nos seus métodos de medição Somente desta forma é possível buscar medidas e métodos mais acurados e precisos para modelagem do movimento humano Os métodos utilizados pela biomecânica para abordar as diversas formas de movimento são cinemetria dinamometria antropometria e eletromiograf a AMADIO 1996 Utilizase destes métodos para descrever e modelar matematicamente o movimento permitindo uma maior compreensão dos mecanismos internos reguladores do movimento do corpo humano Para obter estas respostas mecânicas temos que analisar os segmentos separadamente com isso normalmente utilizamos testes mecânicos que envolvem máquinas capazes de produzir forças distintas em magnitudes progressivas Figura 1 Estudos analisaram um teste de compressão em um pedaço de osso para analisar o efeito que esta compressão produziu sobre o osso Logico que a resposta obtida quando analisamos o segmento separado terá uma resposta diferente quando analisamos a interação dos outros segmentos e estruturas A intenção desta análise é compreender as respostas biológicas e suas características porém as respostas podem ser extrapoladas pela situação de realização do movimento e associar com os demais tecidos F igura 1 Foto de teste mecânico realizado com uma amostra de tecido ósseo para registrar as respostas mecânicas e de resistência deste tecido Fonte adaptado de Nordin e Frankel 2003 63 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA Em todas as modalidades diversas estruturas do aparelho locomotor estão sujeitas a lesões que exigem a interrupção do treinamento da pessoa para seu tratamento e consequentemente ocorre piora do rendimento na modalidade A prevenção do surgimento de lesões depende da estrutura em questão e da característica da modalidade que irá solicitar esta estrutura Portanto em cada modalidade observamse lesões específicas sobre diferentes estruturas do aparelho locomotor Contudo de forma geral é possível identif car elementos em comum no surgimento de algumas lesões como a magnitude da carga aplicada no movimento e a frequência da carga aplicada ao longo da prática da modalidade No módulo de mecânica dos tecidos questões relacionadas ao surgimento de lesões nas estruturas do aparelho locomotor será discutido por meio da análise das respostas mecânicas dos tecidos e dos mecanismos específ cos de lesão o que cada tecido apresenta 2 BIOMECÂNICA EXTERNA A biomecânica externa visa a análise e o estudo do aparelho locomotor como um todo em interação com o meio ambiente Para tanto devemos saber como o movimento é produzido pelos nossos músculos para aperfeiçoar a produção de força e potência de forma mais ef ciente e econômica Em diversas situações o aparelho locomotor interage com o solo a água a cadeira um equipamento de academia qualquer ou até mesmo com um oponente durante uma modalidade de luta Segundo as Leis de Newton um corpo somente irá iniciar ou alterar seu movimento se uma força for aplicada sobre ele Nesta interação toda vez que uma força for aplicada por algum corpo este receberá uma força de mesma magnitude mesma direção e sentido oposto Pela análise simplif cada das Leis de Newton f ca claro que forças irão surgir sempre que houver a interação entre dois corpos e poderão produzir movimento ou se propagar pelo corpo humano Por exemplo ao aplicar uma força sobre uma bola durante um chute no futebol objetivase a projeção da bola na direção do gol Em função do tipo de chute e da forma como o chute for realizado o resultado da trajetória da bola será diferente Em outro exemplo na aterrissagem de um salto vertical nosso corpo irá aplicar uma força sobre o solo e em resposta o solo aplicará uma força de reação que se propagará pelo aparelho locomotor gerando sobrecarga sobre os nossos tecidos e nossas articulações Nesses dois exemplos fica clara a importância do estudo das forças externas pois são elas que elucidarão as causas dos comportamentos observados durante o movimento Em outras palavras é somente observando a característica da força aplicada sobre uma bola durante o chute que se torna possível entender o porquê do resultado f nal deste chute Se por um lado a determinação das forças internas é complicada por se tratar de estruturas internas e às quais temos difícil acesso Por outro medir e quantif car as forças externas é relativamente fácil pois exige somente que um instrumento de medição seja posicionado na interface entre o corpo e o objeto Dessa forma é possível medir precisamente as forças sua distribuição na superfície de contato ou analisar seu tempo de aplicação Nos tópicos que seguem serão discutidas algumas formas para se analisar e estudar o movimento nas diferentes áreas de atuação 64 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA 3 ÁREAS DE ATUAÇÃO DA BIOMECÂNICA São muitas as áreas de atuação prof ssional nas quais a biomecânica se faz importante porém em cada uma delas diferentes aspectos da análise do movimento são implementados As áreas nas quais a biomecânica pode atuar são anatomia funcional biomecânica clínica biomecânica ocupacional biomateriais biomecânica da reabilitação e biomecânica do esporte Uma vez que os objetivos deste curso são de integrar os conhecimentos provenientes das disciplinas cinesiologia biomecânica e treinamento físico a ênfase será dada exclusivamente às áreas de atuação pertinentes a esta análise e integração 31 Anatomia Funcional e Cinesiologia Nesta área de atuação ocorre a caracterização anatômica das estruturas do aparelho locomotor Analisamse as ações dos principais músculos do corpo bem como investigase a f siologia articular de estruturas dos membros superiores e inferiores e da coluna vertebral 32 Biomecânica Clínica Este ramo da biomecânica estuda as alterações que os tecidos do aparelho locomotor sofrem em sua resistência e as características quando sob o efeito de uma lesão ruptura tecidual ou patologia Investiga também de que forma alterações teciduais e neurais afetam a mecânica da locomoção As aplicações podem se estender ainda para a investigação dos efeitos dos tratamentos e das imobilizações nos tecidos além de procurar desenvolver próteses e órteses que permitam a melhor interação possível do indivíduo com o seu meio ambiente 3 3 Biomateriais É uma área de atuação que se destina a analisar as forças presentes no movimento e sua inf uência nas estruturas do aparelho locomotor bem como a entender a inf uência que essas forças têm na prevenção de lesões e nas adaptações nos tecidos biológicos Para tanto a análise ocorre nos tecidos separadamente bem como na interação complexa durante diversas situações de movimento 34 Biomecânica da Reabilitação Este ramo da biomecânica investiga as respostas e as características das estruturas do aparelho locomotor a mecânica das articulações e a forma pela qual o movimento ocorre na presença e na ausência de lesões A partir desta determinação e compreensão intervenções podem ser elaboradas para a reestruturação do tecido e a reabilitação do movimento 65 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA 35 Biomecânica do Esporte A biomecânica do esporte é uma área que investiga a realização do exercício físico como instrumento para manter o corpo humano saudável e bemcondicionado mas também investiga as formas mais específicas de execução de movimento presentes nas diferentes modalidades esportivas com o objetivo de maximizar a ef ciência deste movimento em busca de alto rendimento A intervenção da biomecânica no âmbito esportivo pode ser evidenciada de quatro formas na técnica de movimento nas estratégias de treinamento nos equipamentos esportivos e no controle da incidência de lesões 4 MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO E ANÁLISE DO MOVIMENTO Como visto anteriormente a biomecânica é uma disciplina que descreve analisa e interpreta o movimento a partir dos conceitos da Física mais precisamente a partir dos conceitos da mecânica clássica Para tanto utiliza procedimentos e técnicas de investigação específicos a cinemetria a dinamometria a antropometria e a eletromiografia AMADIO DUARTE 1996 41 Cinemetria A cinemetria usa de métodos que permitem descrever o movimento a partir de parâmetros cinemáticos do movimento pelos quais se torna possível determinar a posição e a orientação dos segmentos corporais a velocidade e a aceleração do corpo ou dos seus segmentos Assim a cinemetria descreve mas não se ocupa em explicar as causas do movimento A descrição do movimento pode ocorrer considerandose os dois tipos de movimento movimentos lineares ou de translação e movimentos de rotação O movimento linear ocorre quando todas as partes do corpo percorrem exatamente a mesma distância na mesma direção e ao mesmo tempo Esse movimento pode ser classificado como retilíneo ou curvilíneo dependendo da trajetória do corpo O movimento de rotação ocorre quando um corpo se move ao longo de um ponto circular ponto fixo ou eixo sobre uma linha no espaço e todas as partes se deslocam no mesmo ângulo HALL 2009 A cinemetria é basicamente composta pela utilização de procedimentos ópticos com imagem de marcadores indiretos Essa técnica permite análise qualitativa do movimento utilizando fotografias ou imagens Entretanto por meio do deslocamento dos segmentos do corpo representados pelos pontos selecionados no corpo humano e do tempo obtido pela frequência de amostragem é possível derivar grandezas e encontrar os valores correspondentes às velocidades lineares e angulares e suas respectivas acelerações Dessa forma a cinemetria permite uma análise biomecânica quantitativa do movimento A cinemetria pode ser desenvolvida utilizandose técnicas de medição diretas ou indiretas As técnicas diretas não envolvem análise de imagens mas utilizam sensores que capturam diretamente informações sobre a variação angular de articulações planares e da aceleração dos segmentos A eletrogoniometria é uma técnica de medição direta que utiliza um sistema composto por duas hastes flexíveis e um transdutor potenciômetro de rotação que registra a variação angular das articulações que se movem como dobradiças 2D Já o acelerômetro são sensores que indicam a aceleração de um corpo ou de um segmento 66 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA O registro de imagens por câmeras constitui o procedimento indireto uma vez que a análise é feita após a imagem coletada pela reconstrução dos segmentos a partir dos pontos digitalizados As variáveis cinemáticas que podem ser analisadas são deslocamentos ângulos e tempos Quando essas variáveis são derivadas ou seja passam por procedimentos matemáticos chamados de derivação são obtidos os dados de velocidade linear e angular e quando são novamente derivados cálculo da segunda derivada permitese a análise das acelerações lineares e angulares As aplicações deste tipo de análise são vastas É possível registrar o movimento para reconstrução e visualização digital deste Figura 2 ou calcular variáveis cinemáticas quantitativas destes movimentos e comparálas com outras situações e sujeitos Esta análise pode ser visualizada no vídeo no qual uma coleta foi feita com um indivíduo correndo em uma esteira rolante enquanto registros são feitos do des locamento das articulações e das variações angulares das articulações de mem bros inferiores Disponível em httpwwwyoutubecomwatchvV5p92e3FLwE Para a obtenção dessas variáveis todo um protocolo cuidadosamente conduzido permite o registro do movimento de maneira controlada No vídeo a seguir em inglês observase a preparação de um ambiente em laboratório para registrar alguns movimentos de maneira controlada e reprodutível Um ambiente com oito câmeras de um sistema conhecido como Vicon foi estruturado A montagem pas sa por alguns momentos distintos montar o sistema ajustar a direção das câme ras calibrar as câmeras registrar um sistema de coordenadas conhecido como referência preparar o sujeito posicionando os marcadores nas articulações e nos segmentos a serem captados pelas câmeras verificar se as amplitudes dos movi mentos são registradas captar e reconstruir digitalmente o sujeito além de outras demonstrações possíveis e interessantes Disponível em httpwwwyoutubecomwatchv2uDnW4AtFiEfeaturerelated 67 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA Fi gura 2 Marcação de pontos representativos das articulações de interesse que possibilitam a reconstrução da ima gem dos segmentos Fonte adaptado de Nordin e Frankel 2003 4 2 Dinamometria A dinamometria permite entender as causas do movimento ou seja estuda as forças que iniciam e alteram o movimento humano As características biomecânicas na fase de apoio de qualquer movimento de locomoção são de complexo entendimento devido às variáveis dinâmicas que influenciam esta fase do movimento ou seja suas forças internas ou externas Como mencionado anteriormente na natureza constantemente o aparelho locomotor está sujeito a diferentes forças Essas forças são aplicadas pelo e sobre o aparelho locomotor Dessa forma podemse ter forças internas ou externas ao corpo humano Essas forças refletem a interação das estruturas do aparelho locomotor frente às diferentes solicitações mecânicas como torções tensões e compressões A biomecânica interna investiga as forças que surgem na interação das estruturas do aparelho locomotor Como exemplo podese citar a força de compressão da patela contra o fêmur ou a força de tração do tendão calcâneo na marcha ou na corrida Já a biomecânica externa investiga as forças que surgem da interação do aparelho locomotor com o ambiente como por exemplo as forças de reação do solo FRS em diversas atividades como marcha corrida e salto Para tanto são utilizadas plataformas de força que permitem o registro da FRS nas diferentes atividades Como exemplo veja o vídeo no qual uma pessoa realiza um movimento básico de deslocamento enquanto variáveis cinemáticas e dinâmicas são registradas em tempo real Disponível em httpwwwyoutubecomwatchvuqg9CEn8sJIfeaturerelated 68 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 3 Registro do componente vertical da FRS feita na plataforma de força Nesse instrumento é possível regis trar sucessivos apoios direitos e esquerdos para análise da continuidade da simetria e da variabilidade do movimen to realizado Fonte o autor A plataforma de força é um instrumento posicionado do piso ou em esteiras rolantes Esse instrumento irá registrar as forças aplicadas sobre ela A importância desta medida está na aplicação da terceira Lei de Newton em que uma força aplicada por um corpo receberá outra de igual magnitude e direção e sentido oposto o que significa que a força aplicada sobre a plataforma será exatamente igual à força que será recebida e propagada pelo aparelho locomotor A FRS é uma força tridimensional ou seja ocorre em três direções distintas ou apresenta três componentes de força componente vertical componente horizontal sentido anteroposterior e componente no sentido médiolateral A Figura 4 ilustra as FRS nos três sentidos durante um ciclo da marcha Isso significa que ao andar aplicamos forças verticalmente sobre o solo mas também aplicamos forças no sentido e contra o movimento e ainda para o lado direito e esquerdo Figu ra 4 FRS correspondentes a um ciclo da marcha sendo Fx a componente no sentido vertical Fy a componente no sentido anteroposterior e Fz a componente no sentido médiolateral Fonte o autor 69 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA Na marcha podese perceber que a componente vertical de força Fax apresenta dois picos o primeiro associado ao momento do toque do pé com o solo e o segundo associado à propulsão Dessa forma chamase o primeiro pico de pico passivo e o segundo de pico ativo Ambos os picos apresentam uma magnitude de aproximadamente 13 vezes o peso corporal Entre esses dois picos existe uma deflexão na qual o valor é menor que o peso corporal Como no momento dessa deflexão o segmento está em apoio unilateral o membro inferior contralateral encontrase em oscilação com impulsos parciais em direção oposta ao membro de apoio AMADIO DUARTE 1996 A plataforma de força pode ser também implementada em esteiras rolantes O interessante dessa estratégia é que nesse instrumento vários apoios consecutivos podem ser registrados como observado na Figura 4 A linha vermelha representa o apoio direito e a linha azul representa o apoio esquerdo Cada curva do gráfico representa um apoio e entre as curvas observase um período no qual as duas linhas apresentam valores iguais a zero Esses momentos representam a fase aérea da corrida O conhecimento da FRS nas diversas modalidades esportivas contribui de forma importante para entender a sobrecarga que será imposta ao aparelho locomotor Em algumas modalidades os atletas produzem FRS que podem ultrapassar 16 vezes o peso corporal como no caso da segunda passada do salto triplo AMADIO 1989 Tabela 1 Tabel a 1 Valores do primeiro pico da componente vertical da FRS em algumas modalidades esportivas distintas Fonte adaptado de Amadio 1989 e Baumann 1980 Além desses parâmetros para a interpretação da FRS a dinamometria ocupase com o entendimento sobre como as forças aplicadas são distribuídas na superfície de contato do corpo ou seja preocupase com a distribuição de pressão O interesse em analisar a distribuição de pressão está em evitar que determinada estrutura do aparelho locomotor seja excessivamente sobrecarregada pela concentração excessiva de forças sobre ela Para registrar a distribuição de pressão usase uma matriz de sensores que pode ser instrumentada na forma de uma palmilha As palmilhas permitem a avaliação das forças aplicadas na superfície plantar ou seja na base de sustentação do pé durante os vários movimentos como na corrida 70 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA Esse tipo de instrumento pode ser utilizado para análise da marcha patológica análise de diferentes calçados etc Isto é possível pois as palmilhas registram a força aplicada em cada um de seus sensores e a planta do pé é reconstruída com as magnitudes de força respectivas Figura 5 Figura 5 Imagem obtida a partir da tela de computador com o sof ware que gerencia o sistema de distribuição de pressão Fonte Hall 2009 No registro observase uma escala de cores variando do azul escuro ao vermelho Quanto mais clara for a cor aproximandose do vermelho mais forte maior é a magnitude de pressão medida A região em que a palmilha se encontra em branco indica que os sensores não foram ativados Observe que em razão da fase de apoio da marcha haverá maior ou menor área de contato levando a uma distribuição de pressão mais eficiente ou mais pobre Veja o vídeo ilustrativo da distribuição de pressão plantar registrada por um sis tema de medição na forma de palmilhas que foram posicionadas no calçado de corrida de uma pessoa Observe como as forças se distribuem na superfície de contato durante a fase de apoio em tempo real Disponível em httpwwwyoutubecomwatchveufVDqzYUQfeatureplayerembedded 71 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA É possível notar também o avançar da força durante a fase de apoio sendo essa uma forma usada por muitos pesquisadores para analisar a trajetória do centro de pressão durante a locomoção 43 A ntropometria A antropometria é o método de investigação que se ocupa em determinar características e propriedades do aparelho locomotor como dimensões do corpo e de seus segmentos distribuição de massa braços de alavanca posições articulares entre outros AMADIO DUARTE 1996 Dessa forma a antropometria busca modelos que possam ser utilizados para representar o corpo humano Para tanto tornase necessária a obtenção de medidas médias de densidade corporal por segmento tamanho e proporção média dos segmentos corporais Já a caracterização e a determinação das propriedades da massa corporal e de seus segmentos permitem a avaliação da distribuição dessa massa corporal do centro de massa do corpo ou de cada segmento e do momento de inércia do corpo ou de cada segmento corporal O centro de massa CM é o ponto no qual a massa do corpo está uniformemente distribuída ou seja o torque resultante será igual a zero O CM é um ponto abstrato que se move na medida em que os segmentos corporais se movem em relação aos outros conforme mostra a Figura 6 Figura 6 Alteração do CM em função da movimentação dos segmentos corporais Fonte Hamill 2012 O CM pode ser influenciado pelo tamanho da base de apoio pela projeção do CM nessa base de apoio pela altura do CM e ainda pela massa corporal de cada indivíduo HALL 2009 72 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA 44 El etromiografia A eletromiografia é um método de investigação da biomecânica que registra a atividade elétrica associada à contração muscular e possui aplicação em várias áreas de atuação para a solução de problemas O sinal eletromiográfico EMG representa os potenciais de ação dos sinais elétricos emanados pelo músculo BASMAJIAN DE LUCA 1985 o que corresponde à somação algébrica de todos os potenciais de ação de determinada área A avaliação do sinal EMG pode fornecer informações que contribuem significativamente para o entendimento da ação muscular pois pode indicar como o aparelho locomotor coordena a ação muscular no movimento Esse sinal é obtido por meio de eletrodos que fazem a conexão do corpo com o sistema de aquisição e por isso representa a zona de detecção Para a avaliação de músculos grandes e superficiais utilizamse eletrodos de superfície e para a avaliação de músculos profundos e pequenos são utilizados eletrodos de profundidade como os de fio e agulha SODEBERG KNUTSON 2000 A Figura 7 mostras diferentes tipos de eletrodos utilizados para a captação do sinal EMG Figura 7 Eletrodos utilizados para captação do sinal EMG a eletrodo de superfície passivo b eletrodo de super fície ativo c eletrodo de profundidade em agulha d eletrodo de profundidade em f o Fonte Marchetti 2007 73 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA Esta técnica apresenta aplicação com diferentes finalidades como identificação de músculos ativos análise da marcha análise da fadiga muscular odontologia diagnóstico clínico controle motor análise do rendimento esportivo entre outras Entretanto devese ressaltar que o sinal EMG pode apresentar grande variabilidade sendo altamente influenciado por fatores como posicionamento do eletrodo músculo selecionado tipo de contração muscular forma de realização do movimento tipo de eletrodo e sistema de captação entre outros fatores Assim tornase imprescindível que haja controle desses fatores para que eles não influenciem de forma inadequada a captação e o processamento do sinal EMG A Figura 8 mostra um sinal EMG coletado que chamamos de sinal bruto o que significa que esse sinal não passou por uma série de etapas de processamento indicadas para sua adequada quantificação Figura 8 Sinal EMG A apenas um registro do sinal EMG bruto conhecido como burst B registros brutos de sinais EMG de sete músculos ao longo do tempo Fonte Marchetti 2007 As etapas mais conhecidas de processamento do sinal EMG são filtragem retificação normalização temporal e normalização de intensidade A escolha de cada etapa do processamento do sinal EMG depende do objetivo de cada estudo Após processado o sinal EMG pode ser analisado de forma quantitativa no domínio do tempo ao longo do tempo e do domínio de suas frequências a partir da análise das frequências características do sinal As variáveis mais comuns analisadas no domínio tempo são o valor de pico o valor médio o valor da integral área abaixo da curva e o valor de root mean square RMS No domínio das frequências os valores correspondentes à média e à mediana são mais utilizados para análise A eletromiografia pode ainda ser associada a outros instrumentos de medição permitindo assim investigar a ativação em função da fase na qual a pessoa se encontra no ciclo da marcha por suposição Por exemplo a atividade de um músculo extensor do joelho durante uma flexão de joelho denota uma contração muscular na qual o músculo está alongando portanto denota uma contração excêntrica 74 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA De forma geral é possível observar que os músculos apresentam uma atividade física ao longo do ciclo da passada Isso significa que os músculos não se encontram ativos durante todo o período da passada mas se ativam de forma coordenada em alguns momentos para movimentar ou controlar as articulações durante o movimento humano 45 Dete rminação das Forças Internas Conforme discutido anteriormente a biomecânica pode ser dividida em externa e interna AMADIO DUARTE 1996 Medir as forças externas é uma tarefa relativamente mais fácil pois as forças de interesse são aplicadas externamente ao corpo humano Dessa forma o grande desafio está em conhecer as forças internas pois elas surgem da interação das estruturas do aparelho locomotor Como mencionado analisar as forças internas tornase importante para entender como as diferentes estruturas reagem às forças aplicadas durante o movimento humano Porém a análise direta das forças internas exige a remoção do tecido para que esta seja analisada em testes mecânicos Há ainda a possibilidade de introduzir um transdutor para a medição das forças internas São poucos os estudos que utilizam esta metodologia e alguns usam transdutores em próteses Os transdutores colocados diretamente no tecido biológico são posicionados em estruturas como tendões sendo a maioria no tendão do calcâneo limitandose a medir a força nesta estrutura Os primeiros trabalhos em humanos foram feitos utilizandose sensores do tipo strain gauges no tendão do calcâneo Figura 9 KOMI et al 1987 Mais recentemente estudos utilizaram sensores em próteses do quadril para analisar as forças nesta articulação durante a marcha e a corrida Os resultados obtidos pela eletromiografia permitem várias análises Uma delas por exemplo é a análise da coordenação das ações musculares para a realização da marcha conforme o vídeo ilustrativo A característica completa da atividade muscular na locomoção será abordada futuramente por meio da análise da corri da Disponível em httpwwwyoutubecomwatchvFwCgONoEs Veja no vídeo a seguir algumas aplicações dos métodos de investigação na área da biomecânica do esporte Pelas características não invasivas de alguns méto dos tornase possível o registro de variáveis em situações reais de competição sem afetar a execução do movimento durante a realização da modalidade Disponível em httpwwwyoutubecomwatchvcsrbGCUxzgfeaturerelated 75 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 9 Ilustração dos sensores do tipo strain gauges posicionados no tendão calcâneo para registrar as forças de tensão aplicadas sobre a estrutura interna in vivo Fonte adaptado de Komi et al 1987 Entretanto a estimativa das forças utilizando técnicas diretas apresenta importantes limitações como desconforto e dor causados pela introdução do transdutor que pode alterar as características do movimento Além disso há questões relacionadas às limitações éticas pelo uso de uma técnica invasiva Dessa forma uma alternativa pode ser o uso de modelos matemáticos em biomecânica para a determinação das forças internas Para tanto tem sido utilizada a técnica da dinâmica inversa que pressupõe o cálculo das forças internas musculares e articulares a partir das características inerciais cinemáticas e dinâmicas conhecidas Obviamente este método não está livre de limitações mas representa uma importante ferramenta para a análise das forças internas Os métodos de pesquisa em biomecânica são utilizados para a elaboração dos modelos biomecânicos que permitem o cálculo das forças internas conforme mostra a Figura 10 Figura 10 Áreas para complexa análise do movimento humano Fonte adaptado de Amadio e Duarte 1996 76 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA Amadio e Duarte 1996 sugerem as seguintes etapas para construção de um modelo matemático definição do sistema de investigação construção de um diagrama de corpo livre construção de um modelo de segmentos rígidos articulados entre si elaboração de equações matemáticas para estimativa das forças internas A construção do diagrama de corpos livres é uma ferramenta utilizada para analisar as forças envolvidas dentro de uma situação estática ou dinâmica que representa um esboço simplificado para entender as forças que atuam sobre o sistema NEUMANN 2006 O sistema sob consideração pode ser um simples segmento rígido como exemplo o pé ou representações de vários segmentos como coxapernapé Tudo dependerá do objetivo da análise Para estruturar o diagrama de corpo livre recomendase seguir as seguintes etapas 1 identificar o corpo objeto de interesse 2 desenhar esquematicamente o corpo livre no espaço 3 identificar todas as forças atuantes sobre o sistema quais são elas onde atuam e em que direção atuam Como exemplo podese estruturar o diagrama de corpo livre do antebraço do indivíduo segurando uma bola mantendo uma posição de 90 de flexão de cotovelo conforme Figura 11 Nesse exemplo o corpo de interesse é o antebraço segmento antebraçomão vemos um desenho esquemático do corpo livre no espaço as forças atuantes são o peso do segmento PS o peso da bola PB a força muscular FM representada pela força do bíceps braquial e a força articular FA Figura 11 A antebraço do indivíduo segurando uma bola mantendo uma posição de 90º de f exão do cotovelo B segmento antebraçomão e C modelo simplif cado que mostra as forças que atuam no sistema Fonte adaptado de Smilth Weiss e Lehmkuhl 1997 77 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA Citando outro exemplo podese ter como objetivo determinar a força muscular necessária para que os músculos abdutores do ombro mantenham essa articulação a 90 de abdução Embora a contribuição dos músculos individuais não possa ser determinada um único vetor da força muscular FM resultante é muitas vezes usado para representar a soma de todas as forças musculares de um modo simplificado As forças externas incluem a tração gravitacional do peso do segmento PS A localização do ponto de aplicação das forças FM e PS é determinada com o uso de modelos antropométricos NEUMANN 2006 Para descobrir a FM necessária para manter o ombro em 90 de abdução contração isométrica dos abdutores são utilizadas as seguintes informações obtidas de modelos antropométricos distância de inserção dos músculos abdutores do ombro 7 cm peso do segmento braçoantebraçomão 42 N distância de aplicação do PS é 024 m Pressupondo que a força articular tenha um braço de alavanca muito pequeno seu torque será desprezado Na Figura 12 é apresentado o diagrama de corpo livre dessa situação e na sequência são apresentados os cálculos de determinação da FM Figura 12 R epresentação de um ombro e um segmento superior para análise de diagrama de corpos libres e cálculo da força muscular FM Fonte Hamill 2012 A FM pode ser determinada pressupondo condição de equilíbrio ou seja TR 0 Este é um modelo extremamente simplificado que pode ser utilizado didaticamente para estimar a FM entretanto é preciso considerar que sua aplicação simplificada pode levar a diversos erros tendo em vista que o modelo desconsidera o torque produzido por outros músculos agonistas antagonistas e sinergistas e não considera a resistência oferecida pelos tecidos passivos nem a presença de forças articulares Portanto é possível observar grande complexidade para determinar as forças internas devido ao grande número de variáveis que podem atuar sobre o sistema 78 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA Em geral quando a modelagem é utilizada para cálculo das forças internas é necessário que haja simplificação e aproximação caso contrário o problema se torna intratável e sem solução pois o número de variáveis desconhecidas será maior do que o número de variáveis conhecidas Entretanto o desenvolvimento de modernas técnicas para quantificar o movimento humano e a computação têm capacitado a utilização de modelamentos cada vez mais complexos Como visto anteriormente para estimar as forças internas são utilizadas equações de modelagem resolvidas inversamente técnica conhecida como dinâmica inversa Para tanto são medidos experimentalmente os dados das posições dos segmentos e calculadas as suas derivadas para obter a velocidade e com o cálculo da segunda derivada se obtém a aceleração A partir disso as variáveis cinemáticas podem ser obtidas nas equações de movimento Além dessas variáveis são utilizados os dados de força de reação do solo FRS obtidos na plataforma de força Todavia outras variáveis conhecidas que dizem respeito às características antropométricas do aparelho locomotor precisam alimentar as equações Esses modelos antropométricos fornecem dados como o comprimento relativo dos segmentos a massa relativa a localização do centro de massa e o momento de inércia Com essas variáveis os torques e as forças internas articulares resultantes podem ser calculados pelo método da dinâmica inversa usando diagramas de corpos livres conforme comentado anteriormente A formulação de modelos físicomatemáticos é atualmente uma das principais tarefas da biomecânica Cada simulação do movimento é uma simplificação esquemática do movimento complexo A partir da análise das forças internas importantes considerações acerca do controle do movimento e da sobrecarga mecânica imposta ao aparelho locomotor podem ser feitas contribuindo na busca de parâmetros de eficiência do movimento eou proteção do aparelho locomotor 5 MECÂNICA D OS TECIDOS Na Biomecânica a análise mecânica dos tecidos estuda as estruturas tanto suas características quanto suas respostas no aparelho locomotor separadamente e em interação de qualquer execução do movimento humano Para Bianco 2005 o aparelho locomotor está constantemente sendo submetido às forças musculares e também às forças externas Com isso a análise mecânica das respostas dos tecidos destinase à prevenção de lesões e procura aperfeiçoar estas respostas tentando melhorar o rendimento e perfeição do movimento Prevenindo possíveis lesões e conhecendo as características dos movimentos a tendência é diminuir a sobrecarga do aparelho locomotor Conhecendo a resistência e as características as respostas mecânicas poderão ter efeitos diferentes nas solicitações mecânicas sobre as estruturas AMADIO DUARTE 1996 A análise das respostas dos tecidos é alcançada pela aplicação da área da física e da mecânica que estuda a mecânica dos corpos deformáveis A Mecânica dos corpos deformáveis estuda a relação entre cargas externas aplicadas sobre o corpo e seus efeitos internos nos tecidos Fica claro a partir da descrição que os tecidos respondem às solicitações mecânicas se deformando e é esta deformação que a Biomecânica interna busca observar Para realizar esta observação e descrição frequentemente o tecido necessita ser extraído do corpo e investigado isoladamente Caso contrário tornase difícil saber a extensão das respostas do tecido 79 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA Obviamente esta análise apresenta pontos positivos e negativos O ponto positivo é o controle nas variáveis e a análise mais precisa das respostas dos tecidos quando estes são submetidos a testes mecânicos de resistência O ponto negativo é que por questões éticas as amostras analisadas na maioria das vezes são extraídas de animais e não de seres humanos Embora a característica do tecido seja semelhante é possível que existam certas diferenças que talvez ainda nem tenham sido identif cadas Além disso quando um animal é submetido à prática de um exercício físico qualquer o efeito da sobrecarga do exercício pode não ser o mesmo que no ser humano Infelizmente estudos em seres humanos envolveriam o uso de cadáveres ou a análise in vivo com a introdução de um instrumento de medição transdutor no tecido para registrar as forças e solicitações mecânicas Em ambos os casos problemas surgem pois os cadáveres muitas vezes apresentam uma faixa etária especif ca e não representativa da população além da deterioração eventual que pode ter se instalado em diferentes níveis Por sua vez o uso de instrumentos de medição introduzidos no aparelho locomotor de forma invasiva afeta a naturalidade do movimento além de causar dor e alterar a resposta do próprio tecido que se destina observar A mecânica dos tecidos tem como objetivo investigar e analisar as possíveis respostas da mecânica de suas estruturas e tecidos Desta forma conseguimos entender melhor as formas de lesões em geral e podemos prevenir as respostas dos tecidos HAMILL 2012 Entretanto buscamos identif car e controlar estas variáveis que podem aumentar a probabilidade de evitar a lesão e ainda mais ter conhecimento das respostas dos tecidos para otimizar e aumentar a performance nas práticas esportivas 6 CONCEITOS GERAIS A biomecânica investiga várias estruturas dentro delas a biomecânica interna analisando estruturas como tecido muscular ligamentos tecido ósseo f brocartilagem cartilagem articular e tendões Para melhor entendimento das respostas biológicas será necessário avaliar os tipos de forças e por onde serão aplicadas nas estruturas Segundo Hal l 2009 sofremos alguns tipos de forças essas forças que agem nas estruturas são chamadas de solicitações mecânicas Estas solicitações mecânicas são conhecidas como envergamento ou f exão compressão deslizamento ou cisalhamento tração e torção ou até mesmo combinadas Figura 13 Figura 13 Ti pos diferentes de forças às quais os materiais podem ser impostos Fonte adaptado de Hall 2009 80 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA Compressão são duas forças aplicadas na mesma direção porém em sentidos opostos a uma magnitude está encontrada no centro da estrutura Sua característica é a aproximação gerando o esmagamento da estrutura Um exemplo clássico do esmagamento sobre o corpo humano é a força da gravidade onde faz o achatamento dos discos intervertebral saudando uma possível hérnia de disco Tração ou tensão é a força que age nas extremidades das estruturas como a compressão porém sua diferença é o afastamento da mesma Também terá sempre duas forças agindo na mesma direção mas com sentidos opostos Um exemplo é a barra f xa a gravidade nos puxa para baixo e a barra nos traciona para cima HAMILL 2012 Envergamento ou f exão é a ação de uma ou mais forças agindo na estrutura tentando curvála com o intuito de dobrar A magnitude deste estresse é proporcional à sua distância do eixo do osso ou seja quanto maior for a distância do eixo maior a magnitude NORKIN FRANKEL 2003 Ação da força de f exão juntamente com a força de tração com uma força de compressão Um exemplo bem típico é o exercício de supino na musculação quando a barra faz a força no braço e antebraço caso fosse menos rígido os segmentos curvariam cedendo até que a barra tocasse no peito O deslizamento ou cisalhamento são forças tangenciais e opostas aplicada em uma direção angular O cisalhamento ocorre em situações de movimento articular em que os ossos se deslocam em contato um com o outro Um exemplo clássico ocorre no fêmur exatamente no colo do fêmur Sendo que tem uma força agindo para baixo e outra para cima fazendo com que o colo do fêmur tente deslizar para baixo A torção ocorre quanto duas forças externas opostas são aplicadas na estrutura de forma rotacional sendo esta força tangencial em rotação Em consequência ocorre aproximação e um achatamento da estrutura Esta solicitação mecânica de torção f ca bem visível quando realizamos uma rotação na coluna vertebral fazendo com quem os discos vertebrais se achatem e as estruturas aproximem Em algumas situações realizamos movimentos com diferente aplicabilidade dessas forças de solicitações mecânicas muitas vezes com combinações destas forças sobre a mesma estrutura Segundo Nordin e Frankel 2003 uma técnica específ ca pode ter diferentes tipos de forças mecânicas e temos que conhecer os efeitos destas solicitações sobre o aparelho locomotor É de suma importância conhecer as respostas de cada mecanismo Para melhor obtenção das respostas temos que analisar as estruturas separadamente É comum utilizarmos testes mecânicos envolvendo máquinas que produzem as forças na magnitude progressiva até chegar no ponto de falência do tecido Um exemplo é submeter um osso a um teste de compressão para analisar os efeitos que serão produzidos neste osso Lógico que existirão respostas diferentes em relação às outras estruturas corporais pois analisamos apenas uma estrutura separada e isolada Portanto a intenção é analisar o tipo e compreender as características da resposta onde se pode aplicar a sobrecarga para não extrapolar os tecidos corporais Em qualquer modalidade esportiva o risco de lesão é grande e caso venha a surgir uma lesão haverá interrupção no treino Para isso visamos a prevenção destas possíveis lesões analisando a questão e respostas das solicitações mecânicas Portanto observamos os gestos de cada modalidade e suas respectivas lesões específ cas dentro das diferentes estruturas corporais Entretanto hoje com o avanço das pesquisas temos condições de identif car possíveis surgimentos de alguns tipos de lesões devido à magnitude da carga aplicada e à frequência que está sendo aplicada ao longo da prática esportiva HAMILL KNUTZEN 2012 Com isso podemos observar a probabilidade em desenvolver uma lesão devido à magnitude e ou frequência desta carga aplicada 81 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA Para Hall 2009 se a magnitude desta carga ou a intensidade estiver alta teremos que controlar a frequência desta carga aplicada para diminuir os riscos de qualquer tipo de lesão nas estruturas Pois com cargas altas aplicadas em excesso a probabilidade de desenvolver uma lesão será grande Embora não possamos dar garantia de que a lesão ocorrerá temos em conta outros fatores que inf uenciam diretamente como característica e tipos de carga estrutura do aparelho resistência nos tecidos em função dos níveis de condicionamento físico de cada indivíduo entre outros Figura 14 Aná lise da probabilidade de uma estrutura corporal sofrer uma lesão em função de duas variáveis 1 magnitude de carga ou intensidade e 2 frequência de carga ou volume Fonte adaptado de Hall 2009 Temos dois tipos de lesões aguda e crônica As lesões agudas são conhecidas como traumáticas ou melhor dizendo diretas aquelas nas quais a magnitude da força é alta sendo que com uma aplicação de força já pode ocorrer uma lesão Exemplo disso é uma série de musculação em que lesionamos o tecido muscular causando uma inf amação Também podemos chamar as lesões crônicas de lesão por esforço repetitivo a magnitude da carga não é elevada mas em contrapartida o número de repetições são altas causando um overtraining Exemplo disso são as lesões em maratonistas e triatletas pelo fato de os treinos serem longos e repetitivos Esta aplicação de carga por ser de baixa magnitude as repetições são de grande quantidade causando microtraumas que não representam risco mas em conjunto com a somatória destas forças aplicadas podem gerar uma sobrecarga no aparelho locomotor causando lesões por estresse HALL 2009 Entretanto uma sobrecarga da atividade física por si só não é prejudicial ao corpo nas condições adequadas pois os microtraumas produzidos do treinamento serão regenerados rapidamente e ainda ajudarão gradualmente a dar estímulos para melhoria da resistência do tecido Para Gomes 2009 quando a sobrecarga é alta o tempo de recuperação terá que ser na mesma magnitude já se a recuperação não for proporcional a esta magnitude podemos chamar de recuperação incompleta que na somatória poderá levar a uma lesão por estresse 82 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA Desta forma temos que ter em consideração o condicionamento físico de cada indivíduo sendo que uma pessoa bem condicionada consegue aguentar uma sobrecarga bem maior comparado com uma pessoa mal condicionada devido às adaptações adquiridas nos tecidos tornandoos mais resistentes à magnitude carga e volume maior Por isso temos que considerar cargas altas ou baixas quando aplicadas em excesso num curto período de tempo podemos aumentar signif cativamente o índice de lesões GOMES 2009 7 TECIDO ÓSSEO Tem como função sustentação áreas de f xação armazenamento alavancas e formação de células sanguíneas Os ossos protegem o cérebro e os órgão internos mas também armazenam gorduras e minerais e f nalmente a formação de células sanguíneas O tecido ósseo é de material notável e leve tendo propriedades de sustentação e de movimento é composta uma matriz de sais inorgânicos e colágeno e um material orgânico encontrado em todo o tecido conjuntivo NIGG HERZOG 2006 NORDIN FRANKEL 2003 As células ósseas são os osteócitos divididos em dois tipos osteoblastos e osteoclastos que são responsáveis pela remodelagem óssea Os osteoclastos são as células responsáveis pela destruição e convertem os sais de cálcio em uma forma solúvel facilitando sua transformação em sangue Já os osteoblastos são responsáveis pela produção das f bras orgânicas que depositam o cálcio nas estruturas HAMILL 2012 A combinação dos osteoblastos e osteoclastos garante a manutenção do tecido ósseo saudável e resistente Entretanto é essa relação de intensidade de atividade das células que aumenta ou diminui a massa óssea Se por um acaso aumentar a atividade dos osteoblastos teremos um aumento da massa óssea por sua vez se aumentarmos a atividade das células osteoclastos haverá uma diminuição da massa podendo surgir a patologia de osteopenia ou até mesmo uma osteoporose Temos dois tipos de composição óssea os compactos ou corticais e os esponjosos ou trabeculares Ambos apresentam tecido trabecular internamente em quantidades maiores ou menores com revestimento mais f nos e mais espessos como o osso cortical A quantidade depende do tipo de osso os longos têm quantidade trabecular nas epíf ses e recobertos por osso cortical no seu corpo Já os ossos como nas vertebras apresentam uma camada f na de cortical e seu corpo é preenchido de osso trabecular HALL 2009 Embora tanto o osso cortical quanto o trabecular têm semelhanças em suas características ambos diferem em rigidez e na deformação tendo a mesma capacidade de tolerar as cargas ENOKA 2000 Suas respostas podem ser investigadas na curva de deformação obtida em teste mecânico apresentado na f gura a seguir Figura 15 83 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 15 Curv a de estresse deformação do osso que representa a resposta do tecido submetido a um teste mecâni co de compressão Dois tipos de respostas podem ser observados respostas elásticas AB e resposta plástica BC antes de ocorrer a fratura C Fonte adaptado de Nordin e Frankel 2003 Observase a deformação no tecido em função da aplicação de uma força que chamamos de estresse A força aplicada representa o estresse sofrido na área determinada no tecido Desta forma conseguimos comparar as dimensões distintas que foram tomadas nesta circunstância A curva de estresse demonstra a deformação óssea tendo em conta que qualquer tecido pode sofrer deformação quando há uma ação da força Tendo em conta que esta deformação pode ser de dois tipos plástica ou elástica A deformação elástica signif ca que o tecido volta ao formato original caso seja plástica por conta da magnitude da força aplicada ultrapassando os limites da estrutura pode acarretar uma lesão NORDIN FRANKEL 2003 São inúmeros os fatores que interferem nas respostas dos tecidos descritos anteriormente Entre estes fatore temos os tipos de solicitações mecânicas tração f exão e compressão podendo ser pela quantidade de massa óssea ou pela ausência ou até mesmo pelos fatores maturacionais crianças adultos e idosos tipo de osso trabecular ou cortical entre outros Segundo Amadio e Barbanti 2000 para prevenir as lesões crônicas nos tecidos ósseos chamadas de fratura por estresse é de grande importância entender e compreender os feitos que esses fatores exercem no tecido ósseo Figura 16 Máxim a carga tolerada pelo tecido óssea até a fratura nos diferentes tipos de solicitações mecânicas Resultado obtido a partir de testes mecânicos Fonte adaptado de Hall 2009 84 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA A Figura 16 ilustra a magnitude de um estresse máximo que um osso pode suportar para uma fratura com ação da força de compressão tensão e força de cisalhamento Percebese que a magnitude de força de compressão é superior às demais Com isso os seres humanos têm uma resistência maior à força de compressão comparado com as outras solicitações mecânicas pois estamos em constante estresse da gravidade 8 CARTILAGEM ART ICULAR Cartilagem articular ou cartilagem hialina é uma substância avascular que consiste em 60 a 80 de água e em uma matriz sólida composta de colágeno e proteoglicano A cartilagem articular é encontrada nas extremidades dos ossos que compõem as articulações sinoviais HAMILL 2012 Figura 17 As propriedades da cartilagem a tornam bastante apropriada para resistir às forças de cisalhamento pelo fato de o tecido responder às cargas de maneira viscoelástica A cartilagem é importante para a estabilidade e funcionamento de uma articulação porque esse tecido distribui as cargas pela superfície e reduz pela metade as forças de contato Desta forma com sua superfície lisa e banhada por líquido sinovial faz com que o atrito diminua e minimize ao máximo o desgaste da articulação tornando o movimento mais fácil e econômico no pondo de vista do gasto de energia NORDIN FRANKEL 2003 Figura 17 Ilustr ação de uma articulação do joelho na qual se observa que todas as extremidades ósseas que inte ragem entre si por meio de contato apresentam cartilagem articular recobrindoas Fonte adaptado de Hall 2009 9 FIBROCARTILAGEM Outro tipo de cartilagem é a f brocartilagem frequentemente existente onde a cartilagem articular encontra um tendão ou ligamento Seu funcionamento é como de um intermediador entre a cartilagem e outros tecidos conjuntivos HAMILL 2012 Elas podem formar anéis como nos discos intervertebrais ou formar uma meia lua como nos meniscos HALL 2009 São formadas por f bras de colágeno concêntricas 85 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA O joelho possui dois meniscos chamados de menisco medial e lateral Têm um formato diferente dos discos intervertebrais pois acompanham e possibilitam encaixar os côndilos do fêmur DUFOUR 2003 O menisco tem algumas funções mas destacase a melhora do encaixe entre o fêmur e a tíbia possibilitando uma melhor estabilidade desta articulação e distribuir de maneira mais harmoniosa as forças diminuindo o estresse articular e a pressão HALL 2009 NORDIN FRANKEL 2003 WHITING ZERNICKE 2001 Já os discos intervertebrais possuem a f brocartilagem anelar que forma o anel f broso e no interior apresenta o núcleo pulposo O núcleo é formado basicamente de água e proteoglicanos A função dos discos é restringir movimentos excessivos e distribuição de cargas mecânicas NORDIN FRANKEL 2003 Já o núcleo pulposo apresenta características hidrostáticas pelo fato de ser um gel seu papel é distribuir as cargas no anel f broso Quando há uma compressão o núcleo expande para todas as direções aplicando uma carga uniforme para toda extensão do disco Figura 18 Figura 18 Ilustra ção do efeito da solicitação mecânica em compressão sobre o disco intervertebral promovendo a expansão uniforme do núcleo pulposo em todas as direções e garantindo a adequada distribuição das cargas sobre o anel f broso Fonte adaptado de Hall 2009 10 LIGAMENTO E T ENDÃO Os ligamentos e tendões têm características muito semelhantes embora com funções diferentes nas estruturas apresentadas Começando com as funções o tendão é a estrutura que conecta os músculos nos ossos desta forma a função do tendão é transmitir as forças de tensão que o músculo produz ao osso e desta forma acontece o movimento Os ligamentos também são estruturas que conectam os ossos assim sua função é dar estabilidade nas articulações para que não haja movimentos indesejáveis entre os segmentos FUNG 1993 Ambos têm na sua composição uma grande parte de f bras de colágeno Estas são f bras elásticas e muito resistente suportando as solicitações mecânicas HAMILL 2012 Observamos o comportamento mecânico das estruturas com testes mecânicos assim observamos as respostas destas estruturas quando houver solicitações mecânicas de tensão ou tração Figura 19 Os ligamentos e tendões possuem quatro fases de resposta 86 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA A primeira fase está representada pelo alinhamento das f bras Quando não estão sendo tracionadas as estruturas têm à disposição ondulada e relaxada Com uma carga de tração pequena temos o alinhamento destas estruturas e elas encontramse alinhadas e esticadas Na fase 2 conhecida como fase de resposta linear as f bras respondem a força de tração por meio de alongamento Já a fase 3 representa o instante em que as f bras de colágeno são aleatoriamente rompidas na sua extensão e há um aumento gradativo da resistência para que não haja rupturas dessas estruturas Fase na qual podemos chamar de falha ou microfalha E por último a quarta fase que representa a ruptura total das f bras pelo fato de ter atingido a carga máxima e as estruturas não foram capazes de responder ao estímulo NORDIN FRANKEL 2003 Figura 19 Gráf co representando a resposta mecânica do tendão submetido a um teste mecânico em tração até a sua ruptura total Os números 1 2 3 e 4 correspondem às quatro fases de resposta desta estrutura Fonte adaptado de Nordin e Frankel 2003 É importante saber qual o limite superior das cargas aplicadas para que não haja rupturas das estruturas A carga máxima tolerada é superior que nas condições f siológicas das estruturas normais NORDIN FRANKEL 2003 Segundo Fung 1993 quando executamos uma atividade como corrida ou salto as cargas máximas correspondem a 30 da carga necessária para causar uma ruptura total das estruturas A ruptura é possível não pela magnitude e sim pela associação de fatores determinantes para a lesão nos tecidos 11 TECIDO MUSCULAR O tecido muscular exerce forças e portanto são os principais elementos de contribuição para o movimento humano O músculo é o único tecido ativo capaz de produzir tensão O tecido muscular tem como característica excitabilidade contratilidade extensibilidade e elasticidade A excitabilidade é a capacidade de responder a estímulos A contratilidade é a capacidade do músculo de gerar tensão e encurtar ao receber um estímulo A extensibilidade é a capacidade do músculo de alongar ou esticar além o comprimento em repouso A elasticidade é a capacidade da f bra muscular em retornar ao seu comprimento em repouso HAMILL 2012 87 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA O músculo é formado por f bras musculares Essas f bras podem ser cilíndricas longas multinucleadas e nestas estruturas temos as miof brilas Com um grande número de miof brilas formamos as f bras musculares as miof brilas são posicionadas em paralelos Para formar a miof brilas são necessários diversos sarcômeros em série e dentro destes sarcômeros encontramos os f lamentos actina f lamento f no e a miosina f lamento grosso O sarcolema é uma membrana elástica f na que recobre as f bras musculares essas f bras musculares são cobertas por uma membrana chamada de endomísio Quando agrupamos essas f bras musculares formamos os feixes chamados de fascículo que são recobertos por uma membrana chamada perimísio O ventre muscular é todo conjunto dos fascículos recobertos por uma membrana chamada epimísio ENOKA 2000 HALL 2009 NORDIN FRANKEL 2003 O músculo possui três componentes componente contrátil f lamentos actina e miosina componente elástico em paralelo epimísio perimísio e endomísio e componente elástico em série tendões A contração muscular ocorre devido a um potencial de ação estímulo fazendo com que haja uma despolarização da membrana e assim todo o processo químico ocorre Logo após as reações químicas os f lamentos de tropomiosina deslizam liberando os f lamentos de actina para que os f lamentos de miosina se conectem nos f lamentos de actina formando as pontes cruzadas Desta forma a cabeça da miosina faz o deslocamento puxando os f lamentos de actina fazendo com que haja o encurtamento dos sarcômeros ENOKA 2000 HALL 2009 HAMILL KNUTZEN 1999 NORDIN FRANKEL 2003 12 TORQUE E ALAVANC AS Para compreender os conceitos de torque e alavancas é de suma importância entendermos a forma que o músculo é capaz de produzir movimento Entretanto para entendermos estes conceitos é necessário conhecer os tipos de movimentos possíveis a natura e as forças que agem sobre o corpo humano Os movimentos da natureza são classif cados em movimentos de translação e rotação HALL 2009 ÖZKAYA NORDIN 1991 Estes movimentos podem ser isolados ou combinados os movimentos de translação são aqueles em que o corpo se desloca por inteiro na mesma direção com a mesma velocidade e aceleração HALL 2009 Um exemplo típico de movimento de translação é quando uma pessoa desloca e sua cabeça em relação a seu nariz está sempre na mesma direção e velocidade Porém o movimento de translação é dividido em dois tipos retilíneo em linha reta ou curvilíneo quando o movimento faz uma parábola O movimento de rotação ocorre quando algo gira em torno de um eixo sendo que a velocidade de deslocamento será diferente O balanço do braço é um exemplo típico de movimento de rotação HALL 2009 httpswwwyoutubecomwatchvKlq6JaTBBs 88 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA O aparelho locomotor simplif ca muito bem os movimentos de translação e rotação pelo fato de que ao mesmo tempo um segmento se desloca no movimento de translação e outro segmento se desloca no movimento de rotação enquanto o corpo se desloca em linha reta as articulações se movimentam em rotação Depois de entender o movimento é necessário aplicar as leis de Newton Nas três leis de Newton conseguimos explicar o comportamento do corpo em movimento qual forma do estado do movimento se encontra se há alterações ou consequências ou se há interação de dois corpos durante o movimento ÖZKAYA NORDIN 1991 A primeira lei de Newton é também conhecida como Lei da Inércia Inércia é a tendência de os corpos permanecerem em repouso ou em movimento retilíneo uniforme sendo que a soma das forças sobre o corpo será igual a zero Se o corpo estiver em repouso permanecerá em repouso e se um corpo estiver em movimento sua tendência é permanecer em movimento com a velocidade constante A segunda lei ou Princípio Fundamental da Dinâmica é quando o corpo sofre a ação de uma ou mais forças cuja resultante é diferente de zero O corpo terá uma aceleração na direção da força com sua magnitude da aceleração proporcional à magnitude da força resultante aplicada A terceira Lei de Newton é chamada de Lei da Ação e Reação no qual toda força de ação é correspondida por uma força de reação da mesma magnitude e direção que a força aplicada porém com sentido oposto Portanto uma pessoa ao caminhar aplica uma força ação ao solo e o solo aplicará uma força reação na pessoa com a mesma magnitude e direção porém no sentido oposto ÖZKAYA NORDIN 1991 O movimento somente se inicia por uma aplicação de força A força aplicada causará um movimento de translação O causador do movimento de rotação não é a força e sim o torque O torque é a força que gera um movimento de rotação Enquanto a força resulta do produto da massa pela aceleração F m x a o torque resulta do produto dessa mesma força com o braço de alavanca T F x d O braço de alavanca é uma distância medida em metros a partir da linha de ação da força direção da força até o eixo de rotação HALL 2009 A distância perpendicular da linha de ação da força ao eixo de rotação é a menor distância que une a linha ao eixo Uma vez que todos os movimentos articulares são movimentos de rotação isso signif ca que os músculos do corpo produzem força tensão que gera torques nas articulações HALL 2009 A Figura 20 exemplif ca o músculo bíceps braquial que pela contração muscular resulta em uma força de tensão Fm que por sua vez a produz um torque na articulação do cotovelo A força muscular será aplicada na inserção deste músculo gerando uma tração sobre o osso Por conta disso o braço se alavanca desta força Nesta situação é a distância indicada pelo símbolo d que corresponde à distância perpendicular da linha de ação da força muscular ao centro de rotação HALL 2009 89 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 20 Ilustraçã o de um sistema de alavanca na qual um bíceps braquial produz um torque muscular Tm so bre a articulação do cotovelo centro de rotação Este torque deriva do produto da força muscular Fm com o braço de alavanca deste mesmo músculo d para a articulação do cotovelo Fonte adaptado de Hall 2009 No sistema de alavancas a disposição do eixo de rotação dá origem a três tipos de alavancas de primeira classe ou interf xa segunda classe ou interresistente e a de terceira classe ou interpotente HAMILL KNUTZEN 2003 HAY 1993 Para cada tipo de alavanca apresenta uma característica que precisamos discutir e esclarecer Figura 21 Figura 21 Representa ção dos três tipos de alavancas possíveis interf xa interresistente e interpotente Estas ala vancas representam a disposição distinta que seus elementos eixos força muscular M e força peso P podem apresentar Fonte adaptado de Hall 2009 90 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA Na alavanca interresistente a força muscular M terá vantagem em movimentar o peso P pelo fato que se encontra mais distante do eixo de rotação e com isso o braço de alavanca da força é maior Desta forma facilita o movimento de resistência caracterizando esta alavanca como ideal para gerar força vantagem mecânica de força ou seja ideal para mobilizar grandes massas SMITH WEISS DONLEHMKUHL 1997 Um exemplo deste tipo de alavanca no nosso corpo é a articulação do tornozelo pelo fato da aplicação da força ser na ponta do pé Já na alavanca interpotente a força muscular M está posicionada entre o eixo de rotação e a força peso P Neste caso a força muscular está em desvantagem pelo fato do seu braço de alavanca ser menor que o braço de alavanca da força peso assim sua magnitude terá que ser superior à magnitude da força peso para mover a resistência A alavanca interpotente não é de grande valia para gerar força mas por outro lado é de grande importância para gerar velocidade Como a resistência encontrase mais distante do eixo de rotação a sua velocidade linear será maior desta forma a sua vantagem mecânica é de velocidade Uma articulação que proporciona este tipo de alavanca é a articulação do joelho SMITH WEISS DON LEHMKUHL 1997 E para f nalizar a alavanca interf xa e o eixo de rotação estão exatamente entre a força peso P e a força muscular M Ela não tem uma característica previamente def nida pelo fato que o eixo pode estar mais próximo de uma força e distante da outra Entretanto não importa se estará mais próxima de uma ou de outra sempre estará entre ela Uma curiosidade desta alavanca é que caso o eixo estiver próximo da força muscular ela terá as características da velocidade linear mas caso o eixo estiver mais próximo da força peso a sua característica se voltará para a produção de força Uma vez que a relação entre os torques musculares e dos pesos depende da magnitude da força produzida e dos seus respectivos braços de alavanca e que o braço de alavanca do músculo varia ao longo da amplitude de movimento de forma constante as exigências de torque muscular serão essencialmente reguladas pelas alterações resultantes da variabilidade no toque do peso tanto no que se refere à magnitude da força peso quanto à localização do seu ponto de aplicação A Biomecânica nada mais é que a física aplicada ao corpo humano Portanto em qualquer tipo de análise de um movimento teremos que ter conhecimento da físi ca Principalmente as três leis de Newton Sugerimos a leitura do livro de HALL S Biomecânica Básica 2007 91 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA Leis de Newton Primeira Lei de Newton é chamada de Lei da Inércia Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em uma linha reta a menos que seja forçado a mudar aquele estado por forças aplica das sobre ele A Segunda Lei de Newton também conhecida como Lei da Superposição de For ças ou como Princípio Fundamental da Dinâmica traduzida de sua forma original é apresentada a seguir A mudança de movimento é proporcional à força motora imprimida e é produzida na direção de linha reta na qual aquela força é aplicada A Terceira Lei de Newton recebe o nome de Lei da Ação e Reação Essa lei diz que todas as forças surgem aos pares ao aplicarmos uma força sobre um corpo ação recebemos desse corpo a mesma força reação com mesmo módulo e na mesma direção porém com sentido oposto Este vídeo aborta a importância da biomecânica na área da educação física e as atuais pesquisas que estão sendo realizadas Assista o vídeo Pesquisa em Biomecânica na Escola de Educação Física e Espor te da USP Disponível em httpswwwyoutubecomwatchvSfJuimFThTc 92 WWWUNINGABR CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA CONSIDERAÇÕES FINAIS Nessa unidade concluímos sobre as divisões que a biomecânica apresenta seus métodos e os instrumentos utilizados para análise do movimento humano Tendo em conta que essas análises vão depender dos métodos que irão ser utilizados e o que queremos investigar quais respostas queremos verif car e em quais tecidos Agora com o domínio da Cinesiologia e Biomecânica podemos ter uma visão sobre como o corpo humano funciona e de que forma o movimento surge os tipos de movimentos envolvidos no corpo humano as cargas sofridas pelas forças externas e interna Entretanto buscamos sempre analisar as respostas sofridas pelo estresse mecânico e assim podendo evitar lesões 93 WWWUNINGABR ENSINO A DISTÂNCIA REFERÊNCIAS AMADIO A C DUARTE M Fundamentos biomecânicos para análise do movimento humano São Paulo Laboratório de Biomecânica EEFUSP 1998 AMADIO A C Fundamentos de biomecânica do esporte considerações sobre análise cinética e aspectos neuromusculares do movimento Tese Livre Docência em Educação Física Escola de Educação Física e Esporte da Universidade de São Paulo São Paulo 1989 AMADIO A C BARBANTI V J Org A biodinâmica do movimento humano e suas relações interdisciplinares São Paulo Estação Liberdade 2000 ANATOMIA ONLINE Articulação do complexo do cotovelo Disponível em httpswww anatomiaonlinecomarticulacoesmembrosuperior Acesso em 01 jul 2019 BARBANTI V et al Org Esporte e atividade física interação entre rendimento e saúde Barueri SP Manole 2002 BASMAJIAN J V DE LUCA C J Muscule aclive ter funcionas revele bi electromyography 5 ed Baltimore MD Williams Wilkins 1985 BAUMANN W Zu einigen problemen der biomechanik des sports Sortwissenschaf v 3 p 24051 1980 CABEÇO NEGRO Contração muscular isométrica 2015 Disponível em httpwww cabeconegrocombrcolunistasqualidadedevidaabdominalpranchaoobjetivoeos mC3BAsculosenvolvidos11827604 Acesso em 01 jul 2019 CARPENTER C S Biomecânica Rio de Janeiro Sprint 2005 CARR G Biomecânica dos esportes um guia prático Barueri SP Manole 1998 CLÍNICA FISIO SPORTS Aparelho que mensura a força isocinética 2014 Disponível em httpwwwclinicaf siosportsamcombrequipamentosindexphp Acesso em 01 jul 2019 DREAMS TIME Complexo articular do joelho 2015 Disponível em httpsptdreamstime comimagemdestockroyaltyfreeanatomiadojoelhodireitoimage25432096 Acesso em 05 jul 2019 DUFOUR M Anatomia do aparelho locomotor Rio de Janeiro GuanabaraKoogan 2003 v 1 DUTTON M Fisioterapia ortopédica exame avaliação e intervenção Porto Alegre Artmed 2006 EDUCAÇÃO FÍSICA E SAÚDE Complexo articular do pé e tornozelo 2013 Disponível em httphenrysamenezesblogspotcom201308anatomiahumanaosteologiahtml Acesso em 05 jul 2019 94 WWWUNINGABR ENSINO A DISTÂNCIA REFERÊNCIAS ENOKA R M Bases neuromecânicas da cinesiologia 2 ed São Paulo Manole 2000 GOMES A C Treinamento desportivo estruturação e periotização 2 ed Porto Alegre Artmed 2009 HALL S J Biomecânica básica 5 ed São Paulo Manole 2009 HAMILL J KNUTZEN K M Bases biomecânicas do movimento humano Barueri SP Manole 2012 HAY J G Biomecânica das técnicas desportivas Rio de Janeiro Interamericana 1981 HOFFMAN S J HARRIS J C Org Cinesiologia o estudo da atividade física Porto Alegre Artmed 2002 HOPPENFIELD S Propedêutica ortopédica coluna e extremidades São Paulo Atheneu 2002 KAPANDJI A I Fisiologia articular membro superior 5 ed São Paulo Manole 1990 KENDALL F P MCCREARY E K Músculos provas e funções 3 ed São Paulo Manole 1987 KENHUB Articulação acromioclavicular 2016 Disponível em httpswwwkenhubcompt startanatomyglenohumeraljoint Acesso em 01 jul 2019 KENHUB Articulação coracoclavicular 2016 Disponível em httpswwwkenhubcompt startanatomyglenohumeraljoint Acesso em 01 jul 2019 KENHUB Articulação escapulotorácica 2016 Disponível em httpswwwkenhubcompt startanatomyglenohumeraljoint Acesso em 01 jul 2019 KENHUB Articulação esternoclavicular 2016 Disponível em httpswwwkenhubcompt startanatomyglenohumeraljoint Acesso em 01 jul 2019 KENHUB Articulação glenoumeral 2016 Disponível em httpswwwkenhubcomptstart anatomyglenohumeraljoint Acesso em 01 jul 2019 KENHUB Complexo articular do quadril 2016 Disponível em httpswwwkenhubcompt startmusclespelvishipfemur Acesso em 05 jul 2019 MARCHETTI P H CARLHEIROS R CHARRO M Biomecânica aplicada Uma abordagem para o treinamento de força São Paulo Phorte editora 2007 MOORE K L AGUR A M R Fundamentos de anatomia clínica 2 ed Rio de Janeiro Guanabara Koogan 2004 NETTER F H Atlas de Anatomia Humana 2 ed Porto Alegre Artmed 2000 95 WWWUNINGABR ENSINO A DISTÂNCIA REFERÊNCIAS NEUMANN D A Cinesiologia do aparelho musculoesquelético fundamentos para a reabilitação física Rio de Janeiro GuanabaraKoogan 2006 NORDIN M FRANKEL V H Biomecânica básica do sistema músculoesquelético 3 ed Rio de Janeiro Guanabara Koogan 2003 ÖZKAYA N NORDIN M Fundamentals of biomechanics equilibrium motion and deformation Nova York Van Nostrand Reinhold 1991 SMITH L K WEISS E L DON LEHMKUHL L Cinesilogia clínica de Brunnstrom 5 ed Barueri SP Manole 1997 SODERBERG G L KNUTSON L M A guide for use and interpretation of kinesiologic electromyographic data Physical T eraphy v 80 n 5 p 48598 2000 SPENCE A P Anatomia humana básica 2 ed Barueri SP Manole 1991 TANI G Cinesiologia Educação Física e esporte ordem emanante do caos na estrutura acadêmica Motus Corporis Rio de Janeiro v 3 n 2 p 950 dez 1996 THOMPSON CW FLOYD R T Manual de Cinesiologia Estrutural 14 ed São Paulo Manole 2006 VIEIRA E A CAETANO E B Bases anátomofuncionais da articulação do cotovelo contribuição ao estudo das estruturas estabilizadoras dos compartimentos medial e lateral Revista Brasileira de Ortopedia v 34 n 8 p 4818 1999 WHITING W C ZERNICKE R F Biomecânica da lesão musculoesquelética Rio de Janeiro GuanabaraKoogan 2001 WINTER D A Biomechanics and motor control of human movement New York John Wiley Sons 1990 ZATSIORSKY V M Biomecânica do Esporte Performance no desempenho e prevenção de lesão Rio de Janeiro Guanabara Koogan 2004