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SAÚDE E MEDICINA CONTEÚDO Biomecânica Copyright © Portal Educação 2013 – Portal Educação Todos os direitos reservados R: Sete de setembro, 1686 – Centro – CEP: 79002-130 Telematrículas e Teleatendimento: 0800 707 4520 Internacional: +55 (67) 3303-4520 atendimento@portaleducacao.com.br – Campo Grande-MS Endereço Internet: http://www.portaleducacao.com.br Dados Internacionais de Catalogação na Publicação - Brasil Triagem Organização LTDA ME Bibliotecário responsável: Rodrigo Pereira CRB 1/2167 Portal Educação P842b Biomecânica / Portal Educação. - Campo Grande: Portal Educação, 2013. 98p. : il. Inclui bibliografia ISBN 978-85-8241-807-9 1. Biomecânica. I. Portal Educação. II. Título. CDD 571.43 SUMÁRIO 1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS SOBRE A BIOMECÂNICA 1.1 Fundamentos dobre o movimento humano 2 CONSIDERAÇÕES ESQUELÉTICAS ASSOCIADAS AO MOVIMENTO HUMANO 3 CARACTERÍSTICAS MUSCULARES PARA O MOVIMENTO HUMANO 3.1 Ângulo de inserção muscular 3.2 Relação força-tempo 3.3 Relação comprimento-tensão 3.4 Relação força-velocidade 3.5 Potência 3.6 Efeito da temperatura no músculo 4 MÉTODOS DE MEDIÇÃO EM BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO 4.1 Cinemetria 4.2 Dinamometria 4.3 Eletromiografia 4.4 Antropometria REFERÊNCIAS 1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS SOBRE A BIOMECÂNICA O corpo humano é um dos principais objetos de estudo do homem. Dentro das áreas das Ciências da Saúde ou áreas que tratam do estudo e relações do homem, as investigações se voltam para analise do movimento humano, no esporte, no quotidiano e no trabalho. Segundo Hamill e Knutzen (1999) o movimento pode ser analisado avaliando as contribuições anatômicas para o movimento (anatomia funcional com utilização da cinesiologia), descrevendo as características do movimento (cinemática) ou determinando as causas do movimento (cinética). Neste sentido, duas grandes áreas se relacionam a fim de explicar o movimento a ser investigado – a biomecânica e a cinesiologia. Assim como ilustra a Figura 1, os componentes de uma análise do movimento humano permeiam no conhecimento das áreas de biomecânica e cinesiologia. Figura 1 – Componentes de uma análise do movimento humano. Fonte: Adaptado de Hamill e Knutzen (1999). A Biomecânica é uma disciplina derivada das ciências naturais que se preocupa com a análise física dos sistemas biológicos, descrevendo, analisando e modelando-os (AMADIO e DUARTE, 1996). Além disso, segundo Teixeira e Mota (2007) a Biomecânica busca por compreender o seu funcionamento, contrapõe-se sua complexidade, levando cientistas e estudiosos a aprofundar cada vez mais os seus estudos. Pode-se dizer que foi no século XX que ocorreram grandes avanços tecnológicos que se refletiram nos métodos experimentais usados em praticamente todas as áreas de atuação científica, incluindo a Biomecânica, ocasionando um grande avanço nas técnicas de medição, armazenamento e processamento de dados, fatos estes que contribuíram para o estudo e melhor compreensão do movimento humano (TEIXEIRA e MOTA, 2007). Porém, para a compreensão da complexidade do movimento humano é importante os conhecimentos da área de cinesiologia. A cinesiologia, por sua vez, tem como ramificações campos como a anatomia, fisiologia, mecânica, física, matemática ortopedia, neurologia, patologia e psicologia (SMITH, WEISS e LEHMKUHL, 1997). Mas quais os reais limites entre as áreas de biomecânica e cinesiologia? Na realidade, assim como indicam Amadio e Duarte (1996) essas disciplinas científicas apresentam domínios de sobreposição, sendo este dilema típico de todas as ciências e ainda pertence à estrutura dinâmica de progresso no conhecimento científico onde sempre se busca um novo aspecto e ou explicações de fenômenos a partir de problemas interdisciplinares. Portanto, no que segue o conteúdo serão apresentados algumas das considerações fundamentais para futura análise do movimento humano. Para que os profissionais como os fisioterapeutas e educadores físicos, possam “falar a mesma língua” durante suas práticas profissionais, há necessidade de entendimento dos conceitos básicos utilizados pela literatura. Desta forma, o estudo e entendimento do movimento humano são de fundamental importância para a atuação na área. 1.1 Fundamentos sobre o movimento humano A descrição da posição de um segmento ou movimento articular é tipicamente expressão em relação a uma posição inicial designada. A chamada posição anatômica, ilustrada na Figura 2, é uma referência padronizada e utilizada mundialmente. Nesta posição, o corpo fica ereto na vertical, membros superiores ao lado do tronco e palmas das mãos voltadas para frente, membros inferiores ligeiramente afastados, com os pés apontando para frente (HAMILL e KNUTZEN, 1999; HALL, 2000). Segundo Hall (2000) esta posição não é ereta natural, mas é a orientação corporal usada convencionalmente como posição de referência ou ponto de partida quando são definidos os termos relacionados ao movimento humano. Figura 2 – Posição anatômica de referência. Hamill e Knutzen (1999) relacionam a posição fundamental que difere da posição anatômica pelo posicionamento dos membros superiores, onde as palmas das mãos ficam voltadas para o corpo, assim como ilustra a Figura 3. Segundo os mesmos autores, pode-se dizer que seja qual for a posição utilizada, todas as descrições de movimento devem ser feitas com relação a essa posição inicial. Figura 3 – Posição fundamental. Fonte: Hamill e Knutzen (1999). Praticamente, estas definições são importantes, por exemplo, para definir as posições que estão sendo avaliadas, como no estudo de Teixeira et al. (2008) que utilizou como parâmetro a posição anatômica de referencia para a mensuração do equilíbrio corporal em idosas. Ademais, a padronização dos movimentos é fundamental para a possibilidade de replicação dos estudos. Outra consideração importante é relacionada aos termos direcionais para descrever a relação de partes do corpo ou a localização de um objeto externo em relação ao corpo. Assim, a Figura 4 ilustra as direções anatômicas utilizadas comumente. Figura 4 – Termos direcionais anatômicos. Adaptado de Hall (2000) e Thompson e Floyd (2002). A partir da Figura 4 se tem as seguintes denominações: LEITURA COMPLEMENTAR TEIXEIRA, C. S.; LEMOS, L. F. C.; LOPES, L. F. D.; ROSSI, A. G.; MOTA, C. B. Equilíbrio corporal e exercícios físicos: uma investigação com mulheres idosas praticantes de diferentes modalidades. Acta Fisiátrica, v. 15, p. 154 - 157, 2008. http://www.actafisiatrica.org.br/v1/frmMostraArtigo.aspx?artigo=1097 Superior → mais próximo da cabeça (cranial); Inferior → mais afastado da cabeça (caudal) ou ainda abaixo (inferior) em relação a outra estrutura; Anterior → para a frente do corpo; Posterior → para a parte de trás do corpo; Medial → para a linha média do corpo; Lateral → afastado da linha média do corpo; Proximal → mais próximo do tronco ou do ponto de origem; Distal → mais afastado do tronco ou do ponto de origem; Superficial → para a superfície do corpo; Profundo → dentro do corpo e afastado da superfície do corpo. Contralateral → relativo ao lado oposto; Ipsilateral → do mesmo lado. Com relação aos termos que descrevem os movimentos, é comum na prática profissional o tratamento errôneo das partes do corpo. Por exemplo, na musculação quando os alunos realizam apenas exercícios para o braço, significa dizer queos mesmos não utilizam em seus treinamentos exercícios para a musculatura flexora ou extensora do punho ou dos dedos (ou seja para o segmento do antebraço). Dizer que o aluno realiza um trabalho para a região do braço, significa que o trabalho é focado ao bíceps ou ao tríceps (dependendo se a parte anterior ou posterior do corpo está sendo trabalhada – exercício de flexão contra movimento ou extensão contra o movimento), uma vez que o segmento braço refere-se ao úmero e não ao rádio e a ulna. A Figura 5 ilustra essas relações. Figura 5 – Segmento do braço e antebraço. Fonte: A autora. Portanto, uma revisão dos nomes dos segmentos é indispensável no preparo para a utilização correta dos termos anatômicos que descrevem o movimento. A cabeça, o pescoço e o tronco são segmentos que compõem a parte principal do corpo e a porção axial do esqueleto, chegando a constituir mais de 50% do peso de um indivíduo e, geralmente move-se muito mais lentamente que as outras partes do corpo. Os membros superiores e inferiores são denominados a porção apendicular do esqueleto. No membro superior, o úmero é denominado braço e a ulna e o rádio constituem o antebraço e os carpos, metatarsos e falanges são denominados a mão. No membro inferior o segmento chamado de coxa, descreve o fêmur, a perna descreve o segmento da tíbia e fíbula, e o pé descreve os tarsos, metatarsos e falanges. A Figura 6 ilustra os termos anatômicos dos segmentos corporais humanos. Figura 6 – Termos anatômicos dos segmentos corporais humanos. Fonte: A autora. De forma geral, os movimentos são realizados pelas articulações, ou seja, a flexão e/ou extensão é realizada pelo cotovelo, assim como pelo joelho e não pelo braço ou pela coxa. Em muitas articulações são possíveis movimentos diferenciados. Algumas articulações permitem apenas flexão e extensão, outras permitem grande variedade de movimentos, dependendo de sua estrutura. Antes das explicações de como se dão os ângulos, é importante entender como proceder para a avaliação, para que os valores sejam padronizados e não ocorram problemas de um estudo apresentar ângulos de flexão de joelhos de 30º e estar na mesma posição e apresentar ângulos de 150º. Existem dois tipos de medidas para os ângulos – os ângulos relativos e os ângulos absolutos (HAMILL e KNUTZEN, 1999; HALL, 2000). A Figura 7 exemplifica os ângulos relativos e os ângulos absolutos dos segmentos corporais. Figura 7– Ângulos relativos versus ângulos absolutos nas articulações corporais. Fonte: Hall (2000). Os ângulos relativos são aqueles medidos na articulação, ou seja, aqueles formados entre os eixos longitudinais dos segmentos corporais adjacentes. Este ângulo é medido de tal forma que a posição parte sempre do zero, ou seja, a posição anatômica. Os ângulos absolutos são aqueles cuja orientação angular é dada pelo segmento corporal em relação à linha de referencia fixa. Os ângulos absolutos devem ser sempre medidos na mesma direção a partir de uma única de referência – horizontal ou vertical. Um exemplo da necessidade de padronização dos ângulos, além do próprio entendimento da situação, é com relação à comparação dos valores entre os estudos, assim como pode ser observado na Figura 8. O estudo de Yi et al. (2008) avaliou o ângulo da cervical, por meio do ângulo relativo formado pelos pontos anatômicos: articulação têmporo-madibular, sétima cervical e acrômio, sendo o acrômio o vértice do ângulo. O estudo de Kussiki, João e Cunha (2007) relacionou os ângulos para a cervical definindo os pontos da sétima cervical, articulação têmporo-mandibular, porém se utilizando como referência a horizontal. Com a vertical o estudo de Teixeira et al. (2009) foi encontrado e utiliza os pontos da articulação têmporo-mandibular e sétima cervical com a vertical, com vértice a ATM. Os valores, para todos os estudos diferenciam-se sendo o estudo de Yi et al. (2008) entre 52,27 ± 8,58° para respiradores nasais e de 60,36 ± 9,64° para respiradores orais. O estudo de Kussiki, João e Cunha (2007) reportou valores de 47,3 ± 7,26° para o grupo de obesos, 52,5 ± 7,06° para o grupo de sobrepeso e de 57,6 ± 7,33° para o grupo de eutróficos. Já o estudo de Teixeira et al. (2009) mostrou valores de 43,31 ± 2,17° e 45,27 ± 2,24° para a atividade instrumental de um músico violista. Yi et al. (2008) Kussiki, João e Cunha (2007) Teixeira et al. (2009) Figura 8 – Ângulos utilizados em estudos para identificar a flexão da cervical. Um exemplo bem prático é mostrado por Hamill e Knutzen (1999) que ilustra os ângulos do tornozelo e do joelho durante agachamento, assim como ilustra a Figura 9. LEITURA PARA APROFUNDAMENTO YI, L. C.; JARDIM, J. R.; INOUE, D. P.; PIGNATARI, S. S. N. The relationship between excursion of the diaphragm and curvatures of the spinal column in mouth breathing children. Journal of Pediatric, v. 84, n. 2, p.171-177, 2008. TEIXEIRA, C. S.; LEMOS, L. F. C.; LOPES, L. F. D.; ROSSI, A. G.; MOTA, C. B. Equilíbrio corporal e exercícios físicos: uma investigação com mulheres idosas praticantes de diferentes modalidades. Acta Fisiátrica, v. 15, p. 154 - 157, 2008. http://www.actafisiatrica.org.br/v1/frmMostraArtigo.aspx?artigo=1097 KUSSUKI, M. O. M.; JOÃO, S. M. A.; CUNHA, A. C. P. Caracterização postural da coluna de crianças obesas de 7 a 10 anos. Fisioterapia em Movimento, v. 20, n. 1, p. 77-84, 2007. http://www2.pucpr.br/reol/index.php/RFM?dd1=104 Figura 9 – Ângulo absoluto versus ângulo relativo do tornozelo e do joelho. Fonte: Hamill e Knutzen (1999). A grande questão é que os valores devem ser comparados com muito cuidado. O estudo de Teixeira et al. (2009) reportou em sua discussão as relações do ângulo da cervical para as atividades de trabalho, que não devem passar de 30°. Porém, quando observado o estudo comparado pelos autores, nota-se que Iida (2005) também faz relação a mesma padronização de ângulos para estas inferências, o que permite relações diretas com os valores e suas conseqüentes melhorias no contexto do trabalho. No geral, segundo Hamill e Knutzen (1999) existem seis movimentos básicos que ocorrem em variáveis combinações nas articulações do corpo, sendo eles flexão, extensão, abdução, adução rotação interna e rotação externa. Movimentos de flexão e extensão: Os movimentos de flexão e extensão são encontrados em quase todas as articulações sinoviais, ou completamente móveis, do corpo, incluindo artelhos, tornozelos, joelhos, quadril, tronco ombro, cotovelo, punho e dedos. A flexão faz com que haja diminuição do ângulo relativo dos segmentos, ou seja, aproximação dos segmentos. Já a extensão faz com que haja aumento do ângulo relativo. A Figura 10 ilustra alguns dos movimentos de flexão e extensão. Figura 10 – Movimentos de flexão e extensão. Fonte: Hamill e Knutzen (1999). Movimentos de adução e abdução: Os movimentos de adução e abdução não são tão comuns quanto a flexão e a extensão, e ocorrem somente nas articulações metatarsofalângicas, do quadril, do ombro, do punho, e metacarpofalângicas. A abdução é o movimento para longe da linha média do corpo ou do segmento. Já a adução é o movimento de aproximação da linha média do corpo ou dos segmentos. A Figura 11 ilustra alguns dos movimentos de adução e abdução. Figura 11 – Movimentos de abdução e adução. Fonte: Hamill e Knutzen (1999). Movimentos de rotação interna e rotação externa: As rotações podem ser tanto mediais, também chamadas de internas quanto laterais, também chamadas de externas. Como a linha média atravessa os segmentos do tronco e da cabeça, as rotações nesses segmentos são descritas para a esquerda e para a direita a partir da perspectiva de quem realiza. A Figura 12 ilustra alguns dos movimentos de rotação interna e externa.Figura 12 – Movimentos de rotação interna e rotação externa. Fonte: Hamill e Knutzen (1999). Além desses movimentos, existem termos especializados. Segundo Hamill e Knutzen (1999) essas denominações são para as regiões do tronco, escápula, antebraço, coxa, braço, e pé, assim como ilustra a Figura 13. Figura 13 – Movimentos considerados especializados. Fonte: Hamill e Knutzen (1999). As considerações a seguir são baseadas nas informações da Figura 14 conforme indicações de Hamill e Knutzen (1999): a flexão lateral direita e esquerda é um movimento que se aplica apenas ao movimento da cabeça e do tronco. A cintura escapular tem nome de movimento especializado que pode ser descrito observando-se o movimento das escápulas. O levantamento das escápulas é denominado elevação enquanto que o movimento contrário é denominado depressão. Se as escapulas se movem afastando-se uma da outra, o movimento é denominado protação ou abdução. O movimento de retorno das escapulas é chamado de retração ou adução. Além disso, as escápulas podem fazer rotação para cima, no sentido da base da escápula se afastar do tronco e a borda superior move-se no sentido a aproximar-se do tronco. Este movimento denomina-se rotação para cima, e sua volta rotação para baixo. No braço e na coxa, as combinações de flexão e adução são denominadas de adução horizontal, e as combinações de extensão e abdução são denominadas de abdução horizontal. Ambas as denominações são realizadas com os membros de forma horizontal ao solo, sendo que a adução aproxima-se da linha média do corpo e a abdução afasta-se da linha média do corpo. No antebraço, os movimentos de pronação e supinação ocorrem com a sobreposição do rádio sobre a ulna. A supinação é o movimento no qual a palma da mão é voltada para a frente (como na região anatômica de referência) e a pronação, as palmas devem estar voltadas para a parte posterior do corpo. Estes movimentos também podem ser chamados de rotação externa (supinação) e rotação interna (pronação). No punho, o movimento em direção ao polegar é denominado desvio radial, e em direção ao dedo mínimo é denominado desvio ulnar. Nos pés, os movimentos de flexão e extensão são especializados para flexão plantar dorsiflexão e flexão plantar, respectivamente. Além disso, o pé apresenta outro grupo de movimentos especializados chamados de inversão e eversão que ocorrem nas articulações intertársicas e metatársicas. A inversão do pé ocorre quando a borda medial do pé levanta de modo que a sola do pé vira-se para dentro em direção ao outro pé. Já a eversão é o movimento oposto do pé quando a sola vira-se para fora. E finalmente a circundução, que pode ser realizado por qualquer articulação que tenha o potencial em mover-se em duas direções, de modo que se realize um movimento circular. Para definir os movimentos das articulações e segmentos e para registrar a localização no espaço de pontos específicos no corpo, é necessário um ponto de referência (SMITH, WEISS e LEHMKUHL, 1997). Hall (2000) indica que a terminologia especializada é necessária, pois é capaz de identificar com exatidão a posição e direções corporais. Ao se estudar as várias articulações do corpo e analisar seus movimentos se convencionaram caracterizar de acordo com planos específicos de movimento (THOMAS e FLOYD, 2002). Hamill e Knutzen (1999) e Hall (2000) relacionam a descrição do movimento por meio de um sistema de planos e eixos. Para tanto, três pontos imaginários são posicionados pelo corpo em ângulos retos de modo que façam intersecção no centro de massa do corpo ou centro de gravidade do corpo. O movimento é dito como ocorrendo em um plano específico se estiver ao longo desse plano ou paralelo a ele. Existem três tipos de planos, sendo eles plano sagital, plano frontal e plano transverso. A Figura 14 ilustra as definições de cada plano anatômico de referência. O plano sagital, também conhecido como plano ântero-posterior bissecciona o corpo em metade direita e metade esquerda. O plano frontal, também denominado plano coronal, bissecciona o corpo nas metades anterior e posterior. O plano transverso, também denominado plano horizontal, bissecciona o corpo nas metades superior e inferior. Figura 14 – Definições dos planos anatômicos de referência. Fonte: A autora. A Figura 15 ilustra a projeção dos três planos no corpo humano. Figura 15 – Planos anatômicos de referencia. Fonte: Hall (2000). Segundo Hall (2000) esses planos imaginários de referência existem apenas em relação ao corpo humano. Se uma pessoa gira, formando um ângulo de 45° para a direita os planos de referência também giram 45° para a direita. Alguns exemplos práticos de movimentos realizados nesses planos estão ilustrados na Figura 16. Figura 16 – Exemplos práticos de movimentos realizados nos planos. Na Figura 16 ilustra o movimento de estratégia do tornozelo durante a manutenção do equilíbrio, que é realizado no plano sagital; de polichinelo, que é realizado no plano frontal, e o movimento rotação da cervical para o lado direito e esquerdo, que é realizado no plano transverso. Da mesma forma, se o profissional pedir um espacate para seus alunos, este poderá ser realizado tanto no plano sagital, realizando extensão e flexão do quadril, quanto no plano frontal, realizando uma abdução (Figura 17). Figura 17 – Espacate no plano sagital e frontal. Fonte: <http://www.dodance.com.br/home/index.asp>. Acesso em: 22 jul 2010. Estas diferenças começam a dar indícios de que os movimentos devem ser analisados e descritos com cuidado, mesmo que alguns autores costumem relacionar os movimentos aos diferentes planos no sentido de dizer que no sagital há movimentos de flexão e extensão, no frontal há movimentos de abdução e adução e no transverso, há movimentos de rotação. Estas informações são corroboradas quando o indivíduo sai da posição anatômica de referência. Por isso não se deve convencionar que no plano sagital são realizados apenas movimentos de flexão e extensão, no plano frontal apenas movimentos de adução e abdução e no plano transverso apenas movimentos de rotação interna e externa. Alguns exemplos que ilustram estas questões podem ser visualizados na Figura 18, na qual pode-se observar que abduções e aduções podem ser realizadas tanto no plano frontal quanto no transverso. No entanto, considera-se que o indivíduo sai da posição anatômica de referência, e desta forma, os planos de realização também são modificados. Plano frontal Plano transverso ab du çã o ad uç ão Figura 18 – Adução e adução realizadas no plano frontal e no plano transverso. Fonte: Delavier (2002). Além desses exemplos, Hamill e Knutzen (1999) apresentam exemplos de movimentos nos três planos em função dos eixos articulares, sobre o centro de gravidade e sobre eixos externos, assim como exemplifica a Figura 19. Plano sagital Plano frontal Plano transverso E ix os a rt ic ul ar es C en tr o de g ra vi da de E ix o ex te rn os Figura 19 – Exemplos de movimentos em função dos eixos articulares, centro de gravidade e eixos externos. Fonte: adaptado de Hamill e Knutzen (1999). Os mesmos autores indicam que quando um segmento do corpo humano se movimenta, ele roda ao redor de um eixo imaginário de rotação que passa através de uma articulação à qual está ligado. Existem três tipos de referência para descrever o movimento humano, e cada um deles é orientado perpendicularmente a um dos três planos de movimento. O eixo frontal, também conhecido como eixo transversal, é perpendicularmente ao plano sagital. A rotação no plano frontal se processa ao redor do eixo sagital ou eixo ântero-posterior. A rotação no plano transversal ocorre ao redor do eixolongitudinal ou eixo vertical. É importante reconhecer que cada um destes três eixos está sempre associado com o mesmo e único plano – aquele ao qual o eixo é perpendicular. A Figura 20 ilustra a relação dos planos e eixos anatômicos. Figura 20 – Planos e eixos anatômicos. Fonte: Hamill e Knutzen (1999). De forma geral, para analisar o movimento a dica é de se observar o mesmo no sentido do seu eixo, ou ainda perpendicular ao plano, assim como ilustra a Figura 21. xos Planos Movimentos a serem observados E ix o  nt er o- po st er io r P la no s ag ita l E ix o m éd io -la te ra l P la no fr on ta l E ix o lo ng itu di na l P la no tr an sv er so Figura 21 – Eixos, planos anatômicos e movimentos a serem observados. Fonte: adaptado de Hamill e Knutzen (1999). De qualquer forma, movimentos esportivos demandam análises mais cuidadosas, principalmente por não estarem em apenas um plano. 2 CONSIDERAÇÕES ESQUELÉTICAS ASSOCIADAS AO MOVIMENTO HUMANO Para a investigação voltada ao ser humano, há necessidade do entendimento dos componentes que compõe o corpo a fim de entender os mecanismos utilizados para o movimento. Classicamente, os sistemas a serem estudados dentro da biomecânica e cinesiologia, são relacionados às considerações esqueléticas, musculares e neurológicas, assim como ilustra a Figura 22. Figura 22 – Sistemas de estudo dentro da biomecânica e cinesiologia. Hay e Reid (1985) abordam que o esqueleto humano é composto por ossos, cartilagens, ligamentos e articulações. Estes componentes formam a estrutura do corpo humano, sendo ainda necessária a existência do tecido muscular funcional para que o corpo alcance seu potencial de movimentação. No entanto, o sistema neurológico irá agir de forma a comandar os movimentos desejados pelos indivíduos. Assim pode-se dizer que a maioria dos ossos do esqueleto age como alavanca quando os músculos se tracionam. A união das partes dos esqueletos, segundo Hay e Reid (1982), é feita pelas articulações. Rash e Burke (1977) classificam as articulações pela estrutura e ação, assim como Norkin e Franker (2003). Rash e Burke (1977, p. 32) apresentam a espécie da articulação (sem cavidade articular ou com cavidade articular), a classe das articulações (sinartrose, anfiartroses ou diartroses), o tipo dessas articulações (fibrosas, ligamentosas, cartilaginosas ou sinoviais – planas, gínglimos, trocóides, elipsóides, condilares, enartroses, em sela). Estas classificações podem ser visualizadas na Figura 23. Figura 23 – Classificação das articulações. Adaptador de Rash e Burke (1977). Muitas são as indicações a serem consideradas para o estudo do movimento humano. No entanto, as considerações esqueléticas e musculares serão o foco dos próximos conteúdos e, neste conteúdo, o enfoque será para as considerações do sistema esquelético. Mesmo que os fatores intrínsecos, como por exemplo, a herança genética, a raça e o sexo sejam os principais determinantes do metabolismo ósseo (80%), são nos fatores extrínsecos, como por exemplo, os aspectos mecânicos, hábitos de vida, alimentação, atividade física e uso de medicamentos que devem deter o ser humano para modular e estimular o fortalecimento do tecido (MOTTINI, CADORE e KRUEL, 2008). Segundo Hamill e Knutzen (1999) a estrutura esquelética determina a forma e tamanho corporal, e apesar da estatura ser prevista (como por exemplo, multiplicada por dois quando a criança apresenta dois anos de idade) o sistema e a estrutura esquelética podem também ser influenciados pela nutrição, nível de atividade física e hábitos posturais. A idade óssea, por exemplo, tão verificada e solicitada por médicos é determinada pela radiografia dos ossos da mão (Figura 24). A partir destas avaliações pode-se dizer que os resultados são úteis para a verificação das desordens do crescimento além de ser um referencial da determinação da idade biológica. Figura 24 – Radiografia dos ossos da mão. Fonte: Disponível em: <http://dedalus.odo.br/dsp_notc.asp?cod=134>. Acesso em: 13 out 2010. Embora o tamanho e o formato geral dos ossos sejam herdados, podem ser introduzidas adaptações estruturais na forma, tamanho e referências ósseas pelo apoio de peso e forças exercidas. No esqueleto em desenvolvimento ou imaturo, a influência do apoio de peso e forças musculares terá efeito mais substancial na formação do tamanho e formato dos ossos do que as mesmas forças aplicadas sobre um esqueleto maduro. Por essa razão, é importante dar atenção cuidadosa aos tipos de atividades e hábitos posturais em pré-adolescentes, principalmente associando atividades escolares, como por exemplo, o uso de mochilas (Figura 25) ou a própria postura sentada. Neste sentido, observa-se que estudos que associem à biomecânica e estas questões estão cada vez mais em voga. Figura 25 – Postura corporal da criança com o uso de mochilas. Fonte: Disponível em: <http://requilibrius.blogspot.com/2009_01_01_archive.html>. Acesso em: 13 out 2010. De forma geral, os estudos mostram uma tendência de relacionar as mochilas transportadas pelos alunos, assim como o tipo de calçado (como por exemplo, os de salto) com os padrões de marcha e equilíbrio, identificando que ambos os componentes apresentam contribuições para os desvios da postura, como pode ser observado na Figura x que ilustrou o uso de mochilas. Sobre esses assuntos, os artigos de Link et al. (2002) e Link et al. (2004) podem ser indicados como leituras complementares. De forma geral, o sistema musculoesquelético é um sistema maleável que pode ser modelado e formado por meio da atividade, ou assim como afirma Nordin e Frankel (2003), adaptado às demandas mecânicas importas aos ossos. Um exemplo típico de ser utilizado são os pés das chinesas LEITURA COMPLEMENTAR LINK, D. M.; CARPES, F. P.; MOTA, C. B. Estudo descritivo de características angulares do andar em crianças usando diferentes modelos de calçado de salto. Revista Brasileira de Biomecânica, São Paulo, v. 9, p. 45-50, 2004. LINK, D. M.; MOTA, C. B.; OLIVEIRA, L. G.; TEIXEIRA, J. S.; ESTRÁZULAS, J. A. Análise cinemática do andar de crianças transportando mochilas. Revista Brasileira de Biomecânica, São Paulo, v. 4, p. 15-20, 2002. que pela cultura os manipulavam para que ficassem cada vez menores e para que os mesmos se encaixassem nos diferentes calçados utilizados. Para as práticas dos profissionais que trabalham com o movimento humano é importante compreender como o sistema esquelético responde para instruir programas que promovam a saúde esquelética deixando o indivíduo livre de lesões esqueléticas. Mudanças na densidade dos ossos são observadas, por exemplo, depois de períodos de deuso e de uso intenso, como por exemplo, quando há imobilização por fraturas (Figura 26). Figura 26 – Imobilização por fraturas. Fonte: Disponível em: <http://pt.dreamstime.com/fotografia-de- stock-royalty-free-bra-ccedilo-quebrado-image16189227>. Acesso em: 13 out de 2010. Mecanicamente, o sistema esquelético pode ser idealizado como um arranjo de elos rígidos conectados um ao outro por articulações para permitir movimentos específicos. Os músculos que se unem aos ossos fornecem as forças que podem ocasionar mudanças nas posições relativas aos ossos. Porém, o sistema esquelético apresenta funções mecânicas, como alavancas, suporte e proteção e funções fisiológicas como a hematopoiese e a reserva mineral, assim como ilustra a Figura 27. LEITURA COMPLEMENTAR CARVALHO, C. M. M.; SHIMANO, A. C.; VOLPON, J. B. Efeitos da imobilização e do exercício físico em algumas propriedades mecânicas do músculo esquelético. Revista Brasileira de Engenharia Biomédica, v. 18, n. 2, p. 65-73, 2002. PORTINHO,D.; BOIN, V. G.; BERTOLINI, G. R. F. Efeitos sobre o tecido ósseo e cartilagem articular provocados pela imobilização e remobilização em ratos Wistar. Revista Brasileira de Medicina do Esporte, v. 14, n. 5, p. 408-411, 2008. Figura 27 – Funções dos ossos. Fonte: A autora. No caso da biomecânica e cinésiologia, as funções de maior interesse são as mecânicas, sendo que as funções, como a hematopoiese (formação de células sanguíneas) e a de reservas minerais ficam mais relacionadas às disciplinas de fisiologia. O sistema esquelético provê as alavancas e eixos de rotação, como visto no tópico fundamentos sobre o movimento humano, sobre os quais o sistema muscular gera os movimentos. O modo como porções do esqueleto contribuem com o movimento é determinado pelo formato dos ossos, pelo arranjo estrutural dos ossos, e pelas características das articulações que os conectam. Um exemplo de restrição dos ossos é relacionado ao pé, onde o tálus e o calcâneo fazem contato restringindo a quantidade de flexão plantar que pode ocorrer. Segundo Hamill e Knutzen (1997) os dançarinos consideram estas limitações uma problemática para a profissão já que limita a flexão plantar e este movimento é necessário para muitas manobras na dança e no ballet. De forma geral, a compreensão da estrutura e forma esquelética provê informações sobre potencial de movimento de cada articulação que pode ser usada para trabalhar dentro dos limites do sistema. Logo, pode-se pensar no suporte como função do sistema esquelético que é utilizado para a manutenção da postura. Os ossos que constituem o sistema esquelético humano aumentam de tamanho de cima para baixo à medida que mais peso corporal é assumido pela estrutura do esqueleto. Assim, os ossos do membro inferior são mais largos que os seus correspondentes do membro superior. Portanto, treinadores de ginástica olímpica, por exemplo, que exigem das atletas saltos e aterrissagens com os membros superiores devem ter cuidado para que lesões não venham a ocorrer, principalmente no que tange a relação impacto e membros superiores. Outra função do sistema esquelético é a de proteger os órgãos internos, como por exemplo, o cérebro que é protegido pelos ossos do crânio, os pulmões e o coração que são protegidos pela caixa torácica. O osso tem a habilidade de remodelar-se alterando seu tamanho, forma e estrutura para suportar as demandas mecânicas impostas a ele. Segundo Nordin e Frankel (2003) o fenômeno no qual o osso ganha e perde tecido ósseo esponjoso ou cortical em resposta ao nível de estresse sustentado é sumarizado como lei de Wolff, a qual enuncia que a remodelação do osso é influenciada e modulada pelo estresse mecânico. Fatores como atividade física, dieta, estilo de vida, genética também podem influenciar a densidade óssea. A raça também constitui um fator de tendência para a densidade óssea, estando os negros beneficiados presumidamente pela maior massa muscular do que quando comparados aos brancos. A lei de Wolff se exterioriza pelas ações dos osteoblastos e osteoclastos que atuam continuamente de forma a aumentar, diminuir e modificar o formato dos ossos. Uma predominância da atividade osteoblástica produz modelagem óssea com aumento efetivo na massa óssea. A remodelagem dos ossos envolve um equilíbrio das ações osteoblásticas e osteoclásticas ou um predomínio da atividade osteoclástica com a manutenção associada à perda de massa óssea (HALL, 2000). Além disso, o tecido ósseo é um material viscoelástico cujas propriedades mecânicas são afetadas por seu grau de deformação que é não mais que 3% (HAMILL e KNUTZEN, 1999). Funcionalmente, as propriedades mecânicas mais importantes do osso são sua resistência e sua rigidez (NORDIN e FRANKEL, 2003). Segundo Hamill e Knutzen (1999) o comportamento de qualquer material sob diferentes condições de carga é determinado por sua força e dureza. Quando uma força externa é aplicada em um osso ou em qualquer outro material ocorre uma reação interna. A força pode ser avaliada LEITURA PARA APROFUNDAMENTO GONÇALVES, M. Biomecânica do tecido ósseo. In: A biodinâmica do movimento e suas relações interdisciplinares. Alberto Carlos Amadio e Valdir José Barbanti (Orgs). São Paulo: Estação Liberdade: Escola de Educação Física e Esporte da Universidade de São Paulo, 2000. p. 89-112. examinando a relação entre a carga imposta (força externa) e a quantidade de deformação (reação interna) que ocorre conhecida como curva carga-deformação, assim como ilustra a Figura 28. Figura 28 – Curva carga-deformação. Fonte: Adaptado de Hamill e Knutzen (1999). Hamill e Knutzen (1999) indicam que a posição inicial da curva (linha reta), a chamada região elástica, revela elasticidade da estrutura, isto é, sua capacidade de retornar a sua forma original depois que a carga for removida (A até B na curva). Enquanto a carga é aplicada, as fibras mais externas da estrutura começam a ceder em um ponto que sinaliza o limite elástico da estrutura (B na curva). Se a carga exceder esse limite, a estrutura exibirá um comportamento plástico, refletindo na segunda porção da curva, a chamada região elástica (B até C na curva). A estrutura não mais retornará a sua dimensão original quando a carga for removida, sendo observada alguma deformação residual permanente (D na curva). Se a carga for progressivamente aumentada, a estrutura irá falhar em algum ponto e o osso será fraturado, sendo este ponto indicado pelo ponto de falha na curva (C na curva). A quantidade de deformação é representada pela energia liberada que corresponde pela distância de A até D. Segundo Nordin e Frankel (2003) três parâmetros para determinar a resistência da estrutura são refletidos na curva carga-deformação: 1) A carga que a estrutura pode suportar antes de falhar; 2) A deformação que a estrutura pode sustentar antes de falhar; 3) A energia que a estrutura pode acumular antes de falhar. De forma geral, quanto mais larga é a área, maior é a energia que a estrutura absorve à medida que a carga é aplicada. A inflexibilidade da estrutura é indicada pela inclinação da curva na região elástica. Quanto mais íngreme é a inclinação, mais rígido é o material. Pelo fato do osso ter características anisotrópicas não sendo a estrutura similar nas direções transversais e longitudinais há um comportamento diferenciado em respostas a direção das cargas. Em geral, o tecido ósseo pode lidar com cargas maiores no sentido longitudinal e uma quantidade menor de carga quando aplicada ao longo da superfície do osso (HAMILL e KNUTZEN, 1999). Norkin e Frankel (2003) relacionam que a resistência e a rigidez dos ossos são maiores na direção na qual as cargas diárias são mais comumente impostas. Hamill e Knutzen (1999) relacionam as cargas no sentido longitudinal pelo fato de que os indivíduos estarem habituados a receber cargas nesta direção. A Figura 29 ilustra o comportamento anisotrópico de um pedaço de osso femoral humano testado sob tensão em quatro direções distintas, sendo elas: longitudinal (L), inclinado em 30° em relação ao eixo do osso, inclinado em 60° e transverso (T). Figura 29 – Comportamento anisotrópico do osso com relação às direções das cargas. Fonte: Norkin e Frankel (2003). Além disso, o osso é considerado viscoelástico uma vez que ele responde de forma diferente dependendo da velocidade com que a carga é aplicada e da direção da carga. Em velocidades mais rápidas de colocação de carga, o osso pode lidar com cargas maiores antes que ele falhe ou frature, e por sua vez, o osso que recebe lentamente a carga fratura-se com uma carga que é aproximadamente a metade daquela que ele poderia suportar se a carga fosse aplicada mais rapidamente, a Figura 30, ilustra essas relações, a partir da indicação de McGinnes (2002). Figura 30 – característicasviscoeslásticas do osso. Fonte: McGinnes (2002). Retornando ao exemplo das imobilizações, Nordin e Frankel (2003) indicam que o desuso, a inatividade física e o repouso absoluto na cama induzem um declínio de massa óssea de aproximadamente 1% por semana, o que faz com que o osso perca o estresse mecânico usual o que leva a diminuição da rigidez e da resistência do osso. A Figura 31 ilustra a curva de carga-deformação para os segmentos L5 até L7 de macacos Rhesus normais e imobilizados com gesso por 60 dias, sendo que aqueles imobilizados apresentaram perda de força e rigidez (CARPENTER, 2005). Figura 31 – Curva carga-deformação em macacos imobilizados. Fonte: Carpenter (2005). Com relação à prática de exercício físico, o estudo de Cadore, Brentano e Kruel (2005) relacionam os efeitos da atividade física na densidade mineral óssea e na remodelação do tecido ósseo. Os autores concluem que os indivíduos praticantes de modalidades esportivas com maior sobrecarga ocasionada pelo peso corporal, ou com maior utilização da força muscular possuem uma densidade mineral óssea maior quando comparados a pessoas sem o mesmo nível de atividade física. O grau de adaptação óssea alcançado via exercício parece ser dependente da sobrecarga e aparenta ser específico dos locais submetidos ao maior estresse. Hall (2000) apresenta um exemplo interessante na prática dos educadores físicos. Este exemplo associa-se a jogadores profissionais de tênis que apresentam não apenas hipertrofia muscular na região do antebraço utilizado para jogar, como também maior hipertrofia óssea. Estes achados também são comumente observados em jogadores de paddle e em rebatedores de beisebol. Exercícios realizados sem sustentação de peso, como a natação também podem contribuir para a densidade dos minerais ósseos. No entanto, parece que nadadores que passam muito tempo dentro da água, onde a força de flutuação neutraliza a gravidade, podem apresentar uma densidade mineral óssea menor do que quando comparados a indivíduos sedentários. Estas considerações podem ser problemáticas principalmente para aqueles indivíduos com peso corporal mais baixo ou abaixo da média, uma vez que, o peso corporal estimula a produção óssea (HALL, 2000). Da mesma forma que há possibilidade de hipertrofia óssea, há atrofia do sistema e esta se relaciona a redução na massa óssea que resulta de um predomínio de atividade osteoclástica que é observada em indivíduos acamados, imobilizados ou ainda naqueles que necessitam ficar sem ação da gravidade como em viagens espaciais (HALL, 2000). Uma perda progressiva de densidade óssea tem sido observada como parte do processo natural de envelhecimento. Segundo Nordin e Frankel (2003) a trabécula longitudinal se torna mais fina e as transversais são absorvidas. O resultado é uma redução na quantidade de osso esponjoso e afinamento do osso cortical. LEITURAS PARA APROFUNDAMENTO MOTTINI, D. U., CADORE, E. L., KRUEL, L. F. M. Efeitos do exercício na densidade mineral óssea. Motriz, Rio Claro, v.14 n.1 p.85-95, 2008. Além disso, com o envelhecimento são observadas perdas na capacidade de deformação tornando o osso mais quebrável e com uma redução na capacidade de armazenamento de energia (NORDIN e FRANKEL, 2003). A curva estresse-deformação para duas amostragens de tíbia humana adulta estão ilustradas na Figura 32. Figura 32 – Curva estresse-deformação na tíbia de velhos e adultos. Fonte: Nordin e Frankel (2003). Segundo informações de Hall (2000) a osteoporose é encontrada mais frequentemente em indivíduos idosos do gênero feminino e está se tornando cada vez mais prevalente com o aumento da idade media da população. Relacionando a estatura corporal, o estudo de Persch et al. (2007) verificou a influência do gênero sobre a variação da estatura corporal. Segundo os autores, homens e mulheres possuem variações de estatura diferenciadas, onde as mulheres perderam estatura de forma mais rápida e em maior magnitude do que os homens. As diferenças encontradas neste estudo entre os gêneros podem explicar a maior prevalência de lombalgias nas mulheres. Desta forma, cargas de trabalho devem ser diferenciadas entre gêneros, visto a maior predisposição das mulheres a perdas mais pronunciadas de estatura. No entanto, pode-se dizer que novos estudos entre gêneros que busquem analisar a capacidade dos sujeitos recuperarem estatura são ainda necessários. Panero e Zelnik (2006) também indicam que os homens como grupo são geralmente mais altos que as mulheres como grupo, e que a altura de ambos diminui com a idade. Estas informações podem ser melhores entendidas com a Figura 33. Figura 33 – Estatura e massa corporal em função da idade considerado homens e mulhres. Fonte: Panero e Zelnik (2006). A diminuição do tecido ósseo e a suave redução do tamanho do osso influenciam de forma negativa sua rigidez e resistência e consequentemente aumenta a fragilidade dos ossos (NORDIN e FRANKEL, 2003). Segundo Hall (2000) nas mulheres, o risco de sofrer uma fratura osteoporótica uma vez na vida é de 30-40%. Após os 60 anos cerca de 90% de todas as fraturas, tanto em homens LEITURA PARA APROFUNDAMENTOS PERSCH, L. N.; CEPEDA, C. P. C.; PROVENSI, C. L. G.; RODACKI, C. L. N.; RODACKI, A. L. F. Influência do gênero sobre a variação da estatura. Revista Brasileira de Educação Física e Esporte, São Paulo, v. 21, n. 1, p. 61-68, 2007. quanto em mulheres, estão associadas à osteoporose, estas são uma das principais causas de morte na população idosa. As fraturas por compressão das vértebras criadas pela sustentação do peso durante as atividades diárias causam uma freqüente redução da estatura corporal em função da idade (Figura 34). Figura 34 – Redução da estatura corporal em função da idade. Fonte: Adaptado de Teixeira, Pereira e Etchepare (2006). O comportamento biomecânico do osso que é relacionado ao comportamento sob influências de forças e momentos é afetado por propriedades mecânicas, características geométricas, modo como as cargas são aplicadas, direção das cargas, razão das cargas e frequência das cargas (NORDIN e FRANKEL, 2003). Para Hamill e Knutzen (1999) o sistema musculoesquelético é sujeito a uma variedade de tipos diferentes de forças de modo que o osso recebe cargas em várias direções. Existem cargas produzidas LEITURA PARA APROFUNDAMENTO RIERA, R.; TREVISANI, V. F. M.; RIBEIRO, J. P. N. Osteoporose – A importância da prevenção de quedas. Revista Brasileira de Reumatologia, v. 43, p. 364-368, 2003. pela sustentação de peso, pela ação da gravidade, por forças musculares e por forças externas, que são aplicadas em direções diferentes e que podem ser de cinco tipos: compressão, tensão, cisalhamento, curvamento e torção, assim como segue as descrições de cada uma. → Forças compressivas: As forças compressivas são aquelas com cargas iguais e opostas são aplicadas na direção interna à superfície (NORKIN e FRANKEL, 2003). O estresse compressivo e a distensão dentro do osso causam encurtamento e alargamento e o osso absorve o estresse em um plano perpendicular à força compressiva (HAMILL e KNUTZEN, 1999). → Forças tensivas: As forças tensivas são aquelas com cargas iguais e opostas sendo aplicadas na direção externa à superfície (NORKIN e FRANKEL, 2003). O estresse tensivo e a distensão dentro do osso causam alongamento e estreitamento e o osso absorve o estresse em um plano perpendicular à força tensiva (HAMILL e KNUTZEN, 1999). → Forças de cisalhamento: As forças de cisalhamento são aquelas com cargas tangenciais e opostas aplicadas em uma direção angular (NORKIN e FRANKEL, 2003). → Forças de curvamento: As forças de curvamento são aplicadas de modo que causam o envergamento da estrutura em um eixo. A magnitudedo estresse é proporcional à sua distância do eixo do osso, ou seja, quanto mais distante do eixo maior é a magnitude (NORKIN e FRANKEL, 2003). → Forças de torção: As forças de torção são aplicadas de modo que causam um giro em torno do eixo. A magnitude do estresse é proporcional à sua distância do eixo do osso, ou seja, quanto mais distante do eixo maior é a magnitude (NORKIN e FRANKEL, 2003). Com relação à resistência ao estresse dos ossos pelos tipos de forças ou cargas, Hall (1999) indica que o osso é mais forte para resistir cargas de compressão e mais fraco para resistir às cargas de cisalhamento. Embora cada modo de carga tenha sido considerado separadamente, o osso humano é raramente carregado com um tipo apenas de carga. Além disso, a atividade muscular busca diminuir o estresse de tensão nos ossos (NORDIN e FRANKEL, 2003). A tolerância do osso para lesão é em função da carga e dos ciclos de colocação da carga (HAMILL e KNUTZEN, 1999). Deve-se salientar que a curva de fadiga para os ossos não é assimptótica o que invalida a teoria de que se as cargas forem mantidas até um certo nível a estrutura do material permanecerá intacta, não importando quantas repetições serão impostas (NORDIN e FRANKEL, 2003). Na verdade, a lesão do sistema esquelético pode ser produzida pela aplicação de uma força única de alta magnitude de um desses tipos de carga ou pela aplicação repetida de cargas de baixa magnitude durante um longo período de tempo (HAMILL e KNUTZEN, 1999). Estas relações estão ilustradas na Figura 35. Figura 35 – Relação entre magnitude e frequência de aplicação da carga sobre o osso. Fonte: Hall (2000). De acordo com a Figura 34, pode-se dizer que as cargas podem ser: 1) Traumáticas – são aquelas com uma carga de grande magnitude que aplicada uma única vez é suficiente para causar lesão; 2) Repetitivas – são aquelas com uma carga de pequena magnitude que aplicada uma única vez não é suficiente para causar lesão, mas aplicada repetidamente pode causar lesão (fratura por fadiga). Desde que os ossos vivos são auto-regeneráveis, a fratura por fadiga resulta somente quando o processo de remodelação é ultrapassado pelo processo de fadiga, isto é quando a carga é tão frequente que há impedimento de remodelação necessária para prevenir falhas (NORDIN e FRANKEL, 2003). Alguns exemplos de lesões no sistema esquelético, as atividades associadas com a lesão, o tipo de carga que causou a lesão e o mecanismo de lesão estão apresentados na Figura 36. Figura 36 – Exemplos de lesões no sistema esquelético associadas às atividades, tipos de cargas e mecanismos de lesão. Fonte: Hamill e Knutzen (1999). Especificamente relacionando as fraturas ósseas, consideradas como Interrupções na continuidade dos ossos, seis tipos diferenciados podem ser citados, assim como ilustra o Quadro 1. Quadro 1 – Fraturas ósseas. Galho verde É uma fratura incompleta e a solução de continuidade ocorre na superfície convexa da inclinação no osso Fissurada É uma fratura que envolve uma fenda longitudinal incompleta Cominutiva É uma fratura completa e que fragmenta o osso Transversa É uma fratura completa e a fenda ocorre em ângulo reto com o osso Obliqua É uma fratura completa que ocorre sem formar ângulo reto com o eixo do osso Espiralada É uma fratura completa causada pela rotação excessiva de um osso 3 CARACTERÍSTICAS MUSCULARES PARA O MOVIMENTO HUMANO O sistema muscular consiste em três tipos de músculos: 1) o músculo cardíaco, que compõe o coração; 2) o músculo liso (não estriado ou involuntário), que reveste os órgãos internos e; 3) o músculo esquelético (estriado ou voluntário), que se prende ao esqueleto. O músculo esquelético é o tecido mais abundante no corpo humano, contando com 40 a 45% do peso do corpo total. Estes músculos são responsáveis pela produção de força e proteção ao esqueleto distribuindo cargas e absorvendo choques. Além disso, os músculos permitem aos ossos a movimentação e manutenção de uma postura do corpo contra as forças (NORDIN e FRANKEL, 2003). O sistema musculoesquelético pode ser dividido em várias classes com base nas características histoquímicas ou bioquímicas das fibras individuais (POWERS e HOWLEY, 2000). Segundo Hamill e Knutzen (1999) os tipos de fibras são uma consideração importante na área do metabolismo muscular e consumo de energia. Para os mesmos autores as fibras musculares são minuciosamente estudadas na fisiologia. Segundo Powers e Howley (2000) ainda que exista alguma confusão sobre a nomenclatura dos tipos de fibra, historicamente, as fibras musculares foram classificadas em duas categorias gerais: 1) fibras rápidas (também denominadas fibras de contração rápida); 2) fibras lentas (também chamadas de fibras de contração lenta). Embora alguns grupos musculares sejam compostos predominantemente por fibras rápidas ou lentas, a maioria dos grupos musculares do corpo contém uma combinação igual de fibras rápidas e lentas. A porcentagem do tipo de fibras contidos nos músculos pode ser influenciada pela genética, pelos níveis hormonais no sangue e pelos hábitos de exercícios do indivíduo (POWERS e HOWLEY, 2000). Embora a classificação inicial fosse baseada na velocidade de contratilidade e fatigabilidade, recentemente a terminologia para classificação conduziram à classificação de três diferentes tipos de fibras tendo como base as diferentes propriedades contráteis e metabólicas (NORDIN e FRANKEL, 2003). Os tipos de fibras são principalmente distintos pelos caminhos metabólicos através dos quais eles podem gerar ATP e a taxa nas quais sua energia é disponibilizada ao sistema contrátil do sarcômero, o qual determina a velocidade de contração. Os três tipos de fibras são denominados: - Tipo I, fibra lenta oxidativa (SO); - Tipo IIA, fibra rápida oxidativa-glicolítica (FOG); - Tipo IIB, fibra rápida glicolítica (FG). Hall (2000) e Nordin e Frankel (2003) apresentam as características das fibras musculoesqueléticas e estas estão apresentadas no Quadro 2. Quadro 2 – Características das fibras musculoesqueléticas. Fibras musculares Tipo I (SO) Tipo IIA (FOG) Tipo IIB (FG) Fibra lenta oxidativa Fibra rápida oxidativa glicolítica Fibra rápida glicolítica Velocidade de contração lenta rápida rápida Ritmo de fadiga lenta intermediária alta Diâmetro da fibra pequeno intermediário grande Concentração de enzimas glicolíticas baixa intermediária alta Concentração de mitocôndrias alta alta baixa Fonte primaria de ATP fosforilação oxidativa fosforilação oxidativa glisólise anaeróbica Capilares muitos muitos poucos Com relação à tensão máxima as fibras de contração rápida levam apenas cerca de uma sétima parte do tempo necessária que as fibras de contração lentas levam para o alcance de tensão máxima (HALL, 2000). A Figura 37 ilustra estas relações. Além disso, segundo Powers e Howley (2000) a produção de força específica (força por área transversa) das fibras musculares rápidas (Tipos IIA e IIB) é 10 a 20% maior do que aquela produzida pelas forças das fibras de contração lenta (Tipo I). A explicação está relacionada à quantidade de pontes cruzadas por área transversa, sendo que as fibras de contração rápida possuem um número maior quando comparadas as fibras de contração lenta. Figura 37 – Tensão da contração em função do tempo para as fibras de contração lenta e fibras de contração rápida. Fonte: Adaptado de Hall (2000). Na prática da educação física, por exemplo, algumas considerações importantes são relacionadas à possibilidade de tensão em cada fibra muscular. A Figura 37 ilustra a relação da velocidade máxima de encurtamento muscular com relação ao tipo de fibra. De acordo com a Figura 38, pode-se observar que o tipo de fibraIIB possui uma maior velocidade de encurtamento, seguido dos tipos IIA e tipo I. Figura 38 – Velocidade máxima de encurtamento para cada tipo de fibra muscular. Fonte: Powers e Howley (2000). As fibras da panturrilha, por exemplo, apresentam predomínio do tipo I (60 a 70%), o que significa que elas possuem uma velocidade de contração lenta e em contrapartida menor fadigabilidade. Praticamente, comparando-se atletas velocistas e fundistas pode-se dizer que seria conveniente encontrar um atleta com predomínios de fibras Tipo IIB e Tipo I, respectivamente. Porém, o procedimento de identificação do tipo de identificação da porcentagem de tipos de fibras musculares contidas em determinados músculos pode ser estimada pela remoção de um pequeno pedaço muscular (procedimento chamado biopsia) e realizando-se análises bioquímicas ou histoquímicas das células musculares (POWERS e HOWLEY, 2000). Para Powers e Howley (2000) não existem diferenças segundo a idade ou o sexo na distribuição de fibras. As variações das porcentagem das fibras dos atletas que competem no mesmo esporte mostram-se variadas, o que indica que a porcentagem de fibras de um indivíduo não é a única variável que determina o sucesso esporte. Neste contexto, o Quadro 3 ilustra a composição da fibra muscular (fibras lentas e fibras rápidas) dos atletas de elite representando diferentes esportes e indivíduos não atletas. Quadro 3 – Percentual de fibras relacionadas aos diferentes esportes. Esporte % de fibras lentas (Tipo I) % de fibras rápidas (Tipos IIB e IIA) Corredores de distância 70-80 20-30 Corredores de curta distância 25-30 70-75 Halterofilistas 45-55 45-55 Não atletas 47-53 47-53 Fonte: Powers e Howley (2000). No entanto, outras questões são importantes no que tange as relações de treinamento ou força. O formato e arranjo das fibras nos músculos, por exemplo, determinará se o músculo é capaz de gerar grandes quantidades de força ou se tem boa capacidade de encurtamento. Segundo Hamill e Knutzen (1999) existem dois tipos básicos de arranjos de fibras encontrados nos músculos: 1) os músculos fusiformes; 2) os músculos peniformes (que classificam-se em unipenados, bipenados e multipenados). O arranjo das fibras fusiformes corre de forma paralela a linha de tração do músculo, de modo que a força da fibra é na mesma direção das fibras musculares. Este arranjo oferece o potencial para grandes quantidades de encurtamento e movimentos de alta velocidade. Os músculos fusiformes são tipicamente mais compridos que os outros tipos de músculos e o comprimento da fibra muscular é maior que o comprimento do tendão. Um músculo que tem proporções maiores de comprimento muscular em relação ao comprimento do tendão tem o potencial de encurtar-se em distâncias maiores. Vale lembrar que o músculo é capaz de encurtar-se de 30 a 50% do seu comprimento de repouso (HAMILL e KNUTZEN, 1999). As fibras peniformes correm diagonalmente em relação a um tendão que atravessa o músculo. A forma geral do músculo peniforme é de pena, já que os fascículos são curtos e correm em ângulo relativo com a linha de tração do músculo, de modo que a força da fibra é em uma direção diferente da força muscular. As fibras podem correr diagonalmente saindo de um lado, chamando-se bipenadas, ou em combinações dos dois chamando-se multipenadas. As fibras são mais curtas que o músculo, e a alteração no comprimento da fibra individual não é igual à alteração no comprimento muscular. Logo, as fibras peniformes criam movimentos mais lentos e não são capazes de produzir movimentos de grande amplitude. A vantagem é a secção transversa fisiológica do músculo que pode geralmente produzir mais força. A secção transversa fisiológica é a soma total de todas as secções transversas de fibras no músculo, medindo a área perpendicular na direção das fibras. A secção transversa anatômica é a secção transversa em ângulo reto com o eixo longitudinal do músculo. De forma geral, a Figura 39 ilustra a diferença das fibras fusiformes e peniformes, com relação ao comprimento, secções anatômicas e secções fisiologias. Figura 39 – Diferenças das fibras fusiformes e peniformes com relação ao comprimento, secções anatômicas e secções fisiológicas. Fonte: Hamill e Knuzen (1999). Resumidamente, pode-se dizer que os músculos peniformes são capazes de exercer forças maiores que os músculos fusiformes de tamanho similar, mas os músculos fusiformes são capazes de encurtar-se por uma distância maior (MCGINNIS, 2000). Para o entendimento da contração muscular é necessário entender como se dá a resposta mecânica do músculo à estimulação elétrica (neural) e os vários modos nos quais o músculo se contrai para mover a articulação, controlar o movimento ou manter a posição (NORDIN e FRANKEL, 2003). A resposta mecânica de um músculo a um único estímulo do seu nervo motor é conhecida como tetania. Seguido da excitação, há um intervalo de alguns milissegundos conhecido como período de latência antes da tensão nas fibras musculares começar a aumentar que faz com que os componentes elásticos do músculo atuem. O chamado trabalho muscular pode ser de dois tipos (trabalho dinâmico e trabalho estático) assim como descreve Nordin e Frankel (2003): 1) trabalho dinâmico: trabalho mecânico é executado e o movimento é produzido por meio de cinco tipos de contrações musculares, sendo elas: contração concêntrica, contração excêntrica, contração isocinética, contração isoinercial e contração isotônica; → contração concêntrica: quando os músculos desenvolverem tensão suficiente para superar a carga ou a resistência do segmento. Pode-se dizer que os músculos se encurtam e causam movimento nas articulações. → contração excêntrica: quando um músculo não pode desenvolver tensão necessária e é superado pela força externa. O músculo se alonga progressivamente em vez de se encurtar. A ação concêntrica pode ser realizada de forma controlada, como por exemplo, durante os treinamentos de musculação. No caso do bíceps, durante a flexão há um trabalho concêntrico e no caso da flexão o mesmo estará em trabalho excêntrico. → contração isocinética: o movimento da articulação é mantido em uma velocidade constante e consequentemente a velocidade do encurtamento ou do alongamento muscular é constante. → contração isoinercial: a resistência a qual o músculo tem que se contrair é constante. → contração isotônica: a tensão exercida pelo músculo é constante. Porém, o momento muda durante o movimento e a tensão tem que mudar também. Logo, no verdadeiro sentido a contração muscular isotônica não existe na produção de movimento angular. 2) trabalho estático: nenhum trabalho mecânico é realizado e a postura ou posição articular é mantida pela forma de contração isométrica. → contração isométrica: o comprimento do músculo permanece inalterado e não ocorre movimento em torno da articulação (não há alteração da posição angular). A ação isométrica aumenta o diâmetro do músculo. As ações musculares isométrica, concêntrica, e excêntrica não são usadas isoladamente, mas combinadas. Porém, a ação muscular excêntrica é capaz de maior resultado de força que as ações musculares isométrica e ou concêntrica. Isso ocorre no nível do sarcomero, no qual a força aumenta além da força isométrica máxima se as miofribilas forem alongadas e estimuladas. A ação muscular concêntrica gera o menor resultado de força dos três tipos de ação muscular. De forma geral, à medida que o músculo se encurta o número de pontes transversas é reduzido o que reduz o nível de força produzida pela tensão nas fibras musculares. A Figura 40 representa uma curva hipotética de resultado de torque para as três ações musculares. Figura 40 – Relações do torque nas ações excêntrica, isométrica e concêntrica. Hamill e Knuzen (1999). Quantoàs características funcionais dos músculos, pode-se dizer que o músculo esquelético é muito resistente e pode ser alongado e encurtado em velocidades diferenciadas sem que ocorram grandes danos ao tecido. O desempenho das fibras em situações de velocidade e carga variáveis é determinado por quatro propriedades do tecido muscular esquelético: irritabilidade, contratilidade, extensibilidade e elasticidade (HAMILL e KNUTZEN, 1999). Segundo McGinnis (2002) essas propriedades são comuns a todos os tipos de músculos, incluindo cardíaco, o liso e o esquelético. → Extensibilidade: capacidade do músculo para alongar-se além do comprimento de repouso (HAMILL e KNUTEZEN, 1999). → Elasticidade: capacidade da fibra muscular para retornar ao seu comprimento de repouso depois que a força de alongamento do músculo é removida (HAMILL e KNUTEZEN, 1999). Segundo Hall (2000) o comportamento elástico do músculo constitui de dois componentes principais: 1) o componente elástico em paralelo proporcionado pelas membranas musculares, fornece resistência quando um músculo é estirado passivamente; e 2) o componente elástico em série, localizado nos tendões, que atua como uma mola armazenando energia elástica quando um músculo sob tensão é estirado. A elasticidade do músculo deve-se principalmente ao componente elástico em série. Quando um músculo sob tensão é estirado o componente elástico em série acarreta um efeito de recuo elástico, e o reflexo de estiramento inicia simultaneamente o desenvolvimento de tensão do músculo. Logo, um estiramento promove o encurtamento subseqüente forçado do músculo. Para Hamill e Knutzen (1999) se a ação muscular concêntrica, ou o encurtamento, de um grupo muscular for precedida por uma ação muscular excêntrica, ou pré-alongamento, a ação concêntrica resultante será capaz de gerar mais força, pois o alongamento do músculo muda suas características aumentando sua tensão por meio do armazenamento de energia elástica potencial no componente elástico em série do músculo. Este padrão de contração excêntrica seguida imediatamente por uma contração concêntrica é conhecido como ciclo encurtamento-alongamento (HALL, 2000). Ademais, se uma contração com encurtamento do músculo ocorre dentro de um tempo razoável após alongamento (0,0 a 0,9 segundos), a energia armazenada é recuperada e usada. Mas se o alongamento é mantido por um tempo prolongado antes de ocorrer o encurtamento, a energia elástica armazenada é perdida pela conversão em calor (HAMILL e KNUTZEN, 1999). Além das contribuições do componente elástico para o ciclo alongamento-encurtamento há também contribuições neurais. Neste sentido, o alongamento que precede a ação muscular concêntrica também inicia a estimulação do grupo muscular pela potencialização reflexa. Esta ativação é responsável por somente 30% do aumento na ação muscular concêntrica subseqüente e o aumento restante é atribuído à armazenagem de energia (HAMILL e KNUTZEN, 1999). O tipo de fibras utilizado no ciclo alongamento encurtamento também é importante e deve ser considerado para o planejamento das atividades, uma vez que existe diferença na maneira pela qual as fibras de contração lenta e rápida respondem a um pré-alongamento. Os músculos com fibras predominantemente rápidas se beneficiam com um pré-alongamento em velocidade muito alta que ocorra por uma curta distância, porque eles podem armazenar mais energia elástica. As fibras de contração rápida podem manejar um alongamento rápido porque a formação de pontes transversas de miosina ocorre rapidamente, enquanto que nas fibras de contração lenta a formação de pontes transversas é mais lenta. Na fibra de contração lenta, um pré-alongamento de pequena amplitude não é vantajoso, já que a energia não pode ser armazenada rapidamente e a formação das pontes transversas é mais lenta. Assim, as fibras de contração lenta se beneficiarão com um pré-alongamento mais lento o que avance por uma amplitude de movimento maior. → Irritabilidade: capacidade de responder à estimulação. Em um músculo a estimulação é feita por um neurotransmissor químico. Como um tecido excitável, o músculo esquelético pode ser recrutado rapidamente com significante controle sobre os quais e quantas fibras musculares serão estimuladas para um movimento. → Contratilidade: capacidade de um músculo para encurtar-se quando o tecido muscular recebe estimulação suficiente. Alguns músculos podem encurtar-se até 50 a 70% do seu comprimento de repouso. A média para todos os músculos é de 57% do comprimento de repouso. A distância que o músculo se encurta é geralmente limitada pelas restrições físicas do corpo. Por exemplo, o sartório pode encurtar-se mais da metade se seu comprimento for removido e estimulado em uma situação de laboratório, porém, no corpo humano, a distância de encurtamento é restringida pela articulação do quadril e pelo posicionamento do tronco e da coxa. Os músculos realizam muitas funções importantes para o desempenho eficiente do corpo humano. As três funções que se relacionam especificamente com o movimento humano são: contribuir para a produção do movimento, manutenção da postura e posicionamento corporal e assistência na estabilidade das articulações. Além disso, segundo Hamill e Knutzen (1999) o sistema muscular proporciona outras funções que não se relacionam ao movimento especificamente podem ser citadas como, por exemplo: os músculos suportam e protegem os órgãos viscerais e os tecidos internos de lesão; a tensão no tecido muscular pode alterar e controlar pressões dentro das cavidades; o músculo também contribui para a manutenção da temperatura muscular pela produção de calor; e os músculos controlam as entradas e saídas do corpo pelo controle voluntário da deglutição, defecação e eliminação da urina. Os músculos responsáveis primeiramente pela produção de movimento são chamados de movimentador primário, quando uma força maior é requerida, outros músculos contribuem como movimentadores assistentes. Os músculos que criam o mesmo movimento articular são chamados de agonistas. Os músculos opositores ou que produzem o movimento articular contrário são chamados de antagonistas. Um exemplo simples para o entendimento do papel do músculo (agonistas e antagonistas) é indicado pela Figura 41 que ilustra os músculos tríceps e bíceps responsáveis pela extensão e flexão do cotovelo, respectivamente. Figura 41 – Agonista antagonista para os músculos bíceps e tríceps. Fonte: A autora. Pode-se dizer que são os antagonistas e a gravidade que “freiam” o movimento. Além disso, quando o músculo está fazendo o papel de antagonista, há maior susceptibilidade à lesão no local da inserção muscular ou na própria fibra muscular. Isso ocorre porque o músculo está contraindo para retardar o movimento do membro e ao mesmo tempo está sendo alongado. Os músculos também são utilizados como estabilizadores, agindo em um segmento de modo que possa ocorrer um movimento específico em uma articulação adjacente. E, como último papel, os músculos desempenham ações de sinergistas ou de neutralizadores, no qual o músculo irá se contrair para eliminar a ação indesejada causada por outro músculo. A Figura 42 ilustra um exemplo de agonista, antagonista, estabilizador e neutralizador para o movimento de abdução do ombro. O deltóide é o agonista já que é o responsável pelo movimento de abdução. O grande dorsal é o antagonista já que resiste ao movimento de abdução. O trapézio age como estabilizador segurando a escápula para que o movimento ocorra e o redondo menor age como neutralizador a fim de evitar a rotação externa ou qualquer rotação interna produzida pelo grande dorsal, por exemplo (HAMILL e KNUTZEN, 1999). Figura 42 – Exemplo de agonista, antagonista, estabilizador e neutralizador para a abdução do ombro. Fonte: Hamill e Knutzen (1999).Na prática é importante o conhecimento do papel dos músculos para o desenvolvimento e montagem dos treinamentos. Na musculação, por exemplo, pode-se realizar sessões de treinos com sistemas agonista-anagonista, que significa que o indivíduo realizará exercícios na sequência do músculo agonista e do seu antagonista na sequencia (exemplo: bíceps e tríceps). Estas questões são uma das formas de sobrecargas da musculatura e de controle do treinamento. No entanto, para o entendimento da força muscular, alguns fatores devem ser considerados, como por exemplo, o ângulo de inserção muscular, a relação comprimento tensão, a relação força- velocidade, força-tempo, efeito da temperatura, efeito da fadiga (HAMILL e KNUTZEN, 1999; HALL, 2000; NORDIN e FRANKEL, 2003). 3.1 Ângulo de inserção muscular Nem toda a tensão ou força produzida pelo músculo é usada para gerar rotação do segmento. Dependendo do ângulo de inserção do músculo, alguma força será dirigida para estabilizar ou desestabilizar o segmento, tracionando o osso para afastá-lo ou para aproximá-lo da articulação. A força muscular será dirigida primeiramente ao longo da extensão do osso e para dentro da articulação quando o ângulo do tendão for reto sobre o osso. Quando o antebraço está na posição de extensão o tendão do bíceps braquial fica inserido no rádio com um ângulo baixo. Para que ocorra flexão uma força maior é necessária para mover os segmentos em torno da articulação e para dirigir o antebraço para a direção do cotovelo de forma a estabilizar a articulação. Para um melhor entendimento, é necessário explicar que existem duas componentes da força: a componente rotatória (Fy) e a componente de deslizamento (Fx). A componente rotatória é a componente da força muscular que atua perpendicularmente ao eixo longitudinal do segmento e é a responsável pelo torque que possibilita o movimento de rotação do segmento em torno da articulação. Já a componente de deslizamento, é a componente da força muscular que atua paralelamente ao eixo longitudinal do segmento. Dependendo do ângulo de inserção do músculo, tende a puxar o osso para fora do centro articular (componente deslocadora) ou empurrá-lo em direção ao centro articular (componente estabilizadora) (HAMILL e KNUTZEN, 1999). Ambas as componentes podem ser visualizadas na Figura 43. Figura 43 – Componentes da força muscular (componente rotatória e componente de deslizamento). Fonte: Hamill e Knutzen (1999). Ainda segundo os mesmos autores, é importante perceber que, embora a tensão muscular possa ser mantida durante o movimento articular, o componente rotatório e o torque irão variar dependendo do ângulo de inserção. Resumidamente, pode-se dizer que muitas das posições iniciais são consideradas fracas, já que a maior parte da força muscular é dirigida ao longo do comprimento do osso. À medida que o segmento move-se por uma amplitude do movimento articular, o ângulo de inserção geralmente aumenta e direciona mais força muscular para mover o segmento. Consequentemente, quando se inicia um movimento de levantamento de peso a partir da posição completamente estendida, menos peso pode ser levantado em comparação com o levantamento iniciado com alguma flexão na articulação. Além disso, no final de alguns movimentos articulares, o ângulo de inserção pode mover-se para além de 90°, ponto em que a força de movimento começará novamente a diminuir e a força ao longo do comprimento do osso atuará para tracionar o osso para longe da articulação. Essa força deslocadora está presente na articulação do cotovelo e do ombro quando existe um alto grau de flexão nas articulações. Desta forma, pode-se dizer que quando os ângulos de inserção muscular são agudos, o componente paralelo da força (Fx) é mais alto e estabiliza a articulação. O componente rotatório é mais baixo, mas aumenta até o nível máximo com um ângulo de 90° da inserção. Além de um ângulo de inserção de 90° o componente rotatório diminui e o componente paralelo aumenta para produzir uma força de deslocamento. Estas indicações podem ser melhor entendidas por meio da Figura 44 que ilustra os componentes da força do bíceps braquial considerando diferentes ângulos de inserção. Figura 44 – Componentes rotatórios e paralelos da força de bíceps braquial para diferentes ângulos de inserção. Fonte: Hamill e Knutzen (1999). De acordo com essas informações, é que são entendidos os motivos pelos quais os alunos de musculação acham mais difíceis o início do movimento, por exemplo, com de rosca bíceps com toda a amplitude do movimento. Na prática, normalmente o profissional da educação física presta auxilio aos seus alunos para o inicio do movimento. 3.2 Relação força-tempo A força ou tensão gerada por um músculo é proporcional ao tempo de contração: quanto mais longo o tempo de contração, maior a força desenvolvida até o ponto de tensão máxima. Para um músculo se contraindo de forma isométrica, esta relação pode ser visualizada na Figura 45. Isto ocorre pelo fato de que a tensão criada pelos componentes contráteis é transferida ao componente elástico paralelo e em seguida aos componentes elásticos em série à medida que a unidade musculotendinosa é alongada (NORDIN e FRANKEL, 2003). Figura 45 – Curva força-tempo para o músculo inteiro se contraindo isometricamente. Fonte: Nordin e Frankel (2003). 3.3 Relação comprimento-tensão A quantidade de força que o músculo exerce varia com o comprimento ao qual é mantido quando estimulado (HAMILL e KNUTZEN, 1999; NORDIN e FRANKEL, 2003). A tensão máxima que pode ser gerada na fibra muscular ocorrerá quando um músculo for ativado em um comprimento maior que o comprimento de repouso, que segundo Hamill e Knutzen (1999) seria em torno de 80 a 120% do comprimento de repouso. A Figura 46 ilustra o percentual do comprimento de repouso em relação à força. Figura 46 – Relação força-comprimento. Fonte: Hamill e Knutzen (1999). Segundo Hamill e Knutzen (1999) as fibras musculares não podem gerar altas tensões no estado encurtado porque os filamentos de actina e miosina se encontram sobrepostos. A maior tensão na fibra muscular pode ser gerada com um comprimento levemente maior que o comprimento de repouso. Na extensão do músculo alongado, as fibras musculares são incapazes de gerar tensão porque as pontes transversas estão muito separadas. Na prática, um exemplo aplicado é na realização de flexão de joelhos, assim como ilustra a Figura 47. Em (a) o comprimento muscular é curto e sua capacidade de produção de força para criar tensão é limitada e, em (b), o comprimento muscular é mais longo devido à flexão de quadril e sua capacidade para criar tensão é maior (MCGINNIS, 2000). Figura 47 – Capacidade de produção de força durante a flexão de joelhos. Fonte: McGinnis (2000). Da mesma forma, estas questões podem ser relacionadas a articulação do tornozelo no movimento flexão do joelho (ou em pé ou em decúbito ventral). Lima e Pinto (2006) relacionam estas questões ao analisar o tornozelo em flexão plantar ou em dorsiflexão (Figura 48). Segundo os autores, a posição do tornozelo em dorsi flexão provocará um maior alongamento dos gastrocnêmicos, o que facilitará a sua produção de força. Figura 48 – Flexão de joelhos com tornozelo em flexão plantar e em dorsiflexão. Fonte: Lima e Pinto (2006). 3.4 Relação força-velocidade As fibras musculares encurtam-se em uma velocidade ao mesmo tempo que desenvolvem a força usada para mover um segmento ou carga externa. Os músculos criam uma força ativa que se iguala com a carga no encurtamento, e a força ativa ajusta-se continuamente com a velocidade em que o sistema contrátil se move. Sob baixas condições de carga, a força ativa é ajustada aumentando a velocidade de contração e em cargas altas, o músculo