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Londrina - Paraná 2016 PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO STRICTO SENSU MESTRADO EM EXERCÍCIO FÍSICO NA PROMOÇÃO DA SAÚDE CAMILA PEREIRA PLATAFORMA DE FORÇA E EQUILÍBRIO POSTURAL: GUIA DE AVALIAÇÃO E EXERCÍCIOS CAMILA PEREIRA Cidade ano AUTOR Londrina - Paraná 2016 PLATAFORMA DE FORÇA E EQUILÍBRIO POSTURAL: GUIA DE AVALIAÇÃO E EXERCÍCIOS Relatório Técnico apresentado à UNOPAR, como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre Profissional em Exercício Físico na Promoção da Saúde. Orientador: Prof. Dr. Rubens Alexandre da Silva Junior CAMILA PEREIRA PLATAFORMA DE FORÇA E EQUILÍBRIO POSTURAL: GUIA DE AVALIAÇÃO E EXERCÍCIOS Relatório Técnico apresentado à UNOPAR, referente ao Curso de Mestrado Profissional em Exercício Físico na Promoção da Saúde, Área e Concentração em Prescrição de Exercício Físico na Idade Adulta como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre Profissional conferido pela Banca Examinadora: _________________________________________ Prof. Dr. Rubens Alexandre da Silva Junior Universidade Norte do Paraná _________________________________________ Prof. Dra. Deise Aparecida de Almeida Pires Oliveira Universidade Norte do Paraná _________________________________________ Prof. Dr. Rodrigo Antonio Carvalho Andraus (Membro Externo) _________________________________________ Prof. Dr. Dartagnan Pinto Guedes Coordenador do Curso Londrina, ____ de____________de 20__. AUTORIZO A REPRODUÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE. Dados Internacionais de catalogação-na-publicação Universidade Norte do Paraná Biblioteca Central Setor de Tratamento da Informação Pereira, Camila P49 Plataforma de força e equilíbrio postural: guia de avaliação e exercícios /Camila Pereira. Londrina: [s.n], 2016 52f. Dissertação (Mestrado Profissional em Exercício Físico na Promoção da Saúde). Universidade Norte do Paraná. Orientador: Prof. Dr. Rubens Alexandre da Silva Junior 1 - Exercício Físico - dissertação de mestrado - UNOPAR 2- Controle postural 3- Postura 4- Equilíbrio– 5- Exercício 6-Biomecânica I- Silva Junior, Rubens Alexandre; orient. II- Universidade Norte do Paraná. CDU 615.8:616 PEREIRA, Camila. Plataforma de força e equilíbrio postural: guia de avaliação e exercícios. 153. Relatório Técnico. Mestrado Profissional em Exercício Físico na Promoção da Saúde. Centro de Pesquisa em Ciências da Saúde. Universidade Norte do Paraná, Londrina. 2016. RESUMO O sistema de controle postural é designado para manter uma infinidade de posturas estáticas e dinâmicas, de forma a programar e restaurar o estado de equilíbrio corporal. Todavia, uma diminuição da capacidade desse sistema, na habilidade de um indivíduo em se equilibrar, aumenta os riscos de lesões musculoesqueléticas, quedas e as desordens relacionadas com as lesões e internações por quedas, especialmente em idosos. Deste modo, o conhecimento sobre os principais instrumentos de avaliação que possibilitem identificar com precisão os desequilíbrios posturais é de suma importância para diagnóstico clínico e as tomadas de decisões para o tratamento e prescrição de exercícios apropriados para restauração do equilíbrio postural. O objetivo deste relatório foi apresentar uma produção técnica em formato de um livro como material didático em guia para avaliação da postura e da instabilidade da mesma por meio de um equipamento de alta tecnologia, nomeado plataforma de força, e para prescrição de exercícios específicos para treinar as estratégias de equilíbrio. O material em sua composição contem temas relevantes como: Postura, Equilíbrio, Controle Postural, Estratégias de Equilíbrio, Avaliação, Evidências e Exercícios. Tudo de forma a proporcionar ao leitor conhecimento técnico e científico sobre as melhores condutas para essa temática clínica. O processo de elaboração e confecção do livro “Plataforma de força e equilíbrio postural: guia de avaliação e exercícios” foi com base em oito capítulos. O capítulo 1 Postura Humana; capítulo 2 Equilíbrio Postural; capítulo 3 Controle Postural; capítulo 4 Avaliação do Equilíbrio – Plataforma de Força; capítulo 5 Coleta de Dados e Análise com a Plataforma de Força; capítulo 6 Evidências Científicas; capítulo 7 Exercícios para Treinamento do Equilíbrio; capítulo 8 Considerações Finais. Apesar de encontrarmos diversos artigos científicos sobre o assunto, até o momento não existe nenhum material na forma de obra, capítulo de livro ou livro que trate desses tópicos centrais sobre a temática abordada. Espera-se com esse material auxiliar os profissionais da área da promoção da saúde nas tomadas de decisões clínicas, bem como na prescrição dos melhores exercícios para melhora do equilíbrio postural. Outra obra realizada ao longo desta formação, foi a elaboração do artigo científico intitulado “A composição corporal afeta o equilíbrio unipodal em idosos?”. A temática deste artigo é abordada no livro e os resultados encontrados são pertinentes para o processo de avaliação e intervenção em idosos com base no equilíbrio, e em relação as possíveis influências ou não da composição corporal no desempenho motor. Palavras-chave: Controle Postural. Postura. Equilíbrio. Exercício. Biomecânica. PEREIRA, Camila. Force platform and postural balance: Evaluation guide and exercises. 153. Technical Report. Professional Master´s in Exercise in Health Promotion. Research Center on Health Sciences. Northern Parana University, Londrina. 2016. ABSTRACT The postural control system is designed to keep a multitude of static and dynamic postures in order to program and restore the state of body balance. However, a decreased ability of the system, the ability of an individual in balance, increases the risk of musculoskeletal injuries, falls and disorders related injuries and hospitalizations from falls, especially in the elderly. Thus, knowledge of the key assessment tools that enable indicate postural imbalances is extremely important for clinical diagnosis and decision making for treatment and prescribing appropriate exercises to restore postural balance. The objective of this report was to present a technical product in the shape of a book as didactic material in guide for evaluating the posture and the instability of the same through a high-tech equipment, named force platform, and for prescribing specific exercises to train the balance strategies. The material in its composition contains relevant topics such as: posture, balance, postural control, balance Strategies, Evaluation, Evidence and exercises. All in order to provide the technical and scientific knowledge reader on best behavior for this clinical issue. The process of preparing and making of "Platform of strength and postural balance: evaluation guide and exercise" was based on eight chapters. Chapter 1 Human Posture; Chapter 2 Postural balance; Chapter 3 Postural control; Chapter 4 Balance Assessment - Power Platform; Chapter 5 Data Collection and Analysis with the Force Platform; Chapter 6 Scientific Evidence; Chapter7 Exercises for balance training; Chapter 8 Final Thoughts. Although we find many scientific papers on the subject, yet there is no material in the form of book, book chapter or book that addresses these core topics on the theme. It is hoped that this material assist health promotion professionals in making clinical decisions, as well as the prescription of the best exercises to improve postural balance. Another work carried out throughout this training, was the preparation of the scientific article entitled "Does body composition affect one-legged stance balance in older adults?". The theme of this article is discussed in the book and the results are relevant to the process of assessment and intervention in the elderly based on the balance, and for the possible influences or not body composition engine performance. Key words: Postural Control. Posture. Balance. Exercise. Biomechanic. SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 8 2. REVISÃO DE LITERATURA ................................................................................ 10 2.1. POSTURA .......................................................................................................... 10 2.2. EQUILÍBRIO POSTURAL ....................................................................................... 11 2.2.1. Equilíbrio Estático..................................................................................... 11 2.2.2. Equilíbrio Dinâmico .................................................................................. 13 2.3. CONTROLE POSTURAL ....................................................................................... 13 2.4. AVALIAÇÃO DO EQUILÍBRIO – PLATAFORMA DE FORÇA .......................................... 14 2.5. COLETA DE DADOS E ANÁLISE COM A PLATAFORMA .............................................. 16 2.6. EVIDÊNCIAS CIENTÍFICAS ................................................................................... 17 2.7. EXERCÍCIO PARA TREINAMENTO DE EQUILÍBRIO ................................................... 17 3. DESENVOLVIMENTO .......................................................................................... 22 3.1. LEVANTAMENTO BIBLIOGRÁFICO ......................................................................... 22 3.2. ELABORAÇÃO DA PRODUÇÃO TÉCNICA ................................................................ 22 3.2.1. CAPÍTULO I – Postura Humana .............................................................. 22 3.2.2. CAPÍTULO II – Equilíbrio Postural ........................................................... 23 3.2.3. CAPÍTULO III – Controle Postural ............................................................ 23 3.2.4. CAPÍTULO IV – Avaliação do Equilíbrio – Plataforma de Força .............. 23 3.2.5. CAPÍTULO V – Coleta de dados e Análise com a Plataforma de Força .. 23 3.2.6. CAPÍTULO VI – Evidências Científicas .................................................... 23 3.2.7. CAPÍTULO VII – Exercícios para Treinamento de Equilíbrio ................... 24 3.2.8. CAPÍTULO IX – Considerações Finais ..................................................... 24 4. CONCLUSÃO ....................................................................................................... 24 REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 25 APÊNDICE A – Trabalho Apresentado em Evento Científico .............................. 30 APÊNDICE B – Artigo Científico ............................................................................ 33 APÊNDICE C – Produto técnico: Livro .................................................................. 52 8 1. INTRODUÇÃO A produção técnica apresentada neste formulário trata-se de um livro, a intenção foi atender a necessidade de um material que aborde de forma conjunta os temas: Postura, Equilíbrio, Controle Postural, Estratégias de Equilíbrio, Avaliação, Evidências e Exercícios. Tudo de forma a proporcionar ao leitor conhecimento técnico e científico sobre a plataforma de força. Infelizmente, a literatura é pobre quando se trata desse assunto, em que concerne a avaliação com base na alta tecnologia e os exercícios que consideram as estratégias neuromusculares e biomecânicas de equilíbrio postural tais como as ações dos músculos do tornozelo, joelho, quadril e principalmente o tronco. Todos esses agrupamentos estão interligados no sistema de controle postural que age constantemente para manter uma infinidade de posturas estáticas e dinâmicas, de forma a programar e restaurar o estado de equilíbrio corporal pelas ações neuromusculares. O controle postural é um pré-requisito para manter uma infinidade de posturas e atividades, ele é responsável por programar ou restaurar um estado de equilíbrio, o qual está relacionado às forças inerciais que agem sobre o corpo e as características inerciais sobre cada segmento corporal¹,²; O controle postural faz parte do sistema de controle motor humano, produzindo estabilidade e condições para o movimento3. É considerado como uma habilidade motora complexa, derivada da interação de múltiplos processos sensório-motores, ou seja, requer uma interação completa entre o sistema neural e musculoesquelético4,5. A diminuição nessa capacidade de equilíbrio aumenta os riscos de quedas e desordens relacionadas com lesões por quedas, podendo assim prejudicar a funcionalidade do indivíduo frentes as AVD‟s. Por essas razões, o impacto das desordens relacionadas ao equilíbrio é enorme, tanto para os indivíduos afetados como para a sociedade em geral que necessita do mesmo no mercado de trabalho6. Deste modo, o conhecimento dos instrumentos de avaliação que possibilitem identificar os desequilíbrios posturais é de suma importância, para que possa diagnosticar como também tratar os indivíduos com essas alterações. Além de conceituar o assunto em si e as formas de mensuração; o leitor poderá encontrar por meio dessa obra uma sessão de exercícios que levam em consideração exatamente as estratégias neuromusculares e os ajustes posturais necessários para manutenção do equilíbrio. Alguns métodos para avaliação do equilíbrio postural têm sido desenvolvidos, 9 o que aumenta a relevância clínica nas tomadas de decisão no processo de reabilitação. Os testes funcionais fazem parte das ferramentas para avaliar o equilíbrio postural, tais como testes que utilizam o tempo como critério de desempenho6-8, teste de Berg e Tinneti para predição de quedas, protocolos de apoio unipodal9,10 e protocolos de força muscular dos membros inferiores8, questionários subjetivos10 e avaliação de parâmetros de estabilidade postural derivados das medidas do COP, que são obtidos por meio de uma plataforma de força2,6,7,11-13 considerada padrão ouro para análises de equilíbrio, por revelar de forma direta os mecanismos biomecânicos e neuromusculares associados ao controle postural para a manutenção do equilíbrio14,15. Ainda não existe na literatura materiais que tratem desses assuntos de forma completa e conjunta, bem como materiais que abordem de forma específica a plataforma de força e seus métodos para avaliação. Diante do exposto justifica-se esta produção técnica, que visa elaborar um livro que aborde informações referentes ao sistema de controle postural e o método mais fidedigno de avaliação desse sistema, que é a plataforma de força. Como também informações referentes aos exercícios para a prática terapêutica nas disfunções relacionadas ao controle postural. O livro “Plataforma de força e equilíbrio postural: guia de avaliação e exercícios”i leva em consideração capítulos distintos contendo os conceitos principais sobre: 1. Postura; 2. Equilíbrio postural; 3. Controle postural; 4. Avaliaçãodo equilíbrio – Plataforma de força; 5. Coleta de dados e análise com a plataforma de força; 6. Evidências científicas sobre o assunto; e 7. Principais exercícios com base nas principais estratégias neuromusculares que os profissionais de saúde deverão saber para prescrição do treinamento. Além do mais, também foi elaborado um artigo científico intitulado “Does Body Composition affect the Postural Balance Control in elderly?” com base num dos maiores projetos de pesquisa da instituição UNOPAR, que envolveu a avaliação de mais de 500 idosos fisicamente independentes do município de Londrina, Paraná. Esse trabalho discute sobre a composição corporal em relação ao equilíbrio postural de idosos e mostra resultados encontrados quando foi comparado o Índice de Massa Corporal (IMC) e o nível de massa gorda com as variáveis de equilíbrio postural, através da plataforma de força, em idosos. i O livro Plataforma de força e equilíbrio postural: guia de avaliação e exercícios está apresentado no apêndice C. 10 2. REVISÃO DE LITERATURA 2.1. POSTURA A postura humana pode ser definida como um composto de posições oriundas das diferentes articulações do corpo no espaço por um determinado momento no tempo.16 Para Kisner e Colby,17 a postura pode ser relatada como uma posição de sustentação do corpo com referência a uma atividade específica do cotidiano. No contexto da manutenção de uma postura correta no espaço, o sistema musculoesquelético encarrega-se do alinhamento postural por meio de ações neuromusculares e estratégias biomecânicas dos segmentos corporais; levando em consideração o estresse mecânico e as sobrecargas articulares em relação às acelerações angulares e gravitacionais.18 Segundo Magee,16 a postura humana correta refere-se à posição na qual o corpo sofre o mínimo de estresse possível sobre as articulações. Sendo assim, para se obter o alinhamento ideal do corpo, os músculos trabalham de forma dinâmica contendo as diferentes sobrecargas impostas pelas mudanças posturais no espaço em relação a gravidade.19,20 A postura humana adotada para realização de uma atividade motora (postura ereta ou movimento) pode ser caracterizada por uma resposta reflexa e neuromecânica referenciada pela linha da gravidade e relacionada à manutenção do equilíbrio.21 A cada nova postura que o indivíduo adota, respostas neuromusculares são necessárias para manter o equilíbrio do corpo. No contexto clínico, o termo postura refere-se às curvaturas posturais do corpo em relação à linha da gravidade e os eixos articulares. É possível evidenciar diferentes curvaturas tais como a lordose cervical e lombar, cifose torácica e alguns desvios laterais do corpo no plano frontal, no qual em excesso pode ser considerado patológico como escoliose. Outras posturas do corpo humano podem estar relacionadas com as mudanças ergonômicas também e geralmente são observadas clinicamente e no cotidiano da vida diária. Durante essas posturas exacerbadas, o sistema musculoesquelético é sobrecarregado e tem riscos de sofrer lesões em suas estruturas ligamentares, articulares e musculares; como por exemplo, as lesões e 11 dores ocasionadas na coluna vertebral durante as sobrecargas laborais. Panjabi22,23propôs um mecanismo de lesão lombar no conceito de estabilidade da coluna vertebral, no qual é importante destacar quando se aborda o termo postura humana. Ele descreveu o sistema de controle da estabilidade da coluna vertebral com base em três subsistemas de participação: 1) passivo 2) ativo e 3) neural. Neste modelo, o subsistema passivo é caracterizado por estruturas passivas como ligamentos, discos e vértebras; o subsistema ativo é composto pelos músculos e suas estruturas; e o subsistema neural é caracterizado pelo controle central onde os receptores agem informando o sistema nervoso central para o planejamento e as respostas coordenadas dos músculos sobre a coluna vertebral para adequada estabilidade23. Na hipótese de Panjabi, quando um dos subsistemas sofre (ou se compromete por lesão), todos os demais sofrem juntos, levando as compensações de um local para outro. 2.2. EQUILÍBRIO POSTURAL Em se tratando de equilíbrio postural, ele pode ser descrito como a dinâmica da postura corporal em prevenir a queda. Está relacionado às forças inerciais que agem sobre o corpo e as características inerciais sobre cada segmento corporal.1,14 O equilíbrio por sua vez pode ser divido em estático e dinâmico. 2.2.1. Equilíbrio Estático Para descrever o equilíbrio estático, alguns estudos definem o equilíbrio postural como a habilidade de manter o centro de massa corporal (COM), correspondendo a projeção do centro de gravidade (COG), no interior da base de suporte ou sustentação (BS).1,2,21,24 Este mecanismo ocorre por meio da integração dinâmica de forças internas e externas e de fatores que envolvem o ambiente.25 A manutenção do equilíbrio postural e o reconhecimento dos limites de estabilidade envolvem a coordenação e complexa interação de estratégias sensóriomotoras com base na visão, no sistemas vestibular e somatossensorial. Esses sistemas promovem os ajustes posturais necessários para a correção do equilíbrio postural.26,27 12 Para manter o corpo em equilíbrio durante uma postura estática, existem algumas estratégias de movimento compensatórias provenientes do controle postural que são geralmente utilizadas dependendo das necessidades decorrentes da dificuldade da tarefa e da presença ou não da perturbação externa.2,26,28,30,31 - 1° Estratégia – Tornozelo. Age em pequenas perturbações do sistema em uma superfície firme e ampla, e os músculos flexores e extensores do tornozelo produzirão torque articular para controlar o movimento do corpo como um pêndulo invertido. - 2° Estratégia – Quadril/Tronco. É realizada através da ação dos músculos em torno do quadril e do tronco, que produzem o torque necessário nos movimentos de flexão, extensão de quadril e tronco ou abdução e adução do quadril para controlar as oscilações posturais nas direções médio-lateral no plano frontal. Essa estratégia é utilizada quando grandes perturbações (externas ou da dificuldade na execução da própria tarefa motora: apoio unipodal) estão presentes e/ou em situações nas quais a estratégia do tornozelo é limitada devido aos movimentos rápidos do COM para fora da base de suporte. 3° Estratégia – Passo. Especialmente durante a marcha, que é utilizada na transição da posição semi-estática para a posição dinâmica. No entanto, mesmo quando as pessoas dão passos em resposta a uma perturbação externa, elas primeiro tentam retornar o centro de massa para a posição inicial. Em indivíduos idosos com riscos de quedas a tendência é usar o passo. No entanto, o medo de cair pode levar o uso adicional da estratégia de quadril. Embora estratégias posturais de movimento tiverem sido desencadeadas a 100 milissegundos em resposta a uma perturbação externa, indivíduos podem influenciar qual estratégia é selecionada e a magnitude das suas respostas baseadas na intenção, experiência e expectativas. Estratégias antecipatórias posturais, antes dos movimentos voluntários, também ajudam manter a estabilidade compensando a desestabilização antecipada associada com o movimento de um membro. Sujeitos com pobres respostas posturais automáticas coordenadas mostram instabilidade em resposta à perturbações externas, enquanto que sujeitos com pobres ajustes posturais antecipatórios coordenados mostram instabilidade postural durante movimentos auto-iniciados.29 13 2.2.2. Equilíbrio Dinâmico Por outro lado, o equilíbrio dinâmico é caracterizado nas tarefas de locomoção e de mobilidade dinâmica, além dos limites de estabilidade na postura estática. Nesse contexto, as ações de controle postural, conformeilustradas anteriormente são mais amplas, dinâmicas e seletivas, devido às respostas de diferentes grupos musculares envolvidos como agonistas, antagonistas e sinergistas durante o movimento humano.2 O padrão do equilíbrio dinâmico pode ser visto durante algumas atividades como a marcha, subir ou descer escadas, trocar de roupa, nas quais são necessários vários ajustes posturais (anterior, posterior e médio-lateral) para manter o centro de massa continuamente dentro da base de suporte durante a dinâmica funcional.2,29 2.3. CONTROLE POSTURAL O controle postural realiza a integração de vários sistemas, como já mencionado. Além das estratégias comportamentais (estratégia de tornozelo, quadril/tronco e passo) o controle postural também envolve diferentes mecanismos de ajuste postural, tais como o mecanismo de ajuste postural antecipatório (feedforward) e o mecanismo de ajuste postural compensatório (feedback).32 Sabe- se que estes são os dois mecanismos principais utilizados pelo sistema nervoso central (SNC), a fim de lidar com as perturbações que podem ser geradas internamente ou externamente.33 O mecanismo de feedforward ocorre quando a perturbação é causada pelos movimentos do próprio indivíduo, ele gera ajustes para se contrapor aos efeitos mecânicos esperados da perturbação, mantendo a estabilidade.34 Já o mecanismo de feedback é desencadeado quando ocorre perturbações do equilíbrio decorrentes de forças externas inesperadas.35 O controle postural é um pré-requisito para manter uma infinidade de posturas e atividades, ele é responsável por programar ou restaurar um estado de equilíbrio. No entanto, o controle do equilíbrio pode ser evidenciado em três classes da atividade humana.7 1) A manutenção de uma postura específica (sentado ou em pé); 2) O movimento voluntário, tal como as trocas de posturas; 14 3) A reação de um distúrbio externo (deslize ou empurrão). Os dois principais objetivos comportamentais do sistema de controle postural são orientação e equilíbrio postural. A orientação postural é a capacidade de manter a relação apropriada entre os segmentos do corpo e o ambiente. Envolve o controle ativo do alinhamento do corpo e do tônus em relação à gravidade, superfície de apoio, ambiente visual e referências internas.13,36 Já o equilíbrio postural é referente à coordenação das estratégias sensório-motoras para manter a posição do corpo, do centro de massa, dentro dos limites de estabilidade através da inter-relação das várias forças que agem sobre o corpo, sendo elas internas ou externas, tais como a força da gravidade, dos músculos e inércia.7,8,9 Pode-se considerar então como tarefa básica do equilíbrio a manutenção da estabilidade corporal tanto em condição estática quanto dinâmica.36,37 O sistema de controle postural integra as informações dos múltiplos sistemas sensoriais incluindo o somatossensorial, visual e vestibular para orientar e alinhar a posição entre os segmentos do corpo e a sua localização em relação ao meio externo.32 Essas funções sensoriais para fins de controle motor são divididas em duas categorias: propriocepção e exterocepção. A primeira corresponde à informação aferente originária de receptores sensoriais localizados no interior do organismo, e que informam sobre posição e deslocamento de partes do corpo. Já a segunda categoria corresponde às informações sensoriais do ambiente externo.38 A partir destas informações o sistema nervoso elabora estratégias posturais que representam soluções sensório-motoras para o controle da postura incluindo não apenas sinergias musculares, mas também padrões de movimentos articulares, torques e forças de contato com o solo e/ou objetos externos.32 2.4. AVALIAÇÃO DO EQUILÍBRIO – PLATAFORMA DE FORÇA Diferentes métodos clínicos e laboratoriais têm sido desenvolvidos para avaliar as diferentes dimensões do equilíbrio postural para aumentar a relevância clinica nas tomadas de decisão no âmbito da reabilitação. Algumas ferramentas utilizadas para avaliar o equilíbrio postural são realizadas por meio de testes funcionais que utilizam o tempo como critério de desempenho7,8,39 escalas de predição de quedas, como as de Berg, TUG e Tinneti, com protocolos de apoio 15 unipodal como o de Romberg,9,10 protocolos de força muscular dos membros inferiores,8 questionários subjetivos10 e, especialmente, os parâmetros de estabilidade postural derivados das medidas do COP por meio de uma plataforma de força.2,7,11,12,13,39 A plataforma de força é considerada padrão ouro para as análises de equilíbrio postural por meio de medidas estabilográficas como o deslocamento do COP. Este equipamento é capaz de revelar de forma direta os mecanismos biomecânicos e neuromusculares tais como força de reação do solo, momentos de força das articulações envolvidas (tornozelo, joelho, quadril/tronco), os ajustes posturais necessários em velocidade e frequência de oscilação do COP e a estabilidade postural para manutenção do equilíbrio.14,15 Em razão que muitos livros já abordam os testes funcionais e de mobilidade para avaliar o equilíbrio, nenhum material didático tem sido elaborado para descrever sobre o principal instrumento de alta tecnologia para avaliar o equilíbrio; a saber: Plataforma de força – levando em consideração (1) o que é, (2) para que serve, (3) quais são as principais medidas, (4) poder de discriminação científica e clínica do instrumento e suas medidas, e (5) vantagens e desvantagens. Este capítulo é a base dessa obra e leva em consideração apenas esta forma de avaliar o equilíbrio como padrão ouro e não abordará a descrição de outros métodos de avaliação. Todavia, a sessão sobre evidências científicas apontará sobre as vantagens e desvantagens de cada método. A Plataforma de Força é um equipamento considerado padrão ouro para análise do controle postural, ela proporciona medidas diretas de força, postura e equilíbrio.40,41 A medida chave é a posturografia, técnica utilizada para medir a oscilação do corpo ou uma variável associada a essa oscilação, ela quantifica as oscilações do corpo durante a postura ereta quieta ou durante a execução de diferentes tipos de tarefas de equilíbrio na postura em pé.42 A medida posturográfica mais usada na avaliação do controle postural é o COP (centro de pressão), que é o ponto de aplicação da resultante das forças verticais agindo sobre a superfície de suporte. A partir das medidas da plataforma, os sinais elétricos de força são transformados por meio de uma análise estabilográfica (análise do equilíbrio postural por meio da quantificação das qualificações do corpo) para extrair os principais parâmetros de equilíbrio associados aos movimentos do COP. Ela é utilizada com grande relevância em pesquisas clínicas, em centros de reabilitação e clínicas de 16 fisioterapia, no processo de avaliação e intervenção de seus clientes, principalmente na área da reabilitação físico-funcional, em diferentes indivíduos, tais como: atletas, idosos, portadores de disfunções musculoesqueléticas e neurológicas, vestibulopatias e problemas posturais.1,2,42 A instalação da PF deve ser criteriosa, uma vez que essa instalação pode interferir na qualidade dos dados adquiridos. A aquisição desses dados é feita à medida que se pisa sobre a PF, a força aplicada sobre ela é detectada pelos sensores, e os sinais elétricos são amplificados e registrados em um computador.42 Apesar da medida mais comumente utilizada ser o COP, não há um consenso sobre quais variáveis do COP devem ser usadas na avaliação do controle postural. A partir da filtragem do sinal do COP muitas variáveis podem ser derivadas do estatocinesigrama e estabilograma do COP. Algumas dessas variáveis são redundantes, o que torna desnecessária a análise de todas elas.43 As principais variáveis do COP são a Frequência, a Velocidade e a raízmédia quadrática (RMS), essas variáveis ainda podem sofrer influências dos domínios tempo e frequência.43 2.5. COLETA DE DADOS E ANÁLISE COM A PLATAFORMA Para a coleta de dados na Plataforma de Força é necessário uma padronização da posturografia. Alguns parâmetros devem ser observados, e alguns cuidados devem ser tomados para a aquisição adequada dos dados:42 Ambiente Iluminação Ruídos sonoros e interferências Local da plataforma apropriado Avaliador treinado Posicionamento do participante Posicionamento dos pés Olhar fixo (alvo) Membro dominante versus não-dominante Colete de segurança quando necessário Atenção do participante Protocolo experimental Período de aquisição 17 Número de repetição Repouso entre as coletas Frequência de amostragem durante as coletas Para a interpretação dos resultados é importante entender que os valores do COP são inversamente proporcionais ao desempenho da tarefa, ou seja, valores elevados da área do COP significam que o desempenho não está bom, já valores menores demonstram um desempenho melhor. Ou seja, quanto maior a área do COP, maior a instabilidade postural. 2.6. EVIDÊNCIAS CIENTÍFICAS Existem muitas evidências científicas mostrando a eficácia do uso da PF na determinação das variáveis de controle postural em diferentes populações, sendo de extrema importância na prática clínica nas tomadas de decisão. De forma sucinta, essas evidências indicam que a PF é o melhor instrumento para analisar as variáveis de equilíbrio postural, por oferecer medidas diretas de força, postura e equilíbrio, além de apresentar confiabilidade inter e intraexaminadores. Esse instrumento é sensível a pequenas mudanças, capaz de discriminar problemas neuromusculares e biomecânicos de equilíbrio, o que não é possível somente através dos testes funcionais.39 Além disso, a PF tem mostrado ser eficaz na avaliação do equilíbrio de pessoas com e sem doença crônica obstrutiva,44 na comparação do equilíbrio em diferentes faixas etárias,45 na comparação do equilíbrio em relação ao nível de densidade mineral óssea,46 na avaliação dos efeitos da fadiga no equilíbrio,47 como também na avaliação dos efeitos de medicamentos no equilíbrio.48 2.7. EXERCÍCIO PARA TREINAMENTO DE EQUILÍBRIO Evidências têm demonstrado efeitos positivos do exercício físico na melhora do equilíbrio e na diminuição dos riscos de quedas.15,49 Em outras palavras, pode se dizer que o exercício é a base para manter e melhorar o sistema de equilíbrio, e eles devem ser direcionados e específicos às estratégias neuromusculares. A fadiga desses músculos envolvidos nas estratégias de controle neuromuscular prejudica o equilíbrio,50,51desse modo é preciso treinar esses 18 músculos em resistência muscular. É importante trabalhar com esses músculos não somente de forma isolada, mas de forma sinérgica.45 Todavia nenhum material didático leva a apresentação de exercícios envolvidos nas estratégias de controle neuromuscular, tais como defendida por HORAK:53 Tornozelo – Plantiflexores e dorsiflexores; Joelho – Isquiotibiais e quadríceps; Quadril – Glúteo máximo e médio; Tronco – Paravertebrais e abdominais. O Colégio Americano de Medicina do Esporte recomenda que exercícios para resistência muscular sejam realizados numa frequência de dois ou três dias não consecutivos na semana, com repetições variando de 15-20 em uma ou duas séries para cada grupo muscular. É recomendado também um descanso maior ou igual à 48 horas entre as sessões para cada grupo de músculos que está sendo trabalhado. A progressão desses exercícios deve ser gradual, aumentando as repetições por série, e/ou aumentando a frequência.54 Algumas ilustrações abaixo conforme o último capítulo do livro são abordadas aqui de forma sucinta: EXERCÍCIO PARA TORNOZELO Dorsiflexão de tornozelo com faixa elástica Fonte: Os autores Músculos dorsiflexores do tornozelo Posição inicial: sentado com as mãos ao lado do tronco, com o membro inferior que executará o exercício, estendido, com uma faixa elástica passando sobre o dorso do pé. O membro inferior contra-lateral fica fletido. Execução: realizar a dorsiflexão de tornozelo, tentando vencer a resistência da faixa elástica. 19 EXERCÍCIO PARA JOELHO Extensão de joelho Fonte: Os autores Músculos extensores do joelho Posição inicial: sentado com as mãos apoiadas sobre os joelhos, com uma faixa elástica passando sobre o tornozelo, e o outro pé prendendo a outra ponta da faixa. Execução: realizar uma extensão do joelho contra a resistência da faixa elástica. EXERCÍCIO PARA O QUADRIL Abdução de quadril com faixa elástica Fonte: Os autores Músculos abdutores de quadril Posição inicial: deitado em decúbito lateral, com uma mão abaixo da cabeça e outra à frente do tronco e apoiada, membros inferiores semi-fletidos com uma faixa elástica passando em torno da região acima dos joelhos. Execução: abduzir o quadril que está em cima, contra a resistência da faixa elástica. EXERCÍCIO PARA O TRONCO Extensão de tronco Fonte: Os autores Músculos extensores de tronco Posição inicial: deitado em decúbito ventral, com os membros superiores ao lado do tronco. Execução: realizar uma extensão de tronco. Exercícios de estabilização segmentar que promovem co-contração dos músculos transverso do abdômen e multífidos, que atuam como se fossem um cinturão ao redor da coluna lombar, promove uma melhora do controle postural, redução da dor e da incapacidade em lombalgias crônicas, favorecendo assim o retorno às atividades diárias normais e ao trabalho.55 McGill56 sugeriu que o mais seguro modelo de estabilização lombar seria o exercício de resistência muscular. 20 Sendo assim segue abaixo alguns modelos de exercícios de estabilização lombar. Estabilização segmentar deitado Fonte: Os autores Músculos estabilizadores do tronco Posição inicial: deitado em decúbito dorsal, com as mãos ao lado do umbigo, a fim de sentir a musculatura estabilizadora se contraindo, para melhor eficiência no exercício. Execução: murchar o abdômen como se tentasse alcançar as costas. Quando sentir os músculos contraindo (ficando mais rígido nas mãos), tentar manter essa contração por alguns segundos. Um dos pré-requisitos para manutenção do equilíbrio postural é a realização de exercícios neuromotores tais como exercícios de equilíbrio, agilidade, coordenação, marcha, e treinamento proprioceptivo. A frequência e a duração do treinamento físico neuromotor para gerar benefícios na saúde e na aptidão são incertas porque existe uma variabilidade na qualidade dos estudos disponíveis. Estudos que resultam em melhorias têm usado principalmente frequências de ≥2-3 dias na semana com sessões de ≥20-30 minutos de duração, resultando em um total de ≥60 minutos de exercícios neuromotores por semana, entretanto, mais pesquisas são necessárias antes de fazer qualquer recomendação definitiva. Não há evidências disponíveis sobre o número de repetições de exercícios necessários, sobre a intensidade de exercícios, ou métodos de progressão ideais. O volume, o modelo e a progressão dos exercícios neuromotores ainda não são conhecidos. Segue algumas indicações de exercícios neuromotores no quadro abaixo:57,58 EXERCÍCIOS NEUROMOTORES NOME DO EXERCÍCIO DESCRIÇÃO Base de sustentação estreita Posição ereta, descalço, pés juntos no chão, e braços cruzados. Base de sustentação semi tandem Posição ereta, descalço, calcanhar de um dos pés encostado na metade do outro pé, e braços cruzados. Base de sustentação tandem Posição ereta, descalço, ponta de um dos pés encostado com o calcanhar do outro pé, e braços cruzados.21 Um componente importante do envelhecimento é a capacidade de realizar as atividades de vida diária (AVD‟s), como caminhar, subir escadas, levantar de uma posição sentada e tarefas simples como escovar os dentes. Com o avançar da idade ocorrem algumas modificações fisiológicas no corpo, as quais podem comprometer o desempenho nessas atividades. O envelhecimento leva às perdas significativas de massa muscular, força e na habilidade de desempenhar de forma independente as AVD‟s.59 Os exercícios de resistência muscular têm sido muito utilizados para o ganho de força e resistência propriamente dito. Porém o ganho de força não resulta necessariamente na melhora do desempenho nas atividades diárias do indivíduo, o que é a principal preocupação quando se trata da população idosa.59 Alguns estudos60 concluíram que, embora esses exercícios tenham um grande efeito positivo sobre a resistência, eles apresentam efeitos pequenos sobre o desempenho das AVD‟s, ou seja, aumento de força não resulta necessariamente na melhora das AVD‟s. Algumas pesquisas têm sugerido que exercícios de potência muscular estão mais estritamente relacionados com o desempenho nessas atividades que exercícios de resistência muscular, por exemplo. Também, é evidenciado que esse tipo de exercício em potência promova efeitos positivos no equilíbrio postural.61 Assim, quando o objetivo é aumentar a capacidade de desenvolver as atividades diárias em relação ao equilíbrio postural, os programas de treinamento de potência muscular podem ser também empregados do que apenas os programas padrão de treinamento em força ou resistência muscular.60 Por fim, todas as modalidades de exercícios apresentadas acima podem ser empregadas em programas individualizados ou em alguns casos, em grupos, para treinamento e melhora do equilíbrio postural. Não existe um consenso na literatura em qual programa ou modalidade de exercício é mais pertinente do que outra para ganhos rápidos de equilíbrio e prevenção de quedas.57 Todavia, isto permite que os praticantes tenham suas preferências na escolha, mas uma liberdade ao profissional em escolher as melhores modalidades baseadas em evidências atuais e condizentes com a literatura do assunto. O importante é prescrever exercícios que atuem nas estratégias de controle postural e que sejam influentes na manutenção do equilíbrio. A presente obra contempla diferentes modalidades que podem ser empregadas em qualquer local apropriado para atividade física, mas com supervisão de um profissional de saúde. 22 3. DESENVOLVIMENTO No processo de elaboração e confecção do produto proposto: livro, foi utilizado uma descrição metodológica a fim de dar total embasamento ao conteúdo e praticidade ao mesmo. Os autores zelam e assumem a qualidade final do documento para dar subsidio aos profissionais de saúde que trabalham com exercício e avaliação do equilíbrio. Segue abaixo a metodologia para o presente produto levando em consideração os títulos dos capítulos abordados no livro: 3.1. LEVANTAMENTO BIBLIOGRÁFICO Em um primeiro momento foi realizado um levantamento em artigos científicos, livros e materiais bibliográficos sobre a proposta apresentada, para que pudesse ter um aporte teórico em relação aos aspectos necessários para a construção da produção técnica. 3.2. ELABORAÇÃO DA PRODUÇÃO TÉCNICA O livro com o título de “PLATAFORMA DE FORÇA E EQUILÍBRIO POSTURAL: GUIA DE AVALIAÇÃO E EXERCÍCIOS” foi dividido da seguinte forma: 3.2.1. CAPÍTULO I – Postura Humana Neste primeiro capítulo foram abordadas as diferentes definições sobre postura humana, bem como a postura humana correta. Também foi discorrido sobre as curvaturas normais e patológicas do corpo; sobre as sobrecargas posturais decorrentes do mau alinhamento nas posturas ergonômicas e também sobre o mecanismo de estabilidade da coluna vertebral para manter uma postura correta e evitar consequências como dor lombar. 23 3.2.2. CAPÍTULO II – Equilíbrio Postural No capítulo de equilíbrio postural foram definidos alguns termos frequentemente utilizados por profissionais da saúde. E caracterizado o equilíbrio estático e dinâmico, assim como as estratégias utilizadas para manter o corpo em equilíbrio. 3.2.3. CAPÍTULO III – Controle Postural Este capítulo discorre sobre o que é o controle postural, como ele é evidenciado na atividade humana e a integração dos múltiplos sistemas no controle postural. 3.2.4. CAPÍTULO IV – Avaliação do Equilíbrio – Plataforma de Força Neste capítulo foi abordado sobre o método de avaliação do equilíbrio postural que é considerado padrão ouro de avaliação, a Plataforma de Força. Foi explicado o que é a plataforma de força e como esse instrumento é utilizado para medir as variáveis do controle postural. Bem como é feita a instalação desse equipamento e como os dados são obtidos. Além de especificar as variáveis analisadas através da aquisição pela plataforma. 3.2.5. CAPÍTULO V – Coleta de dados e Análise com a Plataforma de Força Aqui neste capítulo foi descrito como é feita a coleta de dados e os cuidados que devem ser tomados para a aquisição adequada, e como esses dados são interpretados. 3.2.6. CAPÍTULO VI – Evidências Científicas Neste capítulo foram relatados os principais estudos referentes aos instrumentos de avaliação do controle postural, bem como os principais estudos utilizando a plataforma de força em diferentes populações. 24 3.2.7. CAPÍTULO VII – Exercícios para Treinamento de Equilíbrio No capítulo de exercícios foram abordados os principais exercícios para o treinamento de equilíbrio, bem como exercícios neuromotores. 3.2.8. CAPÍTULO IX – Considerações Finais Este capítulo apresenta as principais considerações referentes a essa obra. 4. CONCLUSÃO Este trabalho teve como objetivo elaborar um material que abordasse de forma conjunta os temas: Postura, Equilíbrio, Controle Postural, Estratégias de equilíbrio, Avaliação, Evidências e Exercícios. De forma a proporcionar ao leitor conhecimento técnico e científico sobre a plataforma de força. Apesar de encontrarmos diversos artigos científicos sobre o assunto, até o momento não existe um material na forma de obra, capítulo de livro ou livro que trate desses temas de forma conjunta e completa, principalmente quanto ao funcionamento e o uso da plataforma de força. Durante todo o processo de elaboração da produção técnica, através de pesquisas e vivências laboratoriais evidenciamos a importância de um material como esse, que traz informações de forma simples, clara e completa sobre um equipamento que é de extrema importância para a melhor compreensão dos temas citados. Visto que, o equilíbrio postural é um dos fatores determinantes na realização das atividades de vida diária, principalmente em idosos. Espera-se com este material auxiliar os profissionais da área da promoção da saúde nas tomadas de decisões clínicas, bem como na prescrição dos melhores exercícios para melhora do equilíbrio postural. 25 REFERÊNCIAS 1. Pollock AS, Durward BR, Rowe PJ. Paul JP. What is balance? Clin Rehabil 2000; 14: 402-406. 2. Winter DA. Human Balance and posture control during standing and walking. Gait Posture 1995; 3: 193-214. 3. Cupps B. Postural Control: a current view. Neuro Developmental Treatment; 1997 jan/fev. 14. p. 3-8. 4. Shumway-Cook A, Woollacot MH. Theory and practical applications. New York: Lippincott Williams & Wilkins; 2000. 5. Ferreira EAG. Postura e Controle postural: desenvolvimento e aplicação de método quantitativo de avaliação postural. [Tese]. São Paulo: Universidade de São Paulo; 2005. 6. Mancini M, Horak FB. The relevance of clinical balance assessment tools to differentiate balance deficits. Eur J Phys Rehabil Med 2010; 46: 239-48. 7. NardoneA, Schieppati M. The role of instrumental assessment of balance in clinical decision making. Eur.J Phys Rehabil Med 2010; 46: 221-237. 8. Stel VS, Smit JH, Pluijm SMF, Lips P. Balance and mobility performance as treatable risk factors for recurrent falling in older persons. Journal of Clinical Epidemiology 2003; 56: 659-668. 9. Tinetti ME, Speechley M, Ginter SF. Risk factors for falls among elderly persons living in the community. N Engl J Med 1988; 319: 1071-1707. 28 10. Yardley L, Beyer N, Hauer K, Kempen G, Piot-Ziegler C, Tood C. Development and initial validation of the falls efficacy scale-international (FES- I). Age and Ageing 2005; 34: 614-619. 11. Jonsson E, Seiger A, Hirschfeld H. One-leg stance in healthy young and elderly adults: a measure of postural steadiness? Clin Biomech (Bristol. Avon.) 2004; 19: 688-694. 12. 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Journal of gerontology. 2006; 61 (1): 78-85. 30 APÊNDICE A – Trabalho Apresentado em Evento Científico Pereira C, Oliveira MR, Dias das Neves RS, Januario BR, Da Silva RA. A composição corporal não afeta o controle postural de homens e mulheres idosos. IX Congresso Internacional de Educação Física e Motricidade Humana XV simpósio Paulista de Educação Física. Motriz. Rio claro. 2015. 31 32 33 APÊNDICE B – Artigo Científico Artigo à ser encaminhado para o Journal of Applied Biomechanics. DOES BODY COMPOSITION AFFECT ONE-LEGGED STANCE BALANCE IN OLDER ADULTS? Authors Camila Pereira a,b,c , Marcio R. de Oliveira a,d,e , Rejane D. N. Souza e , Renata J. Borges d,e , Rubens A. da Silva a,c,d,e* . Affiliations a Center for Health Science Research, Laboratory of Functional Evaluation and Human Motor Performance, Universidade Norte do Paraná (UNOPAR), 675 Paris Ave., CEP 86041-120, Londrina-PR, Brazil. b Universidade Estadual do Norte do Paraná (UENP), 841 Alameda Padre Magno, CEP 86400- 000, Jacarezinho-PR, Brazil. c Master’s Program in Physical Activity in Health Promotion, Universidade Norte do Paraná (UNOPAR), 675 Paris Ave., CEP 86041-120, Londrina-PR, Brazil. d Doctoral Program in Rehabilitation Sciences UEL/UNOPAR, 675 Paris Ave., CEP 86041- 120, Londrina-PR, Brazil. e Universidade Norte do Paraná (UNOPAR), 675 Paris Ave., CEP 86041-120, Londrina-PR, Brazil. *Corresponding author: Rubens A. da Silva Universidade Norte do Paraná (UNOPAR) – LAFUP 675 Paris Ave., CEP 86041-120, Londrina-PR, Brazil. E-mail address:rubens@unopar.br 34 Abstract Evidence suggests that body composition can influence in some way the postural control in young adults and adolescents. However, none study have investigated these effects in older adults of both sexes during one-legged stance balance condition. This study aimed to assess the impact of body composition on postural control in men and women older adults. A total of 257 (men = 86) older adults volunteers (mean age 68±5) participated in this study. The participants were stratified by body mass index into four groups: underweight, normal weight, overweight and obesity. Subjects were further stratified into two groups with regard to fat mass classification (low and high fat mass), using bioimpedance system. All groups performed three trials (30 s of rest between each) of one-legged stance balance, with open eyes, on a force platform (BIOMEC400). The mean value across trials was used to compute area of center of pressure (COP) and velocity and frequency sway of COP in anteroposterior and mediolateral directions of movement. Not significant interaction (P >0.05) from main effects (body composition and sexes) on COP variables were reported. Similar balance results for all COP variables was showed across body composition groups (P > 0.05). However, significant effect of sexes (P <0.01) was found on COP measures, regardless of body composition. Women presented better balance than men (in mean area COP = 14,25cm² vs 19,5cm², respectively). In conclusion, body composition does not affect the postural control during one-legged stance in older of both the sexes. KEY WORDS: Postural Control, Body Composition, Aging, Biomechanics, Nutrition. 35 1. INTRODUCTION There is a substantial increase in the number of older adults around in the world, being in development countries a percentage exceeding 12% of older adults over 65 years (i.e., USA) 1 as well as in emergence countries as the Brazil that reaches 11% of their population. 2 In parallel to this natural phenomenon, there is a high prevalence of obesity across older adults subjects, such as in the United States 66.3% of all adults over 20 years are obese, while 71% of those over 60 years old have overweight or are obese. 3 In Brazil, specifically 38.8 million of adults are characterized by overweight or even obesity, which represents 40% of the population. 3 Aging is associated with changes in body composition, including decreased body water, muscle mass and bone mass; with increased fat mass. 3 The changes in body composition have clinical importance for older adults subjects because this population present often a significant reduction strength and endurance muscular, mobility, walking functionality associated to increased total body fat. 4 Furthermore, a decrease of balance capacity also is evidences in older adults; which in turn increase the risks of falls and disorders related to injuries by falls. 5,6,7 The Body Mass Index (BMI) is commonly used to classify individuals as overweight or obese. Despite of popular acceptation of this measurement, BMI is unable to classify the quantity of body fat percentage. Body fat measures instead of weight measures is preferable for determining an individual’s possible health risks for cardiovascular diseases. The bioelectrical impedance method is a fast, noninvasive, easy to implement, and low cost technique, which could to be used to estimate body fat. 3 This method requires little collaboration from the patient and reduces inter and intra observer error. 3,8 In addition, the equipment is lightweight, portable, and produces fast results, 3 which in turn contribute for the body composition measurement in older adults with or without mobility independence. 9 36 On the other hand, body fat mass could decrease the postural stability and increase thus the risks of falls, especially when combined with low muscle mass. 10 Gouding et al. 11 reported in obese boys aged 10-21 a significant relationship between body weight, body mass index, percentage of fat and total mass with clinical balance measures. Obese boys showed greater sway areas of instability when compared with non-obese boys. 12 Furthermore, Teasdale et al. 10 showed that measures of postural stability (i.e., COP speed and range in antero-posterior and lateral axes) were improved in obese and morbid obese men after losing weight. With regard to older people,more studies are necessary to determine the impact of body composition on postural control measures in this population, especially related to stabilographic variables from force platform. Mainent et al. 3 demonstrated that a correlation exist between body adiposity and postural control measures in women older adults. It would be interesting to known if these results also exist in men older adults and if the postural control measures can further be dependent of type of body composition evaluation (BMI or bioelectrical impedance bioimpendance). No study made this demonstration still. This study aimed thus to assess the body composition of older adults, in both sexes and impact of this factor on postural control measures during one-legged stance task. From previous studies in young people, we hypothesized that the balance variables from force platform measurement can be effected by the rates of body mass across older individuals. 2. METHODS Study Protocol and Participants A total of 257 (men=86) older volunteers participated in the present study. All participants were from a subsample from a larger project entitled “Epidemiological Study of 37 the Sociodemographic Factors and Indicators of Elderly Health Conditions in the City of Londrina (EELO)” conducted at the Universidade Norte do Paraná (UNOPAR), Londrina, PR, Brazil, between 2009 and 2012. All older adults were recruited by convenience from the local community. In criteria were as follow: aged over 60 years, living independently and classified with a functional state level of 3, 4 or 5 with regard to the activities of daily living (in mean state as 3 in the present study) 13 and cognitive status score >18 on the Mini-Mental State Examination. 14 General exclusion criteria were as follow: self-reported injuries, illnesses, falls in the past year, musculoskeletal disorders, systemic-neurological-degenerative disease, severe labyrinthitis and chronic diseases of the cardiovascular or the respiratory system, presence of any implantable electronic or metallic device, such as a pacemaker. The participants were informed about the experimental protocol and the potential risks of the study and gave written consent before their participation. The protocol and the consent form had been previously approved by the local Ethics committee UNOPAR (CEP/ protocol PP070/09). Body composition Assessment Simple method by BMI - before testing some recommendations were discussed with each individual: 1) no alcohol consumption or caffeine within 48 hours prior to the test; 2) no exercise within 24 hours prior to taking the test; 3) no drinks or food consumption within four hours prior to the test; 4) no use of diuretics within seven days prior to the assessment. Body weight was measured by Filizola digital scale, ID 110 model, accurate to 0.1 Kg, and height was measured using a stadiometer with accuracy of 0.1 cm, according to the procedures described by Gordon et al. 15 Using the weight and height measurements, the subject’s BMI was calculated using the standard method (BMI= Weight/Height²). Older adults subjects were classified according to the cutoff points recommended by the Pan 38 American Health Organization (PAHO) 16 in the project Health, Welfare and Aging (SABE) that surveyed Latin American countries, including Brazil: underweight (BMI <23kg / m 2 ), normal weight (23 <BMI<28kg / m 2 ), pre-obese (28<BMI <30 kg / m 2 ) and obesity (BMI>30 kg / m 2 ). Bioelectrical Impedance - body composition analysis was also measured by a bioelectrical impedance analyzer (BIA 310e, Biodynamics, Seattle, Washington, USA). The tetrapolar resistance and reactance were collected in a standardized manner. The subjects were asked to rest for five minutes prior to the exam on an examination table, while stood barefoot without any metal objects close to them, and the feet and hands were at least 30 cm and 15 cm apart, respectively. Two electrodes were applied to the dorsal surface of the right hand, and two electrodes were placed on the dorsal surface of the right foot. Resistance end reactance provided by the analyzer were used to estimate the fat-free mass (Kg). Additional body composition variables were analyzed, including fat mass (Kg) and fat percentage (%). The prediction of fat-free mass (FFM) was performed using information provided by the technique of electrical bioimpedance, through the regression equation of Gray et al. 17 , for the older adults, shown below: FFM = 0,00151 (height 2 ) – 0,0344 (resistance) + 0,14 (body mass) – 0,158 (age) + 20,387 FFM = fat-free mass in Kg; height in cm; body mass in Kg; resistance in ohms; age in full years. Thus, the participants were separated in four groups for BMI: Low Weight (n=42), Normal (n=113), Pre Obesity (n=35) and Obesity (n=67). For body fat the sample was divided into two groups using the fat mass mean. The Low Fat Mass Group (n= 50) was comprised of those older adults with a fat mass ≤ 29.08 kg. The High Fat Mass Group (n= 207) was comprised of subjects with a fat mass > 29.08 kg. 3 39 Postural control Assessment The postural control measures was performed on a force platform (BIOMEC 400, EMG system do Brasil, SP, Ltda). One-legged stance balance task was performed with the preferred leg indicated by each participant. All participants were familiarized with the equipment and protocol before testing. Balance task was performed with a standardized protocol: barefoot, eyes opened and looking at a target (cross) placed on a wall at eye level 2 m away, arms at their sides or parallel to their trunk (figure 1). Three trials of 30 s with 30 s rest intervals were performed and the mean was retained for analysis. 18 A landmark on the force platform was used to standardize the position of the feet during each trial. To prevent falls during testing, an investigator stood close to each participant. The vertical ground reaction force data from the force platform were sampled at 100 Hz. All force signals were filtered with a 35-Hz low-pass second-order Butterworth filter and converted into COP data using proper software, which was compiled with MATLAB routines (The Mathworks, Natick, MA). Stabilographic analysis of COP data led to the computation of the main balance parameters: the 95% confidence ellipse area of COP (A-COP in cm 2 ), mean velocity (VEL in cm/s) and mean frequency (MF in Hz) in both anteroposterior (A/P) and mediolateral (M/L) directions. The validity and reliability (based on the infraclass coefficient correlation: ICC>0.80 and standardized error mean: SEM<1.30) for these parameters computed with this typical force platform have been accepted for both young adults and older adults subjects, as reported by a recent study from our research team. 18 Statistical Analysis All variables were normally distributed, as verified with the Shapiro–Wilk test. Two- way ANOVA with repeated measures were used to compare the body composition-based BMI groups (low weight, normal, pre-obesity, obesity) and sexes effects on balance parameters (A-COP, VEL A/P and VEL M/L). When necessary, post hoc Tukey’s test was 40 used to identify differences between the four groups. Two-way ANOVA was also applied on effects of body fat (low fat mass versus high fat mass) and sexes for comparison in balance parameters. Pearson’s correlation coefficients were used to assess the relationship between Body Composition variables (BMI and fat mass) and balance parameters. All analyses were run in Statistical Package for Social Sciences (SPSS, v.20), with a level of significance of 0.05. 3. RESULTS The anthropometric characteristics of participants are presented in Table 1. Significant differences (P < 0.05) between BMI groups were reported, as expectedly for Weight, Fat%, Fat mass, FFM and BMR. Sexes significantdifferences (P < 0.05) also existed for these variables, being in some cases men presenting higher values than women, and for others women > than men (see Table. 1). The Table 2 shows the comparison between groups and sexes for postural control variables related to classification by BMI. Not significant interactions between body composition (BMI or fat mass) and sexes were found for COP variables (P >0.05). Also, there were no significant (P >0.05) differences between the four groups based in BMI (low weight, normal, pre obesity e obesity) for all balance parameters. The figure 2 illustrate these results for body fat mass comparison (low versus high fat mass), especially for A-COP variables as one representing of all. Significant differences (P <0.01) were only reported between sexes comparison on postural control (Table 2 and Figure 2), with only one exception for mean frequency (MF) variables in mediolateral (M/L) direction of movement (P = 0.223). Men presented poor postural control than women high 41 COP values. However, no significant and weak correlations were found between balance parameters and BMI as well as in fat mass variable (descriptive results not reported here). 4. DISCUSSION The aim of this study was to assess the impact of body composition on postural control in older adults of both sexes. Unexpectedly, we hypothesis was not confirmed. Body composition does not affect the postural control in older during one-legged stance task, regardless of sexes. In the present study, only men presented significantly poor postural control than women. 4.1 Effect of Body Composition As few studies have investigated the effects of body composition in balance of older people, our results are sometime compared with young public. Previous studies, by direct comparison by groups and correlations, have demonstrated an effect of body composition in balance of young adolescents 11 and young adults. 4,10,19,20-22 Although older people was not included in these studies, the authors reported their results from two legged stance posture on a force platform, which also is contrary to present work using a more challenging posture for falls prevention across older adults. 10,19,20-22 Standing position (two-legged) can be more sensitive to body composition changes because this posture is related to anti-gravitational vector by angle position of body. Thus, a low or high weight can project the gravitational forces for greater or small accelerations around ankle muscles, and thus affect COP measures by increasing or decreasing oscillations. 10,20 Furthermore, an advantage of present study from past works was the inclusion of body fat mass analysis on balance comparison, which also confirmed a similarly between the groups in balance measures. There is some evidence that demonstrate the effects of body composition on postural balance in young people and in different situations. 4,10,19,20-22 These studies show that body composition can change the postural balance. Some studies demonstrate this fact through 42 correlations, showing that postural balance is correlated with body mass index, 4 even with the increased weight. 19 Since some studies, by direct comparison, show that the weight loss can improve postural balance. 10,21 Some authors, who noted the importance of body composition in postural balance, concluded that postural balance is dependent on body composition. 22 This fact is explained by two hypotheses, the inverted pendulum model is a hypothesis to explain why excessive weight can change the postural sway. When standing upright, the human body is often compared to an inverted pendulum system rotating around the ankle joint. The center of mass located closer to the anterior edge of the base of support, due to extra abdominal mass, presumably leads to an increased ankle torque necessary to maintain balance. Greater ankle torque could add more noise in the feedback control system as greater muscle force is related to greater motor variability. Therefore, it is likely that the central command, allowing body sway regulation, is not adapted due to reduced capability of the mechanoreceptors to accurately signal the position of the COP and to greater motor variability. 10,19 However, this is not happen in older individuals that have a body composition changed in relation to aging process. The second hypothesis is related to the contribution of foot mechanoreceptors. Obese persons generally show larger plantar contact areas and greater mean pressure values for most anatomical landmarks tested. 10,19 Pressure values and larger contact areas for the obese persons may perturb the sensory information arising from the slow adapting plantar receptors. It is likely that plantar mechanoreceptors participate to the feedback control system regulating body sway oscillations as they are related to different parameters of ground reaction force which are indirectly related to COP displacements. 10,19 Again, this was not associated to older individuals where none study have made this demonstration. However these changes do not occur in older adults. An investigation which similar this study is to Mainenti et al. 3 that evaluated women adults of 45 to 60 years in different 43 balance conditions (eyes open and closed, tandem, and one-leg stance) showed poor postural control for the individuals with hight fat mass compared to control group (low fat), but only for condition with the eyes closed. This was contrary to present study with regard to one- legged stance condition. The differences between these results can be explained by age of individuals (here over 60 years) as well as in the size of sample (n = 45 in Mainenti et al while here n = n = 257) and the protocol used in the force platform. Apparently, body composition affect individuals youngers than older. One explanation for this is through the aging process, which generates several changes in the individual's body. Aging is multifactorial, making it difficult to differentiate which factors and extent of these factors in changing the postural balance. 4.2 Sexes effects on postural control Men presented poor postural control than women, regardless of body composition. The differences between older men and women from physical performance (ability to exercise, mobility, strength, balance, and some functional activities in the upright position) are well known in the literature. These differences have a strong relationship with the anthropometric characteristics and morphology of each sex. 23,24 However, for balance postural control, these differences can be dependent of other factors. In fact, these differences found between the sexes in older people can be related to motor control from balance responses, as also suggested by previous studies. 25,26 It has been reported differences between sexes on the pool of activity of the vestibular, proprioceptive and visual sensory systems, 26-28 which in turn impact the balance measures. It is also known that during the development of children and adolescents, the vestibular system and feedback mechanisms (closed-loop) and feedforward (open-loop) develops later in boys than in girls, 26 which directly influences the postural control measures during aging process. 44 Older men would not effectively integrate these three systems for the maintenance of postural control strategies when compared to women. 26-28 If a woman gets earlier the integration of their three systems to adequate balance responses, they may lose later this integration when compared to men. Moreover, there are differences regarding ageing in feedback mechanisms (closed-loop) and feedforward (open-loop) for posture maintenance. 29,30 Additionally, young men may show differences when compared to young women regarding motor
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