4 - Métodos de Medição Em Biomecânica Do Movimento Humano

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CURSO DE

MÉTODOS DE MEDIÇÃO EM BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO

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MÉTODOS DE MEDIÇÃO EM BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO

Atenção: O material deste módulo está disponível apenas como parâmetro de estudos para este Programa de Educação Continuada. É proibida qualquer forma de comercialização ou distribuição do mesmo sem a autorização expressa do Portal Educação.   Os créditos do conteúdo aqui contido são dados aos seus respectivos autores descritos nas Referências Bibliográficas.

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SUMÁRIO

1 MÉTODOS DE MEDIÇÃO EM BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO

1.1 CINEMETRIA 1.2 DINAMOMETRIA 1.3 ELETROMIOGRAFIA ELETROMIOGRAFIA 1.4 ANTROPOMETRIA REFERÊNCIAS REFERÊNCIAS BIBL IOGRÁFICAS

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1 MÉTODOS DE MEDIÇÃO EM BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO

No século XX as duas grandes guerras mundiais resultaram nos grandes avanços tecnológicos hoje conhecidos. Estes se refletiram nos métodos experimentais usados em praticamente todas as áreas de atuação científica, incluindo a Biomecânica. Nos últimos anos, pode-se dizer que o Brasil teve um grande avanço nas técnicas de medição, armazenamento e processamento de dados, feitos estes que contribuíram para a melhor compreensão do movimento (PRANKE, TEIXEIRA e MOTA, 2006). Ademais, os resultados das pesquisas em Biomecânica têm influenciado diretamente na medicina, ergonomia, fabricação de equipamentos esportivos e muitos outros aspectos da vida humana (NASSER, 1995). Segundo Teixeira e Mota (2007), o progresso da Biomecânica como disciplina científica que estuda funções dos seres vivos tornou-se, ao longo dos últimos três séculos, muito amplo e disso resultaram múltiplas divisões didáticas e delimitação de território de especialidades científicas, tais como: - Biomecânica do Movimento Humano; - Biomecânica Clínica e de Reabilitação; - Biomecânica de Tecidos e Biomateriais; - Biomecânica Musculoesquelética; e - Métodos e Técnicas de Pesquisa em Biomecânica. Segundo os mesmos autores, cada uma destas áreas, por sua vez, abrange diversas possibilidades, como os exemplos ilustrados na Figura 1 que indica os tópicos centrais de estudo em Biomecânica.

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FIGURA 1 – TÓPICOS CENTRAIS PARA O ESTUDO DA BIOMECÂNICA

FONTE: Teixeira e Mota, 2007.

A Biomecânica possui seu objetivo de estudo e tarefa bem-definidos e que, como disciplina, estuda o homem no processo dos exercícios físicos, analisa ainda as ações motoras do esportista como sistema de movimentos ativos reciprocamente relacionados, e a tarefa da Biomecânica determina seu conteúdo, sua teoria e método. Esses últimos se elaboram para solucionar essas tarefas parciais, no entanto são importantes ao estudar as questões concretas dos fenômenos parciais e que, segundo Bunge ( apud  NASSER, 1995) que se repare nas conexões de sua especialidade com as demais disciplinas, acostumando com a ideia que esta tem um passado e uma função social, e que grande parte depende o seu futuro. Segundo o mesmo autor, o progresso da Biomecânica como disciplina científica que estuda funções dos seres vivos tornou-se, ao longo dos últimos três séculos, muito amplo e disso resultaram como nas Ciências Naturais (Matemática, Física, Química, Biologia), múltiplas divisões didáticas e delimitação de território de especialidades científicas. A Biomecânica, segundo Teixeira e Mota (2007), ainda pode atuar com assuntos relacionados a temas como: AN02FREV001/REV 4.0

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- Aperfeiçoamento da técnica do movimento; - Aperfeiçoamento do processo de treinamento; - Aperfeiçoamento e adaptações ambientais; - Aperfeiçoamento do mecanismo de controle de cargas internas do aparelho locomotor; - Aperfeiçoamento de sistemas para simulação de movimentos; - Aperfeiçoamento tecnológico instrumental para aquisição e processamento de sinais biológicos; - Aperfeiçoamento de sistemas ( hardware e software) para análises de movimentos e consequentes aplicações práticas. Segundo os mesmos autores, precisa-se entender que os métodos tradicionais de ensino e treinamento mostram o que e como ensinar, enquanto a Biomecânica permite entender porque determinadas técnicas são mais apropriadas do que outras. Mais especificamente, a Biomecânica permite, entre outras coisas, melhorar o desempenho de atividades esportivas, melhorar a técnica de realização de movimentos, melhorar equipamentos utilizados em esportes ou em atividades do dia a dia, prevenir lesões e auxiliar na reabilitação de lesões (TEIXEIRA e MOTA, 2007). Na

escola,

o

conhecimento

da

Biomecânica

pode

contribuir

significativamente para a melhoria do ambiente escolar, da saúde e da qualidade de vida dos alunos. Alguns exemplos destas atuações são associados ao uso de mochilas carregadas pelos alunos e o mobiliário escolar ou a própria postura dos alunos frente ao mobiliário escolar. De forma geral, a literatura indica que estes fatores, independentemente do ambiente a ser estudado, são causas de, no mínimo, desconforto, e podem em longo prazo causar graves danos à saúde e à integridade física das crianças. No ambiente ocupacional, a área vem a contribuir com a legislação vigente que busca melhores condições aos trabalhadores por meio das adequações dos postos de trabalho e melhorias na própria postura dos indivíduos. De forma geral, a Biomecânica é uma disciplina eminentemente experimental, e como tal depende de processos de medição. Qualquer pesquisa nesta área está sujeita à determinação de grandezas físicas que possam ser AN02FREV001/REV 4.0

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medidas. Por isto a técnica física de medir e sua aplicação no corpo humano representam uma parte básica relevante dos métodos de trabalho da Biomecânica (PRANKE, TEIXEIRA e MOTA, 2006). Um aspecto importante a ser considerado é a seleção do instrumental e da técnica de medição que será utilizada, pois a determinação das grandezas a serem medidas deve ser feita com a exatidão exigida no caso. Obviamente, conforme citam Amadio e Duarte (1996), são necessários que existam métodos de medição próprios para serem aplicados nas situações desejadas. Segundo Beckwith et al. (1993 apud TEIXEIRA, 2004), o processo ou o ato de medição (Figura 2) consiste na realização de uma comparação quantitativa entre um padrão predefinido e um mesurando. A palavra mesurando é usada para designar o parâmetro físico que está sendo observado e quantificado, isto é, a quantidade a ser medida. O ato de medir produz um resultado. O padrão de comparação deve ter características semelhantes ao mesurando e normalmente está definido por um órgão de normatização. A medição fornece informações quantitativas a respeito de como se encontram em um determinado momento variáveis físicas ou processos que de outra forma poderiam apenas ser estimados (TEIXEIRA, 2004). FIGURA 2 – PROCESSO DE MEDIÇÃO

FONTE: Beckwith et al., (1995) apud Teixeira (2004)

Desta forma, a medição tanto é uma forma de conhecer o mundo físico como o verdadeiro teste de uma teoria ou projeto. Ela é a base fundamental de toda pesquisa e também é um elemento fundamental em projetos de qualquer natureza e no controle de processos (PRANKE, TEIXEIRA e MOTA, 2006).

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No entanto, segundo Amadio e Duarte (1996), a biomecânica dispõe não apenas da cinemática (cinemetria) ou da cinética (dinamometria), mas de quatro grandes áreas que dispõe de métodos de medição para a investigação do movimento. Os métodos de medição são a cinemetria que relaciona a posição e orientação dos segmentos corporais; a dinamometria, que relaciona as forças e distribuição da pressão; a eletromiografia que relaciona a atividade muscular e a antropometria que relaciona os parâmetros para os modelos corporais. A Figura 3 ilustra estes métodos e as suas especificações. FIGURA 3 – MÉTODOS DE MEDIÇÃO EM BIOMECÂNICA

FONTE: A autora.

1.1 CINEMETRIA A cinemetria consiste em procedimentos de natureza basicamente óptica, onde as medidas são realizadas por meio de indicadores indiretos, obtidos por intermédio de imagens. Embora ela possa ser em princípio considerada como um método que permite análises qualitativas, pela observação de imagens, a partir da medição do deslocamento de pontos selecionados do corpo humano, e do tempo, através da frequência de aquisição, que podem ser derivadas de grandezas cinemáticas como a velocidade e a aceleração (lineares ou angulares). Sob este enfoque, a cinemetria permite uma análise Biomecânica quantitativa dos movimentos humanos. Segundo Amadio e Barbanti (2000), o AN02FREV001/REV 4.0

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processo fotogramétrico de extração das coordenadas de uma imagem por meio de câmeras foi inicialmente realizado por meio da utilização de filmes e equipamentos analógicos, o que tornava o processo muito longo. No entanto, o avanço da tecnologia permite a sua substituição por extrações eletrônicas automáticas e em alguns casos em tempo real. A captação e digitalização de imagens são feitas utilizando um sistema composto de câmeras de vídeo, calibrador, um software específico e um computador (AMADIO e SERRÃO, 2007). Um exemplo que pode ser identificado é o sistema Peak Motus (Peak Performance, Inc., USA) com uma ou duas câmeras de vídeo com frequência de

aquisição de imagens de 60 ou 180 Hz, que registram as imagens para posterior reconstrução bidimensional ou tridimensional dos movimentos, pelo método DLT (Direct Linear Transformation) (ABDEL-AZIZ e KARARA, 1971). A Figura 4a ilustra um sistema para a captação e digitalização de imagens; a figura 4b ilustra um calibrador bidimensional e a figura 4c ilustra um calibrador tridimensional. FIGURA 4 - (A) SISTEMA PARA CAPTAÇÃO E DIGITALIZAÇÃO DE IMAGENS, (B) CALIBRADOR BIDIMENSIONAL E (C) CALIBRADOR TRIDIMENSIONAL

FONTE: Teixeira, 2004.

O corpo humano normalmente é representado por modelos constituídos de corpos rígidos, em que cada segmento é tratado como uma forma geométrica simples. Os segmentos corporais são definidos por marcas externas, como representados na Figura 5, selecionadas de forma a indicar de maneira mais clara e correta os centros articulares, a posição do centro de gravidade do segmento ou ainda determinadas referências anatômicas.

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Plagenhoef (1971 apud TEIXEIRA, 2004) fornece indicações de como localizar a posição dos centros articulares a partir de referências anatômicas externas. FIGURA 5 - EXEMPLO DE LOCALIZAÇÃO DA MARCAÇÃO PARA PROJEÇÃO DO CENTRO ARTICULAR E PONTOS INTERNOS EM UM ESTUDO COM CICLISTAS

FONTE: Teixeira, 2004.

Estes marcadores servem de referência externa para a localização de centros articulares que determinam os segmentos corporais. A Figura 6a ilustra um sujeito, sem marcadores reflexivos e a Figura 6b ilustra um sujeito com estes marcadores. A partir destas imagens podem ser identificadas as dificuldades de realizar os procedimentos e localizações anatômicas sem as referências dos marcadores. FIGURA 6 – (A) INDIVÍDUO SEM MARCADORES REFLEXIVOS E (B) INDIVÍDUO COM MARCADORES REFLEXIVOS

FONTE: Teixeira, 2004.

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Em muitas aplicações a partir da posição dos marcadores, que identificam os pontos anatômicos selecionados, é montado um modelo espacial, e são calculados os deslocamentos, as posições, velocidades e acelerações dos segmentos/articulações. O sistema de vídeo fornecerá, desta forma, os parâmetros cinemáticos necessários para o cálculo das modificações do movimento (TEIXEIRA, 2004). A Figura 7 ilustra modelos espaciais de estudos relacionados com a flexão de  joelhos na máquina flexoextensora e com chute no futebol de campo. FIGURA 7 – MODELO ESPACIAL (A) DE UM ESTUDO DA FLEXÃO DE JOELHOS NA MÁQUINA FLEXOEXTENSORA (B) UM ESTUDO DO CHUTE COM O DORSO DO PÉ NO FUTEBOL DE CAMPO

FONTE: Teixeira, 2004.

Um fator importante na seleção e utilização de determinada técnica de registro e processamento de imagens é o número e a disposição da(s) câmera(s) em relação ao objeto/corpo a ser analisado (Figuras 8a, 8b e 8c), permitindo uma análise bidimensional ou tridimensional. A determinação de variáveis cinemáticas depende do processamento da imagem coletada, ou seja, da reconstrução das coordenadas dos pontos marcados no corpo do sujeito analisado.

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FIGURA 8 – DISPOSIÇÃO DA CÂMERA EM RELAÇÃO AO CORPO A SER ANALISADO (A) FILMAGEM DE UM ESTUDO COM CICLISTAS, FILMAGEM DE UM ESTUDO COM PNE’S E (C) DEMONSTRAÇÃO DA COLETA DE DADOS DO EXERCÍCIO DA PUXADA VERTICAL

FONTE: Teixeira, 2004.

Com relação à frequência de aquisição, a escolha da taxa de amostragem é específica para cada contexto. Normalmente se utiliza a frequência de 50 – 60 Hz para a marcha humana e de 100 até 200 Hz para a corrida. Alguns exemplos que podem ser explorados são associados ao contexto do produto no qual a biomecânica, considerando uma avaliação cinemática, focaliza a posição dos segmentos durante as atividades do trabalho. A Figura 9 ilustra o posicionamento da cervical com o uso de dois tipos de computadores e suas influências sobre o ângulo da cervical (STRAKER, JONES e MILLER, 1997).

FIGURA 9 – ÂNGULO DA CERVICAL DURANTE A UTILIZAÇÃO DE DIFERENTES COMPUTADORES

FONTE: Straker, Jones e Miller, 1997.

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O estudo de Reiser, Wickel e Menzer (2008) relacionou duas diferentes inclinações de pisos e uma superfície plana para o levantamento de pesos (25 kg para os 22 homens avaliados e 15 kg para as 22 mulheres avaliadas) por meio da cinemetria. O estudo demonstrou que os indivíduos foram afetados pelos diferentes posicionamentos, sendo a lordose lombar natural perdida no caso em que a superfície estava em declive com -20 com relação à horizontal. Assim, ao se transportar uma carga, como na Figura 10, é importante preferir que o indivíduo faça isso em um solo plano e não em um solo inclinado. FIGURA 10 – POSICIONAMENTO CORPORAL EM RELAÇÃO À HORIZONTAL

FONTE: Reiser, Wickel e Menzer, 2008.

Outro exemplo associado ao exercício físico é o estudo de Teixeira, Pranke e Mota (2007). Os autores buscaram quantificar as mudanças angulares da região lombar em diferentes intensidades de sobrecarga (sem carga, 60% da carga de 1 repetição máxima (RM), 70% de 1RM e 85% de 1RM) durante o exercício flexão de  joelhos na máquina mesa romana. Os resultados encontrados no estudo podem ser observados na Figura 11. Resumidamente, foram encontrados maiores ângulos da lombar com o aumento da carga e estes foram maiores nas cargas iniciais.

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FIGURA 11 – MUDANÇAS ANGULARES NA REGIÃO LOMBAR REALIZANDO O EXERCÍCIO DE FLEXÃO DE JOELHOS EM DIFERENTES INTENSIDADES

FONTE: Teixeira, Pranke e Mota, 2007.

Copetti et al. (2007) realizaram um estudo utilizando a cinemetria para comparar os benefícios de um programa de equoterapia em crianças com síndrome de down. Os resultados para o ângulo do tornozelo e joelho para uma das crianças avaliadas podem ser visualizados na Figura 12. FIGURA 12 – ÂNGULO DO TORNOZELO E JOELHO ANTES E APÓS O TRATAMENTO COM EQUOTERAPIA PARA CRIANÇAS COM SÍNDROME DE DOWN

FONTE: Copetti et al., 2007.

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1.2 DINAMOMETRIA Segundo Amadio (1989 apud Amadio e Duarte, 1996), a definição do conceito de força, sob o aspecto físico, somente pode ser interpretada a partir do efeito de sua ação, e assim, pode-se interpretar seus efeitos estáticos e dinâmicos. A principal dificuldade de compreensão da natureza da força está na dosagem ou controle de sua grandeza e função tempo, as quais exercem uma grande influência nos diferentes movimentos humanos que se utilizam deste parâmetro em distintos graus de intensidade, com dependência de rendimento na execução do movimento. Entre os principais objetivos que indicam a utilização da dinamometria podese apontar: (a) análise da técnica de movimento; (b) análise da condição física; (c) controle da sobrecarga; (d) influência de fatores externos; (e) influência de fatores internos; (f) monitoramento de atletas; e (g) indicadores para detecção de talentos esportivos. Segundo a determinação de forças que atuam sobre os corpos, assim como interação do corpo com o meio ambiente, onde o movimento acontece, a biomecânica pode ser dividida, segundo Amadio e Serrão (2007) em: 1) Biomecânica interna e 2) Biomecânica externa. 1) Biomecânica Interna: preocupa-se com a determinação das forças internas (forças articulares e musculares) (AMADIO, 1996). Ainda é um problema metodológico não totalmente resolvido na Biomecânica, mas constitui a base fundamental para melhor compreensão do movimento. Na medição das forças internas geralmente utiliza-se métodos invasivos com strain gauges e o processo de sua avaliação é extremamente difícil, pois apresenta grandes dificuldades para sua aplicação. 2) Biomecânica Externa: preocupa-se com a determinação das forças externas e é metodologicamente mais simples. Alguns exemplos de instrumentação AN02FREV001/REV 4.0

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utilizados podem ser citados, tais como: plataformas de força, strain gauges e sensores piezoelétricos. O instrumento básico da dinamometria é a plataforma de força, que mede a força de reação do solo (FRS), na sua ação tridimensional (vertical, médio-lateral e anteroposterior) e o ponto de aplicação desta força. As forças externas são relativamente fáceis de medir (TEIXEIRA, 2004). A medição da força de reação do solo é realizada por meio de plataformas de força geralmente triaxiais que fornecem um sinal elétrico proporcional à força aplicada. Existem vários tipos de sensores para esse tipo de medição, sobressaindose os strain gauges  (extensômeros), piezoelétricos, piezoresistivios e capacitivos, dentre outros (WINTER apud MORAES, 2000). Historicamente, parecem existir três linhas principais de evolução das plataformas, desde as puramente mecânicas de Amar, 1920, e Henry, 1952 (PAYNE apud AMADIO e DUARTE, 1996). A primeira linha está associada ao desenvolvimento de sensores de cristal piezoelétrico, ao passo que as outras duas linhas utilizam sensores do tipo strain gauges (extensômetros de resistência elétrica). As plataformas que usam strain gauges podem envolver dispositivos que deformam com cargas centrais do tipo axial ou do tipo que utilizam vigas fletidas. Plataformas que operam com sensores piezoelétricos são exclusivamente dinâmicas, possuem uma frequência natural alta, são muito caras e são difíceis de operar (flutuações do sistema eletrônico, muito sensível a pequenas vibrações do tipo veículos passando na rua próxima ao laboratório etc.). Plataformas à base de extensômetros de resistência elétrica podem realizar medições estáticas, são estáveis durante largos períodos de tempo, são mais baratas que as piezoelétricas, mas possuem frequência natural mais baixa, o que é um fator limitante importante, principalmente quando se pretende avaliar atividades envolvendo impacto (salto em distância, vôlei, basquete etc.). A parte de condicionamento eletrônico de sinal também é mais simples (TEIXEIRA, 2004). Normalmente, uma força representa a ação de um corpo sobre outro (quando não se está considerando forças internas). Quando se usam sensores do tipo extensômetros de resistência elétrica, estes sensores captam a deformação mecânica sofrida pelo elemento elástico da plataforma e, como consequência, variam sua resistência elétrica. Como as deformações mecânicas são muito pequenas (na região elástica), as variações de resistência elétrica correspondentes AN02FREV001/REV 4.0

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são muito pequenas também. Desta forma, um dispositivo chamado condicionador de sinais converte variação de resistência elétrica em variação de voltagem (além de amplificar, filtrar etc.) (TEIXEIRA, 2004). A Figura 13 mostra um esquema ilustrativo de todo o processamento que ocorre a partir da coleta de dados desde os transdutores na plataforma de força até a visualização pelo monitor, incorporado ao computador. As cargas que são aplicadas sobre as plataformas são convertidas em tensões elétricas por meio da matriz de sensibilidade de cada plataforma. Estas tensões são então amplificadas e convertidas através de um conversor analógico/digital (A/D). Estes sinais digitais são visualizados pelo operador através do equipamento de informática, podendo ser normalizados em relação à massa corpórea de cada indivíduo avaliado (MORAES, 2000). FIGURA 13 – PROCESSAMENTO DE COLETA DE DADOS

FONTE: Moraes, 2000.

Alguns exemplos que podem ser dados é a plataforma  AMTI utilizada para medidas de força de reação do solo e o dinamômetro JAMAR que é utilizado para a verificação da força de preensão manual. A plataforma de força e um dinamômetro de preensão manual estão ilustrados na Figura 14. FIGURA 14 – PLATAFORMA DE FORÇA DE REAÇÃO DO SOLO E DINAMÔMETRO DE PREENSÃO MANUAL

FONTE: Disponível em: . Acesso em: 03 ago. 2010. AN02FREV001/REV 4.0

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Alguns estudos que podem ser relacionados como forma de exemplificação é o de Peneireiro, Amadio e Serrão (2005). A Figura 15 ilustra os modelos de mochilas avaliadas pelos autores, segundo configuração de alça sendo: a) alça diagonal com bolsa lateral, b) alça lateral com bolsa lateral, c) alça lateral e horizontal com duas bolsas laterais e, d) alça cruzada e horizontal com duas bolsas laterais. De acordo com os resultados encontrados foi possível identificar que a menor sobrecarga gerada pela mochila de alça dupla e duas bolsas, evidenciando melhor distribuição de massa. Assim, ao se projetar um produto, no caso uma mochila, específica ao trabalho de um indivíduo que passa a maior parte da jornada de trabalho em pé e caminhando, como no caso do carteiro, estas características devem ser levadas em consideração para se chegar a uma conclusão final. FIGURA 15 – MODELOS DE MOCHILAS A SEREM UTILIZADAS PELOS CARTEIROS

FONTE: Peneireiro, Amadio e Serrão, 2005.

Gertz et al. (2005) avaliaram digitadores de computadores em diferentes níveis técnicos, por meio da dinamometria, e encontraram três resultados conclusivos: 1) Que indivíduos com melhor qualidade de técnica de digitação aplicam menor carga vertical (Fz) sobre a superfície da tecla durante a digitação; 2) A repetibilidade das curvas de força e momento, de forma que permitam que um padrão seja gerado, é maior para os digitadores com maior nível de técnica de digitação, principalmente com relação força horizontal (Fy); 3) Indivíduos com melhor qualidade de técnica de digitação tendem a pressionar a tecla na parte superior, ou seja, na parte da superfície mais distante do seu corpo (ou mais próxima do monitor). AN02FREV001/REV 4.0

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Com relação à marcha, a Figura 16 ilustra as curvas características da força de reação do solo, com e sem o transporte de carga. FIGURA 16 – FORÇA DE REAÇÃO DO SOLO DURANTE A MARCHA DE UM MÚSICO COM E SEM O TRANSPORTE DE SEU INSTRUMENTO MUSICAL, CONSIDERANDO O MEMBRO INFERIOR DIREITO E ESQUERDO

FONTE: Teixeira et al., 2009.

Com relação à força de preensão manual, o estudo de Esteves et al. (2006) buscou identificar as características antropométricas da mão de crianças de ambos os sexos, com idade entre 7 e 14 anos, e mensurar a força de preensão máxima por meio de mensuração direta, estabelecendo valores de referência para a força em relação à idade, lateralidade e sexo. Os resultados indicaram diferenças significativas na antropometria entre meninos e entre as meninas foram encontradas diferenças nos grupos de 7, 8, 11 e 14 anos. Na preensão x lateralidade, as diferenças foram para os grupos de 7, 8, 9, 13 e 14 no feminino e no masculino de 7 a 11 anos; a relação preensão x sexo mostrou-se sempre maior no masculino, e apresentou diferenças significativas nos respectivos períodos pubertários. Tanto as características antropométricas quanto o desenvolvimento de força são progressivos no decorrer da faixa etária escolhida, apresentado suas maiores diferenças nos períodos de maturação sexual de cada sexo.

1.3 ELETROMIOGRAFIA

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Eletromiografia (EMG) é o termo genérico que expressa o método de registro da atividade elétrica de um músculo quando realiza contração (AMADIO e DUARTE, 1996; AMADIO e SERRÃO, 2007). Enoka (2000) indica que a eletromiografia é uma técnica de monitoramento da atividade elétrica das membranas excitáveis, representando a medida dos potenciais de ação do sarcolema, como efeito de voltagem em função do tempo. A Figura 17 ilustra um gráfico do sinal EMG em relação ao tempo. FIGURA 17 – GRÁFICO DO SINAL EMG EM RELAÇÃO AO TEMPO

FONTE: Silva, 2010.

A eletromiografia apresenta inúmeras aplicações, notadamente na clínica médica, para diagnóstico de doenças neuromusculares; na reabilitação, na reeducação da ação muscular (“biofeedback” eletromiografico); na anatomia, com o intuito de revelar a ação muscular em determinados movimentos; e na biomecânica no sentido de servir como ferramenta indicadora de alguns fenômenos (AMADIO e DUARTE, 1996; AMADIO e SERRÃO, 2007). Para tanto, o sinal da eletromiografia é adquirido, segundo Marchetti e Duarte (2006) por meio de um eletromiógrafo que tipicamente está acoplado a um computador. A Figura 18 ilustra um aparelho de eletromiografia.

FIGURA 18 – ELETROMIÓGRAFO LYNX AN02FREV001/REV 4.0

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FONTE: Teixeira, 2004.

Este computador é conectado à pele por meio de eletrodos, assim como ilustra a Figura 19. FIGURA 19 – ELETRODOS UTILIZADOS PARA A ELETROMIOGRAFIA DE SUPERFÍCIE

FONTE: Berque e Gray, 2002.

O ponto de colocação dos eletrodos é ainda muito divergente entre os pesquisadores. Hermens et al. (2000) realizaram uma análise metodológica com foco na padronização da colocação dos eletrodos da eletromiografia. Para tanto os autores analisaram 144 artigos e dividiram em três grandes grupos o posicionamento dos eletrodos: 1) Sobre o ventre muscular (zona de maior massa aparente); AN02FREV001/REV 4.0

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2) Algum ponto entre a zona de intervenção (ponto motor) e o tendão; 3) No próprio ponto motor. Além disso, neste estudo os autores ainda colocam que 50 dos 144 artigos avaliados utilizam uma distância entre os eletrodos de 20 mm, mas esta costuma variar conforme o comprimento do músculo avaliado, sendo que músculos mais longos tendem a possuir uma distância entre os eletrodos maior. O sinal EMG captado no corpo humano é um sinal analógico (um sinal contínuo no tempo) que é convertido para um sinal digital para poder ser registrado pelo computador. Para tanto, certos parâmetros devem ser ajustados na aquisição do sinal, dependendo da tarefa e dos objetivos (MARCHETTI e DUARTE, 2006). Para a coleta dos dados a frequência de aquisição, para a eletromiografia de superfície, é considerada como a maior frequência que fica em torno de 400 a 500 Hz. Para Menzel (2009), a frequência de aquisição deve ser, no mínimo, 1000 Hz. Após a coleta de dados são necessários importantes procedimentos para o tratamento do sinal. Os valores para os filtros são diversificados e podem ser utilizadas frequências de 8-500 Hz para o tratamento (filtro passa banda) (SILVA, 2010).

LEITURA DE APROFUNDAMENTO

MARCHETTI, P. H.; DUARTE, M. Instrumentação em eletromiog rafia. 29 p. 2006. Disponível em: http://demotu.org/pubs/EMG.pdf 

Com relação aos estudos que tratam da eletromiografia, pode-se dizer que há uma busca principalmente associada à investigação da ativação muscular no esporte e na locomoção. Lunes e Santos (2005) avaliaram três músculos: tibial anterior, gastrocnêmio (tríceps sural) e músculos lombares (paravertebrais) para a comparação da marcha de forma natural, primeiro descalços, depois usando salto baixo e finalmente salto alto. Os resultados indicaram que o tibial anterior e o gastrocnêmio mostraram um AN02FREV001/REV 4.0

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aumento da atividade muscular durante a marcha com salto alto, quando comparada à marcha descalça. Durante a marcha com salto baixo, a atividade muscular do tibial anterior e gastrocnêmio foi diferente da marcha descalça. Os músculos lombares não mostraram uma alteração significativa. Com relação às atividades ocupacionais pode ser citado o estudo de Ribeiro, Lourenção e Lopes (2004), que avaliou dois tipos de mouse  assim como ilustra a Figura 20 (sendo o mouse  da figura da direita um protótipo considerado mais ergonômico pelos autores). FIGURA 20 – TIPOS DE MOUSE AVALIADOS

FONTE: Ribeiro, Lourenção e Lopes, 2004.

Os resultados dos autores apontaram que o mouse  ergonômico reduziu a atividade muscular em extensores de punho e seu uso parece menos associado ao desenvolvimento de queixas clínicas de dor em membros superiores. Além disso, foi verificado que seu uso em tempo prolongado pode ser mais aceito em função do menor gasto energético que se tem.

1.4 ANTROPOMETRIA A antropometria que trata das medidas do corpo humano, particularmente, com as medidas do tamanho e a forma. Para Glaner (2004), a antropometria é

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usada em várias áreas do conhecimento, dentre as quais estão: a performance desportiva, a saúde e a composição corporal e a ergonomia. A importância das medidas antropométricas ganhou especial interesse na década de 40, provocada de um lado pela necessidade da produção em massa, pois um produto mal dimensionado pode provocar a elevação dos custos e por outro, devido ao surgimento dos sistemas de trabalho complexos onde o desempenho humano é crítico e o desenvolvimento desses sistemas depende das dimensões antropométricas dos seus operadores (RODRIGUEZ-AÑEZ, 2001). No entanto, considerando dados significativos da população, as tabelas existentes ainda demonstram carências de investigações (SHOENARDIE et al., 2010). Sell (2002) indica que a própria população brasileira por suas características, que englobam misturas de diversas raças e com condições sociais distintas entre as grandes regiões do país, dificulta o projeto dos postos de trabalho no qual todos os trabalhadores devem estar bem-acomodados e dificulta a produção dos produtos. Iida (2005) indica as diferenças das proporções corporais de indivíduos de diferentes etnias (americanos, japoneses e brasileiros), assim como ilustra a Figura 21.

FIGURA 21 – DIFERENÇAS ENTRE AS PROPORÇÕES CORPORAIS DE INDIVÍDUOS DE DIFERENTES ETNIAS

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FONTE: Iida, 2005.

Estas preocupações tornam-se ainda maiores ao se projetar produtos onde os consumidores podem estar espalhados por muitos países. Segundo RodriguezAñez (2001), Iida (2005) e Panero e Zelnik (2006), mesmo que ainda não existam medidas confiáveis para a população mundial, grande parte das medidas disponíveis são oriundas de contingentes das forças armadas limitando a utilização dos dados, pois esta população caracteriza-se por ser predominantemente do sexo masculino, na faixa dos 18 aos 30 anos e que atenderam aos critérios para recrutamento militar como peso e estatura mínimos. Como se pensar então em desenvolver produtos que atendam à população mundial? A própria estatura corporal apresenta modificações ao longo dos anos. A Figura 22 ilustra as modificações da estatura corporal, considerando os anos de 1870 a 1980, de militares norte-americanos.

FIGURA 22 – TENDÊNCIA DA ESTATURA CORPORAL DE HOMENS NORTEAMERICANOS AN02FREV001/REV 4.0

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FONTE: Panero e Zelnik, 2006.

Ademais, no Brasil, os estudos na área da antropometria podem ainda ser amplamente desenvolvidos, uma vez que devido às condições histórico-geográficas do país, torna-se difícil definir um padrão brasileiro, caracterizando as poucas referências encontradas e consideradas por Felisberto e Paschoarelli (2000) como tendo inestimável valor. Os mesmos autores ainda indicam que os poucos dados encontrados são ainda representativos de indivíduos específicos, o que torna sua utilização pouco confiável considerando outras circunstâncias. Menin e Pashoarelli (2006), por exemplo, encontraram discrepâncias com as medidas antropométricas considerando as normas e uma amostra de indivíduos obesos do Brasil. Para o projeto, muitas vezes, outras fontes são exploradas como aquelas originadas de normas e padrões internacionais as quais, segundo Felisberto e Paschoarelli (2000), apresentam os mesmos problemas da realidade brasileira. Hanson et al. (2009) indicam que a homogeneidade dos dados antropométricos na população da Suécia vem diminuindo, o que indica necessidades de atualizações ergonômicas para a adaptação de novos produtos e postos de trabalho. AN02FREV001/REV 4.0

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Desta forma, durante o processo projetual, particularmente na fase preliminar, dois tipos de problemas são enfrentados quanto aos dados antropométricos: 1) Qual referência antropométrica utilizar? 2) Como facilitar o uso prático dos dados apresentados? No Brasil, pode-se citar basicamente duas tabelas de medidas antropométricas de trabalhadores brasileiros. O estudo do Instituto Nacional de Tecnologia foi realizado com uma amostra de 3100 homens trabalhadores homens de 26 empresas industriais do Rio de Janeiro. Os resultados encontrados pelos autores estão ilustrados na Figura 23. FIGURA 23 – MEDIDAS DE ANTROPOMETRIA DE 3100 HOMENS TRABALHADORES BRASILEIROS DO RIO DE JANEIRO

FONTE: Iida, 2005.

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O estudo de Couto (1995) foi realizado com 400 trabalhadores também do sexo masculino e 100 trabalhadoras de escritórios de uma fábrica na região paulista do ABC. Estes resultados podem ser observados na Figura 24. FIGURA 24 – MEDIDAS ANTROPOMÉTRICAS DE 400 TRABALHADORES E 100 TRABALHADORAS DE ESCRITÓRIO DA REGIÃO PAULISTA DO ABC

FONTE: Iida, 2005.

Estas medidas se referem às regiões corporais, indicadas por Iida (2005), ilustradas na Figura 25.

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FIGURA 25 – PRINCIPAIS VARIÁVEIS A SEREM UTILIZADAS EM MEDIDAS DE ANTROPOMETRIA

FONTE: Iida, 2005.

No entanto, o que se observa é que o número de indivíduos avaliados não reflete uma amostra significativa da população brasileira. Neste contexto, Felisberto e Paschoarelli (2000) reuniram os dados disponibilizados por autores como Iida (2005) e Panero e Zelnik (2006) e definiram parâmetros antropométricos por meio de técnicas estatísticas. Desta forma, os autores obtiveram a Figura 26 considerando 29 variáveis antropométricas, assim como indica as referências da Figura 27.

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FIGURA 26 – RESULTADOS FINAIS DO TRATAMENTO ESTATÍSTICO DAS VARIÁVEIS ANTROPOMÉTRICAS (VALORES EM CM)

FONTE: Felisberto e Paschoarelli, 2000.

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FIGURA 27 – REPRESENTAÇÃO BIDIMENSIONAL PARA A IDENTIFICAÇÃO DAS MEDIDAS A SEREM REALIZADAS CONSIDERANDO AS 29 VARIÁVEIS

FONTE: Felisberto e Paschoarelli, 2000.

Internacionalmente, foram encontrados estudos com 367 indivíduos de amostra da Suécia (105 homens e 262 mulheres), com idades entre 18-65 anos (HANSON et al., 2009); 315 indivíduos de uma amostra de Singapura (206 homens e 109 mulheres) e 377 indivíduos de uma amostra da Indonésia (245 homens e 132 mulheres) com idades entre 18-45 anos (CHUAN, HARTONO e KUMAR, 2010), e 300 indivíduos de uma amostra da Tailândia (150 homes e 150 mulheres) 20,56 ± 71,53 anos (KLAMKLAY et al., 2008). No entanto, da mesma forma que ocorre com os dados Brasileiros, o número de indivíduos avaliados ainda não representa de forma significativa a população dos países. Para as avaliações, pode-se dizer que sãos dois os tipos básicos de dimensões corporais com importância para os projetos e produtos: estruturais e funcionais. As dimensões estruturais, às vezes chamadas de estáticas, incluem medidas de cabeça, tronco e membros em posições padronizadas, como as observadas nas Figuras anteriores. As dimensões funcionais, também chamadas de dinâmicas, incluem medidas tomadas em posições de trabalho, por exemplo. Os equipamentos antropométricos mais comumente usados são: fita métrica, estadiômetro, balança, adipômetro para dobras cutâneas e paquímetros. A fita métrica é usada para medir os perímetros corporais e sua escala de medida deve ser em milímetros (mm), e com 7 mm de largura. Não é recomendado o uso de AN02FREV001/REV 4.0

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fitas metálicas, devido o fato de não serem completamente maleáveis (GLANER, 2004). Para a coleta de dados antropométricos, Glaner (2004) indica os seguintes equipamentos: O estadiômetro é usado para medir a estatura e a altura troncocefálica, esta também denominada de altura sentada. Recomenda-se um estadiômetro com escala de medida em milímetros. Na falta desse equipamento, basta fixar uma fita métrica em uma parede lisa que forme um ângulo de 90º em relação ao chão e sua escala de medida deve ser em mm. A balança é o equipamento utilizado para mensurar a massa corporal. De preferência, sua escala de medida deve ser de 100 gramas. Os adipômetros são usados para medir as dobras cutâneas e os paquímetros são usados para medir os ossos. Os paquímetros de hastes curtas servem para medir os diâmetros menores, como o bimaleolar; o de hastes longas mede os diâmetros maiores, como o biacromial, e comprimentos ósseos, como o radial-estiloide. O paquímetro de pontas rombas também é usado para medir a profundidade anteroposterior do tórax.

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