CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA - Valéria Regina Silva

CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA - Valéria Regina Silva

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autora VALERIA REGINA SILVA

1ª edição SESES rio de janeiro 2015

Conselho editorial sergio augusto cabral; roberto paes; gladis linhares Autora do original valeria regina silva Projeto editorial roberto paes Coordenação de produção gladis linhares Projeto gráfico paulo vitor bastos Diagramação bfs media Revisão linguística bfs media Revisão de conteúdo claudio gonçalves peixoto Imagem de capa george timakov | dreamstime.com

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Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (cip)

Cinesiologia e biomecânica / Valeria Regina Silva
Rio de Janeiro: SESES, 2015.

S586c Silva, Valeria Regina 8 p.: il.

isbn: 978-85-5548-135-2

1. Cinesiologia. 2. Movimento do corpo humano, princípios.

I. SESES. I. Estácio. cdd 612.76

Diretoria de Ensino — Fábrica de Conhecimento Rua do Bispo, 83, bloco F, Campus João Uchôa Rio Comprido — Rio de Janeiro — rj — cep 20261-063

Sumário

2. Princípios Mecânicos para Análise Cinesiológica e Biomecânica 15

3. Sistema Neuromuscular Aplicado ao Movimento 27

6. Cinesiologia e Biomecânica da

Coluna Vertebral, dos Membros Superiores e Inferiores 51

Introdução ao Estudo da

Cinesiologia e da Biomecânica

A cinesiologia é o ramo da ciência que estuda o movimento humano e animal. A palavra cinesiologia é originária do grego Kinesis que significa movimento e logos,que significa estudo.

O estudo e a compreensão da Cinesiologia se mostra importante pelo fato de que ao conhecer os efeitos e as mudanças desencadeadas pelo movimento, podemos estabelecer os limites para as estruturas do corpo, bem como direcionar uma melhor prescrição do exercício em conformidade com a estrutura física individual.

O estudo cinesiológico analisa as forças e componentes do movimento do corpo humano. Embora os humanos estejam munidos de dispositivos que contribuem para a aferição e controle de suas posturas e movimentos, as forças que o afetam, como a gravidade, a tensão muscular, resistência externa e atrito, nunca são vistas e raramente são sentidas.

A cinemática é o ramo da Mecânica que auxilia na análise do movimento de um corpo no espaço, sem se preocupar com a ação das forças internas e externas que o produzem. Nesse sentido, um objeto, sempre estará em movimento quando sua localização no espaço estiver sendo alterada. Vale lembrar, que o movimento depende de quem o está observando (Sacco, Tanaka, 2008).

A Cinética é o complemento da cinemática. Esse ramo da mecânica estuda os efeitos das forças e das massas no movimento, portanto as suas causas (Sacco, Tanaka, 2008).

Nos próximos capítulos, esses conceitos serão novamente abordados de modo aplicado ao estudo do movimento humano e contribuirão para o seu entendimento sobre cinesiologia e biomecânica.

1.2 Evolução Histórica do Estudo do Movimento

A análise da história da cinesiologia (estudo do movimento) e da biomecânica (mecânica aplicada ao sistema biológico) revela uma origem comum. Aristóteles (384 - 322 A.C.), um dos primeiros estudiosos da área, foi responsável por descrever a função e ação dos músculos e ossos, o processo de deambulação, bem como as alavancas anatômicas que atuam no movimento humano.

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Muito tempo depois, por volta do ano de 1608, veio Borelli, o qual é considerado o pai da biomecânica, por ser o primeiro a estudar matematicamente o movimento. Isto nos revela a diferença básica entre cinesiologia e biomecânica.

Outros estudiosos também contribuíram para a avaliação da evolução do movimento humano. Ettiénne Marey (1830 – 1904), médico e inventor francês, que em parceria com Edward Muybridge (1830 – 1904), realizou estudos sobre o movimento humano. Publicou diversos trabalhos acerca da análise do movimento humano, depois de eles desenvolverem técnicas de filmografia durante a execução de movimentos tanto em humanos quanto em animais.

Cinesiologia se refere então ao estudo científico do movimento humano de forma abrangente, utilizado para descrever qualquer forma de avaliação anatômica, fisiológica, psicológica ou mecânica do movimento humano.

A partir do século X, com os significativos avanços tecnológicos e metodológicos, principalmente das técnicas de avaliação do movimento, a cinesiologia se consolidou como ciência, sendo uma das principais disciplinas de formação em áreas que trabalham com o movimento humano.

A anatomia é a ciência que estuda as características estruturais de nosso corpo. É dividida em Anatomia Sistêmica (estuda o corpo em uma série de sistemas de órgãos, tais como, ósseo, articular, circulatório, etc.); Anatomia Regional (estuda as regiões do corpo como tórax, abdome, coxa, braço) e Anatomia Clínica (que enfatiza aspectos da estrutura e da função do corpo que são importantes no exercício das áreas relacionadas à saúde) (GARDNER, GRAY, O'RAHILLY, 1988).

As descrições anatômicas relacionam a estrutura com a posição anatômica, padronizando e facilitando o seu entendimento. Entretanto, essa mesma posição é adotada para o estudo cinesiológico.

A posição anatômica é a referência para o estudo do movimento. Os planos anatômicos estão em número de três. São eles: frontal (coronal), sagital e transversal (horizontal). Um plano de movimento determina a direção espacial na qual o movimento ocorre, e nele está presente um eixo imaginário sobre a qual um dos segmentos do corpo gira. Os eixos anatômicos associados com o movimento em cada um destes planos são tidos como: ântero-posterior, mediolateral e eixos longitudinais. Assim, o conhecimento sobre esses planos e eixos é importantes para o entendimento das descrições dos movimentos.

Os eixos de movimentos estão associados aos movimentos propriamente ditos: o eixo mediolateral permite os movimentos de flexão e extensão.

A osteocinemática descreve o movimento dos ossos em relação aos planos anatômicos. Assim, no plano sagital, ocorrem os movimentos de flexo-extensão, dorsiflexão e flexão plantar. No plano frontal, ocorrem os movimentos de abdução e adução, inclinação (flexão) lateral, desvio ulnar e radial, eversão e inversão. No plano horizontal, ocorrem os movimentos de rotação interna (medial) e externa e rotação axial.

A artrologia estuda a classificação, estrutura e função das articulações e é uma importante base para o estudo geral da cinesiologia. Um método de classificação das articulações se baseia no potencial de movimento, como as sinartroses e as diartroses.

Sinartrose é uma junção entre ossos a qual permite pouco ou nenhum movimento. Podem ser denominadas como fibrosas ou cartilaginosas, devido ao tecido conjuntivo periarticular. As articulações fibrosas são estáveis graças à presença de tecido conjuntivo denso com grande quantidade de colágeno; já as cartilaginosas, são estabilizadas por diferentes formas de fibrocartilagem ou cartilagem hialina, frequentemente associadas ao colágeno. Ambas as articulações têm a função de promover uma ligação estável entre os ossos de modo a permitir a transmissão de forças e, de modo geral, permitem um movimento limitado. A anfiartrose é uma articulação cujas superfícies estão interligadas por discos de cartilagens fibrosas ou por membranas sinoviais, são articulações pouco móveis, como as pubianas e as intervertebrais.

A diartrose é uma articulação de movimento livre e amplo, comumente é conhecida como sinovial. Essa articulação é formada por cartilagem hialina sem pericôndrio no encontro de dois ossos com líquido sinovial mantido por uma membrana sinovial.

A biomecânica é derivada das ciências naturais que utilizam análises físicas dos diferentes sistemas biológicos, incluindo o movimento do corpo humano. O seu objetivo é analisar o movimento em diferentes aspectos. Naturalmente, esses aspectos são amplamente dinâmicos e devem admitir avanços científicos que colaborem para o crescimento da própria biomecânica. Esta deve dispor capítulo 1 • 1 de métodos de estudo próprios para que sejam aplicados na investigação do movimento.

Seu atual desenvolvimento é expresso por novos procedimentos e técnicas de investigação, nas quais se reconhece a tendência crescente de combinar várias disciplinas científicas na análise do movimento.

Nos últimos anos, o progresso dos métodos de medição, armazenamento e processamento de dados contribuiu de forma grandiosa para a análise do movimento. Para a sua formação, a biomecânica recorre a um complexo de disciplinas científicas (Ex. Anatomia, Fisiologia e Física - mecânica), observando-se uma estreita relação entre as necessidades e as exigências da prática do movimento humano. Em princípio, a estrutura funcional.

Na maioria das vezes, a análise de movimentos complexos é simplificada, pois se inicia com uma avaliação de forças atuantes dentro e fora do corpo. As leis de movimento do Sir Isaac Newton ajudam a elucidar a relação existente entre as forças e suas ações em articulações individuais, assim como em todo o corpo humano. Newton observou que as forças, a massa e os movimentos se relacionavam de modo previsível. Assim, em 1967, na sua famosa obra Philosophiae Naturalis Principia Mathematica as leis e princípios básicos da mecânica foram fundamentados. Essas leis são conhecidas como leis do movimento; são elas: lei da inércia, lei da aceleração e lei da ação e reação.

Deste modo, a aplicação biomecânica para a saúde do movimento humano pode contribuir para a melhoria do desempenho e na prevenção de lesões.

1.5 Áreas de Estudos da Cinesiologia/ Biomecânica

A biomecânica utiliza como métodos de medição de seus parâmetros quantitativos a antropometria, a cinemetria, a dinamometria e a eletromiografia.

A palavra antropometria tem origem na palavra grega anthropos, que significa homem, e metron que significa medida. A antropometria pode ser definida como a medida de determinadas características do corpo humano, como es- tatura, massa, volume, densidade, centro de gravidade e momento de inércia da massa. Ao investigar e conhecer os aspectos fundamentais para a melhor análise cinética e cinemática do movimento, será possível determinar características e propriedades do aparelho locomotor. Algumas dessas características são descritas como: as dimensões das formas geométricas de segmentos, distribuição de massa, braços de alavanca, posições articulares definindo um modelo antropométrico que contém parâmetros necessários à construção de um modelo biomecânico da estrutura analisada (Amadio et al., 1999).

Dentre as variáveis anteriormente descritas, algumas podem ser calculadas, como: (a) propriedades do biomaterial– resistência dos componentes do aparelho locomotor, elasticidade, deformação e limite de ruptura; (b) cinéticas (momento de inércia de segmentos corporais); (c) centro de rotação articular, origem e inserção muscular, comprimento e área de secção transversa dos braços de alavanca da musculatura; (d) densidade e distribuição da massa corporal.

Os métodos analíticos são os mais utilizados, caracterizando-se por modelos do corpo baseados em dados antropométricos do indivíduo, portanto medida direta, in vivo.

A cinemetria é um método de medição cinemática que busca, a partir da aquisição de imagens da execução do movimento, observar o comportamento de variáveis dependentes, tais como: velocidade, aceleração, deslocamento, posição e orientação do corpo e seus segmentos.

O instrumento básico para medidas cinemáticas é baseado em câmeras de vídeo que registram o movimento, e então, por meio de sistemas específicos de análise, as variáveis cinemáticas podem ser obtidas.

Existem ainda outros métodos para o processamento de grandezas cinemáticas. Entre eles se destacam os métodos de medição direta, utilizados para: (a) medida de tempo, utilizando-se cronômetros para a base de tempo; (b) medida de ângulos, utilizando-se goniômetros para a determinação da posição de segmentos em eixos articulares; (c) medidas de aceleração, pelo uso de acelerômetros, que medem a quantidade de movimento pela posição de uma massa em deslocamento. Ainda através da fotografia, da cinematografia, e da cronofotografia, podemos registrar a imagem para processamento de variáveis cinemáticas.

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A dinamometria é um método de medição cinética que engloba todos os tipos de medidas de força, a fim de possibilitar a interpretação das respostas de comportamentos dinâmicos do movimento humano.

A dinamometria engloba todos os tipos de medidas de força (e pressão), internas e externas ao corpo. Dentre alguns exemplos podemos citar a força de reação do solo, a qual é transmitida na fase de apoio em atividades estáticas ou dinâmicas. Juntamente com o peso corporal, essas forças de reação do solo são, geralmente, a causa de qualquer alteração do movimento do centro de gravidade.

Os instrumentos básicos para avaliação em dinamometria são: as plataformas de força, baropodômetros, células de carga e aparelhos isocinéticos.

Eletromiografia (EMG) é um termo amplo que designa o método de registro da atividade elétrica de um músculo durante uma contração. A presente técnica permite inúmeras aplicações. Na prática clínica contribui para diagnóstico de doenças neuromusculares. Na reabilitação, auxilia na reeducação da ação muscular (biofeedback eletromiográfico). Na anatomia, com o intuito de revelar a ação muscular em determinados movimentos e na biomecânica como indicador de estresse, identificador de padrões de movimento, parâmetro de controle do sistema nervoso.

O sinal eletromiográfico (EMG) representa a atividade elétrica associada com a contração do músculo. Salienta-se que os sinais de EMG podem ser afetados pelas propriedades anatômicas e fisiológicas dos músculos, pelo esquema de controle do sistema nervoso periférico e pela instrumentação utilizada na coleta de sinal. Então, é importante entender os fundamentos das funções básicas dos músculos para o correto registro de sinais de EMG.

Como um parâmetro de controle, a eletromiografia é muito importante para a modelagem do sistema dinâmico neuromusculoesquelético. O resultado básico é o padrão temporal dos diferentes grupos musculares sinérgicos ativos no movimento observado. Portanto, por meio da eletromiografia determina-se de maneira direta a atividade muscular voluntária através do potencial de ação muscular.

A inervação muscular transmite os potenciais cuja atividade elétrica média pode ser detectada por eletrodos colocados na superfície da pele sobreposta ao músculo, e daí observam-se o início e o fim da ação muscular em movimentos, posturas, ou seja, o padrão temporal dessa inervação/ativação. Esses sinais coletados podem ser influenciados, entre outros fatores, pela velocidade de encurtamento e alongamento muscular, grau de tensão, fadiga e atividade reflexa. Segundo Winter (1991), é possível analisar dados do potencial de ação nervoso e relacioná-lo com medidas de função muscular, como: tensão, força, estado de fadiga, metabolismo muscular e- pode contribuir para a análise dos elementos contráteis. Comumente, a obtenção do sinal elétrico pode ser realizada com o auxílio de eletrodos intramusculares e de superfície, sendo os de superfície recomendados para avaliação de áreas com maior diâmetro; já intramusculares são sugeridos para regiões de menor diâmetro.

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