Proposta e análise de indicadores eletromiográficos espectrais e temporais em protocolos dinâmicos com indução de fadiga muscular localizada

Abstract

Neste trabalho apresenta-se um estudo de parâmetros objetivos indicadores eletromiográficos de fadiga muscular utilizando eletromiografia de superfície (EMG-S). Esta avaliação compreende a proposição de seis novos indicadores de fadiga, sendo um calculado no domínio do tempo, um no domínio da frequência e quatro utilizando wavelets. O indicador no domínio do tempo proposto consiste na distância entre picos e envoltória (dPE) do sinal de EMG-S, definida especialmente para o caso dinâmico; o indicador no domínio da frequência proposto é o estreitamento espectral (sE) do sinal; os indicadores utilizando wavelets são o deslocamento espectral (KDEW), a compressão espectral (KCEW), e suas versões adaptativas, o deslocamento espectral adaptativo (KDEA) e a compressão espectral adaptativa (KCEA). Estes dois últimos são calculados simultaneamente ao cálculo da transformada, adaptando-se a decomposição do sinal no banco de filtros. Os indicadores de fadiga propostos neste trabalho são avaliados e discutidos em conjunto com três indicadores tradicionais: raiz da média quadrática (RMS), frequência média (MNF) e frequência mediana (MDF). Além dos indicadores propostos, propõe-se avaliar parâmetros usualmente citados e sugeridos na literatura como possíveis indicadores de fadiga. Como objetivos específicos, os indicadores de fadiga propostos nesta tese são avaliados quanto às suas características dispersivas para a inferência de sua reprodutibilidade, sendo comparados aos indicadores tradicionalmente utilizados na aferição da fadiga muscular. Faz-se um estudo do comportamento dos indicadores de fadiga em atividades de ciclismo em modalidades a carga constante (CL) e a carga crescente (IL), utilizando sinais de EMG-S dos músculos vasto lateral (VL) e vasto medial (VM), incluindo-se os efeitos da abordagem – isométrica ou dinâmica – para seu cálculo. O comportamento desses indicadores também é estudado em dinamometria isocinética para extensão de joelho (músculo VL), avaliando-se a monitoração da fadiga nas diferentes fases desse exercício. Apresenta-se uma proposta de instrumentação integrada para aquisição de sinais biomecânicos e eletromiográficos em ciclismo, definindo-se uma medida objetiva de desempenho biomecânico, que é discutido em conjunto com os indicadores eletromiográficos da fadiga muscular. Finalmente, os objetivos específicos deste trabalho também compreendem a proposição de um conjunto de técnicas de pré-processamento do sinal eletromiográfico, utilizando wavelets, para redução da interferência da rede elétrica e análise de desempenho da técnica de cancelamento de ruído invariante ao deslocamento. As técnicas de pré-processamento propostas apresentaram desempenho satisfatório, reduzindo as interferências da rede elétrica no sinal de EMG-S, nas frequências de 60 Hz e harmônicos. Todos os indicadores de fadiga propostos apresentaram o padrão esperado com a fadiga muscular. Os indicadores espectrais propostos que estimam a compressão do espectro de amplitude do eletromiograma (sE, KCEW e KCEA) apresentaram-se menos dispersos do que os demais – que estimam o deslocamento do centro de seu espectro –, incluindo-se as tradicionais MNF e MDF. As versões adaptativas dos indicadores utilizando wavelets KDEA e KCEA apresentaram comportamento menos disperso do que suas versões não adaptativas KDEW e KCEW, assim como sE, se comparado à MNF e à MDF. Entre os demais parâmetros citados na literatura, a assimetria do espectro de amplitude do sinal de EMG-S não apresentou padrão com a fadiga muscular, nem para o caso isométrico nem para o dinâmico. No caso dinâmico, o atraso da atividade mioelétrica e sua duração apresentaram padrão com a fadiga muscular localizada no músculo VL, mas não no VM. As abordagens dinâmica e isométrica permitiram a aferição objetiva da fadiga e, fixando-se abordagem e modalidade, não se observaram diferenças entre a fadiga muscular localizada no VL e no VM. Em abordagem isométrica observou-se, em geral, um padrão crescente para a correlação entre os indicadores de fadiga do VL e do VM em função do aumento da duração dos trechos para seu cálculo. Verificou-se maior semelhança entre a atividade mioelétrica do VL e do VM ao exigir-lhes torque crescente, indicando uma aproximação funcional destes músculos nesta situação. Os indicadores temporais apresentaram maior correlação entre VL e VM se comparados aos indicadores espectrais, assim como maior sensibilidade ao incremento da carga. Os indicadores espectrais que aferem a diminuição da largura de banda do sinal de EMG-S apresentaram-se, em geral, mais sensíveis à carga se comparados àqueles que mensuram a fadiga a partir da posição do centro de seu espectro. Além disso, os resultados sugerem que, possivelmente, em ciclismo, o músculo VL seja mais sensível ao aumento da carga, se comparado ao VM. Apresenta-se a hipótese de que ciclistas que apresentam maior desempenho biomecânico estejam mais aptos a experimentar um processo relativamente mais intenso de fadiga. Em dinamometria isocinética, todos os indicadores eletromiográficos se comportaram de acordo com o esperado na fase concêntrica do exercício, mas não na excêntrica. Na fase de aceleração somente os indicadores temporais apresentaram o padrão esperado.