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UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA
FACULDADE DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
ESTUDO DO COMPORTAMENTO DAS VARIÁVEIS
ELETROMIOGRÁFICAS AO LONGO DO CICLO
MENSTRUAL
FABIANO ARAUJO SOARES
ORIENTADOR: ADSON FERREIRA DA ROCHA
CO-ORIENTADOR: WILSON HENRIQUE VENEZIANO
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO EM ENGENHARIA ELÉTRICA
PUBLICAÇÃO: PPGENE.DM – 318/07
BRASÍLIA/DF: DEZEMBRO – 2007
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ii
UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA
FACULDADE DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
ESTUDO DO COMPORTAMENTO DAS VARIÁVEIS
ELETROMIOGRÁFICAS DE SUPERFÍCIE AO LONGO DO CICLO
MENSTRUAL
FABIANO ARAUJO SOARES
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO ACADÊMICO SUBMETIDA AO
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA DA FACULDADE DE
TECNOLOGIA DA UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA, COMO PARTE DOS
REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE.
APROVADA POR:
____________________________________________________________
Prof. Adson Ferreira da Rocha, Doutor (ENE/UnB)
(Orientador)
____________________________________________________________
Prof. Ícaro dos Santos, Doutor (ENE/UnB)
(Examinador Interno)
____________________________________________________________
Prof. Jurandir Nadal, Doutor (COPPE/UFRJ)
(Examinador Externo)
BRASÍLIA/DF, 12 DE DEZEMBRO DE 2007
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iii
FICHA CATALOGRÁFICA
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
SOARES, F. A. (2007). Estudo do Comportamento das Variáveis Eletromiográficas ao
Longo do Ciclo Menstrual. Dissertação de Mestrado em Engenharia Elétrica, publicação
PPGENE.DM-318/07, Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade de Brasília,
Brasília, DF, 75 p.
CESSÃO DE DIREITOS
AUTOR: Fabiano Araujo Soares
TÍTULO: Estudo do Comportamento das Variáveis Eletromiográficas ao Longo do Ciclo
Menstrual.
GRAU: Mestre ANO: 2007
É concedida à Universidade de Brasília permissão para reproduzir cópias desta dissertação
de mestrado e para emprestar ou vender tais cópias somente para propósitos acadêmicos e
científicos. O autor reserva outros direitos de publicação e nenhuma parte dessa dissertação
de mestrado pode ser reproduzida sem autorização por escrito do autor.
____________________________
Fabiano Araujo Soares
SHIS QI 23 Conjunto 01 Casa 02
Lago Sul 71660-010 Brasília – DF – Brasil.
SOARES, FABIANO ARAUJO
Estudo do Comportamento das Variáveis Eletromiográficas ao Longo do Ciclo Menstrual
[Distrito Federal] 2007.
75 p., 210 x 297 mm (ENE/FT/UnB, Mestre, Engenharia Elétrica, 2007).
Dissertação de Mestrado – Universidade de Brasília. Faculdade de Tecnologia.
Departamento de Engenharia Elétrica.
1. Eletromiografia 2. Ciclo menstrual feminino
3. Biomecânica 4. EMG
I. ENE/FT/UnB II. Título (série)
iv
DEDICATÓRIA
Aos meus pais, Antônio Carlos Soares e Vânia de Araujo Soares, e em memória de
Jorge Bruno de Araujo, Iedda Alves de Araujo e Jorge Alves de Araujo.
__________________________________________________
"Eu notei que mesmo as pessoas que clamam que tudo é predestinado e que não podemos
fazer nada para mudar isso também olham para os dois lados ao atravessar a rua."
Stephen Hawking
v
AGRADECIMENTOS
Agradeço enormemente ao meu orientador, o professor Adson Ferreira da Rocha,
por ter acreditado em mim, pela sua grande paciência, sua generosidade e pelo auxílio
significativo que me deu nessa jornada de dois anos que foi o curso de mestrado.
Sou muito grato também ao professor Wilson Henrique Veneziano, pela co-
orientação, pela paciência e auxílio pela colaboração e pelas inúmeras e ótimas discussões,
as quais muito adicionaram ao meu conhecimento.
Agradeço ao professor Jake Carvalho do Carmo pelo empréstimo das instalações e
dos equipamentos do Laboratório de Biomecânica da UnB e também pelo incentivo.
Foi fundamental todo o apoio, fornecido pelo Grupo de Pesquisas em
Processamento Digital de Sinais do Departamento de Engenharia Elétrica da UnB, em
especial, na pessoa do professor Francisco Assis de Oliveira Nascimento, grande labutador
desse grupo de pesquisas.
Um agradecimento especial aos meus colegas e amigos Sauro Salomoni e Valdinar
de Araújo Rocha Júnior por todo apoio, auxílio e conselhos que foram inestimáveis, sem os
quais este trabalho não seria o mesmo.
Agradeço a toda minha família pelo apoio e compreensão durante todo este e
demais períodos de minha vida.
Agradeço a Virgínia Badya Nabut por seu apoio e carinho. E por sempre me
incentivar mesmo nos períodos mais difíceis.
Registro também a minha gratidão a todos os meus ex-colegas e ex-professores
pelo muito que pude aprender com eles.
vi
RESUMO
ESTUDO DO COMPORTAMENTO DAS VARIÁVEIS
ELETROMIOGRÁFICAS AO LONGO DO CICLO MENSTRUAL
Autor: Fabiano Araujo Soares
Orientador: Adson Ferreira da Rocha
Co-Orientador: Wilson Henrique Veneziano
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Brasília, dezembro de 2007
O objetivo deste trabalho é o estudo de como as variáveis eletromiográficas mais
comumente utilizadas mudam durante o ciclo menstrual da mulher. 10 mulheres (24,0 ±
2,8 anos, média ± d.p.) participaram como voluntárias para o estudo. No experimento, os
sujeitos realizaram contrações isométricas fatigantes, e os sinais eletromiográficos foram
medidos no músculo bíceps braquial (cabeça curta). O experimento foi repetido em quatro
estágios do ciclo menstrual. Algoritmos especiais foram desenvolvidos para a estimação da
velocidade de condução (CV), da raiz quadrática média (RMS), do valor retificado médio
(ARV) da freqüência de potência mediana (MDF), e da freqüência média (MNF).
Diferentes testes estatísticos foram realizados de forma a permitir verificar a ocorrência de
mudanças nas variáveis eletromiográficas ao longo do ciclo menstrual. Diferenças
significativas foram encontradas no estimador de CV (p = 0,002), em que os testes
realizados na segunda e na quarta semanas do ciclo menstrual levaram a maior inclinação,
e nos estimadores da MDF (p = 0,002) e da MNF (p=0,004), em que os testes realizados na
primeira e na quarta semana levaram a maior inclinações nesses estimadores. Não foram
observadas alterações significativas nos estimadores ARV e RMS (p > 0,05). Os resultados
sugerem que o comportamento dos músculos, em mulheres, muda ao longo do ciclo
menstrual.
Palavras-chaves: eletromiografia de superfície, EMG-S, arranjo linear de eletrodos, ciclo
menstrual.
vii
ABSTRACT
A STUDY ON THE BEHAVIOR OF THE ELECTROMYOGRAPHIC VARIABLES
DURING THE MENSTRUAL CYCLE
Author: Fabiano Araujo Soares
Advisor: Adson Ferreira da Rocha
Second Advisor: Wilson Henrique Veneziano
University of Brasilia (Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica)
Brasilia, December 2007
The goal of this work is to study how the most commonly used electromyographic
variables change during the menstrual cycle of women. 10 women (24,0±2,8 years old,
mean ± s.d.) volunteered to participate in the study. In the experiment, the subjects
performed fatiguing isometric contractions, and the electromyographic signals were
measured in the biceps brachii muscle (short head). The experiment was repeated in four
stages of the menstrual cycle. Specific algorithms were developed for the estimation of the
conduction velocity (CV), the root mean square (RMS), the absolute rectified value
(ARV), the median power frequency (MDF) and the mean frequency (MNF). Different
statistical tests were performed to check for changes in the electromyographic variables
during the menstrual cycle. Significant differences were found in the CV estimator (p =
0,002), where the tests performed in the 2nd and 4th weeks of the menstrual cycle led to a
bigger slope, and in MDF (p = 0,002) and MNF (p=0,004) estimators, where the tests in
the the 1st and the 4th weeks led to bigger slopes in both estimators. No significant
changes were detected in the ARV and RMS estimators (p > 0,05). The results suggest that
the behavior of the muscles in women change with the menstrual cycle.
Keywords – surface electromyography, S-EMG, linear electrode array, menstrual cycle.
viii
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ..............................................................................................................1
1.1 OBJETIVOS ...............................................................................................................2
1.2 AQUISIÇÃO DE SINAIS ELETROMIOGRÁFICOS DE SUPERFÍCIE ...........2
1.3 O ELETROMIÓGRAFO ..........................................................................................4
1.4 AMPLIFICADOR DE SINAIS BIOMECÂNICOS................................................5
2 MATERIAIS E MÉTODOS..........................................................................................7
2.1 RESUMO DO EXPERIMENTO ..............................................................................7
2.2 LOCAL DA PESQUISA ............................................................................................7
2.3 INFORMAÇÃO RELATIVA AOS SUJEITOS DA PESQUISA ..........................7
2.4 MATERIAIS...............................................................................................................9
2.5 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS..............................................................10
2.6 PREPARO.................................................................................................................11
2.7 EXPERIMENTO......................................................................................................15
2.8 NORMALIZAÇÃO DAS AQUISIÇÕES CONFORME O CICLO
MENSTRUAL.......................................................................................................................17
2.9 CRITÉRIOS DE INCLUSÃO DE AMOSTRAS...................................................17
2.10 PROCESSAMENTO................................................................................................19
2.11 ANÁLISE ESTATÍSTICA ......................................................................................28
3 RESULTADOS.............................................................................................................30
3.1 ANÁLISE GRÁFICA...............................................................................................33
4 ANÁLISE ......................................................................................................................38
4.1 TESTES DE NORMALIDADE E HOMOCEDASTICIDADE...........................38
4.2 ANÁLISE ESTATÍSTICA ......................................................................................39
4.2.1 Análises paramétricas ..........................................................................................39
4.2.2 Análises não paramétricas ...................................................................................41
5 DISCUSSÃO .................................................................................................................44
ix
6 CONCLUSÃO...............................................................................................................46
REFERÊNCIAS ...................................................................................................................48
APÊNDICES.........................................................................................................................52
A - FORMULÁRIOS DO COMITÊ DE ÉTICA EM PESQUISA ..................................53
A1 - EXPERIMENTO: INVESTIGAÇÃO DAS DIFERENÇAS ENTRE GÊNEROS
DAS CARACTERÍSTICAS DO SINAL ELETROMIOGRÁFICO ...............................54
A.2 - TERMO DE CONSENTIMENTO LIVRE E ESCLARECIDO PARA
SUJEITOS DO SEXO FEMININO ....................................................................................56
A.3 - PAR-Q & VOCÊ .........................................................................................................57
A.4 - DECLARAÇÃO DE RESPONSABILIDADE..........................................................59
A.5 – DOCUMENTO DE APROVAÇÃO DO PROTOCOLO DE PESQUISA PELO
COMITÊ DE ÉTICA ...........................................................................................................60
B - LISTA DE VERIFICAÇÃO..........................................................................................62
C - ARTIGOS CIENTÍFICOS PUBLICADOS PELO CANDIDATO DURANTE O
CURSO DE MESTRADO ...................................................................................................66
2007 ........................................................................................................................................67
D – ELETROMIÓGRAFO EMG 16 ..................................................................................68
E – MISO II...........................................................................................................................73
x
LISTA DE TABELAS
Tabela 3.1 - Valores de inclinação da reta de regressão do estimador de CV........... 30
Tabela 3.2 - Valores de inclinação da reta de regressão do estimador de MDF........ 31
Tabela 3.3 - Valores de inclinação da reta de regressão do estimador de MNF........ 31
Tabela 3.4 - Valores de inclinação da reta de regressão do estimador de RMS........ 32
Tabela 3.5 - Valores de inclinação da reta de regressão do estimador de ARV........ 32
Tabela 4.1 - Teste Shapiro-Wilk................................................................................ 38
Tabela 4.2 - Teste de Bartlett..................................................................................... 38
xi
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1 - Correspondência entre a gravação dos eletrodos no modo monopolar e
no modo diferencial simples..........................................................................................
03
Figura 1.2 - Exemplo de uma boa aquisição utilizando modo diferencial simples....... 04
Figura 1.3 - Eletromiógrafos de 16 canais..................................................................... 05
Figura 1.4 - Amplificador de sinais de força MISO II................................................... 06
Figura 2.1 - Bancada configurada para o experimento.................................................. 11
Figura 2.2 - Posição correta para a aquisição dos sinais................................................ 12
Figura 2.3 - Mapeamento da zona de inervação e de tendão......................................... 13
Figura 2.4 - Arranjo de eletrodos flexível de 8 canais posicionado na região ótima
demarcada......................................................................................................................
14
Figura 2.5 - Inserção de gel condutor............................................................................ 15
Figura 2.6 - Sinal adquirido com o arranjo de oito eletrodos........................................ 16
Figura 2.7 - Sinal de força..............................................................................................
16
Figura 2.8 - Espectro do sinal de EMG-S capturado em cada um dos 7 canais
diferenciais.....................................................................................................................
18
Figura 2.9 - Ferramenta desenvolvida para o processamento de sinais de EMG-S....... 19
Figura 2.10 – Resposta em freqüência do filtro passa-baixas simples diferencial........ 20
Figura 2.11 - Gráfico com as seis velocidades de condução calculadas........................ 22
Figura 2.12 - Gráfico com os sete conjuntos de valores de MNF calculados................ 24
Figura 2.13 - Gráfico com os sete conjuntos de valores de MDF calculados................ 25
Figura 2.14 - Gráfico com os sete conjuntos de valores de ARV calculados................ 27
Figura 2.15 - Gráfico com os sete conjuntos de valores de RMS calculados................ 28
Figura 3.1 – Gráfico comparativo do estimador de CV................................................. 33
Figura 3.2 - Gráfico comparativo do estimador de MDF.............................................. 34
Figura 3.3 - Gráfico comparativo do estimador de MNF.............................................. 35
Figura 3.4 - Gráfico comparativo do estimador de RMS.............................................. 36
Figura 3.5 - Gráfico comparativo do estimador de ARV.............................................. 37
Figura 4.1 - Resultado ANOVA para o estimador CV.................................................. 39
Figura 4.2 - Resultado ANOVA para o estimador MDF............................................... 40
Figura 4.3 - Resultado ANOVA para o estimador MNF............................................... 41
xii
Figura 4.4 - Resultado Friedman ANOVA para o estimador RMS............................... 42
Figura 4.5 - Resultado Friedman ANOVA para o estimador ARV............................... 43
xiii
LISTA DE ABREVIAÇÕES
ANOVA Analysis of variance (Análise de variância)
ARV Average rectified value (valor retificado médio)
CV Conduction velocity (velocidade de condução)
CVM Contração voluntária máxima
EMG Eletromiografia
EMG-S Eletromiografia de superfície
MDF Median frequency (freqüência mediana)
MNF Mean frequency (freqüência média)
MUAP Moton unit action potential (potencial de ação de unidade
motora)
RMS Root mean square (raiz quadrática média)
1
1 INTRODUÇÃO
Com a crescente participação de mulheres em esportes nas ultimas décadas foi observada
uma discrepância relativa a lesões entre os dois gêneros (MOORE et al., 2002). Diferenças
no controle neuromuscular e nas funções biomecânicas entre os gêneros são consideradas
as principais responsáveis por este viés (GRIFFIN, 2000). Há, ainda, estudos que associam
uma maior quantidade de lesões em atletas do sexo feminino às diferenças corpóreas
(estrutura óssea, massa etc.) e musculares, (SANDLER, 2007; HUNTER; ENOKA, 2001;
MERKLE, 2005; MOORE et al. 2002; MYER; FORD; HEWETT, 2005, PETSCHER,
2004; PINCIVERO, 2000; VON TSCHARNER; GOEPFERT, 2003).
Recentes publicações jornalísticas descrevem pesquisas que apontam diferenças
descobertas entre os dois gêneros quanto a tratamentos médicos e a medicamentos
(FAPESP, 2007; BBC BRASIL, 2007, UOL, 2007, PORTUGAL DIÁRIO, 2007). Em sua
maioria, os estudos clínicos são tradicionalmente centrados nos homens (ÚLTIMO
SEGUNDO, 2007). Os estudos citados levam a crer que, devido às diferenças dos
organismos masculinos e femininos, estes tratamentos e treinamentos, inicialmente
desenvolvidos para homens, podem não ter a mesma eficácia em mulheres. Isso sugere a
necessidade da realização de pesquisas para a caracterização das diferenças fisiológicas
entre os dois gêneros.
Segundo uma pesquisa que está sendo realizada por Stephen Sandler no Hospital Portland
de Londres, mulheres correm mais risco de sofrer lesões musculares e nos tendões por
volta da metade e do fim do ciclo menstrual (SANDLER, 2007). Artigos associando o
ciclo menstrual com lesões musculares no sexo feminino foram publicados recentemente
(MERKLE, 2005; PETSCHER, 2004). Os resultados citados nesses artigos sugerem uma
possível mudança nas características dos sinais de EMG-S (eletromiografia de superfície)
femininos que ainda não foram estudados e podem esclarecer algumas questões acerca da
fatigabilidade e de possíveis lesões musculares em mulheres.
Essas constatações podem auxiliar na compreensão de lesões e do funcionamento muscular
no sexo feminino, além de poder contribuir para a formatação de programas de treinamento
específicos para mulheres.
2
Neste texto o autor apresenta a sua dissertação de mestrado, desenvolvida no Programa de
Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da Universidade de Brasília, utilizando-se de
diversos métodos, publicados recentemente sobre processamento de sinais de EMG-S
(FARINA; MERLETTI, 2003a; FARINA; MERLETTI; DISSELHORST-KLUG, 2003b;
FARINA; MERLETTI, 2004; GAZZONI; FARINA; MERLETTI; PARKER, 2004;
KLEINE et al., 2000; MERLETTI; DE LUCA, 1989; MERLETTI; KNAFLITZ; DE
LUCA, 1990; VENEZIANO, 2006 ;SALOMONI et al., 2007; SCHWARTZ et al., 2007).
Foi desenvolvido também um protocolo experimental sólido, o qual permitiu eliminar
variáveis aleatórias indesejáveis. Os sinais de EMG-S adquiridos foram processados tanto
no domínio do tempo quanto no domínio da freqüência. O objetivo geral é apontar se
ocorrem variações estatisticamente significativas no sinal EMG-S ao longo do ciclo
menstrual.
Para tanto, o trabalho foi dividido da forma descrita a seguir. No restante deste capítulo são
apresentados os objetivos deste trabalho e os fundamentos teóricos da eletromiografia
utilizados na pesquisa. No capítulo 2 é apresentada toda a metodologia, desde o protocolo
de aquisição até os métodos de processamento de sinais. No capítulo 3, são apresentados os
resultados da pesquisa, no capítulo 4 estes dados são analisados, no capítulo 5, discutidos,
e no capítulo 6 são apresentadas as conclusões e sugestões para pesquisas futuras.
1.1 OBJETIVOS
O objetivo principal deste trabalho foi verificar se ocorrem variações estatisticamente
significativas nos estimadores eletromiográficos de superfície mais comuns ao longo do
ciclo menstrual da mulher. Entre os objetivos secundários figuraram o desenvolvimento de
instrumentação e de metodologias apropriadas para a aquisição de sinais de eletromiografia
de superfície e de força para contrações isométricas.
1.2 AQUISIÇÃO DE SINAIS ELETROMIOGRÁFICOS DE SUPERFÍCIE
Existem dois métodos principais para aquisição de sinais eletromiográficos de superfície
(EMG-S) utilizando arranjos de eletrodos. A aquisição monopolar e a diferencial. No
3
método monopolar, cada canal é analisado isoladamente, enquanto no diferencial cada
canal apresenta em sua saída a diferença entre os sinais de dois eletrodos consecutivos. A
Figura 1.1 ilustra esta diferença e os sinais resultantes. A aquisição diferencial é a mais
utilizada por ser menos sensível a ruído eletromagnético externo e por atenuar o efeito de
fim de fibra do MUAP (potencial de ação de unidade motora) (LISIN, V.3.1a). Neste
trabalho, o método diferencial de captação foi utilizado.
A Figura 1.2 ilustra um exemplo de boa aquisição de um EMG-S em modo diferencial
simples. Nela é possível ver a propagação do sinal assim como a zona de inervação que é
observada, onde ocorre uma inversão de fase do sinal.
Figura 1.1: Correspondência entre a gravação dos eletrodos (E1-E4) e os sinais adquiridos
no modo monopolar (M1-M4) e no modo diferencial simples (SD1-SD3). (Retirado e
Modificado de LISIN, V3.1a).
4
Figura 1.2: Exemplo de uma boa aquisição utilizando modo diferencial simples. (Retirado
e Modificado de LISIN, V3.1a)
1.3 O ELETROMIÓGRAFO
Um equipamento para eletromiografia é constituído de três partes principais: os eletrodos
que definem o tipo de aquisição que é feita (invasiva ou de superfície), os circuitos de
condicionamento do registro (amplificadores, filtros, isolamentos etc), e o equipamento de
saída do sinal, que pode ser um simples alto-falante (saída sonora), uma impressora que
registra o sinal em papel térmico, uma saída para a tela de um monitor de vídeo, etc. Esses
registradores podem possuir capacidade de armazenamento e processamento dos registros
ou não.
O Eletromiógrafo é um equipamento que incorpora todas as funcionalidades dos circuitos
(filtros, amplificadores, isolamento de rede elétrica, etc.) e processa o sinal para
apresentação em um dispositivo de saída, como um monitor, uma impressora, ou mesmo
um dispositivo de gravação. Muitos eletromiógrafos, principalmente os móveis, possuem
embutido neles um dispositivo para gravação do sinal e posterior exibição em outros
dispositivos de saída. Um eletromiógrafo está representado na Figura 1.3.
5
Figura 1.3: Eletromiógrafo de 16 canais Fabricado pela - OT Bioelettronica. (Retirado de
LISIN, V3.1a)
O circuito de amplificação do EMG-S deve possuir algumas características fundamentais.
Um alto CMRR (razão de rejeição de modo comum) é desejável, uma vez que a diferença
entre a referência e o sujeito pode ser de alguns Volts o que é algumas centenas de vezes
maior que o sinal de EMG-S. Para evitar divisões de tensão indesejáveis é requerida uma
alta impedância de entrada. A impedância recomendada é da ordem de 100 ou 1000 vezes
a impedância máxima esperada entre a junção pele-eletrodo. Impedâncias típicas são de
100 MΩ ou 1000 MΩ. Diversas fontes de ruídos elétricos existem dentro dos
amplificadores operacionais. Esses ruídos estão distribuídos em uma faixa de freqüências
relativamente ampla. Assim, componentes com baixo ruído de instrumentação são
obrigatórios para o circuito, bem como filtros e outros dispositivos.
Maiores informações a respeito do eletromiógrafo utilizado neste trabalho foram incluídas
no apêndice D.
1.4 AMPLIFICADOR DE SINAIS BIOMECÂNICOS
Junto do eletromiógrafo, o amplificador de sinais biomecânicos é muito útil para capturar
variáveis biomecânicas como ângulos de contrações isotônicas, força aplicada, torque ou
pressão. Estas variáveis são úteis para complementar informações captadas pelo
eletromiógrafo. Uma vez que estes equipamentos oferecem uma sincronização com o
6
eletromiógrafo, é possível, por exemplo, fazer estudos nos sinais de EMG-S apenas em
momentos de subidas ou descidas de um movimento cíclico utilizando um goniômetro, ou
garantir uma contração isométrica controlando o nível de força aplicada pelo sujeito
utilizando uma célula de carga. A Figura 1.4 mostra o MISO II, um amplificador de sinais
biomecânicos desenvolvido pela OT Bioelettronica.
Figura 1.4: amplificador de canais biomecânicos MISO II – OT Bioelettronica
(Retirado de OT BIOELETTRONICA)
É desejável que um amplificador de sinais biomecânicos possua diferentes níveis de
amplificação, de forma a ajustar parâmetros para diversas situações, assim como algum
mecanismo de biofeedback, como uma tela que mostre níveis de intensidade ou uma barra
indicadora de alguma natureza.
Maiores informações a respeito do amplificador de sinais biomecânicos utilizado neste
trabalho foram incluídas no apêndice E.
7
2 MATERIAIS E MÉTODOS
2.1 RESUMO DO EXPERIMENTO
O experimento foi realizado com 10 mulheres, com o ciclo menstrual de aproximadamente
28 dias, em quatro sessões espaçadas de uma semana. O experimento consistiu de uma
contração para determinar a MCV, posteriormente um arranjo de eletrodos com 16 canais
foi posicionado no bíceps braquial cabeça curta para mapear as zonas de inervação e de
tendão, determinando-se então uma região ótima para aquisição do EMG-S. Por fim uma
aquisição longa (90 s) foi feita, de forma a permitir o registro do sinal associado à fadiga
muscular. Esse último sinal foi utilizado para analisar as variações dos estimadores de
EMG-S ao longo das semanas do ciclo menstrual.
2.2 LOCAL DA PESQUISA
O experimento foi realizado no laboratório de Biomecânica, que está localizado na
Faculdade de Educação Física da Universidade de Brasília. O laboratório está instalado em
uma sala de aproximadamente 200 metros quadrados, com amplas janelas que garantem
ventilação e iluminação natural. Próximo ao laboratório há bebedouros e sanitários
masculinos e femininos. A menos de cinco quilômetros de distância encontra-se o Hospital
Universitário de Brasília – HUB.
2.3 INFORMAÇÃO RELATIVA AOS SUJEITOS DA PESQUISA
A amostra foi recrutada pelos pesquisadores na Universidade de Brasília e Universidade
Católica de Brasília. O grupo foi composto por voluntários do sexo feminino, não
praticantes de exercícios periódicos e sem problemas de saúde aparentes.
Foram recrutadas apenas voluntárias que não usavam nenhum tipo de método
anticoncepcional hormonal. Os sujeitos só puderam participar da pesquisa após o
preenchimento do questionário PAR-Q e após a entrevista onde se avaliou o estado de
8
saúde do indivíduo. A amostra foi inicialmente composta por 23 mulheres, mas, devido a
desistências (6 voluntárias) e exclusão de dados (7 voluntárias), segundo critérios descritos
posteriormente neste trabalho, foram utilizados dados de apenas 10 mulheres, destras, com
idades entre 19 e 29 anos (média = 24, desvio padrão = 2,77). Todas assinaram o termo de
consentimento livre e esclarecido antes do experimento. Neste, foi esclarecido que o
sujeito em questão consentiu em realizar este experimento durante quatro sessões com
periodicidade de uma semana. No termo assinado, é frisado que o mesmo poderia
interromper ou cancelar sua participação na pesquisa sem qualquer tipo de prejuízo a ele
(anexo A-2).
Os critérios de exclusão foram: a ocorrência de lesões recentes nos ombros, cotovelos ou
braços e possuir hipertensão arterial ou outros problemas cardiovasculares que pudessem
ser agravados com os testes.
Os sinais foram captados utilizando-se eletrodos de superfície. Dessa forma o
procedimento não foi invasivo. As contrações foram todas voluntárias, não havendo
nenhum tipo de estimulação elétrica.
No início da coleta, foi realizada a assepsia dos eletrodos e das partes do eletromiógrafo
que ficam em contato com a pele do sujeito. A cadeira, especialmente preparada para o
experimento, foi ajustada para a altura e envergadura adequadas de cada sujeito, para que o
mesmo ficasse sentado, ereto e com o cotovelo fazendo um ângulo
interno de 90º. Todos
os equipamentos foram montados e desmontados pelos pesquisadores, os quais verificaram
as condições dos equipamentos a cada teste.
Ao longo de toda a aquisição não foi constatado nenhum prejuízo ou dano aos voluntários
da pesquisa, a menos de uma ligeira irritação, em uma pequena percentagem dos sujeitos,
na região da pele onde o adesivo do eletrodo foi colado, irritação esta que desapareceu em
poucos dias.
O protocolo experimental deste trabalho foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa da
Faculdade de Medicina da Universidade de Brasília. Os documentos relativos ao comitê
são apresentados nos apêndices A.1 a A.5
9
2.4 MATERIAIS
Foram usados nos experimentos os equipamentos descritos a seguir.
• Eletromiógrafo EMG-16 desenvolvido pelo laboratório LISiN (LISiN –
Laboratorio di Ingegneria del Sistema Neuromuscolare e della Riabilitazione
Motoria, Politecnico di Torino, Turim, Itália) e Fabricado por OT Bioelettronica
(Turim - Itália).
• Amplificador de dois canais biomecânicos MISO II desenvolvido pelo laboratório
LISiN (LISiN – Laboratorio di Ingegneria del Sistema Neuromuscolare e della
Riabilitazione Motoria, Politécnico di Torino Itália) e Fabricado por OT
Bioelettronica (Itália).
• Arranjo de eletrodos semiflexível de 15 canais diferenciais (16 eletrodos) com
distância inter-eletrodo de 5 mm desenvolvido pelo laboratório LISiN (LISiN –
Laboratorio di Ingegneria del Sistema Neuromuscolare e della Riabilitazione
Motoria, Politécnico di Torino, Italia) e Fabricado por OT Bioelettronica.
• Arranjo de eletrodos flexível de 07 canais diferenciais (8 eletrodos) com distância
inter-eletrodo de 5 mm desenvolvido pelo laboratório LISiN (LISiN – Laboratorio
di Ingegneria del Sistema Neuromuscolare e della Riabilitazione Motoria,
Politécnico di Torino, Torino, Italia) e Fabricado por OT Bioelettronica.
• Gel condutor (Carbogel, Brasil).
• Microcomputador Laptop Satellite P105-S9312 (Toshiba, EUA).
• Célula de carga de 50 kgf de carga máxima. Modelo TS (AEPH do Brasil, São
Paulo, Brasil)
• Micropipeta monocanal variável, volume de 2 a 20 ul. (HTL, Polônia).
• Braceletes esportivos de velcro para fixação do arranjo semiflexível.
• Algodão.
• Álcool etílico líquido a 92%.
• Água.
• Fita adesiva dupla face.
• Esparadrapo.
• Cadeira adaptada com braço ajustável.
• Empunhadura emborrachada.
10
• Lâmina descartável para depilação (Gilette do Brasil, Brasil).
• Caneta para retroprojetor para marcar a área de EMG-S
• Software EMGAcq1_6 desenvolvido pelo laboratório LISiN (LISiN – Laboratorio
di Ingegneria del Sistema Neuromuscolare e della Riabilitazione Motoria,
Politécnico di Torino, Turim, Itália).
• Software MATLAB 7.4 (Mathworks, EUA)
• Software Statistica 7.0 (StatSoft, EUA)
• No-Break SMS 600 VA. (SMS, Brasil)
2.5 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
Inicialmente, todos os sujeitos realizaram três contrações de 5 s para se determinar a CVM
(contração voluntária máxima). Adotou-se como CVM aquela que apresentou maior valor
de força. Em seguida, registrou-se uma série de 1 a 3 contrações a 30% da CVM de 3 s,
para se determinar a direção das fibras musculares e as localizações das zonas de tendão e
de inervação, determinando-se uma zona ótima para o processamento do arranjo de
eletrodos. Finalmente realizou-se uma contração isométrica longa a 40% da CVM durante
90 s. Essa contração longa foi adotada após vários testes, onde foi constatado que o tempo
e o nível de força eram adequados para se obter um sinal contendo fadiga, e para não haver
desistência do esforço na contração pela voluntária. A ordem de execução dos métodos foi
sempre a mesma: três esforços de 5 s para se determinar a CVM; de um a três esforços de 3
s a 30% da CVM para se determinar a posição das fibras; um esforço de 90 s a 40% da
CVM.
A gravação de todos os sinais de todos os esforços foi iniciada após o sujeito ter atingido a
força alvo mostrada no equipamento MISO II em um painel de leds indicadores. Assim
que a força alvo de contração era atingida, o pesquisador iniciava a gravação.
O sinal foi gravado a uma taxa de amostragem de 2048 amostras/s por canal, e foi
identificado por um arquivo único com os dados do sujeito. O nome de cada arquivo faz
referência a cada sinal e semana de aquisição.
11
2.6 PREPARO
Todo o equipamento foi conectado de forma adequada: o cabo da célula de carga foi ligado
ao equipamento MISO II; o cabo da saída auxiliar do MISO II foi ligado à entrada auxiliar
do EMG-16 e seu ganho ajustado para 1; a placa PCMCIA do equipamento EMG 16 foi
conectada ao laptop; o eletrodo semi-flexível foi conectado ao cabo de interfaceamento do
EMG 16 e o conector da pulseira de referência foi conectado ao EMG 16. Todos os
equipamentos foram energizados na seguinte seqüência: primeiro o MISO II e seu ganho
regulado para 1, em seguida o Laptop e, por último, o EMG 16 que teve o ajuste de ganho
da saída regulado para 2000 vezes. Durante a troca de cabos, no momento de substituir o
arranjo semi-flexível de eletrodos de 16 canais pelo arranjo flexível de 8 canais, o EMG 16
foi desligado e, depois da troca, ligado novamente. Todos os equipamentos permaneceram
isolados da rede elétrica por meio de um no-break durante o período das aquisições, para
evitar interferências da rede elétrica nos sinais de EMG-S captados. Uma ilustração da
configuração da bancada experimental está apresentada na Figura 2.1.
Figura 2.1: Bancada configurada para o experimento.
No experimento, solicitou-se que o sujeito se sentasse na cadeira com os joelhos a 90º e
com a mão não dominante sobre a coxa. Foi regulada a altura do suporte da cadeira para
que o cotovelo ficasse posicionado em 90° e não oferecesse desconforto ao sujeito. A
célula de carga foi conectada a uma empunhadura que era segurada pela mão direita do
12
sujeito. A empunhadura foi regulada para que não apresentasse folgas. A Figura 2.2 ilustra
o posicionamento correto do sujeito.
Figura 2.2: Posição correta para a aquisição dos sinais. O campo de visão do sujeito se
limita à visão dos indicadores de leds do MISO II.
Solicitou-se que o sujeito puxasse a empunhadura com a mão, com o máximo de força
possível, durante 5 s, resultando no esforço máximo do músculo bíceps braquial cabeça
curta. A CVM era registrada automaticamente pelo equipamento. Foi dado o tempo de 1
min para que o sujeito relaxasse a musculatura e então foi repetido o procedimento por
mais duas vezes. A contração que registrou o maior valor de força foi adotada como a
CVM. Apesar de a CVM ter sido estimada em todas as sessões experimentais a fim de
garantir a repetibilidade do experimento, apenas a CVM da primeira sessão foi adotada
como referência em todos os experimentos.
Foi feita a assepsia do braço do sujeito (limpeza com álcool e água e tricotomia com fita
adesiva e lâmina).
Posteriormente, posicionou-se o arranjo de eletrodos semiflexível (seco) no bíceps braquial
cabeça curta usando o método de apalpação para encontrar a região adequada. A pulseira
de referência foi presa no pulso do mesmo braço onde o eletrodo foi posicionado. Esse
eletrodo semi-flexível foi usado para determinar a região localizada entre a zona de
inervação e de tendão, que constitui a melhor posição para se realizar as medições de sinais
13
de EMG-S. Foi realizado um esforço de 3 s a 30% da CVM. Após o esforço, foram dados
2 min de descanso para o sujeito. Este procedimento foi repetido por mais duas vezes, se
necessário, reposicionando-se o eletrodo no caso de má posição até que fosse encontrada a
região ideal para a medição. A posição dos canais foi marcada, como referência, no braço
do sujeito, com caneta apropriada, destacando-se os canais que se encontram na região de
interesse, assim como a direção das fibras musculares. Um exemplo de mapeamento da
zona de inervação e de tendão está ilustrado na Figura 2.3. A zona de inervação está
localizada próxima ao canal 9, onde ocorre uma inversão de fase do sinal. A zona ótima se
localiza a partir do canal 10. Para um mapeamento completo, um novo sinal deve ser
adquirido, reposicionando-se o eletrodo de forma a mapear as zonas posteriores ao canal
15.
Figura 2.3: Exemplo de mapeamento da zona de inervação e de tendão. A zona de
inervação está localizada próxima ao canal 9, onde existe inversão de fase do sinal. A zona
ótima se localiza a partir do canal 10. Para um mapeamento completo, um novo sinal deve
ser adquirido reposicionando-se o eletrodo de forma a se mapear as zonas posteriores ao
canal 15.
14
Para se realizar as medições que foram efetivamente utilizadas no trabalho de pesquisa,
posicionou-se o arranjo de eletrodos flexível no braço do sujeito na posição demarcada
previamente (Figura 2.4). A pulseira de referência foi umedecida novamente, e presa ao
punho do sujeito no mesmo braço em que foi feita a medição. O arranjo flexível foi fixado
com o adesivo próprio do eletrodo e com esparadrapo. Por fim, foi inserido gel condutor
no orifício de cada eletrodo do arranjo, como ilustrado na Figura 2.5.
Figura 2.4: Arranjo de eletrodos flexível de 8 canais posicionado na região ótima
demarcada anteriormente.
15
Figura 2.5: inserção de gel condutor em cada um dos orifícios sobre os eletrodos de
captação. Para a inserção do gel foi utilizada uma micropipeta.
Verificou-se, então, toda a montagem, para determinar se existia algum problema. Quando
se concluiu que a montagem estava adequada, iniciou-se, então, o experimento.
2.7 EXPERIMENTO
O MISO II foi ajustado para indicar o valor de 40% da CVM e então foi realizado um
esforço a 40% da CVM durante 90 s. O sinal medido foi armazenado e registrado no
programa EMGacq1_6, em um registro único utilizado para a identificação correta dos
sinais. A gravação do sinal só foi iniciada após a força alvo ter sido atingida pelo sujeito.
Essa força é indicada no equipamento MISO por meio de uma barra de leds – um led
amarelo indica a força alvo e os leds verdes indicam qual o nível de força que está sendo
exercido no momento. O objetivo do sujeito foi manter as barras de leds verdes e amarela
alinhadas durante todo o tempo de aquisição. Um exemplo do sinal adquirido com o
arranjo de 8 canais é ilustrado na Figura 2.6. A força também foi processada em um
programa executado em ambiente Matlab 7.4 para verificação da precisão da força
exercida de forma a garantir a natureza isométrica da contração (Figura 2.7).
16
Figura 2.6: Exemplo de sinal de EMG-S adquirido com o eletrodo de 8 canais.
Figura 2.7: Exemplo de sinal de força (em azul) mostrado pela ferramenta de
processamento desenvolvida em ambiente Matlab 7.4. As linhas vermelhas mostram os
limites de 5% superior e inferior permitidos para a variação.
17
Após o esforço de 90 s, o eletromiógrafo foi desligado e o eletrodo foi retirado com
cuidado. Foram acrescentados, com uma caneta hidrocor, marcas no eletrodo para indicar o
número de usos deste. Todos os outros equipamentos foram desligados e o no-break foi
religado na rede elétrica. Algodão, álcool e água foram entregues ao sujeito para que ele se
limpasse. O sujeito foi então dispensado da sessão.
Todos os procedimentos experimentais aqui descritos foram repetidos de maneira idêntica
em quatro dias diferentes, com periodicidade de uma semana, visando o estudo da
influência do ciclo menstrual feminino nas características do sinal eletromiográfico.
2.8 NORMALIZAÇÃO DAS AQUISIÇÕES CONFORME O CICLO MENSTRUAL
Os sinais foram separados de acordo com a data da última menstruação, levando-se em
conta um ciclo de 28 dias. Considerou-se como semana 1 a primeira semana após a data da
menstruação quando ocorrida ao longo do período de aquisição, ou a primeira semana,
caso a menstruação tivesse ocorrido alguns dias antes da primeira aquisição (Máximo de 4
dias antes). As semanas dois, três e quatro foram consideradas como as semanas seguintes
à primeira ou, caso a menstruação tivesse ocorrido ao longo do experimento, as aquisições
anteriores à data da menstruação foram consideradas como as semanas finais e as
aquisições posteriores à data de menstruação foram tidas como as primeiras semanas. Por
exemplo: Se a sujeito “A” menstruou na segunda semana de aquisição, um dia antes do dia
de aquisição, a segunda aquisição foi considerada a primeira semana, a terceira aquisição
foi considerada a segunda semana, a quarta aquisição foi considerada a terceira semana e a
primeira aquisição foi considerada a quarta semana.
2.9 CRITÉRIOS DE INCLUSÃO DE AMOSTRAS
Para fazer a análise das características do sinal EMG-S, foram estimados os parâmetros
MNF (freqüência média), MDF (freqüência mediana), ARV (valor retificado médio), RMS
(raiz quadrada média) e CV (velocidade de condução).
18
Os sinais de EMG-S com o coeficiente de correlação entre canais consecutivos abaixo de
70% foram descartados (RANGAYYAN, 2002). Também foram descartados sinais com
presença de alto nível de interferência de 60 Hz. Foram descartados sinais que
apresentassem, visualmente, em seu espectro, componentes de 60 Hz com amplitude uma
vez e meia maior que a máxima amplitude do espectro do sinal. A Figura 2.8 mostra o
espectro de um sinal de boa qualidade.
Para garantir um esforço isométrico, a variação máxima de força permitida foi de 5% para
mais ou para menos em relação à força alvo. Qualquer contração cuja força tenha variado
acima deste limiar foi descartada.
Ao longo do experimento, foi notada uma grande influência do volume condutor no sinal
de EMG-S. Para garantir uma melhor qualidade do sinal foram selecionados voluntários
que não possuíam um sobrepeso grande. Essa seleção foi feita pelo recrutamento e pela
avaliação do sinal dos voluntários.
Figura 2.8: Exemplo de espectro do sinal de EMG-S capturado em cada um dos 7 canais
diferenciais.
19
2.10 PROCESSAMENTO
Foi desenvolvida uma ferramenta
em ambiente Matlab 7.4 para facilitar o processamento
dos sinais de EMG-S. A tela principal deste programa é apresentada na Figura 2.9.
Figura 2.9: Tela gráfica da ferramenta desenvolvida para o processamento de sinais EMG-
S
Os indicadores dos EMG-S selecionados para a análise são discutidas a seguir.
Estimador de velocidade de condução: O algoritmo utilizado para o cálculo da
velocidade de condução utilizou o conceito de máxima verossimilhança para a estimação
da velocidade de condução média de sinais eletromiográficos de superfície (SALOMONI
et al., 2007). Esse algoritmo é uma modificação de um algoritmo desenvolvido por Farina
(FARINA; MERLETTI, 2001), que por sua vez foi baseada no algoritmo de McGill
(MCGILL, 1984). O algoritmo usado foi desenvolvido de forma a indicar uma velocidade
média utilizando n canais em janelas de tempo configuráveis, permitindo observar
20
alterações
ao longo do tempo, quando ocorre fadiga. O algoritmo foi criado de forma a
permitir a utilização de dois a n canais com distâncias intereletrodo configuráveis. No
entanto, para a análise dos dados, foram utilizados sempre dois canais diferenciais com
distância intereletrodo de 5 mm. Os dois canais consecutivos foram escolhidos levando-se
em conta a qualidade e a semelhança entre cada par de canais adquiridos.
O algoritmo é descrito a seguir. Primeiramente, foi utilizado o filtro passa-baixas simples
diferencial, pois este filtro destaca os picos do sinal, dessa forma, obter-se um
processamento mais preciso. Ao contrário de um filtro diferencial simples, no qual são
utilizadas duas amostras consecutivas, o objetivo deste filtro é não só realçar os picos, mas
também eliminar parte do ruído indesejável (MACGILL; DORFMAN, 1984). O filtro é
modelado conforme a equação 2.1
]1[]1[][
−
−
+
=
nxnxny (2.1)
onde ][kx corresponde à k-ésima amostra do sinal original e ][ky à k-ésima amostra do
sinal filtrado. O filtro é descrito em detalhes em (MACGILL; KENNETH; DORFMAN,
1985). E sua resposta em freqüência é mostrada na Figura 2.10.
Figura 2.10: Resposta em freqüência do filtro passa-baixas simples diferencial
Em seguida modelou-se matematicamente o sinal: no caso ideal, os sinais detectados por
diferentes eletrodos seriam apenas versões atrasadas uns dos outros. Assim, cada sinal
y
k
(t), pode ser aproximado experimentalmente a partir dos sinais captados por K eletrodos.
Na forma discreta, tem-se:
21
(2.2)
onde θ é o desvio de fase (atraso) e ][ns
)
é a medida do sinal.
Assumindo-se a CV constante no intervalo calculado, e uma vez conhecida a distância
intereletrodo, a estimação do atraso permite o cálculo direto da CV. Desse modo, pode-se
definir o estimador de máxima verossimilhança (MLE - Maximum Likelihood Estimator)
como o valor do atraso que minimiza o erro quadrático médio de todos os sinais com
relação ao sinal de base, que é a média de todos os demais sinais sincronizados. Esse erro
quadrático médio é dado pela soma dos erros quadráticos individuais.
(2.3)
Onde:
(2.4)
N é o número total de amostras do sinal.
A minimização do erro quadrático médio no domínio do tempo acarreta uma exatidão no
MLE limitada ao período de amostragem, sendo necessária uma interpolação para maior
exatidão. Para evitar o problema da inexatidão, transporta-se a equação para domínio da
freqüência (MACGILL; DORFMAN, 1984). Neste domínio, o atraso θ (teta é a
defasagem, ou atraso, do sinal captado em um eletrodo em relação ao seu predecessor) se
torna uma variável contínua e não existe nenhum limite de exatidão. Para se determinar o
valor de θ que corresponde ao ponto de mínimo desta função de uma maneira
computacionalmente rápida, pode-se encontrar o valor de θ para o qual a derivada de
primeira ordem se torna zero, aplicando-se um método de resolução numérica, como o
método de Newton. Assim, tem-se:
(2.5)
[ ]
( )
[ ]
∑
=
−+=
K
i
k
iny
K
ns
1
1
1
θ
)
∑
=
=
K
k
kMLE
ee
1
22
[ ]
( )
[ ]
2
1 ,1
2
1
1
∑ ∑
= ≠=
−+
−
−=
N
n
K
kii
mkk
kiny
K
nye
θ
[ ] [ ]
2
2/
1 ,1
)(.2
2
1
12
∑ ∑
= ≠=
−
−
−
=
N
n
K
kii
k
N
kinj
ik
nYenY
KN
e
θπ
22
Por fim, utilizando-se o valor θ que minimiza a função erro e a distância intereletródica,
calcula-se a velocidade de condução.
Para se fazer a análise das características dos sinais de 40% da CVM durante 90 s (sinais
longos), foram utilizados 50 pontos (janelas de 3,6 s com sobreposição de 1,8 s onde a
primeira e a última amostra foram calculadas com 0,75 do valor da janela, ou seja, 1,9 s)
para cada par de canais (o K utilizado foi 2, como explicado acima). Esse tamanho de
janela foi utilizado porque o custo computacional impediu que janelas muito menores que
essas pudessem ser utilizadas. A Figura 2.11 mostra um exemplo de gráfico com os valores
de CV para cada um dos seis pares de canais.
O par de canais diferenciais foi escolhido por meio de seleção visual dos dois melhores
canais consecutivos de toda a amostra de cada experimento. Os critérios de avaliação
utilizados foram:
1.
Dois canais consecutivos com o melhor coeficiente de correlação ao longo de
todo o experimento.
2.
Dois canais consecutivos onde é visível uma semelhança na forma de onda a
menos de uma defasagem no tempo.
3.
Dois canais consecutivos com potências semelhantes no espectro de potência.
Figura 2.11: Exemplo de gráfico com as seis velocidades de condução calculadas. Nesta
imagem é possível ver os 50 pontos de CV médio calculado e uma reta de regressão.
Apenas um destes canais de CV é escolhido para a análise.
23
Para análise dos sinais, foi criada uma reta de regressão com o auxílio do Matlab 7.4. Com
esta reta foi encontrado o valor de intercessão com o eixo das ordenadas da regressão. Esse
valor foi utilizado para normalizar todas as amostras para cada um dos valores de CV de
forma que uma nova reta de regressão, traçada a partir destes novos pontos, partisse do
valor 1 no eixo das ordenadas. O valor de inclinação desta nova reta do canal de CV
escolhido foi então armazenado para posterior análise.
Estimadores do deslocamento do espectro de freqüência do sinal:
Os parâmetros
usados para se avaliar o deslocamento espectral foram a MNF (Mean Frequency –
Freqüência Média) e a MDF (Median Frequency – Freqüência Mediana). A finalidade foi
verificar como estes indicadores se comportam conforme o surgimento da fadiga. Ambos
os indicadores são usados juntos na literatura (FARINA; MERLETTI, 2000). Isto se deve
ao fato de cada um apresentar suas vantagens e desvantagens. Os valores MDF são menos
sensíveis a ruído do que o indicador de MNF e são mais sensíveis à fadiga, uma vez que o
espectro deste se torna mais oblíquo na presença da fadiga. (FARINA; MERLETTI, 2000;
STULEN; DE LUCA, 1981). Já os valores de MNF possuem um desvio padrão menor que
o MDF (FARINA; MERLETTI, 2000).
A freqüência média (MNF) é calculada em todos os canais por meio da equação 2.6,
∑
∑
=
=
=
2/
1
2/
1
s
s
f
i
i
f
i
ii
P
Pf
MNF
(2.6)
onde
s
f é a freqüência de amostragem,
i
P é a i-ésima linha de potência do espectro
i
f é a
i-ésima freqüência considerada.
Já a MDF é calculada pela equação 2.7,
∑∑∑
=
==
==
M
i
i
M
fi
i
f
i
i
PPP
med
med
1
1
2
1
(2.7)
onde
med
f é a freqüência mediana (MDF),
i
P é a i-ésima linha de potência do espectro e M
é o maior harmônico considerado.
24
As linhas de potência do espectro foram calculadas segundo a equação 2.8.
2
YP =
(2.8)
onde Y é a transformada de Fourier do sinal filtrado.
Para fazer a análise das características dos sinais, foram utilizadas janelas de 0,5 s com
sobreposição de 0,25 s para cada sinal, tanto para MDF quanto para MNF, o que gerou 358
amostras para cada canal de cada um dos indicadores. As figuras 2.12 e 2.13 mostram
exemplos do estimador de MNF e MDF, respectivamente, para cada um dos canais
diferenciais.
Figura 2.12: Exemplo de gráfico com os sete conjuntos de valores de MNF calculados.
Nesta imagem, é possível observar os valores de MNF calculados e uma reta de regressão.
Apenas um destes canais de MNF é escolhido para a análise, tomando como base os canais
escolhidos para CV.
25
Figura 2.13: Exemplo de gráfico com os sete conjuntos de valores de MDF calculados.
Nesta imagem, é possível observar os valores de MDF calculados e uma reta de regressão.
Apenas um destes canais de MDF é escolhido para a análise, tomando como base os canais
escolhidos para CV.
Para a análise de MNF e MDF, foi utilizado um dos dois canais considerados para
velocidade de condução. Para tanto, traçou-se a reta de regressão das 358 amostras de
MNF e de MDF deste canal com o auxílio do Matlab 7.4. O valor de intercessão com o
eixo das ordenadas da regressão foi calculado para cada indicador e, em seguida, todas as
358 amostras dos respectivos indicadores foram divididas por este valor de forma que uma
nova reta de regressão traçada a partir desses novos pontos partisse do valor 1 no eixo das
ordenadas. Os valores de inclinação dessa nova reta de regressão para MDF e MNF foram
então armazenados.
Amplitude do sinal:
A amplitude do sinal foi estimada por meio do algoritmo dos
parâmetros ARV (Average Rectified Value – Valor Retificado Médio) e RMS (Root Mean
Square – Raiz quadrática Média), para o estudo do crescimento ou decaimento destes
indicadores ao longo do tempo. A finalidade foi averiguar como esses parâmetros se
comportam durante o surgimento da fadiga. Esses indicadores são os mais comumente
utilizados para analisar a amplitude dos sinais EMG-S (FARINA; MERLETTI, 2000).
26
O ARV é calculado utilizando-se a equação 2.9 para cada um dois canais diferenciais.
∑
=
=
N
i
i
y
N
ARV
1
1
(2.9)
onde y
i
é a i-ésima amostra do sinal e N é o número total de amostras. O valor RMS, por
sua vez, é calculado para cada canal por meio da equação 2.10.
∑
=
=
N
i
i
y
N
RMS
1
2
1
(2.10)
onde y
i
é a i-ésima amostra do sinal e N é o número total de amostras.
Para fazer a análise das características dos sinais também foram utilizadas janelas de 0,5 s
com sobreposição de 0,25 s para cada sinal, tanto para ARV quanto para RMS. O que
gerou 358 amostras para cada canal de cada um dos indicadores. As figuras 2.14 e 2.15
ilustram, respectivamente, os estimadores de ARV e RMS de cada um dos sete canais
diferenciais.
27
Figura 2.14: Exemplo de gráfico com os sete conjuntos de valores de ARV calculados.
Nesta imagem, é possível observar os valores de ARV calculados e uma reta de regressão.
Apenas um destes canais de ARV é escolhido para a análise, tomando como base os canais
escolhidos para CV.
Figura 2.15: Exemplo de gráfico com os sete conjuntos de valores de RMS calculados.
Nesta imagem, é possível observar os valores de RMS calculados e uma reta de regressão.
Apenas um destes canais de valor RMS é escolhido para a análise, tomando como base os
canais escolhidos para CV.
Para a análise de amplitude foi utilizado um dos dois canais considerados para velocidade
de condução, tanto para os indicadores de ARV, quanto de RMS. Para isso, traçou-se a reta
de regressão das 358 amostras de ambos os indicadores deste canal com o auxílio do
Matlab 7.4. O valor de intercessão com o eixo das ordenadas da regressão foi calculado
para cada indicador e, em seguida, todas as 358 amostras dos respectivos indicadores
foram divididas por este valor, de forma que uma nova reta de regressão, traçada a partir
28
desses novos pontos, partisse do valor 1 no eixo das ordenadas. Os valores de inclinação
dessa nova reta de regressão para ARV e RMS foram então armazenados.
2.11 ANÁLISE ESTATÍSTICA
Para analisar a existência ou não de diferenças relativas a cada indicador de EMG-S entre
as semanas foi utilizado, preferencialmente, o teste ANOVA (análise de variância) para
medidas repetidas. O teste ANOVA (análise de variância) exige dois requisitos na
distribuição dos dados (i) os dados devem seguir uma distribuição normal, (ii) os dados
devem possuir uma variância homogênea, ou seja, devem possuir homocedasticidade.
Caso os dados não possuam distribuição normal ou não tenha sido constatada a
homocedasticidade dos dados, o teste de Friedman é utilizado, pois este é o equivalente
não paramétrico do ANOVA para medidas repetidas.
Para testar a normalidade dos dados, foi utilizado, para o conjunto de dados de todos os
sujeitos e em cada semana separadamente, o teste Shapiro Wilk, que é o teste mais
utilizado na literatura para analisar diferenças entre distribuições. Para tanto, foi
comparado o conjunto de dados com a distribuição normal. Portanto, o conjunto de dados
pode seguir a distribuição normal caso ele falhe no teste Shapiro Wilk (p > 0,05), pois
assim o teste indica que não foi possível afirmar se há diferenças entre as duas
distribuições. Isso indica que o teste pode seguir a distribuição normal, ou pelo menos é
semelhante a ela.
Foi utilizado o teste de Bartlett para analisar a homocedasticidade da distribuição. O
referido teste verifica se o conjunto de K amostras de dados de N agrupamentos possui
distribuição homogênea, ou seja, se o conjunto de valores de cada grupo possui
homocedasticidade. Se a probabilidade chi-quadrada deste teste for maior que 0,05, a
hipótese de que as amostras seguem uma distribuição homogênea de variâncias é correta.
Os conjuntos de inclinações das retas de regressão de todos os indicadores de EMG-S (CV,
MNF, MDF, ARV e RMS) separados por semanas passaram por estes dois testes. Nos
casos onde todas as semanas foram aprovadas nos testes, a análise dos dados se deu com
29
ANOVA. Nos casos onde ao menos uma das semanas não recebeu aprovação em um dos
testes, a análise de variância de Friedman (não paramétrica) foi utilizada.
Para todas as análises foi usado o software STATISTICA 7.0, a menos do teste de Bartlett,
que foi realizado no Matlab 7.4.
30
3 RESULTADOS
Primeiramente, os conjuntos de valores das inclinações das retas de regressão
normalizadas de cada um dos indicadores de EMG-S das 10 mulheres foram incluídos em
tabelas, sendo os valores separados por semanas do ciclo menstrual a fim de fazer a análise
dos dados. Em cada coluna tem-se as semanas, e em cada linha tem-se os conjuntos de
dados dos sujeitos. A tabela 3.1 mostra os valores para CV, a tabela 3.2 mostra os valores
para MDF, a tabela 3.3 mostra os valores para MNF e as tabelas 3.4 e 3.5 mostram os
valores das inclinações das retas de regressão dos indicadores de RMS e ARV,
respectivamente.
Tabela 3.1: Valores de inclinação da reta de regressão do estimador de CV
Sujeito
Semana 1 Semana 2 Semana 3 Semana 4
DF001 -0,00115022
-0,00101369
-0,00014867
-0,00036607
DF004 -0,00166371
-0,00401050
-0,00050806
-0,00136707
DF007 -0,00003239
-0,00112928
-0,00007060
-0,00146181
DF011 -0,00079739
-0,00367939
-0,00182381
-0,00380577
DF012 -0,00018361
-0,00189741
-0,00100774
-0,00298172
DF015 -0,00141835
-0,00121375
-0,00076439
-0,00228583
DF017 -0,00039626
-0,00310734
-0,00104450
-0,00307656
DF018 -0,00173730
-0,00047768
-0,00093923
-0,00190955
DF020 -0,00077677
-0,00132834
-0,00166870
-0,00210282
DF021 -0,00196895
-0,00135610
-0,00060852
-0,00247665
Média -0,00101250
-0,00192135
-0,00085842
-0,00218339
D. P. 0,00064631 0,00116489 0,00054502 0,00093461
31
Tabela 3.2: Valores de inclinação da reta de regressão do estimador de
MDF
Sujeito
Semana 1 Semana 2 Semana 3 Semana 4
DF001
-0,00144317
0,00014527
-0,00014615
-0,00029381
DF004
-0,00342511
-0,00371724
-0,0027776
-0,00400818
DF007
-0,00207421
-0,00171385
-0,00265714
-0,00258731
DF011
-0,00616026
-0,00521035
-0,00341018
-0,00591786
DF012
-0,00295786
-0,00203738
-0,00255193
-0,00404655
DF015
-0,00411977
-0,00231334
-0,00302879
-0,00278741
DF017
-0,00249939
-0,00209006
-0,00284538
-0,00541266
DF018
-0,00278850
-0,00144036
-0,00187282
-0,00316693
DF020
-0,00355681
-0,00102447
-0,00211971
-0,00176643
DF021
-0,00132413
-0,00135009
-0,00126084
-0,00246697
Média
-0,00303492
-0,00207519
-0,00226705
-0,00324541
D. P.
0,00134559
0,00140277
0,00091669
0,00158798
Tabela 3.3: Valores de inclinação da reta de regressão do estimador de
MNF
Sujeito
Semana 1 Semana 2 Semana 3 Semana 4
DF001
-0,00114992
-0,00035153
-0,00045987
-0,00026057
DF004
-0,00318451
-0,00389232
-0,00260233
-0,00380874
DF007
-0,00214193
-0,00202595
-0,00300048
-0,00273786
DF011
-0,00645380
-0,00534778
-0,00336395
-0,00578489
DF012
-0,00310048
-0,00208479
-0,00273780
-0,00429348
DF015
-0,00348350
-0,00199467
-0,00293842
-0,00307713
DF017
-0,00290316
-0,00205586
-0,00303350
-0,00560784
DF018
-0,00273404
-0,00139967
-0,00201032
-0,00337099
DF020
-0,00351523
-0,00134223
-0,00257136
-0,00221373
DF021
-0,00198876
-0,00171021
-0,00116680
-0,00270011
Média
-0,00306553
-0,00222050
-0,00238848
-0,00338553
D. P.
0,00133007
0,00133820
0,00087183
0,00154344
32
Tabela 3.4: Valores de inclinação da reta de regressão do estimador de RMS
Sujeito
Semana 1
Semana 2
Semana 3 Semana 4
DF001
0,00318714
0,00380269
-0,00367497
-0,00183414
DF004
0,00231175
0,00604586
0,00772113
0,00470929
DF007
0,00387191
0,00780508
0,00790575
0,00641619
DF011
0,00705043
0,01014780
0,00332180
0,00665166
DF012
0,00546810
0,00337732
0,00582562
0,01480872
DF015
0,00273858
0,00355844
0,00739273
0,00027032
DF017
0,00698848
0,01136036
0,01789670
0,01825640
DF018
0,00546374
0,01161655
0,00702739
0,01166346
DF020
0,00669249
0,00314149
0,01237482
0,00706213
DF021
0,00314507
0,00530237
0,00097096
0,00668144
Média
0,00469177
0,00661580
0,00667619
0,00746855
D. P.
0,00175634
0,00321368
0,00559720
0,00579983
Tabela 3.5: Valores de inclinação da reta de regressão do estimador de ARV
Sujeito
Semana 1
Semana 2
Semana 3 Semana 4
DF001
0,00260897
0,00310707
-0,00406177
-0,00227683
DF004
0,00252217
0,00649412
0,00748571
0,00502474
DF007
0,00369889
0,00773048
0,00776137
0,00644866
DF011
0,00760545
0,00511069
0,00322236
0,00688928
DF012
0,00535403
0,00370727
0,00565772
0,01480930
DF015
0,00281647
0,00379403
0,00732722
0,00051247
DF017
0,00631170
0,01124323
0,01758989
0,01839172
DF018
0,00551548
0,01074258
0,00656547
0,01236545
DF020
0,00689491
0,00271130
0,01209775
0,00677156
DF021
0,00320005
0,00505355
0,00088157
0,00698578
Média
0,00465281
0,00596943
0,00645273
0,00759221
D. P.
0,00181225
0,00290184
0,00558677
0,00590301
33
3.1 ANÁLISE GRÁFICA
Foram traçados gráficos para cada indicador com os conjuntos de coeficientes angulares
das retas de regressão de cada semana em cor azul, onde os dados de cada sujeito estão
ligados por uma reta, também em azul. Nestes gráficos as médias dos conjuntos de dados
são identificadas por estrelas na cor vermelha, e ligadas por retas também na cor vermelha,
que conectam os dados de uma semana aos de outra. Estes gráficos foram traçados a fim
de se averiguar visualmente se existe alguma tendência. As semanas estão diferenciadas
pelas colunas identificadas pelos números de 1 a 4, que correspondem, respectivamente, às
semanas um, dois, três e quatro do ciclo menstrual.
A Figura 3.1 mostra o gráfico para o estimador de CV. As Figuras 3.2 e 3.3 apresentam,
respectivamente, os estimadores de MDF e MNF e as Figuras 3.4 e 3.5 mostram,
respectivamente, os valores de RMS e ARV.
Figura 3.1: Conjunto de coeficientes angulares das retas de regressão para o indicador de
CV (cor azul), e as médias para cada semana em vermelho. É possível observar que, na
média, as inclinações das semanas 2 e 4 são maiores que as das semanas 1 e 3.
34
Figura 3.2: Conjunto de coeficientes angulares das retas de regressão para o indicador de
MDF (cor azul), e as médias em vermelho, para cada semana. É possível observar que, na
média, as inclinações das semanas 1 e 4 são maiores que as das semanas 2 e 3.
35
Figura 3.3: Conjunto de coeficientes angulares das retas de regressão para o indicador de
MNF (cor azul), e as médias em vermelho, para cada semana. É possível observar que, na
média, as inclinações das semanas 1 e 4 são maiores que as das semanas 2 e 3.
36
Figura 3.4: Conjunto de coeficientes angulares das retas de regressão para o indicador de
RMS (cor azul), e as médias em vermelho, para cada semana. É possível ver um
crescimento das médias ao longo das semanas, mas também uma maior dispersão nos
dados.
37
Figura 3.5: Conjunto de coeficientes angulares das retas de regressão para o indicador de
ARV (cor azul), e as médias em vermelho, para cada semana. É possível ver um
crescimento das médias ao longo das semanas, mas também uma maior dispersão nos
dados.
38
4 ANÁLISE
4.1 TESTES DE NORMALIDADE E HOMOCEDASTICIDADE
Após uma primeira análise visual, é necessário averiguar se os padrões observados têm
consistência estatística. Para tanto deve-se verificar se é possível utilizar testes
paramétricos ou não. Foi feito, para cada semana de cada um dos indicadores, um teste
Shapiro Wilk para verificar se as distribuições dos dados podem ou não ser consideradas
com uma distribuição aproximadamente normal. Isto se dá quando os valores de p dos
testes são maiores que 0,05. Os resultados encontrados estão na Tabela 4.1.
Tabela 4.1: Valores de p para o teste Shapiro-Wilk
Indicadores
Semana 1
Semana 2
Semana 3
Semana 4
CV
p = 0,60920
p = 0,07295
p = 0,62923
p = 0,99475
MDF
p = 0,40417
p = 0,36730
p = 0,21060
p = 0,92033
MNF
p = 0,07215
p = 0,05432
p = 0,05933
p = 0,73263
RMS
p = 0,14376
p = 0,07457
p = 0,80487
p = 0,67326
ARV
p = 0,20046
p = 0,12680
p = 0,82263
p = 0,68202
É possível verificar pela tabela 4.1 que todas as amostras de todos os indicadores nas
quatro semanas apresentam p > 0,05 no teste Shapiro-Wilk. Portanto, este teste não foi
capaz de identificar diferenças entre a distribuição normal e a distribuição destes dados.
Logo, podemos considerar que a distribuição para todos os indicadores nas quatro semanas
pode ser de uma distribuição aproximadamente normal.
Em seguida, testou-se se estes conjuntos de amostras possuem homocedasticidade. O teste
de Bartlett foi realizado. Os valores de p da probabilidade chi-quadrado associado estão na
Tabela 4.2.
Tabela 4.2: Valores de p para a probabilidade chi-quadrada associada do
teste de Bartlett
CV
MDF
MNF
RMS
ARV
P = 0,1138
p = 0,4664
P = 0,4372
p = 0,0053
P = 0,0038
39
Por meio do teste de normalidade e do teste de homocedasticidade, pôde-se verificar que
os indicadores CV, MDF e MNF podem ser utilizados em um teste paramétrico, pois
atendem aos requisitos. Logo, para estes indicadores serão usados testes paramétricos. No
entanto, os indicadores de amplitude: RMS e ARV não cumprem o requisito de
homocedasticidade, já que suas variâncias não são homogêneas. Portanto, para estes
indicadores serão usados testes não paramétricos.
4.2 ANÁLISE ESTATÍSTICA
4.2.1 Análises paramétricas
Para os indicadores CV, MDF e MNF, foram executados testes ANOVA para medidas
repetidas a fim de se verificar se existem diferenças nas inclinações das retas de regressão
destes indicadores ao longo das semanas. As figuras 4.1, 4.2 e 4.3, mostram
respectivamente, os resultados ANOVA para CV, MDF e MNF.
ANOVA - CV
Efeito Corrente: F(3, 27)=6,3986, p=,00204
Decomposição da hipótese efetiva
As barras verticais denotam 0,95 de intervalos de confiança
Semana 1 Semana 2 Semana 3 Semana 4
SEMANAS
-0,0035
-0,0030
-0,0025
-0,0020
-0,0015
-0,0010
-0,0005
0,0000
Valor de inclinação da reta (Normalizada)
Figura 4.1: Resultado do teste ANOVA para o indicador CV. O p < 0,05 indica que existe
diferença entre as semanas. É possível verificar uma maior inclinação nas semanas 2 e 4.
40
ANOVA - MDF
Efeito Corrente: F(3, 27)=5,9910, p=,00288
Decomposição da hipótese efetiva
As barras verticais denotam 0,95 de intervalos de confiança
Semana 1 Semana 2 Semana 3 Semana 4
SEMANAS
-0,005
-0,004
-0,003
-0,002
-0,001
0,000
Valor de inclinação da reta (normalizada)
Figura 4.2: Resultado do teste ANOVA para o indicador MDF. O p < 0,05 indica que
existe diferença entre as semanas. É possível verificar uma maior inclinação nas semanas 1
e 4.
41
ANOVA - MNF
Efeito Corrente: F(3, 27)=5,4505, p=,00462
Decomposição da hipótese efetiva
As barras verticais denotam 0,95 de intervalos de confiança
Semana 1 Semana 2 Semana 3 Semana 4
SEMANAS
-0,005
-0,004
-0,003
-0,002
-0,001
0,000
Valor de inclinação da reta (normalizada)
Figura 4.3: Resultado do teste ANOVA para o indicador MNF. O p < 0,05 indica que
existe diferença entre as semanas. É possível verificar uma maior inclinação nas semanas 1
e 4.
Por meio da análise ANOVA, é possível verificar que as impressões passadas pela análise
gráfica são corretas. Ou seja, a CV possui diferenças significativas nas inclinações das
retas entre as quatro semanas. Por meio do gráfico de ANOVA é possível confirmar que os
valores das inclinações nas semanas 2 e 4 são maiores que as inclinações nas semanas 1 e
3. A análise dos indicadores MDF e MNF mostram um resultado semelhante entre si, as
semanas 1 e 4 mostram maior inclinação se comparadas com as semanas 2 e 3. Em todos
estes indicadores o valor p < 0,05 indica que a diferença é estatisticamente significativa.
4.2.2 Análises não paramétricas
Para os indicadores RMS e ARV, foram executados testes Friedman ANOVA, que é um
teste não paramétrico análogo ao ANOVA para medidas repetidas, já que esses indicadores
não cumpriram o requisito de homocedasticidade. Esse teste foi usado para verificar se
existem diferenças nas inclinações das retas de regressão destes indicadores ao longo das
42
semanas. As figuras 4.4, 4.5 mostram respectivamente os resultados do teste de Friedman
ANOVA para RMS e ARV.
RMS - Box & Whisker Plot
Friedman ANOVA & Coef. de Concordância de Kendall
Chi Quad. (N = 10, df = 3) = 3,960000 p = ,26582
Valor de inclinação da reta (normalizada)
Mean
Mean±SE
Mean±SD
Semana 1
Semana 2
Semana 3
Semana 4
0,000
0,002
0,004
0,006
0,008
0,010
0,012
0,014
0,016
Figura 4.4: Resultado Friedman ANOVA para o indicador RMS. O p > 0,05 O que indica
que não existe mudança estatisticamente significante neste indicador durante o ciclo
menstrual.
43
ARV - Box & Whisker Plot
Friedman ANOVA
Chi Quad. (N = 10, df = 3) = 2,280000 p = ,51636
Valor de inclinação da reta (normalizada)
Mean
Mean±SE
Mean±SD
Semana 1
Semana 2
Semana 3
Semana 4
0,000
0,002
0,004
0,006
0,008
0,010
0,012
0,014
0,016
Figura 4.5: Resultado Friedman ANOVA para o indicador ARV. O p > 0,05 O que indica
que não existe mudança estatisticamente significante neste indicador durante o ciclo
menstrual.
Por meio da análise não paramétrica Friedman ANOVA, é possível verificar que as
impressões passadas pela análise gráfica são corretas. Ou seja, a análise dos indicadores
RMS e ARV mostra um resultado semelhante, mas não significativo (p > 0,05). Isto indica
que a diferença não é significativa ao longo das semanas do ciclo menstrual.
44
5 DISCUSSÃO
Pela observação dos resultados, é possível perceber uma variação clara e consistente nos
indicadores de CV, de MNF e de MDF. Os indicadores de CV mostram um valor médio
maior na inclinação da reta de regressão nas semanas 2 e 4. Já os indicadores de freqüência
(MDF e MNF) mostram variações diferentes da CV, mas semelhantes entre si, onde as
semanas 1 e 4 mostram inclinações maiores e as semanas 2 e 3 menores. Os indicadores de
amplitude (RMS e MDF) não variaram significativamente ao longo das semanas do ciclo
menstrual.
Merletti reportou que os estimadores globais de velocidade de condução (CV) decrescem
durante contrações isométricas longas indicando fadiga (MERLETTI; PARKER, 2004), no
entanto, no mesmo documento, Merletti aponta que variações em outros indicadores
mostram que a fadiga não pode ser considerada apenas por diminuição da velocidade de
condução e outros fatores devem ser considerados. Outro artigo do mesmo autor sugere
que outros indicadores muito fortes para fadiga são os indicadores de freqüência do sinal
(MDF ou MNF) (MERLETTI; KNAFLITZ; DE LUCA, 1990). É possível verificar pelos
resultados que uma fadiga maior é apresentada na quarta semana do ciclo menstrual
(inclinações maiores nos indicadores de CV, MDF e MNF).
Foi mostrado, tanto teoricamente (LINDSTROM; MAGNUSSON, 1977 apud
MERLETTI; PARKER, 2004, STULEN; DE LUCA, 1981 apud MERLETTI; PARKER,
2004), quanto experimentalmente (ARRENDT-NIELSEN; MILLS, 1985) que durante as
contrações isométricas fatigantes a CV e os indicadores de freqüência (MDF e MNF) são
altamente correlacionados, sendo que MNF e MDF refletem principalmente as mudanças
na CV das MUs ativas.
Ainda sobre a velocidade de condução, esta também está correlacionada com estratégias de
recrutamento e liberação de fibras musculares (HOUTMAN et al., 2003, MERLETTI;
PARKER, 2004).
Os resultados indicam variações tanto nos indicadores de freqüência quanto no indicador
de velocidade de condução e, portanto, pode apontar mudanças nos níveis de fadiga, assim
45
como nas estratégias de recrutamento de fibras musculares ao longo das semanas do ciclo
menstrual. Um estudo mais detalhado em relação à segunda semana do ciclo menstrual
(período próximo da ovulação) poderá mostrar estratégias de recrutamento diferenciadas,
uma vez que foi observada uma queda maior na velocidade de condução e uma queda
menor nos estimadores de freqüência.
Em comunicações informais com o pesquisador Adam Sandler (SANDLER, 2007) da
British School of Osteopathy de Londres, este autor reportou que obteve resultados, ainda
não publicados, que parecem consistentes com os aqui reportados. No seu trabalho, ele
observa que há uma grande variação nos níveis hormonais ao longo do ciclo menstrual, o
que parece consistente com o fato das mulheres terem maior probabilidade de sofrerem
lesões musculares em períodos específicos deste ciclo.
A falta de variação significativa nos indicadores de amplitude (RMS e ARV) pode ser
justificada pelo fato que estes indicadores são sensíveis a um número enorme de fatores,
como ruído, volume condutor, posicionamento dos eletrodos, etc. (MERLETTI; PARKER,
2004). Um dos fatores que influenciam a amplitude do EMG-S é a força aplicada no
esforço (MERLETTI; PARKER, 2004). E o fato desta força ter sido muito semelhante em
todos os dias de coleta de dados para cada um dos sujeitos, pode ter prejudicado os
indicadores de amplitude. Em contrapartida, caso a força utilizada fosse a voluntária
máxima, calculada em cada dia de coleta de dados, este fator poderia prejudicar os
indicadores de velocidade de condução e de freqüência.
46
6 CONCLUSÃO
O objetivo principal deste trabalho foi verificar se ocorrem variações estatisticamente
significativas nas variáveis eletromiográficas de superfície mais comuns ao longo do ciclo
menstrual da mulher. Entre os objetivos secundários figuraram o desenvolvimento de
instrumentação e de metodologias apropriadas para a aquisição de sinais de eletromiografia
de superfície e de força para contrações isométricas.
O uso de equipamentos adequados, associado a um protocolo bem estruturado, garantiu um
alto nível de qualidade nos dados adquiridos, uma vez que, com a utilização de um
eletromiógrafo e de arranjos de eletrodos de 7 e 15 canais diferenciais, é possível mapear
uma região mais adequada para aquisição de sinais de EMG-S, longe de zonas de
inervação e de regiões de tendões. Além disso, uma vez que mais de um canal diferencial
foi adquirido com uma distância inter-eletrodo conhecida e regiões de aquisições paralelas,
é possível a estimação da velocidade de condução, que é um estimador complexo e de alta
confiabilidade que apresenta alta correlação com o processo de fadiga muscular.
Foram encontradas diferenças significativas ao longo do ciclo menstrual referentes à CV
(velocidade de condução) em presença de fadiga muscular, tendo sido observados maiores
decaimentos nas semanas 2 e 4 do ciclo menstrual. Diferenças também foram observadas
nos indicadores de freqüência MDF (freqüência mediana) e MNF (freqüência média),
sendo que os maiores decaimentos foram observados nas semanas 1 e 4 do ciclo. Esses
indicadores podem indicar variações no nível de fadiga alcançado pelo mesmo tipo de
esforço físico em semanas diferentes do ciclo menstrual e também podem indicar uma
diferença nas estratégias de recrutamento de fibras musculares.
Não foram encontradas variações significativas nos indicadores de amplitude: RMS (raiz
quadrática média) e ARV (valor retificado médio). Este fato pode ser justificado por estes
indicadores serem sensíveis a um número enorme de fatores como ruído, volume condutor,
posicionamento dos eletrodos etc. E pelo motivo de que a força alvo utilizada nas
contrações, um dos fatores que influenciam a amplitude do EMG-S, foi a mesma para
todas as semanas de cada sujeito.
47
Finalmente, no que se refere às implicações práticas deste trabalho, é oportuno observar
que, uma vez detectadas diferenças significativas nos indicadores de EMG-S de mulheres
ao longo de seus ciclos menstruais, estudos a fim de se estabelecer diferentes estratégias de
treinamento para cada semana podem surtir efeitos positivos tanto no meio esportivo
quanto em atividades fisioterapêuticas.
Os resultados deste trabalho sugerem três possíveis temas para pesquisas futuras, a fim de
esclarecer ainda mais o que acontece na fisiologia muscular feminina ao longo do ciclo
menstrual.
A primeira corresponde à pesquisa com diferentes músculos, podendo indicar diferentes
tendências sobre as características do EMG-S ao longo do ciclo menstrual. É interessante
uma investigação mais global envolvendo diferentes tipos de músculo para averiguar tais
tendências. Um segundo ponto se relaciona ao fato que esforços isométricos não refletem
inteiramente os esforços musculares do dia-a-dia, uma pesquisa como a apresentada
utilizando esforços isotônicos pode apontar diferenças e esclarecer melhor a natureza
destas mudanças no sinal de EMG-S. Uma outra linha de pesquisa pode levar em
consideração que o ciclo menstrual é, principalmente, um fator hormonal. O presente
estudo abordou apenas as mudanças no ciclo menstrual de mulheres que não usavam
nenhum tipo de medicamento, ou anticoncepcional hormonal. Um estudo semelhante em
mulheres que fazem uso de contraceptivos hormonais talvez possa apontar diferenças entre
os dois grupos.
48
REFERÊNCIAS
BBC BRASIL, Homens e mulheres têm respostas diferentes à dor, disponível em:
http://www.bbc.co.uk/portuguese/ciencia/story/2003/11/031106_doras.shtml acesso
em novembro de 2007
DISSELHORST-KLUG, C; RAU, G; SCHMEER, A; SILNY, J. Non-invasive detection of
the single motor unit action potential by averaging the spatial potential distribution
triggered on a spatially filtered motor unit action potential. J. Electromyogr. Kinesiol.
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UOL, Aspirina:estudo indica efeitos diferentes sobre homens e mulheres, disponível em:
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as doenças, disponível em:
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52
APÊNDICES
53
A - FORMULÁRIOS DO COMITÊ DE ÉTICA EM PESQUISA
54
Universidade de Brasília – UnB
Faculdade de Tecnologia
Departamento de Engenharia Elétrica
A1 - EXPERIMENTO: INVESTIGAÇÃO DAS DIFERENÇAS ENTRE
GÊNEROS DAS CARACTERÍSTICAS DO SINAL
ELETROMIOGRÁFICO
Este documento visa esclarecer detalhadamente o que será realizado ao longo do
experimento pelo sujeito e pesquisadores.
Informamos aos sujeitos que participarão como voluntários da pesquisa intitulada:
"INVESTIGAÇÃO DAS DIFERENÇAS ENTRE GÊNEROS DAS CARACTERÍSTICAS
DO SINAL ELETROMIOGRÁFICO". O protocolo experimental desta pesquisa é descrito
a seguir:
Primeiramente serão realizadas três contrações com máxima força durante três
segundos cada uma para a estimação da MVC (máxima contração voluntária), que será
utilizada no experimento como referêncial de força.
Em seguida, serão realizadas de uma a três contrações a 30% MVC com duração de
três segundos cada uma utilizando arranjo de eletrodos semi-flexível com o objetivo de
mapear as zonas de inervação e de tendões.
Posteriormente serão realizadas três contrações de 10 segundos a 20% da MVC
para aquisição de sinais de eletromiografia. Será utilizado um arranjo de eletrodos flexível
com gel condutor para melhorar o contato eletrodo-pele.
Por fim, será executado um terceiro grupo com três contrações de 90 segundos cada
uma, a 40% da MVC, novamente utilizando o mesmo arranjo de eletrodos flexíveis com
gel condutor. Esta ultima aquisição servirá para averiguar as influências da fadiga no sinal
de eletromiografía.
Todas as contrações descritas acima consistem de flexões isométricas do cotovelo
dominante do sujeito, esquerdo para canhotos e direito para destros. Estas contrações serão
realizadas em uma estação de trabalho (cadeira com suporte para o braço flexor do sujeito),
em ambiente aéreo, do Laboratório de Biomecânica da Universidade de Brasília. Não
ocorrerá coleta de sangue nem eletro-estimulação. Não haverá medidas invasivas, pois
somente serão utilizados eletrodos de superfície conectados a um eletromiógrafo comercial
desenvolvido no laboratório Lisin do Politécnico di Torino (homologado pelas autoridades
competentes da união Européia, que são muito rigorosas, e aprovadas pela Anvisa, o que
garante a confiabilidade do equipamento) o equipamento possui circuitos isoladores de
correte o que garante o isolamento do sujeito à rede elétrica.
O objetivo deste estudo é analisar a diferença entre os dois gêneros quanto às
principais características da eletromiografía como velocidade de condução, fadiga,
estratégias de recrutamento, e decremento ou crescimento na freqüência do sinal a fim de
entender melhor as lesões que ocorrem diferentemente entre os gêneros.
Também será analisada a influência do ciclo menstrual feminino no sinal
eletromiográfico. Para tanto, com os sujeitos de sexo feminino a experiência será realizada
quatro vezes durante um mês. As quatro aquisições serão feitas com periodicidade de uma
semana (sete dias) entre cada uma com o objetivo de obter dados durante todos os períodos
do ciclo menstrual.
Os riscos em potencial serão descritos a seguir.
As avaliações da atividade eletromiográfica serão feitas através de arranjos de
eletrodos de superfície, portanto o procedimento não será invasivo. A eletromiografía é um
registro dos potenciais de ação emitidos pelo músculo durante a contração voluntária.
55
Como qualquer outro equipamento, os equipamentos usados para a gravação dos sinais
biológicos podem submeter os sujeitos a descargas elétricas em caso de erros de projeto.
No entanto, os equipamentos utilizados neste experimento possuem proteção contra
retorno de corrente e são homologados pelos órgãos competentes da união européia e
aprovados pela Anvisa.
Os testes envolverão esforços musculares de níveis pequeno, médio e alto, o que
pode resultar em distensão muscular. Para reduzir este risco, será realizado um
alongamento com a supervisão de um profissional em educação física, presente durante os
experimentos.
Todo o esforço físico pode resultar, mesmo que haja uma probabilidade mínima,
em disfunções cardiovasculares. Para minimizar este risco, será avaliado o histórico de
saúde dos sujeitos de acordo com o questionário padrão “PAR-Q” e sob entrevista prévia.
A utilização do gel condutor para melhorar a condutividade eletrodo-pele é de
material inerte e não oferece risco à saúde dos sujeitos. No entanto, uma porcentagem
muito pequena das pessoas pode possuir alergia ao gel condutor e apresentar uma pequena
irritação passageira na pele. Caso isto seja constatado, a experiência é interrompida e os
cuidados são tomados.
Como existirão contrações de alta intensidade no experimento, os sujeitos podem
apresentar dores musculares por alguns dias. Os alongamentos feitos no início dos
experimentos também contribuirão para reduzir este risco.
Todas as sessões experimentais serão realizadas na presença de um profissional em
educação física treinado em primeiros socorros, e um carro estará sempre disponível para
transporte do sujeito ao hospital universitário em caso de algum imprevisto. Caso
necessário, o tranporte do sujeito até o hospital universitário não levará mais do que dez
minutos.
A identidade e outros dados fornecidos pelos voluntários serão mantidos em sigilo
absoluto.
Ao voluntário, será reservado o direito de se recusar a participar ou de retirar seu
consentimento em qualquer fase da pesquisa, sem qualquer tipo de penalidade ou prejuízo
à sua pessoa.
Brasília, 01 de Março de 2007.
_______________________________
Prof. Dr. Adson Ferreira da Rocha
Departamento de Engenharia Elétrica – UnB
56
Universidade de Brasília – UnB
Faculdade de Tecnologia
Departamento de Engenharia Elétrica
Pesquisa: "INVESTIGAÇÃO DAS DIFERENÇAS ENTRE GÊNEROS DAS
CARACTERÍSTICAS DO SINAL ELETROMIOGRÁFICO"
Pesquisador Responsável: prof. Adson Ferreira da Rocha
Telefone para contato: 3307-2328 ramal 231
Endereço para contato: Depto. de Engenharia Elétrica, Universidade de Brasília
A.2 - TERMO DE CONSENTIMENTO LIVRE E ESCLARECIDO
PARA SUJEITOS DO SEXO FEMININO
Por este documento, dou o meu consentimento à exploração dos dados coletados
pelo projeto de pesquisa citado acima, do qual participarei, voluntariamente, como sujeito.
Declaro que li o documento intitulado “Experimento: Investigação das diferenças
entre gêneros das características do sinal eletromiográfico”, constituído de três páginas e
assinado pelo pesquisador responsável.
Primeiramente, realizarei três contrações com máxima força durante três segundos.
Em seguida, de uma a três contrações de três segundos a 30% da MVC. Posteriormente,
realizarei três contrações de 10 segundos a 20% da MVC. Por fim, três contrações de 90
segundos cada uma, a 40% da MVC.
Todas as contrações consistem na flexão isométrica do cotovelo dominante, a ser
realizada em uma estação de trabalho, em ambiente aéreo, no Laboratório de Biomecânica
da Universidade de Brasília. Não ocorrerá coleta de sangue nem eletro-estimulação. Não
haverá medidas invasivas.
Declaro que a experiência será realizada por mim quatro vezes durante um mês. As
quatro aquisições serão feitas com periodicidade de uma semana (sete dias) entre cada
uma.
Sei ainda que o objetivo deste estudo é analisar a diferença entre os dois gêneros
quanto às principais características da eletromiografia.
Fui esclarecida sobre os riscos à minha integridade, como descrito no documento
supracitado, e que a minha identidade e outros dados fornecidos por mim serão mantidos
em sigilo absoluto.
A mim foi reservado o direito de me recusar a participar ou de retirar meu
consentimento em qualquer fase da pesquisa, sem qualquer tipo de penalidade ou prejuízo
à minha pessoa.
Brasília, _____ de ________ de 2007.
Nome: _____________________________________
R.G.: ______________________________________
Assinatura: _________________________________
57
A.3 - PAR-Q & VOCÊ
Questionário Sobre Atividade Física
PAR-Q (revisado em 2002)
(Um questionário para pessoas entre 15 e 69 anos)
Atividade física regular é saudável e divertido, mais e mais pessoas estão se tornando fisicamente
ativas todos os dias. Se tornar mais ativo é bastante seguro para a maioria das pessoas. No
entanto algumas pessoas devem consultar um médico antes de se tornarem fisicamente mais
ativas.
Se você está pensando em se tornar fisicamente mais ativo que você é agora, comece
respondendo as sete perguntas na caixa abaixo. Se você tem entre 15 e 69 anos o teste PAR-Q
dirá se você deve consultar um médico antes de começar com as novas atividades. Se você tem
mais de 69 anos de idade, e não está acostumado a ser fisicamente ativo, consulte seu médico.
Senso comum é o melhor guia para responder estas perguntas. Por favor, leia o questionário com
cuidado e responda cada questão honestamente com SIM ou NÃO.
1. Algum médico já lhe disse que você sofre de alguma condição cardíaca e que somente deverá
realizar atividade física recomendada por um médico?
2. Você sente dor no tórax quando realiza alguma atividade física?
3. No último mês você teve dor no tórax quando não estava realizando atividade física?
4. Você já perdeu o equilíbrio devido a alguma vertigem ou você já perdeu a consciência alguma
vez?
5. Você tem algum problema ósseo ou articular, que poderia se agravar com alguma mudança
em seu ritmo de atividade física? (por exemplo, coluna, joelho ou quadril)
6. Você está tomando algum medicamento para a pressão arterial ou para alguma condição
cardíaca por recomendação médica?
7. Você conhece alguma outra razão para não realizar atividade física?
Se você respondeu SIM para uma ou mais
perguntas
Fale com seu médico por telefone ou pessoalmente antes de começar a realizar atividade física ou antes de
fazer uma avaliação física em uma academia. Fale com seu médico sobre o teste PAR-Q e quais questões
respondeu SIM.
• Você deve ser capaz de realizar qualquer atividade física que deseje — contanto que comece devagar e
melhore gradualmente. Ou você talvez tenha que restringir suas atividades físicas para aquelas que sejam
seguras para você. Fale com seu médico a respeito dos tipos de atividade física que você deseja praticar e
siga seu conselho.
• Descubra que tipos de programas de exercício são seguros para você.
SUSPENDA SUAS ATIVIDADES FÍSICAS:
• Se você não estiver se sentindo bem devido a alguma doença temporária como resfriado ou febre – espere
até se sentir melhor; ou
• Se você estiver ou suspeitar estar grávida – fale com seu médico antes de iniciar atividades físicas.
Se você respondeu NÃO para todas as perguntas
Se você respondeu honestamente não a todas as perguntas do questionário PAR-Q, você pode ficar
razoavelmente seguro que você pode:
58
• Começar a realizar atividades físicas com segurança – começando de vagar e incrementar as atividades
gradualmente. Esta é a forma mais simples e segura de seguir.
• Realizar uma avaliação física – Esta é uma forma excelente de determinar seu condicionamento físico atual
assim podendo decidir qual a melhor maneira de viver fisicamente ativo. Também é recomendado que você
verifique sua pressão sanguínea, se ela estiver alta você deve falar com seu médico antes de iniciar
atividades físicas.
ATENÇÃO: Se sua saúde mudar de forma que alguma das respostas as questões do PAR-Q se torne SIM
fale com seu professor ou médico a respeito de seu estado de saúde. Pergunte se deve mudar alguma
atividade que esteja realizando.
"Eu li, compreendi, e preenchi este questionário. Qualquer dúvida que eu porventura tive me foi
esclarecida de forma plenamente satisfatória."
Nome
________________________________________________________________________
Assinatura_______________________________________________________________________________
Data________/________/________
59
A.4 - DECLARAÇÃO DE RESPONSABILIDADE
Declaro que na pesquisa intitulada
“Investigação das Diferenças entre Gêneros das
Investigação das Diferenças entre Gêneros das Investigação das Diferenças entre Gêneros das
Investigação das Diferenças entre Gêneros das
Características do Sinal Eletrom
Características do Sinal EletromCaracterísticas do Sinal Eletrom
Características do Sinal Eletromiográfico
iográficoiográfico
iográfico”
, sob minha responsabilidade, a coleta de
dados somente será iniciada após a aprovação do Comitê de Ética em Pesquisa da
FM/UnB, estando ainda o seu início condicionado à aprovação pela Comissão Nacional de
Ética em Pesquisa (CONEP) caso se trate de projeto de Área Temática Especial, Grupo I.
Brasília,
13
1313
13
de
março
marçomarço
março
de
2007
20072007
2007
.
____________________________________________________
Adson Ferreira da Rocha
60
A.5 – DOCUMENTO DE APROVAÇÃO DO PROTOCOLO DE
PESQUISA PELO COMITÊ DE ÉTICA
61
62
B - LISTA DE VERIFICAÇÃO
Materiais
VERIFICAR A PRESENÇA DOS SEGUINTES MATERIAIS:
[ ] Eletromiógrafo EMG 16
[ ] Amplificador de dois canais biomecânicos MISO II
[ ] Arranjo de eletrodos semi-flexível de 16 canais
[ ] Arranjo de eletrodos flexível de 08 canais e espumas adesivas
[ ] Microcomputador Laptop com porta PCMCIA
[ ] Célula de carga
[ ] Braceletes esportivos de velcro para fixação do arranjo semiflexível
[ ] Algodão
[ ] Álcool
[ ] Água
[ ] Cadeira adaptada com braço ajustável.
[ ] Empunhadura
[ ] Lâmina descartável para depilação
[ ] Silver Tape
[ ] Caneta hidrocor
[ ] Documentos impressos: Tabela de informações do sujeito, Termo de
consentimento livre e esclarecido e PAR-Q.
[ ] Micro pipeta
Montagem
[ ] Preencher todos os dados do sujeito no documento de identificação
[ ] Conectar o cabo na placa PCMCIA e conectá-la ao laptop.
[ ] conectar o cabo da célula de força ao MISO II e prende-la a cadeira ajustando
o tamanho para o sujeito.
[ ] conectar o cabo de conexão do MISO II ao EMG 16
[ ] Conectar o adaptador de arranjo no EMG 16
[ ] Conectar o arranjo semi-flexível ao EMG 16
63
[ ] Apagar todas as luzes do laboratório deixando apenas a luz local acesa.
[ ] Verificar se todo o equipamento está conectado a rede elétrica corretamente.
[ ] Ligar o laptop
[ ] Abrir o EMGAcq no primeiro desktop
[ ] Abrir o matlab no segundo desktop e direcionar para a pasta do programa de
avaliação de EMG
[ ] Abrir a pasta de destino dos sinais (c:/program files/EMG Acq/)
[ ] Ligar o EMG 16 e o MISO II
[ ] Verificar todas as configurações do equipamento (Ganho de 2k e configuração
para 15 canais diferenciais sendo o ultimo canal de ângulo para o EMG 16 e no MISO II o
full scale mode com tempo de 5 segundos e ganho 1).
[ ] verificar se o posicionamento de todos os equipamentos estão adequados
(Cadeira de frente para o MISO, laptop fora do alcance de visão do sujeito fiação em
posição adequada para evitar acidentes)
Preparo
[ ] Sentar o sujeito na cadeira, joelhos a 90º e mão não dominante sobre a coxa.
[ ] regular a altura do suporte da cadeira para que o cotovelo fique posicionado
em 90° e não ofereça desconforto ao sujeito.
[ ] No MISO II fazer as três aquisições de MCV da seguinte fora:
1º Apertar Offset Null
2º Apertar Full scale mode – Pedir para o sujeito exercer a força máxima
3º Apertar Relative mode
4º Tomar nota da força exercida
5º Dar um minuto de descanso para o sujeito, após esse tempo tomar nova
MCV até completar três tentativas.
No final se a maior força não for igual a ultima regular o equipamento para a maior
força registrada através do menu de configuração: Basta clicar no botão de ajuste gira-lo
até atingir o valor da MCV e pressioná-lo novamente.
[ ] Fazer a assepsia do braço do sujeito (limpeza com álcool e água e depilação
com fita adesiva ou lâmina).
[ ] Fixar o arranjo semi-flexível adequadamente no bíceps braquial cabeça curta através
de apalpação para aproximar a zona adequada. Prender o arranjo com as faixas de velcro.
64
[ ] No software EMG_16 entrar todos os dados do sujeito de acordo com sua
ficha de identificação. Os demais dados devem ser preenchidos conforme o padrão. A
opção de processamento de força deve ser ativado.
[ ] Configurar a primeira aquisição para 3 segundos.
[ ] Regular o MISO II para 30% da MCV
[ ] Iniciar o display verificar se o sinal está adequado, se não estiver, verificar o
equipamento novamente se estiver prosseguir.
[ ] Iniciar a aquisição.
•
Ao final da aquisição verificar o sinal
•
Reposicionar se necessário o arranjo
•
Repetir até se ter um mapeamento adequado das zonas de tendões,
zona de inervação e região útil.
•
Marcar com caneta as regiões úteis apontando os canais bons
[ ] Desligar o EMG 16.
[ ] Remover as faixas do sujeito e retirar o eletrodo e o adaptador
[ ] Posicionar o arranjo flexível de oito canais adequadamente no braço do
sujeito de acordo com as regiões marcadas a caneta. Prender os fios com fita adesiva.
[ ] Verificar todo o equipamento, ligar o EMG 16
[ ] Configurar a aquisição para 10 segundos.
[ ] Configurar o MISO II para 20% da força
[ ] Clicar no display para visualizar o sinal
[ ] Inserir gel no arranjo flexível com a micro pipeta (30 micro litros para cada
canal)
[ ] Verificar se o sinal está adequado no display após a inserção de gel.
Experimento
[ ] Iniciar a aquisição. E fazer uma aquisição com o braço do sujeito em repouso
(gravar o sinal para comparação do ruído posteriormente).
[ ] Clicar em nova aquisição e iniciar a primeira aquisição observando o MISO
para que o sujeito não varie a força (sempre em 20% da MCV). O final pedir para o sujeito
relaxar o braço marcar 3 minutos de descanso e verificar com a opção processamento se o
sinal está adequado (CC acima de 70% e CV aproximadamente 4 m/s verificar também os
demais dados).
65
[ ] Salvar o sinal
[ ] Clicar em nova aquisição
“Same tipe”
[ ] Esperar os 3 minutos e então repetir o processo até adquirir três sinais.
[ ] Regular o MISO II para 40% da MCV
[ ] Clicar em nova aquisição
“Different Tipe”
[ ] Ajustar o equipamento para 90 segundos.
[ ] Clicar em display
[ ] Iniciar a aquisição
[ ] Ao final pedir para o sujeito relaxar o braço marcar 15 minutos de descanso e
verificar com a opção processamento se o sinal está adequado (CC acima de 70% e CV
aproximadamente 4 m/s verificar também os demais dados).
[ ] Salvar o sinal
[ ] Repedir mais duas vezes o procedimento
[ ] No final da ultima aquisição fazer mais uma aquisição de 10 segundos com o
braço do sujeito relaxado.
[ ] Verificar se todos os sinais foram salvos corretamente
[ ] Retirar o eletrodo e fitas do sujeito, agradecer a participação e liberá-lo
[ ] Desligar o equipamento primeiro depois o laptop.
[ ] Desmontar todos os cabos e guardá-los nas devidas caixas
[ ] Marcar no eletrodo flexível o uso
[ ] Guardar tudo nos locais de armazenamento.
66
C - ARTIGOS CIENTÍFICOS PUBLICADOS PELO CANDIDATO
DURANTE O CURSO DE MESTRADO
67
2007
SALOMONI, S.; SOARES, F. A.; NASCIMENTO F.A.O.; VENEZIANO
,
W.H.;
ROCHA
,
A.F. da Algoritmo de Máxima Verossimilhança para a Estimação da Velocidade
de Condução Média de Sinais Eletromiográficos de Superfície CLAIB 2007, IFMBE
Proceedings v. 18, p. 1049–1053, 2007
SCHWARTZ, F.P.; SOARES, F.A.; SALOMONI, S; ROCHA, A.F. da; NASCIMENTO,
F.A. de O.; ROMARIZ, A.R.S. Análise de Filtros Espaciais em Sinais EMG de Superfície
nas Condições do Máximo Volume de Contração, CLAIB 2007, IFMBE Proceedings, v.
18, p. 95–98, 2007
68
D – ELETROMIÓGRAFO EMG 16
69
DESCRIÇÃO GERAL
O EMG16 é um eletromiógrafo de superfície amplificador de 16 canais que aceita
voltagens de entrada detectadas por eletrodos de superfícies e provê um conjunto de
voltagens de saída que são versões amplificadas, condicionadas e filtradas das voltagens de
entrada. O EMG16 permite aquisições de sinais gerados por músculos durante contrações
voluntárias ou estimuladas eletricamente adquiridos por sistemas de arranjos de eletrodos
de superfície de diferentes configurações. (um arranjo de 16 eletrodos, dois arranjos de 8
eletrodos ou quatro arranjos de 4 eletrodos). Este dispositivo garante toda a segurança para
o paciente e reduz consideravelmente ruídos e sinais interferentes particularmente
freqüências da rede elétrica (50~60 Hz). Além disso, o equipamento permite conexão de
equipamentos opcionais como células de carga, torquímetros e goniômetros para executar
medidas biomecânicas e eletromiográficas. Este equipamento foi desenvolvido por LISiN,
Bioengineering Center , Politécnico de Turin, Italia. E foi protocolado pela ANVISA.
USUÁRIO FINAL
O eletromiógrafo EMG 16 é um equipamento medico desenvolvido para terapeutas,
treinadores e pesquisadores para uso ambulatorial ou laboratorial.
CONTRAINDICAÇÕES
O EMG16 não tem nenhuma contra-indicação relacionada com o uso conjunto de
estimuladores elétricos, computadores pessoais ou demais periféricos contanto que todos
os equipamentos conectados a este e a rede elétrica sigam as regras de segurança e
padronizações vigentes a respeito de equipamentos biomédicos.
EFEITOS COLATERAIS
Nenhum efeito colateral significativo foi observado. Todos os materiais usados para a
manufatura das partes que podem entrar em contato com o paciente são biocompatíveis;
Possíveis reações alérgicas cutâneas são reduzidas ao mínimo devido a duração curta das
aquisições dos sinais.
70
ESPECIFICAÇÕES TÉCNICIAS
O amplificador de EMG de Superfície EMG16 possui isolamentos ópticos e galvânicos
para assegurar um alto nível de segurança para o paciente e para os usuários em todas as
condições de operação, separando os circuitos conectados ao paciente dos circuitos
conectados a equipamentos externos não-médicos. O EMG16 pode ser utilizado para
detectar sinais de EMG monopolares ou diferenciais simples (mais adequados para
ambientes com alto nível de interferência), durante contrações voluntárias ou estimuladas.
Um circuito de modo comum redutor de voltagens embutido pode ser utilizado para
reduzir interferências no modo monopolar do equipamento. Sinais de EMG de superfície
podem ser detectados utilizando-se configurações de arranjos de eletrodos como os listados
na tabela Tabela D-1.
Tabela D-1: conexões possíveis para arranjos no EMG16
Número de eletrodos do
arranjo
Numero de arranjos que podem ser
utilizados simultaneamente
16 eletrodos 1 Arranjo
8 eletrodos 2 Arranjo
4 eletrodos 4 Arranjo
Como foi mostrado, é possível utilizar dois ou quarto arranjos simultaneamente isso pode
ser útil quando se deseja investigar músculos diferentes ao mesmo tempo.
Usando o painel frontal do equipamento é possível escolher o número de arranjos e
designar ganhos independentes para cada um. Quando se deseja detectar sinais de
músculos diferentes (exemplo. bíceps braquial ou trapézio superior) pode ser necessário a
utilização de diferentes níveis de ganho para obter uma qualidade maior dos sinais
gravados. As especificações técnicas do EMG16 são mostradas na tabela D-2.
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Tabela D-2: Características técnicas do EMG 16
Canais de EMG
Máximo valor de entrada 20 mV
PP
@ Ganho = 100
Banda 10 ÷ 500 Hz, Filtro Bessel passa banda de
4
a
ordem
Ruído total (RTI)
< 0.7
µ
V
RMS
(diferencial), < 1.0
µ
V
RMS
(monopolar)
Ganho selecionável 100, 200, 500; 1000, 2000, 5000; 10000,
20000, 50000
Impedância de entrada
> 90 M
Ω
em toda a banda
CMRR > 96 dB (103 dB típico)
Interferência entre canais < -75 dB (monopolar and diferencial)
Voltagem de isolamento 4000 V
DC
Canal Auxiliar – Modo: torque / força
Alimentação para células de
carga
±
5 V
DC
Ganho 300 para ambos os canais (A e B)
Banda 0 ÷ 65 Hz
Voltagem de saída*
Vu = 300
⋅
[ (S
1
⋅
5V
⋅
F
1
/ FS
1
) + (S
2
⋅
5V
⋅
F
2
/ FS
2
) ]
Intervalo de saída -5V ÷ 5V
Removedor de offset Torque /
força**
-2V ÷ 2V, controlado por software
Canal Auxiliar – Modo: angulo / Entrada analógica
Voltagem maxima de entrada - 5V ÷ 5 V
Ganho 1
Banda
0 ÷ 65 Hz, Filtro Bessel passa banda de 4
a
ordem
Intervalo de saída - 5V ÷ 5 V
* Exemplo: usando um par de sensores com sensibilidade de S = 1 mV de Intervalo Máximo / V
supply
cada um destes
sensores terá um intervalo máximo de saída de 1 mV / V
supply
⋅ 5 = 5 mV (-5 mV para intervalos negativos). Se cada sensor
estiver no valor máximo do intervalo a voltagem de saída será Vu = 300 ⋅ [ 5 mV + 5 mV ] = 3V. O intervalo de saída sera -
3V ÷ 3V.
72
** No exemplo anterior o removedor de offset tem um intervalo de 2V / 3V ⋅ 100 ≅ 67 % F.R.; é possível anular um offset de
até 67% do intervalo de saída.
73
E – MISO II
74
DESCRIÇÃO GERAL
Junto do EMG é freqüentemente útil adquirir variáveis biomecânicas, por exemplo, o nível
de contração ou a velocidade do movimento. O sistema MISO II foi construído para
permitir a aquisição de variáveis mecânicas durante uma contração muscular.
O sistema MISO II permite a aquisição de força, torque, pressão e angulação. Os sinais
amplificados pela instrumentação podem ser exibidos em um visor de vários níveis ou
enviados para um PC permitindo o armazenamento e o pós-processaento do sinal.
ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS
O amplificador de sinais biomecânicos MISO II pode aceitar sinais gerados por
transdutores diferenciais (como strain gauges ou células de carga) e por transdutores de
saída única (como potenciômetros) Este amplificador pode ser utilizado em dois modos,
absoluto ou relativo. Também é possível utilizar o painel de comandos para selecionar a
escala de fundo do transdutor utilizado e para calibrar o sistema de acordo com qualquer
tipo de sensor. No modo absoluto a instrumentação retorna exatamente o valor mensurado
da variável física do sensor na unidade especificada (Kg, atm, N, Nm ou Kgf). O modo
relativo permite fazer medidas que expressão percentagens de um valor máximo registrado
(por exemplo, a MCV registrada em um esforço anterior).
As características do MISO II são apresentadas na tabela E-1.
75
Tabela E-1: Características técnicas do MISO II
CANAIS 1 E 2
Alimentação para transdutores
±
5 V
DC
Banda 0 ÷ 60 Hz, Filtro Bessel passa baixas
(Ordem V)
Ruído de entrada
< 0,7 µ
V
RMS
Amplificação do sinal
100
÷ 1000 (para cada canal)*
Erro máximo de linearidade
< 1,5%
Ganhos selecionáveis
X1, X2, X5, X10
Máximo erro de ganho
< 1,5%
CMRR
> 110 dB
Impedância de entrada diferencial
> 90 M
Ω
(0 ≤ f ≤ 60Hz)
Faixa de saída
±
5 V
Compensação de offset
±
6 V
Controlado por Software
CANAIS AUXILIARES
Faixa de entrada
±
5 V
Amplificação do sinal
1
Faixa de Saída
±
5 V
*Valor de ganho ajustável de acordo com o transdutor.
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