ANÁLISE ELETROMIOGRÁFICA DE MÚSCULOS DO QUADRIL EM DIFERENTES TIPOS DE APOIO MONOPODÁLICO

A imobilização prolongada dos membros inferiores decor-rente de fraturas pode causar alterações como hipotrofia muscular, atrofia óssea, edema de partes moles e rigidez muscular que, quando associadas a desmineralização óssea e a rigidez articular, caracterizam a chamada doença fraturária, levando à incapacidade funcional parcial ou total do membro e afastando o paciente de suas atividades habituais por longos períodos de tempo.

A mobilização ativa melhora o suprimento sanguíneo ósseo e dos tecidos moles e a nutrição da cartilagem articular e, quando associada à carga de peso, diminui a osteoporose ao restaurar o equilíbrio entre a reabsorção e formações ósseas(1).

Observa-se, de forma consistente, declínio mais acentuado da capacidade do músculo para gerar força do que a perda de massa muscular após desuso. Estudos eletromiográficos em humanos, utilizando eletrodos intramusculares ou de superfície, mostram resultados inconclusivos(2).

A questão fundamental para o clínico e o terapeuta é como avaliar quando uma fratura já se consolidou o suficiente para suportar as forças normais cotidianas. Os métodos para tal avaliação não mudaram substancialmente durante muitas décadas e se baseiam em informações com certo grau de empirismo que se desenvolveram ao longo dos anos. O tratamento visa a restauração da função mecânica do osso com sua capacidade de suportar o peso e a recuperação do movimento articular. Há relação direta entre tempo de consolidação de uma fratura e das respectivas seqüelas, como o enrijecimento dos tecidos e atrofia muscular(3).

A quantidade de carga aplicada ao membro inferior fraturado, em especial após osteossíntese do fêmur, ainda é assunto controverso. Não existe consenso sobre quanto de carga é permitido no período pós-operatório. Atualmente, observa-se que a carga não é liberada até haver evidências radiográficas de calo ósseo(4). Embora se reconheça que outras variáveis interfiram na biologia do tecido ósseo durante o processo de consolidação, o objetivo deste estudo é analisar, por meio da atividade eletromiográfica, cinco músculos que atuam na região proximal do fêmur, simulando quatro possíveis situações de apoio, para acrescentar um parâmetro objetivo de avaliação da sustentação de peso mais apropriado após osteossínteses de fêmur.

MATERIAIS E MÉTODOS

O presente estudo foi realizado no Ambulatório de Trauma do Departamento de Ortopedia e Traumatologia da Escola Paulista de Medicina da Universidade Federal de São Paulo (EPM-Unifesp). Foram selecionados 40 voluntários adultos, de ambos os sexos, com idade entre 21 e 55 anos, sendo nove mulheres e 31 homens. Os critérios de inclusão foram registro das medidas de amplitude de movimento do quadril, exame físico geral dos membros inferiores para verificar eventuais anormalidades e ausência de história de afecções do quadril ou cirurgia pregressa no fêmur.

Desenvolveu-se uma ficha de avaliação preliminar com dados como nome, idade, sexo, peso e altura atuais.

A eletromiografia de superfície consiste no registro da soma da atividade elétrica de todas as fibras musculares ativas, por meio da colocação de eletrodos colocados sobre a pele. Eles permitem colher os potenciais que ocorrem no sarcolema das diversas fibras ativadas que são conduzidos pelos tecidos e fluidos envolventes até a superfície da pele(5).

O sistema proposto para monitorizar a atividade elétrica captou os sinais provenientes da musculatura do paciente por meio de eletrodos de superfície, posicionados no ventre muscular. O circuito eletrônico de aquisição captou e processou esses sinais, disponibilizando-os para o software instalado em um computador IBM/PC (5). Ao acessar o programa, visibiliza-ram-se os valores da atividade elétrica muscular obtidos em um período de 5s determinado pelo software, representado pela raiz quadrática média (RMS) ou valor eficaz que, matematicamente, é definido como a raiz quadrada da média dos quadrados dos valores instantâneos do sinal(5,6).

Foram utilizados eletrodos auto-adesivos para diminuir a ação de ruídos que poderiam alterar os valores obtidos. Um eletrodo foi posicionado no ventre muscular, outro a 3cm deste e o terceiro eletrodo, que corresponde ao terra, no dorso do pé(5).

Os músculos escolhidos e submetidos a esse protocolo fo-ram o glúteo médio, glúteo máximo, iliopsoas, adutores da coxa e reto femoral porque estão incluídos como músculos de atividade-chave durante diversas fases da marcha, atuando de forma concêntrica ou excêntrica.

Os testes foram realizados sempre no membro inferior direito, com o indivíduo descalço.

Em cada grupo muscular foram feitas três medições em quatro diferentes situações de carga sobre o membro inferior direito. Foram escolhidas como situações de carga: 20% do peso corporal, 50% do peso corporal, elevação do membro inferior direito e apoio total do membro inferior direito (100% do peso corporal). Nas três primeiras situações utilizou-se como dispositivo de apoio para a sustentação do peso um par de muletas canadenses, para simular a carga parcial e a ausência de carga de peso sobre o membro estudado. Na última situação o indivíduo descarregava o peso sobre o membro avaliado.

Foi utilizada uma balança analógica calibrada para medir o peso corporal e suas percentagens sobre piso plano e rígido. O indivíduo foi pesado para, em seguida, realizar o teste solicitado. A partir do peso corporal obtido calculou-se o peso desejado para atingir as percentagens que seriam utilizadas e iniciaram-se os testes. Dessa forma, o indivíduo conseguiu fazer a transferência de peso atingindo o peso solicitado à avaliação, posicionando o pé direito sobre a balança. Na situação de elevação do membro, ou ausência de carga, o indivíduo elevou o joelho, simulando sustentação do peso com muletas, sem apoio do membro afetado no chão. Um exemplo de teste pode ser visto na figura 1.

A partir dos dados coletados em cada medição calculou-se a média aritmética. A descrição geral dos dados foi obtida por intermédio de medidas-resumo e gráficos, que definiram valores para a obtenção dos "índices de atividade".

Em cada posição do membro inferior foram coletados quatro índices para cada indivíduo, um de cada músculo. Tais valores podem ser resumidos em um único índice utilizandose análise fatorial. Neste trabalho os índices foram obtidos pelo método de componentes principais. Com isso, foram obtidas quatro combinações lineares das medidas de cada músculo em cada posição.

Os dados foram obtidos por análise de variância em blocos com o objetivo de revelar se a atividade muscular seria diferente nas posições do membro inferior consideradas (p < 0,001). Aplicou-se ainda o método de comparações múltiplas de Tukey para verificar tais diferenças(7).

RESULTADOS

Facilitou-se a visualização dos dados apresentando-se os valores obtidos através das médias descritivas da atividade elétrica nos músculos estudados.

Os resultados revelaram que na situação de apoio total houve menor requisição de todos os músculos, levando a requisição mais equilibrada e distribuição uniforme da atividade elétrica entre eles. Observou-se ainda que a menor atividade elétrica global ocorreu no iliopsoas.

A tabela 1 apresenta a média das medidas descritivas da atividade elétrica nos músculos glúteo médio, glúteo máximo, iliopsoas, adutores e reto femoral com o membro elevado, 20%, 50% e 100% do peso corpóreo.

No material estudado observou-se um padrão de comportamento da atividade elétrica para cada posição assumida.

Tanto na situação sem carga como na carga parcial de 20% e 50%, o músculo menos requisitado foi o iliopsoas, enquanto que o mais requisitado foi o reto femoral. Na situação do membro em carga total a situação repetiu-se, mas isso ocorreu de forma mais harmônica, com pequena diferença nos valores obtidos, enquanto nas outras situações os valores apre-sentavam-se de forma desequilibrada.

A tabela 2 apresenta os índices da análise fatorial, que correspondem às cinco medidas obtidas em cada indivíduo. Essas medidas formam quatro combinações lineares de medidas de cada músculo em cada posição.

A obtenção desses fatores trouxe resultados positivos, pois os músculos contribuíram de forma equivalente na composição de cada índice de atividade, uma vez que os coeficientes obtidos são bastante próximos.

As diversas situações de carga a que foram submetidos esses indivíduos foram comparadas entre si. A aplicação da análise de variância em blocos revelou que a atividade muscular é diferente nas posições do membro inferior consideradas (p < 0,001). Pelo método de comparações múltiplas de Tukey, tais diferenças podem ser pormenorizadas. Os resultados dessa análise encontram-se expostos na tabela 3.

Como se depreende da tabela 3, a atividade muscular é significativamente menor se o membro inferior estiver totalmente apoiado.

DISCUSSÃO 

A força total produzida na articulação do quadril durante a fase de apoio total varia de três a três vezes e meia o peso corpóreo. Os músculos abdutores representam o maior componente individual dessas forças durante o apoio total(8). O músculo glúteo médio é o maior do grupo abdutor, ocupando aproximadamente 60% da área de secção total abdutora(9).

Duda et al relataram valores de atividade elétrica muscular em posição ortostática similares aos de posição dinâmica da marcha(10). O estudo mostrou que os músculos requisitados no quadril durante a fase de apoio médio da marcha foram similares àqueles no apoio monopodálico em ortostase, principalmente os abdutores. Os mesmos resultados foram observados por Kadaba et al(11).

Bergmann et al ressaltaram a importância, durante o apoio, da participação dos músculos biarticulares que circundam o quadril e o fato de obter-se uma distribuição mais uniforme das cargas entre os músculos da região(12). Segundo esses autores, a disfunção de um músculo aumenta as forças de contato na articulação, pois é compensado desfavoravelmente por outros músculos. O presente estudo incluiu o músculo reto femoral como biarticular.

Lu et al afirmaram que os músculos biarticulares produzem geralmente maior momento de força de angulação, tanto nas articulações como ao longo do comprimento dos ossos, modulando efetivamente a distribuição de força quando comparados com os músculos monoarticulares(13).

Avaliamos os cinco músculos principais que agem na extremidade proximal do fêmur com o intuito de analisar as atividades regionais e conjuntas nas diferentes situações de car-ga. Para tal, foram selecionados 40 indivíduos sadios, sem doenças osteomusculares, para evitar possíveis alterações nas proporções normais da atividade elétrica muscular e do equilíbrio biomecânico dos membros inferiores, sendo o número considerado suficiente para a significância dos resultados após análise estatística dos dados.

Os testes foram realizados sempre no membro inferior direito, com o indivíduo descalço para evitar pequenas variações encontradas entre os membros inferiores de indivíduos normais.

Domínguez-Hernández et al, em estudo sobre a biomecânica do fêmur em 3-D utilizando o método de elementos finitos, optaram pela fase de apoio médio da marcha porque, durante essa fase, o peso do corpo encontra-se apoiado em um só membro, enquanto o corpo está iniciando o balanço para adiante(14). Eles consideraram como vetores de força atuante sobre a articulação coxofemoral os músculos glúteo médio, isquiotibiais e o iliopsoas.

A eletromiografia de superfície é método de estudo facilmente aplicável e não invasivo de estudo, por meio do qual se inferem as magnitudes das forças internas, colaborando as-sim na praticidade da pesquisa e no aspecto ético da mesma em relação aos indivíduos da amostra, valorizando sua aplicabilidade científica. No entanto, a sua limitação consiste no fato de os seus valores não poderem ser convertidos com reprodutibilidade em valores de força muscular(10).

A eletromiografia de superfície pode trazer ao profissional da área médica uma informação quantitativa que não se apresenta disponível por meio do exame visual dos sinais de EMG.

Outras técnicas podem ser úteis para descrever a natureza e a extensão da alteração neuromuscular e músculo-esquelética, mas os resultados quantitativos obtidos por meio da análise feita pelo método de eletromiografia de superfície podem auxiliar no diagnóstico e determinar o curso do tratamento de reabilitação.

As situações propostas de carga sobre o membro inferior para o presente estudo foram quantificadas como: sem carga, 20% do peso corpóreo, 50% do peso corpóreo e apoio total, porque as consideramos passíveis de reprodutibilidade na prática médica e porque representam, respectivamente, valores correspondentes à ausência de peso no membro inferior, peso aproximado do membro inferior, metade do peso e 100% do peso corporal.

Os resultados deste estudo foram obtidos em posição ortostática, em indivíduos sem doenças osteomusculares. Para transpor esse resultado para a prática clínica deve-se, primeiramente, estabilizar fraturas com osteossíntese com características biomecânicas semelhantes às do osso normal ou com estabilidade relativa, como no caso de hastes intramedulares bloqueadas.

Schatzker et al demonstraram que as forças que atuam na fêmur sob carga são de compressão na região medial e de tensão na lateral(15).

Em estudo biomecânico e clínico, Brumback et al afirmaram que, após estabilização de fraturas cominutas da diáfise do fêmur com haste intramedular bloqueada e fresada, a car-ga total precoce é segura(4).

Este estudo avaliou a influência da carga no membro inferior e sua repercussão sobre os principais grupos musculares que atuam na região do quadril. Além de menor perda de massa muscular, a melhor distribuição das forças atuantes na extremidade proximal do fêmur poderia minimizar os efeitos de tração e compressão nas osteossínteses que poderiam ser me-nos solicitadas.

Nossa pesquisa de análise fatorial mostrou que os músculos da região do quadril contribuíram de forma equivalente na composição de cada índice de atividade, fato evidenciado pela semelhança entre os coeficientes, condição que provavelmente diminui a ocorrência de hipotrofia e a incidência de desequilíbrios musculares e perda de propriocepção.

CONCLUSÃO 

Concluiu-se que a carga sobre o membro inferior simulando a sustentação do peso é favorável à diminuição do desequilíbrio muscular e manutenção da atividade elétrica global dos músculos que agem na extremidade proximal do fêmur, e que as situações estudadas sem carga e com apoios de 20% e 50% do peso corpóreo, quando comparadas entre si, não apresentaram diferença estatística.

1. Müller M.E., Allgöwer M., Schneider R., Willenegger H.: Manual de Osteossíntese. 3a ed., São Paulo, Manole, p. 1, 1993.
2. Berg H.E., Tesch P.A.: Changes in muscle function in response to 10 days of lower limb unloading in humans. Acta Physiol Scand 157: 63-70, 1996.
3. Hoppenfeld S., Murthy V.L.: Tratamento e Reabilitação de Fraturas. 1a ed., São Paulo, Manole, p. 8, 2001.
4. Brumback R.J., Toal Jr. T.R., Murphy-Zane M.S., Novak V.P., Belkoff S.M.: Immediate weight-bearing after treatment of a comminuted fracture of the femoral shaft with a statically locked intramedullary nail. J Bone Joint Surg [Am] 81: 1538-1544, 1999.
5. Sella V.R.G., Nohama P., Faria R.A., Scharf C.A., Wolf R.: Método de avaliação da hipotrofia muscular por desuso empregando eletromiografia de superfície. Med Reab 60: 9-12, 2002.
6. Zaro M.A.: Medições Mecânicas - Aquisições de dados via computador http://www.ufrgs.br/Imm/353_6_5.htm, acesso em 22/10/2001.
7. Johnson R.A., Wichern D.A., Wichern D.W.: Applied Multivariate Statistical Analysis. New York, Prentice Hall, 1998.
8. Netter J., Kutner M.H., Nachtsheim C.J., Wasserman W.: Applied Linear Statistical Models, 4th ed., Boston, Irwin, 1996.
9. Neumann D.A.: An electromyographic study of the hip abductor muscles as subjects with a hip prosthesis walked with different methods of using a cane and carrying a load. J Phys Ther 79: 1163-1176, 1999.
10. Duda G.N., Schneider E., Chao E.Y.: Internal forces and moments in the femur during walking. J Biomech 30: 933-941, 1997.
11. Kadaba M.P., Ramakrishnan H.K., Wootten M.E., Gainey J., Gorton G., Cochran G.V.B.: Repeatability of kinematic, kinetic and electromyographic data in normal adult gait. J Orthop Res 7: 849-860, 1989.
12. Bergmann G., Deuretzbacher G., Heller M., et al: Hip contact forces and gait patterns from routine activities. J Biomech 34: 859-871, 2001.
13. Lu T.W., Taylor S.J., O'Connor J.J., Walker P.S.: Influence of muscle activity on the forces in the femur: an in vivo study. J Biomech 30: 1101-1106, 1997.
14. Domínguez-Hernández V.M., Romero M.F.C., Calderón G.U.: Biomecánica de um fémur sometido a carga. Desarrollo de un modelo tridimensional por medio del método del elemento finito. Rev Mex Ortop Traum 13: 633638, 1999.
15.Schatzker J., Manley, P.A., Sumner-Smith G.: "In vivo strain-gauge study of bone response to loading with and without internal fixation". In: The rationale of operative fracture care. Berlin Heidelberg, Springer-Verlag, p. 217, 1987.