Tempo e o percentual de alongamento estático influenciam a resposta mecânica do tendão?

Resumos

OBJECTIVE: Analyze in vitro the mechanical response of bovine calcaneus tendons subjected to static stretching in three different intervals (15, 30, 45 s). METHODS: Six groups of bovine calcaneus tendons (n=10) were formed according to the static stretching protocol: three different intervals (15, 30, 45 s) and initial stretching percentage (2.5% and 3.5%). The control group (n=10) did not perform prior stretching. At the end of the stretching tests, the specimens were subjected to stress rupture tests. RESULTS: The values for force relaxation presented stability after the 30th second (p<0.0001) at both levels of deformation. Greater force relaxation (p<0.0026) and the least tensile strength (p=0.0123) was observed in the group that was subjected to the highest stretch percentage (3.5%). No difference was observed between the rupture parameters of the stretch and control groups. The variables, stretch duration and percentage did not demonstrate interaction. CONCLUSION: In relation to force relaxation, the 30 second interval seems to be the most effective when stretching tendons. This fact should be considered when establishing new clinical stretching protocols. Laboratory investigation.

Biomechanics; Collagen; Tendons; Time

ARTIGO ORIGINAL

Tempo e o percentual de alongamento estático influenciam a resposta mecânica do tendão?

Nathalia Polisello Rossetto; Inácio Maria Dal Fabbro; Sérgio Rocha Piedade

Medicina do Exercicio e do Esporte da Faculdade de Ciencias Medicas da Universidade Estadual de Campinas-Unicamp. Campinas, SP, Brasil

^{Correspondência}

RESUMO

OBJETIVO: Analisar in vitro, a resposta mecânica de tendões calcâneo bovino, submetidos ao alongamento estático e avaliar a influência do alongamento no evento lesivo.

MÉTODOS: Seis grupos de espécimes de tendões calcâneos bovinos (n=10) foram submetidos a alongamento estático: três intervalos (15, 30, 45 segundos) e percentuais de alongamento inicial (2,5 e 3,5%). O grupo controle (n=10) não realizou alongamento prévio. Ao termino do ensaio de alongamento, os espécimes foram submetidos ao ensaio de ruptura.

RESULTADOS: Os valores de relaxamento de força apresentaram estabilização a partir do trigésimo segundo (p<0.0001) nos dois níveis de deformação estudados. Foi observado maior relaxamento de força (p<0.0026) e menor tensão de ruptura (p = 0.0123) para o grupo submetido a maior taxa de alongamento percentual (3,5%). Não houve diferença nos parâmetros de ruptura entre os grupos alongamento e controle. As variáveis tempo e percentual de alongamento não apresentaram interação.

CONCLUSÃO: Considerando-se o relaxamento de estresse, o intervalo de 30 segundos parece ser o mais efetivo no alongamento de tendões, fato a ser considerado no estabelecimento de novos protocolos clínicos de alongamento. Trabalho experimental.

Descritores: Biomecânica. Colágeno, Tendões, Tempo.

INTRODUÇÃO

A importância da atividade física regular é altamente reconhecida e ratificada por inúmeros artigos científicos. Ela apresenta reflexos positivos não apenas no aparelho locomotor, mas também, melhora desempenho funcional dos sistemas cardiovascular e imunológico,^1,2 interferindo na qualidade de vida das pessoas. Dentro desse contexto, os exercícios de alongamento desempenham papel importante, pois auxiliam no equilíbrio funcional do sistema musculoesquelético.

Alguns estudos têm sugerido que o alongamento por diminuir a rigidez tecidual, melhorar a amplitude articular,^3-6 poderia interferir positivamente na prevenção de lesões. O American College of Sports Medicine⁷ recomenda esta atividade e salienta ser essencial aos praticantes de atividade física regular.

Entretanto, a uniformização dos parâmetros que governam a prática do alongamento ainda não foi estabelecida.⁸ Na literatura, o tempo de alongamento proposto mostra-se extremamente variável. Estudos clínicos geralmente analisam intervalos de alongamento entre 15 e 120 segundos,^3,9-13 enquanto estudos in vitro consideram 100,¹⁴ 600,¹⁵ ou ainda 1800 segundos.¹⁶ Outro parâmetro estudado é o percentual de alongamento inicial. Trabalhos têm demonstrado que quanto maior a deformação inicial, maior também será a resposta de relaxamento tecidual.^14,17 Wren et al.¹⁸ salientam que, a deformação inicial tem influencia direta no evento lesão, sendo o principal parâmetro a predizer a ruptura.

Na prática clinica, a orientação para o alongamento é feita na maioria das vezes de forma empírica, ou seja, "alongar até o ponto de tensão sem dor".^19,20 A falta de consenso, muitas vezes produto da diversidade metodológica, tem suscitado questionamentos, refletindo dificuldade na interpretação e comparação de resultados.

Fisiologicamente, os tecidos biológicos quando submetidos ao alongamento apresentam diminuição progressiva na resistência a tração, até que se atinge um platô e, consequentemente, o equilíbrio funcional do tecido. Este fenômeno é denominado relaxamento de força.²¹

Assim, o objetivo deste estudo foi analisar in vitro a resposta mecânica de relaxamento de força, em tendões submetidos ao alongamento estático, considerando intervalos de tempo comumente utilizados na pratica clínica e, verificar a influência do alongamento no evento lesivo (ruptura).

MATERIAIS E MÉTODOS

Foram utilizados 70 espécimes de tendões calcâneos bovinos, provenientes de machos da raça Nelore, com idade média de três anos. O material foi obtido após o óbito, de acordo com os princípios éticos na experimentação animal. O projeto de pesquisa foi aprovado pela Comissão de Ética no Uso de Animais (CEUA/Unicamp), protocolo 2005-1/2009.

Após a coleta, os tendões foram acondicionados em sacos plásticos, envolvidos com gaze umedecida em solução salina 0.9%. Os ensaios foram realizados dentro de 5 horas após a obtenção dos mesmos à temperatura ambiente (28°C). Para realização dos ensaios, cada espécime foi cuidadosamente dissecado, removendo-se todas as estruturas em torno do tendão, inclusive o paratendão. Em seguida, foram retiradas tiras retangulares dos tendões, com auxilio de bisturi.

Os ensaios foram conduzidos com prensa tipo texturômetro, modelo LOYD TA 500 (Fareham UK), a qual possui célula de força de 500N, resolução de força de 0,01% e controle da velocidade de carregamento entre 0,0017 a 17mm/s.

Protocolo de testes

Foram definidos 6 grupos de dez espécimes de tendões calcâneos bovinos, de acordo com o protocolo de alongamento estático: intervalos (15, 30, 45 segundos) e percentuais de alongamento inicial (2,5 e 3,5%). Ao termino do ensaio de alongamento, todos os espécimes foram submetidos imediatamente ao ensaio de ruptura. O grupo controle (n=10) realizou apenas o ensaio de ruptura.

Área de secção transversal

Após a fixação do sistema de garras ao Texturômetro (Universal Testing Machine), as medidas de comprimento, largura e espessura foram registradas com paquímetro digital (marca Starret, modelo 727-6 A150; 0,01mm de precisão). Cada medida foi realizada três vezes, sendo considerada a média entre as mesmas para o cálculo da área de secção transversal (AST).

Este procedimento favorece a utilização do conceito de tensão (força / AST), pois uniformiza os valores de força em relação às dimensões do corpo de prova.

Ensaios Mecânicos

Os espécimes foram submetidos a ensaios uniaxiais de tração, realizados a velocidade de 10% do comprimento inicial do corpo de prova por segundo. Uma vez atingido o alongamento pré-estabelecido, foram feitos registros do decréscimo de força a cada segundo, dentro do tempo considerado.

Imediatamente após o término do alongamento, todos os espécimes foram submetidos ao ensaio uniaxial de tração até ruptura a velocidade de 100% do comprimento inicial por segundo.

Sistema de aquisição de dados

O sistema de aquisição dos dados consistiu em uma interface padrão, acoplado ao texturômetro, constituído por um computador Penthium Pro e software NEXIGEN 3.0.

Foram feitos registros de força e deformação continuamente a frequência de 10 Hz. A partir dos valores de força (N), tempo (s), foram calculados: o percentual de relaxamento de força, para os ensaios de alongamento; e a tensão (FR/AST), a deformação relativa (L/ L0) e a energia de ruptura por área de secção transversal (FR*L0/AST) para os ensaios de ruptura.

Análise estatística

Foi utilizada análise descritiva com apresentação de medidas de posição e dispersão para variáveis numéricas. Para comparação dos parâmetros entre os fatores estudados utilizou-se a ANOVA com transformação por postos. Para comparação dos grupos independentes foi utilizado o teste de Kruskal-Wallis. Foi utilizado o programa SAS System for Windows (Statistical Analysis System), versão 9.2. SAS Institute Inc, 2002-2008, Cary, NC, USA. O intervalo de confiança foi fixado em 95%, e o parâmetro de comparação foi p = 0,05.

RESULTADOS

A Tabela 1 apresenta os parâmetros dimensionais dos espécimes.

Em ambos os níveis de deformação estudados, o valor de relaxamento de força no intervalo de 30 segundos foi significativamente maior em relação ao intervalo de 15 segundos, porém sem diferenças quando comparados ao grupo de 45 segundos (p<0,0001). Ao comparar dois diferentes níveis de deformação (2,5% e 3,5%) verificou-se que o valor maior resultou em aumento significativo (p<0,0026) no relaxamento de força. (Tabela 2) A análise da interação entre os parâmetros tempo e percentual de alongamento demonstrou que os efeitos são independentes (p= 0,1510). (Tabela 2)

Nos ensaios de ruptura foi possível observar diminuição significativa da tensão necessária a ruptura no grupo que realizou alongamento com maior taxa de deformação (3,5%) (p = 0,0123). (Figura 1)

A análise estatística não identificou influência dos tempos de alongamento (15, 30 e 45 segundos) e dos percentuais de alongamento (2,5% e 3,5%) em relação aos valores médios de tensão de ruptura, deformação relativa, e energia de ruptura por área de secção transversal (p>0,05) comparado ao grupo controle, sem alongamento prévio. (Tabela 3)

DISCUSSÃO

O achado mais importante desse estudo foi identificar que os parâmetros de tempo e percentual de alongamento influenciam na resposta mecânica do tendão. Embora, diversos estudos experimentais sinalizem para influencia do tempo e do grau de alongamento, na resposta tendínea,^14,17 até o momento, não existem evidências clínicas suficientes que permitam estabelecer uma padronização para realização do mesmo.²²

Na literatura, a falta de uniformidade na execução do alongamento é provavelmente, produto da diversidade metodológica apresentada nos trabalhos.^23,24 Dentro desse contexto, o estudo do comportamento mecânico dos tendões ao alongamento é fundamental, pois pode auxiliar no estabelecimento de estratégias mais efetivas de treinamento e possivelmente exerça impacto positivo na prevenção de lesão.^12,25

A abordagem deste tema envolve estudos clínicos e laboratoriais, onde ensaios mecânicos in vitro representam a linha inicial de pesquisa. Estes estudos tem se concentrado na analise da resposta mecânica dos tecidos (viscoelasticidade), de forma a estabelecer condutas a serem testadas e, posteriormente, aplicadas na prática cotidiana. Fung²⁶ definiu que 5% de deformação relativa no tendão representa o limite superior admissível para as atividades normais do ser humano. Ao analisar o ligamento colateral medial de ratos, Provenzano et al.²⁷ demonstraram que 5,14% de deformação causou danos ao tecido.

No presente estudo, os tendões foram submetidos a alongamentos percentuais de 2,5% e 3,5%, pois estes valores não excedem o limite fisiológico do tendão. Vale ressaltar que, os ensaios não destrutivos (viscoelástico) são fundamentais, pois, podem impor solicitações mecânicas aos tendões, semelhantes as que ocorrem nos exercícios de alongamento. Na prática, estes exercícios tem como fundamento a busca do equilíbrio fisiológico e funcional. Durante os ensaios mecânicos, o equilíbrio é definido no diagrama tensão X tempo pelo platô de estabilização do relaxamento de força.

Screen²⁸ analisou, sob microscopia a laser, o fenômeno de relaxamento de força de fascículos isolados de tendão de ratos, raça Wistar. O autor observa que embora, cerca de 50% do relaxamento ocorra nos primeiros 15 segundos do alongamento, o fenômeno persiste, mesmo após 200º segundo.

Neste estudo, o platô de relaxamento de força foi identificado nos três intervalos de tempo de alongamento considerados (15s, 30s e 45s). Entretanto, o intervalo de 30 segundos foi mais efetivo por prover relaxamento tecidual superior ao intervalo de 15s, e semelhante ao observado para o intervalo de 45s (p<0.0001).

A resposta de relaxamento tecidual também é influenciada pelo percentual de alongamento. Swedlik e Lanir¹⁴ e Duewald et al.¹⁷ salientam que quanto maior o alongamento inicial maior será o relaxamento tecidual. Segundo Wren et al.,¹⁸ esta deformação inicial é o principal parâmetro a predizer a ruptura, e influenciar a ocorrência de lesões. Estes dados corroboram com os achados desse estudo, sendo que o alongamento de 3,5% apresentou diminuição na tensão de ruptura (p= 0.0123), comparada ao grupo com 2,5%, e também maior taxa de relaxamento tecidual (stress relaxation) (p=0.0026).

Outros estudos demonstraram haver aumento da complacência dos tendões após o alongamento, sugerindo provável habilidade tendínea em resistir às forças de tração durante as atividades.^25,29 Por outro lado, no presente estudo, o alongamento prévio não influenciou a resposta tendínea no ensaio de ruptura (evento lesão). Este fato condiz com a falta de consenso observada na literatura, sobre a efetividade do alongamento na prevenção de lesões.²²

Vale ressaltar ainda que, embora, estudos in vitro representem a linha inicial de pesquisa no estudo da resposta mecânica de tendões ao alongamento, os resultados obtidos devem ser ratificados por ensaios clínicos.

CONCLUSÃO

Os dados obtidos no presente estudo permitiram concluir que o intervalo de alongamento de 30 segundos foi mais efetivo, pois, apresentou relaxamento tecidual superior ao intervalo de 15 segundos, e semelhante ao observado para o intervalo de 45 segundos, fato a ser considerado no estabelecimento de novos protocolos clínicos de alongamento.

Artigo recebido em 21/01/2013, aprovado em 14/05/2013.

Todos os autores declaram não haver nenhum potencial conflito de interesses referente a este artigo.

Trabalho realizado no Departamento de Ortopedia e Traumatologia da Faculdade de Ciencias Medicas da Universidade Estadual de Campinas-Unicamp. Campinas, SP, Brasil.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  31 Out 2013
• Data do Fascículo
  2013

Histórico

• Recebido
  21 Jan 2013
• Aceito
  14 Maio 2013