Observação e caracterização técnica em natação pura desportiva: 200 m bruços

ARTIGO ORIGINAL

APARELHO LOCOMOTOR NO EXERCÍCIO E NO ESPORTE

Observação e caracterização técnica em natação pura desportiva: 200 m bruços

Ana Conceição^{I, III}; António Silva^{II, III}; Tiago M. Barbosa^{III, IV}; Hugo Louro^{I, III}

^IEscola Superior de Desporto de Rio Maior, Rio Maior, Portugal

^IIUniversidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, Vila Real, Portugal

^IIICentro de Investigação em Desporto, Saúde e Desenvolvimento Humano, Vila Real, Portugal

^IVNanyang Technological University, Singapura

^{Correspondência}

RESUMO

OBJETIVO: Caracterização da técnica de bruços, na relação entre os parâmetros cinemáticos e neuromusculares.

MÉTODO: A eletromiografia de superfície (EMG) foi utilizada para analisar a dinâmica da atividade neuromuscular nos músculos peitoral maior (PM), bicípite braquial (BB), tricípite braquial (TB) e deltoide anterior (DA) em 12 nadadores de elite nacional. Foi utilizado um par de câmaras, fornecendo uma projeção dupla a partir de uma câmara subaquática e outra acima da superfície da água, para análise das variáveis cinemáticas: velocidade de nado (VN), frequência gestual (FG) e distância de ciclo (DC) em 200m bruços.

RESULTADOS: A VN diminui de 1,41 (0,07) para 1,16 (0,09)m.s^-1 (P < 0,05). A DC diminuiu de 2,32 (0,37) para 1,96 (0,24)m, enquanto a FG sofreu um decréscimo de 37,52 (5,16) para 34,40 (3,58) ciclo/min do primeiro percurso de 50m até ao terceiro percurso de 50 m, aumentando ligeiramente no último percurso para 35,82 (3,39) ciclo/min. O lactato sanguíneo aumentou de repouso para o pico de lactato sanguíneo de 1,12 (0,22) para 12,00 (3,23) mmol.L^-1. Os resultados de EMG indicaram um aumento da frequência em relação à amplitude para todos os músculos em estudo, exceto para o DA. Correlações negativas foram obtidas entre a frequência e a VN, FG e DC, ou seja, para os músculos BB, TB e PM, verificou-se uma correlação forte entre VN, FG e DC, isto é, à medida que as variáveis cinemáticas aumentam a frequência diminui. As correlações sugerem que a ativação neuromuscular apresenta relação direta com as variáveis cinemáticas, nomeadamente para uma diminuição da frequência, nos músculos BB, TB e PM e para uma elevada amplitude e forte correlação com as variáveis cinemáticas em PM.

CONCLUSÃO: A relação entre as variáveis cinemáticas e EMG são determinantes na avaliação da performance em natação pura desportiva, nomeadamente, no suporte na prescrição de exercícios para o aumento da resistência muscular dos músculos envolvidos na técnica de bruços.

Palavras-chave: natação, cinemática, EMG, amplitude, frequência.

ABSTRACT

INTRODUCTION: Characterization of the breaststroke technique, regarding the relationship between kinematic and neuromuscular parameters.

METHOD: Surface electromyographic signals (EMG) were used to analyze the dynamics of neuromuscular activity of the muscles pectoralis major (PM), biceps brachii (BB), triceps brachii (TB) and anterior deltoid (AD), in twelve national elite swimmers. A couple of cameras (an underwater camera and an above the water surface camera) were used to provide a dual projection that permits analysis of kinematic variables (Speed, SF, SL) in the 200 m breaststroke event.

RESULTS: Swimming speed decreased from 1.41 (0.07) to 1.16 (0.09) m.s^-1(P<0.05). Stroke length decreased from 2.32 (0.37) to 1.96 (0.24) m, while stroke frequency suffered decrease from 37.52 (5.16) to 34.40 (3.58) cycle/min of 1^st lap 50 m until the 3^rd lap of 50 m, slightly increasing in the last lap to 35.82 (3.39) cycle/min. Blood lactate increased from 1.12 (0.22) to 12.00 (3.23) mmol.L^-1. EMG results indicated increase in frequency concerning amplitude for all muscles studied: BB, PM and TB, except for the AD. Negative correlation between speed frequency, SF and SL was obtained, i.e. to the muscles BB, TB and PM there was a correlation between speed, SF and SL, meaning that as the kinematic variables increase, the frequency decreases. The correlations suggested that the neuromuscular activation presents a direct correlation with the kinematic variables, especially for frequency reduction in the BB, TB and PM muscles, and to a high extent and correlation with the kinematic variables in PM.

CONCLUSION: The relationship between the kinematic variables and EMG is decisive in the swimming performance evaluation, in training exercises outside the pool to increase muscular endurance of muscles involved in the breaststroke technique.

Keywords: swimming, kinematics, EMG, amplitude, frequency.

INTRODUÇÃO

A técnica de bruços é considerada uma das menos econômicas das quatro técnicas de nado¹. A causa mecânica provém da sua descontinuidade técnica e consequentemente da acentuação da variação da velocidade intracíclica horizontal do centro de massa do corpo^2-4, que provoca a necessidade de realização de trabalho complementar para voltar a acelerar o centro de massa do corpo.

Nos últimos anos, grande parte da investigação em natação tem sido dedicada à análise cinemática dos vários estilos de nado⁵. Sendo a técnica de bruços o estilo de nado mais lento⁶ das quatro técnicas de nado, alguns investigadores têm recorrido à análise cinemática para a determinação da velocidade de nado (VN), uma vez que este parâmetro é muito relevante no acesso à performance desportiva.

No caso das variáveis que descrevem a velocidade de nado (distância de ciclo (DC) e frequência gestual (FG)), verificou-se que com o aumento da velocidade de nado em bruçistas a mesma encontra-se associada a um aumento na FG, mas a um decréscimo na DC⁷, também McMurray et al.⁸ verificaram que um número reduzido de braçadas para uma dada velocidade de nado, durante um período de preparação para a competição, poderá levar a um aumento da DC e por sua vez a uma melhoria do resultado desportivo. Por sua vez, Thompson et al.⁹ apresentaram resultados que evidenciaram que, tanto um aumento na FG como na DC leva a um aumento da VN em atletas nacionais e internacionais em provas de 200m bruços.

De acordo com a literatura, nas provas de 200m bruços alguns nadadores nadam com uma elevada FG e uma reduzida DC, enquanto outros nadam com uma elevada DC e baixa FG; de acordo com Maglisho¹⁰, os bruçistas devem optar por nadar com grandes ciclos e baixa frequência na primeira metade dos três quartos das suas provas de forma a economizar energia, e depois devem aumentar a sua FG de forma a manterem a sua VN com o objetivo de retardarem o aparecimento da fadiga na parte final da prova. Já outros autores^11,12 indicam que a FG e a DC podem ser pouco correlacionadas com a performance dos bruçistas, possivelmente devido aos bruçistas utilizarem uma relação entre a FG e DC única¹³.

Assim, a técnica de bruços tem vindo a ser estudada através da observação de diferentes parâmetros fisiológicos^14,15, energéticos^16,17, cinemáticos e biomecânicos^18,19, tal como no diagnóstico e reabilitação de lesões²⁰.

Sendo a eletromiografia (EMG) uma área de estudo que consiste no registro direto dos potenciais elétricos dos músculos ativos e que nos permite obter uma expressão do envolvimento dinâmico de músculos específicos na propulsão do corpo em relação à água²¹, esta área de estudo será determinante para a análise e compreensão dos movimentos em natação.

A investigação em EMG na natação pura desportiva tem sido focalizada no sentido de estabelecer relações entre a atividade neuromuscular com a cinemática (e.g., distância de ciclo, frequência gestual, velocidade de nado) e alguns parâmetros fisiológicos; contudo, majoritariamente têm sido desenvolvidos estudos na técnica de crawl^22-26, verificando-se assim uma lacuna de estudos na técnica de bruços.

Devido às alterações dos parâmetros cinemáticos estarem relacionadas com a ativação muscular, Aujoannet et al.²⁵ verificaram que o iEMG apresenta grandes variações individuais, mas que a trajetória dos dedos e a DC se mantém inalteráveis durante um teste de 4 x 50m crawl, enquanto que Figueiredo²⁷ apresentou indicadores de fadiga num teste máximo de 200m crawl, em que o decréscimo na velocidade da mão e a eficiência propulsiva da braçada ocorreram. No domínio da amplitude, vários estudos apresentaram um aumento da amplitude da atividade neuromuscular^27-30. No domínio da frequência, verificou-se uma diminuição da frequência na atividade neuromuscular, como foi apresentado no estudo de Stirn et al.²⁶ em que ocorreu uma redução de 20-25% da frequência e um aumento da amplitude do tricípite braquial e o grande dorsal.

De acordo com a literatura, os músculos mais utilizados e importantes na técnica de bruços são o bicípite braquial, tricípite braquial³¹, supraespinhal, redondo menor, trapézio e deltoide³², bicípite braquial, subescapular, grande dorsal, grande peitoral, supraespinhal, infraespinhoso, serrátil anterior e deltoide³³.

Desta forma, através da base científica existente é determinante perceber a relação entre os parâmetros neuromusculares e cinemáticos na técnica de bruços, de forma a podermos retirar algumas conclusões sobre a caracterização da técnica de bruços, nomeadamente em provas de 200m e utilizando nadadores de elite como amostra.

O objetivo deste estudo consiste em realizar uma observação e caracterização da técnica de bruços, no que diz respeito à relação entre os parâmetros cinemáticos e neuromusculares numa prova de 200m bruços.

MÉTODOS

Amostra

Doze nadadores masculinos (idade 22,3 ± 2,9 anos; altura 180,5 ± 0,5cm; peso 73,60 ± 3,82kg; média ± DP) foram voluntários para participar neste estudo e assinaram um Termo de Consentimento Livre e Esclarecido para participar deste estudo. Todos os nadadores pertencentes à amostra são nadadores nacionais, com uma média de melhor resultado aos 200m bruços de 2,27.65 ± 0,04 segundos, correspondendo, respectivamente, a 643,75 ± 53,77 FINA ranking points. Todas as medições obedeceram ao estipulado por Harris e Atkinson³⁴ relativamente aos aspectos éticos.

Procedimentos do teste

Os testes foram realizados numa piscina de 50 m coberta, com uma temperatura de água de 27,5°C.

Após a colocação de todo o equipamento, os sujeitos realizaram um aquecimento geral de 800 m na técnica de crawl e um aquecimento específico de 200m bruços a um nível médio de esforço; em seguida, realizaram um teste máximo de 200m bruços.

Devido ao equipamento de medição que foi acoplado ao nadador, os nadadores iniciaram o teste com partida de baixo, não sendo permitido realizarem o percurso subaquático após a saída da viragem.

Aquisição de dados

Amostras de sangue a partir do lóbulo da orelha foram retiradas em repouso e imediatamente após o teste de nado, e três, cinco e sete minutos após o nado. As concentrações de sangue foram medidas após o exercício recorrendo ao Lactate Pro Analyser.

Os percursos de nado foram filmados no plano sagital com um par de cameras, fornecendo uma projeção dupla a partir de uma câmara subaquática (Sony Mini Dv DCR-HC42E, EUA) e de outra acima (Sony Mini Dv DCR-HC42E, JVC, EUA) da superfície da água.

As cameras foram colocadas estacionariamente a 25m da parede testa, numa parede lateral da piscina, perpendicular à linha de deslocamento e a 10m de distância do nadador. As imagens de ambas as cameras foram gravadas em simultâneo.

O estudo consistiu na análise cinemática de ciclos de nado (Ariel Performance Analysis System, Ariel Dynamics Inc., USA), a uma taxa de amostragem de 50 Hz. Foi utilizado o modelo Zatsiorsky's com uma adaptação ao de DeLeva³⁵ com a divisão do tronco em duas partes articuladas, dividido em oito segmentos: 1) cabeça, 2) tronco, 3) braço, 4) antebraço, 5) mão, 6) coxa, 7) perna, 8) pé^36,37, a partir do centro de massa do nadador. Também foi digitalizada a superfície da água utilizando a reação de luz na água³⁸. Para criar uma única imagem da projeção dupla tal como foi descrito previamente^1,2, a digitalização independente de ambas as câmaras foi reconstruída com a ajuda de um volume de calibração (16 pontos) e um algoritmo 2D DLT³⁹. Para a análise cinemática da curva do centro de massa foi utilizado um filtro com uma frequência de corte de 5 Hz, tal como foi sugerido por Winter⁴⁰.

As variáveis cinemáticas foram medidas pelo período do ciclo de nado (P, s), frequência gestual (FG = ciclo/min), a distância de ciclo (DC, m) e a média da velocidade de nado de todo o ciclo (VN = m s^-1).

Sinais de EMG de superfície foram analisados a partir quatro músculos: peitoral maior (PM), bicípite braquial (BB), tricípite braquial (TB) e deltoide anterior (DA) no lado direito do corpo dos nadadores. Estes músculos foram selecionados de acordo com a sua importância na técnica de bruços^31-33.

Eletrodos de superfície bipolares (10 mm de diâmetro, Plux, Lisboa, Portugal) foram utilizados com uma distância entre eletrodos de 20 mm. Os eletrodos na parte superior do PM foram colocados na linha média que liga o acrômio ao manúbrio (externo), dois dedos abaixo da clavícula²⁶. Os eletrodos na parte longa do TB, BB e DA foram colocados de acordo com as recomendações SENIAM⁴¹.

Inicialmente procedeu-se à depilação da pele do nadador à superfície da pele do músculo onde se iriam colocar os eletrodos, ao que se seguiu a remoção, por abrasão, da superfície morta da pele, assim como a limpeza da superfície de detecção (com álcool etílico), de forma a remover a camada sebácea e, consequentemente, diminuir a resistência entre eletrodos de forma a não exceder os 5 KOhm⁴².

O eletrodo de referência (terra) foi colocado na vértebra cervical (C7). Foram utilizados adesivos transparentes (Hydrofilm^®, 10cm x 12,5cm, USA) de forma a proteger e isolar o nadador da água⁴³. Todos os cabos foram fixados à pele por adesivos em vários locais de forma a minimizar o seu movimento e consequentemente interferências no sinal. Adicionalmente, para imobilizar os cabos, os nadadores vestiram um fato de natação completo (FastskinSpeedo^®).

O equipamento de EMG que o nadador tinha acoplado foi muito leve, e era apenas composto por eletrodos, os seus cabos correspondentes e todo o isolamento de adesivos. O sistema wireless EMG (BioPLUX.research, Lisboa, Portugal; oito canais analógicos (12 bit), frequência de amostragem 1.000 HZ; 86g, com dimensões compactas: 84 x 53 x 18mm) foi colocado numa bolsa estanque e colocado por baixo da touca do nadador. Os dados foram registrados através do Monitor Plux (Plux, Lisboa, Portugal) a uma frequência de 1.000 Hz.

O sinal de EMG foi processado através da análise automática total, sem intervenção manual e com ferramentas automáticas através do software MATLAB (Mathworks, Inc. Natick MA, USA).

A nossa análise EMG foi centrada na determinação da atividade muscular vizinha. Esta foi calculada através da segmentação da energia contida no sinal. A partir do sinal em bruto, a componente DC foi removida e posteriormente filtrada utilizando o filtro de 5º ordem butterwoth passa-baixo (10 a 500 Hz), respectivamente. A energia do sinal foi determinada ao longo tempo utilizando uma janela de 250ms.

O processo de determinação do limite da atividade muscular consistiu em encontrar os pontos vizinhos, nos quais a energia do pico máximo é de 30%. No entanto, mesmo com a utilização de uma janela de 250 ms, a energia da atividade muscular apresentou muito ruído. De forma a contornar esta dificuldade, foram determinados os verdadeiros picos de energia máxima, ou seja, cada ciclo realizado produzido pelo nadador produz um padrão no sinal EMG, estes padrões consistem na periodicidade dos ciclos. Assim, a fim de determinar os picos máximos de energia, primeiro determinou-se a média do período do ciclo, que foi feito através do método de autocorrelação, que determina o instante da frequência espectral da energia do sinal.

Posteriormente, foi aplicado um filtro máximo com um comprimento igual a duas vezes a média do período do ciclo, de forma a determinar os picos com maior energia e que se aproximavam da média do período do ciclo. Para cada ativação neuromuscular, foi definida uma fase ativa correspondente a uma parte do sinal EMG, para o qual a energia foi de pelo menos 30% do valor máximo de energia obtido. Os segmentos EMG pertencentes às fases ativas foram extraídos e utilizados para o cálculo da duração das fases ativas e para a análise da amplitude e frequência EMG. A fase não ativa foi definida como o intervalo entre as duas fases ativas sucessivas (figura 1).

A amplitude do sinal EMG para cada fase ativa foi estimada utilizando a média do valor retificado de EMG, de acordo com as recomendações SENIAM⁴¹ e apresentada em função do tempo. A curva de regressão linear foi realizada e os valores de amplitude de EMG foram apresentados e comparados desde o início do primeiro ciclo até ao último ciclo.

Para a análise da frequência, cada segmento extraído foi zero para um total de 1 s (2,000 amostras). Desta forma, uma frequência de resolução uniforme foi utilizada para todos os segmentos dos sinais. A densidade espectral (PSD) para cada segmento foi realizada utilizando o método do periodograma⁴⁴. O periodograma para um sinal contínuo x(t) de comprimento T foi definido como:

Como medida de tendência central do PSD, nós utilizamos a média da frequência do PSD (MNF), definido com o primeiro momento do PSD. Para um espectro contínuo, abrangemos as frequências entre zero e fMax definido como:

O valor de MNF foi calculado para segmento e utilizado com um parâmetro de frequência para cada músculo estudado.

A média e desvio padrão (DP) para análise descritiva foram utilizados para todas as variáveis de estudo. Para verificar a normalidade dos dados foi utilizado o teste de Kolmogorov-Smirnov e a homogeneidade de variância (teste de Levene). A ANOVA de medidas repetidas, com o teste de Tukey foi aplicada, para comparação entre percurso. As diferenças foram consideradas significativas para P < 0,05.

RESULTADOS

A figura 2 apresenta os valores médios (DP) dos parâmetros cinemáticos para cada percurso de 50m dos 200m bruços. A VN diminui de 1,41 (0,07) para 1,16 (0,09) m.s^-1 com diferenças significativas a partir do primeiro percurso de 50m e para os restantes percursos de 50m (P < 0,05). A DC diminuiu de 2,32 (0,37) para 1,96 (0,24)m do primeiro percurso de 50m para o quarto percurso de 50 m. A FG sofreu um decréscimo de 37,52 (5,16) para 34,40 (3,58) ciclo/min do primeiro percurso de 50m até ao terceiro percurso de 50 m, aumentando ligeiramente no último percurso para 35,82 (3,39) ciclo/min. Tanto na DC como na FG não se verificaram diferenças significativas entre os vários percursos de nado ao longo dos 200m bruços. Paralelamente com o decréscimo indicado anteriormente da velocidade de nado, as concentrações de lactato aumentaram de repouso para o pico de lactato sanguíneo após os 200 m bruços de 1,12 (0,22) para 12,00 (3,23) mmol.L^-1.

A tabela 1 demonstra que a VN foi correlacionada com o lactato, apresentando uma forte correlação entre os dois, ou seja, quando a velocidade de nado diminui o lactato aumenta (r=-0,61, para p < 0,05). Também a FG e a VN apresentam uma forte correlação, ou seja, quando a VN aumenta a FG aumenta também (r=0,71, para p < 0,05). A DC demonstrou uma forte correlação com a FG, verificando-se que, quando a DC aumenta a FG diminui (r=-0,78, para p < 0,05) (figura 3).

Os resultados de EMG indicam um aumento da frequência em relação à amplitude para todos os músculos estudados, exceto para o DA. Em ordem decrescente, os músculos que apresentaram maior amplitude foram o DA (103,62 (2,09)%), seguido do PM (99,51 (3,47)%), TB (98,40 (7,89)%) e BB (97,69 (2,33)%), enquanto que os músculos que apresentaram maior frequência foram o BB (112,85 (12,11)%), o PM (103,48 (12,52)%), o TB (101,27 (6,15)%) e o DA (101,52 (6,55)%).

Para completar a análise cinemática e muscular ao longo de 200m bruços, foi realizada a correlação entre a frequência e a amplitude para os músculos estudados com as variáveis cinemáticas (VN, FG e DC) (tabela 2).

Relativamente à amplitude obteve-se uma correlação fraca para os músculos BB e TB à medida que as variáveis VN, FG e DC aumentam a amplitude diminui, enquanto para os músculos DA e PA, verificou-se o inverso, ou seja, à medida que as variáveis VN, FG e DC aumentam a amplitude também aumenta, sendo que, por um lado, o músculo DA apresenta uma correlação fraca, por outro, o músculo PM apresenta uma forte correlação.

DISCUSSÃO

O objetivo deste estudo consistiu em analisar e caracterizar a técnica de bruços no decorrer de uma prova de 200m bruços, relativamente à relação entre dinâmica da atividade neuromuscular, através da análise da amplitude e frequência com os parâmetros cinemáticos (VN, FG e DC).

As elevadas concentrações de lactato, o decréscimo da velocidade de nado e as alterações na FG e DC apontam para uma redução da performance de nado ao longo dos 200m bruços.

As concentrações de lactato obtidas foram semelhantes com estudos prévios para distâncias de 200 m^26,45-47, confirmando que a prova de 200 m contém uma contribuição anaeróbica significativa. Os decréscimos apresentados na VN, FG e DC encontram-se de acordo os resultados apresentados por estudos anteriores^3,9,12,7,48, de referir que na técnica de bruços um aumento na VN encontra-se associado ao aumento da FG, mas a um decréscimo superior na DC relativamente aos outros estilos de nado⁹, corroborando a alteração da técnica ao longo dos 200 m³.

A relação entre a ΔDC e a ΔFG refletem a capacidade dos nadadores de manterem a VN ao longo dos 200 m⁶, enquanto que a forte correlação entre a VN e FG, sugerem que a FG é um indicador determinante na organização motora na natação pura desportiva^9,49.

Thompson et al.¹³ constataram que os nadadores de 200m bruços com melhores performances apresentam uma grande capacidade em manter a velocidade de nado, na média da duração da viragens e partidas, mas nem sempre na articulação das variáveis cinemáticas, ao qual eles apontam como sendo um fator único de nadador para nadador.

Assim, através dos resultados apresentados, podemos indicar que um aumento na FG e DC provoca um aumento na VN em nadadores de elite nacional nos 200 m bruços.

A relação entre as variáveis cinemáticas e a concentração de lactato esteve associada claramente às alterações apresentadas na atividade neuromuscular; desta forma, o aumento dos parâmetros EMG de amplitude e frequência confirmaram o grande envolvimento dos músculos estudados na técnica de bruços, tal como a sua grande contribuição para a propulsão dos membros superiores. Este aumento de amplitude foi também demonstrado em outros tipos de protocolos máximos utilizados em natação, nomeadamente na técnica de crawl^26,28,30.

Várias correlações negativas foram obtidas entre a frequência e a VN, FG e DC, ou seja, para os músculos BB, TB e PM, verificou-se uma correlação forte entre VN, FG e DC, significando que à medida que as variáveis cinemáticas aumentam a frequência diminui, enquanto para o músculo DA os valores se encontram muito perto de zero em módulo, indicam que alterações nas variáveis cinemáticas não se refletem na frequência deste músculo.

Assim, as grandes correlações apresentadas entre as variáveis cinemáticas e os músculos estudados sugerem que a ativação neuromuscular apresenta uma relação direta com as variáveis cinemáticas, nomeadamente numa diminuição da frequência, nos músculos BB, TB e PM, e para uma elevada amplitude e forte correlação com as variáveis cinemáticas no músculo PM.

CONCLUSÕES

Com base nestes dados, podemos concluir que através da observação de valores de lactatémia elevados obtemos, por sua vez, uma redução da velocidade de nado e da ativação neuromuscular, permitindo-nos indicar que a relação entre as variáveis cinemáticas e EMG são determinantes na observação e avaliação da performance em natação pura desportiva. Além disso, pode ser uma forma importante no suporte à prescrição de exercícios de treino da força em seco para o aumento da resistência muscular dos músculos envolvidos na técnica de bruços.

Todos os autores declararam não haver qualquer potencial conflito de interesses referente a este artigo.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  16 Abr 2013
• Data do Fascículo
  Fev 2013