Avaliação da fadiga no ciclismo por meio da análise dos momentos articulares resultantes

Abstract

O processo de instalação da fadiga implica na mudança do padrão coordenativo durante a pedalada. Desta forma a análise da contribuição de cada articulação do membro inferior para o somatório absoluto dos momentos articulares se faz necessária para o melhor entendimento dos mecanismos relacionados aos efeitos do processo de instalação da fadiga sobre o padrão coordenativo no ciclismo. O objetivo deste estudo foi comparar a contribuição das articulações do quadril, joelho e tornozelo para o somatório absoluto dos momentos articulares resultantes, assim como a força resultante e a cinemática destas articulações, ao longo do tempo, nos modelos experimentais de carga constante e de carga incremental até a exaustão. Foram avaliados onze ciclistas de estrada da categoria elite, que participam de competições regionais (Texas) e nacionais (Estados Unidos) do sexo masculino (idade 31 ± 7 anos; consumo máximo de oxigênio 62,84 ± 4,86 ml.kg-1.min-1; potência máxima 407 ± 37 W). Onze ciclistas foram avaliados no primeiro dia de avaliação, este constituindo um teste de ciclismo máximo com incrementos de carga a cada dois minutos (75, 90 e 100% da PO máxima estimada, respectivamente). No segundo dia de avaliação, dez ciclistas foram avaliados em um protocolo de ciclismo com carga entre 90 e 100% da PO máxima, definida no primeiro dia. Em ambos os testes foram mensurados o consumo de oxigênio (VO2), a força aplicada no pedal direito e a cinemática do membro inferior direito dos ciclistas. Se utilizou um modelo bidimensional dos segmentos da coxa, perna e pé, a fim de calcular as forças e momentos resultantes nas articulações do quadril, joelho e tornozelo, por meio da técnica da dinâmica inversa. Foram analisados o somatório absoluto dos momentos articulares resultantes (SMA), o percentual de contribuição de cada articulação para o SMA, a força resultante e a cinemática das articulações do quadril, joelho e tornozelo nos três estágios do teste incremental (75, 90 e 100% da PO máxima) e em quatro instantes do teste de carga constante (10, 40, 70 e 90% do tempo total do teste). No primeiro dia de avaliação (estudo 1) foi observada redução significativa da cadência de pedalada no estágio com carga a 100% da POMáx, comparado aos estágios 75% e 90% da POMáx. Observou-se ainda aumento significativo da contribuição do joelho para o SMA, no estágio a 100% da POMáx, comparado aos estágios 75% e 90% da POMáx, devido ao aumento significativo do momento resultante na articulação do joelho, no estágio a 100% da POMáx, em relação aos estágios com carga a 75 e 90% da POMáx. A força resultante nas três articulações analisadas apresentou aumento significativo ao longo do teste de carga incremental. Para as variáveis cinemáticas, foi observada redução significativa no valor médio do ângulo do tornozelo, assim como aumento significativo na sua amplitude de movimento no estágio 100% da POMáx. Para a articulação do quadril, foi observado aumento no valor médio do ângulo articular, assim como redução na sua amplitude de movimento no estágio com carga a 100% da POMáx. No segundo dia de avaliação (estudo 2) foi observada redução significativa da cadência de pedalada nos instantes 70 e 90% do tempo total de teste, comparados aos instantes 10 e 40% do tempo total. Esta foi acompanhada por redução da contribuição da articulação do tornozelo para o SMA, no instante 90% do tempo total comparado aos instantes 40 e 70% do tempo total do teste, devido ao aumento significativo do momento resultante na articulação do joelho no instante 90% comparado aos instantes 40 e 70% do tempo total e do quadril no instante 90% comparado aos instantes 10, 40 e 70% do tempo total. Se observou aumento na força resultante nas três articulações analisadas, assim como alterações na cinemática das mesmas ao longo do teste (redução do ângulo médio da articulação do tornozelo, com aumento da amplitude de movimento, aumento significativo do ângulo médio das articulações do joelho e do quadril). Os resultados observados indicaram alterações no padrão coordenativo dos ciclistas devido ao processo de instalação da fadiga, estes ocorrendo de forma distinta nos dois protocolos avaliados. As estratégias de controle das articulações durante a pedalada, parecem não ser características inerentes do gesto motor, sendo estas adaptáveis às demandas aumentadas nas articulações devido às alterações na cadência de pedalada e no processo de instalação da fadiga.

Fatigue process has been proposed to change the coordinative pattern; therefore, the analysis of the contribution of each joint to the average absolute joint moment should improve the understanding of the fatigue effects on the coordinative pattern during cycling. The aim of the present study was to compare the contribution of each joint to the average absolute joint moment, as the resultant force and kinematics of the hip, knee, and ankle joints, in an incremental and in a constant workload cycling test to exhaustion. Eleven male road cyclists competing at regional (Texas) and national (United States) levels (age: 31 ± 7 years; maximal oxygen uptake 62.84 ± 4.86 ml.kg-1.min-1; maximal power output 407 ± 37 W) volunteered to participate in the study. Eleven cyclists were submitted to an incremental maximal cycling test with two minutos of workload increment (75, 90 e 100% of POMax, respectively). On the second day, ten cyclists were evaluated in a constant cycling test, in which the workload was set between 90 and 100% of POMax, as defined on the first evaluation day. During both days the oxygen uptake (VO2), right pedal forces and lower limb kinematics were acquired. A bidimensional model of the thigh, leg and foot segments allowed to calculate the resultant forces and moments at the hip, knee and ankle joints by means of inverse dynamics. The average absolute joint moment (SMA), the contribution of each joint to the SMA, the resultant force and kinematics of the hip, knee and ankle joints were analyzed on three stages of incremental cycling test (75, 90 e 100% of POMax), and on four instants of constant workload cycling test (10, 40, 70 and 90% of total time). On the first evaluation day (study 1), a significant decrease of pedaling cadence was observed at the 100% of POMax stage, compared with 75% and 90% of POMax stages. There was also a significant increase of knee joint contribution to the SMA at 100% of POMax stage, compared with 75% and 90% of POMax stages, due to a significant increase of knee joint absolute moment at 100% of POMax stage, compared with 75% and 90% of POMax stages. The resultant joint force on the three joints have significantly increased, while joint kinematics has changed with the increase of workload (reduced mean ankle angle, with increased ankle range of motion) For hip joint, there was a significant increase of mean angle, with reduced range of motion at 100% of POMax. On the second evaluation day (study 2) a significant reduction of pedaling cadence was observed at the 70% and 90% of total time, compared with 10% and 40% of total time. This result was followed by a significant reduction of the ankle joint contribution to the SMA at the 90% of total time, compared with 40% and 70% of total time, due to a significant increase of knee resultant joint moment on the 90% of total time, compared with 40% and 70% of total time, and for the hip resultant joint moment at the 90% of total time, compared with 10, 40, and 70% of total time. There was also a significant increase of the resultant joint force and a change on kinematics of the three joints throught the test (reduced mean ankle angle, with increased range of motion, and a significant increase of the mean value of knee and hip angles). The results indicated that the coordinative pattern changed with fatigue, with discrete effects in each cycling test. The strategies of joint control during cycling should not be an innate robust motor behavior, but these strategies should be adaptable to higher demands on the joints, as significant changes on pedaling cadence and fatigue.