Efeitos da inclinação do terreno e da carga sobre o trabalho mecânico e o custo de transporte na caminhada humana

Abstract

O objetivo do presente estudo foi comparar o comportamento dos parâmetros mecânicos (Wext, Wint, Wtot, CP, FP), parâmetros energéticos (Pmet, C, Eff, Vótima) e do mecanismo pendular (R, Rint, %Cong) durante a caminhada com carga no plano (0%), nas inclinações (+7% e +15%) e em distintas velocidades de caminhada. A amostra foi composta por 10 homens jovens, saudáveis, fisicamente ativos e não adaptados ao transporte de carga em mochilas. Os sujeitos caminharam em uma esteira rolante durante 5 min, em cinco diferentes velocidades, sem e com carga (25% da MC) transportada em mochilas, e em três planos distintos de caminhada (0%, 7% e 15%). A análise de movimento 3D (quatro câmeras de vídeo) foi realizada simultaneamente à análise de VO2. Realizaram-se rotinas computacionais para o processamento de dados cinemáticos em Matlab®. Utilizou-se ANOVA de 3 fatores para medidas repetidas, com post hoc de Bonferroni (p < 0,05; SPSS 17.0). Os resultados dos parâmetros mecânicos indicam modificações devido à velocidade e ao plano de caminhada; a carga não modificou algumas das variáveis. Todas as variáveis mecânicas aumentaram com o incremento da velocidade, o Wint e a FP diminuíram a 7% e logo aumentaram a 15%, o Wext e Wtot aumentaram com a inclinação, e o CP diminuiu com o aumento da inclinação. A carga não afetou na maioria das situações o Wext e o Wtot, demonstrando que os parâmetros mecânicos são de modo geral, independentes da carga tanto no plano como nas inclinações. As variáveis energéticas da caminhada foram influenciadas pela velocidade, inclinação e a carga. A Pmet aumentou com o incremento da velocidade, da inclinação e da carga. O C diminuiu com o incremento da velocidade e logo aumentou, atingindo um mínimo nas velocidades intermediárias e, também aumentou com o incremento da inclinação e da carga. A Eff aumentou com a velocidade, diminuiu com o aumento da inclinação e a carga. A Vótima de caminhada foi reduzida com o incremento da inclinação. Constatou-se que o mecanismo pendular é modificado principalmente como decorrência da velocidade e da inclinação do terreno, e é independente da carga. O R e o Rint aumentam com o acréscimo da velocidade de caminhada, logo diminuem com o incremento da inclinação e ambos são independentes da carga. Conclui-se que as diferentes restrições impostas através da variação da carga e inclinações provocaram adaptações na mecânica e energética da locomoção humana, sustentando a Vótima e a reconversão das energias mecânicas (R) nas inclinações. Deste modo, ainda que em menor proporção, a estratégia de minimização de energia por via pendular ainda persiste nestas condições.

The purpose of the present study was to compare the behavior of the mechanical parameters (Wext, Wint, Wtot, SF, SL), the energetic parameters (Metabolic Power, C, Eff, optimal speed) and the pendular mechanism (R, Rint, %congruity) during walking with load on level (0%) and gradients (7% and 15%) and at different walking speeds. Ten young men, healthy, physically active and not adapted to walking loaded in backpacks participated in the study. The subjects walked in a treadmill for five minutes, under five different speeds, without and with load (25% of bM) carried in backpacks and in three different gradients of walking (0%, 7% e 15%). The analysis of the 3D movement was registered (four video cameras), as well as the VO2 analysis. Computational routines for the processing of kinematic data were done in Matlab®. The results were analyzed using repeated measures ANOVA (factors: speed, gradients, load) with the Bonferroni correction for post-hoc comparisons (p < 0.05) (SPSS 17.0). The results of the mechanical parameters indicate modifications due to speed and gradients of the walking; the load did not modify some of the variables. All of the mechanical variables increased with the raise in speed, the Wint and the SF decreased at 7% and right away increased at 15%, the Wext and Wtot increased with the gradient, and the SL decreased with the raising gradient. The load did not affect most of the situations, the Wext and Wtot, decreasing with the loaded situation, showing that the mechanical parameters are, in general, independent of the load on level and gradients. The energetic parameters of the walking were influenced by the speed, the gradient and the load. The metabolic power increased with the raise in speed, in gradient and in load. The cost of transport decreased with raise in speed and increased right away, influencing the minimum cost at intermediate speeds and it also increased with the raise of the slope and the load. The efficiency increased with speed and decreased with the raise of gradient and load. The optimal speed of walking was reduced with increasing of gradient. It was verified that the pendular mechanism is mainly modified as a consequence of speed and the gradient, and is independent of load. The R and Rint increase with the raise of speed, and decrease with the raise of gradient, also there are independent of the load. The conclusion is that the different restrictions imposed through the load variation and gradients cause adaptations in the mechanics and energetic of the human locomotion, sustaining the optimal speed and reconversion of the mechanical energies in gradients. In this way, but in a smaller proportion, the strategy of minimizing the energy through the pendular mechanism still persists in these conditions.