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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FISIOTERAPIA
NORMALIZAÇÃO DE ELETROMIOGRAFIA DE SUPERFÍCIE DOS
MÚSCULOS RESPIRATÓRIOS EM SUJEITOS SAUDÁVEIS:
CONTRAÇÃO VOLUNTÁRIA MÁXIMA ISOMÉTRICA VERSUS
PRESSÕES RESPIRATÓRIAS MÁXIMAS
Ingrid Guerra Azevedo
Natal
2014
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FISIOTERAPIA
NORMALIZAÇÃO DE ELETROMIOGRAFIA DE SUPERFÍCIE DOS
MÚSCULOS RESPIRATÓRIOS EM SUJEITOS SAUDÁVEIS:
CONTRAÇÃO VOLUNTÁRIA MÁXIMA ISOMÉTRICA VERSUS
PRESSÕES RESPIRATÓRIAS MÁXIMAS
Ingrid Guerra Azevedo
Dissertação apresentada à Universidade
Federal do Rio Grande do Norte – Programa
de pós-graduação em Fisioterapia, para a
obtenção do título de Mestre em Fisioterapia.
Orientador: Guilherme Augusto de Freitas Fregonezi
Natal
2014
iii
iv
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FISIOTERAPIA
COORDENADOR DO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FISIOTERAPIA:
Prof. Dr. Ricardo Oliveira Guerra
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FISIOTERAPIA
NORMALIZAÇÃO DE ELETROMIOGRAFIA DE SUPERFÍCIE DOS
MÚSCULOS RESPIRATÓRIOS EM SUJEITOS SAUDÁVEIS:
CONTRAÇÃO VOLUNTÁRIA MÁXIMA ISOMÉTRICA VERSUS
PRESSÕES RESPIRATÓRIAS MÁXIMAS
BANCA EXAMINADORA
Prof. Dr.Guilherme Augusto de Freitas Fregonezi - Presidente - UFRN
Prof. Dra. Armèle de Fátima Dornelas de Andrade
Dra. Lucien Peroni Gualdi
Aprovada em ___/___/___
vi
Dedicatória
À minha querida família, fonte de amor,
perseverança e honestidade,
em especial a Agostinho Nunes Guerra e
Francisca Campêlo Guerra.
vii
Agradecimentos
Apesar de muito trabalhoso concluir esta dissertação, talvez uma das tarefas mais
desafiadoras estou tendo agora: agradecer! Não que me seja difícil agradecer às pessoas
que estiveram ao meu lado nesta conquista, mas por serem muitas. E por isso eu também
sou grata!
Eu agradeço a Deus, força maior e energia imensurável, que me impulsiona a cada
dia e a cada experiência, a ser uma pessoa melhor. Como dizia um grande cientista, “um
pouco de ciência nos afasta de Deus. Muito, nos aproxima.” É Ele que sempre coloca
pessoas iluminadas no meu caminho, me ajudando mesmo quando eu não acredito dar
certo. E durante esses dois anos, foram muitos os momentos que me vi perdida, mas
foram muitas as pessoas que me lembraram que iria dar certo.
Obrigada à banca, Profa. Armèle Dornelas de Andrade e Dra. Lucien Gualdi, pelas
considerações enriquecedoras a este trabalho. À Profa. Armèle por deixar sua casa e seu
trabalho e vir até Natal exclusivamente para esta defesa. As contribuições foram todas
bem-vindas!
O pouco que me tornei hoje, sou e serei eternamente grata aos meus avós
maternos, Francisca Campêlo Guerra e Agostinho Nunes Guerra, por serem meus
primeiros mestres, me ensinando valores que guardarei até meu último suspiro:
honestidade, respeito, coragem e humildade. Muito obrigada por terem forças para me
criar com dignidade após terem criados seus sete filhos. Agradeço aos meus pais, Ilma N.
G. Azevedo e Francisco J. P. Azevedo, pelo dom da vida e por toda confiança depositada
em mim, mesmo de longe, não me abandonando e vibrando comigo a cada conquista. Ao
meu irmão Igor Guerra Azevedo, por me acompanhar na “saga filosófica desta vida”!
Você é, além de meu irmão de sangue, meu irmão espiritual, e tenho certeza que este é
viii
um privilégio de poucos. Obrigada por tanto companheirismo!
À minha família Guerra, meu muito obrigada por estar comigo para o que der e
vier! Aos meus tios (ora pais, ora tios) e aos meus primos (ora irmãos, ora primos): sem
vocês e todo seu apoio, não conseguiria mais uma vitória. Em especial, deixo meu “muito
obrigada” à Barbara Guerra Oliveira, por ser, em todos meus projetos científicos com
saudáveis, minha primeira voluntária. Você não mediu esforços para vir aqui pelo menos
4 vezes durante o andamento deste projeto. Não teria como agradecer a isso!
Aos amigos de Nova Acrópole (NA), agradeço por estarem ao meu lado na busca
por me tornar uma pessoa melhor. Muitas vezes, ao sair de um dia difícil, foi com vocês
que dividi o fardo, conseguindo enxergar nas Ciências, Artes, Políticas e Religiões uma
maneira diferente de viver e, assim, tendo forças para seguir com meus objetivos. Posso
dizer que existe uma Ingrid antes de NA e outra Ingrid após NA.
Aos amigos que a vida me presenteou, agradeço também por entenderem meu
cansaço, meus “não posso, tenho que estudar” ou “não vou, estou cansada”, e por nunca
me abandonarem. Agradeço em especial à Danielly Melo, Gabriela Raulino, Kalianny
Queiroz, Thayana Cabral e Rafaela Andrade, que me acompanharam desde a seleção
até agora, chorando meu choro e sorrindo meu sorriso em todos os aspectos da vida.
Vocês são mais que amigas! A Bruno Diogo Silva, obrigada por sanar todas as minhas
dúvidas de informática, fazer meu computador trabalhar sempre mais rápido, pelo
companheirismo e torcida; e a Luciano Barbosa por me inspirar tanta organização e
simetria.
Agradeço a todos do Laboratório 6 do Departamento de Fisioterapia da UFRN,
onde estou há quase 8 anos. Ao meu Professor e Orientador Dr. Guilherme Fregonezi,
por toda confiança em mim depositada, por sempre me desafiar (ou seja, me lembrar que
ix
posso!), acreditar que posso desenvolver o que me propõe, e dizer sempre que posso
melhorar! Espero um dia retribuir a todo o conhecimento que você já me proporcionou. À
Profa. Vanessa Resqueti, por estar nos corredores do HUOL, num dia de Agosto de 2012,
me dizendo: “Faz a prova! Você passa!” Acho que sem aquelas palavras eu não teria
ousado. Obrigada pelo exemplo de profissional, mãe, esposa e amiga, sempre disposta a
ajudar a qualquer um de nós. Aos amigos Íllia Nadinne Lima, Maria Clara Góes, Ana
Tereza Sales, Ana Gabriela Batista e Rêncio Bento, obrigada pelo apoio, conversas e
discussões científicas, gargalhadas e aperreios; à Kadja Benício, por me ajudar numa das
fases mais estressantes da finalização deste trabalho: as configurações; à Elis Cabral, por
ser exemplo de uma grande mulher e profissional; à Thaíse Lucena, Fernanda Gadelha,
Sílvia Angélica, hoje mestras, por me mostrarem um pouco do que seria ser mestranda, e
pela amizade construída. Vocês foram meus exemplos enquanto eu era IC. Muito
obrigada novamente (agora não mais como banca) à Lucien Gualdi, pelos ensinamentos
estatísticos, puxões de orelha e infinitas conversas. Quando tudo parecia não mais dar
certo, você me encorajou. Obrigada!
Agradeço ainda aos colegas do Laboratório 2 do Departamento de Fisioterapia da
UFRN, em especial a Caio Alano e Daniel Tezoni, por todo conhecimento compartilhado.
Vocês foram essenciais para a conclusão deste trabalho. Serei eternamente grata a
vocês. Ao Prof. Jamilson Brasileiro, por estar disponível para sanar minhas dúvidas
quando precisei e por me permitir participar das discussões por ele ministradas.
Este projeto jamais seria concluído sem a garra da “Saga da Eletromiografia”,
grupo carinhosamente apelidado por mim, composto por Morgana Evangelista, Kardec
Aguiar, Dayane Montemezzo e Vanessa Lima. Eu não tenho palavras para agradecer ao
empenho de vocês! Foram muitas reuniões via Skype, muitas discussões, muito trabalho
x
para fechar o protocolo, muita dor de cabeça por coletas perdidas... Mas foi também
muito companheirismo, muita responsabilidade, muita coragem e muito estudo! Este
trabalho não é meu, este trabalho é NOSSO! Muito, muito, muito obrigada!!!
Eu sou grata aos professores que constroem dia-a-dia esta pós-graduação, da qual
tenho muito orgulho de fazer parte. Obrigada também aos funcionários deste
departamento, por manterem-no sempre disponível para nosso uso, e aos voluntários
desta pesquisa, sem os quais, nada disso teria sido concluído.
Eu agradeço e dedico esta dissertação ao Amigo e sempre presente Fernando
Henrique Fernandes de Macêdo, com quem eu tive a honra de viver 7 anos de minha
vida! Você partiu deixando na Terra uma linda lição de amor, de amizade, de
companheirismo, de calma, de paciência e de muitas, mas muita sabedoria! Com você
não tinha tempo ruim, não tinha choro, não tinha desentendimento. Com você estava tudo
em paz, tudo era alegria, tudo era risada, tudo era samba! Eu queria, um dia, conseguir
manter sua imagem viva em mim, sendo mais paciente, mais amorosa e mais sábia. Foi à
você quem eu pedi ajuda e iluminação quando eu parecia não aguentar mais. E eu tenho
certeza que você me ajudou, pois assim faria se estivesse fisicamente aqui. Você foi (e
será sempre) um Mestre, mesmo antes de terminar seu mestrado, com quem eu dividi um
laboratório da vida, e sua Luz jamais se apagará! Muito obrigada por ter sido tão grande,
embora pequenininho; falar tão alto, embora baixinho; e por me ensinar tanto, talvez até
sem saber! Eu sinto muitas saudades de você!
Por fim, muito obrigada a todos que direta e indiretamente estiveram comigo na
construção deste sonho, porque, afinal, "aquele que não pesquisa é alguém que, ou não
se preocupa com a Verdade, ou já a encontrou." Como ainda não encontrei, sigo em
busca dela!
xi
Sumário
Dedicatória .................................................................................................................... vi Agradecimentos ............................................................................................................ vii Lista de Abreviaturas ........................................................................................................ xiii Lista de Figuras ............................................................................................................ xv Lista de Figuras – Artigo .............................................................................................. xvi Lista de Tabelas – Artigo ............................................................................................ xvii Lista de Apêndices .................................................................................................... xviii Resumo .......................................................................................................................... xix Abstract .......................................................................................................................... xx
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................. 21
1.1. Revisão de Literatura ............................................................................................ 24
1.1.1. Eletromiografia de superficie (sEMG) de músculos respiratórios........................... 24
1.1.2. Normalização do sinal eletromiográfico……………………………………………..... 26
1.2. Justificativa.............................................................................................................. 28
1.3. Objetivos ................................................................................................................ 29
1.3.1. Objetivo Geral ........................................................................................................ 29
1.3.2. Objetivos Específicos .......................................................................................... 29
2. MATERIAIS E MÉTODOS .......................................................................................... 30
2.1. Delineamento e local da pesquisa............................................................................. 31
2.2. Aspectos éticos da pesquisa..................................................................................... 31
2.3. Desenho do estudo ................................................................................................... 32
2.4. Antropometria ........................................................................................................... 34
xii
2.5. Avaliação de função pulmonar.................................................................................. 35
2.5.1. Espirometria………………………………………………………………………………. 35
2.5.2. Pressões respiratórias máximas………………………………………………………... 36
2.5.3. Sniff Teste ………..………………………………………………………………………. 37
2.6. CVMI de Esternocleidomastóideo e Escaleno......................................................... 38
2.7. CVMI de Reto Abdominal ……………………………………………………………..... 39
2.8. Eletromiografia de Superfície .................................................................................. 39
2.8.1. Obtenção da RMS .................................................................................................. 43
2.8.1.1. Processamento dos sinais eletromiográficos ...................................................... 43
2.8.1.2. Seleção das manobras para cálculo da RMS....................................................... 44
2.9. Amostra ..................................................................................................................... 45
2.9.1. Cálculo Amostral ..................................................................................................... 45
2.9.2. Critérios de Inclusão ............................................................................................... 46
2.9.3. Critérios de Exclusão .............................................................................................. 46
2.10. Análise Estatística ................................................................................................... 47
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO (artigo científico) ........................................................ 48
4. CONCLUSÃO................................................................................................................ 74
5. REFERÊNCIAS............................................................................................................. 76
6. ANEXOS ....................................................................................................................... 80
APÊNDICE ........................................................................................................................ 85
xiii
Lista de Abreviaturas
% Porcentagem
%pred. Porcentagem do predito
Ag/AgCl Prata/Cloreto de Prata
ATS American Thoracic Society
CEP Comitê de Ética em Pesquisa
cmH2O Centímetros de Água
CPT Capacidade Pulmonar Total
CRF Capacidade Residual Funcional
CVF Capacidade Vital Forçada
CVF%pred Porcentagem do Valor de Capacidade Vital Forçada em relação ao Valor
Predito
CVMI Contração Voluntária Máxima Isométrica
CVMIECOM/ESC Contração Voluntária Máxima Isométrica de Esternocleidomastóideo
e Escaleno
CVMIRA Contração Voluntária Máxima Isométrica de Reto Abdominal
dB Decibel
DPOC Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica
ECG Eletrocardiograma
ECOM Esternocleidomastóideo
ERS European Respiratory Society
ESC Escaleno
Hz Hertz
IMC Índice de Massa Corpórea
INMETRO Instituto Nacional de Metrologia, normalização e Qualidade Industrial
ms Milisegundos
PEmáx Pressão Expiratória Máxima
PImáx Pressão Inspiratória Máxima
RA Reto Abdominal
RMS Root Mean Square
RRMC Razão de Rejeição de Modo Comum
xiv
SBPT Sociedade Brasileira de Pneumologia e Tisiologia
sEMG Eletromiografia de Superfície
SENIAM Surface Electromyography for the Non-Invasive Assessment of Muscles
SNIP Pressão Inspiratória Nasal
TCLE Termo de Consentimento Livre e Esclarecido
UFMG Universidade Federal de Minas Gerais
UFRN Universidade Federal do Rio Grande do Norte
UMs Unidades Motoras
VEF1 Volume Expiratório Forçado no 1º Segundo
VEF1%pred Porcentagem do Valor de Volume Expiratório Forçado do 1º Segundo
Comparado ao Valor Predito
VEF1/CVF Índice de Tiffeneau
VEF1/CVF% Porcentagem do Valor de Índice de Tiffeneau Comparado ao Valor Predito
VR Volume Residual
vs Versus
μV Microvolts
xv
Lista de figuras
Figura 1 Fluxograma do estudo ................................................................................. 33
Figura 2 Balança Antropométrica WELMY® modelo R-110....................................... 34
Figura 3 Espirômetro KoKo Digidoser®...................................................................... 36
Figura 4 Manovacuômetro digital NEPEB-LabCare/UFMG....................................... 37
Figura 5 Contração Voluntária Máxima Isométrica de ECOM e ESC........................ 38
Figura 6 Contração Voluntária Máxima Isométrica de RA......................................... 39
Figura 7 Posicionamento de eletrodos nos músculos ECOM e ESC......................... 40
Figura 8 Posicionamento de eletrodos no RA........................................................... 40
Figura 9 Eletrodos auto-adesivos de superfície......................................................... 41
Figura 10 Eletromiógrafo TeleMyo DTS Desk Receiver®............................................. 42
Figura 11 Sensores wireless (Clinical DTS - Noraxon®)................................................. 42
Figura 12 Tela do software MR 3.2 ............................................................................. 43
Figura 13 Sinais eletromiográficos brutos e após processados................................... 44
Figura 14 Software do manovacuômetro NEPEB-LabCare/UFMG.............................. 45
xvi
Lista de figuras – Artigo
Figura 1 RMS data values regarding Sternocleidomastoid and Scalene
muscles……………………………………………................................................................ 72
Figura 2 RMS data values regarding Eighth Rectus Abdominis muscle
........................................................................................................................................... 73
xvii
Lista de tabelas – Artigo
Tabela 1 Anthropometric data and lung function .......................................... 69
xviii
Lista de Apêndice
Apêndice A Termo de Consentimento Livre e Esclarecido ............................... 86
Apêndice B Ficha de Avaliação ........................................................................... 88
xix
RESUMO
Objetivo: O objetivo deste estudo foi estabelecer um padrão de normalização da
eletromiografia de superfície para os músculos respiratórios esternocleidomastoideo
(ECOM), escaleno (ESC) e reto abdominal (RA). Métodos: Foram avaliados sujeitos
saudáveis em relação a dados antropométricos, espirometria e sEMG durante a execução
de cinco manobras distintas: sniff teste, pressão inspiratória máxima (PImáx), pressão
expiratória máxima (PEmáx) e contração Voluntária Máxima Isométrica (CVMI) dos
músculos RA, ECOM e ESC. Para colocação dos eletrodos, a pele foi preparada com
abrasão, seguida de tricotomia, nas seguintes regiões para aquisição dos sinais de
eletromiografia: (1) ECOM: terço inferior da distância entre o processo mastoide e a
articulação esternoclavicular; (2) ESC: 5 cm para a direita a partir da articulação
esternoclavicular e, neste ponto, 2 cm para cima e (3) RA: ao nível da cicatriz umbilical, 4
centímetros à direita. Na análise das variáveis eletromiográficas, a normalidade dos
dados foi avaliada pelo teste Shapiro-Wilk. Comparações entre as manobras inspiratórias
estudadas foram realizadas por meio do teste de Friedman e para manobras expiratórias,
teste de Mann Whitney. Ao dividir a amostra entre homens e mulheres, foi aplicado o
teste de Mann-Whitney e Teste t de student de acordo com a normalidade dos dados.
Resultados: 35 sujeitos aceitaram participar do estudo, mas 5 foram excluídos (IMC>25
kg/m²). A amostra foi composta por 30 sujeitos (15 mulheres), idade média 25,7 ± 6,42
anos, IMC 22,2 ± 1,73 kg/m² e índices espirométricos dentro dos limites considerados
normais. A CVMI para os músculos ECOM, ESC e RA foi a que apresentou maior valor de
RMS. Conclusão: A manobra de CVMI para ECOM, ESC e RA foi a que apresentou
maiores valores de RMS. Quando comparamos a RMS das manobras estudadas entre os
grupos, não houve diferença significativa entre eles.
Palavras-chave: Eletromiografia de superfície; Músculos Respiratórios; Normalização.
xx
ABSTRACT
Aim: To evaluate and to standardize surface electromyography (sEMG) normalization
procedures for respiratory muscles by comparing muscle activation during Maximal
Voluntary Isometric Contraction (MVIC) and Maximal Respiratory Pressures (MIP, MEP
and sniff test). Methods: Healthy subjects were evaluated regarding demographics,
spirometry and sEMG during the five maneuvers: sniff test, MIP, MEP and Maximal
Voluntary Isometric Contraction (MVIC) of RA, SCM and SCA. For electrode placement,
skin was prepared with abrasion, followed by shaving in the following regions for
acquisition of electromyographic signals: (1) SCM: lower third of the distance between the
mastoid process and the sternoclavicular joint; (2) SCA: 5 cm to the right from the
sternoclavicular joint and at this point, up to 2 cm; and (3) RA: the level of umbilicus, 4 cm
to the right. In electromyographic variables analysis, the data normality was assessed by
Shapiro-Wilk test. Comparisons among studied maneuvers were performed by Friedman
Test and Dunn’s post-hoc for multiple comparisons among inspiratory maneuvers, and
Mann Whitney test for expiratory maneuvers. Subgroups differences between genders
were performed by Student's t test or Mann-Whitney test according to data normality.
Results: 35 subjects participated in the study, but 5 were excluded (BMI> 25 kg/m²).
Sample consisted of 30 subjects (15 women), mean age 27.3±7.43 years, BMI 22.2±1.69
kg/m² and spirometric indices within normal limits. Specific MVIC for SCM, SCA and RA
showed the highest RMS. When we grouped sample into gender we found no difference
among RMS values for the studied SCM maneuvers, while for SCA, MVICSCM/SCA was the
one with the highest RMS and for RA, MVICRA in men. Once considering women,
MVICSCM/SCA showed the highest RMS for SCM, SCA and MVICRA showed the highest
value for RA. Conclusion: MVIC for SCM, SCA and RA muscles showed the highest RMS
values. When comparing RMS between the studied groups, there was no significant
difference between men and women.
Keywords: Electromyography; Respiratory Muscles; Normalization.
1. INTRODUÇÃO
22
A eletromiografia é a representação gráfica da atividade elétrica do músculo1,
podendo ser realizada por meio de agulha, que capta a atividade elétrica de poucas
unidades motoras ou mesmo uma única unidade motora, ou por meio de eletrodo de
superfície, que realiza a medida da atividade elétrica de várias unidades motoras ao
mesmo tempo2. Os eletrodos de agulha são normalmente usados para eletromiografia
clínica, pelo neurofisiologista, e para análise de potenciais de unidades motoras (UMs)
isoladas, com baixa aplicabilidade nas áreas do movimento humano, sendo relativamente
desconfortável para o sujeito avaliado, uma vez que trata-se de uma técnica invasiva3.
A eletromiografia de superfície (sEMG) é um método não-invasivo de captação da
atividade elétrica muscular, podendo ser aplicada para fins de pesquisa e estudos
clínicos. Ela permite avaliar o tempo e intensidade da atividade muscular, a ocorrência de
fadiga, a alteração da composição UMs resultante de programas de treinamento
muscular, assim como as estratégias neurais de recrutamento3-6.
A sEMG tem seu surgimento relatado nos anos 40, com estudos sobre o
movimento humano, mas somente em meados dos anos 90 estudos começaram a usá-la
de forma mais maciça para investigações envolvendo o sincronismo neuromuscular7.
Atualmente, tem sido amplamente utilizada por profissionais que estudam o movimento
humano, como educadores físicos, fisioterapeutas, biomecânicos, e possui a vantagem
de ser um método indolor e sem risco de infecção3, 5.
Como consequência do crescimento do uso da técnica supracitada como
ferramenta de avaliação, nota-se uma grande diversidade metodológica nos estudos que
a utilizam, o que gerou a necessidade de uma padronização deste método de avaliação.
Desta forma, em 1996 foi criada a SENIAM (Surface Electromyography for the Non-
23
Invasive Assessment of Muscles), com objetivo de guiar o desenvolvimento da técnica de
sEMG, além de proporcionar a troca de informações8.
O sistema de coleta da sEMG consiste de eletrodos, hardware de amplificação de
sinal e softwares com capacidade para o tratamento de dados, assim como para
visualização e armazenamento de registros via interface de software. Os eletrodos
convertem o sinal elétrico resultante da despolarização das fibras musculares em um sinal
capaz de ser processado em um amplificador9. O sinal elétrico reflete a soma dos
potenciais de ação das unidades motoras individuais e ativas que se apresentam ao redor
do eletrodo, quando uma contração é gerada10, podendo esse sinal ser manipulado de
acordo com os dados brutos ou processados. Existem muitos métodos de análises do
sinal eletromiográfico, dentre eles, o mais utilizado é a Root Mean Square (RMS), cálculo
matemático a partir do qual os dados são elevados ao quadrado para obter o resultado
médio, e então é extraída a raiz quadrada11. Ela representa a magnitude do sinal elétrico
no domínio do tempo12.
Muitos fatores influenciam na coleta do sinal eletromiográfico, os quais podem ser
divididos em fatores extrínsecos e intrínsecos. Os primeiros, extrínsecos, podem ser
modificados, como por exemplo, o modelo e posição dos eletrodos ou a limpeza da pele8,
13. Em relação aos fatores intrínsecos, tratam-se de questões como a gordura e
temperatura corporal do sujeito avaliado13. Pela conhecida variabilidade do sinal, não
somente entre sujeitos, mas também entre avaliações sequenciais ou não, técnicas
diferentes de normalização têm sido desenvolvidas para reduzir a variabilidade. A
normalização em amplitude do eletromiograma consiste na conversão dos valores do
sinal no intervalo desejado, permitindo a comparação entre músculos, tarefas e
indivíduos5, 14. Existem diversas formas de se normalizar a amplitude do sinal
24
eletromiográfico: Contração Voluntária Máxima Isométrica (CVMI)6; Pico Máximo do Sinal
Eletromiográfico6; Valor Médio do Sinal Eletromiográfico6 e Valor Fixo do Sinal
Eletromiográfico15. Em estudos realizadas em 2008, por Burden et al.16, e em 2000, por
Clarys et al.17, foram discutidos os benefícios e limitações da normalização do dado
eletromiográfico. Todavia, os resultados prévios dos estudos não permitem aos
pesquisadores escolherem qual a melhor forma de se normalizar o sinal da
eletromiografia de superfície.
1.1. Revisão de Literatura
1.1.1. Eletromiografia de Superfície dos músculos respiratórios
Assim como é utilizada para avaliação de musculatura esquelética periférica, a
sEMG é utilizada para avaliação da musculatura respiratória durante diferentes atividades
como a respiração em repouso, o uso de diferentes dispositivos e também cargas
resistivas inspiratórias/expiratórias ou ambas. Portanto, a sEMG pode e tem um enorme
potencial para avaliar o impacto de intervenções da Fisioterapia Respiratória e
Cardiovascular, por exemplo18.
A utilização da sEMG como ferramenta de medida da atividade elétrica dos
músculos respiratórios tem sido utilizada em vários estudos com sujeitos saudáveis e em
uma variedade de doenças, como a Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica (DPOC)18, em
sujeitos com comprometimento hepático19, asmáticos20, doenças neuromusculares21 e
acidente vascular encefálico22.
Esta técnica de avaliação, empregada em diversas situações, é utilizada para
avaliação de sujeitos com doenças respiratórias, como forma de investigar a musculatura
respiratória durante diferentes manobras respiratórias e volumes pulmonares23-24, em
25
condições de fadiga e em diferentes posturas25-26. Diversos estudos têm analisado os
benefícios da avaliação da sEMG dos músculos respiratórios. A sEMG pode ser utilizada
para a avaliação da fraqueza muscular ou fadiga muscular, o seguimento clínico de
doenças ou no monitoramento da função muscular após a realização de programas de
tratamento27.
Em 2005, Dornelas de Andrade e col.28 estudaram a ativação elétrica da
musculatura inspiratória de sujeitos com DPOC e sujeitos saudáveis durante o
treinamento muscular inspiratório com Threshold®, sendo avaliados os músculos
diafragma e esternocleidomastóideo (ECOM). Foi encontrado, então, que o ECOM
aumentou sua atividade para superar a carga oferecida pelo Threshold®, e este aumento
de atividade parece estar relacionado ao grau de obstrução pulmonar. Em 2011, Silva29
estudaram os músculos escaleno (ESC) e ECOM, em indivíduos saudáveis, durante o
treinamento muscular inspiratório com cargas máximas de resistores linear a alinear. Os
resultados mostraram uma correlação positiva e significativa entre o ganho de carga
máxima de ECOM e ESC tanto para o treino com resistores linear quanto com alinear. Em
2012, Brasileiro-Santos e col.30 avaliaram os músculos ESC e ECOM de crianças
asmáticas e saudáveis durante o repouso e durante a manobra de pressão inspiratória
máxima (PImáx), observando então que o sinal eletromiográfico do músculo ESC em
repouso apresentava-se aumentado em crianças asmáticas.
Em outro estudo, Maarsingh e col.31, em 2000, avaliaram sujeitos asmáticos e
saudáveis para analisar a reprodutibilidade da captação do sinal eletromiográfico dos
músculos diafragma, intercostais e reto abdominal (RA) em diferentes dias. Eles
concluíram que há reprodutibilidade da captação da atividade elétrica do diafragma e
intercostais durante a respiração em volume corrente de sujeitos asmáticos e saudáveis
26
de diferentes idades. Recentemente, em 2013, Da Gama e col.32 analisaram o efeito
agudo de cargas inspiratórias incrementais na atividade da musculatura de diafragma e
ECOM de sujeitos saudáveis. Foi observada uma queda na frequência da atividade dos
dois músculos avaliados. Riedi e col.33, 2005, avaliaram a reprodutibilidade e a
sensibilidade da sEMG para musculatura respiratória em sujeitos com DPOC, em repouso
e em diferentes cargas inspiratórias, concluindo que a sEMG é reprodutível e sensível
para avaliação das mudanças impostas durante as diferentes cargas inspiratórias.
Em relação à normalização do sinal eletromiográfico dos músculos respiratórios,
assim como ocorre com musculatura esquelética periférica14, não há consenso sobre qual
melhor manobra ou procedimento deve ser usada para normalizar. Usualmente, são
utilizadas a manobra de inspiração máxima até capacidade pulmonar total (CPT)34 ou
ventilação em repouso5, nas quais nem todos os músculos respiratórios envolvidos são
ativados maximamente.
1.1.2. Normalização do sinal eletromiográfico
O sinal eletromiográfico coletado possui grande variabilidade quando comparado a
sujeitos distintos (mesmo em grupos homogêneos). A normalização é um processo
importante para diminuir essas diferenças e padronizar as diferenças inter-sujeitos, dias
de medidas, músculos ou estudos. Trata-se da transformação em percentual dos valores
coletados, baseando em uma coleta de referência do próprio sujeito13, 35-36. Assim, para
normalização, as investigações envolvendo sEMG devem identificar a medida de maior
ativação do músculo, produzindo assim o melhor sinal, e estabelecê-lo como referência.
Algumas formas de normalização do sinal eletromiográfico foram estabelecidas. A
Contração Voluntária Máxima Isométrica (CVMI) é muito empregada em estudos com
27
contrações estáticas, resultando em baixo coeficiente de variação. Quando se trata de
uma análise de contração dinâmica, ainda existe muita controvérsia de como normalizar o
sinal37-38. Foram descritas as seguintes formas de se normalizar a amplitude do sinal
eletromiográfico:
1. Contração Voluntária Máxima Isométrica (CVMI) – utiliza-se como referência para
normalização o maior valor encontrado em uma contração isométrica máxima, para o
músculo em questão6.
2. Pico Máximo do Sinal Eletromiográfico – Este valor é caracterizado pelo pico do
sinal eletromiográfico encontrado no movimento ou ciclo estudado (método do pico
dinâmico)6. A este atribui-se 100%, então, todo o sinal eletromiográfico é normalizado por
esse valor. Robertson (2004)15 cita que esta seria a melhor forma para se normalizar
contrações dinâmicas.
3. Valor Médio do Sinal Eletromiográfico – utiliza-se como referência para
normalização o valor médio do sinal eletromiográfico da contração (método da média
dinâmica)6.
4. Valor Fixo do Sinal Eletromiográfico – Para se normalizar desta forma, pode-se citar
como valor de referência uma contração submáxima ou uma contração isométrica
submáxima15.
Ao tratar-se da avaliação eletromiográfica da musculatura respiratória, a
normalização pode ser feita a partir da respiração basal em repouso5 ou pressões
respiratórias máximas. Segundo o guia da American Toracic Soociety/ European
Respiratory Society (ATS/ERS) de 200234, alguns músculos respiratórios estão em
silêncio durante respiração tranqüila, portanto, não é prático normalizar a atividade
eletromiográfica dos músculos respiratórios durante a respiração em repouso, sendo
28
muitas vezes mais prático normalizar durante esforços respiratórios, como sniff test ou
Pressões Respiratórias Máximas. Atualmente, há muitas dificuldades em se estabelecer o
que é padrão normal de intensidade do sinal eletromiográfico do que passa a ser
caracterizado como padrão patológico de intensidade deste sinal, sendo a grande
variabilidade do eletromiograma de indivíduos sadios um dos maiores obstáculos para se
estabelecer um padrão normal39.
Burden et al., 201014, em seu estudo de revisão, avaliaram as diferentes formas de
normalização utilizadas em 25 anos, dentre elas, por pico e por média do sinal elétrico,
porém, não encontraram dados consistentes de qual seria a melhor forma para a
normalização. Outros estudos recentes também relataram a ausência de consenso sobre
a melhor forma de se normalizar os sinais eletromiográficos40-43. Por outro lado, alguns
autores sugerem que essas possibilidades de normalização devem ser usadas como
forma de diminuir a variabilidade entre indivíduos, sendo uma opção melhor que se
comparada ao dado não normalizado.
1.2. Justificativa
Devido a conhecida variabilidade do sinal eletromiográfico, a normalização é uma
forma de diminuir as diferenças encontradas entre sujeitos, músculos estudados,
tentativas e dias diferentes de experimentos, tratando-se de parte essencial para
quantificação e qualidade de estudos com sEMG. Desta forma, nota-se a grande
importância da realização de estudos que tratem da padronização do processo
normalização do sinal eletromiográfico. Para a musculatura respiratória, nenhum estudo
até hoje tratou da sua normalização. Diante do exposto, esta pesquisa evidencia um
estudo inovador e de grande contribuição científica para a área da sEMG de músculos
29
respiratórios, pois a partir dele poderá ser padronizado a normalização do sinal elétrico
dos músculos respiratórios, respondendo a dúvidas comuns à comunidade científica
interessada nesta área.
1.3. Objetivos
1.3.1. Objetivo Geral
Avaliar o procedimento técnico de normalização da sEMG dos músculos
respiratórios, sendo eles: esternocleidomastóideo (ECOM), escaleno (ESC) e reto
abdominal (RA), comparando as manobras de ativação muscular através da Contração
Voluntária Máxima Isométrica e manobras respiratórias de Pressões Respiratórias
Máximas (PImáx, PEmáx e sniff teste).
1.3.2. Objetivos Específicos
Comparar a ativação muscular, através dos valores de RMS (root means square) de
três músculos respiratórios, sendo eles o esternocleidomastóideo (ECOM), escaleno
(ESC) e reto abdominal (RA), durante a execução de CVMI de RA, CVMI de ECOM e
ESC e durante manobras respiratórias de Pressões Respiratórias Máximas (PImáx,
PEmáx e sniff teste).
Comparar os valores de RMS entre os subgrupos: 1) homens e 2) mulheres.
2. MATERIAIS E MÉTODOS
31
2.1. Delineamento e local da pesquisa
Trata-se de um estudo transversal analítico, realizado em dois centros: no
Laboratório de Fisioterapia PneumoCardioVascular & Músculos Respiratórios, do
Departamento de Fisioterapia da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN),
na cidade de Natal, Rio Grande do Norte – Brasil, e no Laboratório de Avaliação e
Pesquisa em Desempenho Cardiorrespiratório, da Universidade Federal de Minas Gerais
(UFMG), na cidade de Belo Horizonte, Minas Gerais – Brasil, no período compreendido
entre outubro e dezembro de 2013. O estudo foi composto por uma amostra por não-
probabilística, por conveniência. Foram recrutados 15 participantes, os quais realizaram
uma visita ao Laboratório de Desempenho PneumoCardioVascular & Músculos
Respiratórios da UFRN, onde foram esclarecidos sobre os procedimentos e assinaram o
termo de consentimento livre e esclarecido, e outros 9 sujeitos foram avaliados no
Laboratório de Avaliação e Pesquisa em Desempenho Cardiorrespiratório, da UFMG. Em
ambos os centros os procedimentos foram padronizados em relação aos dados
antropométricos, espirométricos e eletromiográficos.
2.2 . Aspectos éticos da pesquisa
Após esclarecimentos sobre os procedimentos da pesquisa e assinatura do termo
de consentimento livre e esclarecido (TCLE) (Apêndice A), os sujeitos foram submetidos à
avaliação. Por ocasião da publicação dos resultados da pesquisa, foi assegurado o
anonimato, o respeito e a dignidade humana segundo a resolução 466/12 do conselho
Nacional de Saúde. Este projeto foi submetido ao Comitê de Ética em Pesquisa (CEP) da
UFRN, obtendo parecer favorável de número 424.987/2013 (Anexo 1).
32
2.3. Desenho do estudo
Os sujeitos foram convidados a participarem do estudo por convite verbal, sendo
uma amostra não probabilística e por conveniência. Após assinarem o TCLE, e
receberem orientações gerais sobre a pesquisa, a avaliação antropométrica foi realizada
para a caracterização da amostra. Após a coleta dos dados antropométricos, foi realizada
a randomização das manobras a serem desenvolvidas: PImáx, PEmáx, pressão
inspiratória nasal (SNIP) e manobras de CVMI para ECOM, ESC e RA. A sEMG foi
realizada durante o desenvolvimento das manobras supracitadas. O fluxograma deste
estudo segue na figura 1.
33
Figura 1. Fluxograma do estudo
Seleção de sujeitos
UFRN/ UFMG
Assinatura do TCLE e
orientações sobre os
procedimentos
Avaliação Antropométrica e Função Pulmonar
n = 35 24 sujeitos avaliados na UFRN
11 sujeitos na UFMG
Randomização das manobras
Realização das 5 manobras +
sEMG
5 sujeitos excluídos
5 minutos de descanso entre
grupos de manobras e 1 minuto
de descanso entre as manobras
semelhantes
34
2.4. Antropometria
Todos os procedimentos foram realizados em um ambiente com temperatura de
21oC. A avaliação antropométrica foi realizada através da medida do peso corporal e da
altura do indivíduo em uma balança marca WELMY® modelo R-110 (WELMY, Santa
Bárbara d´Oeste, Brasil), calibrada por um técnico do Instituto Nacional de Metrologia,
normalização e Qualidade Industrial (INMETRO) (Figura 2).
A estatura foi mensurada com indivíduos sem sapatos, orientados a estar com os
calcanhares unidos e o mais ereto possível com calcanhares, panturrilhas, nádegas e
dorso em contato com o antropômetro. Foi realizado o alinhamento da cabeça onde a
região occipital também estivesse em contato com o antropômetro. O peso também foi
mensurado com o sujeito em posição ereta e sem sapatos ou roupas pesadas. O índice
de massa corpórea (IMC) foi calculado de acordo com a fórmula previamente descrita44
peso/altura2.
Figura 2. Balança WELMY® modelo R-110
35
2.5. Avaliação da função pulmonar
2.5.1. Espirometria
A espirometria forçada também foi realizada para a caracterização da amostra e
seguiu os procedimentos técnicos e os critérios de aceitabilidade previamente descritos45.
Foram considerados o volume expiratório forçado do 1º segundo (VEF1), a capacidade
vital forçada (CVF) e a relação VEF1/CVF em valores absolutos e relativos e seus valores
de referência46. O equipamento utilizado foi o KoKo Digidoser Spirometer® (PDS
Instrumentation, Louisville, CO, EUA) (Figura 3), calibrado diariamente através de uma
seringa de volume de 3 litros (VIASYS healthcare GmbH®, Hoechberg, Alemanha).
Os sujeitos foram colocados em posição sentada, confortavelmente, em assentos
com encosto e joelhos a 90º, segundo os procedimentos técnicos e os critérios da
Sociedade Brasileira de Pneumologia e Tisiologia (SBPT)45. Previamente à realização do
teste, todos os sujeitos foram instruídos detalhadamente sobre todos os procedimentos.
Os sujeitos respiraram através de um bocal de papelão descartável colocado entre seus
dentes e assegurado para que não houvesse vazamentos durante a respiração. A seguir,
foi solicitado que eles fizessem uma inspiração máxima próximo à capacidade pulmonar
total (CPT), seguido de uma expiração máxima próximo ao volume residual (VR). Foram
realizados no máximo cinco testes em cada sujeito e considerados os três melhores
sendo considerada uma variabilidade entre eles inferior a 5% ou 200 mililitros. Foram
considerados o VEF1 e a CVF nos seus valores absolutos e relativos46.
36
Figura 3. Espirômetro KoKo Digidoser®
2.5.2. Pressões respiratórias máximas
O manovacuômetro digital (NEPEB-LabCare/UFMG, Belo Horizonte-MG, Brasil)
(Figura 4) foi utilizado para mensuração das pressões respiratórias máximas. Antes de
cada teste, os sujeitos foram orientados detalhadamente sobre os procedimentos. Foi
utilizado um bocal descartável acoplado ao manovacuômetro. A PImáx foi mensurada
solicitando aos indivíduos, na posição sentada, a realização de uma expiração máxima
(próxima ao VR), seguida de uma inspiração máxima (próxima a CPT). A PEmáx, por sua
vez, foi realizada solicitando aos indivíduos uma inspiração máxima até próximo da CPT,
seguida de uma expiração forçada. O bocal acoplado ao manovacuômetro apresentava
um orifício de 2mm de diâmetro para que os valores de PEmáx não sofressem influência
das pressões geradas pelos músculos da orofaringe e da face. Os procedimentos foram
realizados segundo a descrição de Black e Hyatt, 196947. Para cada avaliação foi
considerado o máximo valor obtido em até cinco provas, desde que este valor não fosse
superior a 10% entre as três melhores provas48 seguindo os critérios seguindo as
37
recomendações da American Toracic Society/ European Respiratory Society
(ATS/ERS)34.
2.5.3. Sniff Teste
O sniff teste, para a obtenção da pressão inspiratória nasal (SNIP), foi realizado
solicitando ao paciente que realizasse uma inspiração forçada (uma fungada) a partir da
capacidade residual funcional (CRF). O sniff teste foi obtido pela fossa nasal através de
um plugue com um orifício de aproximadamente 1 mm, acoplado a um cateter conectado
ao manovacuômetro digital mantendo a narina contralateral aberta. Foram realizadas 10
medidas separadas por um período de repouso de 30 segundos49. Para avaliação do sniff
teste foi utilizado o mesmo manovacuômetro digital que para as manobras máximas
(NEPEB-LabCare/UFMG, Belo Horizonte-MG, Brasil) (Figura 4).
Figura 4. Manovacuômetro digital NEPEB-LabCare/UFMG
38
2.6. CVMI de Esternocleidomastóideo e Escaleno
Considerando a atividade principal dos músculos ESC e ECOM, a mesma CVMI foi
usada para ambos músculos. A CVMI foi medida com o sujeito em decúbito dorsal,
joelhos estendidos, cotovelos dobrados (90o ombro e 90o cotovelo) com mãos acima da
cabeça repousando sobre a mesa (Figura 5). Foi requisitado que o sujeito girasse a
cabeça para o lado oposto ao músculo avaliado (no caso, girar para o lado esquerdo,
visto que o hemicorpo avaliado foi o direito) e realizasse uma flexão ântero-lateral do
pescoço para o lado do músculo avaliado (para o lado direito). O avaliador impôs uma
resistência manual à contração realizada pelo sujeito, realizando uma pressão na região
temporal da cabeça e na região maxilar frontal em direção oblíqua posterior50. A
contração foi sustentada por 5 segundos e a manobra foi realizada 3 vezes, com
intervalo de 1 minuto entre as manobras. Uma média da RMS dessas três manobras de
CVMI foi calculada51.
Figura 5. CVMI de ECOM e ESC
39
2.7. CVMI de Reto Abdominal
Para realização da contração voluntária máxima isométrica de reto abdominal o
sujeito encontrava-se em supino, braços repousando sobre a maca (na lateral do corpo),
joelhos fletidos e pés apoiados (Figura 6). O avaliador, posicionado atrás do sujeito,
aplicou uma resistência manual bilateral sobre os ombros, e foi requisitado ao sujeito uma
flexão de tronco35. A contração foi sustentada por 5 segundos e a manobra foi realizada 3
vezes, com intervalo de 1 minuto entre as manobras. Assim como para CVMI de ECOM e
ESC, uma média da RMS dessas três manobras de CVMI foi calculada51.
Figura 6. CVMI de RA
2.8. Eletromiografia de Superfície
Os eletrodos foram fixados na pele após a mesma ser preparada com abrasão,
seguida de tricotomia e limpeza com álcool a 70%, de acordo com as recomendações da
SENIAM8. Este procedimento foi realizado nas seguintes regiões para fixação do eletrodo:
(1) ECOM: terço inferior da distância entre o processo mastóide e a articulação
40
esternoclavicular52 (Figura 7); (2) ESC: 5 cm para a direita a partir da articulação
esternoclavicular e, neste ponto, 2 cm para cima53 (Figura 7); e (3) RA: ao nível da cicatriz
umbilical, 4 centímetros à direita31 (Figura 8).
A captação do sinal foi realizada através de eletrodos auto-adesivos de superfície,
passivos, composto por um sistema de Ag/AgCl (double hall - Miotec®) associado a um
gel condutor, de configuração bipolar, com dimensão de 4 cm x 2,2 cm de área adesiva e
1 cm de área condutora, separados por uma distância inter-eletrodo de 2 cm (Figura 9).
Figura 7. Posicionamento de eletrodos nos músculos ECOM e ESC
Figura 8. Posicionamento de eletrodos em RA
41
Figura 9. Eletrodos auto-adesivos de superfície
Todos os eletrodos foram posicionados no hemicorpo direito, para evitar a
contaminação pelo sinal cardíaco, sendo sempre posicionados no sentido das fibras
musculares. Para aquisição e processamento dos sinais eletromiográficos foi utilizado o
eletromiógrafo TeleMyo DTS Desk Receiver® (Noraxon U.S.A. Inc., Scottsdale, USA)
(Figura 10) de 4 sensores wireless Clinical DTS (Noraxon U.S.A. Inc., Scottsdale, USA)
(Figura 11) com resolução de 16 bits e razão de rejeição de modo comum (RRMC) >100
dB. Os sinais foram captados numa frequência de amostragem configurada em 1500 Hz,
com filtro pré-programado do tipo passa-baixa de 500 Hz e amplificados 1000 vezes,
capturados e armazenados pelo software MR 3.2 (Noraxon U.S.A. Inc., Scottsdale, USA)
(Figura 12), durante as manobras de sniff teste, PImáx, PEmáx e CVMI dos músculos RA,
ECOM e ESC.
42
Figura 10. TeleMyo DTS Desk Receiver®
Figura 11. Sensores wireless Clinical DTS
43
Figura 12. Tela do software MR 3.2
2.8.1. Obtenção da RMS
2.8.1.1. Processamento dos sinais eletromiográficos
O processamento do sinal eletromiográfico foi realizado com o seguinte
procedimento: aplicação de filtro para remoção de eletrocardiograma (ECG), configurado
para eliminação do ruído causado pelo sinal elétrico cardíaco; smoothing, com algorítimo
RMS e janela de 50ms, para eliminação dos sinais não reprodutíveis; e retificação do tipo
fullwave, para conversão do sinal eletromiográfico de negativo para positivo35 (Figura 13).
44
Figura 13. Sinais eletromiográficos brutos (figura superior) e após processados (figura
inferior)
2.8.1.2. Seleção das manobras para cálculo da RMS
ECOM, ESC, RA: Foram realizadas as médias das três CVMIs. A duração de cada
manobra foi de 5 segundos50. Desta forma, a RMS adotada foi a média da ativação
das três contrações51.
PImáx, PEmáx e sniff teste: Foi calculada a RMS da manobra que gerou a maior
pressão respiratória. O software usado pelo manovacuômetro digital NEPEB-
LabCare/UFMG exibe a duração das manobras respiratórias (Figura 14). Sendo
45
assim, o intervalo analisado para calcular a RMS foi baseado na duração dada por
esse software, seguindo as recomendações da American Toracic Society/
European Respiratory Society (ATS/ERS)34.
Figura 14. Software do manovacuômetro NEPEB-LabCare/UFMG
2.9. Amostra
2.9.1. Cálculo Amostral
A amostra do estudo foi estabelecida considerando os dados eletromiográficos dos
músculos ECOM, ESC e RA, durante as cinco manobras estudadas (PImáx, PEmáx, sniff
teste, CVMIECOM/ESC e CVMIRA) dos 10 primeiros sujeitos avaliados a partir de um estudo
piloto. Para o cálculo amostral foram consideradas as cinco manobras supracitadas para
cada músculo54. Para um nível de significância de 0,05 (=0,05) e um poder estatístico de
46
0,80 (=0,20), o tamanho amostral resultante foi de 20 sujeitos, como demonstrado no
quadro abaixo (Quadro 1). O pacote estatístico Statistical Package for Social Science
(SPSS), versão 17.0 foi utilizado para processamento das análises.
Quadro 1. Tamanho amostral para cada um dos músculos estudados
Músculo Tamanho efeito No amostral Valor p
ECOM 0,492 10 0,001
ESC 0,412 16 0,013
RA 0,692 6 0,001
2.9.2. Critérios de Inclusão
Foram incluídos no estudo sujeitos com idade entre 18 e 50 anos, com Índice de
Massa Corporal (IMC) que não caracterizasse sobrepeso (IMC>25 kg/m2) ou desnutrição
(18 kg/m2)44, sem história de tabagismo atual ou anterior, bem como exposição
ocupacional em ambiente de risco46; sem deformidades torácicas evidentes55 e não
relatar história de doenças neuromusculares, respiratórias e/ou cardíacas56.
2.9.3. Critérios de Exclusão
Foram excluídos do estudo os sujeitos com incapacidade de compreender e/ou
executar os procedimentos do protocolo de pesquisa ou que, porventura, viessem a desistir
em participar do estudo.
47
2.10. Análise Estatística
A normalidade dos dados das variáveis antropométricas, função pulmonar e
variáveis eletromiográficas, foi avaliada pelo teste Shapiro-Wilk. As variáveis
antropométricas e de função pulmonar foram analisadas pelo Teste t de student. Idade,
sexo, índice de massa corporal (IMC) e os valores espirométricos foram utilizados para
caracterizar a amostra. As comparações entre manobras estudadas foram realizadas pelo
teste de Friedman e post-hoc de Dunn’s para comparações múltiplas entre manobras
inspiratórias, e Mann Whitney para manobras expiratórios. Diferenças entre os gêneros
foram realizadas pelo teste t de Student ou Mann-Whitney de acordo com a normalidade
dos dados. As comparações entre os diferentes operadores foram realizadas pelo teste t
não pareado. Para análise estatística, o software GraphPad Prism 5® (GraphPad
Software Inc.) foi utilizado, com um nível de significância de 5% (p <0,05).
3. RESULTADOS E DISCUSSÂO
49
Os resultados a respeito dos achados deste estudo estão dispostos no artigo a 5
seguir, que está formatado nas normas da revista à qual será submetido (Journal of
Electromyography and Kinesiology), e será submetido após finalização das correções.
O artigo é intitulado: Respiratory muscles sEMG normalization in healthy subjects:
Maximum Voluntary Isometric Contraction versus Maximal Respiratory Pressures.
50
Respiratory muscles sEMG normalization in healthy subjects: Maximum Voluntary 10
Isometric Contraction versus Maximal Respiratory Pressures
Azevedo IGa, Aliverti Ab, Aguiar Ka, Evangelista MAa, Montemezzo Dc, Lima VPc,
Pereira DAGc, Velloso Mc, Parreira VFc, Dornelas de Andrade Ad, Britto RRc , Vanessa
R Resquetia,e, Fregonezi Ga,e
aLaboratório de Desempenho PneumoCardioVascular & Músculos Respiratórios - 15
Universidade Federal do Rio Grande do Norte
b Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria - Politecnico di Milano
c Escola de Educação Física, Fisioterapia e Terapia Ocupacional da Universidade
Federal de Minas Gerais
d Laboratório de Fisioterapia e Fisiologia CardioPulmonar - Universidade Federal de 20
Pernambuco
e PneumoCardioVascular Lab, Hospital Universitário Onofre Lopes – Empresa Brasileira
de Serviços Hospitalares – EBSERH
Keywords: Electromyography; Respiratory Muscles; Normalization.
Author for correspondence: 25
Ingrid Guerra Azevedo
Laboratório de Desempenho PneumoCardioVascular & Músculos Respiratórios -
Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Universidade Federal do Rio Grande do
Norte – Campus Lagona Nova – Caixa Postal 1524 59072-970 – Natal/RN (Brazil) Cell:
+55 84 9609 6606. 30
Financial support: Financial support: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de
Nível Superior (CAPES )- Programa Nacional de Cooperação Acadêmica - PROCAD
51
764/2010 Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)-Universidade Federal
de Minas Gerais (UFMG)- Universidade Federal de Pernambuco (UFPE).
35
Abstract:
Aim: To evaluate surface electromyography (sEMG) normalization procedures for
respiratory muscles by comparing muscle activation during Maximum Voluntary
Isometric Contraction (MVIC) and Maximal Respiratory Pressures (PImax, PEmax and
SNIP). Evaluated muscles were: sternocleidomastoid (SCM), scalene (SCA) and rectus 40
abdominis (RA). We assessed healthy subjects in relation to anthropometric
characteristics, spirometry and sEMG. Results: Specific MVIC for SCM, SCA and RA
showed the highest RMS. When we grouped sample into gender we found no difference
among RMS values for the studied SCM maneuvers, while for SCA, MVICSCM/SCA was
the one with the highest RMS and for RA, MVICRA in men. Once considering women, 45
MVICSCM/SCA showed the highest RMS for SCM, SCA and MVICRA showed the highest
value for RA. Conclusion: MVIC for SCM, SCA and RA muscles showed the highest
RMS values. When comparing RMS between the studied groups, there was no
significant difference between men and women.
50
52
1. Introduction
Surface electromyography (sEMG) is a noninvasive method of muscle electrical
activity assessment and can be applied for research purposes and clinical studies.
sEMG allows assessing the timing and intensity of muscle activity, fatigue occurrence,
changes in Motor Units (MU) composition, results from muscle training programs, as 55
well as neural recruitment strategies 3, 57-58. Regarding the respiratory muscles, sEMG
allows to evaluate the level and the pattern of activation during several respiratory
maneuvers (American Thoracic Society and European Respiratory) 34.
Due to the large signal variability, between individuals and between attempts,
different normalization techniques have been developed to reduce this variability. The 60
amplitude of electromyograms normalization consists in converting the signal values in
an established range, minimum and maximum, allowing comparisons between
muscles, tasks and subjects 5.
There are different procedures to normalize the amplitude of electromyographic
signal: Maximum Voluntary Isometric Contraction (MVIC); Maximum Peak 65
Electromyographic Signal; Electromyographic Signal Average Value 6 and
Electromyographic Signal Fixed Value 15. Studies conducted in 2008, by Burden 16, and
in 2000, by Clarys 17, have discussed the benefits and limitations of sEMG data
normalization. However, such studies have not brought results that allowed
researchers to choose the suitable procedure to normalize sEMG data 40-43. 70
Normalization procedures of respiratory muscle sEMG signal, frequently use maximal
inspiration maneuver holding to total lung capacity (American Thoracic Society and
53
European Respiratory Society, 2002) and resting breathing are used 5, in which not all
respiratory muscles involved are maximally activated.
Thus, the aim of this study was to evaluate sEMG normalization procedures for 75
respiratory muscles, comparing muscles activation during Maximum Voluntary
Isometric Contraction (MVIC) and Maximal Respiratory Pressures (Maximal Inspiratory
Pressure - PImax, Maximal Expiratory Pressure - PEmax and Maximal Sniff Nasal
Inspiratory Pressure - SNIP), through RMS (root mean square) values of three
respiratory muscles: sternocleidomastoid (SCM), scalene (SCA) and rectus abdominis 80
(RA), during the execution of different maneuvers.
2. Methods
This is a cross-sectional study with healthy subjects, approved by the human
research University Ethics Committee (424.987/2013) conducted according to the
Helsinki Declaration guideline. 85
A pilot study was carried out in order to estimate the required sample size (n).
The study sample was established considering the electromyographic data of SCM,
SCA, RA and diaphragm (EIS) during five maneuvers (PImax, PEmax, SNIP,
MVICSCM/SCA and MVICRA) performed in the first 10 subjects from a pilot study, analyzed
through ANOVA. To calculate sample size, the five maneuvers for each muscle were 90
considered 54. For a significance level of 0.05 (a = 0.05) and a statistical power of 0.80
(b = 0.20), the resulting sample size was 20 subjects.
The study included subjects aged between 18 and 50 years, with normal Body
Mass Index (BMI) (WHO, 2014) no history of current or previous smoking, and
occupational exposure to risk environment 59; no reported chest deformities and no 95
54
history of neuromuscular, respiratory and/or cardiac diseases 59. Subjects unable to
understand and/or to perform the protocol procedures or those that gave up
participating were excluded.
Study design
The study was developed in two University centers following the same procedures 100
and using the same equipments. Two Physical Therapists were trained to perform all
assessment. Thirty participants, chosen by convenience, performed a visit to either
laboratory. Where they were informed about the procedures and signed a consent form.
In both centers procedures were standardized and anthropometric, spirometric and
sEMG data were collected. All procedures were performed in a temperature of 21oC. 105
Anthropometric evaluation was performed to characterize the sample by
measuring individuals’ weight and height on a scale model R-110 (WELMY®, Santa
Bárbara d'Oeste, Brazil). PImax, PEmax, SNIP, MVIC for SCM, SCA and RA were
performed using the same equipment in both centers. After anthropometric data
collection maneuvers randomization was performed. sEMG was carried out during 110
maneuvers development.
2.1. Data collection
2.2.1. Lung function
Spirometry was performed using KoKo Spirometer Digidoser (PDS
Instrumentation, Louisville, CO, USA) to characterize the sample and followed technical 115
procedures and acceptance criteria previously described (American Thoracic Society
and European Respiratory Society, 2002). Forced expiratory volume in one second
55
(FEV1), forced vital capacity (FVC) and FEV1/FVC ratio in absolute and relative values
were considered and presented as percentage for the study population 59.
Respiratory muscles maximal pressures were assessed using an electronic 120
manometer (NEPEB-LabCare/UFMG, Belo Horizonte, Brazil) Individuals were positioned
on sitting position and asked to perform a maximal expiration (near residual volume)
followed by a maximal inspiration (near to total lung capacity) for PImax. A maximal
inhalation (near to total lung capacity) followed by a forced expiration was performed for
PEmax. The highest value obtained in up to five maneuvers was chosen, since this value 125
did not exceed 10% among the three best trials 48, 60. Maximal Sniff Nasal Inspiratory
Pressure (SNIP) was assessed by sniff test. Individuals were required to perform a “sniff”
from functional residual capacity. The procedure consisted in to close one nasal cavity
with a plug with a hole of approximately 1 mm, coupled to a catheter connected to a
digital manometer. Ten measurements were performed with an interval of 30 seconds 130
between them 61. To assess SNIP the same electronic manometer was used.
2.2.2. MVIC of Scalene and Sternocleidomastoid Muscles
The same MVIC used to SCA and SCM followed previous recommendation 50,
which was measured with the subject in supine, straight legs, tucked elbows (90o elbow
and 90o shoulder) with hands above head resting on bed. Subjects were requested to 135
turn its head to the opposite side of the evaluated muscle (in this case, turning to the left
side, whereas the right hemibody was assessed) and perform an anterolateral flexion of
the neck to the side of the evaluated muscle (to the right). The evaluator conducted a
pressure against the contraction performed by the subject. Pressure was applied at
temporal region of the head and chin in the oblique posterior direction 50. The contraction 140
56
was sustained for 5 seconds and the maneuver was performed for 3 times, with 1 minute
interval between maneuvers 51.
2.2.3. MVIC of Rectus Abdominal Muscle
Spirometry was performed using KoKo Spirometer Digidoser (PDS
Instrumentation, Louisville, CO, USA) to characterize the sample and followed technical 145
procedures and acceptance criteria previously described (American Thoracic Society
and European Respiratory Society, 2002). Forced expiratory volume in one second
(FEV1), forced vital capacity (FVC) and FEV1/FVC ratio in absolute and relative values
were considered and presented as percentage for the study population 59.
Respiratory muscles maximal pressures were assessed using an electronic 150
manometer (NEPEB-LabCare/UFMG, Belo Horizonte, Brazil) Individuals were positioned
on sitting position and asked to perform a maximal expiration (near residual volume)
followed by a maximal inspiration (near to total lung capacity) for PImax. A maximal
inhalation (near to total lung capacity) followed by a forced expiration was performed for
PEmax. The highest value obtained in up to five maneuvers was chosen, since this value 155
did not exceed 10% among the three best trials 48, 60. Maximal Sniff Nasal Inspiratory
Pressure (SNIP) was assessed by sniff test. Individuals were required to perform a “sniff”
from functional residual capacity. The procedure consisted in to close one nasal cavity
with a plug with a hole of approximately 1 mm, coupled to a catheter connected to a
digital manometer. Ten measurements were performed with an interval of 30 seconds 160
between them 61. To assess SNIP the same electronic manometer was used.
57
2.2.4. Surface Electromyography
For electrode placement, the skin was prepared with abrasion, followed by skin 165
shaving and cleaning with 70% alcohol, according to recommendations of Surface
Electromyography for Non-Invasive Assessment of Muscles (SENIAM) 8. The following
regions were used for sEMG signals acquisition: (1) SCM: lower third of the distance
between mastoid process and sternoclavicular joint 52; (2) SCA: 5 cm to the right from
the sternoclavicular joint and from this point, to 2 cm above 53; (3) RA: umbilicus level, 4 170
cm to the right31.
The signal capture was performed using self-adhesive electrodes surface,
consisting of a system of Ag/AgCl (hall double - Miotec®) associated with a conductive
gel, bipolar configuration with dimensions of 4 x 2, 2 cm and 1 cm adhesive area of
conductive area, separated by an inter-electrode distance of 2 cm. 175
All electrodes were positioned in the right hemibody, to avoid contamination by
the cardiac signal following muscle fibers direction. For acquisition and processing of
electromyographic signal, a signal conditioner module with 4 wireless sensors, resolution
of 16 bits and reason for common mode rejection (RCMR) > 100 Db were used (DTS
TeleMyo Desk Receiver® (Noraxon USA Inc., Scottsdale, USA). Signals were captured 180
in a sampling frequency of 1500 Hz, with pre-programmed low-pass filter of 500 Hz and
amplified 1000 times, captured and stored by MR 3.2 software (Noraxon USA Inc®.,
Scottsdale, USA) during the maneuvers.
2.2. Data analysis
2.2.1. Surface Electromyography Analyses 185
58
After electrical signal acquisition the following signal processing was performed:
filter for removal of electrocardiogram (ECG), configured to eliminate the noise caused
by the cardiac electrical signal; fullwave rectification and smoothing, with algorithm RMS
and a 50ms window 35; calculation of mean RMS value within the period of the maneuver
(RMS,m). 190
In each individual, for PIMAX, PEMAX and SNIP maneuvers, the RMS,m values
obtained from the maneuvers with the highest pressures were considered for further
analysis, while for MVICs the average values of RMS,m among the three maneuvers
were considered 51. The duration of each MVIC maneuver was 5 seconds 50. The
software used by the digital manometer (NEPEB-LabCare/UFMG) displays the duration 195
of respiratory maneuvers. Thus, the analyzed interval to calculate RMS was based on
the duration given by this software, following the recommendations of ATS/ERS
(American Thoracic Society and European Respiratory Society, 2002).
2.2.2. Statistical analysis
Data normality was assessed by Shapiro-Wilk test. Anthropometric and 200
pulmonary function variables were analyzed by Student's t test. Age, gender, Body Mass
Index (BMI) and spirometric values were used to characterize the sample. Comparisons
among studied maneuvers were performed by Friedman Test and Dunn’s post-hoc for
multiple comparisons among inspiratory maneuvers, and Mann Whitney test for
expiratory maneuvers. Subgroups differences between genders were performed by 205
Student's t test or Mann-Whitney test according to data normality. Comparisons between
different operators were performed by unpaired t-test. For statistical analysis, GraphPad
59
Prism 5® (GraphPad Software Inc.) software was used with a significance level of 5% (p
< 0.05).
3. Results 210
Although 35 subjects were recruited, the final sample consisted of 30 subjects
(15 women, mean age 25.7 ± 6.42 years and BMI 22.2 ± 1.73kg/m²) because five
subjects were excluded due to high BMI (>25 kg/m²). Data from SCA refer to 29
subjects, because in one male subject the signal was corrupted due to motion artifacts.
Seven subjects (2 men and 5 women) were evaluated in Belo Horizonte and 23 215
subjects (13 men and 10 women) in Natal. Spirometric indexes are presented in Table
1. No significant differences between genders were found regarding BMI and lung
function values. Only age and absolute PEmax approached statistical significance when
we compared between different genders (p=0.06 and p=0.0005, respectively).
The main results of the present study are shown in figures 1 and 2, where the RMS 220
ranges of SCM and SCA (figure 1) and RA (figure 2), obtained respectively during
PImax, SNIP and MVICSCM/SCA (figure 1) and PEmax and MVICRA (figure 2), are reported
for the overall subjects (top panels) and for men and women (middle and bottom panels,
respectively). In the figures the 10th, 25th, 75th and 90th percentiles, together with
median values are shown, for each considered muscle and each maneuver. In most 225
cases, the highest RMS was found during maximal voluntary isometric contraction
maneuvers.
Considering the subgroups of men and women no statistical differences were found
between RMS values (p>0.05). When considering only men, there was no statistical
difference between RMS values for SCM in the different maneuvers, while maximal 230
60
voluntary isometric contractions were the maneuvers providing the highest RMS for
SCA (p=0.0015 compared to PImax, p=n.s. compared to SNIP) and RA (p<0.001
compared to PEmax). When considering only women, maximal voluntary isometric
contractions were again the maneuvers providing the highest RMS for all muscles,
namely SCM (p=0.0010 compared to both PImax and SNIP), SCA (p=0.0224 compared 235
to PImax, p=n.s. compared to SNIP) and RA (p<0.0001).
No statistical differences were found between RMS values obtained in the two
different centers with different operators when considering SCA and RA muscles.
Regarding SCM, statistically significant differences between centers/operator were
found for PImax and SNIP (p=0.021 and p=0.017, respectively but not for MVIC. 240
4. Discussion
Surface electromyography is a technique that presents a wide variability of its
signal. When comparing signals between subjects, attempts, tasks or evaluation days
is necessary, different normalization techniques have been developed to reduce such
variability. Thus, normalization means dividing the amplitude of sEMG signal (or other 245
variable) for a specific task by electromyographic signal during a reference contraction
of the same muscle 5-6, 14-15.
Among respiratory muscles normalization possibilities there is the normalization
by rest breathing (tidal volume). However, according to the ATS/ERS (American
Thoracic Society and European Respiratory Society, 2002) some respiratory muscles 250
are silent during breathing at tidal volume, therefore, it is not practical to normalize
sEMG activity during breathing at rest. Furthermore, Sinderby et al., in 1998 62, found a
large standard deviation and coefficient of variability for large values of electrical
61
activity assessed by sEMG during tidal volume, indicating that this would present wide
normalization variability between subjects. Thus, as for peripheral muscles 41-43, there 255
is no consensus on the best way to normalize the electromyograms of respiratory
muscles.
The aim of this study, therefore, was to systematically evaluate sEMG
normalization procedures for three groups of respiratory muscles (SCM, SCA and RA),
by comparing muscle activation not only during Maximal Respiratory Pressures 260
maneuvers (PImax, PEmax and SNIP) but also during maximal voluntary isometric
contractions. In addition, we analyzed possible differences of the RMS values between
men and women and between different centers/operators.
The main result of the present study is that the greatest RMS values for SCM,
SCA and RA muscles occur during the MVIC maneuvers. The activation of these three 265
muscles (SCM, SCA and RA) is therefore the greatest during the execution of the
isometric contraction against a load that opposes to their primary action. Thus, a
specific maneuver for each of these muscles should be considered in order to obtain
the maximal muscle activation and the corresponding sEMG signal.
These findings are in agreement with those of Gandevia et al. 63, who concluded 270
that the amount of electrical activity generated by SCM contraction during maximal
inspiratory effort maneuver is 50% of the activity generated during rotation of the head.
Thus, if the head rotation maneuver is considered as maximal, during maximal
inspiratory maneuver only half of SCM muscle fibers are maximally activated. For SCA,
the same authors reported that the amount of electrical activity generated by the 275
contraction of SCA during maximal inspiratory effort maneuver is 70% of the activity
62
generated during head flexion. RA and external oblique muscles were also studied. It
was found that these muscles do not contract maximally during maximal expiratory
maneuver, as it happens in trunk flexion. In our study we found that the electrical
activity generated by SCM during PImax was 62% and for SCA was 63% of the 280
electrical activity generated during MVICSCM/SCA. However, it is worth noting that the
maneuver used for SCM at Gandevia’s study was head rotation, and for SCA, head
flexion. MVICSCM/SCA used in our study was an association of head rotation with head
flexion.
From a different perspective, our results are also in agreement with those of 285
another study 64, in which electrical activity of SCM, diaphragm and RA was studied
through sEMG, in nine healthy subjects while performing PImax and SNIP. When
comparing diaphragm electrical activity in these two maneuvers, there was greater
participation of diaphragm on sniff test (100%) compared to PImax (61%). RA electrical
activity showed a participation of 26% during sniff test and 11.5% during PImax. Similar 290
values were found in the present study. The activity of SCM during the sniff test was
about 85% of that measured during PImax, and RA showed an activity of about 8%
and 9%, respectively during sniff test and PImax.
Another study somehow in agreement with ours is that by Gonzales 21, who
evaluated different maneuvers for SCM and trapezius normalization in patients with 295
Myotonic Dystrophy. Among the different considered maneuvers, the one performed in
supine, when the patient elevated and rotated the head, showed the highest amplitude
of sEMG signal to SCM. This maneuver, moreover, was reported as being the one that
showed the lowest variability.
63
It is important to underline that the original hypothesis at the basis of the present 300
study was that the most appropriate maneuver to be considered for sEMG
normalization is the one with the highest RMS, representing the one that recruits more
muscle fibers 13. In fact, electromyographic signal amplitude, expressed as RMS 12
which is considered the gold standard for sEMG analysis in the time domain, has been
shown to relate to the recruitment of motor units 65. Although some authors questioned 305
about the reliability of maximal isometric contractions 66, others suggested the use of
MVIC as choice for standardization until a consensus is reached on this subject 5.
Furthermore, MVIC should not be used for dynamic contraction, only for static 17 .
In 2013, a review with standardization procedures recommendations for high
speed dynamic contractions normalization was published 67. Therefore, it is 310
recommended the normalization to be performed according to developed task, and not
using MVIC, since there are physiological processes that are proper to high speed
activities and may influence the electrical activity muscle. Thus, normalization by MVIC
would not be appropriate because it would reach inconclusive results.
Our study presents limitations and strengths. MVICs of SCM, SCA and RA were 315
performed by applying a manual resistance to the subject, without using any objective
measurements of strength or pressure, differently from PImax, PEmax and SNIP.
Possible gender and operator effects were evaluated, and no significant differences
were found between men and women and between different operators, thus
corroborating the general validity and applicability of our findings. 320
64
5. Conclusion
Maximal voluntary isometric contractions of sternocleidomastoid, scalene and
rectus abdominis show higher values of RMS compared to PImax, PEmax and SNIP. 325
Thus, these maneuvers, rather than maximal respiratory pressures, should be
considered for normalization of sEMG signals in healthy individuals.
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Table 1. Anthropometric Data and Lung Function
BMI: Body Mass Index; FVC: Forced Vital Capacity; FEV1: Forced expiratory volume in one
second; FEV1/FVC: Tiffeneau Index; PImax: Maximal Inspiratory Pressure; PEmax:
Maximal Expiratory Pressure; %pred: percentage of predicted value.
Total (n = 30)
Male (n = 15)
Female (n= 15)
P value
Age
(years)
25.7 ± 6.42
23 ± 3.61
27.3 ± 5.89
p = 0.06
BMI (Kg/m2)
22.2 ± 1.73 22.6 ± 1.42 21.7 ± 1.87 p = 0.30
FVC (% pred.)
FEV1
(% pred.)
90.8 ± 11.5 91 ± 11.3
89.1 ± 10.5 87.5 ± 10.1
91.3 ± 11.3 93.4 ± 10.5
p = 0.28
p = 0.16
FEV1/FVC(% pred.)
PImax
PImax
(% pred.)
96.7 ± 10.7 117.5 ± 37.5
99 ± 33.5
96.7 ± 9.5 123.4 ± 25.9 90.3 ± 19.8
97 ± 11.8 104.8 ± 42.3 107.8 ± 42.1
p = 0.68 p = 0.16
p = 0.12
PEmax
121.5 ± 37.3 145.7 ± 35.3 101.9 ± 23.3 p = 0.0005
PEmax (% pred.)
100.7 ± 25.8 99.6 ± 26.2 101.7 ± 26.3 p = 0.63
Captions to illustration
Fig. 1. RMS data values regarding Inspiratory Muscles (Sternocleidomastoid and Scalene)
for the five maneuvers studied. A: Total Sample; B: Male; C: Female. PImax: Maximal
Inspiratory Pressure; PEmax: Maximal Expiratory Pressure; SNIP: Maximal Sniff Nasal
Inspiratory Pressure; MVICSCM/SCA: Maximal Voluntary Isometric Contraction for
Sternocleidomastoid and Scalele. *(p< 0.05) Comparisons among studied maneuvers
were performed by Friedman test.
Fig. 2. RMS data values regarding Rectus Abdominis muscle for expiratory maneuvers studied. A:
Total Sample; B: Male; C: Female. PEmax: Maximal Expiratory Pressure and MVICRA: Maximal
Voluntary Isometric Contraction for Rectus Abdominis. *(p< 0.05). Comparisons among
studied maneuvers were performed by Mann-Whitney test.
Illustrations
Fig. 1. RMS data values regarding Inspiratory Muscles (Sternocleidomastoid and Scalene) for the
five maneuvers studied. A: Total Sample; B: Male; C: Female. PImax: Maximal Inspiratory
Pressure; PEmax: Maximal Expiratory Pressure; SNIP: Maximal Sniff Nasal Inspiratory Pressure;
MVICSCM/SCA: Maximal Voluntary Isometric Contraction for Sternocleidomastoid and Scalele.
*(p< 0.05) Comparisons among studied maneuvers were performed by Friedman test.
Fig. 2. RMS data values regarding Rectus Abdominis muscle for expiratory maneuvers studied. A:
Total Sample; B: Male; C: Female. PEmax: Maximal Expiratory Pressure and MVICRA: Maximal
Voluntary Isometric Contraction for Rectus Abdominis. *(p< 0.05). Comparisons among
studied maneuvers were performed by Mann-Whitney test.
4. CONCLUSÃO
75
A manobra de CVMI específica para os músculos ECOM, ESC e RA foi a que
apresentou maiores valores de RMS, enquanto que para o EIC foi a medida de PEMáx.
Quando comparamos a RMS das manobras estudadas entre os grupos, não houve
diferença significativa entre eles. Na análise intragrupo, ao considerar apenas homens,
não houve diferença estatística entre os valores de RMS das manobras estudadas para
ECOM, enquanto para ESC, a CVMIECOM/ESC foi a manobra que apresentou maior valor de
RMS; para RA foi a sua CVMI, e para EIC foi CVMIRA. Uma vez considerando as
mulheres, a CVMI de ECOM, ESC e RA também apresentou maior valor de RMS, e para
EIC foi a manobra de PEmáx. Adicionalmente, este resultado sugere que a localização
mais adequada de captação de atividade elétrica do diafragma não seria a do oitavo EIC,
visto que tal posicionamento recrutou principalmente a musculatura expiratória quando a
atividade elétrica foi avaliada na posição sentada.
5. REFERÊNCIAS
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6. ANEXOS
81
82
83
84
APÊNDICES
86
APÊNDICE A - Termo de Consentimento Livre e Esclarecido
TERMO DE CONSENTIMENTO
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE
CURSO DE FISIOTERAPIA
TERMO DE CONSENTIMENTO LIVRE E ESCLARECIDO
Esclarecimentos
Este é um convite para você participar da pesquisa NORMALIZAÇAO DE
ELETROMIOGRAFIA DE SUPERFICIE DOS MÚSCULOS RESPIRATÓRIOS EM
SUJEITOS SAUDÁVEIS: CONTRAÇÃO VOLUNTÁRIA MÁXIMA ISOMÉTRICA
VERSUS PRESSÕES RESPIRATÓRIAS MÁXIMAS, que é coordenada pelo Professor
Dr. Guilherme Augusto de Freitas Fregonezi e a mestranda Ingrid Guerra Azevedo.
Sua participação é voluntária, o que significa que você poderá desistir a qualquer
momento, retirando seu consentimento, sem que isso lhe traga nenhum prejuízo ou
penalidade. Não haverá pagamento pela sua participação.
Essa pesquisa procura avaliar a atividade eletromiográfica dos músculos do
pescoço (esternocleidomastóideo e escaleno), da barriga (reto abdominal) e da caixa
torácica (diafragma). Estes procedimentos não são invasivos e serão acoplados bocais à
sua boca para realização de manobras respiratórias, além de serem colocadas várias
eletrodos nos músculos a serem estudados. Esses eletrodos transmitirão a atividade
87
elétrica dos seus músculos e não provocarão dor. Um dos examinadores irá orientar a
maneira como você deverá permanecer sentado e/ou deitado. Após cada instrução, você
permanecerá parado durante alguns minutos e as medidas serão registradas. Será dado
um tempo para que você possa descansar entre cada repetição.
Os procedimentos que serão realizados não trarão nenhum risco para a sua saúde,
pois não serão realizados procedimentos que envolvam corte, introdução de instrumentos
e coletas de sangue.
Todas as informações obtidas serão sigilosas e seu nome não será identificado em
nenhum momento.
Qualquer dúvida que você tiver a respeito desta pesquisa, poderá perguntar
diretamente para Dr. Guilherme Augusto de Freitas Fregonezi no endereço:
Departamento de Fisioterapia da UFRN na Universidade Federal do Rio G. Norte
Caixa Postal 1524 - Campus Universitário Lagoa Nova, CEP 59072-970 Natal - RN –
Brasil ou pelos telefones (84) 3342-2001.
Endereço do Comitê de Ética em Pesquisa do Hospital Universitário Onofre Lopes:
Rua General Gustavo Cordeiro de Farias, S/N, Petrópolis.
Consentimento Livre e Esclarecido
Eu,___________________________________________________________, declaro
estar ciente e informado(a) sobre os procedimentos de realização da pesquisa, conforme
explicitados acima, e aceito participar voluntariamente da mesma.
Assinatura do voluntário:_____________________________________
Assinatura do pesquisador:___________________________________
Data:__________
88
APÊNDICE B – Ficha de avaliação
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
DEPARTAMENTO DE FISIOTERAPIA
LABORATÓRIO DE PNEUMOCARDIOVASCULAR E MÚSCULOS RESPIRATÓRIOS
Nome: ____________________________________________________
Data de Nascimento: __________ Idade: ________________
Altura (cm): ______ Massa (Kg): ______ IMC: ________
Randomização das manobras:
1) __________________
2) __________________
3) __________________
4) __________________
5) __________________
PImáx: PEmáx: Sniff Teste
Maior valor:______ Maior valor:_______ Maior valor: _____
Duração:________ Duração:_________ Duração:________
RMS: __________ RMS:____________ RMS:___________
89
MVCECOM/ESC: MVCRA
1.
2.
3.
Média (RMS)
Espirometria:
1.
2.
3.
Média (RMS)
CVF
VEF1
VEF1/CVF
25/75%
Pico de Fluxo