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Londrina - Paraná 2016 PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO STRICTO SENSU MESTRADO EM EXERCÍCIO FÍSICO NA PROMOÇÃO DA SAÚDE CAMILA PEREIRA PLATAFORMA DE FORÇA E EQUILÍBRIO POSTURAL: GUIA DE AVALIAÇÃO E EXERCÍCIOS
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Londrina - Paraná 2016
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO STRICTO SENSU MESTRADO EM EXERCÍCIO FÍSICO NA PROMOÇÃO DA SAÚDE
CAMILA PEREIRA
PLATAFORMA DE FORÇA E EQUILÍBRIO POSTURAL:
GUIA DE AVALIAÇÃO E EXERCÍCIOS
CAMILA PEREIRA
Cidade ano
AUTOR
Londrina - Paraná
2016
PLATAFORMA DE FORÇA E EQUILÍBRIO POSTURAL: GUIA DE AVALIAÇÃO E EXERCÍCIOS
Relatório Técnico apresentado à UNOPAR, como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre Profissional em Exercício Físico na Promoção da Saúde. Orientador: Prof. Dr. Rubens Alexandre da Silva Junior
CAMILA PEREIRA
PLATAFORMA DE FORÇA E EQUILÍBRIO POSTURAL: GUIA DE AVALIAÇÃO E
EXERCÍCIOS
Relatório Técnico apresentado à UNOPAR, referente ao Curso de Mestrado
Profissional em Exercício Físico na Promoção da Saúde, Área e Concentração em
Prescrição de Exercício Físico na Idade Adulta como requisito parcial para a
obtenção do título de Mestre Profissional conferido pela Banca Examinadora:
_________________________________________ Prof. Dr. Rubens Alexandre da Silva Junior
Universidade Norte do Paraná
_________________________________________ Prof. Dra. Deise Aparecida de Almeida Pires Oliveira
Universidade Norte do Paraná
_________________________________________ Prof. Dr. Rodrigo Antonio Carvalho Andraus
(Membro Externo)
_________________________________________ Prof. Dr. Dartagnan Pinto Guedes
Coordenador do Curso
Londrina, ____ de____________de 20__.
AUTORIZO A REPRODUÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE.
Dados Internacionais de catalogação-na-publicação Universidade Norte do Paraná
Biblioteca Central Setor de Tratamento da Informação
Pereira, Camila P49 Plataforma de força e equilíbrio postural: guia de avaliação e
exercícios /Camila Pereira. Londrina: [s.n], 2016 52f. Dissertação (Mestrado Profissional em Exercício Físico na Promoção
da Saúde). Universidade Norte do Paraná.
Orientador: Prof. Dr. Rubens Alexandre da Silva Junior
1 - Exercício Físico - dissertação de mestrado - UNOPAR 2-
Controle postural 3- Postura 4- Equilíbrio– 5- Exercício 6-Biomecânica I- Silva Junior, Rubens Alexandre; orient. II- Universidade Norte do Paraná.
CDU 615.8:616
PEREIRA, Camila. Plataforma de força e equilíbrio postural: guia de avaliação e exercícios. 153. Relatório Técnico. Mestrado Profissional em Exercício Físico na Promoção da Saúde. Centro de Pesquisa em Ciências da Saúde. Universidade Norte do Paraná, Londrina. 2016.
RESUMO O sistema de controle postural é designado para manter uma infinidade de posturas estáticas e dinâmicas, de forma a programar e restaurar o estado de equilíbrio corporal. Todavia, uma diminuição da capacidade desse sistema, na habilidade de um indivíduo em se equilibrar, aumenta os riscos de lesões musculoesqueléticas, quedas e as desordens relacionadas com as lesões e internações por quedas, especialmente em idosos. Deste modo, o conhecimento sobre os principais instrumentos de avaliação que possibilitem identificar com precisão os desequilíbrios posturais é de suma importância para diagnóstico clínico e as tomadas de decisões para o tratamento e prescrição de exercícios apropriados para restauração do equilíbrio postural. O objetivo deste relatório foi apresentar uma produção técnica em formato de um livro como material didático em guia para avaliação da postura e da instabilidade da mesma por meio de um equipamento de alta tecnologia, nomeado plataforma de força, e para prescrição de exercícios específicos para treinar as estratégias de equilíbrio. O material em sua composição contem temas relevantes como: Postura, Equilíbrio, Controle Postural, Estratégias de Equilíbrio, Avaliação, Evidências e Exercícios. Tudo de forma a proporcionar ao leitor conhecimento técnico e científico sobre as melhores condutas para essa temática clínica. O processo de elaboração e confecção do livro “Plataforma de força e equilíbrio postural: guia de avaliação e exercícios” foi com base em oito capítulos. O capítulo 1 Postura Humana; capítulo 2 Equilíbrio Postural; capítulo 3 Controle Postural; capítulo 4 Avaliação do Equilíbrio – Plataforma de Força; capítulo 5 Coleta de Dados e Análise com a Plataforma de Força; capítulo 6 Evidências Científicas; capítulo 7 Exercícios para Treinamento do Equilíbrio; capítulo 8 Considerações Finais. Apesar de encontrarmos diversos artigos científicos sobre o assunto, até o momento não existe nenhum material na forma de obra, capítulo de livro ou livro que trate desses tópicos centrais sobre a temática abordada. Espera-se com esse material auxiliar os profissionais da área da promoção da saúde nas tomadas de decisões clínicas, bem como na prescrição dos melhores exercícios para melhora do equilíbrio postural. Outra obra realizada ao longo desta formação, foi a elaboração do artigo científico intitulado “A composição corporal afeta o equilíbrio unipodal em idosos?”. A temática deste artigo é abordada no livro e os resultados encontrados são pertinentes para o processo de avaliação e intervenção em idosos com base no equilíbrio, e em relação as possíveis influências ou não da composição corporal no desempenho motor. Palavras-chave: Controle Postural. Postura. Equilíbrio. Exercício. Biomecânica.
PEREIRA, Camila. Force platform and postural balance: Evaluation guide and exercises. 153. Technical Report. Professional Master´s in Exercise in Health Promotion. Research Center on Health Sciences. Northern Parana University, Londrina. 2016.
ABSTRACT The postural control system is designed to keep a multitude of static and dynamic postures in order to program and restore the state of body balance. However, a decreased ability of the system, the ability of an individual in balance, increases the risk of musculoskeletal injuries, falls and disorders related injuries and hospitalizations from falls, especially in the elderly. Thus, knowledge of the key assessment tools that enable indicate postural imbalances is extremely important for clinical diagnosis and decision making for treatment and prescribing appropriate exercises to restore postural balance. The objective of this report was to present a technical product in the shape of a book as didactic material in guide for evaluating the posture and the instability of the same through a high-tech equipment, named force platform, and for prescribing specific exercises to train the balance strategies. The material in its composition contains relevant topics such as: posture, balance, postural control, balance Strategies, Evaluation, Evidence and exercises. All in order to provide the technical and scientific knowledge reader on best behavior for this clinical issue. The process of preparing and making of "Platform of strength and postural balance: evaluation guide and exercise" was based on eight chapters. Chapter 1 Human Posture; Chapter 2 Postural balance; Chapter 3 Postural control; Chapter 4 Balance Assessment - Power Platform; Chapter 5 Data Collection and Analysis with the Force Platform; Chapter 6 Scientific Evidence; Chapter 7 Exercises for balance training; Chapter 8 Final Thoughts. Although we find many scientific papers on the subject, yet there is no material in the form of book, book chapter or book that addresses these core topics on the theme. It is hoped that this material assist health promotion professionals in making clinical decisions, as well as the prescription of the best exercises to improve postural balance. Another work carried out throughout this training, was the preparation of the scientific article entitled "Does body composition affect one-legged stance balance in older adults?". The theme of this article is discussed in the book and the results are relevant to the process of assessment and intervention in the elderly based on the balance, and for the possible influences or not body composition engine performance. Key words: Postural Control. Posture. Balance. Exercise. Biomechanic.
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 8
2. REVISÃO DE LITERATURA ................................................................................ 10
2.1. POSTURA .......................................................................................................... 10 2.2. EQUILÍBRIO POSTURAL ....................................................................................... 11
2.2.1. Equilíbrio Estático..................................................................................... 11 2.2.2. Equilíbrio Dinâmico .................................................................................. 13
2.3. CONTROLE POSTURAL ....................................................................................... 13 2.4. AVALIAÇÃO DO EQUILÍBRIO – PLATAFORMA DE FORÇA .......................................... 14 2.5. COLETA DE DADOS E ANÁLISE COM A PLATAFORMA .............................................. 16 2.6. EVIDÊNCIAS CIENTÍFICAS ................................................................................... 17 2.7. EXERCÍCIO PARA TREINAMENTO DE EQUILÍBRIO ................................................... 17
3. DESENVOLVIMENTO .......................................................................................... 22
3.1. LEVANTAMENTO BIBLIOGRÁFICO ......................................................................... 22 3.2. ELABORAÇÃO DA PRODUÇÃO TÉCNICA ................................................................ 22
3.2.1. CAPÍTULO I – Postura Humana .............................................................. 22 3.2.2. CAPÍTULO II – Equilíbrio Postural ........................................................... 23 3.2.3. CAPÍTULO III – Controle Postural ............................................................ 23 3.2.4. CAPÍTULO IV – Avaliação do Equilíbrio – Plataforma de Força .............. 23 3.2.5. CAPÍTULO V – Coleta de dados e Análise com a Plataforma de Força .. 23 3.2.6. CAPÍTULO VI – Evidências Científicas .................................................... 23 3.2.7. CAPÍTULO VII – Exercícios para Treinamento de Equilíbrio ................... 24 3.2.8. CAPÍTULO IX – Considerações Finais ..................................................... 24
4. CONCLUSÃO ....................................................................................................... 24
REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 25
APÊNDICE A – Trabalho Apresentado em Evento Científico .............................. 30
APÊNDICE B – Artigo Científico ............................................................................ 33
APÊNDICE C – Produto técnico: Livro .................................................................. 52
8
1. INTRODUÇÃO
A produção técnica apresentada neste formulário trata-se de um livro, a
intenção foi atender a necessidade de um material que aborde de forma conjunta os
temas: Postura, Equilíbrio, Controle Postural, Estratégias de Equilíbrio, Avaliação,
Evidências e Exercícios. Tudo de forma a proporcionar ao leitor conhecimento
técnico e científico sobre a plataforma de força. Infelizmente, a literatura é pobre
quando se trata desse assunto, em que concerne a avaliação com base na alta
tecnologia e os exercícios que consideram as estratégias neuromusculares e
biomecânicas de equilíbrio postural tais como as ações dos músculos do tornozelo,
joelho, quadril e principalmente o tronco. Todos esses agrupamentos estão
interligados no sistema de controle postural que age constantemente para manter
uma infinidade de posturas estáticas e dinâmicas, de forma a programar e restaurar
o estado de equilíbrio corporal pelas ações neuromusculares.
O controle postural é um pré-requisito para manter uma infinidade de posturas
e atividades, ele é responsável por programar ou restaurar um estado de equilíbrio,
o qual está relacionado às forças inerciais que agem sobre o corpo e as
características inerciais sobre cada segmento corporal¹,²; O controle postural faz
parte do sistema de controle motor humano, produzindo estabilidade e condições
para o movimento3. É considerado como uma habilidade motora complexa, derivada
da interação de múltiplos processos sensório-motores, ou seja, requer uma
interação completa entre o sistema neural e musculoesquelético4,5. A diminuição
nessa capacidade de equilíbrio aumenta os riscos de quedas e desordens
relacionadas com lesões por quedas, podendo assim prejudicar a funcionalidade do
indivíduo frentes as AVD‟s. Por essas razões, o impacto das desordens relacionadas
ao equilíbrio é enorme, tanto para os indivíduos afetados como para a sociedade em
geral que necessita do mesmo no mercado de trabalho6. Deste modo, o
conhecimento dos instrumentos de avaliação que possibilitem identificar os
desequilíbrios posturais é de suma importância, para que possa diagnosticar como
também tratar os indivíduos com essas alterações. Além de conceituar o assunto em
si e as formas de mensuração; o leitor poderá encontrar por meio dessa obra uma
sessão de exercícios que levam em consideração exatamente as estratégias
neuromusculares e os ajustes posturais necessários para manutenção do equilíbrio.
Alguns métodos para avaliação do equilíbrio postural têm sido desenvolvidos,
9
o que aumenta a relevância clínica nas tomadas de decisão no processo de
reabilitação. Os testes funcionais fazem parte das ferramentas para avaliar o
equilíbrio postural, tais como testes que utilizam o tempo como critério de
desempenho6-8, teste de Berg e Tinneti para predição de quedas, protocolos de
apoio unipodal9,10 e protocolos de força muscular dos membros inferiores8,
questionários subjetivos10 e avaliação de parâmetros de estabilidade postural
derivados das medidas do COP, que são obtidos por meio de uma plataforma de
força2,6,7,11-13 considerada padrão ouro para análises de equilíbrio, por revelar de
forma direta os mecanismos biomecânicos e neuromusculares associados ao
controle postural para a manutenção do equilíbrio14,15.
Ainda não existe na literatura materiais que tratem desses assuntos de forma
completa e conjunta, bem como materiais que abordem de forma específica a
plataforma de força e seus métodos para avaliação. Diante do exposto justifica-se
esta produção técnica, que visa elaborar um livro que aborde informações referentes
ao sistema de controle postural e o método mais fidedigno de avaliação desse
sistema, que é a plataforma de força. Como também informações referentes aos
exercícios para a prática terapêutica nas disfunções relacionadas ao controle
postural. O livro “Plataforma de força e equilíbrio postural: guia de avaliação e
exercícios”i leva em consideração capítulos distintos contendo os conceitos
principais sobre: 1. Postura; 2. Equilíbrio postural; 3. Controle postural; 4. Avaliação
do equilíbrio – Plataforma de força; 5. Coleta de dados e análise com a plataforma
de força; 6. Evidências científicas sobre o assunto; e 7. Principais exercícios com
base nas principais estratégias neuromusculares que os profissionais de saúde
deverão saber para prescrição do treinamento.
Além do mais, também foi elaborado um artigo científico intitulado “Does Body
Composition affect the Postural Balance Control in elderly?” com base num dos
maiores projetos de pesquisa da instituição UNOPAR, que envolveu a avaliação de
mais de 500 idosos fisicamente independentes do município de Londrina, Paraná.
Esse trabalho discute sobre a composição corporal em relação ao equilíbrio postural
de idosos e mostra resultados encontrados quando foi comparado o Índice de Massa
Corporal (IMC) e o nível de massa gorda com as variáveis de equilíbrio postural,
através da plataforma de força, em idosos.
i O livro Plataforma de força e equilíbrio postural: guia de avaliação e exercícios está apresentado no apêndice C.
10
2. REVISÃO DE LITERATURA
2.1. POSTURA
A postura humana pode ser definida como um composto de posições
oriundas das diferentes articulações do corpo no espaço por um determinado
momento no tempo.16 Para Kisner e Colby,17 a postura pode ser relatada como uma
posição de sustentação do corpo com referência a uma atividade específica do
cotidiano.
No contexto da manutenção de uma postura correta no espaço, o sistema
musculoesquelético encarrega-se do alinhamento postural por meio de ações
neuromusculares e estratégias biomecânicas dos segmentos corporais; levando em
consideração o estresse mecânico e as sobrecargas articulares em relação às
acelerações angulares e gravitacionais.18 Segundo Magee,16 a postura humana
correta refere-se à posição na qual o corpo sofre o mínimo de estresse possível
sobre as articulações.
Sendo assim, para se obter o alinhamento ideal do corpo, os músculos
trabalham de forma dinâmica contendo as diferentes sobrecargas impostas pelas
mudanças posturais no espaço em relação a gravidade.19,20 A postura humana
adotada para realização de uma atividade motora (postura ereta ou movimento)
pode ser caracterizada por uma resposta reflexa e neuromecânica referenciada pela
linha da gravidade e relacionada à manutenção do equilíbrio.21 A cada nova postura
que o indivíduo adota, respostas neuromusculares são necessárias para manter o
equilíbrio do corpo.
No contexto clínico, o termo postura refere-se às curvaturas posturais do
corpo em relação à linha da gravidade e os eixos articulares. É possível evidenciar
diferentes curvaturas tais como a lordose cervical e lombar, cifose torácica e alguns
desvios laterais do corpo no plano frontal, no qual em excesso pode ser considerado
patológico como escoliose.
Outras posturas do corpo humano podem estar relacionadas com as
mudanças ergonômicas também e geralmente são observadas clinicamente e no
cotidiano da vida diária. Durante essas posturas exacerbadas, o sistema
musculoesquelético é sobrecarregado e tem riscos de sofrer lesões em suas
estruturas ligamentares, articulares e musculares; como por exemplo, as lesões e
11
dores ocasionadas na coluna vertebral durante as sobrecargas laborais.
Panjabi22,23propôs um mecanismo de lesão lombar no conceito de
estabilidade da coluna vertebral, no qual é importante destacar quando se aborda o
termo postura humana. Ele descreveu o sistema de controle da estabilidade da
coluna vertebral com base em três subsistemas de participação: 1) passivo 2) ativo e
3) neural.
Neste modelo, o subsistema passivo é caracterizado por estruturas passivas
como ligamentos, discos e vértebras; o subsistema ativo é composto pelos músculos
e suas estruturas; e o subsistema neural é caracterizado pelo controle central onde
os receptores agem informando o sistema nervoso central para o planejamento e as
respostas coordenadas dos músculos sobre a coluna vertebral para adequada
estabilidade23. Na hipótese de Panjabi, quando um dos subsistemas sofre (ou se
compromete por lesão), todos os demais sofrem juntos, levando as compensações
de um local para outro.
2.2. EQUILÍBRIO POSTURAL
Em se tratando de equilíbrio postural, ele pode ser descrito como a dinâmica
da postura corporal em prevenir a queda. Está relacionado às forças inerciais que
agem sobre o corpo e as características inerciais sobre cada segmento corporal.1,14
O equilíbrio por sua vez pode ser divido em estático e dinâmico.
2.2.1. Equilíbrio Estático
Para descrever o equilíbrio estático, alguns estudos definem o equilíbrio
postural como a habilidade de manter o centro de massa corporal (COM),
correspondendo a projeção do centro de gravidade (COG), no interior da base de
suporte ou sustentação (BS).1,2,21,24 Este mecanismo ocorre por meio da integração
dinâmica de forças internas e externas e de fatores que envolvem o ambiente.25 A
manutenção do equilíbrio postural e o reconhecimento dos limites de estabilidade
envolvem a coordenação e complexa interação de estratégias sensóriomotoras com
base na visão, no sistemas vestibular e somatossensorial. Esses sistemas
promovem os ajustes posturais necessários para a correção do equilíbrio
postural.26,27
12
Para manter o corpo em equilíbrio durante uma postura estática, existem
algumas estratégias de movimento compensatórias provenientes do controle
postural que são geralmente utilizadas dependendo das necessidades decorrentes
da dificuldade da tarefa e da presença ou não da perturbação externa.2,26,28,30,31
- 1° Estratégia – Tornozelo. Age em pequenas perturbações do sistema em
uma superfície firme e ampla, e os músculos flexores e extensores do tornozelo
produzirão torque articular para controlar o movimento do corpo como um pêndulo
invertido.
- 2° Estratégia – Quadril/Tronco. É realizada através da ação dos músculos
em torno do quadril e do tronco, que produzem o torque necessário nos movimentos
de flexão, extensão de quadril e tronco ou abdução e adução do quadril para
controlar as oscilações posturais nas direções médio-lateral no plano frontal. Essa
estratégia é utilizada quando grandes perturbações (externas ou da dificuldade na
execução da própria tarefa motora: apoio unipodal) estão presentes e/ou em
situações nas quais a estratégia do tornozelo é limitada devido aos movimentos
rápidos do COM para fora da base de suporte.
3° Estratégia – Passo. Especialmente durante a marcha, que é utilizada na
transição da posição semi-estática para a posição dinâmica. No entanto, mesmo
quando as pessoas dão passos em resposta a uma perturbação externa, elas
primeiro tentam retornar o centro de massa para a posição inicial. Em indivíduos
idosos com riscos de quedas a tendência é usar o passo. No entanto, o medo de
cair pode levar o uso adicional da estratégia de quadril. Embora estratégias
posturais de movimento tiverem sido desencadeadas a 100 milissegundos em
resposta a uma perturbação externa, indivíduos podem influenciar qual estratégia é
selecionada e a magnitude das suas respostas baseadas na intenção, experiência e
expectativas. Estratégias antecipatórias posturais, antes dos movimentos
voluntários, também ajudam manter a estabilidade compensando a desestabilização
antecipada associada com o movimento de um membro. Sujeitos com pobres
respostas posturais automáticas coordenadas mostram instabilidade em resposta à
perturbações externas, enquanto que sujeitos com pobres ajustes posturais
antecipatórios coordenados mostram instabilidade postural durante movimentos
auto-iniciados.29
13
2.2.2. Equilíbrio Dinâmico
Por outro lado, o equilíbrio dinâmico é caracterizado nas tarefas de
locomoção e de mobilidade dinâmica, além dos limites de estabilidade na postura
estática. Nesse contexto, as ações de controle postural, conforme ilustradas
anteriormente são mais amplas, dinâmicas e seletivas, devido às respostas de
diferentes grupos musculares envolvidos como agonistas, antagonistas e sinergistas
durante o movimento humano.2
O padrão do equilíbrio dinâmico pode ser visto durante algumas atividades
como a marcha, subir ou descer escadas, trocar de roupa, nas quais são
necessários vários ajustes posturais (anterior, posterior e médio-lateral) para manter
o centro de massa continuamente dentro da base de suporte durante a dinâmica
funcional.2,29
2.3. CONTROLE POSTURAL
O controle postural realiza a integração de vários sistemas, como já
mencionado. Além das estratégias comportamentais (estratégia de tornozelo,
quadril/tronco e passo) o controle postural também envolve diferentes mecanismos
de ajuste postural, tais como o mecanismo de ajuste postural antecipatório
(feedforward) e o mecanismo de ajuste postural compensatório (feedback).32 Sabe-
se que estes são os dois mecanismos principais utilizados pelo sistema nervoso
central (SNC), a fim de lidar com as perturbações que podem ser geradas
internamente ou externamente.33 O mecanismo de feedforward ocorre quando a
perturbação é causada pelos movimentos do próprio indivíduo, ele gera ajustes para
se contrapor aos efeitos mecânicos esperados da perturbação, mantendo a
estabilidade.34 Já o mecanismo de feedback é desencadeado quando ocorre
perturbações do equilíbrio decorrentes de forças externas inesperadas.35
O controle postural é um pré-requisito para manter uma infinidade de posturas
e atividades, ele é responsável por programar ou restaurar um estado de equilíbrio.
No entanto, o controle do equilíbrio pode ser evidenciado em três classes da
atividade humana.7
1) A manutenção de uma postura específica (sentado ou em pé);
2) O movimento voluntário, tal como as trocas de posturas;
14
3) A reação de um distúrbio externo (deslize ou empurrão).
Os dois principais objetivos comportamentais do sistema de controle postural
são orientação e equilíbrio postural. A orientação postural é a capacidade de manter
a relação apropriada entre os segmentos do corpo e o ambiente. Envolve o controle
ativo do alinhamento do corpo e do tônus em relação à gravidade, superfície de
apoio, ambiente visual e referências internas.13,36 Já o equilíbrio postural é referente
à coordenação das estratégias sensório-motoras para manter a posição do corpo, do
centro de massa, dentro dos limites de estabilidade através da inter-relação das
várias forças que agem sobre o corpo, sendo elas internas ou externas, tais como a
força da gravidade, dos músculos e inércia.7,8,9 Pode-se considerar então como
tarefa básica do equilíbrio a manutenção da estabilidade corporal tanto em condição
estática quanto dinâmica.36,37
O sistema de controle postural integra as informações dos múltiplos sistemas
sensoriais incluindo o somatossensorial, visual e vestibular para orientar e alinhar a
posição entre os segmentos do corpo e a sua localização em relação ao meio
externo.32 Essas funções sensoriais para fins de controle motor são divididas em
duas categorias: propriocepção e exterocepção. A primeira corresponde à
informação aferente originária de receptores sensoriais localizados no interior do
organismo, e que informam sobre posição e deslocamento de partes do corpo. Já a
segunda categoria corresponde às informações sensoriais do ambiente externo.38 A
partir destas informações o sistema nervoso elabora estratégias posturais que
representam soluções sensório-motoras para o controle da postura incluindo não
apenas sinergias musculares, mas também padrões de movimentos articulares,
torques e forças de contato com o solo e/ou objetos externos.32
2.4. AVALIAÇÃO DO EQUILÍBRIO – PLATAFORMA DE FORÇA
Diferentes métodos clínicos e laboratoriais têm sido desenvolvidos para
avaliar as diferentes dimensões do equilíbrio postural para aumentar a relevância
clinica nas tomadas de decisão no âmbito da reabilitação. Algumas ferramentas
utilizadas para avaliar o equilíbrio postural são realizadas por meio de testes
funcionais que utilizam o tempo como critério de desempenho7,8,39 escalas de
predição de quedas, como as de Berg, TUG e Tinneti, com protocolos de apoio
15
unipodal como o de Romberg,9,10 protocolos de força muscular dos membros
inferiores,8 questionários subjetivos10 e, especialmente, os parâmetros de
estabilidade postural derivados das medidas do COP por meio de uma plataforma de
força.2,7,11,12,13,39 A plataforma de força é considerada padrão ouro para as análises
de equilíbrio postural por meio de medidas estabilográficas como o deslocamento do
COP. Este equipamento é capaz de revelar de forma direta os mecanismos
biomecânicos e neuromusculares tais como força de reação do solo, momentos de
força das articulações envolvidas (tornozelo, joelho, quadril/tronco), os ajustes
posturais necessários em velocidade e frequência de oscilação do COP e a
estabilidade postural para manutenção do equilíbrio.14,15
Em razão que muitos livros já abordam os testes funcionais e de mobilidade
para avaliar o equilíbrio, nenhum material didático tem sido elaborado para
descrever sobre o principal instrumento de alta tecnologia para avaliar o equilíbrio; a
saber: Plataforma de força – levando em consideração (1) o que é, (2) para que
serve, (3) quais são as principais medidas, (4) poder de discriminação científica e
clínica do instrumento e suas medidas, e (5) vantagens e desvantagens. Este
capítulo é a base dessa obra e leva em consideração apenas esta forma de avaliar o
equilíbrio como padrão ouro e não abordará a descrição de outros métodos de
avaliação. Todavia, a sessão sobre evidências científicas apontará sobre as
vantagens e desvantagens de cada método.
A Plataforma de Força é um equipamento considerado padrão ouro para
análise do controle postural, ela proporciona medidas diretas de força, postura e
equilíbrio.40,41 A medida chave é a posturografia, técnica utilizada para medir a
oscilação do corpo ou uma variável associada a essa oscilação, ela quantifica as
oscilações do corpo durante a postura ereta quieta ou durante a execução de
diferentes tipos de tarefas de equilíbrio na postura em pé.42
A medida posturográfica mais usada na avaliação do controle postural é o
COP (centro de pressão), que é o ponto de aplicação da resultante das forças
verticais agindo sobre a superfície de suporte.
A partir das medidas da plataforma, os sinais elétricos de força são
transformados por meio de uma análise estabilográfica (análise do equilíbrio postural
por meio da quantificação das qualificações do corpo) para extrair os principais
parâmetros de equilíbrio associados aos movimentos do COP. Ela é utilizada com
grande relevância em pesquisas clínicas, em centros de reabilitação e clínicas de
16
fisioterapia, no processo de avaliação e intervenção de seus clientes, principalmente
na área da reabilitação físico-funcional, em diferentes indivíduos, tais como: atletas,
idosos, portadores de disfunções musculoesqueléticas e neurológicas,
vestibulopatias e problemas posturais.1,2,42
A instalação da PF deve ser criteriosa, uma vez que essa instalação pode
interferir na qualidade dos dados adquiridos. A aquisição desses dados é feita à
medida que se pisa sobre a PF, a força aplicada sobre ela é detectada pelos
sensores, e os sinais elétricos são amplificados e registrados em um computador.42
Apesar da medida mais comumente utilizada ser o COP, não há um consenso
sobre quais variáveis do COP devem ser usadas na avaliação do controle postural.
A partir da filtragem do sinal do COP muitas variáveis podem ser derivadas do
estatocinesigrama e estabilograma do COP. Algumas dessas variáveis são
redundantes, o que torna desnecessária a análise de todas elas.43 As principais
variáveis do COP são a Frequência, a Velocidade e a raíz média quadrática (RMS),
essas variáveis ainda podem sofrer influências dos domínios tempo e frequência.43
2.5. COLETA DE DADOS E ANÁLISE COM A PLATAFORMA
Para a coleta de dados na Plataforma de Força é necessário uma
padronização da posturografia. Alguns parâmetros devem ser observados, e alguns
cuidados devem ser tomados para a aquisição adequada dos dados:42
Ambiente
Iluminação
Ruídos sonoros e interferências
Local da plataforma apropriado
Avaliador treinado
Posicionamento do participante
Posicionamento dos pés
Olhar fixo (alvo)
Membro dominante versus não-dominante
Colete de segurança quando necessário
Atenção do participante
Protocolo experimental
Período de aquisição
17
Número de repetição
Repouso entre as coletas
Frequência de amostragem durante as coletas
Para a interpretação dos resultados é importante entender que os valores do
COP são inversamente proporcionais ao desempenho da tarefa, ou seja, valores
elevados da área do COP significam que o desempenho não está bom, já valores
menores demonstram um desempenho melhor. Ou seja, quanto maior a área do
COP, maior a instabilidade postural.
2.6. EVIDÊNCIAS CIENTÍFICAS
Existem muitas evidências científicas mostrando a eficácia do uso da PF na
determinação das variáveis de controle postural em diferentes populações, sendo de
extrema importância na prática clínica nas tomadas de decisão. De forma sucinta,
essas evidências indicam que a PF é o melhor instrumento para analisar as
variáveis de equilíbrio postural, por oferecer medidas diretas de força, postura e
equilíbrio, além de apresentar confiabilidade inter e intraexaminadores. Esse
instrumento é sensível a pequenas mudanças, capaz de discriminar problemas
neuromusculares e biomecânicos de equilíbrio, o que não é possível somente
através dos testes funcionais.39 Além disso, a PF tem mostrado ser eficaz na
avaliação do equilíbrio de pessoas com e sem doença crônica obstrutiva,44 na
comparação do equilíbrio em diferentes faixas etárias,45 na comparação do equilíbrio
em relação ao nível de densidade mineral óssea,46 na avaliação dos efeitos da
fadiga no equilíbrio,47 como também na avaliação dos efeitos de medicamentos no
equilíbrio.48
2.7. EXERCÍCIO PARA TREINAMENTO DE EQUILÍBRIO
Evidências têm demonstrado efeitos positivos do exercício físico na melhora
do equilíbrio e na diminuição dos riscos de quedas.15,49 Em outras palavras, pode se
dizer que o exercício é a base para manter e melhorar o sistema de equilíbrio, e eles
devem ser direcionados e específicos às estratégias neuromusculares.
A fadiga desses músculos envolvidos nas estratégias de controle
neuromuscular prejudica o equilíbrio,50,51desse modo é preciso treinar esses
18
músculos em resistência muscular. É importante trabalhar com esses músculos não
somente de forma isolada, mas de forma sinérgica.45 Todavia nenhum material
didático leva a apresentação de exercícios envolvidos nas estratégias de controle
neuromuscular, tais como defendida por HORAK:53
Tornozelo – Plantiflexores e dorsiflexores;
Joelho – Isquiotibiais e quadríceps;
Quadril – Glúteo máximo e médio;
Tronco – Paravertebrais e abdominais.
O Colégio Americano de Medicina do Esporte recomenda que exercícios para
resistência muscular sejam realizados numa frequência de dois ou três dias não
consecutivos na semana, com repetições variando de 15-20 em uma ou duas séries
para cada grupo muscular. É recomendado também um descanso maior ou igual à
48 horas entre as sessões para cada grupo de músculos que está sendo trabalhado.
A progressão desses exercícios deve ser gradual, aumentando as repetições por
série, e/ou aumentando a frequência.54
Algumas ilustrações abaixo conforme o último capítulo do livro são abordadas
aqui de forma sucinta:
EXERCÍCIO PARA TORNOZELO
Dorsiflexão de tornozelo com faixa elástica
Fonte: Os autores
Músculos dorsiflexores do tornozelo
Posição inicial: sentado com as mãos ao
lado do tronco, com o membro inferior que
executará o exercício, estendido, com uma
faixa elástica passando sobre o dorso do
pé. O membro inferior contra-lateral fica
fletido.
Execução: realizar a dorsiflexão de
tornozelo, tentando vencer a resistência da
faixa elástica.
19
EXERCÍCIO PARA JOELHO Extensão de joelho
Fonte: Os autores
Músculos extensores do joelho
Posição inicial: sentado com as mãos
apoiadas sobre os joelhos, com uma
faixa elástica passando sobre o
tornozelo, e o outro pé prendendo a outra
ponta da faixa.
Execução: realizar uma extensão do
joelho contra a resistência da faixa
elástica.
EXERCÍCIO PARA O QUADRIL
Abdução de quadril com faixa elástica
Fonte: Os autores
Músculos abdutores de quadril
Posição inicial: deitado em decúbito lateral,
com uma mão abaixo da cabeça e outra à
frente do tronco e apoiada, membros
inferiores semi-fletidos com uma faixa
elástica passando em torno da região acima
dos joelhos.
Execução: abduzir o quadril que está em
cima, contra a resistência da faixa elástica.
EXERCÍCIO PARA O TRONCO
Extensão de tronco
Fonte: Os autores
Músculos extensores de tronco
Posição inicial: deitado em decúbito
ventral, com os membros superiores ao
lado do tronco.
Execução: realizar uma extensão de
tronco.
Exercícios de estabilização segmentar que promovem co-contração dos
músculos transverso do abdômen e multífidos, que atuam como se fossem um
cinturão ao redor da coluna lombar, promove uma melhora do controle postural,
redução da dor e da incapacidade em lombalgias crônicas, favorecendo assim o
retorno às atividades diárias normais e ao trabalho.55 McGill56 sugeriu que o mais
seguro modelo de estabilização lombar seria o exercício de resistência muscular.
20
Sendo assim segue abaixo alguns modelos de exercícios de estabilização lombar.
Estabilização segmentar deitado
Fonte: Os autores
Músculos estabilizadores do tronco
Posição inicial: deitado em decúbito
dorsal, com as mãos ao lado do umbigo, a
fim de sentir a musculatura estabilizadora
se contraindo, para melhor eficiência no
exercício.
Execução: murchar o abdômen como se
tentasse alcançar as costas. Quando sentir
os músculos contraindo (ficando mais
rígido nas mãos), tentar manter essa
contração por alguns segundos.
Um dos pré-requisitos para manutenção do equilíbrio postural é a realização
de exercícios neuromotores tais como exercícios de equilíbrio, agilidade,
coordenação, marcha, e treinamento proprioceptivo. A frequência e a duração do
treinamento físico neuromotor para gerar benefícios na saúde e na aptidão são
incertas porque existe uma variabilidade na qualidade dos estudos disponíveis.
Estudos que resultam em melhorias têm usado principalmente frequências de ≥2-3
dias na semana com sessões de ≥20-30 minutos de duração, resultando em um total
de ≥60 minutos de exercícios neuromotores por semana, entretanto, mais pesquisas
são necessárias antes de fazer qualquer recomendação definitiva. Não há
evidências disponíveis sobre o número de repetições de exercícios necessários,
sobre a intensidade de exercícios, ou métodos de progressão ideais. O volume, o
modelo e a progressão dos exercícios neuromotores ainda não são conhecidos.
Segue algumas indicações de exercícios neuromotores no quadro abaixo:57,58
EXERCÍCIOS NEUROMOTORES
NOME DO EXERCÍCIO DESCRIÇÃO
Base de sustentação estreita
Posição ereta, descalço, pés juntos no chão, e braços cruzados.
Base de sustentação semi tandem
Posição ereta, descalço, calcanhar de um dos pés encostado na metade do outro pé, e braços cruzados.
Base de sustentação tandem
Posição ereta, descalço, ponta de um dos pés encostado com o calcanhar do outro pé, e braços cruzados.
21
Um componente importante do envelhecimento é a capacidade de realizar as
atividades de vida diária (AVD‟s), como caminhar, subir escadas, levantar de uma
posição sentada e tarefas simples como escovar os dentes. Com o avançar da idade
ocorrem algumas modificações fisiológicas no corpo, as quais podem comprometer o
desempenho nessas atividades. O envelhecimento leva às perdas significativas de
massa muscular, força e na habilidade de desempenhar de forma independente as
AVD‟s.59
Os exercícios de resistência muscular têm sido muito utilizados para o ganho
de força e resistência propriamente dito. Porém o ganho de força não resulta
necessariamente na melhora do desempenho nas atividades diárias do indivíduo, o
que é a principal preocupação quando se trata da população idosa.59 Alguns
estudos60 concluíram que, embora esses exercícios tenham um grande efeito
positivo sobre a resistência, eles apresentam efeitos pequenos sobre o desempenho
das AVD‟s, ou seja, aumento de força não resulta necessariamente na melhora das
AVD‟s. Algumas pesquisas têm sugerido que exercícios de potência muscular estão
mais estritamente relacionados com o desempenho nessas atividades que
exercícios de resistência muscular, por exemplo. Também, é evidenciado que esse
tipo de exercício em potência promova efeitos positivos no equilíbrio postural.61
Assim, quando o objetivo é aumentar a capacidade de desenvolver as atividades
diárias em relação ao equilíbrio postural, os programas de treinamento de potência
muscular podem ser também empregados do que apenas os programas padrão de
treinamento em força ou resistência muscular.60
Por fim, todas as modalidades de exercícios apresentadas acima podem ser
empregadas em programas individualizados ou em alguns casos, em grupos, para
treinamento e melhora do equilíbrio postural. Não existe um consenso na literatura
em qual programa ou modalidade de exercício é mais pertinente do que outra para
ganhos rápidos de equilíbrio e prevenção de quedas.57 Todavia, isto permite que os
praticantes tenham suas preferências na escolha, mas uma liberdade ao profissional
em escolher as melhores modalidades baseadas em evidências atuais e
condizentes com a literatura do assunto. O importante é prescrever exercícios que
atuem nas estratégias de controle postural e que sejam influentes na manutenção do
equilíbrio. A presente obra contempla diferentes modalidades que podem ser
empregadas em qualquer local apropriado para atividade física, mas com supervisão
de um profissional de saúde.
22
3. DESENVOLVIMENTO
No processo de elaboração e confecção do produto proposto: livro, foi
utilizado uma descrição metodológica a fim de dar total embasamento ao conteúdo e
praticidade ao mesmo. Os autores zelam e assumem a qualidade final do
documento para dar subsidio aos profissionais de saúde que trabalham com
exercício e avaliação do equilíbrio. Segue abaixo a metodologia para o presente
produto levando em consideração os títulos dos capítulos abordados no livro:
3.1. LEVANTAMENTO BIBLIOGRÁFICO
Em um primeiro momento foi realizado um levantamento em artigos
científicos, livros e materiais bibliográficos sobre a proposta apresentada, para que
pudesse ter um aporte teórico em relação aos aspectos necessários para a
construção da produção técnica.
3.2. ELABORAÇÃO DA PRODUÇÃO TÉCNICA
O livro com o título de “PLATAFORMA DE FORÇA E EQUILÍBRIO
POSTURAL: GUIA DE AVALIAÇÃO E EXERCÍCIOS” foi dividido da seguinte forma:
3.2.1. CAPÍTULO I – Postura Humana
Neste primeiro capítulo foram abordadas as diferentes definições sobre
postura humana, bem como a postura humana correta. Também foi discorrido sobre
as curvaturas normais e patológicas do corpo; sobre as sobrecargas posturais
decorrentes do mau alinhamento nas posturas ergonômicas e também sobre o
mecanismo de estabilidade da coluna vertebral para manter uma postura correta e
evitar consequências como dor lombar.
23
3.2.2. CAPÍTULO II – Equilíbrio Postural
No capítulo de equilíbrio postural foram definidos alguns termos
frequentemente utilizados por profissionais da saúde. E caracterizado o equilíbrio
estático e dinâmico, assim como as estratégias utilizadas para manter o corpo em
equilíbrio.
3.2.3. CAPÍTULO III – Controle Postural
Este capítulo discorre sobre o que é o controle postural, como ele é
evidenciado na atividade humana e a integração dos múltiplos sistemas no controle
postural.
3.2.4. CAPÍTULO IV – Avaliação do Equilíbrio – Plataforma de Força
Neste capítulo foi abordado sobre o método de avaliação do equilíbrio
postural que é considerado padrão ouro de avaliação, a Plataforma de Força. Foi
explicado o que é a plataforma de força e como esse instrumento é utilizado para
medir as variáveis do controle postural. Bem como é feita a instalação desse
equipamento e como os dados são obtidos. Além de especificar as variáveis
analisadas através da aquisição pela plataforma.
3.2.5. CAPÍTULO V – Coleta de dados e Análise com a Plataforma de Força
Aqui neste capítulo foi descrito como é feita a coleta de dados e os cuidados
que devem ser tomados para a aquisição adequada, e como esses dados são
interpretados.
3.2.6. CAPÍTULO VI – Evidências Científicas
Neste capítulo foram relatados os principais estudos referentes aos
instrumentos de avaliação do controle postural, bem como os principais estudos
utilizando a plataforma de força em diferentes populações.
24
3.2.7. CAPÍTULO VII – Exercícios para Treinamento de Equilíbrio
No capítulo de exercícios foram abordados os principais exercícios para o
treinamento de equilíbrio, bem como exercícios neuromotores.
3.2.8. CAPÍTULO IX – Considerações Finais
Este capítulo apresenta as principais considerações referentes a essa obra.
4. CONCLUSÃO
Este trabalho teve como objetivo elaborar um material que abordasse de
forma conjunta os temas: Postura, Equilíbrio, Controle Postural, Estratégias de
equilíbrio, Avaliação, Evidências e Exercícios. De forma a proporcionar ao leitor
conhecimento técnico e científico sobre a plataforma de força.
Apesar de encontrarmos diversos artigos científicos sobre o assunto, até o
momento não existe um material na forma de obra, capítulo de livro ou livro que trate
desses temas de forma conjunta e completa, principalmente quanto ao
funcionamento e o uso da plataforma de força. Durante todo o processo de
elaboração da produção técnica, através de pesquisas e vivências laboratoriais
evidenciamos a importância de um material como esse, que traz informações de
forma simples, clara e completa sobre um equipamento que é de extrema
importância para a melhor compreensão dos temas citados. Visto que, o equilíbrio
postural é um dos fatores determinantes na realização das atividades de vida diária,
principalmente em idosos. Espera-se com este material auxiliar os profissionais da
área da promoção da saúde nas tomadas de decisões clínicas, bem como na
prescrição dos melhores exercícios para melhora do equilíbrio postural.
25
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30
APÊNDICE A – Trabalho Apresentado em Evento Científico
Pereira C, Oliveira MR, Dias das Neves RS, Januario BR, Da Silva RA. A composição corporal não afeta o controle postural de homens e mulheres idosos. IX Congresso Internacional de Educação Física e Motricidade Humana XV simpósio Paulista de Educação Física. Motriz. Rio claro. 2015.
31
32
33
APÊNDICE B – Artigo Científico
Artigo à ser encaminhado para o Journal of Applied Biomechanics.
DOES BODY COMPOSITION AFFECT ONE-LEGGED STANCE BALANCE IN
OLDER ADULTS?
Authors
Camila Pereiraa,b,c
, Marcio R. de Oliveiraa,d,e
, Rejane D. N. Souzae, Renata J. Borges
d,e,
Rubens A. da Silvaa,c,d,e*
.
Affiliations aCenter for Health Science Research, Laboratory of Functional Evaluation and Human Motor
Performance, Universidade Norte do Paraná (UNOPAR), 675 Paris Ave., CEP 86041-120,
Londrina-PR, Brazil. bUniversidade Estadual do Norte do Paraná (UENP), 841 Alameda Padre Magno, CEP 86400-
000, Jacarezinho-PR, Brazil. cMaster’s Program in Physical Activity in Health Promotion, Universidade Norte do Paraná
(UNOPAR), 675 Paris Ave., CEP 86041-120, Londrina-PR, Brazil. dDoctoral Program in Rehabilitation Sciences UEL/UNOPAR, 675 Paris Ave., CEP 86041-
120, Londrina-PR, Brazil. eUniversidade Norte do Paraná (UNOPAR), 675 Paris Ave., CEP 86041-120, Londrina-PR,
Brazil.
*Corresponding author:
Rubens A. da Silva
Universidade Norte do Paraná (UNOPAR) – LAFUP
675 Paris Ave., CEP 86041-120, Londrina-PR, Brazil.
E-mail address:[email protected]
34
Abstract
Evidence suggests that body composition can influence in some way the postural control in
young adults and adolescents. However, none study have investigated these effects in older
adults of both sexes during one-legged stance balance condition. This study aimed to assess
the impact of body composition on postural control in men and women older adults. A total of
257 (men = 86) older adults volunteers (mean age 68±5) participated in this study. The
participants were stratified by body mass index into four groups: underweight, normal weight,
overweight and obesity. Subjects were further stratified into two groups with regard to fat
mass classification (low and high fat mass), using bioimpedance system. All groups
performed three trials (30 s of rest between each) of one-legged stance balance, with open
eyes, on a force platform (BIOMEC400). The mean value across trials was used to compute
area of center of pressure (COP) and velocity and frequency sway of COP in anteroposterior
and mediolateral directions of movement. Not significant interaction (P >0.05) from main
effects (body composition and sexes) on COP variables were reported. Similar balance results
for all COP variables was showed across body composition groups (P > 0.05). However,
significant effect of sexes (P <0.01) was found on COP measures, regardless of body
composition. Women presented better balance than men (in mean area COP = 14,25cm² vs
19,5cm², respectively). In conclusion, body composition does not affect the postural control
during one-legged stance in older of both the sexes.
KEY WORDS: Postural Control, Body Composition, Aging, Biomechanics, Nutrition.
35
1. INTRODUCTION
There is a substantial increase in the number of older adults around in the world, being
in development countries a percentage exceeding 12% of older adults over 65 years (i.e.,
USA)1 as well as in emergence countries as the Brazil that reaches 11% of their population.
2
In parallel to this natural phenomenon, there is a high prevalence of obesity across older
adults subjects, such as in the United States 66.3% of all adults over 20 years are obese, while
71% of those over 60 years old have overweight or are obese.3 In Brazil, specifically 38.8
million of adults are characterized by overweight or even obesity, which represents 40% of
the population.3
Aging is associated with changes in body composition, including decreased body
water, muscle mass and bone mass; with increased fat mass.3
The changes in body
composition have clinical importance for older adults subjects because this population present
often a significant reduction strength and endurance muscular, mobility, walking functionality
associated to increased total body fat.4 Furthermore, a decrease of balance capacity also is
evidences in older adults; which in turn increase the risks of falls and disorders related to
injuries by falls.5,6,7
The Body Mass Index (BMI) is commonly used to classify individuals as overweight
or obese. Despite of popular acceptation of this measurement, BMI is unable to classify the
quantity of body fat percentage. Body fat measures instead of weight measures is preferable
for determining an individual’s possible health risks for cardiovascular diseases. The
bioelectrical impedance method is a fast, noninvasive, easy to implement, and low cost
technique, which could to be used to estimate body fat.3 This method requires little
collaboration from the patient and reduces inter and intra observer error.3,8
In addition, the
equipment is lightweight, portable, and produces fast results,3 which in turn contribute for the
body composition measurement in older adults with or without mobility independence.9
36
On the other hand, body fat mass could decrease the postural stability and increase
thus the risks of falls, especially when combined with low muscle mass.10
Gouding et al.11
reported in obese boys aged 10-21 a significant relationship between body weight, body mass
index, percentage of fat and total mass with clinical balance measures. Obese boys showed
greater sway areas of instability when compared with non-obese boys.12
Furthermore,
Teasdale et al.10
showed that measures of postural stability (i.e., COP speed and range in
antero-posterior and lateral axes) were improved in obese and morbid obese men after losing
weight.
With regard to older people, more studies are necessary to determine the impact of
body composition on postural control measures in this population, especially related to
stabilographic variables from force platform. Mainent et al.3 demonstrated that a correlation
exist between body adiposity and postural control measures in women older adults. It would
be interesting to known if these results also exist in men older adults and if the postural
control measures can further be dependent of type of body composition evaluation (BMI or
bioelectrical impedance bioimpendance). No study made this demonstration still. This study
aimed thus to assess the body composition of older adults, in both sexes and impact of this
factor on postural control measures during one-legged stance task. From previous studies in
young people, we hypothesized that the balance variables from force platform measurement
can be effected by the rates of body mass across older individuals.
2. METHODS
Study Protocol and Participants
A total of 257 (men=86) older volunteers participated in the present study. All
participants were from a subsample from a larger project entitled “Epidemiological Study of
37
the Sociodemographic Factors and Indicators of Elderly Health Conditions in the City of
Londrina (EELO)” conducted at the Universidade Norte do Paraná (UNOPAR), Londrina,
PR, Brazil, between 2009 and 2012.
All older adults were recruited by convenience from the local community. In criteria
were as follow: aged over 60 years, living independently and classified with a functional state
level of 3, 4 or 5 with regard to the activities of daily living (in mean state as 3 in the present
study)13
and cognitive status score >18 on the Mini-Mental State Examination.14
General
exclusion criteria were as follow: self-reported injuries, illnesses, falls in the past year,
musculoskeletal disorders, systemic-neurological-degenerative disease, severe labyrinthitis
and chronic diseases of the cardiovascular or the respiratory system, presence of any
implantable electronic or metallic device, such as a pacemaker. The participants were
informed about the experimental protocol and the potential risks of the study and gave written
consent before their participation. The protocol and the consent form had been previously
approved by the local Ethics committee UNOPAR (CEP/ protocol PP070/09).
Body composition Assessment
Simple method by BMI - before testing some recommendations were discussed with
each individual: 1) no alcohol consumption or caffeine within 48 hours prior to the test; 2) no
exercise within 24 hours prior to taking the test; 3) no drinks or food consumption within four
hours prior to the test; 4) no use of diuretics within seven days prior to the assessment.
Body weight was measured by Filizola digital scale, ID 110 model, accurate to 0.1 Kg,
and height was measured using a stadiometer with accuracy of 0.1 cm, according to the
procedures described by Gordon et al.15
Using the weight and height measurements, the
subject’s BMI was calculated using the standard method (BMI= Weight/Height²). Older
adults subjects were classified according to the cutoff points recommended by the Pan
38
American Health Organization (PAHO)16
in the project Health, Welfare and Aging (SABE)
that surveyed Latin American countries, including Brazil: underweight (BMI <23kg / m2),
normal weight (23 <BMI<28kg / m2), pre-obese (28<BMI <30 kg / m
2) and obesity (BMI>30
kg / m2).
Bioelectrical Impedance - body composition analysis was also measured by a
bioelectrical impedance analyzer (BIA 310e, Biodynamics, Seattle, Washington, USA). The
tetrapolar resistance and reactance were collected in a standardized manner. The subjects were
asked to rest for five minutes prior to the exam on an examination table, while stood barefoot
without any metal objects close to them, and the feet and hands were at least 30 cm and 15 cm
apart, respectively. Two electrodes were applied to the dorsal surface of the right hand, and
two electrodes were placed on the dorsal surface of the right foot. Resistance end reactance
provided by the analyzer were used to estimate the fat-free mass (Kg). Additional body
composition variables were analyzed, including fat mass (Kg) and fat percentage (%).
The prediction of fat-free mass (FFM) was performed using information provided by
the technique of electrical bioimpedance, through the regression equation of Gray et al.17
, for
the older adults, shown below:
FFM = 0,00151 (height2) – 0,0344 (resistance) + 0,14 (body mass) – 0,158 (age) + 20,387
FFM = fat-free mass in Kg; height in cm; body mass in Kg; resistance in ohms; age in full
years.
Thus, the participants were separated in four groups for BMI: Low Weight (n=42),
Normal (n=113), Pre Obesity (n=35) and Obesity (n=67). For body fat the sample was
divided into two groups using the fat mass mean. The Low Fat Mass Group (n= 50) was
comprised of those older adults with a fat mass ≤ 29.08 kg. The High Fat Mass Group (n=
207) was comprised of subjects with a fat mass > 29.08 kg.3
39
Postural control Assessment
The postural control measures was performed on a force platform (BIOMEC 400,
EMG system do Brasil, SP, Ltda). One-legged stance balance task was performed with the
preferred leg indicated by each participant. All participants were familiarized with the
equipment and protocol before testing. Balance task was performed with a standardized
protocol: barefoot, eyes opened and looking at a target (cross) placed on a wall at eye level 2
m away, arms at their sides or parallel to their trunk (figure 1). Three trials of 30 s with 30 s
rest intervals were performed and the mean was retained for analysis.18
A landmark on the
force platform was used to standardize the position of the feet during each trial. To prevent
falls during testing, an investigator stood close to each participant.
The vertical ground reaction force data from the force platform were sampled at 100
Hz. All force signals were filtered with a 35-Hz low-pass second-order Butterworth filter and
converted into COP data using proper software, which was compiled with MATLAB routines
(The Mathworks, Natick, MA). Stabilographic analysis of COP data led to the computation of
the main balance parameters: the 95% confidence ellipse area of COP (A-COP in cm2), mean
velocity (VEL in cm/s) and mean frequency (MF in Hz) in both anteroposterior (A/P) and
mediolateral (M/L) directions. The validity and reliability (based on the infraclass coefficient
correlation: ICC>0.80 and standardized error mean: SEM<1.30) for these parameters
computed with this typical force platform have been accepted for both young adults and older
adults subjects, as reported by a recent study from our research team.18
Statistical Analysis
All variables were normally distributed, as verified with the Shapiro–Wilk test. Two-
way ANOVA with repeated measures were used to compare the body composition-based
BMI groups (low weight, normal, pre-obesity, obesity) and sexes effects on balance
parameters (A-COP, VEL A/P and VEL M/L). When necessary, post hoc Tukey’s test was
40
used to identify differences between the four groups. Two-way ANOVA was also applied on
effects of body fat (low fat mass versus high fat mass) and sexes for comparison in balance
parameters. Pearson’s correlation coefficients were used to assess the relationship between
Body Composition variables (BMI and fat mass) and balance parameters. All analyses were
run in Statistical Package for Social Sciences (SPSS, v.20), with a level of significance of
0.05.
3. RESULTS
The anthropometric characteristics of participants are presented in Table 1. Significant
differences (P < 0.05) between BMI groups were reported, as expectedly for Weight, Fat%,
Fat mass, FFM and BMR. Sexes significant differences (P < 0.05) also existed for these
variables, being in some cases men presenting higher values than women, and for others
women > than men (see Table. 1).
The Table 2 shows the comparison between groups and sexes for postural control
variables related to classification by BMI. Not significant interactions between body
composition (BMI or fat mass) and sexes were found for COP variables (P >0.05). Also, there
were no significant (P >0.05) differences between the four groups based in BMI (low weight,
normal, pre obesity e obesity) for all balance parameters.
The figure 2 illustrate these results for body fat mass comparison (low versus high fat
mass), especially for A-COP variables as one representing of all. Significant differences (P
<0.01) were only reported between sexes comparison on postural control (Table 2 and Figure
2), with only one exception for mean frequency (MF) variables in mediolateral (M/L)
direction of movement (P = 0.223). Men presented poor postural control than women high
41
COP values. However, no significant and weak correlations were found between balance
parameters and BMI as well as in fat mass variable (descriptive results not reported here).
4. DISCUSSION
The aim of this study was to assess the impact of body composition on postural control
in older adults of both sexes. Unexpectedly, we hypothesis was not confirmed. Body
composition does not affect the postural control in older during one-legged stance task,
regardless of sexes. In the present study, only men presented significantly poor postural
control than women.
4.1 Effect of Body Composition
As few studies have investigated the effects of body composition in balance of older
people, our results are sometime compared with young public. Previous studies, by direct
comparison by groups and correlations, have demonstrated an effect of body composition in
balance of young adolescents11
and young adults.4,10,19,20-22
Although older people was not
included in these studies, the authors reported their results from two legged stance posture on
a force platform, which also is contrary to present work using a more challenging posture for
falls prevention across older adults.10,19,20-22
Standing position (two-legged) can be more
sensitive to body composition changes because this posture is related to anti-gravitational
vector by angle position of body. Thus, a low or high weight can project the gravitational
forces for greater or small accelerations around ankle muscles, and thus affect COP measures
by increasing or decreasing oscillations.10,20
Furthermore, an advantage of present study from
past works was the inclusion of body fat mass analysis on balance comparison, which also
confirmed a similarly between the groups in balance measures.
There is some evidence that demonstrate the effects of body composition on postural
balance in young people and in different situations. 4,10,19,20-22
These studies show that body
composition can change the postural balance. Some studies demonstrate this fact through
42
correlations, showing that postural balance is correlated with body mass index,4 even with the
increased weight.19
Since some studies, by direct comparison, show that the weight loss can
improve postural balance.10,21
Some authors, who noted the importance of body composition
in postural balance, concluded that postural balance is dependent on body composition.22
This
fact is explained by two hypotheses, the inverted pendulum model is a hypothesis to explain
why excessive weight can change the postural sway. When standing upright, the human body
is often compared to an inverted pendulum system rotating around the ankle joint. The center
of mass located closer to the anterior edge of the base of support, due to extra abdominal
mass, presumably leads to an increased ankle torque necessary to maintain balance. Greater
ankle torque could add more noise in the feedback control system as greater muscle force is
related to greater motor variability. Therefore, it is likely that the central command, allowing
body sway regulation, is not adapted due to reduced capability of the mechanoreceptors to
accurately signal the position of the COP and to greater motor variability.10,19
However, this is
not happen in older individuals that have a body composition changed in relation to aging
process.
The second hypothesis is related to the contribution of foot mechanoreceptors. Obese
persons generally show larger plantar contact areas and greater mean pressure values for most
anatomical landmarks tested.10,19
Pressure values and larger contact areas for the obese
persons may perturb the sensory information arising from the slow adapting plantar receptors.
It is likely that plantar mechanoreceptors participate to the feedback control system regulating
body sway oscillations as they are related to different parameters of ground reaction force
which are indirectly related to COP displacements.10,19
Again, this was not associated to older
individuals where none study have made this demonstration.
However these changes do not occur in older adults. An investigation which similar
this study is to Mainenti et al.3 that evaluated women adults of 45 to 60 years in different
43
balance conditions (eyes open and closed, tandem, and one-leg stance) showed poor postural
control for the individuals with hight fat mass compared to control group (low fat), but only
for condition with the eyes closed. This was contrary to present study with regard to one-
legged stance condition. The differences between these results can be explained by age of
individuals (here over 60 years) as well as in the size of sample (n = 45 in Mainenti et al while
here n = n = 257) and the protocol used in the force platform. Apparently, body composition
affect individuals youngers than older.
One explanation for this is through the aging process, which generates several changes
in the individual's body. Aging is multifactorial, making it difficult to differentiate which
factors and extent of these factors in changing the postural balance.
4.2 Sexes effects on postural control
Men presented poor postural control than women, regardless of body composition.
The differences between older men and women from physical performance (ability to
exercise, mobility, strength, balance, and some functional activities in the upright position)
are well known in the literature. These differences have a strong relationship with the
anthropometric characteristics and morphology of each sex.23,24
However, for balance postural
control, these differences can be dependent of other factors. In fact, these differences found
between the sexes in older people can be related to motor control from balance responses, as
also suggested by previous studies.25,26
It has been reported differences between sexes on the pool of activity of the vestibular,
proprioceptive and visual sensory systems,26-28
which in turn impact the balance measures. It
is also known that during the development of children and adolescents, the vestibular system
and feedback mechanisms (closed-loop) and feedforward (open-loop) develops later in boys
than in girls,26
which directly influences the postural control measures during aging process.
44
Older men would not effectively integrate these three systems for the maintenance of postural
control strategies when compared to women.26-28
If a woman gets earlier the integration of
their three systems to adequate balance responses, they may lose later this integration when
compared to men. Moreover, there are differences regarding ageing in feedback mechanisms
(closed-loop) and feedforward (open-loop) for posture maintenance.29,30
Additionally, young
men may show differences when compared to young women regarding motor responses from
inhibitory and/or excitatory activity muscles of lower limb.25
Men can also present a minor
reaction time to maintain the stability limits at different postures tasks than women.31
All
these evidences could, at least, support the results obtained in the present study when
comparing men and women during a challenging balance condition. However, more studies
are necessary to support all of these hypotheses because the present study only evaluated one
balance condition like unipodal task, which challenging all of the three sensorial systems,
especially to sensory motor.
I would also be stated that the daily activities of men and women are different and this
may influence in some physical abilities, including balance.32
These activities appear to be
different in older people without the disease: women remain significantly longer standing (in
static equilibrium) than men. This posture is likely to be stimulated by greater demand that
women have to perform household activities like washing, ironing and cooking, which are
often carried out in a standing position. These activities that are present in higher amounts in
women's.
4.3 Limits of study
Other balance condition that one-leg stance was not evaluated here. The results can
also not be generalized to other physically independent old adults without and with neuro-
musculoskeletal disorders. Muscular strength and endurance were not evaluated and
45
correlated with body composition and balance measures.
5. CONCLUSION
The results of this study suggest that body composition does not affect the postural
balance of older adults in both sexes. Men have poor postural control during one-legged
stance task than women older, regardless of body composition. These results have
implications for evaluation and intervention programs in older for balance capacity related to
body composition dependence during physical activity.
ACKNOWLEDGMENTS
Rubens A. da Silva, research grant recipient from the National Foundation for the
Development of Private Higher Education (FUNADESP, Brazil).
46
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48
TABLES
Table 1. Anthropometric Characteristics of the Studied Sample.
Variables Sex Groups BMI
Low Weight Normal
Pre obesity
Obese
Age (years) M 68 (6) 68 (5) 68 (5) 68 (6)
F 68 (5) 68 (4) 68 (6) 68 (4)
Weight (kg)* M 58.6 (7.3) 71.2 (8.2) 80.9 (3.8) 90.6 (13.8)
F 47.7 (5.6) 60.7 (7) 68.4 (5.5) 79 (8.3)
Height (m) M 1.6 (0.1) 1.6 (0.07) 1.6 (0.03) 1.6 (0.05)
F 1.5 (0.07) 1.5 (0.07) 1.5 (0.05) 1.5 (0.05)
Fat %* M 23.4 (7.1) 27.8 (4.4) 29.1 (2.4) 34 (5.2)
F 31.9 (5.7) 36.1 (3.8) 37 (4.7) 41.9 (3)
Fat mass (kg)* M 13.6 (3.8) 20.3 (5) 23.5 (1.7) 31 (7.9)
F 15.5 (3.6) 21.9 (3.3) 26.2 (3.9) 33.2 (4.8)
FFM (kg)* M 45.5 (8.3) 51.3 (6.1) 57.4 (4.3) 59.6 (8.2)
F 33.2 (5.4) 38.7 (5) 42.5 (4.8) 45.8 (4.7)
BMR (kcal)* M 1553.4 (193.1) 1615.5 (237) 1562.1
(353.4)
1580
(203.2)
F 1011.3 (166.4) 1178.3 (153.1) 1292.4
(146.8)
1395
(142.2)
Values are expressed as the mean (standard deviation) for numerical variables and as the
absolute number (percentage) for categorical variables.
BMI = Body Mass Index; Fat % = Fat percentage; FFM = Fat-free mass; BMR = Basal
Matabolic Rat;. M: male, F: female.
*Significant differences (P < 0.05) between groups, those with > BMI presented
expectedly higher values of Weight, Fat%, Fat mass, FFM and BMR that others groups.
Significant differences between sexes (P < 0.05): men > Weight, Height, FFM and more
BMR than women. Contrary, women more Fat% and Fat mass than men.
49
Table 2 Comparison Between Groups and Sexes in Postural Control Related to Body Mass
Index.
Variable
s
Sexe
s
Groups by BMI P ANOVA
Low
Weight
(n= 42)
Normal
(n=113)
Pre
obesity
(n= 35)
Obesity
(n= 67)
Groupsa Sexes
b
Interactio
nc
A-COP M 19 (16) 16 (10) 20 (19) 23(16) 0.41 <.001 0.63
F
13 (14) 14 (13) 15 (7) 15 (11)
VEL
A/P
M 6.1 (3.9) 4.8
(2.3)
5.1 (2.9) 5.2
(2.1)
0.22 <.001 0.37
F
3.4 (1.9) 3.3
(1.3)
3.5 (0,6) 3.8
(1.7)
VEL
M/L
M 5.0 (1.6) 4.6
(1.3)
4.7 (1.5) 4.9
(1.6)
0.15 <.001 0.59
F
3.8 (1.3) 3.6
(1.1)
4.3 (1.2) 4.3
(1.7)
MF
A/P
M 1.2 (0.5) 1.0
(0.3)
1.1 (0.5) 1.0
(0.3)
0.12 0.05 0.39
F
0.9 (0.4) 0.8
(0.3)
0.9 (0.5) 1.1
(0.5)
MF
M/L
M 1.1 (0.4) 1.1
(0.3)
1.1 (0.5) 1.1
(0.3)
0.56 0.22 0.69
F 1.0 (0.3) 1.0
(0.3)
1.1 (0.5) 1.1
(0.4)
Values are in means and standard deviation (SD). Significant difference values are presented
in bold (P <0.05).
A-COP: Center of pressure area, VEL: mean velocity sway of COP, MF: mean frequency
sway of COP, A/P: antero-posterior direction, M/L: medio-lateral direction, M: male, F:
female. a Differences between groups.
b Differences between sexes.
c Interaction effects (Groups × Sexes).
50
FIGURES
Figure 1. Subject’s position on a BIOMEC400 force platform during one-leg stance task
(EMG System do Brasil, SP Ltda.).
51
Figure 2. Difference Between the COP Area for Males and Females According to the
High and Low Fat Mass Group. Significant differences between sexes only.
52
APÊNDICE C – Produto Técnico
Livro – Plataforma de Força e Equilíbrio Postural: Guia de Avaliação e Exercícios.
