Electromyographic evaluation of scapular girdle and arm muscles during exercises with fixed distal extremity of the segment and controlled axial load

O objetivo desta pesquisa foi avaliar e comparar a atividade eletromiográfica de sete músculos da cintura escapular e braço durante a realização dos exercícios wall-press, bench-press e push-up sobre uma superfície estável e com carga axial controlada em dois níveis de esforço isométrico, um máximo (100%) e outro submáximo (80%). Os exercícios foram realizados com o braço em 90° de flexão no plano sagital, 0° de extensão do cotovelo e 90° de flexão da mão. Vinte voluntários do sexo masculino, saudáveis, destros e sem história de trauma no membro superior participaram da pesquisa. Os registros eletromiográficos e de força foram adquiridos, respectivamente, por sete canais para eletromiograma e por um canal auxiliar de um sistema de aquisição simultânea, ganho total de 50 vezes, 12 bits de faixa de resolução dinâmica e freqüência de amostragem por canal de 4 KHZ. Os sinais mioelétricos foram captados por eletrodos ativos simples diferencial, ganho de 20 vezes, impedância de entrada de 10G? e CMRR mínimo de 130 dB, colocados nos músculos serrátil anterior, porção anterior e posterior do músculo deltóide, porção clavicular do peitoral maior, fibras superiores do trapézio, cabeça longa do bíceps e tríceps braquial. Os exercícios foram realizados aleatoriamente, nos dois níveis de esforço isométrico, com intervalados entre si por 5 minutos. Os voluntários realizaram três repetições de cada exercício, com duração de 6 segundos cada, intervaladas entre si por 1,5 minutos e manutenção da força dentro dos valores previamente definidos, orientadas por um feedback sonoro. Os sinais brutos foram filtrados por um passa faixa de 20-500Hz, derivando os valores de amplitude eletromiográfica pelo cálculo da Root Mean Square (RMS). Os valores de RMS foram normalizados pelo valor máximo obtido de três contrações isométricas voluntárias máximas obtidas em prova de função muscular. A comparação dos valores normalizados entre os três exercícios nos dois níveis de esforço isométrico e entre o mesmo exercício nos dois níveis de esforço isométrico foi realizada através do Modelo Linear de Efeitos Mistos, com nível de significância de 5%. Os valores normalizados de RMS dos músculos estudados, em valores percentuais, foram usados para graduar o nível de atividade elétrica obtido em cada exercício. Os resultados demonstraram que houve uma diferença nos valores de RMS normalizados dos músculos avaliados nas comparações feitas entre os três exercícios, não confirmando a hipótese inicial deste trabalho, pois os dois níveis de esforços isométricos não foram capazes de influenciar a resposta eletromiográfica. Diferenças entre amplitudes de ativação normalizadas foram constatadas, variando entre os níveis mínimo e alto. O bench-press gerou maiores níveis de atividade eletromiográfica para a maioria dos músculos, possivelmente pelo maior esforço isométrico realizado. O wall-press gerou maior atividade eletromiográfica para a maioria dos músculos quando comparado ao push-up, apesar do esforço isométrico gerado ser menor. Este trabalho concluiu que, apesar de exercícios com carga axial, mesmo com esforço isométrico controlado, causaram diferentes níveis de atividade eletromiográfica nos músculos avaliados.The purpose of this research was to investigate if biomechanically similar exercises produce similar myoelectric activation when the same level of maximal isometric effort is produced. Twenty volunteers participated in the study. All volunteers were right-handed, healthy men with no history of previous upper limb trauma. Electromyographic (EMG) recordings were obtained using a seven-channel simultaneous acquisition system, with gain of 50, 12 bit A/D converter board with a 4 KHz frequency. To monitor produced force, a load cell was attached through an auxiliary channel and force recording was accomplished simultaneously with the acquisition of EMG signal. Myoelectric signals were obtained using simple differential electrodes, with gain of 20, input impedance of 10 G? and minimum CMRR of 130 dB, placed on the serratus anterior, posterior and anterior deltoid, clavicular portion of the pectoralis major, upper trapezius, and biceps and triceps brachii muscles, following the European Recommendations for Surface Electromyography by SENIAM project, and instructions by Hintermeinster et al. (1998). EMG signals were recorded while performing push-up, bench-press, and wall-press exercises at different force levels (100% and 80% maximum isometric effort) with the dominant upper limb supported on a stable surface. Exercises were randomly performed with five-minute intervals between each exercise. Volunteers performed three repetitions of each exercise, each lasting six seconds, with 1.5-minute intervals, and maintaining the force within previously determined values, guided by audio feedback. Raw EMG signals were filtered by a 20-500 Hz pass-band in order to derivate EMG amplitude values by intervals calculating the Root Mean Square (RMS). RMS values were normalized by the maximum value obtained in three maximal voluntary isometric contractions during muscle testing. Normalized values were compared between the three exercises at both torque levels and between the same exercise at both isometric effort levels through the mixed-effects linear model, with a 5% level of significance. Normalized RMS values of the studied muscles (%) were used to rank the level of electric activity obtained during each exercise. Results indicate that maximal isometric effort levels had no influence on results from the comparison of EMG activity in any of the proposed exercises. Differences between normalized activation amplitudes were observed. However, the values reached levels between minimal and high, that is, under 60% of the activity generated during maximal voluntary isometric contraction. This study concludes that biomechanically comparable exercises did not necessarily produce similar EMG activity, in spite of controlling isometric effort. Moreover, exercises were capable of generating different EMG activity levels in the evaluated muscles. Therefore, such exercises are indicated for different rehabilitation program phases