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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.17.2016.tde-21072016-144150
Document
Author
Full name
Fábio Pamplona Mariano
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2016
Supervisor
Committee
Santiago, Paulo Roberto Pereira (President)
Serrão, Fábio Viadanna
Grossi, Debora Bevilaqua
Title in Portuguese
Análise cinemática e eletromiográfica de testes funcionais de instabilidade dinâmica de joelho
Keywords in Portuguese
Biomecânica
Eletromiografia
Instabilidade Articular
Testes Funcionais, Joelho
Abstract in Portuguese
O objetivo da presente dissertação foi avaliar e comparar o comportamento da movimentação do joelho, nos testes Drop Vertical Jump (Drop), Single Hop (Hop), Triple Hop (Triplo), Cross-over Hop (Cross), Six-Meter Timed Hop (6M) e Sidestep Cutting (Sid), através de análises cinemáticas das rotações e velocidades angulares do joelho, e pela co-ativação muscular do membro inferior, em jogadoras de handebol. O desenho experimental da pesquisa foi um estudo transversal, na qual foram avaliadas 12 participantes (idade média de 21,2±2,4 anos, massa corporal média de 68,9±10,3kg e estatura média de 1,70±0,04m). Antes das avaliações, todas foram demarcadas com 25 marcadores retrorefletivos em proeminências ósseas de interesse. Além disso, foram acoplados 10 sensores de eletromiografia (EMG) (EMG TrignoTM Wireless System), nas musculaturas do reto femoral, bíceps femoral e glúteo médio. Após foram aplicados os seis testes funcionais, em três tentativas válidas com o membro dominante. Os dados da cinemática foram obtidos pelo sistema de captura de movimento VICON (Centennial, CO, EUA) e analisados por rotinas desenvolvidas no software MatLab (Mathworks Inc., Natick, MA, USA). Os ângulos de rotação do joelho, especificamente o valgo do joelho, foram obtidos pelos Ângulos de Euler. Já as velocidades angulares escalares foram geradas pelo quatérnion unitário. E por último, as razões de co-ativação entre o reto femoral/bíceps femoral (RB) e reto femoral/glúteo médio (RG) foram através do sinal da integral normalizada da EMG. A partir disso, foram traçados os momentos das variáveis em cada teste avaliado. Para os ângulos de valgo foram extraídos os valores no contato inicial (CI), 40 e 100 ms após o CI, na flexão máxima (Flexmax) e no valgo máximo do joelho (Valgomax). Para as velocidades angulares foram os mesmos instantes, mais o momento de velocidade positiva (Velpos) e velocidade negativa (Velneg). Para as co-ativações foram os mesmos instantes dos ângulos, mais o momento da força pico de reação do solo (FPRS), por duas plataformas de força (Columbus, EUA). Nos ângulos de valgo houve interação [F(2,220)=11,456; p<0,001] na comparação (momento x testes) revelando diferenças significativas nas comparações pareadas. No CI, no 100ms e na Flexmax o Sid apresentou diferença para quase todos os outros testes, assim como o Drop na Flexmax. Nas velocidades angulares houve interação [F(30,330)=14,476; p<0,001] com diferenças significativas nas comparações pareadas. Nos instantes de 40ms, 100ms, Velpos e Velneg o Drop apresentou diferença para quase todos os testes, assim como o 6M apontou diferença para todos os outros testes no 100ms e Velneg. Houve ainda relação moderada: do Cross no momento de Valgomax nas variáveis ângulo de valgo e a velocidade angular (p=0,032); do Sid no momento 40ms nas variáveis do ângulo de valgo e a coativação RB (p=0,015); e no Hop no momento 100ms nas variáveis de ângulo de valgo e a coativação RG (p=0,029). Contudo, pode-se concluir que os testes funcionais de instabilidade dinâmica do joelho para as variáveis cinemáticas apresentam comportamentos específicos. Além disso, ficou demonstrado que o aumento do valgo do joelho no Cross é influenciado pela rapidez da velocidade angular. Podemos concluir ainda, que a adaptação neuromuscular RB, no Sid - 40ms, sofre a influência direta do ângulo de valgo, e que o sinergismo de RG, no Hop - 100ms, é fundamental para o controle do ângulo de valgo do joelho
Title in English
Kinematic and electromyographic analysis in functional testing of dynamic knee instability
Keywords in English
Biomechanics
Electromyography
Functional Tests
Joint Instability
Knee
Abstract in English
The objective of this thesis was evaluate and compare the knee movement behavior, in the tests Drop Vertical Jump (Drop), Single Hop Test (Hop), Triple Hop Test (Triple), Cross-over Hop Test (Cross), Six-Meter Timed Hop Test (6M) e Sidestep Cutting (Sid), through rotation and knee angular speed kinematic analysis, and by the low member muscles co-activation, in female handball players. The experimental research design was a cross-sectional in which were evaluate 12 participants in the average age of 21.2±2.4, average body mass of 68.9±10.3kg and average height of 1.70±0.04m. Before the evaluation all made a 5 minutes warm-up and marked with 25 reflective markers in bony prominences of interest for further kinematic analysis. Besides that, where attached 10 electromyography sensors (EMG TrignoTM Wireless System), recto-femoral muscles, femoral biceps and gluteus medium. After the volunteer preparation where evaluated the six functional tests Drop, Hop, Triple, Cross, 6M and Sidestep Cutting in three valid attempts with the dominant limb. The kinematic data where obtained by the movement capture system VICON (Centennial, CO, EUA) and analyzed by the developed routines using the software MatLab (Mathworks Inc., Natick, MA, USA). The knee rotation angle, specifically the knee valgus, where generated by the sequences of Euler rotation angle. The scalar angular speeds where drawn by unitary quaternion. Finally, the co-activation ratios between the recto-femoral/femoral biceps (RB) and recto-femoral/gluteus medium (RG) where normalized integral sign by EMG. From this where set the variables moments in each evaluated test. To the valgus angle where extracted the initial contact values (CI) through a force platform (Columbus, EUA), 40ms and 100ms after the CI, in maximum flexion (Flexmax) and maximum knee valgus (Valgomax). To angular speeds where the same moments plus the positive speed momentum (Velpos) and negative speed momentum (Velneg). To the co-activation where used the same angle moments plus the moment of force peak ground reaction (FPRS). In the valgus angle there was interaction [F(2,220)=11,456; p<0,001] comparing (moment x tests) revealing significant differences in pairwise comparison. In CI, on 100ms and Flexmax the Sid presented difference to all most all the other tests likewise the Drop on Flexmax. In the angular speed there was the interaction [F(30,330)=14,476; p<0,001] with significant differences in pairwise comparison. In the moment 40ms, 100ms, Velpos and Velneg the Drop presented differences to all most all the other tests likewise the 6M pointed differences to all the other 100ms and Velneg tests. There was also a moderated relation from: Cross in the Valgomax moment in valgus angle variables and angle speed (p=0,032); Sid in 40ms moment the valgus angle variables and the co-activation (p=0,015); Hop in 100ms moment the valgus angles variables and co-activation RG (p=0,029). We can conclude that the knee dynamics instability functional tests in the dynamic valgus critical moments analysis, show that the valgus angle variables and angular velocity specific behaviors in the tests applied. Besides that was established that the knee valgus increase in Cross is influenced by the speed of angular velocity. Also can be concluded that the neuromuscular adaptation RB in SID - 40ms, has a direct influence of valgus angle and the synergism of Hop - 100ms, is fundamental to the knee valgus angle control
 
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Publishing Date
2016-10-20
 
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