Conceitos Gerais da Biomecânica e os Tecidos Ósseos e Muscular

Arremessos axilares

Os arremessos axilares com um braço são caracterizados pela ação do ombro, que é predominantemente flexão, muitas vezes de uma posição hiperestendida acima da horizontal, como para o arremesso rápido no gramado, mas não para o tiro mais lento. Na fase de preparação, o peso é transferido para o pé traseiro e o pé da frente para frente; este passo é muitas vezes mais longo para atiradores qualificados. O peso é transferido para o pé da frente durante a fase de ação, quando a pélvis e o tronco giram para a esquerda (para um lançador destro). O cotovelo se estende durante a fase de ação e, na liberação, o braço de lançamento é paralelo ou ligeiramente à frente da linha do tronco.

Arremessos acima do braço

Os arremessos acima do braço são normalmente caracterizados pela rotação externa do braço superior na fase de preparação e por sua rotação interna na fase de ação. Esses movimentos estão entre as mais rápidas rotações articulares do corpo humano. Muitos dos outros movimentos articulares são semelhantes aos do movimento axilar. A sequência de movimentos na fase de preparação de um campo de beisebol, por exemplo, inclui (para um arremessador destro), rotação pélvica e do tronco para a direita, extensão horizontal e rotação lateral no ombro, flexão do cotovelo e hiperextensão do punho. Esses movimentos são seguidos, sequencialmente, pelo seu lado anatômico oposto em cada uma das articulações mencionadas, mais a rotação interna do antebraço, também conhecida como pronação.

Arremesso de beisebol, arremesso de dardo, arremesso do campo externo de críquete e passes no futebol americano são exemplos clássicos de arremessos de braço de um braço. A massa (inércia) e as dimensões do objeto lançado - mais o tamanho da área-alvo e as regras do esporte em particular - são restrições no padrão de movimento de qualquer arremesso. O boliche difere dos demais padrões de arremesso de braço, pois as regras restringem o alongamento do cotovelo (extensão) durante a última parte da passada de entrega (KNUDSON, 2007).

A ação predominante no ombro é, portanto, a circundução - uma combinação de flexão, extensão, abdução e adução do ombro. A reposição do futebol usa um padrão de arremesso nas duas mãos. O arremesso de peso combina o arremesso nas axilas com um movimento de empurrar, devido às regras do evento e à massa do arremesso. O tiro de basquete usa várias modificações no padrão de arremesso de bola, dependendo das regras do jogo e das circunstâncias e posição do tiro - incluindo a velocidade de liberação e os requisitos de precisão.

Passar no basquete, no qual a precisão também é crucial, varia desde os padrões das pernas e dos passes de beisebol até a ação de empurrar altamente modificada da passagem do peito. No arremesso de dardos, a exigência dominante de precisão restringe os movimentos na fase de ação para a extensão do cotovelo com um pouco de flexão-abdução do ombro (KNUDSON, 2007).

O tecido ósseo é forte e uma das estruturas mais rígidas do corpo devido à sua combinação de elementos inorgânicos e orgânicos. Os minerais cálcio e fosfato, juntamente com o colágeno, constituem o elemento orgânico do osso, sendo responsável por aproximadamente 60 a 70% do tecido ósseo. A água constitui aproximadamente 25 a 30% do peso do tecido ósseo (BANKOFF, 2012). O tecido ósseo é um material elástico viscoso cujas propriedades mecânicas são afetadas pelo seu grau de deformação. As propriedades de flexibilidade do osso são fornecidas pelo material de colágeno do osso. O conteúdo de colágeno dá ao osso a capacidade de suportar cargas tensas. O osso também é um material frágil e sua força depende do mecanismo de carga. O grau de fragilidade do osso depende dos constituintes minerais que lhe dão a capacidade de suportar cargas compressivas (ALBERTS et al., 1994).

Reabsorção e Depósito Ósseo

O osso é um material altamente adaptativo e muito sensível ao desuso, imobilização ou atividade vigorosa e altos níveis de carga. O tecido ósseo pode ser separado e pode alterar suas propriedades e ajuste em resposta à demanda mecânica. Foi determinado inicialmente pelo anatomista alemão, Julius Wolff, que nos deu a teoria sobre o desenvolvimento ósseo chamada Lei Wolff, que diz: "Cada mudança na forma e função de um osso ou apenas sua função é seguida por certas mudanças definitivas. Em sua arquitetura interna, e secundárias mudanças igualmente definitivas em sua conformidade externa, de acordo com a lei da matemática" (ALBERTS et al., 1994; JUNQUEIRA; CARNEIRO, 1999).

Resistência óssea e dureza

O comportamento de qualquer material sob diferentes condições de carga é determinado pela sua resistência e dureza. Quando uma força externa é aplicada em um osso ou em qualquer outro material, há uma reação interna. A resistência pode ser avaliada verificando a relação entre a carga imposta (força externa) e a quantidade de deformação (reação interna) que ocorre no material, conhecida como curva carga-deformação.

Características Anisotrópicas Tecido Ósseo

É um material anisotrópico, indicando que o comportamento do osso mudará dependendo da direção da aplicação da carga. Em geral, o tecido ósseo pode levar a cargas maiores na direção longitudinal e menor quantidade de carga quando aplicado sobre a superfície óssea. O osso é forte para suportar cargas na direção longitudinal porque é usado para receber cargas nessa direção.

Características Viscoelásticas

O osso também é viscoelástico, o que significa que ele responde de maneira diferente dependendo da velocidade na qual a carga é aplicada e do comprimento da carga. Em velocidades muito rápidas de colocação de carga, o osso pode levar a cargas mais altas antes que ele falhe ou quebre. O osso que recebe a carga se rompe lentamente com uma carga que é aproximadamente a metade da que poderia suportar se a carga fosse aplicada mais rapidamente.

Resposta Elástica

Quando a carga é aplicada pela primeira vez, um osso é deformado por uma mudança na extensão ou formato angular. O osso é deformado até 3%. Esta é considerada a amplitude elástica da curva carga-deformação porque, quando a carga é removida, o osso é recuperado e retorna ao formato ou extensão original. Um exame curva de tensão e distensão pode ser usada para determinar se um material é duro, flexível, frágil, forte ou fraco.

Resposta Plástica

Com a colocação contínua de carga sobre o tecido ósseo, seu ponto de deformação é alcançado, após o qual as fibras externas do tecido ósseo começarão a ceder, experimentando microrrupturas e desconexões do material dentro do osso (BANKOFF, 2012). Ao qual nomeamos fase plástica ou não elástica na curva de carga-deformação. O tecido ósseo começa a deformar-se permanentemente e eventualmente quebra se a carga continuar na fase não elástica. Assim, quando a carga é removida, o tecido ósseo não retoma a extensão original e é permanentemente alongado (BANKOFF, 2012).

Força

A força do osso ou qualquer outro material é definida pelo ponto de falha ou pela carga sustentada antes da falha. A força também pode ser analisada em termos de armazenamento de energia, a área sob a curva de carga-deformação ou tensão-distensão (BANKOFF, 2012).

Dureza

A dureza, ou módulo de elasticidade de um material, é determinada pela diminuição da curva de carga-deformação durante a amplitude da resposta elástica e é representada pela resistência do material à carga conforme a estrutura é deformada. Esta resposta ocorre em muitos materiais, incluindo ossos, tendões e ligamentos. Um material duro responderá com uma deformação mínima ao aumento de carga. Quando o material falha no final da fase elástica, é considerado um material frágil. O vidro é um exemplo de material frágil. O osso não é tão duro como o vidro ou metal, e, diferentemente desses materiais, ele não responde linearmente, porque cede e se deforma de maneira não uniforme durante a fase de colocação da carga. Quanto maior a carga imposta ao osso, maior a deformação. Além disso, se a carga exceder os limites elásticos do material, haverá uma deformação permanente e falha do material. Se um material continuar a se alongar demais e se deformar demais na fase plástica, ele é conhecido como material flexível. A pele é um exemplo de material que é deformado consideravelmente antes da falha. O osso é um material que possui propriedades que respondem tanto no modo frágil quanto no flexível. O osso é considerado um material flexível e fraco (BANKOFF, 2012).

Estresse e Distensão

Outra maneira de avaliar o comportamento do osso ou de qualquer outro material quando submetido à carga é medir o estresse, ou a carga por área de seção transversal e a distensão, ou deformação, em relação à extensão original do material. Uma curva de distensão de tensão pode ser produzida de tal forma que, como a curva de deformação de carga, ilustra o comportamento mecânico do material e pode ser usada para verificar a resistência e dureza do material (BANKOFF, 2012).

A curva carga-deformação de um material em particular parece exatamente à curva de tensão-distensão para o mesmo material e é interpretada da mesma forma descrita anteriormente usando a curva de carga-deformação. A única diferença entre as curvas é nas unidades usadas para representar cada uma delas. A curva de carga-deformação é representada por valores absolutos de carga e deformação, enquanto a tensão-distensão por valores relativos em relação à extensão do material e seção transversal. O benefício de produzir uma curva de tensão-distensão é que a padronização em relação à unidade da área e à extensão permite a comparação de diferentes materiais (BANKOFF, 2012).

Estresse ou Distensão Normal e Cisalhamento

O estresse e a distensão podem ocorrer perpendicularmente ao plano de seção transversal do objeto que recebe a carga, conhecido como tensão e distensão normal, ou paralelo ao plano da seção transversal, conhecido como tensão de cisalhamento e distensão. Por exemplo, uma distensão normal envolve uma mudança na extensão de um objeto, enquanto a distensão com cisalhamento é caracterizada por uma mudança no ângulo original do objeto (BANKOFF, 2012).

Tipos de carga

O sistema esquelético é submetido a uma variedade de diferentes tipos de forças de tal maneira que o osso recebe cargas em diferentes direções. Existem cargas produzidas pela sustentação do peso, pela gravidade, por forças musculares e por forças externas. As cargas são aplicadas em diferentes direções produzindo forças que podem variar de cinco tipos diferentes: compressão, tensão, cisalhamento, curvatura ou torção (BANKOFF, 2012).

A afecção do sistema esquelético pode ser produzida pela aplicação de uma força única de alta magnitude de um desses tipos de carga ou pela aplicação repetida de cargas de baixa magnitude por um longo período.

O segundo tipo de afecção no osso é chamado de fratura por estresse; fratura por fadiga ou distensão óssea. Essas fraturas ocorrem devido a microtraumas cumulativos impostos ao sistema esquelético, quando a colocação de cargas no sistema é tão frequente que o processo de reparo ósseo não pode ser igual à quebra do tecido ósseo (BANKOFF, 2012).

Forças compressivas

A força compressiva pressiona as bordas do mesmo osso ao mesmo tempo; e é produzido por músculos, suporte de peso, gravidade ou alguma carga externa que desce pelo comprimento do osso. O estresse e a distensão compressiva dentro do osso causam encurtamento e extensão óssea e o osso absorve a tensão máxima em um plano perpendicular à resistência à compressão.

Forças compressivas são necessárias para o desenvolvimento e crescimento do osso. As tensões e distensões produzidas pelas resistências à compressão e outras forças são responsáveis por facilitar a deposição do material ósseo. Se for aplicada uma grande resistência à compressão e se as cargas excederem os limites de tensão da estrutura, ocorrerá uma fratura.

Existem numerosos lugares no corpo propensos a fraturas ou ferimentos compressivos. A resistência à compressão é responsável pela dor patelar pelo amolecimento e destruição da cartilagem sob a patela, conhecida como condromalácia patelar. À medida que a articulação do joelho se move em amplitude de movimento, a patela sobe e desce em seu sulco. A carga entre a patela e o fêmur aumenta e diminui até um ponto em que a força compressiva patelofemoral é maior que cerca de 50° de flexão e menor em extensão total ou hiperextensão da articulação do joelho. A alta resistência à compressão em flexão, principalmente na superfície femoropatelar lateral, é a fonte do processo destrutivo que quebra a cartilagem e a superfície subjacente da patela (BANKOFF, 2012).

A compressão também é uma fonte de fraturas nas vértebras. Fraturas foram relatadas na área cervical em atividades como esportes náuticos, ginástica, luta livre, rúgbi, hóquei no gelo e futebol americano. Normalmente, a coluna cervical é levemente estendida com uma curvatura convexa anteriormente, se a cabeça é abaixada, a coluna cervical é retificada para aproximadamente 30° de flexão. Se a força é aplicada contra o topo da cabeça quando você está nesta posição, as vértebras cervicais recebem uma carga para baixo em sua extensão causada por uma resistência à compressão, criando uma luxação ou fratura-luxação das facetas vertebrais.

Espondilólise pode ocorrer e uma fratura por estresse da parte interarticular das vértebras. Levantamento de peso específico que tem alta incidência desta fratura são que realizam movimento de levantamento direto do peso acima da cabeça. Também ocorre em ginastas e está associada a posições de extrema extensão da região das vértebras lombares.

A resistência à compressão na articulação do quadril pode aumentar ou diminuir o potencial de fratura no colo do fêmur. A articulação do quadril precisa absorver forças compressivas de aproximadamente 3 a 7 vezes o peso corporal durante a caminhada. As forças compressivas são mais de 15 a 20 vezes o peso corporal no salto. Em uma postura normal em pé, a articulação do quadril leva cerca de um terço do peso corporal se os dois membros estiverem no chão. Isso cria grandes forças compressivas na parte inferior do colo do fêmur e uma grande força de tração ou tensão na porção superior do colo do fêmur. A Figura 1.3 mostra como isso acontece quando o corpo empurra a cabeça do fêmur para baixo, empurrando a base do colo femoral e tracionando o topo do colo femoral para fora enquanto cria uma flexão.

Quando em pé ou na fase de apoio da caminhada ou corrida, há uma força de flexão aplicada no colo do fêmur. Essa força cria uma força compressiva intensa no colo femoral inferior e uma força tensional no colo femoral superior (A). Quando o glúteo medial contrai, a resistência à compressão é aumentada; e a resistência à tração é diminuída (B). Isso reduz o potencial de afecção, já que há maior probabilidade de alteração com tensão.

Os abdutores do quadril, especificamente o glúteo medial, se contraem para interpor o peso do corpo durante o apoio. Eles também produzem uma carga compressiva no colo femoral superior que reduz a força tênsil e o potencial de afecção no colo femoral, uma vez que o osso se rompe geralmente mais cedo com uma força tencionada. Foi relatado que os corredores desenvolveram fraturas do colo do fêmur devido a fadiga glútea medial, deixando de atuar na redução da alta força tensional que fica no pescoço, produzindo fratura. A fratura do colo femoral também pode ser produzida por uma forte cocontração dos músculos do quadril, especificamente os abdutores e adutores, criando forças compressivas excessivas no colo superior do fêmur (BANKOFF, 2012).

Podemos também citar como força compressiva na articulação temporomandibular (ATM) o papel dos músculos esternocleidomastoideos quando acomodados e encurtados para uma situação particular. Exercem esse tipo de força nos côndilos mandibulares, alterando toda a mastigação e a morfologia mandibular, podendo causar danos às articulações e cefaleia. Isso acontece devido à inserção do esternocleidomastoideo no processo mastoide do osso temporal, exatamente no osso onde a mandíbula é articulada, e porque estes são músculos antigravitacionais em relação às suas origens e inserções (BANKOFF, 2012).

Força de tensão

Uma força de tensão geralmente é aplicada na superfície óssea e puxa ou alonga o osso, tendendo-o a estender e estreitar o osso. A tensão máxima, como na compressão, é perpendicular à carga aplicada. A fonte de força tensiva é geralmente o músculo. Quando o músculo aplica uma força tensa ao sistema pelo tendão, o colágeno no tecido ósseo é alinhado com a força tensa do tendão.

Na Figura 1.4 você pode observar um exemplo de alinhamento do colágeno na tuberosidade da tíbia. Esta figura também ilustra a influência das forças tensivas no desenvolvimento de apófises, mostrando como a tuberosidade da tíbia é formada pelas forças tensivas. A falha do osso geralmente ocorre no local da inserção muscular. As forças intensivas também podem criar avulsões ligamentares que ocorrem com mais frequência em crianças. Além disso, as avulsões ligamentares são comuns no tornozelo lateral devido à entorse de tornozelo. Além do tecido ósseo, aqui estão outros exemplos de propriedades biomecânicas do tecido conjuntivo, representadas por tendões e ligamentos (BANKOFF, 2012).

As propriedades biomecânicas dos tendões e ligamentos são frequentemente caracterizadas como uma relação carga versus deformação em resposta a uma carga tensiva. Nesses experimentos, uma amostra (por exemplo, ligamento, tendão e osso ligamentar) é obtida de um cadáver e é montada em um dispositivo que alonga o tecido até uma velocidade prescrita (velocidade de distensão) até que o tecido seja quebrado, e mede o deslocamento (alongamento) e força. As observações clínicas sobre o rompimento do tecido conjuntivo sugerem que a quebra tecidual é mais comum que a avulsão do osso (BANKOFF, 2012).

Quando o tecido conjuntivo experimenta uma distensão dessa magnitude, o tecido sofre mudanças plásticas e há uma mudança no seu comprimento de repouso. A partir da relação de sobrecarga versus distensão, o tecido pode ser caracterizado por medidas de sobrecarga final de distensão final do módulo de elasticidade e da energia absorvida. Estas propriedades tendem a diminuir em face de condições, tais como a utilização reduzida (por exemplo, imobilização, repouso no leito), envelhecimento e uso de esteroides, mas aumenta com o exercício a longo prazo. Além disso, as propriedades do tendão podem variar com a função muscular (BANKOFF, 2012).

As fraturas por avulsão ocorrem quando a força tensa do osso não é suficiente para prevenir a fratura. Isso é típico em algumas lesões que ocorrem em movimentos de alta velocidade, como no braço do tiro, dor de basquete dos jogadores juniores. A fratura avulsão, neste caso, é geralmente no epicôndilo medial, devido à tensão gerada nos flexores do punho. Duas outras fraturas produzidas por tensão comum estão no quinto metatarso devido às forças tensas, geradas pelo grupo muscular fibular, e no calcâneo, onde o músculo tríceps sural gera as forças.

A força tensa no calcâneo também pode ser produzida na fase de apoio da caminhada, na medida em que o arco é deprimido e a fáscia plantar que cobre a superfície plantar do pé é tensionada, exercendo uma força tensa no calcâneo. Alguns locais de fratura avulsão na região pélvica, mostrados na Figura 1.5, incluem as espinhas superior e inferior, o trocânter menor, a tuberosidade isquiática e o osso púbico (BANKOFF, 2012).

As forças intensivas são principalmente responsáveis por distensões e entorses. Por exemplo, uma típica entorse de tornozelo em inversão ocorre quando o pé rola para o lado, alonga os ligamentos. As forças tensivas também são identificadas com a canelite quando o tibial anterior puxa seu local de inserção e a membrana interóssea. Outra parte do corpo exposta a alta força de tensão é a tuberosidade da tíbia que transmite uma força de tensão muito alta quando o grupo muscular do quadríceps femoral está ativo. Essa força tensa, sob magnitude e duração suficientes, pode criar uma condição de tendinite ao longo da vida e se manifestar no envelhecimento. No indivíduo mais jovem, no entanto, o dano geralmente ocorre no local da inserção do tendão e pode resultar em inflamação, depósitos ósseos ou fratura por avulsão da tuberosidade da tíbia. A síndrome de Osgood Schlatter é o nome de uma condição caracterizada por inflamação e formação de depósitos ósseos na junção tendão-osso (BANKOFF, 2007).

O osso responde às exigências colocadas sobre ele, conforme descrito pela Lei de Wolff. Assim, diferentes ossos e diferentes seções em um osso irão responder diferentemente às forças compressivas e tensivas. Por exemplo, a tíbia e o fêmur participam do peso de suporte no membro inferior e são mais fortes quando a carga é proveniente de uma resistência à compressão. A fíbula não participa significativamente no suporte ao peso, mas é um local de inserção muscular, é mais forte quando as forças tensivas são aplicadas (BANKOFF, 2007). Uma avaliação das diferenças que podem ser encontradas no fêmur apresenta maior capacidade de resistência à tensão do declive médio do corpo que é carregado por uma força de flexão no peso de suporte. No colo do fêmur, o osso pode suportar grandes forças compressivas e, nos locais de inserção dos músculos, há grande força tensional (BANKOFF, 2007).

Resistências ao cisalhamento

Uma resistência ao cisalhamento é aplicada paralelamente à superfície de um objeto, criando deformação interna em uma direção angular. Tensões de cisalhamento máximo atuam na superfície paralela ao plano de resistência aplicada. As tensões de cisalhamento são criadas quando um osso é submetido a forças compressivas, força tensional ou ambas. A Figura 1.6 mostra como uma tensão de cisalhamento é desenvolvida pela aplicação de uma resistência à compressão ou à tração. Observe que muda a forma do diamante. Como o diamante sofre distorção por compressão ou tensão, ocorre uma força de cisalhamento aplicada à superfície.

O osso falha mais rapidamente quando exposto a uma resistência ao cisalhamento do que a uma força compressiva ou intensiva. Isso ocorre porque o osso é anisotrópico e responde de maneira diferente quando recebe cargas de diferentes direções (BANKOFF, 2007). As forças de cisalhamento são responsáveis por problemas nos discos vertebrais. Uma resistência ao cisalhamento pode produzir espondilolistese, na qual uma vértebra desliza sobre outra anteriormente. Na coluna lombar, a força de cisalhamento pelas vértebras aumenta com o aumento da lordose e com a hiperlordose.

A tração do músculo nas vértebras lombares também cria uma força de cisalhamento crescente nas vértebras. Exemplos de fraturas devido a forças de cisalhamento são frequentemente encontrados nos côndilos femorais ou no planalto tibial. O mecanismo de agravo de ambos é geralmente uma hiperextensão do joelho com alguma fixação do pé e uma força em valgo ou medial na coxa ou na canela. Em adultos, essa força de cisalhamento pode criar uma fratura ou afecção nos ligamentos colaterais ou cruzados. Na criança em desenvolvimento, essa força de cisalhamento pode criar fraturas epifisárias, como a epífise femoral distal (BANKOFF, 2012).

Múltiplas cargas absorvidas pela tíbia durante a caminhada e corrida, são comuns. Na caminhada, há um estresse compressivo no contato do calcanhar, criado pelo peso, contato com o solo e contração muscular. Estresse de forma tensa domina na fase intermediária de apoio por causa da contração muscular. Desenvolve um estresse compressivo na preparação para a propulsão, pois aumenta a força no solo e as contrações musculares. Uma força de cisalhamento também está presente na fase propulsora do suporte, e acredita-se que esteja relacionada à torção criada pela rotação externa da tíbia. Na corrida, o estresse aumenta substancialmente, e os padrões de estresse são diferentes daqueles vistos na caminhada. Existem semelhanças na fase de apoio do pé, pois cria uma resistência à compressão devido ao contato com o solo, peso corporal e contração muscular. Isto é seguido por um grande estresse contínuo e intenso ao longo da fase de retirada dos dedos e da fase de equilíbrio (BANKOFF, 2012).

O padrão de tensão de cisalhamento também é diferente e é representativo da torção criada em resposta à rotação interna e externa da tíbia. Resistências compressivas, tensivas e de cisalhamento aplicadas simultaneamente no osso são importantes no desenvolvimento da força dos ossos (BANKOFF, 2012). A Figura 1.7 mostra tanto as linhas de tensão compressiva quanto a tensão na tíbia e fêmur durante a corrida. A resistência óssea é desenvolvida ao longo dessas linhas de estresse.

A seguir, veremos as resistências à flexão.

Resistências à flexão

Uma resistência à flexão é a força aplicada a uma área que não possui suporte oferecido pela estrutura. Quando um osso é submetido a uma força de flexão e ocorre deformação, um lado do osso formará uma convexidade na qual terá forças tensivas, e o outro lado do osso formará uma concavidade na qual as forças compressivas estão presentes. Normalmente, o osso falhará e quebrará no lado convexo em resposta a altas forças tensas, uma vez que o osso pode suportar maiores resistências à compressão do que a tensão. A magnitude das forças tensionais e compressivas produzidas pela dobra torna-se maior quanto mais distante estiver o eixo do osso, de modo que elas são maiores nas porções externas do osso (BANKOFF, 2007).

Durante o suporte regular, há flexão produzida tanto no fêmur quanto na tíbia. O fêmur é inclinado tanto anteriormente quanto lateralmente devido ao formato e modo de transmissão da força pelo peso de suporte. O peso de suporte produz uma flexão anterior na tíbia. Embora essas forças de flexão não sejam produtoras de alterações, quando se examina a força da tíbia e do fêmur, o osso é mais forte naquelas regiões em que a resistência à flexão é maior (BANKOFF, 2012).

Cargas de flexão, geradores de alterações são produzidos pela aplicação de força em três ou quatro pontos. A aplicação de força em três pontos geralmente envolve forças aplicadas perpendicularmente ao osso nas extremidades do osso, com uma força aplicada na direção oposta no meio do osso. O osso se partirá ao meio como ocorre na fratura na bota de esqui. Essa fratura é produzida quando o esquiador cai em cima da bota com o esqui e a bota puxa a outra direção. O osso geralmente se romperá nas costas, porque é onde a convexidade é dada e onde são aplicadas as forças tensivas.

A força de flexão em três pontos também é responsável por lesões no dedo, que são comprimidas e forçadas em hiperextensão e lesões no joelho ou no membro inferior, quando o pé está fixo no chão e a parte inferior do corpo se dobra. Apenas eliminando os suportes longos em calçados de jogadores de futebol americano e jogando em campos em boas condições, esse tipo de alteração pode ser reduzido à metade.

A aplicação de forças de flexão em três pontos também pode ser usada em órteses. Nesse tipo, uma carga de flexão é aplicada em quatro pontos com a aplicação de dois pares iguais e opostos de força em cada extremidade do osso. No caso de flexão de quatro pontos, o osso se romperá no ponto mais fraco. Isso é ilustrado na Figura 1.8 com a aplicação de uma força de flexão de quatro pontos no fêmur. O fêmur quebra em seu ponto mais fraco (BANKOFF, 2012).

A seguir, veremos as forças de torção.

Forças de torção

Uma força de torção aplicada ao osso é uma força de rotação, criando uma tensão com cisalhamento no material. A magnitude da tensão aumenta com a distância do eixo de rotação, e a tensão máxima de cisalhamento atua tanto perpendicular quanto paralela ao eixo do osso. Uma carga de torção também produz forças tensionais e compressivas no ângulo por meio da estrutura.

Em 1971, Gregerson descreveu que as fraturas que resultam da força de torção ocorrem no úmero quando técnicas de lançamento imperfeitas criam uma torção do braço e do membro inferior quando o pé é plantado e o corpo muda de direção (GREGERSON, 1971). Uma fratura espiral é produzida por causa da aplicação de uma força de torção. Um exemplo do mecanismo de uma fratura espiralada no úmero é o que acontece com um jogador de bola, como mostrado na Figura 1.9. A fratura geralmente começa do lado de fora do osso e paralela ao meio do osso. A carga de torção no membro inferior também é responsável por lesões na cartilagem e ligamentos na articulação do joelho.

A seguir, veremos a lesão em relação à carga.

Lesão versus Carga

Se um osso sofrer ou não uma lesão devido a uma força aplicada, isso depende dos limites de resistência crítica do material e do histórico de cargas recebidas pelo osso. Estes limites são influenciados principalmente pela carga do osso que pode ser aumentada ou diminuída pela atividade física e condicionamento por imobilização e maturidade esquelética do indivíduo. A velocidade com que a carga é colocada também é importante porque a resposta e a tolerância são sensíveis a ela. Cargas colocadas muito rapidamente, quando o tecido ósseo é incapaz de se deformar na mesma velocidade, podem causar ferimentos (BANKOFF, 2012).

Atividade Muscular versus Carga

A atividade muscular também pode influenciar em cargas que podem ser gerenciadas pelos ossos. Os músculos mudam as forças aplicadas no osso, criando forças tensionais e compressivas. Essas forças musculares podem reduzir as forças tensivas ou redistribuir as forças no osso. Como a maioria dos ossos pode suportar grandes quantidades de resistência à compressão, a quantidade total de carga pode aumentar devido à contribuição dos músculos. No entanto, se o músculo fadiga durante uma série de exercícios, isso diminui sua capacidade de aliviar a carga sobre o osso. A distribuição alterada de estresse ou aumento da resistência à tração torna o atleta ou jogador propenso a lesões (BANKOFF, 2012).

Fratura por Estresse

A fratura por estresse típico ocorre durante a aplicação da carga, que produz uma distensão ou tensão de cisalhamento, resultando em lacerações, rupturas ou avulsões. O tecido ósseo também pode desenvolver uma fratura por estresse em resposta a cargas compressivas ou tensivas que sobrecarregam o sistema, seja pela magnitude da força excessiva aplicada a uma ou algumas vezes, ou pela aplicação de força em um nível baixo ou moderado, mas com uma frequência excessiva (BANKOFF, 2012).

A fratura por estresse ocorre quando a reabsorção óssea enfraquece demais o osso, e o depósito ósseo não ocorre com rapidez suficiente para fortalecer a área. A causa das fraturas por estresse no membro inferior pode ser atribuída à fadiga muscular, o que reduz a absorção do choque e permite a redistribuição de forças para pontos focais específicos no osso. No membro superior, as fraturas por estresse são criadas por forças musculares repetitivas que exercem tração sobre os ossos. Esse tipo de fratura responde por 10% de todas as lesões em atletas (BANKOFF, 2012).

O músculo é o único tecido capaz de desenvolver ativamente a tensão. Essa característica permite que o músculo esquelético ou estriado desempenhe as importantes funções de manter a postura ereta do corpo, movimentar os membros do corpo e absorver o choque. Como o músculo só pode realizar essas funções quando apropriadamente estimulado, o sistema nervoso e o sistema muscular são frequentemente referidos coletivamente como o sistema neuromuscular. Vamos agora, nesta parte da disciplina, discutir as propriedades comportamentais do tecido muscular, a organização funcional do músculo esquelético e os aspectos biomecânicos da função muscular, dentre outros temas relevantes para o estudo da biomecânica do tecido muscular.

Propriedades comportamentais da unidade muscular

As quatro propriedades comportamentais do tecido muscular são a extensibilidade, elasticidade, irritabilidade e a capacidade de desenvolver tensão. Essas propriedades são comuns a todos os músculos, incluindo o músculo cardíaco, liso e esquelético dos seres humanos (HALL, 2011).

Extensibilidade e Elasticidade

As propriedades de extensibilidade e elasticidade são comuns a muitos tecidos biológicos. Conforme mostrado na Figura 1.10, a extensibilidade é a capacidade de ser esticada ou de aumentar em comprimento, e a elasticidade é a capacidade de retornar ao comprimento normal após um alongamento. A elasticidade do músculo retorna ao comprimento normal de repouso após um alongamento e proporciona uma transmissão suave da tensão do músculo para o osso.

O comportamento elástico do músculo tem sido descrito como consistindo de dois componentes principais, o componente elástico paralelo e o componente elástico série. O componente elástico paralelo, fornecido pelas membranas musculares, fornece resistência quando um músculo é alongado passivamente. O componente elástico série, residente nos tendões, atua como uma mola para armazenar energia elástica quando um músculo tensionado é esticado (HALL, 2011).

Esses componentes da elasticidade muscular são assim denominados porque as membranas e os tendões são paralelos e em série (ou em linha) com as fibras musculares, que fornecem o componente contrátil. Acredita-se que a elasticidade do músculo esquelético humano seja devida principalmente à componente elástico série. Tem sido evidenciado que a altura de um salto aumenta quando um contramovimento (flexão do joelho) o precede imediatamente devido ao aumento da elasticidade do componente elástico série nos músculos das extremidades inferiores.

Tanto o componente elástico série como o componente elástico paralelo têm uma propriedade viscosa que permite que o músculo se estique e recue de uma forma dependente do tempo. Quando um alongamento estático de um grupo muscular, como os isquiotibiais, é mantido ao longo do tempo, o músculo se alonga progressivamente, aumentando a amplitude de movimento articular. Da mesma forma, depois de um grupo muscular ter sido alongado, ele não recua para o comprimento de repouso imediatamente, mas encurta gradualmente ao longo do tempo. Esta resposta viscoelástica é independente do gênero.

Irritabilidade e capacidade de desenvolver tensão

Outra das propriedades características do músculo, a irritabilidade, é a capacidade de responder a um estímulo. Os estímulos que afetam os músculos são eletroquímicos, como um potencial de ação do nervo ligado ou mecânico, como um golpe externo em uma parte de um músculo. Quando ativado por um estímulo, o músculo responde desenvolvendo tensão. A capacidade de desenvolver tensão é a única característica comportamental exclusiva do tecido muscular. Historicamente, o desenvolvimento da tensão pelo músculo tem sido chamado de contração, ou o componente contrátil da função muscular. Contratilidade é a capacidade de encurtar em comprimento. No entanto, como discutido em uma seção posterior, a tensão em um músculo pode não resultar no encurtamento do músculo (HALL, 2011).

Organização estrutural do músculo esquelético

Existem inúmeros músculos no corpo humano, compondo 40 a 45% do peso corporal da maioria dos adultos. Os músculos são distribuídos em pares nos lados direito e esquerdo do corpo. A maioria dos pares musculares é responsável por movimentos e posturas corporais, com o restante envolvido em atividades como o controle dos olhos e a deglutição. Quando a tensão é desenvolvida em um músculo, considerações biomecânicas como a magnitude da força gerada, a velocidade com que a força é desenvolvida e o período de tempo que a força pode ser mantida são afetadas pelas características anatômicas e fisiológicas particulares do músculo.

Fibras musculares

Uma única célula muscular é denominada fibra muscular devido à sua forma de filamento. A membrana que circunda o músculo é às vezes chamada de sarcolema, e o citoplasma especializado é denominado sarcoplasma. O sarcoplasma de cada fibra contém vários núcleos e mitocôndrias, além de numerosas miofibrilas em forma de fio, alinhadas paralelamente umas às outras. As miofibrilas contêm dois tipos de fibras, cuja disposição produz o padrão estriado característico, após o qual o músculo esquelético, ou estriado, é denominado.

Observações por meio do microscópio das mudanças nas bandas e linhas visíveis no músculo esquelético durante a contração muscular levaram a nomeação dessas estruturas para fins de referência (Figura 1.11).

O sarcômero, compartimentalizado entre duas linhas Z, é a unidade estrutural básica do músculo. Cada sarcômero é dividido por uma linha M. As bandas A contêm limalhas densas e rugosas de miosina, cada uma das quais é envolvida por seis finos e lisos fluidos de actina. As bandas I contêm apenas finos filamentos de actina. Em ambas as bandas, os filamentos de proteína são mantidos no lugar pela ligação às linhas Z, que aderem ao sarcolema. No centro das bandas A estão as zonas H, que contém apenas os filamentos de miosina (HALL, 2011).

Durante a contração muscular, os filamentos de actina de cada extremidade do sarcômero deslizam um em direção ao outro. Quando vistas mediante um microscópio, as linhas Z movem-se para as bandas A, que mantém o seu tamanho original, enquanto as bandas I estreitam e a zona H desaparece. As projeções dos fiéis de miosina, chamadas pontes cruzadas, formam ligações físicas com os filamentos de actina durante a contração muscular, com o número de ligações proporcionais à produção de força e ao gasto de energia (HALL, 2011).

Uma rede de canais membranosos conhecida como retículo sarcoplasmático está associada a cada fibra externamente. Internamente, as fibras são transpostas por minúsculos túneis chamados túbulos transversais que passam completamente pela fibra e abrem apenas externamente. O retículo sarcoplasmático e os túbulos transversais fornecem os canais de transporte dos mediadores eletroquímicos de ativação muscular. Várias camadas de tecido conectivo fornecem a superestrutura para a organização do músculo muscular (HALL, 2011).

Cada membrana fibrosa, ou sarcolema, é envolvida por um tecido conjuntivo fino chamado endomísio. As fibras são agrupadas em fascículos por bainhas de tecido conjuntivo referidas como perimísio. Grupos de fascículos que formam os músculos inteiros são cercados pelo epimísio, que é contínuo com os tendões do músculo. Variação considerável no comprimento e diâmetro das fibras musculares nos músculos é observada em adultos. Algumas fibras podem percorrer todo o comprimento de um músculo, enquanto outras são muito mais curtas. As fibras musculares esqueléticas crescem em comprimento e diâmetro desde o nascimento até a idade adulta. O diâmetro da fibra também pode ser aumentado pelo treinamento de resistência com poucas repetições de grandes cargas em adultos de todas as idades.

Unidades Motoras

As fibras musculares são organizadas em grupos funcionais de tamanhos diferentes. Composto por um único neurônio motor e todas as fibras inervadas por ele, esses grupos são conhecidos como unidades motoras. O axônio de cada neurônio motor se subdivide várias vezes, de modo que cada fibra individual é fornecida com uma placa motora. As fibras de uma unidade motora podem ser espalhadas por uma área de vários centímetros e intercaladas com as fibras de outras unidades motoras. As unidades motoras são tipicamente confinadas a um único músculo e estão localizadas dentro desse músculo (HALL, 2011).

A maioria das unidades motoras esqueléticas em mamíferos é composta de células do tipo contração que respondem a um único estímulo desenvolvendo tensão de maneira contrária. A tensão na contração muscular após o estímulo de um único impulso nervoso aumenta para um valor de pico em menos de 100 ms e, em seguida, diminui imediatamente. No corpo humano, no entanto, as unidades motoras são geralmente ativadas por uma série de impulsos nervosos. Quando impulsos sucessivos e rápidos ativam uma fibra já em tensão, a soma ocorre e a tensão é progressivamente elevada até que um valor máximo seja atingido (HALL, 2011). Unidades motoras do tipo tônico são encontradas no aparelho oculomotor. Estas unidades motoras requerem mais do que um único estímulo antes do desenvolvimento inicial da tensão.

Tipos de Fibra

As fibras musculares esqueléticas exibem muitas características estruturais, histoquímicas e comportamentais diferentes. Como essas diferenças têm implicações diretas para a função muscular, elas são de interesse particular para muitos cientistas. As fibras de algumas unidades motoras se contraem para atingir a tensão máxima mais rapidamente que outras após serem estimuladas. Com base nesta característica distintiva, as fibras podem ser divididas nas categorias de contração rápida e contração lenta. As fibras de contração rápida levam apenas cerca de um sétimo do tempo exigido pelas fibras de contração lenta para atingir o pico de tensão. Essa diferença no tempo para o pico de tensão é atribuída a concentrações mais altas de miosina-ATPase em fibras de contração rápida. As fibras de contração rápida também apresentam maiores em diâmetro do que as fibras de contração lenta. Devido a estas e outras diferenças, as fibras de contração rápida geralmente fadigam mais rapidamente do que as fibras de contração lenta (HALL, 2011).

Embora os músculos com fibras de contração rápidas e lentas íntegros gerem aproximadamente a mesma quantidade de pico de força isométrica por área de secção transversal do músculo, indivíduos com uma alta porcentagem de fibras de contração rápida são capazes de gerar maiores magnitudes de torque e potência durante o movimento do que aqueles com mais fibras de contração lenta.

Embora todas as fibras de uma unidade motora sejam do mesmo tipo, a maioria dos músculos esqueléticos contém ambas as fibras rápidas e lentas, com as quantidades relativas variando de músculo para músculo e de indivíduo para indivíduo. Por exemplo, o músculo sóleo, que geralmente é usado apenas para ajustes posturais, contém principalmente fibras lentas. Em contraste, o gastrocnêmio sobrejacente pode conter mais fibras rápidas do que lentas.

A composição da fibra muscular é a mesma entre os sexos na população normal, embora os homens tendem a ter fibras maiores do que as mulheres. As fibras de contração rápida são importantes contribuintes para o sucesso de um artista em eventos que exigem contração muscular rápida e poderosa, como correr e saltar. Eventos de resistência, como corrida de longa distância, ciclismo e natação, exigem um funcionamento eficaz das fibras lentas mais resistentes à fadiga. Usando biópsias musculares, tem sido encontrado em atletas altamente bem-sucedidos que exigem força, tendem a ter proporções anormalmente altas de fibras de contração rápidas, e que atletas de elite geralmente têm proporções anormalmente altas de fibras lentas (HALL, 2011).

Atualmente, aceita-se que as fibras rápidas possam ser convertidas em fibras lentas com treinamento de endurance e que dentro das fibras rápidas as conversões das fibras Tipo IIb para Tipo IIa possam ocorrer com treinamento de resistência pesada (força), treinamento de endurance concêntrico e treinamento isocinético excêntrico. Indivíduos geneticamente dotados de um alto percentual de fibras podem optar para esportes que exijam força, e aqueles com um alto percentual de fibras podem escolher esportes de resistência. No entanto, as distribuições do tipo de fibra de atletas treinados em elite e atletas treinados em endurance de elite estão dentro da faixa de composições do tipo de fibra encontradas em indivíduos destreinados (HALL, 2011).

Dois fatores que afetam a composição do tipo de fibra muscular são a idade e obesidade. Há uma progressiva redução relacionada à idade no número de unidades motoras e fibras musculares e no tamanho das fibras do Tipo II que não está relacionada ao gênero ou ao treinamento. Existem também boas evidências de que exercícios regulares, ao longo da vida e de alta intensidade podem reduzir a perda de unidades motoras tipicamente associadas ao envelhecimento. Essas alterações relacionadas à idade podem variar com o músculo. Lactentes e crianças pequenas, por outro lado, também têm proporções significativamente menores de fibras do Tipo II do que adultos, e proporções significativamente menores de fibras do Tipo IIb são encontradas em obesos do que em adultos não obesos.

Novas evidências empolgantes ressaltam o papel da expressão genética no tipo de fibras e sugerem que o músculo esquelético se adapta às demandas funcionais alteradas com mudanças no fenótipo genético de fibras individuais. Células-tronco miogênicas chamadas células satélites são normalmente inativas, mas podem ser estimuladas por uma mudança na atividade muscular habitual para proliferar e formar novas fibras musculares. Foi hipotetizado que a regeneração muscular após o exercício pode fornecer um estímulo para o envolvimento de células satélites na remodelação muscular, alterando a expressão genética em termos de aparência e função do músculo no músculo (HALL, 2011).

Arquitetura de Fibra

Outra variável que influi na função muscular é o arranjo de fibras dentro de um músculo. As orientações das fibras dentro de um músculo e os arranjos pelos quais as fibras se fixam aos tendões musculares variam consideravelmente entre os músculos do corpo humano. Essas considerações estruturais afetam a força da contração muscular e a amplitude de movimento por meio da qual um grupo muscular pode mover um segmento do corpo (HALL, 2011).

As duas categorias de arranjo de fibras musculares são denominadas paralelo e penado (Figura 1.12). Embora numerosas subcategorias de arranjos de fiéis paralelos e penados tenham sido propostas, a distinção entre essas duas categorias amplas é suficiente para discutir características biomecânicas (HALL, 2011).

Em um arranjo de fibra paralela, as fibras são orientadas em grande parte em paralelo com o eixo longitudinal do músculo. Os músculos sartório, o reto abdominal e o bíceps braquial têm orientações de fibra paralela. Na maioria dos músculos paralelos, existem fibras que não se estendem por todo o comprimento do músculo, mas terminam em algum ponto do ventre muscular. Essas fibras têm especializações estruturais que fornecem interconexões com fibras vizinhas em muitos pontos ao longo da superfície da fibra para permitir a entrega de tensão quando o animal é estimulado.

Um arranjo de fibra penada é aquele em que as fibras se encontram em um ângulo com o eixo longitudinal do músculo. Cada fibra de um músculo penado se liga a um ou mais tendões, alguns dos quais se estendem por toda a extensão do músculo. As fibras de um músculo podem exibir mais de um ângulo de penetração (ângulo de fixação) a um tendão. Os músculos tibial posterior, reto femoral e deltoide têm arranjos de fibras (HALL, 2011).

Quando a tensão é desenvolvida em um músculo em paralelo, qualquer encurtamento do músculo é principalmente o resultado do encurtamento de suas fibras. Quando as fibras de um músculo penado se encurtam, elas giram em torno de seus anexos tendinosos, aumentando progressivamente o ângulo de penetração. Quando o ângulo de penetração ultrapassa os 60°, a quantidade de força efetiva transferida para o tendão é inferior a metade da força efetivamente produzida pelas fibras musculares.

Embora a redução reduza a força efetiva gerada em um dado nível de tensão de fibra, esse arranjo permite o empacotamento de mais fibras do que pode ser empacotado em um músculo longitudinal ocupando espaço igual. Como os músculos penados contêm mais fibras por unidade de volume muscular, eles podem gerar mais força do que músculos paralelos do mesmo tamanho. Curiosamente, quando há hipertrofias musculares, há um aumento concomitante na angulação das fibras constituintes e, mesmo na ausência de hipertrofia, os músculos mais espessos apresentam maiores ângulos de punição (HALL, 2011).

O arranjo de fibra paralela, por outro lado, permite maior encurtamento de todo o músculo do que é possível com um arranjo de penada. Músculos com feixe paralelo podem mover os segmentos do corpo por meio de amplitudes de movimento maiores do que os músculos de tamanho comparado e com penetração comparável. O aumento dos resultados da pesquisa aponta para diferenças na organização estrutural regional e diferenças funcionais regionais dentro de um dado músculo.

Função muscular esquelética

Quando um músculo ativado desenvolve tensão, a quantidade de tensão presente é constante em todo o comprimento do músculo, bem como nos tendões e nos locais dos anexos musculotendinosos ao osso. A força de tração desenvolvida pelo músculo puxa os ossos e cria torque nas articulações cruzadas pelo músculo. A magnitude do torque gerado é o produto da força muscular e do braço do momento da força. De acordo com as leis de adição vetorial, o torque líquido presente em uma articulação determina a direção de qualquer movimento resultante. O peso do segmento corporal anexado, as forças externas que atuam no corpo e a tensão em qualquer músculo que atravessa uma articulação podem gerar torques nessa articulação (HALL, 2011).

Recrutamento de Unidades Motoras

O sistema nervoso central exerce um elaborado sistema de controle que permite combinar a velocidade e a magnitude da contração muscular às exigências do movimento, para que movimentos suaves, delicados e precisos possam ser executados. Os neurônios que inervam as unidades motoras das fibras de contração lenta geralmente têm limiares baixos e são relativamente fáceis de ativar, enquanto as unidades motoras das rápidas são supridas por nervos mais difíceis de serem ativados. Consequentemente, as fibras lentas são as primeiras a serem ativadas, mesmo quando o movimento do membro resultante é rápido.

À medida que o requisito de força, exigência de velocidade ou duração da atividade aumenta, unidades motoras com limites mais altos são progressivamente ativadas, com fibras do Tipo IIa ou fibras glicolíticas oxidativas de contração rápida, adicionadas antes das fibras do Tipo IIb, ou fibras glicolíticas de contração rápida. Dentro de cada tipo de fibra existe um continuum de facilidade de ativação, e o sistema nervoso central pode ativar seletivamente mais ou menos as unidades motoras. Durante o exercício de baixa intensidade, o sistema nervoso central pode recrutar fibras de contração lenta quase exclusivamente. À medida que a atividade continua e a fadiga se instala, as unidades do tipo IIa e depois do tipo IIb são ativadas até que todas as unidades do motor estejam envolvidas (HALL, 2011).

Mudança no comprimento muscular com o desenvolvimento da tensão

Quando a tensão muscular produz um torque maior que o torque resistivo em uma articulação, o músculo encurta, causando uma mudança no ângulo da articulação. Quando um músculo encurta, a contração é concêntrica, e o movimento articular resultante está na mesma direção que o torque gerado pelos músculos. Uma única fibra muscular é capaz de encurtar até aproximadamente metade de seu comprimento normal de repouso.

Os músculos também podem desenvolver tensão sem encurtar. Se o torque oposto na articulação cruzada pelo músculo é igual ao torque produzido pelo músculo (com torque líquido zero presente), o comprimento do músculo permanece inalterado, e nenhum movimento ocorre na articulação. Quando a tensão muscular se desenvolve, mas não ocorre alteração no comprimento do músculo, a contração é isométrica. Como o desenvolvimento da tensão aumenta o diâmetro do músculo, os fisiculturistas desenvolvem tensão isométrica para exibir seus músculos quando competem. Desenvolver a tensão isométrica simultaneamente nos músculos em lados opostos de um membro, como no tríceps braquial e no bíceps braquial, aumenta a área da secção transversal dos músculos tensos, embora não ocorra nenhum movimento nas articulações do ombro ou do cotovelo (HALL, 2011).

Quando o torque da articulação oposta excede o produzido pela tensão em um músculo, o músculo se alonga. Quando um músculo se alonga quando está sendo estimulado a desenvolver tensão, a contração é excêntrica, e a direção do movimento articular é oposta à do torque muscular. A tensão excêntrica ocorre nos flexores do cotovelo durante a extensão do cotovelo ou a fase de redução de peso de um exercício de curvatura. A tensão excêntrica atua como um mecanismo de frenagem para controlar a velocidade de movimento. Sem a presença de tensão excêntrica dos músculos, o antebraço, a mão e o peso cairiam de maneira descontrolada por causa da força da gravidade. Pesquisas indicam que a capacidade aprimorada de desenvolver tensão sob condições concêntricas, isométricas e excêntricas é melhor obtida pelo treinamento no mesmo modo de exercício (HALL, 2011).

Papéis assumidos pelos músculos

Um músculo ativado só pode fazer uma coisa: desenvolver tensão. Como um músculo raramente age isoladamente, entretanto, às vezes falamos em termos da função ou papel que um determinado músculo está exercendo quando age em conjunto com outros músculos que atravessam a mesma articulação.

Quando um músculo se contrai e causa o movimento de um segmento do corpo em uma articulação, ele está agindo como um agonista ou motor. Como vários músculos diferentes frequentemente contribuem para um movimento, a distinção entre agonistas primários e agonistas assistenciais também é feita algumas vezes. Por exemplo, durante a fase de flexão do cotovelo de um antebraço, o braquial e o bíceps agem como agonistas primários, com o braquiorradial, o extensor radial longo do carpo e o pronador redondo servindo como agonistas auxiliares (HALL, 2011).

Todos os músculos de uma articulação que funcionam como agonistas desenvolvem tensão simultaneamente ou são inativos. Músculos com ações opostas às dos agonistas podem agir como antagonistas, ou opositores, desenvolvendo tensão excêntrica ao mesmo tempo em que os agonistas estão causando movimento. Agonistas e antagonistas são tipicamente posicionados em lados opostos de uma articulação.

Durante a flexão do cotovelo, quando o braquial e o bíceps braquial são agonistas primários, o tríceps pode atuar como antagonista, desenvolvendo a tensão resistiva. Por outro lado, durante a extensão do cotovelo, quando os tríceps são os agonistas, o braquial e o bíceps braquial poderiam atuar como antagonistas. Embora o movimento hábil não seja caracterizado por tensão contínua nos músculos antagonistas, os antagonistas geralmente fornecem ações de controle ou frenagem, particularmente no final de movimentos rápidos e vigorosos. Enquanto os agonistas são particularmente ativos durante a aceleração de um segmento corporal, os antagonistas são principalmente ativos durante a desaceleração ou aceleração negativa (HALL, 2011).

Quando uma pessoa desce uma colina, por exemplo, os quadríceps funcionam excentricamente como antagonistas para controlar a quantidade de flecha do joelho que ocorre. A cocontração dos músculos agonistas e antagonistas também aumenta a estabilidade na articulação que os músculos atravessam. O desenvolvimento simultâneo de tensão nos quadríceps e isquiotibiais ajuda a estabilizar o joelho contra forças rotacionais potencialmente lesivas.

Outro papel assumido pelos músculos envolve estabilizar uma parte do corpo contra uma força específica. A força pode ser interna, de tensão em outros músculos, ou externa, como previsto pelo peso de um objeto sendo levantado. Os romboides atuam como estabilizadores desenvolvendo tensão para estabilizar as escápulas contra a tração da corda de reboque durante o esqui aquático. Um quarto papel assumido pelos músculos é o do neutralizador (HALL, 2011).  

Neutralizadores impedem ações acessórias indesejadas que normalmente ocorrem quando os agonistas desenvolvem tensão concêntrica. Por exemplo, se um músculo causa flexão e abdução em uma articulação, mas somente a flexão é desejada, a ação de um neutralizador causando adução pode eliminar a abdução indesejada. Quando o bíceps braquial desenvolve tensão concêntrica, ele produz tanto a flexão no cotovelo quanto a supinação do antebraço. Se apenas a flexão do cotovelo é desejada, os pronadores teres atuam como um neutralizador para neutralizar a supinação do antebraço.

O desempenho dos movimentos humanos envolve tipicamente as ações cooperativas de muitos grupos musculares que atuam sequencialmente e em conjunto. Por exemplo, mesmo a simples tarefa de levantar um copo de água de uma mesa requer vários grupos musculares diferentes para funcionar de maneiras diferentes. Os papéis estabilizadores são realizados pelos músculos da escápula e pelos músculos flexores e extensores do punho. A função agonista é realizada pelos músculos externos dos dedos, cotovelo e ombro. Como os principais flexores do ombro, o deltoide anterior e o peitoral maior, também produzem adução horizontal, os abdutores horizontais, como o deltoide médio e o supraespinhal, atuam como neutralizadores. A velocidade de movimento durante o movimento também pode ser parcialmente controlada pela atividade antagonista nos extensores do cotovelo. Quando o copo de água é devolvido à mesa, a gravidade serve como o principal motor, com atividade antagonista no cotovelo e nos ombros, controlando a velocidade de movimento (HALL, 2011).

Músculos de duas articulações e multiarticulações

Muitos músculos do corpo humano atravessam duas ou mais articulações. Exemplos são o bíceps braquial, a cabeça longa do tríceps braquial, os isquiotibiais, o reto femoral e vários músculos que atravessam o punho e todas as articulações do dedo. Como a quantidade de tensão presente em qualquer músculo é essencialmente constante em todo o seu comprimento, bem como nos locais de suas ligações tendíneas ao osso, esses músculos afetam o movimento em ambas ou em todas as articulações cruzadas simultaneamente.

A eficácia de um músculo de duas articulações ou multiarticulações podem causar movimento em qualquer articulação cruzada que depende da localização e orientação do apego do músculo em relação à articulação, da tensão ou flacidez presentes na unidade musculotendinosa e das ações de outros músculos que se cruzam. Enquanto os músculos de uma articulação produzem força direcionada principalmente em linha com um segmento do corpo, os músculos de duas articulações podem produzir força com um componente transversal significativo. Durante as atividades baseadas em energia, como saltar e correr, os músculos biarticulares que atravessam o quadril e o joelho demonstraram ser particularmente eficazes na conversão das rotações do segmento corporal no movimento de translação desejado do centro de gravidade do corpo total (HALL, 2011).

Há também, no entanto, duas desvantagens associadas à função dos músculos articulares e multiarticulares. Eles são incapazes de encurtar na medida necessária para produzir uma gama completa de movimento em todas as articulações cruzadas simultaneamente, uma limitação que é chamada de insuficiência ativa. Alguns músculos de duas articulações não são capazes de produzir força quando as posições de ambas as articulações cruzadas colocam os músculos em um estado severamente afrouxado. Um segundo problema é que, para a maioria das pessoas, os músculos de duas articulações e músculos múltiplos não podem se alongar na extensão necessária para toda a amplitude de movimento na direção oposta em todas as articulações cruzadas. Esse problema é chamado de insatisfação passiva. Por exemplo, uma maior amplitude de hiperextensão é possível no pulso quando os dedos não estão totalmente estendidos. Da mesma forma, uma maior amplitude de dorsiflexão do tornozelo pode ser realizada quando o joelho está em flexão devido à mudança na rigidez do gastrocnêmio (HALL, 2011).

Fatores que afetam a geração de força muscular

A magnitude da força gerada pelo músculo também está relacionada à velocidade de encurtamento muscular, ao comprimento do músculo quando este é estimulado e ao período de tempo desde que o músculo recebeu um estímulo. Como esses fatores são determinantes significativos da força muscular, eles foram extensivamente estudados ao longo dos anos (HALL, 2011). Vamos conhecê-los a seguir.

Relação Força-Velocidade

A força máxima que um músculo pode desenvolver é governada pela velocidade de encurtamento ou alongamento do músculo. Esta relação força-velocidade foi descrita pela primeira vez para o desenvolvimento da tensão concêntrica no músculo por Hill em 1938. Como a relação é verdadeira apenas para o músculo ativado no máximo, isso não se aplica às ações musculares durante a maioria das atividades diárias (HILL, 1938).

Consequentemente, a relação força-velocidade não implica que é impossível mover uma resistência pesada a uma velocidade rápida. Quanto mais forte o músculo, maior a magnitude da tensão isométrica máxima. Esta é a quantidade máxima de força que um músculo pode gerar antes de realmente alongar à medida que a resistência é aumentada. No entanto, a forma geral da curva força-velocidade permanece a mesma, independentemente da magnitude da tensão isométrica máxima.

A relação força-velocidade também não implica que é impossível mover uma carga leve em baixa velocidade. A maioria das atividades da vida diária exige movimentos lentos e controlados de cargas submáximas. Com cargas submáximas, a velocidade de encurtamento muscular está sujeita ao controle volitivo. Apenas o número de unidades motoras necessárias é ativado. Por exemplo, um lápis pode ser retirado de uma mesa rapidamente ou lentamente, dependendo do padrão controlado de recrutamento de unidade motora nos grupos musculares envolvidos (HALL, 2011).

A relação força-velocidade foi testada para o músculo esquelético, liso e cardíaco em humanos, bem como para tecidos musculares de outras espécies. O padrão geral é válido para todos os tipos de músculos. Valores máximos de força na velocidade zero e valores máximos de velocidade a uma carga mínima variam com o tamanho e o tipo de músculo. Embora a base fisiológica da relação força-velocidade não seja completamente compreendida, a forma da porção concêntrica da curva corresponde à taxa de produção de energia em um músculo (HALL, 2011).

Sob condições excêntricas, a força máxima que um músculo pode produzir excede o máximo isométrico por um fator de 1,5 a 2,0. A obtenção de um nível de força tão alto, no entanto, parece exigir estimulação elétrica do neurônio motor. As forças excêntricas máximas produzidas volitivamente são semelhantes ao máximo isométrico. É provável que isso seja verdade porque o sistema nervoso fornece inibição por meio de vias de reflexos para proteger contra lesões nos músculos e tendões.

A produção de força elevada sob condições excêntricas com ativação muscular volitiva não é uma função da maior ativação neural do músculo, mas parece representar a contribuição dos componentes elásticos do músculo. O treinamento de força excêntrica envolve o uso de resistências maiores que a capacidade máxima de geração de força isométrica do atleta. Assim que a carga é assumida, o músculo começa a alongar. Pesquisas mostram que esse tipo de treinamento é mais eficaz do que o treinamento concêntrico no aumento do tamanho e força muscular. Em comparação com o treinamento concêntrico e isométrico, no entanto, o treinamento excêntrico também está associado a dor muscular de início tardio (HALL, 2011).

Relação Comprimento-Tensão

A quantidade de tensão isométrica máxima que um músculo é capaz de produzir é parcialmente dependente do comprimento do músculo. Em fibras musculares únicas, preparações musculares isoladas e músculos humanos in vivo, a geração de força atinge seu pico quando o músculo é levemente alongado. Por outro lado, a capacidade de desenvolvimento da tensão muscular é menor após o encurtamento muscular.

Tanto a duração do alongamento ou encurtamento do músculo quanto o tempo de alongamento ou encurtamento afetam a capacidade de geração de força. Dentro do corpo humano, a capacidade de geração de força aumenta quando o músculo é ligeiramente esticado. Músculos emparelhados produzem tensões máximas pouco acima do comprimento de repouso, e os músculos peneirados geram tensões máximas entre 120% e 130% do comprimento de repouso. Este fenômeno é devido à contribuição dos componentes elásticos do músculo (principalmente o componente elástico série), que aumentam a tensão presente no músculo quando o músculo é esticado. A Figura 1.13 mostra o padrão de desenvolvimento máximo da tensão em função do comprimento do músculo, com a contribuição ativa do componente contrátil e a contribuição passiva do componente elástico série e do componente elástico paralelo indicados. Pesquisas indicam que, após exercícios excêntricos, pode haver um aumento leve e transitório do comprimento muscular, que prejudica o desenvolvimento da força quando o ângulo articular não coloca o músculo em trecho suficiente (HALL, 2011).

A seguir, veremos o ciclo de encurtamento.

Ciclo de encurtamento

Quando um músculo tensamente ativo é esticado imediatamente antes da contração, a contração resultante é mais forte do que na ausência do pré-estiramento. Esse padrão de contração excêntrica seguido imediatamente por contração concêntrica é conhecido como ciclo de alongamento-encurtamento. Um músculo pode realizar substancialmente mais trabalho quando é ativamente esticado antes de encurtar do que quando simplesmente se contrai.

O custo metabólico de realizar uma determinada quantidade de trabalho mecânico também é menor quando o ciclo de alongamento-encurtamento é invocado do que o custo sem ele. Os mecanismos responsáveis pelo ciclo de alongamento-encurtamento não são totalmente compreendidos. No entanto, um colaborador em pelo menos alguns casos é provável que seja o componente elástico série, com o efeito de recuo elástico da produção de força de aumento de músculo ativamente esticado.

Estima-se que, durante a corrida em baixa velocidade, o complexo tríceps sural armazena 45 joule de energia elástica na primeira metade da postura, com 60 joule produzidos no segundo tempo. O treinamento excêntrico aumenta a capacidade da unidade musculotendinosa de armazenar e devolver mais energia elástica. Outro potencial contribuinte para o ciclo de alongamento-encurtamento é a ativação do reflexo de estiramento provocado pelo alongamento forçado do músculo. Tem sido demonstrado na literatura que a atividade do fuso muscular fornece uma breve, mas substancial facilitação da condução neural durante a contração volitiva após o pré-esforço (HALL, 2011).

A potenciação de força também demonstrou ser significativamente diminuída após o exercício de fadiga envolvendo o ciclo de alongamento-encurtamento e após a supressão induzida pelo resfriamento da atividade do fuso muscular. Independentemente da causa, o ciclo de alongamento-encurtamento contribui para o desenvolvimento efetivo da força muscular concêntrica em muitas atividades esportivas. Os levantadores de peso competitivos usam uma rápida flexão de joelho durante a fase de transição do snatch para invocar o ciclo de alongamento-encurtamento e melhorar o desempenho. O ciclo de alongamento-encurtamento também promove armazenamento e uso de energia elástica durante a corrida, particularmente com a tensão alternada excêntrica e concêntrica presente no gastrocnêmio. Pesquisadores descobriram que os músculos, tendões e ligamentos na extremidade inferior se comportam muito como uma mola durante a corrida, com frequências de passada mais altas associadas ao aumento da rigidez da mola (HALL, 2011).

Atraso eletromecânico

Quando um músculo é estimulado, um breve período decorre antes que o músculo comece a desenvolver tensão. Referido como atraso eletromecânico, acredita-se que esse tempo seja necessário para o componente contrátil do músculo esticar a componente elástico série. Durante esse tempo, a frouxidão muscular é eliminada. Uma vez que a componente elástico série é suficientemente esticada, o desenvolvimento da tensão prossegue. O comprimento do atraso eletromecânico varia consideravelmente entre os músculos humanos, com valores de 20 a 100 ms relatados.

Pesquisadores encontraram atrasos eletromecânicos mais curtos produzidos por músculos com altos percentuais de fibras de contração rápida, em comparação com músculos com altos percentuais de fibras de contração lenta. O desenvolvimento de forças de contração mais altas também está associado a atrasos eletromecânicos mais curtos. Fatores como comprimento muscular, tipo de contração, velocidade de contração e fadiga, no entanto, não parecem afetar o atraso eletromecânico. Atraso eletromecânico é mais longo nas seguintes condições: imediatamente após o alongamento passivo, vários dias após o exercício excêntrico, resultando em dano muscular, após um período de treinamento de resistência, e quando a contração é iniciada a partir de um estado de repouso em comparação com um estado ativado. Atraso eletromecânico em crianças também é significativamente mais longo que em adultos (HALL, 2011).

O tempo necessário para um músculo desenvolver a tensão isométrica máxima pode ser um segundo completo após o atraso eletromecânico. Tempos de desenvolvimento de força máximos mais curtos estão associados a uma alta porcentagem de fibras rápidas no músculo e com um estado treinado (HALL, 2011).

Força muscular, potência e resistência

Nas avaliações práticas da função muscular, as características geradoras de força do músculo são discutidas dentro dos conceitos de força muscular, potência e resistência. Essas características da função muscular têm implicações significativas para o sucesso em diferentes formas de atividade física extenuante, como rachar a madeira, lançar um dardo ou caminhar por uma trilha na montanha. Entre os idosos e indivíduos com distúrbios ou lesões neuromusculares, a manutenção de força e resistência muscular adequadas é essencial para a realização de atividades diárias e evitar lesões.

Força muscular

Quando os cientistas extraem um músculo de um animal experimental e o estimulam eletricamente em um laboratório, eles podem medir diretamente a força gerada pelo músculo. É em grande parte de um trabalho experimental controlado desse tipo que nossas compreensões das relações força-velocidade e comprimento-tensão para o tecido muscular são derivadas. No corpo humano, no entanto, não é conveniente avaliar diretamente a força produzida por um determinado músculo (HALL, 2011).

A avaliação mais direta da “força muscular” comumente praticada é uma medida do torque máximo gerado por um grupo muscular inteiro em uma articulação. A força muscular, então, é medida em função da capacidade de geração de força coletiva de um determinado grupo muscular funcional. Mais especificamente, a força muscular é a capacidade de um determinado grupo muscular de gerar torque em uma determinada articulação.

O torque é o produto da força e do braço de momento da força, ou a distância perpendicular na qual a força atua a partir de um eixo de rotação. Resolver uma força muscular em dois componentes ortogonais, perpendiculares e paralelos ao osso fixado, fornece uma imagem clara do efeito de produção de torque do músculo. Como o componente da força muscular direcionada perpendicularmente ao osso anexado produz torque, ou um efeito rotatório, esse componente é denominado componente rotatório da força muscular. O tamanho do componente rotativo é máximo quando o músculo está orientado a 90° em relação ao osso, com mudança no ângulo de orientação em qualquer direção, diminuindo-o progressivamente.

As máquinas de resistência isocinética são projetadas para combinar com o tamanho do componente rotativo da força muscular ao longo da amplitude de movimento articular. O componente de força muscular que atua paralelamente ao osso fixado não produz torque, uma vez que é direcionado por meio do centro articular e, portanto, possui um braço de momento de zero. Esse componente, no entanto, pode fornecer uma influência estabilizadora ou uma influência de deslocamento, dependendo de estar direcionada para longe do centro articular.

A luxação real de uma articulação raramente ocorre a partir da tensão desenvolvida por um músculo, mas se um componente de luxação da força muscular estiver presente, ocorre uma tendência para a luxação. Se o cotovelo estiver em um ângulo agudo em mais de 90º de flexão, por exemplo, a tensão produzida pelo bíceps tende a afastar o raio de sua articulação com o úmero, diminuindo assim a estabilidade do cotovelo nessa posição particular. Portanto, a força muscular é derivada tanto da quantidade de tensão que os músculos podem gerar quanto dos braços dos músculos contribuintes em relação ao centro articular. Ambas as fontes são afetadas por vários fatores (HALL, 2011).

A capacidade geradora de tensão de um músculo está relacionada à sua área transversal e ao seu estado de treinamento. A capacidade de geração de força por área de seção transversal do músculo é de aproximadamente 90 N/cm². Com treinamento de força concêntrico e excêntrico, ganhos de força em aproximadamente as primeiras 12 semanas parecem estar mais relacionados à melhora da inervação do músculo treinado do que ao aumento da sua área de secção transversal. Essa noção é ainda reforçada pelo fato de que o treinamento de força unilateral também produz ganhos de força no membro contralateral destreinado. As adaptações neurais que ocorrem com o treinamento de resistência podem incluir aumento das taxas de aterramento neuronal, aumento da excitabilidade dos motoneurônios e diminuição da inibição pré-sináptica, diminuição das vias neurais inibitórias e aumento dos níveis de produção motora do sistema nervoso central. Recentes pesquisas sugerem que a hipertrofia muscular em resposta ao exercício resistido é pelo menos parcialmente regulada pela composição genética de cada indivíduo.

O braço do momento de um músculo é afetado por dois fatores igualmente importantes: (a) a distância entre a fixação anatômica do músculo ao osso e o eixo de rotação no centro articular, e (b) o ângulo de fixação do músculo ao osso, que é tipicamente uma função do ângulo articular relativo. A maior quantidade de torque é produzida pela tensão máxima em um músculo que é orientado em um ângulo de 90° em relação ao osso, e anatomicamente preso o mais longe possível do centro articular (HALL, 2011).

Potência muscular

A potência mecânica é o produto da força e da velocidade. A potência muscular é, portanto, o produto da força muscular e da velocidade de encurtamento muscular. A potência máxima ocorre em aproximadamente um terço da velocidade máxima e em aproximadamente um terço da força concêntrica máxima. Pesquisas indicam que o treinamento projetado para aumentar a potência muscular em uma faixa de resistência ocorre mais efetivamente com cargas de um terço de uma repetição máxima. Como nem a força muscular nem a velocidade de encurtamento muscular podem ser medidas diretamente em um ser humano íntegro, a força muscular é mais geralmente definida como a taxa de produção de torque em uma articulação, ou o produto do torque líquido e a velocidade angular na articulação. Consequentemente, a força muscular é afetada tanto pela força muscular quanto pela velocidade de movimento (HALL, 2011).

A potência muscular é um importante contribuinte para atividades que exigem força e velocidade. O melhor arremesso de peso de uma equipe não é necessariamente o melhor arremesso de peso, porque a capacidade de acelerar o arremesso é um componente crítico do sucesso no evento. Esforços atléticos que exigem movimentos explosivos, como levantamento de peso olímpico, arremesso, salto e corrida, são baseados na capacidade de gerar força muscular.

Como as fibras de contração rápida desenvolvem tensão mais rapidamente que as fibras de contração lenta, uma grande porcentagem de fibras rápidas em um músculo é um recurso para um treinamento individual para um evento baseado em potência muscular. Indivíduos com predominância de fibras rápidas geram mais potência em uma determinada carga do que indivíduos com uma alta porcentagem de composições de fibras de contrações lentas.

Resistência muscular

A resistência muscular é a capacidade do músculo de exercer tensão ao longo do tempo. A tensão pode ser constante, como quando um ginasta executa uma cruz de ferro, ou pode variar ciclicamente, como durante o remo, a corrida e o ciclismo. Quanto mais tempo for exercida a tensão, maior será a resistência. Embora a força muscular máxima e a potência muscular máxima sejam conceitos relativamente específicos, a resistência muscular é menos bem compreendida, porque os requisitos de força e velocidade da atividade afetam drasticamente o período de tempo que ela pode ser mantida. Treinar para resistência muscular tipicamente envolve um grande número de repetições contra resistência relativamente leve. Esse tipo de treinamento não aumenta o diâmetro da fibra muscular (HALL, 2011).

Fadiga muscular

A fadiga muscular foi definida como uma redução induzida pelo exercício na capacidade de força máxima do músculo. A fatigabilidade também é o oposto da resistência. Quanto mais rapidamente um músculo fadigar, menos resistência ele tem. Um conjunto complexo de fatores afeta a taxa de fadiga muscular, incluindo o tipo e a intensidade do exercício, os grupos musculares específicos envolvidos e o ambiente físico em que a atividade ocorre. Além disso, dentro de um determinado músculo, a composição do tipo de fibra e o padrão de ativação da unidade motora desempenham um papel na determinação da taxa na qual um músculo se desgasta. No entanto, esta é uma área de compreensão em evolução, com uma quantidade considerável de pesquisas relacionadas em andamento (HALL, 2011).

Características da fadiga muscular incluem redução na capacidade de produção de força muscular e velocidade de encurtamento, bem como relaxamento prolongado das unidades motoras entre o recrutamento. A atividade muscular de alta intensidade ao longo do tempo também resulta em duração prolongada de contração muscular e um potencial prolongado de ação do sarcolema de amplitude reduzida. Uma fibra muscular atinge a fadiga absoluta, uma vez que é incapaz de desenvolver tensão quando estimulada pelo seu axônio motor. A fadiga também pode ocorrer no próprio neurônio motor, tornando-o incapaz de gerar um potencial de ação.

Pesquisas mostraram que a proporção de fibras lentas no vasto lateral do quadríceps está diretamente relacionada ao tempo que um nível de 50% da tensão isométrica máxima pode ser mantido. As causas específicas da fadiga muscular não são bem compreendidas. No entanto, um corpo crescente de evidências indica que a redução na taxa de liberação e captação de cálcio intracelular pelo retículo sarcoplasmático está envolvida.

Até três mecanismos diferentes de liberação reduzida de cálcio foram identificados, mas não são compreendidos de forma incompleta. Algumas evidências experimentais sugerem que o deslizamento dos filamentos de actina e miosina durante a contração muscular repetida reduz a afinidade por cálcio nos locais de captação nos filamentos de actina fina. Uma variedade de outros fatores também tem sido implicada no desenvolvimento de fadiga, incluindo aumentos na acidez muscular e potássio intracelular e diminuições no suprimento de energia muscular e oxigênio intracelular (HALL, 2011).

Efeito da temperatura muscular

À medida que a temperatura do corpo aumenta, as velocidades das funções nervosas e musculares aumentam. Isso causa uma mudança na curva força-velocidade, com um valor mais alto de tensão isométrica máxima e uma velocidade máxima de encurtamento mais alta possível em qualquer carga. Em uma temperatura elevada, a ativação de menos unidades motoras é necessária para sustentar uma determinada carga. Os processos metabólicos que fornecem oxigênio e removem os produtos residuais para o músculo em atividade também aumentam a temperatura corporal. Esses benefícios resultam em aumento da força muscular, força e resistência e fornecem a justificativa para o aquecimento antes de um esforço atlético.

Notavelmente, esses benefícios são independentes de qualquer mudança na elasticidade das unidades musculotendíneas, pois pesquisas demonstraram que as propriedades mecânicas do músculo e tendão não são alteradas com aquecimento ou resfriamento na faixa fisiológica. A função muscular é mais eficiente a 38,5°C. A elevação da temperatura corporal além deste ponto pode ocorrer durante exercícios extenuantes em condições de alta temperatura ambiente e/ou umidade e pode ser extremamente perigosa, possivelmente resultando em exaustão pelo calor ou insolação. Os participantes de práticas esportivas de longa distância que envolvam corrida ou ciclismo devem estar particularmente cientes dos riscos potenciais associados à competição nesses ambientes (HALL, 2011).

Caro(a) aluno(a), chegamos ao final desta unidade e foi possível notar que o músculo é elástico e extensível e responde à estimulação. Mais importante, no entanto, é o único tecido biológico capaz de desenvolver tensão. A unidade funcional do sistema neuromuscular é a unidade motora, composta por um único neurônio motor e todas as fibras que ele inerva. As fibras de uma determinada unidade motora são de contração lenta ou fadiga rápida. As fibras de contração lenta e rápida são tipicamente encontradas em todos os músculos, embora a composição proporcional da fibra varie.

Além disso, também aprendemos que o número e a distribuição de fibras dentro dos músculos parecem ser geneticamente determinados e relacionados à idade. Dentro dos músculos esqueléticos humanos, os arranjos de fibras são paralelos ou penados. Os arranjos de fibra penadas promovem a produção de força, enquanto o arranjo de fibra paralela permite maior encurtamento do músculo. O músculo responde à estimulação desenvolvendo tensão. Dependendo do que outras forças atuam, no entanto, a ação resultante pode ser concêntrica, excêntrica ou isométrica, para encurtamento muscular, alongamento ou permanência inalterada em comprimento.

Ainda nesta unidade, vimos que o sistema nervoso central direciona o recrutamento de unidades motoras de tal forma que a velocidade e a magnitude do desenvolvimento da tensão muscular são bem compatíveis com os requisitos da atividade. Existem relações bem definidas entre a produção de força muscular e a velocidade de encurtamento muscular, o comprimento do músculo no momento da estimulação e o tempo desde o início do estímulo. Por causa da contribuição adicional dos componentes elásticos do músculo e da facilitação neural, a produção de força é aumentada quando um músculo é ativamente pré-estirado. O desempenho muscular é tipicamente descrito em termos de força muscular, potência e resistência. Do ponto de vista biomecânico, a força é a capacidade de um grupo muscular gerar torque em uma articulação, a potência é a taxa de produção de torque em uma articulação e a resistência é a resistência à fadiga. Bons estudos!