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Andar para frente e andar para trás em indivíduos idosos

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Andar para frente e andar para trás em indivíduos idosos
169
CDD. 20.ed. 612.76
ANDAR PARA FRENTE E ANDAR PARA TRÁS EM INDIVÍDUOS IDOSOS
Renato MORAES*
Eliane MAUERBERG-deCASTRO*
RESUMO
O objetivo do presente estudo foi avaliar cinematicamente possíveis alterações que possam
ocorrer na topologia do movimento de andar para frente (AF) e andar para trás (AT). Nove participantes
idosos (GI) e nove jovens (GJ) foram convidados a participar deste estudo. Os participantes foram filmados
no plano sagital nas tarefas de AF e AT. A análise dos resultados permitiu observar que o comprimento
relativo da passada foi maior para o GJ e maior no AF, enquanto a duração da passada não variou em função
da idade nem da tarefa. A velocidade da passada (VP) foi maior no AF e maior para o GJ. O GI diminuiu a
VP no AT em relação ao GJ. A análise dos retratos de fase (RF) do joelho e ângulos de fase da coxa e perna
permitiu identificar que no AT há uma preferência pelo sistema coxa-perna de oscilar na mesma direção ao
longo de toda a passada. Concluímos que indivíduos idosos têm um comprometimento maior para realizar
atividades motoras não habituais, como AT. Além disso, no AT ocorre uma alteração na estratégia de
amortecimento observada no RF do joelho e os idosos restringiram a ação do tronco na direção ânteroposterior quando andando.
UNITERMOS: Idosos; Andar para frente; Andar para trás; Retratos de fase; Ângulos de fase.
INTRODUÇÃO
A locomoção humana tem sido um
dos principais temas de pesquisa na área de
comportamento motor destes dois últimos séculos
(Adrian & Cooper, 1989). O ato locomotor é um
movimento muito complexo enquanto um sistema
subordinado a estruturas do organismo de alta e
baixa ordem. Entretanto, a simplicidade de sua
representação parte da premissa de que poucos
parâmetros coordenativos e de controle (ou
regulação) descrevem a totalidade de sua estrutura
comportamental. A locomoção está de tal forma
incorporada no nosso dia-a-dia que a executamos
sem despender maiores demandas atencionais.
Utilizando uma linguagem de sistemas dinâmicos
podemos afirmar que o atrator para a locomoção é
tão estável que mesmo sob o efeito de alguma
perturbação o padrão de andar tende a retornar a
seu estado inicial (Thelen & Smith, 1994).
*
Esta estabilidade da locomoção
humana é um dos aspectos importante no estudo
sobre a “arquitetura” de relações entre sistemas e
subsistemas - envolvidos no comportamento em
questão - e suas fontes de restrição (e.g., do
organismo, do ambiente e da tarefa). Grillner
(1985), por exemplo, tem buscado argumentos a
favor da existência de um gerador central de
padrão (GCP) para explicar os mecanismos básicos
que produzem o movimento de andar coordenado.
A premissa dos GCPs vem sendo testada na
locomoção para trás com o objetivo de identificar
quais estruturas corticais e conexões respondem
pela sua regulação (Thorstensson, 1986; Van
Deursen, Flynn, McCrory & Morag, 1998;
Vilensky, Gankiewicz & Gehlsen, 1987; Winter,
Pluck & Yang, 1989). Winter, Pluck e Yang
(1989), por exemplo, encontraram que o andar para
Departamento de Educação Física da Universidade Estadual Paulista – Rio Claro.
Rev. paul. Educ. Fís., São Paulo, 15(2): 169-85, jul./dez. 2001
170
trás (AT) é uma reversão do andar para frente
(AF), de tal forma que é possível admitir que os
mesmos neurônios que controlam o AF seriam
responsáveis pelo AT.
O AT não é uma tarefa usual no diaa-dia e poucas situações do nosso cotidiano
estimulam a execução deste tipo de locomoção.
Assim, exceto durante pequenas mudanças de
direções, passamos boa parte da nossa vida sem
realizar o AT. Embora sua característica
coordenativa provavelmente seja uma derivação
direcional do AF, ela depende de experiências ao
longo do período de desenvolvimento das
habilidades fundamentais (DePaula, 2001).
Segundo esta autora, a evolução coordenativa e de
controle segue aparentemente um caminho
parecido com o da locomoção para frente, embora
não simultâneo. A demanda para a sua emergência
nasce das necessidades de orientação e de
incorporação - como componente - dentro de
outros comportamentos (e.g., sentar e mudanças de
direção em rotas complexas). Em termos de análise
do desenvolvimento estas habilidades auxiliam na
detecção do “status” de funcionamento do
indivíduo, seja no período das aquisições, seja no
período do declínio. Por exemplo, o avanço da
idade influencia, em maior ou menor grau, a
qualidade destas habilidades fundamentais e, mais
dramaticamente, as habilidades não habituais.
A série de alterações orgânicas no
indivíduo idoso (diminuição de força e menor
velocidade de condução neuronal, por exemplo)
somadas as alterações comportamentais justificam
como estratégias diferenciadas de controle (e.g.,
arrastar os pés, ampliar a base de sustentação do
corpo, entre outras) acabam dominando e limitando
a diversidade das ações (e.g., recusa pelos idosos
em se abaixar, girar, ou deslocar-se para trás).
Pesquisadores interessados no impacto do
envelhecimento no sistema locomotor observaram
várias alterações cinemáticas, tais como:
diminuição do comprimento da passada,
diminuição da duração da passada, diminuição da
fase de oscilação e aumento da fase de suporte,
menor amplitude de movimento e menor
velocidade da passada (Ferrandez, Pailhous &
Durup, 1990; Finley, Cody & Finizie, 1969; Gabell
& Nayak, 1984; Hageman & Blanke, 1986; Imms
& Edholm, 1981; Prince, Corriveau, Hébert &
Winter, 1997; Williams & Bird, 1992; Winter,
1991).
Entretanto, estes estudos refletem
uma tendência das pesquisas que valorizam o
produto final, ou seja, a quantificação das
MORAES, R. & MAUERBERG-deCASTRO, E.
diferentes variáveis como comprimento, duração e
velocidade da passada. Não há dúvida da
importância de sabermos quais mudanças ocorrem
com o envelhecimento, mas tão importante quanto
entender o que ocorre, é entender como ocorre.
Esta nova maneira de analisar o
comportamento motor baseia-se na busca pelas
alterações no processo de aquisição, adaptação e
mesmo perdas. No caso da organização do andar, o
processo pode ser visualizado através de uma
análise descritiva do movimento o qual pode ser
capturado por técnicas biomecânicas adotadas para
explicar a dinâmica não-linear. Entre as várias
técnicas, temos os retratos de fase e os ângulos de
fase. Segundo Abraham e Shaw (1992), o retrato
de fase é o aspecto fundamental dentro da teoria
dos sistemas dinâmicos. Rosen (1970) sugeriu que
o comportamento de um sistema dinâmico pode ser
capturado por uma variável (e.g., posição angular)
e sua primeira derivada com relação ao tempo
(e.g., velocidade angular).
A utilização da técnica de retratos de
fase conduz a uma análise topológica do
movimento. Na análise topológica, o interesse
principal é examinar o processo de mudança no
estado do sistema e obter uma descrição da forma
do movimento. O estado de um sistema em
movimento, ou a trajetória do seu atrator,
capturada via retratos de fase, é uma evidência de
que um sistema comportamental de alta ordem
pode ser uma representação de baixa ordem
(Mauerberg-DeCastro & Angulo-Kinzler, 2000).
Um atrator pode ser caracterizado como a
convergência de órbitas de um sistema para uma
região específica dentro do espaço de fase (Thelen
& Smith, 1994). Segundo Mauerberg-deCastro e
Angulo-Kinzler (2000), a representação de um
atrator através da técnica de retratos de fase
implica numa característica de preferência de
organização pelo sistema que não é rompida
facilmente no caso da locomoção.
Além dos retratos de fase, outra
ferramenta de análise utilizada em sistemas
dinâmicos é o ângulo de fase (Barela, Whitall,
Black & Clark, 2000; Mauerberg-deCastro &
Angulo-Kinzler, 2000). Os ângulos de fase são
derivados de parâmetros angulares (posição e
velocidade) plotados em um sistema de
coordenadas polares e permitem descrever a
relação coordenativa entre sistemas acoplados
(e.g., segmentos coxa e perna). Além disso, o uso
de ângulos de fase permite restaurar o fator
temporal (Mauerberg-deCastro & Angulo-Kinzler,
2000).
Rev. paul. Educ. Fís., São Paulo, 15(2): 169-85, jul./dez. 2001
171
Andar para frente e andar para trás em indivíduos idosos
Embora existam problemas na
interpretação de tais técnicas, elas podem ser
corroboradas entre si durante a representação dos
elementos (i.e., segmentos e articulação) do
comportamento do mesmo sistema de ação e no
mesmo instante. Por exemplo, o mesmo resultado
da coordenação entre os segmentos coxa e perna visualizado nos ângulos de fase -, também pode ser
visualizada no resultado da coordenação do joelho
- visualizada no retrato de fase. A articulação do
joelho converge a atividade pendular acoplada e
cria um atrator tipo torus, enquanto o atrator dos
segmentos é tipicamente ciclo limite (Forrester,
Phillips & Clark, 1993). Estes diferentes tipos de
atratores são a assinatura do sistema em sua
expressão coordenativa.
A
expressão
coordenativa,
observável nestas duas técnicas, é um importante
requisito na avaliação funcional dos sistemas. O
indivíduo idoso que tem sua expressão
comportamental motora alterada e em constante
declínio - por conta da inevitável comparação com
jovens - depende de diagnósticos para prevenir
situações de acidentes ou de desinteresse na
mobilidade em geral.
Pretende-se neste estudo aplicar estas
informações e observar a regularidade do AF e AT
em participantes idosos e jovens. Assim, apoiado
nos pressupostos da abordagem dos sistemas
dinâmicos, o presente trabalho tem como objetivo
avaliar cinematicamente possíveis alterações que
possam ocorrer na topologia do movimento de AF
e AT em indivíduos idosos. Por outro lado,
entender como o sistema supostamente em
“declínio” se comporta frente às demandas
impostas por fontes de restrição pode acrescentar
uma nova visão sobre formas adaptativas e sobre
os conceitos de funcionalidade.
MÉTODO
Participantes
Dezoito participantes adultos jovens
e idosos foram convidados a participar deste
Rev. paul. Educ. Fís., São Paulo, 15(2): 169-85, jul./dez. 2001
estudo. Eles foram informados previamente sobre a
tarefa e assinaram um termo de consentimento.
Eles foram subdivididos em dois grupos com nove
participantes no grupo jovem (GJ) e nove
participantes no grupo idoso (GI). Os participantes
que fizeram parte deste estudo foram considerados
ativos, pois faziam atividade física ao menos três
vezes por semana. No GJ, a média de idade foi de
21,8 anos (± 1,5), massa corporal média de 70,1 kg
(± 11,3) e altura média de 1,73 m (± 0,13). No GI,
a média de idade foi de 64,6 anos (± 3,7), massa
corporal média de 64,3 kg (± 9,7) e altura média de
1,60 m (± 0,07).
Procedimento experimental
Marcas de esparadrapo medindo 9,0
x 6,0 cm com um círculo preto pintado no centro
foram afixadas na pele dos participantes na região
das articulações do tornozelo, joelho, quadril e
ombro. Os participantes foram solicitados a andar
para frente (AF) e andar para trás (AT) em linha
reta num caminho de 8 m. Duas passadas
realizadas na região central desse caminho foram
analisadas. Com o objetivo de obter os parâmetros
cinemáticos de posição e velocidade angular, os
participantes foram filmados no plano sagital
utilizando uma filmadora Panasonic (AG-2900).
Esta filmadora foi mantida fixa após a filmagem do
sistema de referência no formato de uma cruz
medindo 1 x 1 metro. A filmadora foi posicionada
perpendicularmente ao caminho utilizado pelos
participantes a uma distância de três metros. Os
participantes realizaram os deslocamentos na sua
velocidade preferida, completando seis tentativas
em cada tarefa (AF e AT). Três tentativas foram
filmadas no plano sagital direito e outras três no
plano sagital esquerdo para cada tarefa.
Análise dos registros videográficos
Para facilitar o reconhecimento das
abreviaturas utilizadas no presente estudo,
organizamos uma lista com todas as abreviações.
Essa lista está apresentada na TABELA 1.
172
MORAES, R. & MAUERBERG-deCASTRO, E.
TABELA 1 - Descrição das abreviaturas utilizadas no presente estudo com suas respectivas
unidades de medida.
Termos (unidades de medida)
Amplitude angular do movimento (graus)
Amplitude angular do movimento da coxa (graus)
Amplitude angular do movimento da perna (graus)
Amplitude angular do movimento do tronco (graus)
Cadência (passadas/min.)
Comprimento da passada (m)
Comprimento relativo da passada
Duração da fase de duplo suporte (s)
Duração da fase de oscilação (s)
Duração da fase de suporte (s)
Duração da passada (s)
Pico de velocidade (graus/s)
Pico de velocidade da coxa (graus/s)
Pico de velocidade da perna (graus/s)
Pico de velocidade do tronco (graus/s)
Velocidade da passada (m/s)
Parâmetros quantitativos do AF e AT
As imagens capturadas foram
analisadas utilizando-se o programa 2-D
Biomechanical Analysis. Este programa funciona
com o vídeo cassete (Panasonic AG-7300)
acoplado ao computador. Uma placa de vídeo
capturava as imagens e as enviava para o monitor
onde a pontuação das marcas nas articulações era
feita manualmente. Este programa permitiu a
obtenção das coordenadas x e y de cada marca
durante a realização da tarefa. Entre as seis
tentativas filmadas para cada tarefa (AF e AT),
uma foi sorteada e analisada. Nas duas tarefas
foram calculados: o comprimento da passada (CP)
e a duração da passada (DP). A passada, no AF,
iniciou com o contato do calcanhar de um
segmento com o chão e terminou com o contato do
calcanhar do mesmo segmento com o chão e, no
AT, a passada iniciou no contato dos dedos do pé
de um segmento com o chão e terminou com o
contato dos dedos do mesmo segmento com o
chão. O CP foi calculado utilizando-se a diferença
entre a coordenada x no instante do contato inicial
do pé no chão e da coordenada x no instante do
contato final do pé no chão. O número de quadros
entre o início e o final da passada foi multiplicado
por 0,033 s (i.e., duração de cada quadro) para se
obter a DP. A cadência (CAD) e a duração das
Abreviatura
AM
AMC
AMP
AMT
CAD
CP
CRP
DFDS
DFO
DFS
DP
PV
PVC
PVP
PVT
VP
fases de suporte (DFS), duplo suporte (DFDS) e
oscilação (DFO) do AF e AT também foram
medidas. A CAD foi calculada a partir de uma
regra de três, que resultou na seguinte relação:
CAD = 60 s / DP. A DFS, DFDS e a DFO foram
calculadas utilizando-se o mesmo procedimento do
cálculo da DP (i.e., contou-se o número de quadros
de cada uma das fases e multiplicou-se por 0,033
s). A velocidade da passada (VP) também foi
calculada dividindo-se o CP pela DP. Para todos os
parâmetros medidos foram calculados as médias e
os desvios-padrão de cada grupo. Análise de
variância para dois fatores (2 grupos X 2 tarefas)
foi realizada para cada variável dependente
mencionada acima (α ≤ 0,05).
Análise topológica do AF e AT
A análise topológica foi realizada
para os segmentos perna, coxa e tronco e para a
articulação joelho. Para esta análise foram
calculados os parâmetros cinemáticos de posição e
velocidade angular (para detalhes ver Winter,
1990). As coordenadas x e y foram filtradas a 5 Hz
utilizando filtro digital de Butterworth (Winter,
1990). Os ângulos calculados foram os representados
na FIGURA 1.
Rev. paul. Educ. Fís., São Paulo, 15(2): 169-85, jul./dez. 2001
173
Andar para frente e andar para trás em indivíduos idosos
tronco
coxa
joelho
perna
FIGURA 1 – Descrição dos ângulos absolutos (perna, coxa e tronco) e relativo (joelho)
utilizados no presente estudo.
Os retratos de fase dos segmentos
perna, coxa e tronco e articulação joelho foram
construídos a partir dos parâmetros de velocidade
angular versus posição angular. Para facilitar a
análise dos retratos de fase, alguns pontos de
referência foram marcados na órbita do atrator.
Estes pontos de referência demarcaram os eventos
dentro das fases do AF e AT. AF: 1. contato do
calcanhar com o chão; 2. perda de contato dos
dedos do pé com o chão; 3. meio da oscilação. AT:
1. contato dos dedos do pé com o chão; 2. perda de
contato do calcanhar com o chão; 3. meio da
oscilação.
Análises de variância para dois
fatores (2 grupos X 2 tarefas) foram realizadas para
as variáveis: amplitude angular do movimento
(AM) e pico de velocidade (PV) do movimento dos
segmentos perna, coxa e tronco no AF e AT (α ≤
0,05). Esta análise foi conduzida para auxiliar a
análise do tamanho do atrator no AF e AT.
Análise dos ângulos de fase no AF e AT
Os ângulos de fase foram obtidos a
partir da normalização (entre –1,0 e 1,0) da posição
e velocidade angular para cada participante. Após a
normalização, estas variáveis (coordenadas
cartesianas) foram transformadas em coordenadas
polares. Sendo que o ângulo de fase é o ângulo
corrigido para cada ponto no sistema de
coordenadas polares (ver detalhes em MauerbergdeCastro & Angulo-Kinzler, 2000; Barela et alli,
2000; Clark & Phillips, 1993).
Rev. paul. Educ. Fís., São Paulo, 15(2): 169-85, jul./dez. 2001
RESULTADOS
O teste “t-student” (t16 = -2,498, p ≤
0,024) mostrou que os participantes jovens eram
mais altos (1,73 m; ± 0,13) do que os idosos (1,60
m; ± 0,07). Porém, para a variável massa corporal
não houve diferença significativa entre jovens
(70,1 kg; ± 11,3) e idosos (64,3 kg; ± 9,66).
Análise quantitativa do AF e AT
Para o CP, a análise de variância
(ANOVA) para dois fatores indicou efeito
principal de grupo (F1,35 = 14,148; p ≤ 0,001) e
tarefa (F1,35 = 41,113; p ≤ 0,0001), mas não houve
interação entre grupo e tarefa. Os participantes do
GJ exibiram um maior CP em relação aos idosos.
Além disso, o CP foi maior no AF em relação ao
AT.
Considerando-se
as
diferenças
estatísticas entre os grupos em relação à estatura, o
CP foi normalizado pela estatura. Assim foi
possível obter o comprimento relativo da passada
(CRP) que, sendo uma medida relativa, não têm
unidade de medida (i.e, trata-se de uma razão). A
análise de variância para o CRP indicou efeito
principal da tarefa (F1,35 = 48,136; p ≤ 0,0001).
Para a variável grupo, o efeito foi marginalmente
significativo (F1,35 = 3,898; p ≤ 0,057), o que indica
uma tendência de diferença entre os grupos
testados. A interação grupo com direção, que não
havia alcançado significância estatística no CP,
exibiu uma significância estatística marginal (F1,34
MORAES, R. & MAUERBERG-deCASTRO, E.
= 3,23; p ≤ 0,082). O CRP foi maior durante o AF
em comparação ao AT. Além disso, o GJ exibiu
um CRP levemente superior aos participantes do
GI. Houve uma tendência dos participantes idosos
exibirem um CRP menor no AT do que os jovens
(FIGURA 2a).
A análise de variância para DP
indicou que não houve diferença significativa para
grupo e tarefa, mas a interação grupo e direção do
andar foi marginalmente significativa (F1,34 =
3,264; p ≤ 0,080). Houve uma tendência de
inversão da DP entre AF e AT para os participantes
dos dois grupos. Enquanto os jovens exibiram uma
DP maior no AF, os participantes do GI exibiram
uma DP maior no AT (FIGURA 2b).
A VP exibiu efeito principal de
grupo (F1,35 = 7,66; p ≤ 0,009), tarefa (F1,35 = 19,79;
p ≤ 0,0001) e interação grupo com tarefa (F1,34 =
4,348; p ≤ 0,045). O GJ teve uma VP maior do que
os participantes do GI. Com relação à direção do
andar, no AF a VP foi maior do que no AT.
Através da interação entre grupo e tarefa
encontrada na análise de variância é possível
constatar que os participantes idosos diminuíram a
VP no AT em relação aos jovens (FIGURA 2c).
A variável CAD não revelou efeito
principal para grupo ou para tarefa. Porém, a
interação grupo com tarefa exibiu uma
significância estatística marginal (F1,34 = 3,357; p ≤
0,076). Houve uma tendência da CAD aumentar
para os participantes jovens no AT e uma CAD
aumentada para os participantes idosos no AF.
Estes resultados foram opostos aos resultados
obtidos com a variável DP (FIGURA 2d).
Para as variáveis de duração das
fases do andar (DFS, DFO e DFDS), as análises de
variância conduzidas para cada uma delas não
mostraram efeitos para grupo ou para tarefa. A
interação grupo e tarefa também não foi
significativa para nenhuma das fases do andar.
a)
b)
1.0
1.5
0.8
1.4
0.6
AF
0.4
AT
DP (s)
CRP
174
0.2
1.3
AF
1.2
AT
1.1
0.0
1.0
Jovem
Idoso
Jovem
Grupos
c)
d)
1.4
60
1.2
1.0
0.8
0.6
AF
AT
0.4
0.2
0.0
CAD (passos/min.)
VP (m/s)
Grupos
Idoso
55
50
AF
45
AT
40
35
30
Jovem
Idoso
Grupos
Jovem
Idoso
Grupos
FIGURA 2 - Médias e os desvios-padrão das variáveis (a) CRP (comprimento relativo da
passada), (b) DP (duração da passada), (c) VP (velocidade da passada) e (d)
CAD (cadência) para os grupos jovem e idoso nas tarefas de AF (andar para
frente) e AT (andar para trás).
Rev. paul. Educ. Fís., São Paulo, 15(2): 169-85, jul./dez. 2001
Andar para frente e andar para trás em indivíduos idosos
Análise dos retratos de fase do AF e AT
Como a análise de retratos de fase
baseia-se numa comparação entre indivíduos, as
figuras com os retratos de fases apresentadas neste
estudo foram escolhidas para exemplificar as
considerações
colocadas
e
ilustrar
o
comportamento geral dos participantes. Portanto,
esta seção do trabalho caracteriza uma análise
descritiva.
Em ambas as tarefas, AF e AT,
quando comparamos os segmentos perna, coxa e
tronco verificamos que os atratores aumentam de
tamanho. O tronco apresenta a menor dimensão,
seguido dos atratores da coxa e da perna (FIGURA
3). Este aumento nas dimensões dos atratores dos
segmentos em questão é esperado em função da
liberdade na amplitude de oscilação. Por exemplo,
no andar, a perna é o segmento que tem maior
liberdade de movimento - na direção ântero-
Rev. paul. Educ. Fís., São Paulo, 15(2): 169-85, jul./dez. 2001
175
posterior - e, assim, oscila numa amplitude maior.
O tronco, por sua vez, é limitado em sua oscilação
por causa necessidade de mantê-lo ereto na
locomoção bípede. Em termos gerais, os
participantes do GJ e os participantes do GI
apresentaram comportamentos similares para o AF.
Além disso, os participantes dos dois grupos
exibiram estabilidade entre os ciclos e, para cada
segmento, a órbita do atrator foi similar entre eles.
Isto é evidenciado pelo fato de que os atratores de
cada segmento ocupam praticamente a mesma
região do espaço de fase.
A análise dos retratos de fase no AT
também não evidenciou nenhuma diferença quanto
ao padrão de movimento entre os participantes e os
grupos, como já observado no AF. Por convenção,
no AT a direção da órbita do atrator está no sentido
anti-horário enquanto que no AF a direção é no
sentido horário (FIGURA 3).
176
MORAES, R. & MAUERBERG-deCASTRO, E.
d)
Velocidade angular (graus/s)
500
400
300
200
100
0
-100
-200
-300
0
50
400
2
200
3
100
0
-100
1
-200
-300
0
50
400
300
200
100
0
-100
-200
-300
0
100
300
200
1
0
2
-100
-200
-300
0
Velocidade angular (graus/s)
Velocidade angular (graus/s)
300
200
100
0
2
-100
1
-200
-300
0
50
100
Posição angular (graus)
150
3
100
50
100
150
Posição angular (graus)
f)
3
150
400
Posição angular (graus)
400
100
500
150
c)
500
50
Posição angular (graus)
e)
500
300
500
150
Posição angular (graus)
b)
Velocidade angular (graus/s)
100
Velocidade angular (graus/s)
Velocidade angular (graus/s)
a)
500
400
3
300
200
2
100
0
-100
-200
1
-300
0
50
100
150
Posição angular (graus)
FIGURA 3 - Descrições típicas dos retratos de fase do tronco (superior), coxa (meio) e perna
(inferior) para as tarefas de AF (lado esquerdo) e AT (lado direito) para o
participante #8 do GJ. A seta indica a direção do movimento. Os números 1, 2 e
3 do lado esquerdo representam respectivamente as fases de contato do calcanhar
com o chão, perda de contato dos dedos do pé com o chão e meio da oscilação.
Os números 1, 2 e 3 do lado direito representam respectivamente as fases de
contato dos dedos do pé com o chão, perda de contato do calcanhar com o chão e
meio da oscilação.
Rev. paul. Educ. Fís., São Paulo, 15(2): 169-85, jul./dez. 2001
Andar para frente e andar para trás em indivíduos idosos
Uma análise estatística foi conduzida
para a amplitude angular do movimento da perna
(AMP). A AMP pode ser visualizada no retrato de
fase como a diferença entre a maior (máxima
extensão) e a menor (máxima flexão) posição
angular plotada no eixo das abscissas. A análise de
variância indicou que, com relação a AMP, não
houve efeito principal de grupo. Porém, houve
efeito principal para a tarefa (F1,34 = 88,626; p ≤
0,0001). A interação grupo com tarefa não foi
significativa. A AMP foi maior no AF do que no
AT (FIGURA 4a).
Além da variável posição angular
podemos observar a velocidade angular no eixo das
ordenadas. Desta última variável selecionamos o
pico de velocidade da perna (PVP) - maior
velocidade angular positiva - entre grupo e tarefa.
A análise de variância indicou efeito principal
apenas para a tarefa (F1,34 = 68,79; p ≤ 0,0001). O
PVP foi maior no AF em comparação ao AT
(FIGURA 4b).
Tanto para a amplitude angular do
movimento da coxa (AMC) quanto para o pico de
velocidade da coxa (PVC), houve efeito principal
Rev. paul. Educ. Fís., São Paulo, 15(2): 169-85, jul./dez. 2001
177
somente para a tarefa (respectivamente, F1,34 =
11,56; p ≤ 0,002 e F1,34 = 44,483; p ≤ 0,0001). A
maior AMC foi observada no AF em relação ao
AT e, da mesma forma, o maior PVC foi
observado no AF em relação ao AT (FIGURAS 4c
e 4d).
A amplitude de movimento do
tronco (AMT) foi maior para os jovens em
comparação aos idosos. A análise de variância
indicou efeito principal para grupo na AMT (F1,34 =
12,771; p ≤ 0,001). Não houve efeito principal para
tarefa na AMT. Para o pico de velocidade do
tronco (PVT), houve um efeito marginalmente
significativo para grupo (F1,34 = 2,884; p ≤ 0,099) e
para tarefa (F1,34 = 3,598; p ≤ 0,067). Houve uma
tendência do PVT ser maior para os jovens em
relação aos idosos e, da mesma forma, uma
tendência de ser maior no AT em relação ao AF
(FIGURAS 4e e 4f).
MORAES, R. & MAUERBERG-deCASTRO, E.
b)
95
470
85
420
75
AF
65
AT
55
PVP (graus/s)
AMP (graus)
178
a)
45
370
AF
320
AT
270
220
Jovem
Idoso
Jovem
Grupos
c)
d)
230
45
AF
40
AT
35
PVC (graus/s)
AMC (graus)
50
30
210
190
AF
170
AT
150
130
110
Jovem
Idoso
Jovem
Grupos
Idoso
Grupos
e)
f)
20
80
15
AF
10
AT
5
0
PVT (graus/s)
AMT (graus)
Idoso
Grupos
60
AF
40
AT
20
0
Jovem
Idoso
Grupos
Jovem
Idoso
Grupos
FIGURA 4 - Médias e os desvios-padrão das variáveis (a) AMP (amplitude angular do
movimento da perna), (b) PVP (pico de velocidade da perna), (c) AMC
(amplitude angular do movimento da coxa), (d) PVC (pico de velocidade da
coxa), (e) AMT (amplitude angular do movimento do tronco), (f) PVT (pico de
velocidade do tronco) para os grupos jovem e idoso nas tarefas de AF (andar
para frente) e AT (andar para trás).
A análise dos retratos de fase do
andar foi estendida para a articulação do joelho. O
retrato de fase do joelho revelou algumas
diferenças entre AF e AT para os participantes dos
dois grupos. Quando analisamos o AF, verificamos
que todos os participantes exibiram um “loop”
interno característico (FIGURA 5) na parte inferior
(i.e., durante a fase de suporte) do retrato de fase.
Porém, quando analisamos o AT, constatamos que
para a grande maioria dos participantes este “loop”
interno é inexistente e em alguns casos ocorre uma
ligeira inflexão na trajetória logo após o contato do
pé com o chão (FIGURA 6).
Rev. paul. Educ. Fís., São Paulo, 15(2): 169-85, jul./dez. 2001
179
Andar para frente e andar para trás em indivíduos idosos
b)
500
400
Velocidade angular (graus/s)
Velocidade angular (graus/s)
a)
3
300
200
100
0
1
-100
-200
2
-300
-400
0
50
100
150
500
400
3
300
200
100
0
1
-100
-200
2
-300
-400
200
0
Posição angular (graus)
50
100
150
200
Posição angular (graus)
FIGURA 5 - Retratos de fase do joelho dos participantes (a) #7 do GI e (b) #1 do GJ na tarefa
de AF. A seta indica a direção do movimento. Os números 1, 2 e 3 representam
respectivamente as fases de contato do calcanhar com o chão, perda de contato
dos dedos do pé com o chão e meio da oscilação.
b)
500
Velocidade angular (graus/s)
Velocidade angular (graus/s)
a)
400
300
2
200
100
3
0
-100
-200
1
-300
-400
0
50
100
150
200
Posição angular (graus)
500
400
300
2
200
100
0
3
-100
-200
1
-300
-400
0
50
100
150
200
Posição angular (graus)
FIGURA 6 - Retratos de fase do joelho dos participantes (a) #3 do GI e (b) #9 do GJ na tarefa
de AT. A seta indica a direção do movimento. Os números 1, 2 e 3 representam
respectivamente as fases de contato dos dedos do pé com o chão, perda de contato
do calcanhar com o chão e meio da oscilação.
Análise dos ângulos de fase do AF e AT
A análise do ângulo de fase permite
observar a relação de coordenação entre segmentos
adjacentes. No presente estudo, a análise do ângulo
da fase incluiu os segmentos perna e coxa. Para a
análise do ângulo de fase, a passada iniciou e
terminou com a perda de contato do pé com o
chão. Na FIGURA 7, podemos observar uma
Rev. paul. Educ. Fís., São Paulo, 15(2): 169-85, jul./dez. 2001
representação típica do ângulo de fase no AF. O
ponto de retirada do pé do chão (ponto 2) dá início
a um desenvolvimento paralelo das linhas
representando a coxa e a perna. Este
desenvolvimento linear e “em fase” continua até
pouco antes do contato do calcanhar com o chão
(ponto 1). Isto indica que a perna e a coxa estão
oscilando na mesma direção. Deste momento até
aproximadamente metade do ciclo ocorre uma
180
MORAES, R. & MAUERBERG-deCASTRO, E.
mudança na direção da linha representando a coxa
e, em conseqüência, estabelece-se uma relação
“fora de fase” entre os segmentos. Ist o significa
que a coxa exibe uma reversão antecipada na
direção do movimento - aproximadamente aos 30%
do ciclo - seguida da reversão da perna aproximadamente aos 40% do ciclo. Após 60% do
desenvolvimento do ciclo novamente uma relação
“em fase” torna -se predominante.
b)
300
200
100
1
2
0
-100
-200
2
-300
0
20
40
60
80
Ângulo de fase (graus)
Ângulo de fase (graus)
a)
300
200
100
1
0
-100
-200
2
-300
100
0
20
Tempo (% do ciclo)
perna
2
40
60
80
100
Tempo (% do ciclo)
coxa
perna
coxa
FIGURA 7 - Ângulos de fase dos participantes (a) #1 do GI e (b) #5 do GJ na tarefa de AF. Os
números 1 e 2 representam respectivamente as fases de contato do calcanhar com
o chão e perda de contato dos dedos do pé com o chão.
Quando analisamos o ângulo de fase
do AT, podemos observar que o entrelaçamento
observado no AF deixou de existir (FIGURA 8).
De fato, do início da passada até por volta de 80%
da passada há uma relação predominantemente
“em fase” entre perna e coxa . Esta relação “em
fase” justifica a ausência do loop interno no retrato
de fase do joelho (FIGURA 6). Somente no final
da passada (por volta de 90%) ocorre uma relação
“fora de fase”, em função da flexão do quadril e do
joelho para retirar o pé do chão.
b)
300
200
2
100
0
1
-100
2
-200
-300
0
20
40
60
Tempo (% do ciclo)
perna
coxa
80
100
Ângulo de fase (graus)
Ângulo de fase (graus)
a)
300
2
200
100
0
1
-100
2
-200
-300
0
20
40
60
80
100
Tempo (% do ciclo)
perna
coxa
FIGURA 8 - Ângulos de fase dos participantes (a) #9 do GI e (b) #6 do GJ na tarefa de AT. Os
números 1 e 2 representam respectivamente as fases de contato dos dedos do pé
com o chão e perda de contato do calcanhar com o chão.
Rev. paul. Educ. Fís., São Paulo, 15(2): 169-85, jul./dez. 2001
Andar para frente e andar para trás em indivíduos idosos
DISCUSSÃO
A comparação das variáveis CP,
CRP e VP entre jovens e idosos evidenciou
diferenças, sendo que, para o grupo idoso, todas as
dimensões quantitativas foram inferiores. Esta
diminuição do CP, CRP e VP para os indivíduos
idosos é corroborada pela literatura (Adrian &
Cooper, 1989; Ferrandez, Pailhous & Durup, 1990;
Larish, Martin & Mungiole, 1988; entre outros).
No AT, os idosos exibiram uma tendência de
diminuição mais acentuada dos valores das
variáveis VP e CRP do que os jovens. Os
resultados das interações permitem considerar que
a diminuição da VP e do CRP em idosos foi
influenciada principalmente pela diminuição
observada no AT. Assim, podemos afirmar que as
diferenças entre jovens e idosos estão no AT e não
no AF.
A similaridade entre jovens e idosos
no AF pode ser explicada por dois fatores
principais. Primeiro, o condicionamento físico
geralmente serve de fator de proteção contra
patologias e, considerando que nosso grupo era
ativo (engajado em atividades orientadas três vezes
por semana a pelo menos um ano), os resultados
similares entre eles foi justificado. Gabell e Nayak
(1984) mostraram que a ausência de patologia
torna os comportamentos de andar entre jovens e
idosos muito parecidos; pois a presença de uma
patologia
afeta
a
força
muscular
e
consequentemente a VP.
Segundo, a atividade habitual
melhora a velocidade do andar (Hunter, Treuth,
Weinsier, Kekes-Szabo, Kell, Roth & Nicholson,
1995). Os indivíduos idosos participantes deste
estudo realizam caminhadas regulares durante a
semana. Assim, uma outra fonte na limitação
motora parece ser decorrente da omissão da prática
habitual de caminhada. Imms e Edholm (1981),
Cunningham, Rechnitzer, Pearce e Donner (1982)
e Ferrandez, Pailhous e Durup (1990) asseveram
que o aumento da distância percorrida em
caminhadas melhora a qualidade da locomoção de
pessoas idosas. Desta forma, a associação entre
atividades físicas gerais, ausência de doenças e
caminhadas regulares pelos idosos pode garantir
uma performance no AF similar aos jovens. A
independência
locomotora
garante
uma
possibilidade de melhor qualidade de vida para
estas pessoas.
Entretanto, os estudos acima têm
apontado para um aumento da DFDS e diminuição
Rev. paul. Educ. Fís., São Paulo, 15(2): 169-85, jul./dez. 2001
181
da DFO em indivíduos idosos. Estas adaptações
locomotoras permitem que pessoas idosas
demonstrem um melhor equilíbrio durante a tarefa
de andar. Similarmente, os idosos também
diminuem o CP, possivelmente para não ameaçar o
equilíbrio durante as fases de duplo suporte mais
prolongadas. Os resultados do presente estudo não
compartilham totalmente estas constatações. Os
idosos do atual estudo controlaram o equilíbrio
diminuindo principalmente o CP, sem alterar as
durações das fases do andar. Assim, a diminuição
da VP está associada com a diminuição do CP
(Ferrandez, Pailhous & Durup, 1990; Imms &
Edholm, 1981).
No AT, a diminuição mais acentuada
dos valores das variáveis CRP e VP para os idosos
pode ser um indicativo de que estes são mais
sensíveis às demandas de tarefas não usuais (i.e.,
andar para trás) do que os jovens. Como alguns
estudos (Cunningham et alli, 1982; Ferrandez,
Pailhous & Durup, 1990; Imms & Edholm, 1981)
apontam a menor atividade habitual como a mais
provável causa da alteração de alguns parâmetros
no AF de idosos, podemos inferir que este mesmo
motivo justifica os valores reduzidos de CRP e VP
no AT obtidos pelos idosos em nosso estudo.
Assim, somente o fato de indivíduos idosos
realizarem atividade física não garante a
manutenção na diversidade locomotora. A
especificidade das tarefas deve ser considerada em
programas de atividade física, especialmente
favorecendo variadas formas de deslocamento em
todas as direções. A oferta rica de tarefas
locomotoras promove a oportunidade de adaptação
do indivíduo idoso a atividades menos habituais.
Apesar de não haver efeito principal
de grupo e tarefa na análise de variância para DP e
CAD, a interação grupo e tarefa foi marginalmente
significativa. Assim, há uma tendência dos idosos
exibirem maior DP no AT e os jovens menor DP
no AT em comparação ao AF. O comportamento
exibido pelos jovens era o esperado, ou seja, a
diminuição do CP no AT faz com que o membro
inferior percorra uma distância menor, assim o
tempo para percorrer esta distância passa a ser
menor também. Thorstensson (1986) encontrou
que no AT há uma diminuição da DP. A tendência
de aumento da DP para os idosos no AT deve-se
provavelmente a um receio na realização da tarefa.
O fato de andar sem poder avaliar visualmente o
que está atrás e planejar a posição de apoio dos pés
na superfície gerou um movimento mais lento,
justamente para manter uma margem de segurança.
182
Entretanto, por que quando os idosos
diminuíram o CP, eles aumentaram a DP? Uma
possível insegurança em AT pode fazer com que os
idosos mantenham o pé em contato com o solo por
mais tempo antes de iniciar a oscilação do
membro. Esta insegurança pode estar associada à
expansão do arranjo ótico que ocorre no AT,
principalmente porque os participantes foram
testados numa sala e iniciaram o movimento de AT
olhando para uma parede. Assim, à medida que ele
se distanciava da parede havia uma expansão do
arranjo ótico (Goldfield, 1995). Costumeiramente,
no AF estamos habituados com uma compressão
do arranjo ótico, já que caminhamos em direção a
alguma coisa. As impressões sensoriais desta
situação podem ser um fator de segurança na
locomoção. O aumento no nível de segurança
diminui o medo de cair. No AT, as conseqüências
de uma possível queda podem ser maiores
considerando-se que os braços pouco auxiliariam
para amortecer o impacto nesta situação.
Tradicionalmente, CP e VP não são
relacionados com os resultados utilizando técnicas
de retrato de fase (Forrester, Phillips & Clarck,
1993; Mauerberg-deCastro & Angulo-Kinzler,
2000). Quando analisamos a amplitude angular de
movimento (AM) e o pico de velocidade (PV) é
possível estabelecer uma relação entre o tamanho
da órbita do atrator e as variáveis cinemáticas
mencionadas acima. Esta relação, porém, é restrita
ao tamanho do atrator. Ao relacionarmos as
variáveis CP e VP com os resultados dos retratos
de fase encontramos que o tamanho do atrator não
varia entre jovens e idosos para os segmentos perna
e coxa no AF. O CP está relacionado com a
amplitude angular de movimento da perna (AMP)
e coxa (AMC), enquanto a VP está relacionada
com o PVP e o PVC. Maior AM pode gerar um
maior CP, enquanto um maior PV pode gerar uma
maior VP. Assim, o tamanho do atrator informa
sobre a quantidade de infusão de energia no
sistema (maior o atrator, maior a infusão de energia
e vice-versa) e também sobre variáveis cinemáticas
como CP e VP.
No AT, as órbitas dos atratores
foram menores para os segmentos perna e coxa do
que no AF. Isto significa que a infusão de energia
foi menor no AT. Esta redução na órbita dos
atratores no AT confirma-se por CP, CRP e VP
menores no AT. Com relação ao tronco, os
resultados foram um pouco diferentes dos obtidos
para os segmentos perna e coxa. Os jovens oscilam
mais o tronco em comparação aos idosos, como
observado pela maior AMT. Além disso, há uma
MORAES, R. & MAUERBERG-deCASTRO, E.
tendência do PVT ser maior também para os jovens
em relação aos idosos, o que reflete um maior
atrator para os jovens para o segmento tronco.
O fato dos idosos oscilarem menos o
tronco na direção ântero-posterior representa uma
estratégia de estabilização do tronco como forma
de garantir um maior equilíbrio. Entretanto, esta
estabilização do tronco também pode decorrer de
uma rigidez postural que, por sua vez, restringe ou
limita as estratégias de controle disponíveis em
função de alterações ambientais (Brown, Frank &
Cockell, 1995; Maki, Holliday & Topper, 1991).
Ao escorregarmos, por exemplo, utilizamos o
tronco (aliado aos membros superiores e cabeça,
assim como os membros inferiores envolvidos
diretamente na ação) de um modo compensatório
para restaurar a estabilidade, normalmente
restringindo os graus de liberdade articulares.
Porém, a rigidez postural deste segmento
compromete esta estratégia de busca de
estabilidade. Esta opção de rigidez é válida para
situações onde as condições ambientais são
favoráveis (pisos antiderrapantes ou com maior
atrito, sapatos que não são escorregadios, entre
outros), mas para condições desfavoráveis esta
estratégia, por ser falha, pode ser uma das
explicações para o aumento da ocorrência de
quedas em idosos (Cummings & Nevitt, 1989;
Fernandez & Teasdale, 1996; Haga, Shibata,
Shichita, Matsuzaki & Hatano, 1986).
De modo geral, o padrão de
movimento do AF, representado através de retratos
de fase, é similar àqueles obtidos em outros
estudos (Forrester, Phillips & Clarck, 1993;
Mauerberg & Adrian, 1995). Quando analisamos
os resultados dos retratos de fase no AF,
evidenciamos que o padrão de coordenação dos
segmentos perna e coxa e articulação joelho é
muito parecido entre jovens e idosos, o que reforça
a idéia anterior de similaridade nas estratégias
durante o comportamento do AF entre jovens e
idosos. A análise via retratos de fase não exibiu
alterações em decorrência da idade, mas exibiu
uma variação interessante em função da direção do
andar. A ausência de “loop” interno na articulação
do joelho no AT é um indicativo da ausência de
amortecimento ao nível do joelho durante o contato
do pé com o chão no início da fase de suporte.
Estudos como os de Bates e McCaw (1986) e
Thorstensson (1986), envolvendo locomoção para
trás, têm apontado para uma diminuição da
atividade do joelho imediatamente após o contato
com o chão (ausência de flexão excêntrica). Esta
diminuição da atividade do joelho pode explicar a
Rev. paul. Educ. Fís., São Paulo, 15(2): 169-85, jul./dez. 2001
183
Andar para frente e andar para trás em indivíduos idosos
ausência de “loop” interno no retrato de fase do
joelho. Forrester, Phillips e Clarck (1993) colocam
que quanto maior o “loop” interno maior a força de
amortecimento. Desta forma, é possível que
durante o AT, os indivíduos (jovens ou idosos)
utilizem uma outra estratégia de amortecimento.
Este amortecimento pode estar sendo feito por
outra articulação como o quadril ou mesmo o
tornozelo que está em flexão plantar pouco antes
do contato do pé com o solo (Winter, Pluck &
Yang, 1989), diferente do AF quando o tornozelo
toca o chão em dorsiflexão. O fato de tocar o pé no
solo com o tornozelo em flexão plantar indica que
a parte do pé que primeiro toca o solo são os dedos.
Assim, é possível pensar também que o
amortecimento ou parte dele pode estar sendo feito
pelas articulações dos dedos. Além disso, quando
andamos para frente tocamos o solo com o
calcanhar, o que o torna um ponto de apoio cuja
função é limitar a ação articular, de modo a calibrar
a “precisão” da aterrissagem. Assim, quando
tocamos o solo no AF não necessitamos realizar
grandes ajustes para tocar a parte medial e final do
pé. Porém, quando andamos para trás os dedos do
pé tocam o solo inicialmente e esta parte anterior é
menos rígida em comparação ao calcanhar. Isso
indica que no momento do contato inicial e das
porções medial e final do pé temos que realizar
ajustes para manter a “precisão” e evitar um
desequilíbrio no processo final de contato com o
solo. Neste mesmo sentido, no contato inicial pelo
calcanhar no AF, o joelho está estendido e todo o
membro inferior absorve o impacto. No AT, o
joelho apresenta-se com algum grau de flexão,
dificultando a absorção por parte do membro
inferior. A geração de energia também é diferente
no AT, de forma que sugerimos a realização de
estudos cinéticos que permitam elucidar este
aspecto.
Com base nos resultados e na
discussão foi possível concluir que:
1. Indivíduos idosos têm um
comprometimento maior para realizar atividades
motoras não habituais, como AT;
2. Indivíduos idosos restringem a
ação do tronco na direção ântero-posterior quando
andando;
3. No AT, ocorre uma alteração na
estratégia de amortecimento observada no retrato
de fase do joelho.
ABSTRACT
FORWARD AND BACKWARD WALKING IN OLDER PEOPLE
The purpose of this study was to use kinematic analysis to evaluate changes that take place in
the movement topology of older individuals while walking forward (FW) and backward (BW). Nine older
participants (OG) and nine young adults (YG) participated in this study. Subjects were filmed from the sagital
plane while FW and BW. Analysis of results permitted us to observe that relative stride length (RSL) for the
YG was longer than for the OG. When we compared both tasks, we observed that RSL was longer for FW
than BW. Stride duration was the same for both groups in both tasks. For the YG, stride velocity (SV) during
the FW task was higher than for the BW task. The OG exhibited diminished SV in the BW task. The analysis
of knee phase portraits (PPs) and phase angles permitted us to identify that, in the BW task, the thigh-shank
systems oscillated in the same rotational direction during strides. Additionally, both groups modified their
damping strategies, as observed in the knee PPs. The analysis of the results permitted us to conclude that the
older individuals experienced a higher degree of difficulty when performing unusual motor tasks such as
walking backward than did their younger counterparts.
UNITERMS: Older people; Backward walking; Forward walking; Phase portrait; Phase angle.
Rev. paul. Educ. Fís., São Paulo, 15(2): 169-85, jul./dez. 2001
184
MORAES, R. & MAUERBERG-deCASTRO, E.
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AGRADECIMENTOS
Gostaríamos de agradecer as sugestões e
críticas da Profa. Dra. Lilian Teresa Bucken Gobbi a este
trabalho, bem como o auxílio financeiro fornecido pela
FAPESP.
Recebido para publicação em: 10 abr. 2001
Revisado em: 11 out. 2001
Aceito em: 23 jan. 2002
ENDEREÇO: Eliane Mauerberg-deCastro
Departamento de Educação Física
Universidade Estadual Paulista
Av. 24-A, 1515 - Bela Vista
13506-900 - Rio Claro - SP - BRASIL
e-mail: [email protected]
Rev. paul. Educ. Fís., São Paulo, 15(2): 169-85, jul./dez. 2001
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