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Artigo de método

Quantificação da recuperação após a reconstrução do ligamento cruzado anterior usando a relação torque-velocidade

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DOI:

10.3791/72088

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24 de julho de 2026

 ,  ,  , 
1School of Kinesiology, Louisiana State University, 2Department of Orthopedics, University of North Carolina at Chapel Hill, 3Department of Physical Therapy, Louisiana State University Health Sciences Center

Neste artigo

Resumo

Este protocolo tem como objetivo demonstrar como os clínicos podem avaliar a relação torque-velocidade após a reconstrução do ligamento cruzado anterior.

Resumo

Após a reconstrução do ligamento cruzado anterior (ACLR), os pacientes frequentemente apresentam déficits persistentes na força muscular do quadríceps que reduzem a qualidade de vida e levam a comprometimento funcional a longo prazo. Historicamente, avaliações pós-operatórias da função muscular focaram no torque isométrico máximo ou torque máximo em uma única velocidade isocinética, negligenciando a variedade de demandas impostas a um grupo muscular entre as atividades e a precisão necessária para orientar a tomada de decisões clínicas. O objetivo desta demonstração é ilustrar como testes isocinéticos em diferentes velocidades angulares podem ser usados para caracterizar a relação torque-velocidade após a ACLR. O protocolo inclui preparação do participante, configuração do dinamômetro, configuração do alcance de movimento e alinhamento dos principais componentes do teste, incluindo a posição da cadeira e o comprimento do braço do dinamômetro. A avaliação de força consiste em testes isométricos de extensão do joelho e testes concêntricos isocinéticos de extensão e flexão do joelho a 60°/s, 180°/s e 240°/s. Para o método de dois pontos, torque-velocidade é calculada como a diferença na produção de torque normalizada entre uma velocidade de teste lenta e uma rápida (por exemplo, 60°/s e 180°/s). Para caracterização completa de múltiplas velocidades, os valores máximos de torque obtidos em cada velocidade são exportados para uma planilha ou software estatístico e analisados usando técnicas de regressão. Resultados anteriores demonstraram que pacientes após ACLR apresentam relações de torque-velocidade do extensor do joelho do membro envolvido com cerca de metade da magnitude do membro contralateral, usando o método de dois pontos, e uma inclinação menor que o membro contralateral usando caracterização de múltiplas velocidades. A relação torque-velocidade pode identificar déficits persistentes não capturados por testes de velocidade simples e pode ser usada para monitorar a recuperação ao longo do tempo.

Introdução

Lesões do ligamento cruzado anterior estão entre as mais comuns nos esportes, resultando em bilhões de dólares em custos de saúde nos EUAanualmente. Apesar dos avanços na técnica cirúrgica e no cuidado clínico, após a reconstrução do ligamento cruzado anterior (ACLR), os pacientes desenvolvem frequentemente fraqueza muscular do quadrícepspersistente 2,3. Déficits na função muscular quadríceps estão associados à diminuição da qualidade de vida, diminuição da capacidade de realizar atividades diárias e diminuição da função geral 4,5,6,7. Dada a importância da função do quadríceps, baterias de teste, incluindo a avaliação objetiva dos quadríceps, são uma peça fundamental das baterias multidimensionais de teste usadas durante a tomada de decisões de retorno aoesporte 8.

Avaliações clínicas atuais da função muscular avaliam a força máxima como medida da capacidade muscular, mas o desempenho muscular também é influenciado por princípios fisiológicosadicionais 8,9,10. A relação força-velocidade é um princípio fisiológico básico definido pela relação inversa entre velocidade de contração e produçãode força 11,12. Esse modelo foi demonstrado em diversos estudos in vitro e in vivo, assim como em músculos humanos inteiros, por meio da relaçãotorque-velocidade 12,13. A relação torque-velocidade já foi caracterizada anteriormente por dinamometria isocinética e demonstrou ser alterada em pacientes com histórico de ACLR, bem como devido à imobilização, envelhecimento e outraspatologias 14,15,16,17,18. Dado o uso generalizado de testes em uma ou duas velocidades para uso clínico, esse método foi desenvolvido para monitorar mudanças em um princípio fisiológico subjacente do músculo.

O uso de testes isométricos e isocínéticos após o ACLR é amplamente difundido e amplamenteaceito 19,20. Focar exclusivamente na produção de torque a uma única velocidade por meio de testes isométricos ou isocinéticos a uma única velocidade pode não representar a gama de demandas musculares durante atividades da vida diária e esportesde alto nível 14,21,22. O método de dois pontos para caracterizar a relação torque-velocidade mostrou-se confiável e pode ser clinicamente útil, desde que as velocidades escolhidas tenham uma diferença de velocidade angular de pelo menos 90°/s 15,23. Este protocolo demonstra dois testes isocinéticos de velocidade para uso clínico e o uso de múltiplas velocidades para caracterizar a relação torque-velocidade com mais detalhes. Embora esse protocolo foque na análise da produção máxima de torque, o dinamômetro também permitirá a exportação completa de dados de séries temporais para análises de séries temporais. O torque máximo é uma medida de força máxima ou geração de potência, mas variáveis como taxa de desenvolvimento de torque, tempo até o torque máximo e ângulo do torque máximo demonstram métodos adicionais para determinar a capacidade dos participantes de gerar força rapidamente e responder a demandas potenciaisvariadas 24,25,26,27.

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Protocolo

Todos os dados representativos foram coletados após aprovação do conselho de revisão institucional, e consentimento informado foi obtido de todos os participantes. O protocolo abaixo foi realizado em participantes com pelo menos 12 anos e 4 meses após o ACLR, sem restrições baseadas no tipo de enxerto. Os critérios de exclusão foram gravidez, infecção grave próxima ao membro inferior, anomalias musculares conhecidas e histórico de transtorno cardiopulmonar.

1. Método 1: Preparação dos participantes e configuração do dinamômetro

NOTA: Um sistema consistente de dinamômetro é fundamental para garantir uma avaliação válida e reprodutível do torque entre sessões e participantes. Conforme recomendado pelo fabricante, o dinamômetro deve ser calibrado mensalmente. Os dados de torque, velocidade e posição desse protocolo eram exportados a 100 Hz, e nenhuma suavização ou filtragem adicional era aplicada além do processamento de sinal do fabricante. Este protocolo não deve ser concluído antes que o paciente tenha concluído a extensão do joelho de cadeia aberta durante a reabilitação.

  1. Comece todos os procedimentos com o membro não envolvido.
  2. Faça o participante realizar um aquecimento padronizado que consiste em aproximadamente 5 minutos de caminhada na esteira a um ritmo padronizado de 3,0 mph.
  3. Ligue o dinamômetro e conecte o braço do dinamômetro.
  4. Posicione a cadeira em um ângulo de 85° para trás e ajuste a rotação do dinômetro para 40°, conforme os padrões do fabricante.
  5. Sente-se o participante com os quadris flexionados aproximadamente 85° e instrua-o a manter uma postura ereta e evitar agarrar as alças do dinamômetro durante o teste.
  6. Ajuste a traslação para trás de modo que a fossa poplítea fique posicionada aproximadamente 3–4 cm à frente da borda do assento.
  7. Ajuste a posição da cadeira e a orientação do braço do dinamômetro até que o eixo mecânico se alinhe com o côndilo femoral lateral.
  8. Posicione a almofada de resistência do braço do dinamômetro aproximadamente 5 cm proximal ao malleolo lateral na porção anterior da pernainferior 28,29.
  9. Prenda o membro de teste ao braço do dinamômetro. Certifique-se de que a haste permaneça neutra para evitar rotação ao fixá-la no braço do dinamometro com uma correia. Estabilize o participante usando tiras no torso e na pelve.
  10. Prenda a coxa de teste com uma cinta para evitar a flexão do quadril e fixe o membro contralateral usando a contenção disponível. Além das contenções, os pacientes devem ser avisados para tentar estender e flexionar apenas o membro testado durante o período do teste.
  11. Mova passivamente o membro por um arco completo de movimento para garantir que não sejam necessários ajustes adicionais. Registre a posição da cadeira, a posição do dinamômetro e o comprimento do braço para avaliações futuras.

2. Método 2: Definir a amplitude de movimento

NOTA: Use registros baseados em software e paradas manuais.

  1. Ajuste o zero anatômico em 180°/extensão total do joelho. Se o participante não tiver extensão total do joelho, use a função de deslocamento do dinamômetro para considerar a limitação. Insira a diferença da posição atual do membro até os graus zero anatômicos no deslocamento do dinamômetro. Limitações de amplitude de movimento podem alterar a análise da forma de onda e o ângulo de torque máximo.
  2. Defina o limite de extensão do dinamômetro em 175° (5° de flexão do joelho a partir do zero anatômico ou extensão máxima disponível do joelho).
  3. Ajuste o limite de flexão do dinamômetro em 70° (110° de flexão do joelho a partir do zero anatômico ou da máxima flexão disponível se 110° não for possível atingir).
  4. Ajuste os registros manuais de acordo.
  5. O peso dos membros deve ser medido o mais próximo possível da extensão máxima do joelho, sem comprometer o conforto dos participantes e sem exceder. Instrua o paciente a relaxar e pesar o membro 3 a 4 vezes em rápida sucessão até que o peso pareça estável.
    NOTA: Se o peso do membro oscilar menos de 1,5 Nm, considere o peso estável. Uma vez que o peso seja aceito, o software aplicará automaticamente a correção de gravidade. Valores corrigidos devem ser usados para todas as análises.

3. Método 3: Avaliação da força

NOTA: Consistência nas pistas e instruções é fundamental. Instrua os pacientes a chutar o mais forte e rápido possível. Ofereça incentivo verbal.

  1. Comece a testar com o membro não envolvido
  2. Forneça instruções verbais padronizadas como: "Chute o mais forte e rápido possível", "Puxe sua perna para baixo o mais forte e rápido possível" e "Você está sempre movendo a máquina, e ela não está movendo você."
  3. Forneça um forte incentivo verbal durante todas as provas.

4. Método 4: Teste isométrico

  1. Realize testes isométricos de extensão do joelho em ângulo articular de 90 graus de flexão do joelho.
  2. Comece com três repetições de familiarização. Instrua o participante a chutar e manter uma contração em 25% do máximo percebido, seguido por 50% e 75%, com 30 segundos de descanso entre as contrações. Esse intervalo de descanso é consistente com outras investigações que utilizam dinamometria isocinética e isométrica24,26.
  3. Instrua o participante a chutar o mais forte e rápido possível e a manter a contração por 3 a 5 segundos.
  4. Realize 2–3 tentativas máximas com 30 segundos de descanso entre as tentativas.

5. Método 5: Teste isocinético

  1. Realize testes concêntricos isocinéticos de extensão e flexão do joelho nas seguintes velocidades: 60°/s, 180°/s, 240°/s.
    NOTA: As configurações do dinamômetro emparelham os movimentos do agonista e do antagonista por padrão durante testes isocinéticos concêntricos, mas esses resultados se concentrarão nos extensores do joelho, pois é aí que déficits anteriores foram identificados.
  2. A cada velocidade,
    1. Realize 4 repetições submaximais consecutivas de prática, progredindo de esforço baixo para quase máximo (25–75%).
    2. Realize 8 repetições de esforço máximo.
    3. Forneça feedback visual em tempo real mostrando as curvas de torque versus tempo ou torque versus posição e incentivo verbal consistente.
    4. Permita de 30 a 60 segundos de descanso entre os testes a cada nova velocidade. Esse intervalo de descanso é consistente com outras investigações que utilizam dinamometria isocinética e isométrica24,26. Testes de velocidade única frequentemente utilizam intervalos de descanso de 30 segundos, mas investigações que utilizam testes de múltipla velocidade demonstraram que intervalos de descanso de 60 segundos parecem suficientes para reduzir os efeitos potenciais dafadiga 24,30,31. Se os participantes apresentarem sinais de fadiga excessiva, considere aumentos específicos do tempo de descanso por local.
  3. Repita todo o protocolo no ramo ACLR.
  4. Instrua os participantes a interromperem os testes caso sintam dor aguda ou desconforto.

6. Método 6: Processamento de dados e medidas de resultado

NOTA: Para uso clínico, avalie a simetria na produção máxima de torque em todas as velocidades e confirme diminuições no torque à medida que a velocidade de contração aumenta. Se o coeficiente de variação entre ensaios para qualquer velocidade isocinética exceder 10%, reteste se o tempo permitir, a menos que o paciente relate dor.

  1. Identifique o torque máximo (o maior valor instantâneo de torque) para cada velocidade e tipo de contração a partir da repetição que produziu o maior torque máximo.
  2. Normalize os valores de torque para a massa corporal (Nm/kg).
  3. Identifique um conjunto primário de duas velocidades para o cálculo de torque-velocidade usando o método dos dois pontos (por exemplo, 60°/s e 180°/s). Para cálculos de dois pontos, calcule a velocidade-torque como a diferença na produção de torque normalizada nas velocidades lenta e alta.

7. Método 7: Caracterização de torque-velocidade multi-velocidade (opcional)

  1. Valores de torque máximo de exportação para cada condição testada, incluindo isométricos (0°/s) e todas as velocidades isocinéticas (60°/s, 180°/s, 240°/s).
  2. Insira os dados no software de planilha Microsoft Excel:
    1. Coluna A: Velocidade Angular
    2. Coluna B: Torque Máximo Envolvido (Nm)
    3. Coluna C: Torque Máximo Sem Envolvimento (Nm)
      NOTA: Valores brutos e normalizados de torque produzem inclinações proporcionais dentro de um participante individual. Para comparação entre participantes, a massa corporal e outros fatores individualizados podem ser incluídos como covariáveis em modelos estatísticos.
  3. Crie uma linha adicional usando a função SLOPE no software da planilha usando =SLOPE(torque_values, velocity_values)
  4. Crie uma linha adicional para analisar simetria usando =(involved_limb_slope/uninvolved_limb_slope)*100 (Figura 1).
  5. Registre o valor resultante da inclinação
  6. Se desejado, exporte os dados completos de torque, posição, velocidade e séries temporais para análise posterior. Dados exportados podem ser usados para calcular variáveis adicionais, como a taxa de desenvolvimento de torque (variação do torque ao longo do tempo) e outras características detorque-tempo 26,32.

figure-protocol-1
Figura 1. Conjunto de dados representativos simplificados de torque-velocidade e fluxo de trabalho de análise rápida. Os valores de torque máximo foram exportados para um software de planilha e plotados contra a velocidade angular usando uma linha de regressão linear. Isso representa uma entrada de dados simplificada para um único participante e deve ser expandida com colunas adicionais para cada participante e sessão de teste para avaliação longitudinal. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.

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Resultados

A conclusão bem-sucedida deste protocolo deve resultar na maior saída de torque a velocidade zero (isométrica) e em uma queda progressiva do torque com o aumento das velocidades de contraçãoisocinética, 12. Em uma coorte anterior, ao examinar pacientes com histórico de ACLR, esse declínio progressivo foi maior em membros não envolvidos do que nos membros14 de ACLR. Gráficos individuais de tempo de torque ou posição de torque devem demonstra...

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Discussão

Este protocolo descreve um método clinicamente viável para avaliar a relação torque-velocidade do quadríceps usando dinamometria multimodal após ACLR. Fraqueza persistente no quadríceps é comum em diferentes faixas etárias e tipos de enxertoACLR 36,37. Baterias de teste tradicionais para pacientes que retornam ao esporte após a cirurgia focam na força máxima, mas podem não avaliar totalmente a função do quadríceps em uma faixa de...

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Divulgações

Os autores não têm conflitos de interesse ou divulgações a relatar.

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Posto de trabalho do computadorQualquer fabricante comercialN/AUsado para operar software de dinamômetro e exportar dados
Inclinômetro digitalQualquer fabricante comercialN/AUsado para verificar a posição zero anatômica, se desejado
Sistema de Teste e Reabilitação HUMAC NORMCSMi Solutionshttps://csmisolutions.com/Dinamômetro multimodo computadorizado usado para testes de força isométrica e isocinética do joelho
Software de planilhaMicrosoftExcel (versão dependente)Usado para entrada de dados e processamento de dados de torque
EsteiraQualquer fabricante comercialN/AUsado para aquecimento padronizado antes dos testes

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