Dorsiflexor and plantarflexor torque-angle and torque-velocity relationships of classical ballet dancers and volleyball players

Abstract

Resumo: O objetivo desse estudo foi comparar as relações torque-ângulo e torque-velocidade e a ativação dos músculos flexores plantares e dorsiflexores entre bailarinas clássicas (n=14) e atletas de voleibol (n=22). O pico de torque dos flexores plantares e dorsiflexores foi avaliado durante contrações voluntárias máximas isométricas nos ângulos de -10°, 0°, 10°, 20°, 30°, 40° e 50°, e durante contrações concêntricas nas velocidades angulares de 0°/s, 60°/s, 120°/s, 180°/s, 240°/s, 300°/s, 360°/s e 420°/s. Sinais eletromiográficos (EMG) de superfície foram obtidos dos músculos gastrocnêmio medial, sóleo e tibial anterior. A amplitude de movimento de dorsiflexão foi semelhante entre os grupos, enquanto bailarinas apresentaram maior amplitude de flexão plantar do que atletas de voleibol. Enquanto nos músculos flexores plantares a relação torque-ângulo das bailarinas deslocou-se para a esquerda quando comparada à das atletas de voleibol, nos flexores dorsais ela se deslocou para a direita nos menores comprimentos musculares. Os torques normalizados em todas as velocidades de flexão plantar e dorsiflexão foram mais elevados nas bailarinas do que nas atletas de voleibol. Os sinais EMG do gastrocnêmio medial e do sóleo permaneceram aproximadamente constantes entre os diferentes ângulos articulares nas bailarinas, mas diminuíram com a redução no comprimento muscular no caso das atletas de voleibol. Os sinais EMG do tibial anterior aumentaram com a redução dos ângulos do tornozelo em ambos os grupos. Os sinais EMG dos dorsiflexores nas diferentes velocidades angulares foram semelhantes nos grupos, enquanto os sinais EMG do sóleo e do gastrocnêmio foram mais elevados nas bailarinas comparados aos das atletas de voleibol. As adaptações dos flexores plantares podem ser explicadas por alterações musculares intrínsecas e alterações na ativação voluntária máxima, enquanto para os músculos dorsiflexores somente mudanças nas propriedades intrínsecas parecem explicar os resultados observados. Os torques relativos mais elevados das bailarinas comparados aos das atletas de voleibol são provavelmente resultantes da ativação aumentada dos flexores plantares e de um maior comprimento de fibra dos dorsiflexores. Palavras-chave: propriedades mecânicas musculares, eletromiografia, ballet clássico, voleibol. Abstract: The purpose of this study was to compare the torque-angle and torque-velocity relationships, and the electromyographic (EMG) activity of the plantar-and dorsiflexor muscle groups of classical ballet dancers (n=14) and volleyball players (n=22). Peak torques of the ankle plantar-and dorsiflexor muscles were evaluated for maximal voluntary isometric contractions performed at seven different ankle angles (-10°, 0°, 10°, 20°, 30°, 40°, 50°) and for maximal effort, concentric, voluntary contractions performed at angular velocities of 0°/s, 60°/s, 120°/s, 180°/s, 240°/s, 300°/s, 360°/s and 420°/s. Bipolar surface EMG signals were obtained from gastrocnemius medialis, soleus and tibialis anterior muscles, and ankle range of motion was measured with a goniometer. The range of motion for dorsiflexion was the same for both groups, while ballet dancers had a greater range for plantarflexion than volleyball players. For the plantarflexor muscles, the torque-angle relationship was shifted to the left for the ballet dancers compared to the volleyball players, while for the dorsiflexor muscles it was shifted to the right for short dorsiflexor lengths. The normalized torques at all speeds of plantar-and dorsiflexion were greater for the ballet dancers than the volleyball players. The gastrocnemius medialis and soleus EMGs remained nearly constant across all angles for the ballet dancers, but decreased with decreasing muscle length in the volleyball players. The tibialis anterior EMGs increased with decreasing ankle angles in both groups. The normalized dorsiflexor EMGs were the same for both groups across all speeds, while the EMGs for soleus and gastrocnemius were significantly greater for the ballet dancers than the volleyball players. These results support the idea that systematic physical activity changes the in vivo torque-angle and torque-velocity relationships in accordance with functional demands. The greater relative torques for the ballet dancers than volleyball players are likely caused by the increased activation of the plantarflexors and an increased fiber length for the dorsiflexors