Assessment of resistance torque and resultant muscular force during Pilates hip extension exercise and its implications to prescription and progression

Abstract

Contextualização: A análise da mecânica externa dos exercícios de Pilates e da biomecânica das articulações pode subsidiar a prescrição de exercícios na reabilitação. Objetivos: Avaliar o comportamento do torque de resistência (ΓR) do exercício de extensão de quadril (EQ) realizado no Cadillac; realizar uma análise biomecânica a partir do comportamento do ΓR e das distâncias perpendiculares médias ponderadas (DPMPs) para estimar a força muscular resultante (FMR) dos extensores e flexores e propor critérios mecânicos para progressão do exercício de EQ realizado no Cadillac. Métodos: Catorze praticantes de Pilates realizaram EQ no aparelho Cadillac em quatro situações em ordem aleatorizada – usando duas molas (vermelha e azul) fixadas em duas posições (alta e baixa). As posições angulares foram coletadas por meio de eletrogoniometria. Para o cálculo do ΓR, torque muscular (ΓM) e da FMR foram usados diagramas de corpo livre e equações de movimento. Os valores de DPMP dos músculos flexores e extensores do quadril foram quantificados usando dados da literatura. Resultados: O ΓR e a FMR apresentaram comportamentos semelhantes em todas as situações, entretanto os valores máximos de ΓR não ocorrem na mesma posição articular que a FMR máxima. A DPMP dos flexores de quadril apresentou um comportamento crescente-decrescente, com máximo próximo aos 55º de flexão, enquanto os extensores de quadril apresentaram comportamento semelhante, com máximo próximo aos 25º de flexão. Conclusão: A análise biomecânica do exercício e a avaliação das características mecânicas associadas à articulação do quadril podem ser usadas como critérios objetivos de prescrição e progressão do exercício de EQ no Pilates.

Background: The understanding of the external mechanics of Pilates exercises and the biomechanics of the joints may guide the prescription of rehabilitation exercises. Objectives: To evaluate the resistance torque (ΓR) during hip extension (HE) exercises performed on the Pilates Cadillac. To perform a biomechanic analysis of the ΓR and the weighted mean moment arm (WMMA) in order to calculate the resultant muscle force (FMR) of the hip extensors and flexors. To present a mechanical criteria for progression of HE exercise on the Pilates Cadillac. Methods: Fourteen participants performed HE exercises on the Cadillac in four randomly assigned situations – using two springs (blue and red), which were attached in two positions (high and low). Angular positions were measured using an electrogoniometer. In order to calculate ΓR, the muscle torque (ΓM) and FMR, free-body diagrams and movement equations were used. The WMMA of the hip extensors and flexors were estimated from the literature. Results: The ΓR and FMR presented a similar behavior during all situations; however, the maximum ΓR values did not occur at the same joint position as the FMR maximum values. The WMMA of the hip flexors presented an increased- decreased behavior with greatest values around 55° of flexion, while the hip extensors presented a similar behavior with greatest values around 25° of flexion. Conclusion: Biomechanic analysis of HE exercises and the evaluation of mechanical features in relation to the hip joint may be used as an objective criteria for the prescription and progression of HE exercise in Pilates.