Ciclo ergômetro com controle de torque e velocidade

  • Número do pedido da patente:
  • PI 1000583-8 A2
  • Data do depósito:
  • 25/02/2010
  • Data da publicação:
  • 17/12/1991
Inventores:
  • Classificação:
  • A63B 22/06
    Aparelhos de gin?stica especialmente adaptados para condicionar o sistema cardiovascular, para treinar a agilidade ou a coordena??o dos movimentos; / com movimento c?clico girat?rio;
    ;

CICLO ERGÔMETRO COM CONTROLE DE TORQUE E VELOCIDADE. A presente invenção refere-se ao desenvolvimento de um cicloergômetro que permita o controle da velocidade e do torque ideal de pedala para cada usuário, realizando o controle do esforço físico durante o exercício, promovendo a melhora da capacidade funcional dos usuários, principalmente idosos, por meio da melhora do desempenho cardiovastcular e osteomuscular, sem comprometer tais sistemas.

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Documento

PI1000583-8

CICLO ERGÔMETRO COM CONTROLE DE TORQUE E VELOCIDADE

A presente invenção refere-se ao desenvolvimento de um ciclo ergômetro que permite o controle da velocidade e do torque ideal de pedala para cada usuário, realizando o controle do esforço físico durante o exercício, 5 promovendo a melhora da capacidade funcional dos usuários, principalmente idosos, por meio da melhora do desempenho cardiovastcular e osteomuscular, sem comprometer tais sistemas.

Estado da Técnica

Atualmente o envelhecimento populacional é um fenômeno mundial 10 e significa um crescimento mais elevado da população idosa com relação aos demais grupos etários. A população de pessoas de 60 anos ou mais cresceu 47,8% na última década, um crescimento bastante superior aos 21,6% da população brasileira total no mesmo período. Segundo a Síntese de Indicadores Sociais, do IBGE em 2008, esse aumento se deve, principalmente, 15 a menor taxa de mortalidade em função dos avanços da medicina e dos meios de comunicação.

O crescimento relativamente mais elevado do contingente idoso é resultado de suas mais altas taxas de crescimento, em face da alta fecundidade prevalecente no passado comparativamente à atual e à redução 20 da mortalidade. Em 2005, a Organização das Nações Unidas (ONU) relatou que população de idosos do Brasil que era de 7% dobraria em 19 anos.

Em 2003, segundo o IBGE, a esperança de vida estimada ao nascer no Brasil, para ambos os sexos, subiu para 71,3 anos. Foi um aumento de 0,8 anos em relação à de 2000 (70,5 anos). Segundo projeção do IBGE por volta 25 de 2040 o Brasil estaria alcançando o patamar de 80 anos de expectativa de vida ao nascer. Entretanto esse aumento dos anos vividos não está necessariamente associado à qualidade de vida e à capacidade do idoso em manter seu desempenho funcional (RAMOS, L.R. A explosão demográfica da terceira idade no Brasil: uma questão de saúde pública. Gerontologia, v. 1, n.1, 30 p. 3-8, 1993. LIMA-COSTA M.F.; BARRETO, S.M.; GIATTI, L. Condições de saúde, capacidade funcional, uso de serviços de saúde e gastos com

medicamentos da população idosa brasileira: um estudo descritivo baseado na Pesquisa Nacional por Amostra de Domicílios. Cad Saúde Pública, v. 19, n.3, p. 1-11, 2003).

O processo de envelhecimento caracteriza-se pelo declínio da função de todos os sistemas biológicos e por inúmeras mudanças das capacidades físicas e cognitivas (WILLIAMS, G.N.; HIGGINS, M.J.; LEWEK, M.D. Aging skeletal muscle: physiologic changes and the effects of training. Phys Ther, v. 82, n. 1, p. 62-68, Jan. 2002. DOHERTY, T. J.; Physiology of Aging: Invited Review: Aging and Sarcopenia. Journal of Applied Physiology, 2003; 95:1717-1727). No sistema nervoso ocorre a diminuição do número de neurônios, da velocidade de condução nervosa e do tempo de reação. No sistema sensorial ocorre diminuição da acuidade visual e auditiva e da sensibilidade tátil. No sistema músculo esquelético observa-se um declínio da massa muscular e óssea, que reduz a força muscular e amplia o risco de fraturas (PAPALEO NETO, M. Tratado de Geriatria e Gerontologia 2ed. rev São Paulo Ed. Atheneu, 2007. PERRACINI,MR e RAMOS,LR 200 Fatores associados a quedas em uma coorte de idosos residentes na comunidade Rev. Saúde Pública vol.36 no.6 São Paulo Dec. 2002).

Dessa forma, o desafio para as próximas décadas será cuidar da população idosa, associada a uma alta prevalência de doenças crônicas e incapacitantes que podem levar a uma redução da autonomia e independência desses indivíduos.

Atualmente é grande o número de pesquisas, que se dedicam a entender e a contribuir com abordagens e intervenções para um final de vida com independência e autonomia. Diversas são as pesquisas e os estudos que propõem maneiras melhores para prevenir, tratar e cuidar de problemas como a imobilidade e a instabilidade postural dos idosos. Esses problemas, apesar de não constituírem risco de vida iminente, têm complexidade terapêutica e podem comprometer gravemente a independência, a autonomia e a qualidade de vida dos idosos.

O processo de envelhecimento fisiológico está associado com a sarcopenia e com um aumento na prevalência de incapacidade física. Segundo

Mattiello-Sverzut (MATTIELLO-SVERZUT, A.C. Histopatologia do músculo esquelético no processo de envelhecimento e fundamentação para a prática terapêutica de exercícios físicos e prevenção da sarcopenia. Rev. Fisioter. Univ. São Paulo. 2003; 10: 24-33) a sarcopenia é definida como a perda de 5 massa e de força muscular relacionada à idade, cujas alterações ocorrem independentemente da presença de doenças, embora possam ser aceleradas em decorrência dessas, desencadeando o envelhecimento patológico, ou senilidade. A sarcopenia leva a diminuição do volume e da força muscular conduzindo a dificuldade em realizar atividade de vida diária. Aliada a ío diminuição da massa muscular há uma progressiva degeneração da capacidade neuronal do indivíduo gerando perda da coordenação motora e da propriocepção (MOREIRA, C. A. Atividade física na maturidade. Shape: Rio de Janeiro, 2001. MATSUDO, S.M. Envelhecimento, atividade Física e saúde. R. Min. Educ. Fís. v.10, n. 1, p. 193-207, 2002).

15    A propriocepção é a capacidade em reconhecer a localização espacial

do corpo, sua posição e orientação, a força exercida pelos músculos e a posição de cada parte do corpo em relação às demais. Receptores localizados na pele, no músculo, no tendão, na cápsula, nos ligamentos, e outro locais recebem informações sobre movimento e estabilidade, além de responderem 20 as necessidades do organismo conforme a demanda do dia-a-dia. Com o envelhecimento, os receptores apresentam diminuição de suas capacidades de captarem essas informações e, consequentemente, fazem com que o sistema de equilíbrio e locomoção fique vulnerável.

Outras alterações ocorrem também no corpo humano, como o declínio 25 na imunidade humoral e o aumento dos níveis de citocinas catabólicas (IL-6 e fator de necrose tumoral alfa), que levam ao desenvolvimento de sarcopenia, que é redução da massa magra (músculo), e exacerbam a desregulação neuroendócrina.

Uma das principais alterações gerada pela sarcopenia é a redução da 30 capacidade funcional dos músculos do membro inferior, o que acarreta alteração do padrão da marcha, com consequente diminuição da deambulação e aumento da possibilidade de quedas e imobilização dos idosos. Dentre os

principais músculos afetados pela sarcopenia, encontra-se o quadríceps, responsável pelo movimento de flexão do quadril, e de extensão do joelho, fundamentais para a marcha (DOHERTY, T. J.; Physiology of Aging: Invited Review: Aging and Sarcopenia. Journal of Applied Physiology, 2003; 95:1717-1727. CARVALHO-ALVES, P.C. e MEDEIROS, S. Mecanismos moleculares envolvidos na sarcopenia e o papel da atividade física. In: CAMERON, L. C. e MACHADO, M. Tópicos avançados em bioquímica do exercício. Shape: Rio de Janeiro, 2004).

Com todas as alterações citadas observa-se que a população idosa se apresenta de forma bem heterogênea, pois tais alterações acontecem no organismo dos idosos de forma particular conforme seus hábitos alimentares e níveis de atividade de vida.

A inatividade física é um fator contributivo para a sarcopenia, relacionada ao envelhecimento. Homens e mulheres idosos com menor atividade física têm também menor massa muscular e maior prevalência de incapacidade física (EVANS WJ: Effects of exercise on senescent muscle. Clin Orthop S211-20, 2002. EVANS WJ: Exercise, nutrition, and aging. Clin Geriatr Med 11: 725-34, 1995). A prática regular de exercícios, desde jovem, desacelera a perda muscular do idoso, tornando-se a intervenção mais eficaz para prevenção e recuperação dessa perda.

Os exercícios regulares são recomendados por inúmeros órgãos de pesquisa na área da saúde, sendo que tal indicação reside-se nas evidências científicas relacionando os efeitos do exercício sobre a saúde do ser humano. Com o envelhecimento, o sistema musculoesquelético sofre uma deterioração que causa: a diminuição da força muscular (podendo trazer como conseqüência a diminuição da amplitude de movimento e o aumento do tônus), a diminuição de fibras de contração rápida (as quais atuam no controle postural) e a osteopenia (perda de massa óssea) que aumenta o risco de fraturas. Além dessas alterações, ,há comorbidades mais frequentes nesta faixa etária, que acometem o sistema musculoesquelético aumentando o risco de quedas como a osteoartrite, a osteoporose dentre outras. Também o próprio sedentarismo e o desuso podem causar a fraqueza muscular (FRANCESCHI,

C., et al - Inflammaging and anti-inflammaging: A systemic perspective on aging and longevity emerged from studies in humans Mechanisms of Ageing and Development, Volume 128, Issue 1, January 2007, pages 92-105. GOING S, WILLIAMS D, LOHMAN T. Aging and body composition: biological changes and 5 methodological issues. Exerc Sport Sei Rev 1995; 23: 411- 49. MÜHLBERG, W AND. SIEBER.C Sarcopenia and frailty in geriatric patients: Implications for training and prevention Z Gerontol Geriat 37:2-8. 2004).

Para idosos frágeis, a diminuição da amplitude de movimento articular e da força muscular podem se tornar um fator importante na perda do ío equilíbrio postural. A relação entre força e desempenho funcional é curvilínea, quanto maior a força melhor sua performance na execução das tarefas.

Em 2003, a Organização Mundial de Saúde apresentou dados estatísticos demonstrando que a inatividade física contribuiu para morte de 2 milhões de indivíduos, além de gerar um sério problema de saúde pública. 15 Estudos recentes apontam que a prática de atividade física contribui para redução de doenças crônicas como diabetes tipo 2, doenças cardiovasculares e alguns tipos de câncer. (FORREST, K.Y.; BUNKER, C.H.; KRISKA, A.M.; UKOLI, F.A.; HUSTON S.L.; MARKOVIC, N. Physical activity and cardiovascular risk factors in a developing population. Med. Sei. Sports Exerc. 20    v.33, p. 1598-1604, 2001). Vários documentos tem sido publicados com o

objetivo de relatar o estado de saúde dos idosos, e de forma especial, o relato sobre falta de atividade física tem sido reconhecida como um fator de risco importante na determinação do estado de saúde dos idosos (AMERICAN COLLEGE OF SPORTS MEDICINE. Exercise and physical activity for older 25 adults. Med Sei Sports Exerc 1998;30:992-1008).

A realização de exercícios físicos regulares suscita uma série de respostas positivas que contribuem para o envelhecimento saudável. Alguns dos benefícios que podem ser atribuídos aos exercícios são: reduzir as mudanças biológicas associadas com o envelhecimento, auxiliar no controle e 30 reabilitação de doenças crônicas e agudas, para conseguir a saúde mental no máximo e aumentar a capacidade de movimento e de função. Apesar dos benefícios da atividade física regular, foi estimado que 70% dos idosos não

praticam exercícios físicos regulamente (CLARK DO. Racial and educational differences in physical activity among older adults. Gerontologist 1995;35:472-480. GOGGIN NL, Morrow JR. Physical activity behaviors of older adults. J Aging Phys Activity 2001;9:58-66. KOVAR PA, ALLEGRANTE JP, 5 MACKENZIE R, PETERSEN MGE, GUTIN B, CHARLSON ME. Supervised fitness walking in patients with osteoarthritis of the knee. Ann Int Med 1992;116:529-534).

Além disso, a proliferação de atividade física inadequada foi observada, em maior número, por mulheres idosas e estimou-se que 70-80% dessas ío mulheres apresentam níveis inferiores de atividade física que aos recomendados pelos padrões de saúde pública.

No entanto, aspectos como freqüência, intensidade, tipo de exercício e volume de treino ainda são considerados elementos de contradição, pois trazem dados inconclusivos, principalmente quando se refere ao organismo dos 15 chamados grupos especiais, em particular, os idosos.

Daniels et al, em seu estudo de revisão sistematizada, encontrou inicialmente 4.602 trabalhos que abordavam o tema de exercícios físicos e de atividade física para idosos frágeis, porém somente 10 estudos apresentavam boa qualidade metodológica. Após avaliação dos trabalhos, Daniels concluiu 20 que os programas de treinamento apresentam vários componentes e que as intervenções de longa duração apresentam efeitos positivos na melhora da atividade de vida diárias dos indivíduos. (DANIELS R, et al. Interventions to prevent disability in frail community-dwelling elderly: a systematic review. BMC Health Serv Res. 2008 Dec 30;8:278).

25    Diferentes modalidades de exercícios têm sido utilizadas para

recuperar a capacidade física e funcional dos indivíduos, dentre elas o uso de bicicletas estacionárias - o ciclo ergômetro. O ciclo ergômetro é um equipamento utilizado no processo de avaliação das condições cardio-respiratórias, assim como no processo de melhora das condições físicas dos 30 indivíduos.

Para os participantes idosos, o ciclo ergômetro deverá apresentar selim ajustável de acordo com a altura do usuário, assim como o controle de

velocidade e a freqüência das peladas. Dessa forma, poderá ser utilizado no processo de reabilitação de pacientes com limitações ortopédicas, neurológicas ou vasculares periféricas, pois o treinamento aeróbio é considerado um meio efetivo para manter e melhorar as funções cardiovasculares e, portanto, o desempenho físico.

Além disso, a prática de atividade física desempenha um papel fundamental na prevenção e no tratamento de diversas doenças crônico degenerativas e contribui para aumentar a expectativa de vida e para manter a independência funcional.

A bicicleta surgiu por volta de 1816, com o intuito de ser um veículo que pudesse percorrer pequenas distâncias sendo rápido e de baixo custo, sofreu uma grande evolução, sendo hoje um equipamento extremamente moderno, podendo ser construído de uma série de materiais diferentes (OLIVEIRA, R. T. DE. Ciclismo. Rio de Janeiro-RJ, Sprint, 2001). Segundo HOWLEY, isso propiciou a bicicleta tornar-se, além de um meio de locomoção, um excelente equipamento para avaliar, manter ou melhorar a forma física. (HOWLEY, E. T. Manual do Instrutor de Condicionamento Físico./ Trad. Cecy Ramires Maduro e Márcia dos Santos Dornelles. 3aed., Porto Alegre-RS, Artes Médicas Sul, 2000). Nesse contexto, surgiram as “Bicicletas Estacionárias”, mais conhecidas tecnicamente como ciclo ergômetros. Essas eram encontradas principalmente nos laboratórios de avaliação física; posteriormente, nas residências e, em maior número, nos departamentos de ergometria das academias (SILVA, RAS e OLIVERIA, HB; Prevenção de lesões no ciclismo indoor- uma proposta metodológica Rev. Bras. Ciên. E Mov. Brasília v. 10 n. 4 p. 07-18 outubro 2002).

Assim como ocorre com os automóveis, que possuem diferentes categorias, nas quais possuem características específicas ao seu uso, as bicicletas também são diferenciadas de acordo com o objetivo do praticante, podendo essas serem caracterizadas em bicicletas de passeio, mountain-bikes, de estrada, estacionárias e especiais (ciclo-ergômetros).

Com a popularização dos diversos tipos de bicicleta, o ciclismo começou a ser largamente praticado ao ar livre e em recintos fechados com o