Este documento analisa o pico de torque e força concêntricos e excêntricos da rotação interna e externa do ombro no plano sagital. Os principais resultados são: (1) Os picos de torque e força excêntricos foram maiores do que os concêntricos para rotação interna e externa; (2) Os picos de torque foram maiores para a rotação interna em comparação com a rotação externa tanto para movimentos concêntricos quanto excêntricos; (3) Os picos de

1. 862
PICO DE FORÇA E TORQUE CONCÊNTRICO E EXCÊNTRICO DE
ROTAÇÃO INTERNA E EXTERNA DO OMBRO NO PLANO SAGITAL
Joelly Mahnic de Toledo, Daniel Cury Ribeiro, Jefferson Fagundes Loss
Escola de Educação Física – Universidade Federal do Rio Grande do Sul – UFRGS – Porto Alegre.
Resumo: O objetivo desse estudo foi analisar o pico de torque e força resultantes concêntricos e excêntricos de rotação
interna (RI) e externa (RE) do ombro no plano sagital. Seis indivíduos foram avaliados utilizando um dinamômetro
isocinético e um eletrogoniômetro. Através dos dados obtidos na coleta e na revisão de literatura foram calculadas as
curvas médias de torque e força resultantes concêntricos e excêntricos e a distância perpendicular média ponderada pela
área de secção transversa fisiológica (DPMP) no software Matlab7.0®. Os picos de torque concêntrico e excêntrico de
RE foram 43Nm/63Nm e RI foram 69Nm/90Nm. Os picos de força concêntrica e excêntrica de RE e RI foram,
respectivamente: 10227N/17828N e 8464N/11634N. Os picos de torque e força para os movimentos excêntricos foram
maiores que os concêntricos de RE e RI do ombro no plano sagital, provavelmente, devido à contribuição dos
elementos elásticos.
Palavras Chave: força, torque, ombro.
Abstract: The objective of this study was to compare resultant concentric and excentric moment and force peak of
shoulder internal rotation (IR) and external rotation (ER) in the sagittal plane. Six subjects were appraised using an
isokinetic dynamometer and an eletrogoniometer. Concentric and excentric mean resultant torque and force curves
were plotted, and physiological cross-sectional area weighted mean moment arm were calculated in the softwares
SAD32 and e Matlab7.0®. The concentric and excentric peak ER torque were 43Nm/63Nm and IR were 69Nm/90Nm.
The concentric and excentric peak ER and IR force were 10227N/17828N e 8464N/11634N, respectively. The excentric
peak force and torque were greater than concentric peak shoulder ER and IR in the sagittal plane, probably due to the
elastic elements contribution.
Keywords: force, torque, shoulder.
INTRODUÇÃO
A fraqueza muscular e a diminuição da
flexibilidade causam desequilíbrios que geralmente
resultam em disfunção e dor. A avaliação da
performance muscular é importante para a
prevenção e tratamento das disfunções e dor no
ombro [1]. Além disso, uma avaliação objetiva da
força muscular do ombro é importante para
determinar se uma intervenção médica é necessária
ou para avaliar a eficácia de um tratamento. Para
isso, atualmente tem-se utilizado testes isocinéticos
dinâmicos [2].
Antigamente os estudos que tratavam sobre
disfunções do manguito rotador referiam-se
especificamente à força concêntrica dessa
musculatura. Entretanto, a descrição das relações
de força nos músculos do ombro deve incorporar,
além disso, testes excêntricos desses músculos, já
que eles trabalham excentricamente em vários
movimentos do membro superior, principalmente
quando a desaceleração do membro é necessária
[3].
Para que ocorra movimento articular é
necessário que haja rotação do segmento e este
efeito rotacional de uma força aplicada é
denominado torque ou momento. O torque que um
músculo gera sobre a articulação é influenciado
pela modificação da distância perpendicular ou
pela sua capacidade de produção de força
[4,5,6,7,8].

2. 863
Distância perpendicular é a menor distância
entre a linha de ação muscular e o centro de
rotação da articulação [4,9,10,11]. A magnitude da
distância perpendicular representa a vantagem
mecânica de um músculo em uma articulação, e a
sua mensuração pode auxiliar na compreensão da
função muscular [6]. Já a capacidade de produção
de força do músculo durante uma contração é uma
das propriedades mecânicas mais descritas em
estudos, pois é ela que promove a força necessária
para manter a postura e iniciar movimentos [12]. A
capacidade de produção de força depende de vários
fatores como a relação comprimento x tensão, a
relação força x velocidade e o recrutamento de
fibras (somação espacial e temporal). Porém, para
contrações máximas e em velocidade constante, a
capacidade de produção de força muscular
depende, principalmente, do comprimento
muscular [13].
O conhecimento da capacidade de produção
de torque e força ao longo do movimento é
essencial para o entendimento do movimento
humano, bem como, para um melhor planejamento
da evolução dos exercícios em um programa de
reabilitação [14,15,16].
Com isso, o objetivo deste trabalho foi
analisar o pico de torque e força resultantes
concêntricos e excêntricos de rotação interna (RI) e
externa (RE) do ombro no plano sagital.
MATERIAIS E MÉTODOS
Este trabalho é de caráter quantitativo, de
levantamento, com amostra não probabilística e
intencional. Foi aprovado pelo Comitê de Ética da
Universidade onde foi realizado e todos os
participantes assinaram um termo de
consentimento livre e esclarecido.
Para a coleta de dados participaram 6
indivíduos do sexo masculino, com idade entre 22
e 32 anos (média 25,1 ± 4,0), altura entre 167 e
192cm (média 182,6 ± 9,8) e praticantes de
atividade física regular (2 vezes por semana). O
ombro avaliado foi o direito, sendo que nenhum
indivíduo apresentava histórico de lesões no ombro
avaliado.
A coleta consistiu na mensuração do torque
máximo de RE e RI produzido à 60º/seg. Para isso,
foi utilizado um dinamômetro isocinético da marca
Cybex, modelo Norm (Dataq Instruments, Inc.
Ohio – EUA). Com o objetivo de registrar com
maior resolução a posição articular, foi utilizado
um eletrogoniômetro da marca Biomectrics Ltd
(Cwmfelinfach, Reino Unido), modelo XM 180,
adaptado junto ao dinamômetro isocinético.
Ambos os aparelhos, o dinamômetro isocinético e
o eletrogoniômetro estavam conectados a um
microcomputador Pentium III 650 Mhz através de
um conversor analógico-digital de 16 canais e
possuíam uma freqüência de amostragem de
500Hz. Foram utilizados para tratamento dos
dados o software SAD32 (Sistema de Aquisição de
Dados, desenvolvido pelo Laboratório de
Medições Mecânicas da Universidade Federal do
Rio Grande do Sul) e o software Matlab®
(Mathworks Inc, Massachusetts – EUA).
Os procedimentos de coleta constituíram-se
de cinco fases: preparação, posicionamento,
calibração, familiarização com o teste e teste.
Na fase de preparação, os indivíduos
realizaram aquecimento e alongamentos do
membro superior direito prévios ao teste. O
posicionamento dos indivíduos foi conforme
posicionamento padrão recomendado pelo
fabricante: em decúbito dorsal com o membro
superior direito em posição de 90º de abdução e

3. 864
com o cotovelo fletido a 90º, como mostra a Figura
1.
Figura 1 - Posicionamento dos indivíduos da
amostra durante o teste.
Após, foram determinados os valores de
amplitude de movimento (ADM) de RE e RI, de
acordo com a ADM máxima em que o indivíduo
julgava-se capaz de produzir torque máximo. O
ângulo zero de rotação no eletrogoniômetro foi
estabelecido como sendo àquele correspondente à
posição neutra de rotação.
A familiarização com o teste envolveu três
repetições de contrações concêntricas submáximas
para RE e RI. No teste, os indivíduos realizaram
cinco repetições de contrações concêntricas e
excêntricas máximas de RE e RI, em uma
velocidade angular de 60°/seg. Optou-se pela
velocidade de 60º/seg, pois em pesquisas sobre
testes isocinéticos do ombro tem sido usado esta
velocidade e seus múltiplos [17]. Além disso,
estudos realizados para comparar a produção de
torque em diferentes velocidades mostraram que a
60º/seg a produção de torque de rotação interna e
externa é significativamente maior que a 180º/seg
[16,18].
Os dados de torque e ângulo foram filtrados
com um filtro digital, Butterworth, passa baixa,
ordem 3 com freqüência de corte de 3 hz para os
dados de ângulo e 10 hz para os dados de torque.
Após a filtragem dos sinais, foram feitas as médias
das cinco repetições. A convenção para posição
angular utilizada neste estudo foi de valores
negativos para RE e valores positivos para RI [10].
A partir do valor de torque mensurado (de
RE e RI), é possível estimar a magnitude da força
resultante exercida pelos rotadores externos e
internos por meio da razão entre o torque e a
distância perpendicular desta musculatura. Visto
que existem vários músculos que realizam RE ou
RI, foi necessária uma simplificação (Equação 2),
para tornar possível a resolução da Equação 1:
nn2211 dF...dFdFT ⊥⊥⊥
×++×+×= (1)
dpmpFrT ×= (2)
Onde:
T = torque;
F = força muscular;
d┴
= distância perpendicular;
Fr = força muscular resultante;
dpmp = distância perpendicular média ponderada.
Para isso, foi calculada a média da distância
perpendicular de todos os músculos rotadores
internos e rotadores externos. Esta média foi
ponderada pela área de secção transversa
fisiológica de cada músculo, resultando na
distância perpendicular média ponderada (DPMP).
Os músculos utilizados para o cálculo foram:
supraespinal, infraespinal, redondo menor, deltóide
posterior, deltóide médio e deltóide anterior para
RE e peitoral maior, grande dorsal, redondo maior
e deltóide anterior, médio e posterior para RI. Os

4. 865
valores de área de secção transversa fisiológica e
distância perpendicular dos músculos foram
obtidos a partir da literatura [10]. Essa força
muscular resultante reflete a relação comprimento-
tensão muscular e pode influenciar
significativamente o torque muscular [13].
Para comparar os resultados de torque e
força concêntricos e excêntricos, foi aplicado o
teste de Wilcoxon para amostras relacionadas com
um p<0,05.
RESULTADOS
Os resultados apresentados são referente às
médias das cinco repetições de todos os indivíduos
e o seu respectivo erro padrão.
A Tabela 1 apresenta os resultados do pico
de torque e força concêntricos e excêntricos de RE
e RI e as angulações em que estes ocorreram.
Em relação aos dados de torque, pode-se
perceber que o pico de torque excêntrico foi
estatisticamente maior tanto para RE quanto para
RI quando comparados ao pico de torque
concêntrico. Quando comparados os movimentos
de RE e RI entre si, o pico de RI sempre foi maior
estatisticamente do que o de RE, tanto para o
movimento concêntrico quanto para o excêntrico.
Já os dados de força resultante, o pico da
força excêntrica foi estatisticamente maior tanto
para RE quanto para RI quando comparados à
força concêntrica. Quando comparados os
movimentos de RE e RI entre si, a RE apresentou
maior valor, estatisticamente significativo, de pico
tanto no movimento concêntrico quanto no
excêntrico.
O valor máximo da DPMP dos rotadores
externos foi de 0,91cm a 50º de RE e é menor
quando comparado com o valor máximo da DPMP
dos rotadores internos, que foi de 0,96cm a 50º de
RI. Além disso, pode-se perceber que o pico ocorre
em angulações bem diferentes, mostrando uma
vantagem mecânica característica de cada grupo
muscular, conforme a Figura 2.
Tabela 1: Pico de Torque e Força de RE e RI
(concêntrico e excêntrico) e ângulos de
ocorrência dos picos.
Figura 2 - Comportamento da Distância
Perpendicular Média Ponderada
durante a rotação externa (RE) e
rotação interna (RI).
DISCUSSÃO
Alguns estudos corroboram com nossos
resultados, mostrando que os rotadores internos
apresentam maiores magnitudes de pico de torque
tanto concêntrico quanto excêntrico [1,2,3,16,18].

5. 866
Em um desses estudos foram encontrados
valores de pico de torque concêntrico e excêntrico
maiores para os rotadores internos para diferentes
velocidades, incluindo a de 60º/s, que é igual ao
presente estudo. Entretanto, seu teste isocinético
foi realizado no plano escapular [3]. Já outro
estudo realizou o teste apenas concêntrico, mas
também encontrou valores maiores para pico de
torque dos rotadores internos do ombro a 60º/s.
Entretanto, seu posicionamento também foi no
plano escapular [2]. No estudo de Maddux et al.
[1], o qual avaliou apenas o movimento
concêntrico utilizando o mesmo posicionamento
do presente estudo, ou seja, o ombro com 90º de
abdução, também apresentou maiores valores de
torque de RI a 60º/s.
Hageman et al. [18] encontraram também
maiores picos de torque concêntrico e excêntrico
de RI a 60º/s nas posições de 45º de flexão e
abdução do ombro. E Walmsley e Szybbo [16],
com o mesmo posicionamento do presente estudo,
encontraram maiores valores de pico de torque
concêntrico de RI.
Já em relação aos valores encontrados para
os picos de força, os maiores valores foram
encontrados para o grupo muscular rotador externo
do ombro. Cabe salientar que essa musculatura é
importantíssima para desaceleração da maioria dos
movimentos do membro superior e, por isso,
provavelmente, apresente essa grande capacidade
de produção de força, já que a sua DPMP é menor
quando comparada com a dos rotadores internos.
Quando comparamos os valores do
movimento excêntrico com o concêntrico, tanto
para RE quanto para RI, os picos de torque e força
excêntricos são maiores. Isso pode ser explicado
porque a atividade excêntrica aumenta a tensão
interna muscular e a produção de força por
envolver tanto elementos contráteis quanto não-
contráteis [7,18,19].
Alguns estudos comparam apenas valores de
testes concêntricos da musculatura do ombro
[1,2,3]. Entretanto, atualmente, a significância da
performance excêntrica e também a sua
reabilitação, particularmente para o manguito
rotador, tem sido enfatizada e seus resultados têm
proporcionado um diferente ponto de vista sobre a
dinâmica articular do ombro e seu
condicionamento muscular [3].
Outro fator observado neste estudo, é que os
picos de torque e de força não acontecem nos
mesmos ângulos. Isso pode ser explicado pela
dependência que possuem da relação exata entre a
propriedade comprimento x tensão do músculo e
sua respectiva distância perpendicular [19].
CONCLUSÃO
Os valores de pico do movimento
excêntrico, tanto para torque quanto para força,
foram maiores quando comparados com o
movimento concêntrico de RE e RI do ombro no
plano sagital. Já quando comparados os
movimentos de RE e RI entre si, o pico de torque
de RI foi maior do que o de RE, tanto para o
movimento concêntrico quanto para o excêntrico.
REFERÊNCIAS
[1] Maddux REC, Kibler WB, Uhl T. Isokinetic
Peak Torque and Work Values for the
Shoulder. The Journal of Orthopaedic and
Sports Physical Therapy 1989; Jan: 264-269.
[2] Cahalan TD, Johson ME, Chao EYS. Shoulder
Strength Analysis Using the Cybex II
Isokinetic Dynamometer. Clinical
Orthopaedics and Related Research 1991; 271:
249-257.

6. 867
[3] Shklar A, Dvir Z. Isokinetic strength
relationships in shoulder muscles. Clinical
Biomechanics 1995; 10(7): 369-373.
[4] Otis JC, Jiang CC, Wickiewicz TL, Peterson
MGE, Warren RF, Santner TJ. Changes in the
Moment Arms of the Rotator Cuff and Deltoid
Muscles with Abduction and Rotation. The
Journal of Bone and Joint Surgery 1994; 76-
A(5): 667-76.
[5] Soderberg GL. Kinesiology – Application to
Pathological Motion. Pennsylvania: Williams
& Wilkins, 1997.
[6] Liu J, Hughes RE, Smutz WP, Niebur G, An
KN. Roles of deltoid and rotator cuff muscles
in shoulder elevation. Clinical Biomechanics
1997; 12(1): 32-38.
[7] Enoka RM. Control of Muscle Force. In Enoka
RM.: Neuromechanical Basis of Kinesiology,
Champaign: Human Kinetics Books, 1988.
Cap. (6): 155-78, 1988.
[8] Wilde LD, Audenaert E, Barbaix E, Audenaert
A, Soudan K. Consequences of deltoid muscle
elongation on deltoid muscle performance: the
computerized study. Clinical Biomechanics
2002; 17: 499-505.
[9] Kuechle DK, Newman SR, Itoi E, Morrey BF,
An KN. Shoulder muscle moment arms during
horizontal flexion and elevation. Journal of
Shoulder and Elbow Surgery 1997; 6: 429-439.
[10] Kuechle DK, Newman SR, Itoi E, Niebur GL,
Morrey BF, An KN. The relevance of the
moment arm of shoulder muscles with respect
to axial rotation of the glenohumeral joint in
four positions. Clinical Biomechanics 2000;
15: 322-29.
[11] Graichen H, Englmeier K-H, Reiser M,
Eckstein, F. An in vivo technique for
determining 3D muscular moment arms in
different joint positions and during muscular
activation – application to the supraspinatus.
Clinical Biomechanics 2001; 16: 389-394.
[12] Proske U, Morgan L. Do cross-bridges
contribute to the tension during stretch of
passive muscle? Journal of Muscle Research
and Cell Motility 1999; 20: 433-442.
[13] Buchanan TS. Evidence that maximum
muscle stress is not a constant: differences in
specific tension in elbow flexors and extensors.
Medical Engineering and Physics 1995; 17(7):
529-536.
[14] Wilk KE, Harrelson GL, Arrigo C.
Reabilitação do Ombro. In: Andrews JR,
Harrelson GL, Wilk KE. Reabilitação Física
das Lesões Desportivas, 3º edição. Rio de
Janeiro: Guanabara Koogan, 2005. Cap. (19):
545-622
[15] Magee DJ, Reid DC. Shoulder Injuries. In:
Zachazewski JE, Magee DJ, And Quillen WS.
Athletic Injuries and Rehabilitation.
Philadelphia: Saunders, 1996. Cap (10): 509-39
[16] Walmsley RP, Szibbo C. A Comparative
Study of the Torque Generated by the Shoulder
Internal and External Rotator Muscles in
Different Positions and at Varying Speeds. The
Journal of Orthopaedic and Sports Physical
Therapy 1987; 9(6): 217-222.
[17] Divir Z. Isokinetics of the shoulder muscles.
In: Divir Z. Isokinetic: Muscles testing,
interpretation and clinical applications.
Edinburg: Churchill Livingstone, 1995. Cap.
(9): 171-191
[18] Hageman PA, Mason DK, Rydlund KW, et al.
Effects of Position and Speed on Eccentric and
Concentric Isokinetic Testing of the Shoulder
Rotators. The Journal of Orthopaedic and
Sports Physical Therapy, 1989; 11(2): 64-69.
[19] Rassier DE, MacIntosh BR, Herzog W.
Length dependence of active force production
in skeletal muscle. Journal Applied Physiology
1999; 86(5): 1445-1457.
e-mail:
joellytoledo@hotmail.com