Modelo de predicción de una repetición máxima (1RM) basado en las características antropométricas de hombres y mujeres
http://dx.doi.org/10.1590/S1517-86922007000100007
Modelo de predição de uma repetição máxima (1RM) baseado nas características antropométricas de homens e mulheres*
Wollner Materko; Carlos Eduardo Brasil Neves; Edil Luis Santos
O objetivo do presente estudo foi desenvolver uma equação para predição da carga de uma repetição máxima (1RM) em homens e mulheres, usando exclusivamente as características antropométricas. Participaram deste estudo 44 jovens de baixo risco, com experiência em treinamento de força, sendo 22 do sexo masculino (23 ± 4 anos, 76,6 ± 12,7kg, 173,9 ± 5,5cm, 11 ± 4,5% de gordura) e 22 do feminino (22 ± 4 anos, 54 ± 6,0kg, 161 ± 5,8cm, 18 ± 2,2% de gordura). Inicialmente, eles passaram por uma avaliação antropométrica seguida de um teste de 1RM de familiarização no exercício de desenvolvimento, que foi repetido após 48h. A repetibilidade do teste de 1RM foi testada pelo Wilcoxon matched paired test. Finalmente, a carga de 1RM foi modelada em função das variáveis antropométricas por regressão linear múltipla (forward stepwise) usando como critério de corte das variáveis independentes Dr2 < 0,01. A confiabilidade dos modelos foi expressa pela análise de Bland e Altman. Adotou-se em todos os testes a = 0,05. Não se registraram diferenças entre teste e reteste, resultando em 44,6 ± 13,2kg e 12,2 ± 3,2kg nos indivíduos do sexo masculino (SM) e feminino (SF), respectivamente. Além das variáveis antropométricas, incluiu-se aos modelos o tempo de experiência em treinamento de força. No SM, o modelo resultou em 84% da variância explicada, com erro padrão equivalente a 12%. Por outro lado, no SF, a capacidade preditiva do modelo obtido foi mais fraca, resultando em 56% da variância explicada e erro padrão equivalente a 20%. Em conclusão, os modelos obtidos mostraram adequada confiabilidade, de forma que podem ser utilizados como ferramentas para predição da carga de 1RM.
Palavras-chave: Treinamento de força. Força muscular. Exercício. Equação de predição.
El objetivo del presente estudio ha sido desarrollar una ecuación para predecir la carga de una repetición máxima (1RM) en hombres y mujeres, usando exclusivamente las características antropométricas. Participaron de este estudio 44 jóvenes de bajo riesgo, con experiencia en entrenamiento de fuerza, 22 del sexo masculino (23 ± 4 años, 76,6 ± 12,7 kg, 173,9 ± 5,5 cm, 11 ± 4,5% de grasa) y 22 del sexo femenino (22 ± 4 años, 54 ± 6,0 kg, 161 ± 5,8 cm, 18 ± 2,2% de grasa). Al inicio, estos pasaron por una evaluación antropométrica seguida de un test de 1RM de familiarización en el ejercicio en desarrollo, que fue repetido después de 48 h. La repetibilidad del test de 1RM fue probada por Wilcoxon matched paired test. Finalmente la carga de 1RM fue modelada en función de las variables antropométricas por regresión lineal múltiple (forward stepwise) usando como criterio de aglomeración de las variables independientes Dr2 < 0,01. La confiabilidad de los modelos se expresó por el análisis de Bland y Altman. En todos los tests se adoptó a = 0,05. No se registraron diferencias entre el test y el retest, resultando en 44,6 ± 13,2 kg y 12,2 ± 3,2kg en los individuos del sexo masculino (SM) y femenino (SF), respectivamente. Fuera de las variables antropométricas, se incluyó a los modelos el tiempo de experiencia en la actividad de fuerza. En el SM, el modelo resultó en 84% de la varianza explicada, con un error padrón equivalente a 12%. Por otro lado, en el SF, la capacidad predictiva del modelo obtenido no fue tan eficaz, resultando en 56% de la varianza explicada y un error padrón equivalente a 20%. En conclusión, los modelos obtenidos mostraron adecuada confiabilidad, de forma que pueden ser utilizados como herramientas para predecir la carga de 1RM.
Palabras-clave: Entrenamiento de fuerza. Fuerza muscular. Ejercicio. Ecuación de predicción.
O teste de uma repetição máxima (1RM) é freqüentemente utilizado como medida de força muscular, seja no âmbito da preparação física, do treinamento desportivo, da reabilitação física, ou simplesmente no escopo da pesquisa científica. Nesse sentido, é consenso que a base para a prescrição de exercício em treinamento contra-resistência (TCR) se estabelece através da relação entre o percentual de 1RM e o número de repetições(1). Por outro lado, estudos anteriores têm mostrado que inúmeros fatores como o nível de condicionamento físico(2), o grupamento muscular(3), sono(4), alimentação(5), ritmo cronobiológico(6), motivação(7), ciclo menstrual(8) e a fadiga muscular(9) – interferem efetivamente em tal relação, resultando em distintas intensidades para dado número de repetições.
Adicionalmente, o longo tempo requerido para a execução de um teste de 1RM, o desconforto muscular(10), além dos possíveis riscos de lesão(11), têm determinado o desenvolvimento de métodos mais simples e menos lesivos, mas capazes de estimar a força máxima com adequada acurácia. Nesse contexto, objetivando predizer a força máxima sem submeter a estresse físico e emocional máximos, inúmeros estudos têm-se pautado na validação de testes submáximos, baseando-se no número máximo de repetições para dada carga(12-13), no percentual de 1RM(14-15), na carga máxima para dado número de repetições(16-20), ou simplesmente em características antropométricas como estatura, área segmentar, área muscular(21-26), ou na massa corporal(10,27). Por outro lado, embora a literatura seja rica em trabalhos envolvendo a estimativa de 1RM, poucos estudos têm-se focado nas características antropométricas da população brasileira. Sendo assim, o objetivo do presente estudo foi desenvolver um modelo de predição da carga de 1RM baseando-se, exclusivamente, nas características antropométricas de homens e mulheres.
Participaram deste estudo 44 voluntários (22 do sexo masculino e 22 do feminino) selecionados aleatoriamente em uma academia da cidade do Rio de Janeiro. Consideraram-se como critérios de inclusão: que os voluntários tivessem, no mínimo, seis meses de experiência em TCR; que não utilizassem qualquer recurso ergogênico; que não apresentassem lesões osteomioarticulares prévias. Eles foram classificados como indivíduos de baixo risco, por apresentar até um fator de risco para doença arterial coronariana e nenhum sinal ou sintoma sugestivo de doença cardiopulmonar ou metabólica.
Todos foram previamente instruídos a não realizar exercício físico nas 24h precedentes, não consumir bebida alcoólica e a manter-se hidratados ao longo dos testes. Os procedimentos experimentais tiveram início somente após o consentimento verbal e a assinatura do termo de consentimento livre e esclarecido, conforme aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa da Universidade Estácio de Sá. Os voluntários foram inicialmente submetidos a uma avaliação antropométrica, seguida de um teste de 1RM de familiarização(28) e, obedecendo a um intervalo mínimo de 48h, realizaram um reteste de 1RM. Todos os testes de 1RM foram realizados entre 17 e 19 horas.
Esta constou da medida de massa corporal (MC) e estatura (E), realizada numa balança mecânica com estadiômetro (Filizola, Brasil). Para o cálculo da área de secção transversa do segmento foi necessário medir como padrão a circunferência do braço (CS) direito relaxado utilizando uma trena antropométrica (Sanny, Brasil), e a dobra cutânea (DC) do tríceps braquial através de um compasso científico (Cescorf, Brasil). A partir dessas medidas, calculou-se o percentual de gordura (GR) e a massa livre de gordura (MLG) usando as equações de Jackson e Pollock(29) e de Jackson et al.(30) para a estimativa da densidade corporal em homens e mulheres, respectivamente, combinada com a equação de Siri(31).
A partir da medida da CS, calculou-se a área de secção transversa do braço (As):
Então, a área muscular (Am) foi calculada em função da AS e da DC tricipital:
e, finalmente, calculou-se a área de gordura (Ag) pela diferença entre As e Am:
Protocolo teste de 1RM
Selecionou-se o exercício de desenvolvimento na máquina pelo fato de se tratar de um movimento pluriarticular, além de oferecer baixo risco de lesão. Além disso, embora haja inúmeros estudos tratando de exercícios como supino, leg press, cadeira extensora, entre outros, até o presente estudo, não há registros de resultados tratando da predição de carga de 1RM para esse tipo de exercício. O teste partiu da posição inicial sentado com o tronco encostado no banco, joelhos flexionados, com os pés apoiados sobre o banco, cotovelos flexionados, ombros aduzidos e a pegada na barra relativamente maior que o alinhamento dos ombros. Na fase concêntrica, realizou-se abdução de ombros e extensão de cotovelos simultaneamente a partir da posição inicial e, seqüencialmente, a fase excêntrica constou do retorno à posição inicial.
Os testes de 1RM foram conduzidos conforme o protocolo proposto por Brown e Weir(28). Realizaram-se 3-5 min de atividades leves envolvendo o grupamento muscular testado e, após um minuto de alongamento leve, aquecimento de oito repetições a 50% de 1RM percebida, seguido de três repetições a 70% de 1RM percebida. Após 5min de intervalo, realizou-se o teste de 1RM, acrescentando-se, quando necessário, 0,4 a 5kg, totalizando três a cinco tentativas. Registrou-se como carga máxima aquela levantada em um único movimento.
A repetibilidade do teste de 1RM foi confirmada pelo teste não paramétrico de pares ordenados de Wilcoxon. A carga de 1RM foi modelada por regressão linear múltipla através de minimização do erro quadrático (método forward stepwise) usando como variáveis independentes: idade, E, MC, MLG, GR, CS, AS, AM e a AG, além do tempo de experiência em treinamento de força. Adotou-se como critério de corte das variáveis independentes uma variação no r2 menor que 0,01, bem como seu valor-p. A confiabilidade dos modelos de regressão foi expressa pelo erro padrão de estimativa (SEE) e estudada através do método de Bland e Altman(32), em que se empregou no eixo horizontal o valor medido da carga de 1RM e, no eixo vertical, a diferença entre os valores medidos e aqueles obtidos pelo modelo. Adicionalmente, apresentou-se 95% do limite de concordância (LOA), sendo expresso como o intervalo entre dois desvios-padrão (± 2SD). Adotou-se em todos os testes empregados a = 0,05. Todos os procedimentos estatísticos foram realizados em Matlab v6.2 (Mathworks, EUA).
Não se registrou nenhum problema osteomioarticular durante ou imediatamente após qualquer teste, de forma que todos os voluntários chegaram à carga máxima nos testes de 1RM no exercício de desenvolvimento. Na tabela 1 são apresentadas as características físicas e antropométricas, bem como o tempo de experiência em TCR dos voluntários. Conforme pode ser vislumbrado, à exceção do tempo de experiência que variou de seis meses a cinco anos a baixa dispersão dos dados aponta para um grupo de voluntários bastante homogêneo.
Na tabela 2 são apresentadas as cargas de 1RM e o número de tentativas obtido no teste e reteste de 1RM dos voluntários. Embora a carga de 1RM obtida no reteste tenha sido, em média, maior que aquela do teste de familiarização, não se registraram diferenças significativas, resultando em alta correlação entre estes (SM, r = 0,99; SF, r = 0,94). Assim sendo, desprezaram-se os resultados do teste de familiarização, adotando a segunda medida (reteste) como referência para variável independente na predição da carga de 1RM.
A tabela 3 apresenta os coeficientes de correlação parcial entre as variáveis antropométricas (independentes) e a carga de 1RM (variável dependente). A experiência em TCR resultou em 31% da variância explicada da carga de 1RM. Adicionalmente, as variáveis antropométricas apresentaram as mais altas correlações com a carga de 1RM no SM. A MC contribuiu com 28% (p = 0,01), a MLG com 31% (p < 0,01), mas as mais altas correlações foram obtidas pela CS e AS (r2 = 0,73, p < 0,01). Já no SF, as correlações foram menores, atingindo coeficientes de determinação de 0,23 (idade) e 0,18 MLG (p < 0,05).
A tabela 4 sumariza os modelos de predição de 1RM usando duas a seis variáveis independentes. Todos os modelos extraídos mostraram-se significativos; no entanto, é possível perceber que, ainda que haja tendência a aumentar o coeficiente de explicação à medida que se acrescentam variáveis independentes, o SEE tende a se estabilizar, parecendo, então, que não se acrescenta informação à capacidade preditiva dos modelos. Com isso, o melhor modelo para a estimativa de 1RM foi atribuído à equação que apresentou o maior coeficiente de determinação e menor erro padrão da estatística. Os modelos resultaram em r2 = 0,84 com erro equivalente a 12% (SEE = 5,94kg, p < 0,001) no SM; já no SF, a capacidade preditiva do modelo obtido foi mais fraca, resultando em r2 = 0,56 e erro padrão equivalente a 20% (SEE = 2,52kg, p < 0,05).
A confiabilidade dos modelos de regressão foi estudada através do método de Bland e Altman(32), em que se empregou no eixo horizontal a carga de 1RM medida e, no eixo vertical, a diferença entre os valores medidos e aqueles obtidos pelo modelo. A figura 1 ilustra a relação entre os valores de 1RM medidos e previstos em ambos os sexos, assim como a análise de Bland e Altman. Os modelos obtidos mostraram confiabilidade de 95% do limite de concordância, sendo expresso como o intervalo entre dois desvios-padrão (± 2SD). O modelo SM apresentou comportamento uniforme do erro, mostrando-se independente da carga, apesar de ter observado dois voluntários fora do limite de concordância, isto é, 9,09% do grupo. Já o modelo do SF apresentou seus dados dentro dos 95% do limite de concordância; entretanto, o erro sofre tendência a aumentar à medida que aumenta a carga. Observando o gráfico de Bland e Altman(32) aplicado ao SF (figura 1), nota-se tendência, em cargas menores que 12kg, a superestimar o resultado, enquanto em cargas superiores a 12kg se subestima o resultado. Baseado nisso, pode-se atribuir maior confiabilidade e robustez ao modelo do SM quando comparado com o modelo do SF.
O teste de 1RM é comumente usado para avaliação da força máxima em uma única repetição; no entanto, muito se discute a respeito do risco de lesões(11), assim como da duração e intensidade do desconforto muscular(10) oriundos de um teste de 1RM. Vários trabalhos anteriores têm proposto estimativas da carga de 1RM a partir de testes submáximos, baseados no número máximo de repetições para uma determinada carga(12-13); no percentual de 1RM(14-15); na carga máxima para um dado número de repetições(16-20); no percentual da massa corporal(10,27); ou, simplesmente, nas características antropométricas(20-25). É nesse contexto que se insere a proposta do presente estudo. Sabendo-se que poucos estudos desse tipo têm-se destinado às características antropométricas da população brasileira, procurou-se aqui desenvolver um modelo de predição da carga de 1RM no exercício de desenvolvimento, baseado exclusivamente nas variáveis antropométricas e na experiência em TCR.
Seguindo os procedimentos preconizados pela literatura, todos os voluntários realizaram previamente um teste de familiarização. Contrariamente a estudos anteriores(20,33), este não resultou em diferenças significativas quando comparados teste e reteste, de forma que se pôde assegurar a repetibilidade das medidas. Possivelmente, o tempo de experiência no mínimo de seis meses em TCR tenha influenciado nesse resultado. Em estudo recente(14), com jovens atletas de levantamento de peso, o tempo de experiência foi mais bem correlacionado a 1RM que qualquer variável antropométrica, resultando em 49% da variância explicada. No presente estudo, a experiência resultou em 31% da variância explicada de 1RM.
Têm sido mostradas muito baixas correlações entre a carga de 1RM e as variáveis antropométricas(13,21-22,24-25), de forma que o poder de predição de 1RM a partir dessas variáveis tende a ser muito fraco. Entretanto, no presente estudo, a circunferência e a área secção transversa do braço (no grupo SM) resultaram em 73% da variância explicada, respectivamente. Essas mesmas variáveis (no grupo SF) obtiveram resultados mais fracos, contribuindo com 10% da variância explicada, respectivamente. Por outro lado, a AM apresentou baixas correlações (r = 0,35 SM e r = 0,37 SF) com a carga de 1RM. Tal achado contraria estudo recente(34), em que se encontrou correlação de 0,81 entre a AM e a carga de 1RM realizada no exercício supino reto livre. Em um estudo(35) bastante interessante, atribui-se tal diferença ao grande número de músculos e articulações envolvidos durante a execução do supino reto quando comparado com o exercício do presente estudo, o que, segundo os mesmos autores(35), pode incorrer em interpretação errônea dos resultados.
Os modelos de predição de 1RM encontrados aqui foram baseados nas variáveis que apresentaram os maiores coeficientes de correlação parcial com a carga de 1RM. A partir daí, encontraram-se modelos polinomiais de primeira à sexta ordem, isto é, com 1-6 variáveis independentes. Os resultados dos modelos demonstraram ser significativos, apresentando aumento no coeficiente de explicação à medida que se acrescentam variáveis independentes; por outro lado, o SEE tende a se estabilizar, parecendo então que não se acrescenta informação à capacidade preditiva dos modelos. Utilizou-se com modelo de predição para a estimativa de 1RM a equação que apresentou o maior coeficiente de determinação e menor erro padrão da estatística.
Nos indivíduos do sexo masculino, o modelo de predição de 1RM resultou em 84% da variância explicada, com erro padrão equivalente a 12% (SEE = 6,06kg, p < 0,001). Por outro lado, no SF, a capacidade preditiva do modelo obtido foi mais fraca, resultando em 56% da variância explicada (SEE = 2,61kg, p < 0,05) e erro padrão equivalente a 20%. Considerando que o grupo amostral(36), o exercício selecionado(36), a idade(37), o nível de condicionamento físico(14), entre outros fatores, podem interferir na robustez do modelo, poder-se-iam esperar resultados distintos entre SF e SM. Embora trabalhos anteriores tenham encontrado erros da ordem de 1-10% com modelos baseados em testes de 7-10RM(17-20), levando em conta que aqui se valeu somente de medidas antropométricas sem requisição de qualquer estresse físico, os resultados obtidos mostram adequada consistência, de forma que os modelos podem ser considerados como uma ferramenta alternativa para a estimativa da força máxima. Adicionalmente, apesar de o modelo de predição de 1RM obtido no grupo SF ter sido menos robusto que aquele do SM, pode-se, com as devidas reservas, assumi-lo como aceitável.
A diferença na capacidade de predição no modelo do sexo masculino em comparação com o sexo feminino foi muito grande, o que pode associar-se com as diferenças no desempenho de homens e mulheres(38), ou aos distintos tipos de treinamento de força(39-40). Adicionalmente, os homens apresentam maior massa muscular(38), o que tende a resultar em maior força absoluta que as mulheres(38). Conforme visto na tabela 1, as áreas segmentar e muscular foram, respectivamente, 96,7% e 116,5% maiores nos homens em relação às mulheres. Enquanto em exercícios para membros inferiores tal diferença tende a ser menor ou inexistente(38-39), diferenças antropométricas da magnitude daquelas encontradas aqui corroboram a expectativa de que se encontrem grandes diferenças na força muscular. Em estudo prévio(21), em que se estimou a carga de 1RM no leg press em mulheres usando as características antropométricas, apresentou-se um modelo explicando 67% da variância de 1RM (SEE = 20,2kg), o que corrobora o fato de que o modelo é sensível aos padrões de treinamentos seguidos. Alternativamente, pode-se hipotetizar que o nível de experiência maior nos homens (38,9 ± 34,9 SM e 19,7 ± 19,5 SF), assim como a motivação no exercício, possa ter influenciado nos resultados.
Cabe apontar que o presente estudo restringe-se a uma medida de força de membros superiores, cuja extrapolação para medidas de resistência, embora comumente abordada na literatura, merece estudo mais detalhado, pois a predição de cargas equivalentes a um número maior de repetições implicaria propagação de erro sobre erro. Adicionalmente, o grupo de voluntários restringe-se a indivíduos jovens com experiência em TCR, de forma que, a priori, as equações obtidas aqui se limitam à aplicação em grupos com tal característica.
É notório que os modelos obtidos podem ser usados como ferramentas em potencial para a predição da carga de 1RM em indivíduos com características físicas e antropométricas similares àquelas descritas aqui. Em conclusão, baseado nos resultados encontrados, foi possível desenvolver modelos de predição para carga de 1RM de homens e mulheres usando exclusivamente variáveis antropométricas, resultando em erros aceitáveis e adequada confiabilidade.
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Prof. Edil Luis Santos
D.Sc., Laboratório de Pesquisa em Fisiologia do Exercício
20261-060 – Rio de Janeiro, RJ
Tel.: 55 (21) 2503-7094, fax: 55 (21) 2503-7090
E-mail: byels@uol.com.br
Recebido em 2/9/05. Versão final recebida em 31/7/06. Aceito em 22/8/06.
* Laboratório de Pesquisa em Fisiologia do Exercício. Curso de Educação Física, Universidade Estácio de Sá, Campus Rebouças, Rio de Janeiro, Brasil.