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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS DA SAÚDE
DISTRIBUIÇÃO REGIONAL DA VENTILAÇÃO PULMONAR EM INDIVÍDUOS
COM INSUFICIÊNCIA CARDÍACA CRÔNICA APÓS SEREM SUBMETIDOS
A UM PROGRAMA DE TREINAMENTO DA MUSCULATURA INSPIRATÓRIA
E SUA CORRELAÇÃO COM DADOS FUNCIONAIS
DANIELLA CUNHA BRANDÃO
NATAL, 2011
ii
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS DA SAÚDE
DISTRIBUIÇÃO REGIONAL DA VENTILAÇÃO PULMONAR EM INDIVÍDUOS
COM INSUFICIÊNCIA CARDÍACA CRÔNICA APÓS SEREM SUBMETIDOS A
UM PROGRAMA DE TREINAMENTO DA MUSCULATURA INSPIRATÓRIA E
SUA CORRELAÇÃO COM DADOS FUNCIONAIS
Tese apresentada ao Programa de Pós-
Graduação em Ciências da Saúde da
Universidade Federal do Rio Grande do Norte,
como requisito para obtenção do título de Doutor
em Ciências da Saúde Orientadora:Profa. Dra.
Arméle Dornelas de Andrade
NATAL, 2011
ii
Brandão, Daniella Cunha
Distribuição regional da ventilação pulmonar em indivíduos com insuficiência cardíaca crônica após serem submetidos a um programa de treinamento da musculatura inspiratória e sua correlação com dados funcionais / Daniella Cunha Brandão. – Natal: O Autor, 2011.
188 folhas: il., fig.; 30 cm .
Orientador: Armèle de Fátima Dornelas de Andade
Tese (doutorado) – Universidade Federal do Rio
Grande do Norte. CCS. Ciências da Saúde, 2011.
Inclui bibliografia e anexos.
1. Insuficiência Cardíaca. 2. Músculos Respiratórios. 3. Fisioterapia. I. Andrade, Armèle de Fátima Dornelas de. II.Título.
UFPE
616.129 CDD (22.ed.) CCS2011
iii
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS DA SAÚDE
(PPGCSa)
Coordenadora do PPGCSa: Profa. Dra. Técia Maria de Oliveira Maranhão
iv
DANIELLA CUNHA BRANDÃO
DISTRIBUIÇÃO REGIONAL DA VENTILAÇÃO PULMONAR EM INDIVÍDUOS
COM INSUFICIÊNCIA CARDÍACA CRÔNICA APÓS SEREM SUBMETIDOS A
UM PROGRAMA DE TREINAMENTO DA MUSCULATURA INSPIRATÓRIA E
SUA CORRELAÇÃO COM DADOS FUNCIONAIS
Presidente da Banca: Profa. Dra. Armèle de Fátima Dornelas de Andrade
BANCA EXAMINADORA
Profa. Dra. Armèle Dornelas de Andrade (UFPE)
Prof. Dr. Ricardo Oliveira Guerra (UFRN)
Profa. Dra. Gardênia Maria de Holanda (UFRN)
Profa. Dra. Kátia Karina do Monte Silva (UFPE)
Profa. Dra. Simone Brandão (UFPE)
v
"O que queres que os homens façam por ti, faça igualmente por eles."
Jesus Cristo
vi
DEDICATÓRIA
Dedico esta tese a todos os
nossos pacientes, os quais
participaram deste estudo com
afinco, paciência e
compromisso, tornando a nossa
convivência um aprendizado
mútuo.
vii
AGRADECIMENTOS
Ao Meu Senhor Deus, por ser fonte de inspiração e sabedoria, por sempre
está ao meu lado, nos momentos mais conturbados em que passei e por me dá
saúde e forças que me impulsionaram até aqui. Muito obrigada meu Pai!
Aos meus pais, Graça e Paulo, por me ensinarem os primeiros passos e os
mais nobres princípios de um ser humano, os quais alicerçam minhas decisões
até hoje.
Ao meu esposo Christian, por sempre tentar minimizar os momentos de
maior inquietação, tornando nossa convivência em verdadeiros momentos de
felicidade e amor. Obrigada pelo seu apoio, compreensão, companheirismo e
desculpe-me pelos momentos em que estive ausente. Muito obrigada!
Aos meus irmãos, em especial a minha querida irmã Deolinda. Lindinha,
muito obrigada pelas suas orações, pelas suas palavras de força e otimismo,
sempre achando que iria cumprir esta caminhada. Muito obrigada!
A minha querida orientadora, Profa. Armèle, por ser um ícone em nossa
profissão. Também me orgulho de está ao seu lado e agradeço por ter me
despertado o fascínio e a importância da pesquisa. Muito obrigada pela confiança
e pelas palavras de otimismo!
A todos que fazem parte do Laboratório de Fisioterapia Cardio-Respiratória-
UFPE, em especial os alunos de iniciação científica, Larissa Carvalho e Jasiel
Júnior, a mestranda Helga Muniz e a doutoranda Cida. Larissa e Jasiel saibam
que vocês foram peças fundamentais para concretização deste sonho. Muito
obrigada pelo empenho, solidariedade e responsabilidade de vocês. Helga,
também lhe agradeço pela solidariedade e por abraçar uma causa que conhecia
viii
há tão pouco tempo. Cida, obrigada pelo seu empenho em tentar deixar todas as
pesquisas do laboratório em perfeito funcionamento.
As minhas amigas Luciana Alcoforado e Fabiana Vieira. Lu, só nós
sabemos o quanto você foi importante para que eu chegasse até aqui. Obrigada
pelos bons pensamentos e palavras de conforto! Muito obrigada! Fabi, obrigada
por me ajudar a adentrar no mundo da cardiologia. Também agradeço pelos
muitos testes de caminha pelos corredores do PROCAPE.
A Susan Lage, por seu desprendimento durante o repasse de seus
conhecimentos e por ser uma pessoa bastante especial na construção desta
etapa.
A Dra. Inês Remígio pelo seu profissionalismo durante a realização da
ergoespirometria, pelo seu desprendimento em me ajudar e por acreditar que tudo
iria dar certo.
A todos que fazem o ambulatório de ICC/Chagas do PROCAPE, em
especial Dra. Sílvia Marinho e Dr. Wilson por me receberem de portas abertas
para realização desta pesquisa. Também agradeço às enfermeiras Ana Maria, Val
e Caroline e a biomédica Verediana pela disposição em me ajudar, e como
ajudaram.
A todos os meus amigos do IMIP-FPS, em especial Ana Paula, Ana
Cristina, Danielle Moux, Gisele Paiva e Iane Mourato por terem sido peças
fundamendais para concretização deste sonho.
A todos que fazem parte do Programa de Pós-Graduação em Ciências da
Saúde pela UFRN, em especial as funcionárias Kaliane e Alana pela competência
ix
e boa vontade. Também agradeço a Dra. Tecia por ter me dado a oportunidade da
defesa. Muito obrigada!
Aos meus queridos pacientes. Obrigada pela paciência nas avaliações, pelo
compromisso durante o treinamento. Também agradeço por terem me ensinado
que vii devemos viver, dia após dia, um passo por vez e assim descobrir o
verdadeiro valor da vida.
A todos os meus amigos, próximos ou distantes, que de alguma forma
direta ou indireta me ajudaram a cumprir esta caminhada!
x
SUMÁRIO Dedicatória
vi
Agradecimentos
vii
Listas
xi
Resumo
1
1.Introdução
2
1.1 Hipóteses
2
1.2 Objetivos
3
2. Revisão de Literatura
5
3. Anexação de artigos
22
3.1 Artigo 1
23
3.2 Artigo 2
Versão em português
46
Versão em inglês
77
3.3 Artigo 3
Versão em português
104
Versão em inglês
130
4. Comentários, críticas e sugestões
153
5. Anexos
5.1 Aprovação do Comitê de Ética
157
5.2 Termo de consentimento
158
6. Referências Bibliográficas
162
7. Abstract 171
xi
LISTAS
Listas de figuras
Revisão de Literatura
Figura 1. Metaboreflexo muscular inspiratório.
Artigo 1
Figure 1. Correlation of% VRC, the left side of the inspiratory muscle during
exercise with the ejection fraction.
Figure 2. Correlation of% VRC, the left side of the inspiratory muscle during
exercise with Borg after the 6MWT.
Artigo 2
Figura 1. Modelo tridimensional da parede torácica obtido durante registro de
dados por meio da pletismografia optoeletrônica.
Figura 2. Diagrama da randomização
Figura 3. Correlação do Borg aos o TC6’ com a PiMáx após 12 semanas de
treinamento.
Figura 4. Comparação dos volumes compartimentais do sistema tóraco-abdominal
entre os grupos após 12 semanas de tratamento.
Figura 5. Correlação entre o Vab durante o TMI e a PiMáx.
xii
Figure 1. Three-dimensional model of the chest wall during registration data
obtained by optoelectronic plethysmography.
Figure 2. Diagram of randomization
Figure 3. Correlation of the Borg to the 6MWT with MIP after 12 weeks of training.
Figure 4. Comparison of compartmental volumes thoracoabdominal system
between the groups after 12 weeks of treatment.
Figure 5. Correlation between IMT and Vab during MIP.
Artigo 3
Figura 1. Correlação do VO2MÁX com o escore do Minnesota Living With Heart
Failure Questionnaire
Figura 2. Correlação do VO2MÁX com o PiMáx.
Figure 1. VO2MAX correlation with the score on Minnesota Living With Heart
Failure Questionnaire
Figure 2. Correlation of VO2MAX with the MIP.
xiii
Lista de Tabelas
Revisão de Literatura
Tabela 1. Estudos que avaliaram volumes e fluxos pulmonares relacionando-os
com a cardiomegalia.
Tabela 2. Relação dos estudos que avaliaram Anormalidades Respiratórias e
Desempenho Muscular com variáveis hemodinâmicas.
Tabela 3. Estadiamento do comprometimento miocárdico na cardiopatia chagásica
crônica.
Artigo 1
Table 1. Demographic, clinical and pharmacological studies.
Table 2. Comparison of lung volumes for the six compartments of the system
thoraco-abdominal during quiet breathing and inspiratory muscle during exercise.
Table 3. Lung volumes for the six compartments of the thoraco-abdominal system.
Artigo 2
Tabela 1. Dados demográficos, clínicos e farmacológicos.
Tabela 2. Distribuição regional do sistema tóraco-abdominal antes do tratamento.
Tabela 3. Função pulmonar, força muscular inspiratória, capacidade funcional e
qualidade de vida para ambos os grupos após doze semanas.
xiv
Table 1. Demographic, clinical and pharmacological studies.
Table 2. Regional distribution system thoracoabdominal before treatment.
Table 3. Pulmonary function, inspiratory muscle strength, functional capacity and
quality of life for both groups after twelve weeks.
Artigo 3
Tabela 1. Dados antropométricos, clínicos e farmacológicos.
Tabela 2. Correlação entre a força da musculatura inspiratória e a função
pulmonar.
Table 1. Anthropometric, clinical and pharmacological studies. Table 2. Correlation between muscle strength and pulmonary function.
xv
Lista de Abreviaturas e Siglas
ATS- American Thoracic Society
CVF- Capacidade Vital Forçada
DDVE- Diâmetro diastólico do ventrículo esquerdo
DSVE- Diâmetro sistólico do ventrículo esquerdo
DLCO- Difusão do gás carbônico
FC- Frquência cardíaca
FEF25-75%-Fluxo expiratório forçado entre 25 e 75% d da CVF.
FR- Freqüência respiratória
FE-Fração de ejeção
ICT-Índice cardio-torácico
MLHFQ- Minessota Living with Heart Failure
NYHA- New York Heart Association
PiMáx- Pressão inspiratória maxima
R- Razão de troca respiratória
SpO2- Saturação periférica de oxigênio
TC6M- Teste de caminhada de seis minutos
TECP- Teste de exercício cardiopulmonar
TMI- Treinamento muscular inspiratório
Vcw- Volume total do compartimento tóraco-abdominal
VE/VCO2- Equivalente ventilatório de gás carbônico
VEF1- Volume expiratório forçado no primeiro segundo
VEF1/CVF- Relação do volume expiratório forçado no primeiro
segundo/Capacidade Vital Forçada
xvi
VO2 MÁX-Taxa máxima que o organismo de um indivíduo tem de captar e utilizar o
oxigênio do ar que está inspirando para gerar trabalho
Vrc, p- Volume de caixa torácica pulmonar
Vrc,a- Volume de caixa torácica abdominal
VE/VCO2- Equivalente ventilatório de gás carbônico
1
RESUMO
O treinamento muscular inspiratório (TMI) realizado por meio do exercício com
limiar de carga inspiratória é utilizado na reabilitação de indivíduos com insuficiência
cardíaca crônica (ICC). Este trabalho será apresentado em três artigos. O primeiro artigo
teve como objetivo comparar a cinemática ventilatória de pessoas saudáveis em relação a
pacientes com ICC associada à cardiomegalia e a fraqueza diafragmática; o segundo
artigo teve como objetivo avaliar os dados funcionais de pacientes com ICC após serem
submetidos a programa de TMI e o terceiro e último artigo teve como objetivo analisar um
subgrupo de pacientes chagásicos (CCC) durante o exercício máximo. Foi observado que
a presença da cardiomegalia e da fraqueza muscular inspiratória são comuns em
pacientes com ICC. Mecanismos exatos de ação destes dois fatores associados ou
isolados na determinação dos sintomas respiratórios nestes pacientes ainda são
desconhecidos. De acordo com este primeiro estudo, uma menor ventilação na região
diafragmática levaria a uma maior percepção da dispnéia durante o exercício submáximo
nesta população. Além disso, as mudanças observadas no padrão de distribuição regional
da ventilação nos pacientes com ICC em relação aos indivíduos saudáveis podem servir
como base para outros estudos prospectivos utilizando o TMI. O segundo artigo original
demonstrou que o TMI para pacientes portadores de ICC mostrou-se eficaz para melhora
na força muscular, capacidade funcional e qualidade de vida para esta população. Este
trabalho também observou o comportamento da distribuição dos volumes pulmonares
para o sistema tóraco-abdominal nesta população, elucidando que maiores volumes nos
compartimentos da caixa torácica abdominal e abdominal podem refletir em uma maior
efetividade da contração diafragmática. Concluindo, o terceiro e último artigo trouxe
elucidações para os pacientes portadores de CCC: o VO2MÁX está diretamente
relacionado com a força dos músculos inspiratórios e a qualidade de vida nestes doentes,
enquanto que a deteriorização da função pulmonar sugere refletir em uma fraqueza dos
músculos da inspiração.
2
1. INTRODUÇÃO
A Insuficiência Cardíaca Crônica (ICC) é uma síndrome complexa que se manifesta
em função de desordens cardíacas de origem estrutural ou funcional, resultando em
falhas no enchimento/ejeção do sangue ventricular. Como conseqüência, o coração torna-
se inábil para suprir adequadamente a demanda sanguínea tecidual1,2.
Esta comorbidade é o principal problema de saúde pública nos Estados Unidos,
apresentando uma prevalência de aproximadamente cinco milhões de pacientes e uma
incidência de 550.000 novos casos por ano 1 . No Brasil, esta prevalência é de
aproximadamente 2 milhões de pacientes com ICC e uma incidência de 240.000 novos
casos diagnosticados anualmente 3. De março de 2009 a março de 2010, foram
notificadas 278.749 internações por IC em todo território brasileiro 4.
No Brasil, a principal etiologia da ICC é a cardiopatia isquêmica crônica associada
à hipertensão arterial. Em determinadas regiões geográficas do país e em áreas de baixas
condições sócio-econômicas, ainda existem formas de ICC associadas à doença de
Chagas, endomiocardiofibrose e a cardiopatia valvular reumática crônica, que são
situações especiais de IC em nosso meio 5.
2. HIPÓTESES
Pacientes portadores de ICC associada a cardiomegalia apresenta diferenças na
distribuição regional da ventilação para o sistema tóraco-abdominal em relação aos
indivíduos saudáveis;
O treinamento da musculatura inspiratória melhora a capacidade de exercício,
qualidade de vida e força muscular inspiratória e estes achados estão relacionados
3
a uma mudança na distribuição regional da ventilação para o sistema tóraco-
abdominal em pacientes com ICC.
Existem correlações entre a capacidade de exercício máxima e variáveis
respiratórias e de qualidade de vida para pacientes com ICC de etiologia
chagásica;
3. OBJETIVOS
GERAL
Avaliar a distribuição regional da ventilação pulmonar em indivíduos com ICC após
serem submetidos a um programa de treinamento da musculatura inspiratória e
correlacionar com dados funcionais.
ESPECÍFICOS
Primeiro artigo
Comparar pacientes saudáveis com pacientes portadores de ICC quanto ao volume
pulmonar regional dos compartimentos (caixa torácica superior, região diafragmática e
compartimento abdominal);
Segundo artigo
Avaliar, antes e após um programa de treinamento muscular inspiratório (TMI) em
pacientes com ICC, as seguintes variáveis:
Volume pulmonar regional dos compartimentos (caixa torácica superior,
região diafragmática e compartimento abdominal);
A força da musculatura inspiratória;
A qualidade de vida;
O comportamento das variáveis cardiorespiratórias em um teste submáximo
de esforço;
4
Terceiro artigo
Avaliar em um subgrupo de pacientes chagásicos:
Equivalentes respiratórios e demais variáveis ergoespirométricas (teste
máximo de esforço) como: ventilação pulmonar pela produção de gás
carbônico (VE/VCO2) e consumo máximo de oxigênio (VO2 MÁX).
Correlacionar as variáveis ergoespirométricas com a função pulmonar, força
muscular inspiratória e qualidade de vida
5
4. REVISÃO DE LITERATURA
A ICC tem sido classicamente categorizada com base na intensidade de sintomas
em 4 classes propostas pela New York Heart Association 6. Estas classes estratificam o
grau de limitação imposto pela doença para atividades cotidianas do indivíduo. As quatro
classes propostas são - Classe I - ausência de sintomas (dispnéia) durante atividades
cotidianas. A limitação para esforços é semelhante à esperada em indivíduos normais;
Classe II - sintomas desencadeados por atividades cotidianas; Classe III - sintomas
desencadeados em atividades menos intensas que as cotidianas ou pequenos esforços;
Classe IV - sintomas em repouso. Esta categorização tem como base de referência para
sua gradação as atividades cotidianas, que são variáveis de um indivíduo para outro, o
que confere subjetividade a esta medida. A estratificação de sintomas pela classe
funcional possui boa correlação com o prognóstico e qualidade de vida do indivíduo,
porém não é boa a sua relação com fração de ejeção5.
Os principais sintomas da IC são a dispnéia e a fadiga 5,7, sendo estes resultantes
de uma interação fisiopatológica,onde os pulmões5,7,8,9excetuando-se a possibilidade de
prejuízos na função pulmonar, não são os responsáveis pela diminuição da capacidade
funcional em pacientes com insuficiência cardíaca crônica (ICC) 7 . Observando que as
limitações hemodinâmica e pulmonar não esgotam as explicações fisiopatológicas para o
aparecimento da fadiga e dispnéia em pacientes com ICC, vários estudos apontam o
papel de anormalidades na musculatura esquelética como causa destes sintomas 9,10.
As alterações da musculatura periférica em pacientes com ICC tais como atrofia
muscular, anormalidades metabólicas e histológicas, e redução do fluxo sangüíneo,
parecem ser de grande importância na intolerância ao esforço. A atrofia muscular é um
fator comum, que frequentemente leva ao desenvolvimento de caquexia. As causas
6
prováveis para esse estado parecem estar relacionadas à inatividade física progressiva e
ao aumento dos níveis de citocinas nesses pacientes 8. Sabe-se também que eles
apresentam uma alteração nas fibras do tipo I (vermelhas, de contração lenta e maior
capacidade oxidativa) para o tipo IIb (de contração mais rápida e menor capacidade
oxidativa), além da atrofia das fibras do tipo II. Tais alterações podem também afetar a
musculatura respiratória, levando a uma fraqueza desta e aumentando, assim, o trabalho
respiratório durante a hiperpnéia necessária para realização de atividades com maior
gasto energético 11.
Segundo Drexler et al.9, dentre as alterações fisiológicas mais importantes
observadas na musculatura esquelética após período de treinamento, destacam-se:
aumento de enzimas oxidativas, capilares, fibras do Tipo I (aeróbicas) e aumento das
reservas de glicogênio intramuscular. Isso, em conjunto, resulta em melhora da tolerância
ao esforço, diminuição dos níveis de lactato, aumento da capacidade aeróbica e no
transporte de oxigênio. Diante do exposto, acredita-se atualmente que, seja possível
melhorar desempenho da musculatura esquelética através do treinamento físico, e, assim,
os sintomas como dispnéia e fadiga muscular possam ser atenuados.
A exemplo disso, dois trabalhos reforçam a hipótese acima. No primeiro, Sullivan et
al12 submeteram 16 pacientes com disfunção ventricular esquerda ao programa de
reabilitação cujo circuito consistia de bicicleta estacionária por 25 a 40 minutos,
caminhada, jogging e subir/descer escada - com duração de 4 a 6 semanas - e
observaram o aumento do consumo de oxigênio máximo (VO2máx), diminuição nos níveis
de lactato sanguíneo e melhora da classe funcional e tempo de exercício. No segundo,
Lenné et al 13 submeteram mulheres portadoras de ICC a um programa intensivo de oito
semanas de treinamento de extensores do joelho e também observou melhora na
7
capacidade oxidativa da musculatura esquelética; aumento na tolerância ao exercício
máximo e submáximo e melhora da freqüência cardíaca de repouso.
Outro aspecto de importante relevância clínica em um paciente com ICC é a
presença da cardiomegalia em alguns pacientes. Alguns estudos têm demonstrado uma
relação entre aumento progressivo do tamanho do coração com alterações na função
pulmonar em pacientes 14-17.
As manifestações pulmonares da ICC são advindas principalmente pelas
alterações do coração esquerdo, a chamada síndrome congestiva 18. Esta disfunção
pulmonar esta diretamente relacionada com a gravidade da ICC. Apesar dos estudos
presentes na literatura, as causas para as alterações na função pulmonar não são bem
esclarecidas, sugerindo que as alterações no sistema pulmonar são consequências do
processo crônico da insuficiência cardíaca e do aumento progressivo do tamanho e da
área cardíaca, no interior de uma cavidade torácica fechada, entretanto, as causas para
as alterações na função pulmonar permanecem ainda incertas 16-23.
As tabelas 1 e 2 sintetizam os achados na literatura que correlacionam a influência
da cardiomegalia em diversos parâmetros da função pulmonar em indivíduos adultos com
ICC.
8
Tabela 1 - Estudos que avaliaram volumes e fluxos pulmonares relacionando-os com a
cardiomegalia.
NS= Não Significativo; DS= Diferença Significativa; GO= Grupo Observado; GC= Grupo Controle; ICC=
Insuficiência cardíaca crônica; VEF1=Volume expiratório forçado no primeiro segundo; CVI= Capacidade
vital inspiratória; CV = Capacidade Vital; PImáx= Pressão inspiratória máxima; VEF1/CVI= relação; %Pred=
Percentagem Predita.
AUTOR/ANO RESULTADOS CONCLUSÕES DOS ESTUDOS
Olson et al, 2006 24 . Volumes cardíacos
diferentes entre todos
os grupos ICC x GC (p
< 0.001)
. Redução nos
volumes pulmonares
(%Pred) como uma
função da severidade
da doença (p < 0.001)
. Aumento no tamanho do coração leva
a significantes restrições sobre os
pulmões, resultando na redução dos
volumes pulmonares.
Meyer et al, 2001 25 . Redução nos
volumes pulmonares
(% Pred. ) para CVI
(83.7+15.9; P< 0.001)
e VEF1 (85.9+19.3; P<
0.001)
. Relação VEF1/CVI não
foi diferente (0.79+0.09
versus 0.82+0.07) [NS]
. Pacientes com ICC e cardiomegalia
apresentam redução dos valores %
preditos para CVI e VEF1,
. Relação VEF1/CVI próxima da normal.
Agostoni et al, 2000
26
. Relação inversa de
VEF1, CV, volume
alveolar e DLCO com
o índice cardio-
torácico (r= -0.514, -
0.557, -0.522, e -
0.475,
respectivamente) [DS]
. Aumento do Índice cardio-torácico.
. Redução do volume alveolar perturba a
difusão de monóxido de carbono.
9
Tabela 2 - Relação dos estudos que avaliaram Anormalidades Respiratórias e
Desempenho Muscular com variáveis hemodinâmicas.
NS= Não Significativo; DS= Diferença Significativa; GO= Grupo Observado; GC= Grupo Controle; ICC=
Insuficiência cardíaca crônica; PImáx= Pressão inspiratória máxima; Pemax= Pressão Expiratória Máxima;
FEVE= Fração de ejeção do ventrículo esquerdo; SatO2= Saturação de oxigênio; VCI= Volume corrente
instantâneo; RP= Respiração periódica; RCS= respiração Cheyne-Stokes; FC= Freqüência cardíaca; PAS=
Pressão arterial sistólica; PAD= Pressão arterial diastólica; TCPO= Tempo de circulação pulmão-orelha -
análises simultâneas do volume pulmonar instantâneo e SatO2 registrados.
AUTOR/ANO RESULTADOS CONCLUSÕES DOS
ESTUDOS
Meyer et al,
200125
. Redução da PImax no G.O
x GC (7.6+3.3 versus
10.5+3.7 kPa; P<0.001)
. PEmáx não foi diferente
entre os grupos [NS]
. PImáx foi forte preditor de
prognóstico em modelo
univariado correlacionado
com a FEVE (P=0.001)
. Pacientes com ICC e cardiomegalia
têm menor força muscular inspiratória
(PImáx);
. Redução da PImáx com o
agravamento da ICC, mas não com a
diminuição da FEVE.
Pinna et al, 2000
27
. SatO2 foi altamente
coerente com o VCI
(função de coerência = 0.96
+/- 0.009) e ainda oposta
em fase ao VCI [DS].
.Alteração do ritmo cardiorrespiratório
generalizado conduzido por uma
oscilação ventilatória do tipo RP.
Mortara et al,
1999 28
. Presença de típica RCS em
42 e RP em 45 pacientes x
63 respiração normal. [DS]
. Aumento do TCPO nos
RCS (28+9 seg) e RP (32+8
seg) x normais (23+7seg).
[DS]
. Redução do índice
cardíaco (L/min/m2) nos
RCS e RP x respiração
normal (P<0.01).
. Redução na eficiência hemodinâmica
na RP e RCS, por redução
significativa do índice cardíaco e
. Prolongamento do TCPO comparado
com pacientes com padrão
respiratório normal.
10
Conforme apresentado acima, é visto uma deficiência na mecânica pulmonar na
insuficiência cardíaca, usualmente com um padrão de restrição 29, concomitante com uma
redução na difusão para o gás carbônico (DLCO) 23. Na cardiomegalia, o volume torácico
tem sua expansão limitada, onde a restrição extra-pulmonar pode ocorrer pela existência
de uma competição pelo espaço intratorácico entre os pulmões e o coração. Com o
avanço e agravamento da doença, associados à cardiomegalia, mais freqüentes e graves
são os estados de dispnéia aos menores esforços e mais precocemente fadiga muscular
é instalada 16,17.
Cardiopatia Chagásica Crônica(CCC)
Parasitose causada pelo protozoário Trypanosoma cruzi, a Doença de Chagas foi
descoberta pelo pesquisador brasileiro Carlos Justiniano Ribeiro Chagas em 1909 sendo
endêmica nas Américas, desde o México central ao sul do Chile e Argentina, incluindo o
Brasil 30. O vetor e principal meio de transmissão da doença é o triatomíneo,
popularmente chamado "barbeiro", inseto hematófago estrito. A transmissão também
pode veicular-se de homem a homem através de transfusão de sangue, por via
placentária, por transplantes de órgãos, por acidentes em laboratório e por outras vias
excepcionais, como a oral 31 .
A Doença de Chagas permanece um grave problema de saúde pública na América
Latina. Dados da Organização Mundial de Saúde estimam entre 18 a 20 milhões o
número de infectados na América Latina, dos quais 5 milhões no Brasil 32. Cerca de 30%
dos pacientes infectados evoluem para cardiopatia chagásica crônica, forma clínica mais
freqüente e de maior morbimortalidade. Nesta cardiopatia o grau de deterioração do
11
miocárdio é bastante variável, e uma parcela significativa dos pacientes pode evoluir para
insuficiência cardíaca 33.
Dentro deste contexto epidemiológico, a região Nordeste do Brasil ocupa
importância acentuada, visto que permanece socialmente muito deprimida e detentora
dos mais altos índices de vivendas pobres apropriadas à colonização pelo triatomíneo no
país. É também o epicentro de dispersão de duas espécies de difícil controle pelos meios
rotineiros da Fundação Nacional de Saúde, o Triatoma brasiliensis e o Triatoma
pseudomaculata, contribuindo com 65% da atual transmissão da doença no Brasil 34.
Ao completar cem anos de sua descoberta por Carlos Chagas, a doença
permanece como uma das importantes causas de mortes no Brasil. No estado de
Pernambuco, onde é considerada endêmica, pouco se sabe sobre o perfil da população
que vem a óbito por conta da doença nos últimos anos. Segundo dados do DATASUS 35,
a partir de dados dos óbitos (sexo, idade e mesorregião) por Doença de Chagas,
registrados no Sistema de Informação sobre Mortalidade (SIM) da Secretaria Estadual de
Saúde de Pernambuco, ocorreram 738 óbitos no Estado (média 123/ano) no período de
2001 a 2006. A maioria dos óbitos ocorreu em indivíduos acima de 60 anos (61,2%),
seguido da faixa etária de 40 a 60 anos (31,7%). Registra-se uma freqüência de óbitos na
população masculina (61,1%) maior em relação à feminina (31,9%).
No estudo de Vasconcelos et al.36, visando conhecer as características clínicas e
epidemiológicas de portadores da Doença de Chagas crônica, com acometimento
digestivo, foram estudados pacientes atendidos no Ambulatório de Doença de Chagas do
Hospital Universitário Oswaldo Cruz (HUOC-PE), no período de abril de 2005 a maio de
2009. Neste período, dos 284 pacientes atendidos nesta instituição de referência, 35
pacientes apresentaram acometimento digestivo, sendo 31,5% (11/35) com a forma
12
digestiva e 68,5% (24/35) com a forma mista. Não houve predominância entre os sexos
masculino e feminino. A idade dos indivíduos variou entre 42 e 70 anos, com média de 53
+ 8. Todos os indivíduos eram naturais de área rural (Zona da Mata e Agreste) do estado
de Pernambuco.
A CCC, englobando a miocardiopatia chagásica, arritmias cardíacas e
tromboembolismo (pulmonar e/ou sistêmico), é a principal responsável pela
morbimortalidade da Doença de Chagas, com grande impacto social e médico-trabalhista.
Apesar da enorme importância clínico-epidemiológica da CCC, em nosso meio, as
definições de conduta clínica referentes ao cuidado desse paciente são, habitualmente,
derivadas da transposição de conhecimentos adquiridos em outras cardiopatias para a
cardiopatia chagásica 37.
Segundo Rossi 19, a miocardiopatia chagásica crônica é a forma mais grave da
doença e se desenvolve entre 10% a 20% dos pacientes infectados pelo Tripanossoma
cruzi, ao passo que Xavier, Souza e Hasslocher-Moreno 33 afirmam uma prevalência de
30%. Estes dois autores concordam que a prevalência ainda é elevada em nosso meio,
sendo causa freqüente de internação hospitalar e também responsável por grande
contingente dos pacientes indicados para transplante cardíaco.
O envolvimento cardíaco é caracterizado por dilatação biventricular,
adelgaçamento das paredes, aneurisma apical, presente em 50% dos casos, áreas de
endocardite mural e trombos cavitários 19. Após um período indeterminado da doença, o
paciente chagásico poderá apresentar sintomas de insuficiência cardíaca, episódios
sincopais, alterações eletrocardiográficas e alterações de contratilidade, de graus
variáveis e com potencial evolutivo 38.
13
A Insuficiência Cardíaca na CCC
Segundo publicação da Sociedade Brasileira de Cardiologia 39, as cardiomiopatias
podem ser definidas como doenças do miocárdio associadas à disfunção cardíaca e
classificam-se em: dilatada, hipertrófica, restritiva, arritmogênica do ventrículo direito,
inclassificada e específica. Xavier, Souza e Hasslocher-Moreno 33 propuseram a aplicação
da nova classificação da IC do American College of Cardiology/American Heart
Association (ACC/AHA)6 na cardiopatia chagásica crônica. Os pacientes que
apresentavam eletrocardiograma (ECG) normal, na admissão ao estudo, foram excluídos
da classificação devido à ausência de casos de IC neste grupo durante todo o período de
seguimento (10 anos). Nos 538 pacientes restantes, a classificação foi aplicada da
seguinte forma:
• estágio A: ECG alterado e ecocardiograma (ECO) normal (n=264)
• estágio B: ECO alterado, sem sinais de IC (n=199)
• estágio C: IC presente, compensada (n=52)
• estágio D: IC avançada (n=23)
A incidência cumulativa de IC durante o período de seguimento, nos pacientes
incluídos no estágio A foi de 0,8%, e no estágio B foi de 22%. No mesmo ano de 2005, o
Ministério da Saúde divulgou esta nova classificação adaptada para o estadiamento do
comprometimento miocárdico na CCC. A tabela 3 demonstra a classificação
recomendada pelo Consenso Brasileiro em Doença de Chagas 37.
14
Tabela 3. Estadiamento do comprometimento miocárdico na cardiopatia chagásica
crônica.
Fonte: Consenso Brasileiro em Doença de Chagas (2005).
A Cardiomegalia na CCC
De acordo com a Sociedade Brasileira de Cardiologia 40, a cardiomegalia pode ser
definida como o aumento do coração, geralmente indicado por um índice cardio-torácico
acima de 0,50, avaliado por radiografia de tórax póstero-anterior e lateral. Ela pode ser
observada em pacientes com insuficiência cardíaca (IC) ou formas graves de
cardiomiopatias, como na cardiomiopatia dilatada ou na cardiopatia chagásica crônica 41.
Enquanto a epidemiologia da insuficiência cardíaca está bem documentada na literatura,
a prevalência da cardiomegalia na IC não está 42.
Na CCC, o achado radiográfico mais freqüente é a marcante cardiomegalia, com
moderada congestão pulmonar, podendo também estar ausente esta congestão
dependendo do nível de comprometimento do ventrículo esquerdo 43.
Em estudo de Oliveira-Marques et al 30, foram avaliados 163 candidatos a doador
de sangue infectados por Trypanosoma cruzi, atendidos no período de agosto de 1996 a
novembro de 1997 no ambulatório de Doença de Chagas do Hospital de Clínicas da
Universidade Estadual de Londrina (PR). Os critérios de triagem para a forma cardíaca da
15
doença foram: a presença de alterações eletrocardiográficas (ECG) típicas e/ou
cardiomegalia na radiografia de tórax. A cardiomegalia esteve presente em 62 pacientes
(38%) dos pacientes classificados como positivos para CCC.
Dado este corroborado por estudo anterior de Coura et al.44 que conduziu estudo
caso-controle com seguimento de 10 anos (1974-1984), no Brasil, com 264 pares de
sujeitos, dos quais 110 foram reavaliados ao final do período. A incidência de doença
cardíaca chagásica, diagnosticada pelo desenvolvimento de sintomas, ECG e/ou
cardiomegalia, em sujeitos previamente saudáveis, mas sorologicamente positivos, foi de
38,3% no período de 10 anos. Destes estudos, estima-se que cerca de 40% dos
pacientes com CCC tenham presente a cardiomegalia.
A presença de cardiomegalia e de disfunção ventricular significativas implicam
incapacidade laborativa para atividades que requeiram esforço físico, como também em
invalidez, quando da impossibilidade de reabilitação profissional. Estudos avaliando a
capacidade funcional e severidade clínica da doença como de Sousa et al.45 que
avaliaram 38 pacientes com cardiomiopatia chagásica por meio do teste de caminhada de
seis minutos (TC6M), exames de sangue para investigar marcadores bioquímicos
inflamatórios dos quais 26 eram homens e 12 mulheres (idade 48 + 10), classe funcional
NYHA I (n=25), II (n=9) e III (n=4), fração de ejeção do ventrículo esquerdo 45 +14%.
Estes autores demonstraram que houve correlação negativa entre a distância alcançada
no TC6M e os níveis de citocinas pró-inflamatórias avaliadas (proteína quimiotática
monocitária e peptídio natriurético tipo B), bem como correlação positiva com a
deterioração da fração de ejeção. Concluíram que a capacidade funcional submáxima dos
pacientes com CCC está relacionada à severidade da cardiopatia, com conseqüência
sobre as atividades de vida diária, diretamente relacionada à distância percorrida e
16
sugeriram o TC6M como um instrumento útil para a avaliação do estado clínico destes
pacientes.
Desta forma, a CCC constitui importante causa de incapacidade laborativa em
nosso meio. De modo geral, quanto pior a fração de ejeção e maior o diâmetro ventricular,
pior o prognóstico e maior o grau de incapacidade laborativa37.
Treinamento muscular inspiratório
A disfunção da musculatura inspiratória consiste em uma redução na capacidade
de gerar pressão e força pelos músculos inspiratórios. Esta diminuição na força destes
músculos pode ser atribuída a mudanças histológicas e bioquímicas. Biópsia do
diafragma de pacientes com ICC mostrou que ocorre a regeneração e transformação de
fibras musculares. Outros mecanismos devem incluir a ativação de citocinas pro-
inflamatórias e diminuição do fluxo sanguíneo associado com a disfunção endotelial
caracterizando a síndrome da ICC 46,47.
Alguns pacientes com ICC apresentam uma redução da pressão inspiratória
máxima (PiMáx) e endurance dos músculos inspiratórios, sendo tais fatores reconhecidos
como limitação ao exercício e redução na qualidade de vida, bem como piora no
prognóstico destes doentes 11.
Tendo como objetivo a diminuição da disfunção da musculatura inspiratória em
pacientes com ICC, alguns estudos demonstram os efeitos do Treinamento Muscular
Inspiratório (TMI) 11,48,49. Os primeiros estudos a avaliar a força muscular respiratória de
indivíduos com IC foram o de Hammond et al 50 e o de Mancini et al 46. No estudo de
Hammond et al 50, os autores avaliaram as pressões inspiratórias e expiratórias máximas
de 16 pacientes e 18 indivíduos saudáveis, e observaram que a PImáx e PEmáx estavam
17
reduzidas significativamente no primeiro grupo. Já no de Mancini et al 46 avaliaram a
endurance da musculatura inspiratória em 15 indivíduos com IC congestiva e oito
saudáveis por meio da ventilação voluntária máxima (VVM) e capacidade ventilatória
sustentada máxima (CVSM). Esse estudo demonstrou que tanto a VVM quanto a CVSM
estavam significativamente reduzidas no grupo dos pacientes 46. Esses achados podem
estar relacionados à redução do fluxo sanguíneo para a musculatura respiratória e a
fraqueza da musculatura esquelética generalizada causada pela doença de acordo com
os autores.
A fadiga muscular é considerada como uma falha para manter um nível desejado
de rendimento ou trabalho durante uma atividade repetitiva ou sustentada 51, estando
relacionada, dentre os diversos fatores associados ao fenômeno, o acúmulo de íons
hidrogênio e de metabólitos 52 como também o desvio nas concentrações de sódio e
potássio 53.
A partir dos achados sobre a disfunção ventilatória nos indivíduos com IC, o
treinamento da musculatura inspiratória tem sido apontada na literatura como treinamento
seletivo a fim de melhorar força e endurance da musculatura inspiratória, além de
promover um aumento da capacidade de exercício submáxima e máxima, proporcionando
ganhos funcionais para os pacientes 11,25,48,49,54-58.
Considerando a especificidade do treinamento, o TMI melhora a função respiratória
nas atividades diárias quanto ao tipo de padrão de recrutamento muscular requerido
durante o exercício ou atividades da vida diária do paciente 59. Mancini et al 46 observaram
que a percepção da dispnéia está correlacionada com a capacidade de gerar pressão
pelos músculos inspiratórios. Entretanto, os benefícios do TMI melhorando a capacidade
18
do exercício e dispnéia em pacientes com ICC permanecem controversos, frente à
escassez de estudos na literatura científica.
Laoutaris et al 48 estudaram o efeito do TMI em 37 pacientes com ICC, de classe
funcional II e III de acordo com a New York Heart Association (NYHA), na qualidade de
vida, na função pulmonar e nos testes cardiopulmonares máximo e submáximo. Estes
autores observaram melhora nestas variáveis nos pacientes que realizaram o TMI quando
comparados aos pacientes que não realizaram este treinamento.
A dispnéia ao esforço bem como a ortopnéia podem levar à fadiga da musculatura
respiratória, levando à hiperativação da musculatura acessória, com as características
tiragens nos pacientes cardiopatas sob esta condição, o que foi corroborado por Dall’Ago
et al.11 que avaliaram os efeitos do treinamento de músculos inspiratórios (TMI) sobre a
força muscular, a capacidade funcional e respostas ventilatórias ao exercício em
pacientes com insuficiência cardíaca crônica e fraqueza muscular inspiratória. Estes
autores concluíram que o TMI resultou num incremento da Pressão Inspiratória Máxima
(PImáx), no pico de VO2 e aumento na distância do Teste de Caminhada de 6 minutos
(TC6M), com conseqüente redução da sensação de dispnéia.
Embora os estudos 11,25,48,49,54-58 concordem sobre os benefícios do treinamento
muscular inspiratório para os indivíduos com IC, os protocolos utilizados são divergentes
em termos de valor da carga de resistência empregada, frequência e duração de
treinamento. As orientações fornecidas aos participantes sobre o modo de realização do
exercício também são variadas.
Dornelas de Andrade et al.60, motivados pela indefinição sobre qual o melhor
protocolo de TMI na doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC), apontaram a
necessidade de investigar o comportamento da musculatura diante de parâmetros como
19
sobrecarga inspiratória, uma vez que a literatura apresenta variações nos protocolos
de treinamento, gerando resultados variados. Os autores estudaram a ativação muscular
inspiratória em indivíduos com DPOC durante exercício com limiar de carga inspiratória a
30% da PImáx e encontraram uma importante participação de músculos acessórios na
execução do exercício.
Meyer et al.25 e Sousa et al.45 afirmam que a fraqueza muscular respiratória
observada em pacientes com insuficiência cardíaca têm um papel clínico importante sobre
mau prognóstico e queda na qualidade de vida. Sousa et al. 45 acrescentam ainda que,
em pacientes com cardiopatia chagásica crônica, esta fraqueza pode ser mediada por
níveis sanguíneos aumentados de citocinas pró-inflamatórias, as quais têm influência no
nível de atividade física e dispnéia.
Chiappa et al 49, em um estudo mais recente, observou aumento de 72% da PiMáx
naqueles pacientes que realizaram o TMI portadores de ICC associada a fraqueza da
musculatura inspiratória, quando comparados aos pacientes que não realizaram o
treinamento. Neste estudo também observou que o TMI induz marcantemente a
hipertrofia diafragmática, através de análises ultrasonográficas.
Microscopicamente os indivíduos com IC apresentam alterações fisiológicas e
mecânicas dos músculos respiratórios. Estudos histológicos realizados a partir da biópsia
do diafragma de indivíduos com IC demonstraram um aumento na proporção de fibras
tipo I (oxidativas) 61, o que sugere um mecanismo compensatório ao aumento do trabalho
ventilatório exercido por esse músculo. Em contrapartida, diminuição do diâmetro das
fibras musculares inspiratórias sem distinção do tipo também foi observado, o que pode
levar a redução da força 62. Essa hipotrofia pode estar relacionada à própria intolerância
dos pacientes para a realização das atividades cotidianas, acentuando o processo de
20
atrofia conseqüente à baixa demanda de utilização da musculatura 63. Sabendo-se que
nestes pacientes não é observada a mesma alteração biomecânica encontrada nos
indivíduos com DPOC, é sugerido que durante o TMI em indivíduos com ICC, a ativação
do diafragma seja priorizada.
Metaboreflexo muscular respiratório
Pacientes com ICC apresentam uma exacerbação do metaboreflexo muscular
inspiratório, onde a fadiga dos músculos inspiratórios leva a um redirecionamento do fluxo
sanguíneo da musculatura periférica para os músculos da respiração, diminuindo a
performace ao exercício aeróbico. O estudo de Miler et al 64 em modelo de ICC em cães,
mostrou que a habilidade dos músculos inspiratórios em “seqüestrar” o fluxo sanguíneo
dos membros é maior em animais com ICC. Sabendo que o paciente com ICC apresenta
disponibilidade de oxigênio prejudicada, associada ao aumento do trabalho para os
músculos inspiratórios, podendo estes fatores levar a um acúmulo mais precoce de ácido
láctico e a ativação das terminações aferentes que estimulam o sistema simpático,
culminando assim com uma vasoconstricção. 65-66
Assim, anormalidades dos músculos respiratórios somadas ao aumento do trabalho
dos músculos inspiratórios, provavelmente contribui para ativação exagerada do
metaboreflexo respiratório nesta população.67
21
Figura 1. Metaboreflexo muscular inspiratório.
Figura retirada de Lee M. Romer e Michael I Polkey. J Appl Physiol 104: 879–888,
2008.
22
5. ANEXAÇÃO DE ARTIGOS
Artigo Original 1
CHEST WALL REGIONAL VOLUME IN HEART FAILURE PATIENTS DURING
INSPIRATORY LOADED BREATHING.
Artigo aceito para na Respiratory Physiology & Neurobiology, com fator de impacto 2.382,
disponível em http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1569904811004095.
Artigo Original 2
DISTRIBUIÇÃO REGIONAL DA VENTILAÇÃO PULMONAR EM INDIVÍDUOS COM
INSUFICIÊNCIA CARDÍACA CRÔNICA APÓS SEREM SUBMETIDOS A UM
PROGRAMA DE TREINAMENTO DA MUSCULATURA INSPIRATÓRIA .
Este artigo será submetido ao European Journal of Heart Failure.
Artigo Original 3
CORRELAÇÃO DAS VARIÁVEIS ERGOESPIROMÉTRICAS DURANTE O EXERCÍCIO
MÁXIMO COM A FUNÇÃO PULMONAR, FORÇA MUSCULAR INSPIRATÓRIA E
QUALIDADE DE VIDA EM PACIENTES COM INSUFICIÊNCIA CARDÍACA CRÔNICA
DE ORIGEM CHAGÁSICA.
Este artigo será submetido à Revista Brasileira de Fisioterapia.
23
CHEST WALL REGIONAL VOLUME IN HEART FAILURE PATIENTS DURING
INSPIRATORY LOADED BREATHING
Daniella Cunha Brandão, Msc*: Department of Health Sciences, Federal University of
Pernambuco - Recife - Pernambuco – Brazil ([email protected]).
Susan Martins Lage, Msc: Department of Physical Therapy, Federal University of Minas
Gerais – Belo Horizonte – Brazil ([email protected]).
Raquel Rodrigues Britto, PhD: Department of Physical Therapy, Federal University of
Minas Gerais – Belo Horizonte – Brazil ([email protected]).
Wilson Alves de Oliveira Jr, Msc: Department of Cardiology, University of Pernambuco,
PROCAPE (Pronto Socorro Cardiológico de Pernambuco), Brazil ([email protected]).
Sílvia Marinho Martins: Department of Cardiology, University of Pernambuco, PROCAPE
(Pronto Socorro Cardiológico de Pernambuco), Brazil ([email protected]).
Andrea Aliverti , PhD: Department of Bioengineering, Politecnico di Milano- Milan- Italy
Larissa de Andrade Carvalho: Department of Physical Therapy - Federal University of
Pernambuco - Recife – Pernambuco – Brazil ([email protected]).
Jasiel Frutuoso do Nascimento Junior: Department of Physical Therapy - Federal
University of Pernambuco - Recife Pernambuco – Brazil ([email protected]).
Luciana Alcoforado, Msc: Department of Health Sciences, Federal University of
Pernambuco - Recife -Pernambuco – Brazil ([email protected]).
Inês Remígio, Mcs: Department of Health Sciences, Federal University of Pernambuco -
Recife -Pernambuco – Brazil ([email protected]).
Armele Dornelas de Andrade, PhD: Department of Physical Therapy - Federal University
of Pernambuco - Recife - Pernambuco – Brazil ([email protected]).
*Correspondence: Phone:+55 81 21268496
Address: Av. dos Reitores, Cidade Universitária Recife-PE Brazil.
24
Abstract
Were evaluated individuals divided into two groups: we studied chronic heart failure (CHF)
(19 patients with CHF plus cardiomegaly) and control (12 healthy volunteers) during
performance of inspiratory loaded breathing (ILB). We evaluated: spirometry, functional
capacity through the six-minute walk test (6MWT), and distribution of thoracoabdominal
volumes via optoelectronic plethysmography (OEP), namely volume variations of
pulmonary rib cage (Vrc,p), abdominal rib cage (Vrc,a), and abdomen (Vab). In each
compartment, the percentage contributions of right and left sides were also calculated.
During ILB, patients with heart failure were characterized by a significant reduction of the
Vrc,a volume variations compared to the control group. Correlations were found between
left %Vrc,a on the left side measured during ILB and left ventricular ejection fraction
(r = 0.468; p = 0.049), and dyspnea after the 6MWT (r = −0.878; p < 0.01).Then, patients
with CHF and cardiomegaly are characterized by a reduced mobility in left part of the lower
part of the rib cage, that contributes leading to increased perception of dyspnea during
submaximal exercise.
Keywords: Heart failure; Cardiomegaly; Respiratory mechanics; Respiratory muscle
recruitment; Respiratory control; Optoelectronic pletysmography.
25
1. Introduction
The main symptoms of chronic heart failure (CHF) are 26 dyspnea and fatigue
(Jefferies and Towbin, 2010; Pina, 2003). Various studies have pointed out how these
symptoms are related to 28 abnormalities in respiratory muscles (Drexler et al., 1992;
Coats, 1996) and the presence of cardiomegaly (Olson et al., 2006). Inspiratory 30
muscle dysfunction has been reported as a reduction in the capacity to generate
inspiratory muscle pressure and strength, a functional decline which can be attributed to
histological and biochemical 33 changes. Diaphragm biopsies from CHF patients have
demonstrated the occurrence of muscle fiber regeneration/transformation. Other 35
mechanisms might include proinflammatory cytokine activation and decreased blood flow
associated with the endothelial dysfunction characterizing CHF syndrome (Mancini et al.,
1994; Mitch and Goldberg, 1996). Some CHF patients exhibit lower maximal inspiratory
pressure (MIP) and inspiratory muscle endurance, factors known to result in exercise
limitation and deterioration in quality of life, in addition to worsening patient prognosis
(Dall’Ago et al, 2006). Studies on the role of cardiomegaly in respiratory symptoms of CHF
patients are scarce in the literature (Olson et al., 2007). Expansion of the limited thoracic
volume, where extra-pulmonary restriction may be caused by competition between the
lungs and heart for intrathoracic space, can lead to imbalance in the tho- racoabdominal
system. As the disease progresses and worsens, associated with cardiomegaly, minor
effort leads to more frequent and severe dyspnea episodes and early muscle fatigue sets
in (Ulrik et al., 1999). Optoelectronic plethysmography (OEP) is used to elucidate the
influence of cardiomegaly in regional distribution of ventilation in the thoracoabdominal
system of CHF patients (Aliverti and Pedotti 2003). No studies were found in the literature
using used the technique for this population. Therefore, the hypothesis for 57 this study is
26
that individuals with CHF and cardiomegaly 58 associated with diaphragmatic weakness
exhibit volumetric differences in the thoracoabdominal system during the inspiratory
loaded 60 breathing (ILB) test when compared to healthy 61 subjects. The present study
aimed to investigate whether 62 alterations in regional chest wall displacement, reflecting
abnormalities 63 in respiratory muscle action, are present in CHF patients with 64
cardiomegaly, and if these alterations are related to other functional parameters, namely
dyspnea.
2. Methods
2.1 Participant Characteristics
The study was based on a cross-sectional design in which a total of 31 individuals
were evaluated and divided into two groups: CHF and control. In the CHF group, nineteen
patients with a CHF diagnosis for the period from May to December 2010 were recruited
from an outpatient clinic at a hospital cardiac center according to the following inclusion
criteria: sedentary adults aged between 21 and 65 years; both sexes; diagnosed with CHF
associated with cardiomegaly; functional class II and III; hypertensive, ischemic, and
Chagas disease etiology; left ventricular ejection fraction (EF)< 45%; inspiratory muscle
weakness (predicted MIP<70%) (Neder et al., 1999); clinical stability (> 3 months);
duration of symptoms > 1 year, body mass index (BMI) < 35Kg/m2 and non-smokers or
former smokers with a smoking history <10 packs/year. Patients with the following
characteristics were not considered: unstable angina; myocardial infarction or cardiac
surgery in the three months prior to the start of the research; orthopedic diseases or
27
respiratory comorbidities such as asthma and COPD. All patients had their medications
optimized for CHF throughout the study. In the control group, there were twelve volunteer
participants with age, sex, and body mass index, similar to the group of patients with CHF.
The control group participants displayed a left ventricular ejection fraction (EF) > 50% and
had no cardiac chamber abnormalities history of hypertension, lung disease, or cardiac
ischemia; MIP above 80% (Neder et al, 1999) of predicted, in addition to being sedentary.
All participants were informed with respect to the research and signed a free and
informed consent form. This study was approved by the institutional Human Research
Ethics Committee and its registration was accepted by ClinicalTrial.gov with registration
NCT 01292902.
2.2 Functional data
2.2.1 Pulmonary function and strength measurement
A digital manometer (MVD-300, Globalmed, Brazil) connected to a mouthpiece with
a 2mm orifice was used to evaluate inspiratory muscle strength. Each patient performed
three maneuvers with variation of up to a maximum of 10% between them to reach the
MIP (Neder et al, 1999), from residual volume (RV) to total functional capacity (TFC)
considered the best of the three maneuvers.
A portable spirometer (Micro Medical, Microloop, MK8, England) was used for
pulmonary function testing. Forced vital capacity (FVC) andforced expiratory volume in
one second (FEV1) were evaluated in accordance with the recommendations of the
American Thoracic Society (American Thoracic Society, 2002).
2.2.2 Functional Capacity Evaluation
28
The six-minute walk test (6MWT) was used to assess functional capacity in term of
distance covered (6MWD) in accordance with the protocol established by the American
Thoracic Society (ATS) (2002). Before the test, the following resting parameters were
assessed: arterial pressure (AP), heart rate (HR), oxygen saturation (SpO2 - Onyx 9500
portable pulse oximeter), respiratory rate (RR), and dyspnea scale (Borg Scale).
2.3 Protocol for assessment during inspiratory loaded breathing
Inspiratory loaded breathing test was performed by using a threshold device
(Threshold Inspiratory Muscle Trainer, Healthscan Products Inc., Cedar Grove, New
Jersey), mostly used for inspiratory muscle training in healthy subjects ( Hostettler et al.,
2011) and in patients with various pathologies such as CHF (Dall’Ago et al., 2006;
Chiappa et al., 2008). The device was connected the mouthpiece. Duration the test, whose
duration was 3 minutes (De Andrade et al., 2005), the patient breathed through the
mouthpiece with the nose occluded by a noseclip, using 30% of the MIP. During the test,
the participants were encouraged to maintain a respiratory frequency between 12 and
16ipm. The exercise would be interrupted if HR increased more than 20% and/or SpO2
<88%.
2.4 Assessment of regional chest wall volumes by optoelectronic plethysmography (OEP)
OEP (BTS Bioengineering, Italy) measures volume changes in the
thoracoabdominal system through the placement of 89 markers formed by hemispheres
covered with retro-reflective paper, with the location of each of these hemispheres
determined by anatomical references in the anterior and posterior regions of the thorax
and abdomen. These markers were placed on the skin using hypoallergenic bioadhesives.
To capture the data during OEP, we used eight cameras placed around the patient and the
29
recorded images were transmitted to the computer, where a three-dimensional model is
formed from the markers placed on the individual’s body via OEP capture software (BTS
Bioengineering, Italy). The chest wall was divided into the following compartments (Figure
1), each divided into its right and left parts: pulmonary rib cage (RCp-the part of the rib
cage opposed to the lung); abdominal rib cage (RCa-the part of the rib cage opposed to
the diaphragm); and abdomen (AB) (Ferrigino et al., 1994; Aliverti and Pedoti, 2003). OEP
data acquisitions were performed with individuals positioned in the sitting position with
their arms at their sides. Data were gathered on two separate occasions: firstly, during
three minutes of quiet breathing, successively, during Threshold® ILB.
3. Statistical Analysis
Statistical analysis was performed by SPSS 18.0 software. The following tests and
analyses were conducted: Kolmogorov– Smirnov and Levene tests to assess sample
normality and analyze intergroup homogeneity; t-test for independent samples for
intragroup comparison of the right and left sides 160 of compartmental chest wall volumes
and same side compartmental volumes during normal breathing and inspiratory muscle
training; t-test for dependent samples, for intragroup comparisons of chest wall volumes of
the same side during normal breathing and inspiratory muscle training; Pearson’s
correlation analysis
to evaluate the relationship between abdominal rib cage 166 volume on the left side and
predicted MIP, 6MWD, and EF. Data were described as mean ± standard deviation (SD).
Confidence intervals and differences were regarded as significant at 95% and p < 0.05,
respectively.
30
4. Results
4.1 Population characteristics
The sample was calculated based on a pilot study for a power of 90% and α=0.05.
A 40% increase in abdominal thoracic volume (Vrc,a) on the left side was observed for the
control group compared to the group with heart failure.
The clinical, demographic, and medication characteristics are described in Table 1.
Intergroup differences include lower EF (p<0.01) and higher left ventricle systolic diameter
(LVSD) and left ventricle diastolic diameter (LVDD) (both with p<0.01) for the CHF group,
compared with the control group. The control group was characterized by higher
FVC%pred and FEV1%pred than CHF group (p=0.03 and p=0.01, respectively). The
control group also showed higher FVC and FEV1 in absolute values (p=0.01 for both
comparisons). In relation to MIP, the control group exhibited higher absolute and
%predicted values (p<0.01 for both comparisons) compared to the CHF group. Subject
belonging to the control group covered an higher 6MWD than CHF (p<0.01).
4.2 Regional distribution of chest wall volumes
The comparison of regional chest wall volume distribution between quiet breathing
and ILB on the same side of the thoracoabdominal system for each of the groups, as well
as a between-group analysis, is shown in Table 2. Analyzing each group separately, a
significant increase for all thoracoabdominal compartments, on both sides, was observed
during ILB for the two groups. CHF patients showed a significantly lower variations of
Vrc,a (both sides) compared to the control group during ILB.
31
In table 3 the comparison between right and left percentages of volume variations of
each compartment of the chest wall during quiet breathing and IMT for each group is
shown. Significant differences between right and left sides for variations of Vrc,a, Vab, and
Vcw were present during the performance of ILB in the CHF group (p<0.01, p<0.01, and
p= 0.04, respectively). The percentage contribution of right and left parts was 54.33±12.9%
and 45.30±9.10% in Vrc,a, 45.00±6.52% and 55.00±6.52% in Vab, and 48.04±5.38% and
52±5.31% in Vcw.
4.3 Correlation of % Vra on the left side with the functional data
A significant negative correlation (r=-0.878 and p<0.01) between Borg scale after
the 6MWT and the Vrc,a (left side) during ILB was present (Figure 2). A linear correlation
is at the limit of significance (r=0.468 and p=0.049) was present between Vrc,a ( left side)
and LV ejection fraction during ILB (Figure 3). No significant correlations between
variations of Vrc,a ( left side) during IMT and 6MWD (r=-0.064 and p=0.79), LSVE (r=0.03
and p=0.89), and LVSD (r=-0.11 and p=0.695) were found.
5. Discussion
Major Finding.In the present study we demonstrate that significant differences in the
regional distribution of thoracoabdominal volumes are present between patients with heart
failure associated with cardiomegaly and healthy controls. More specifically, the left side
of the lower rib cage is characterized by a lower displacement during ILB breathing. The
differences in regional distribution of chest wall volume are correlated with other functional
parameters, namely left ventricular ejection fraction and dyspnea.
32
Pulmonary Function, Inspiratory Muscle Strength, 6MWT and Borg Scale. Patients with
CHF were characterized by impaired lung fuction, as shown by the lower FVC, FEV1, and
FEF values compared to healthy individuals. These findings confirm studies in the
literature (Iversen et al., 2010). The mechanism by which these changes occur, however,
is not yet fully understood (Olson et al., 2007). Some authors attribute these findings to
respiratory muscle weakness, lung fluid imbalance, and exaggerated neurohumoral activity
(Rutten et al., 2006; Johnson et al., 2000; Daganou et al., 1999; Puri et al., 1994).
Agostoni et al (2000) proposed an influence of cardiomegaly on pulmonary function.
According to this study, patients with cardiomegaly, defined by an increase in
cardiothoracic index, showed lower FEV1 and FVC. In our study, cardiomegaly was
determined by the increase in the left ventricular systolic and diastolic diameters. This
increase in the cardiac chambers could be considered as a competing factor with
pulmonary parenchyma, leading to a deterioration in pulmonary function (Olson et al.,
2006; Olson et al., 2007; Agostoni et al., 2000).
In relation to inspiratory muscle strength, a MIP<70% was used as an inclusion
criterion for the CHF group. Respiratory muscle weakness and physical deconditioning
may be involved in the increase in respiratory work during hyperpnea existing at the time
of task performance (Witte and Clark, 2005; Clark et al., 1995). The reduction in functional
capacity, which may be assessed by the 6MWT, associated with reduced generation of
strength and endurance on the part of the inspiratory muscles, are factors that worsen
CHF patient prognosis and survival (Meyer et al., 2001). In our study we observed a
decrease in the distance covered and an increased Borg index after the 6MWT for CHF
group patients when compared to the healthy patients.
33
Distribution of chest wall volume variations. No differences between the groups were
observed during quiet breathing. However, an increase in volume was found in all compartments of
the thoracoabdominal system during the performance of ILB when compared to quiet breathing in
both groups. During ILB, the CHF group displayed smaller volume variations of the lower
rib cage compared to the control group. As this compartment reflects the direct action of
the diaphragm on the rib cage, reduced values observed in CHF patients during ILB are
indicative of its impaired action in developing inspiratory pressure. This is particularly evident
during ILB, i.e. a situation that requires a significant increase of the pressure developed by
inspiratory muscles (Meyer et al., 2001). It is of interest that the decrease of lower rib cage
displacement in CHF patients is not associated to a decrease in overall chest wall volume variations,
thus suggesting compensatory mechanisms in upper rib cage and in the abdominal compartments.
Aliverti et al (1997), observed that during exercise the abdominal muscles, in concert with the rib
cage muscles, play a double role of preventing costly rib cage distortions and unloading the
diaphragm so that it acts as a flow generator, whereas the rib cage and abdominal muscles take on
the task of developing the pressures required to move the rib cage and abdomen, respectively. This
mechanism could be the base of similar compensatory mechanisms observed in the CHF group.
Another original finding of our study was that in the two compartments submitted to
the action of the diaphragm, namely the lower rib cage and the abdomen, during ILB the
displacement of the left side was significantly lower than the right side in the CHF patients
but not in the control group. A possible explanation is that cardiomegaly would limit
effective diaphragmatic displacement on the left side, where a heart with increased volume
might represent a mechanical load for the diaphragm altering its normal return to its relaxed
position. This hypothesis is supported by the study of Olson et al (2006) who studied the
relationship between cardiac volume and pulmonary volume in the thoracic cavity of 44
34
individuals with CHF compared to healthy individuals via radiographic analysis. These
authors observed a strong correlation between heart size and pulmonary volume reduction
for CHF patients. They also suggest that the increase in cardiac volume and reduction in
pulmonary volume could contribute to the rapid and shallow breathing frequently observed
in this population, particularly during exercise.
In another study, the same group (Olson et al., 2007) evaluated pulmonary function
in CHF patients with cardiomegaly and observed lower values of FVC, FEV1, FEV1/FVC,
and FEF 25-75%. More recently, Olson and Johnson (2011) studied the influence of
cardiomegaly on respiratory disorder during exercise in patients with CHF and showed a
strong correlation between cardiac volume in tidal volume changes and respiratory frequency
during exercise.
Study limitations A limitation of this study is the absence of an additional group for
comparison, composed of patients with cardiomegaly related CHF without inspiratory
muscle weakness, enabling effects for each of these variables to be evsluated in
separadely. However, our data can be extrapolated for patients with CHF associated with
muscle weakness, elements commonly found in patients with CHF functional class II or III
(NYHA). In addition, the present study did not correlate thoraco-abdominal system
volumes with variables from maximal cardiopulmonary exercise test (VO2-Oxygen uptake
(Oxygen consumption) or VE/VCO 2, ventilatory equivalents for CO2) and with DLCO
(Lung diffusion for carbon monoxide), which could better elucidate behavior of these
volumes during maximum respiratory demand. This correlation is an important point to be
consider in the future studies as well concomitant OEP assessment during submaximal
exercise. The submaximal exercise selected in the present study was the six-minute walk
35
test, since it corresponds to the demands of activities of daily living. As such, OEP
evaluation of thoracoabdominal system volumes concomitant to this test would not be
possible.
Clinical Implications. Cardiomegaly and inspiratory muscle weakness are common in
patients with CHF. However, the exact action mechanisms of these two associated or
isolated factors in the determination of respiratory symptoms are still unknown. According
to our study, lower chest wall expansion in the diaphragmatic region would lead to an
increased perception of dyspnea during submaximal exercise in this population. Moreover,
changes observed in the pattern of regional chest wall volume distribution in CHF patients
compared to healthy individuals could serve as a base for other prospective studies using
inspiratory muscle training (IMT) and analyzing its effects on redistribution of pulmonary
ventilation in these patients. In conclusion, in CHF patients with cardiomegaly, asymmetric
expansion of the lower rib cage compartment is related to dyspnea and cardiac
impairment. This suggests that significant interplay exists between cardiac and respiratory
function, up to perceived effort sensation levels.
36
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40
Table 1. Demographics datas
Groups
p-value
Variables Control Heart Failure
n (% female)
Age(years)
BMI (Kg/m2)
HR (bpm)
RR (ipm)
LV ejection fraction (%)
DDLV(mm)
SDLV(mm)
FVC (L/s)
% Pred FVC
FEV1 (L/s) % Pred FEV1
Etiology [n(%)]
Chagas Disease Hypertensive
Ischemic
NYHA class [n(%)] Class II Class III
Medications [number(% of total)]
B-blocked Digitalis Diuretics
PiMáx(cmH2O)
%PiMáx
Distance (m) in TC6M Distance (m) % predito in
TC6M
Borg escale before TC6M Borg Scale after TC6M
7(58,4)
44,83±12,67
23,77±2,28
79,4±8,7
15,75±3,95
64,41±9,76
44,33±2,94
26,25±2,56
3,66±0,41 93,40±13,16
3,03±0,72
94,43±15,22 - - - - - - - -
95,55 ±12,33 97,80 ± 16,08
610,75 ± 73,95 89,09 ± 16,64
0,18 ± 0,02 1,13±0,35
7(36,0)
52,83±8,6
25,07±3,7
72,9±7,74
16,63±2,57
33,23±8,91
64,73±10,05
55,93±9,52
2,63±0,98 76,07±21,77
2,09±0,72
73,85±22,15
10(52,63) 5(26,31%) 4(21,05%)
9(47,36%) 10(52,63%)
8(42,10%) 6(31,57%) 12(63,15%)
45,94 ± 15,17 47,30 ± 14,32
426,47 ± 132,08 72,02 ± 23,40
0,06 ± 0,01 4,27±2,27
0,06
0,06
0,3
0,06
0,53
<0,01
<0,01
<0,01
0,03 0,01
0,01 0,01
- - - - - - - -
<0,01 <0,01
<0,01 0,04
0,26
<0,01
Values are given as the mean ± SD. Level of significance p<0,05. HR= Heart Rate; RR=
Respiratory Rate; FVC= Forced Vital Capacity; FEV1=Forced expired volume in the first
second; DDLV=diastolic diameter of left ventricle and SDLV=systolic diameter of left ventricle.
41
Table 2. Comparison of lung volumes for the six compartments of the thoracoabdominal system during quiet breathing and during inspiratory muscle
training.
QB- Quiet Breathing; EMI- Exercise Muscular Inspiratory (30%Pimax); Vrp- Pulmonary rib cage volume; Vra- Abdominal rib cage volume; Va- abdominal volume;
Vcw- Chest wall volume.
Values are expressed as mean±SD. Consider significant as p <0.05*.
Test t for dependent samples for into the same group and Test t for independent samples between two groups.
Lung Volumes
(compartments)
Control Group
Heart Failure Group
Control Group
x Heart Failure
Group (Left Side)
Control Group
x Heart Failure Group
(Right Side)
Left Side
p
Rigth Side
p
Left Side
p
Rigth Side
p
p
p
Vrc,p (Liters)
QB 0,08±0,03 <0,01* 0,09±0,04 <0,01* 0,09±0,05 0,03* 0,09±0,04 0,01* 0,639 0,85
EMI 0,25±0,08 0,26±0,09 0,17±0,11 0,18±0,09 0,08 0,06
Vrc,a (Liters)
QB 0,09±0,12 <0,01* 0,07±0,06 <0,01* 0,04±0,02 <0,01* 0,04±0,02 0,01* 0,06 0,06
EMI 0,17±0,06 0,20±0,15 0,08±0,05 0,10±0,08 0,01* 0,04*
Vab (Liters)
QB 0,12±0,01 0,03* 0,13±0,01 0,02* 0,12±0,06 0,04* 0,12±0,04 0,01* 0,86 0,72
EMI 0,27±0,02 0,28±0,02 0,20±0,01 0,23±0,19 0,36 0,53
Vcw (Liters)
QB 0,26±0,08 <0,01* 0,27±0,08 <0,01* 0,25±0,10 <0,01* 0,26±0,08 <0,01* 0,82 0,88 EMI 0,65±0,3 0,67±0,3 0,47±0,25 0,52±0,28 0,95 0,15
42
Table 3. Lung volumes for the six compartments of the system thoracoabdominal.
Vrc,p- Pulmonary rib cage volume; Vrc, a- Abdominal rib cage volume; Vab- abdominal volume; Vcw- Chest wall volume. Values are expressed as mean±SD. Consider significant as p <0.05. Test t for independent samples.
Lung volumes Control Group
p-valor Heart Failure Group
p-valor
Quiet Breathing
Vrc,p (%) Left side 49,67±3,64 0,348 50,20±3,43 0,714
Right side 51,35±4,86 49,80±3,43 Vrc,a (%)
Left side 50,95±4,70 0,329 47,52±5,93 0,273 Right side 49,03±4,7 50,77±9,40
Vab (%) 0,207 Left side 48,40±5,95 47,09±12,7 0,219
Right side 51,56±5,92 50,41±5,80 Vcw (%)
Left side 49,38±2,30 0,214 49,15±2,79 0,072 Right side 50,58±2,30 50,83±2,79
Inspiratory
Loaded Breathing (30% MIP)
Vrc,p (%) Left side 49,67±3,64 0,348 49,09±10,39 0,273
Right side 51,35±4,86 52,88±10,00 Vrc,a (%)
Left side 50,81±5,11 0,583 45,30±9,10 <0,01* Right side 49,60±5,5 54,33±12,97
Vab (%) Left side 48±3,86 0,053 45,00±6,52 <0,01*
Right side 51,46±4,64 55,00±6,52 Vcw (%)
Left side 49,67±4,45 0,214 48,04±5,38 0,043* Right side 51,15±3,18 52±5,31
43
Figura 1. Division thoracoabdominal dimensional system.
Vcw-Chest wall volume; Vrc,p-pulmonary rib cage volume; Vrc,a- abdominal
rib cage volume and Vab- abdominal volume.
44
Figura 2. Correlation between the contribution of the abdominal rib cage volume
with the Borg scale for dyspnea after exercise for patients with chronic heart
failure.
45
Figura 3. Correlation between the contribution of the volume of abdominal rib cage
on the left with an ejection into the left ventricle for patients with chronic heart
failure.
46
DISTRIBUIÇÃO REGIONAL DA VENTILAÇÃO PULMONAR EM INDIVÍDUOS
COM INSUFICIÊNCIA CARDÍACA CRÔNICA APÓS SEREM SUBMETIDOS A
UM PROGRAMA DE TREINAMENTO DA MUSCULATURA INSPIRATÓRIA: UM
ENSAIO CLÍNICO RANDOMIZADO E CONTROLADO
Brandão DC, Carvalho L, Frutuoso Júnior J e Dornelas de Andrade AF.
Daniella Cunha Brandão*
Mestre em Ciências da Saúde pela Universidade Federal de Pernambuco
Afiliação pela Universidade Federal do Rio grande do Norte
Larissa Carvalho
Aluna de iniciação científica pela Universidade Federal de Pernambuco.
Afiliação pela Universidade Federal de Pernambuco.
Jasiel Frutuoso Júnior
Aluno de iniciação científica pela Universidade Federal de Pernambuco.
Afiliação pela Universidade Federal de Pernambuco.
Armèle Dornelas de Andrade
PhD pela Bhristh Columbia-Canadá
Afiliação pela Universidade Federal de Pernambuco. Professora Adjunta do
Departamento de Fisioterapia.
Correspondência
Daniella Cunha Brandão
Rua Carlos Fernandes, 84 Hipódromo Recife-Pe
Telefone:+55 81 21268496e-mail: [email protected]
47
Resumo
Objetivos: Avaliar a distribuição regional da ventilação pulmonar em indivíduos
com insuficiência cardíaca crônica (ICC) após serem submetidos a um programa
de treinamento da musculatura inspiratória (TMI) e correlacionar com a
capacidade funcional e com qualidade de vida nestes doentes. Métodos e
resultados: Dezenove pacientes com ICC foram randomizados em dois grupos:
Grupo controle e Grupo TMI. Antes e após o treinamento muscular, os sujeitos
incluídos foram submetidos ao protocolo de avaliação dos músculos respiratórios,
espirometria digital, pletismografia opto eletrônica (PEO), teste de caminhada de 6
minutos(TC6M) e questionário de qualidade de vida(MLHFQ). Não houve
diferença para função pulmonar após o período de 12 semanas para ambos os
grupos. Entretanto, para o grupo TMI observa-se um aumento da PiMáx e PiMáx
predita; no escore do MLHFQ e na distância percorrida do TC6M além de uma
diminuição do Borg após o TC6M em relação ao grupo controle. Para a POE, o
grupo TMI apresentou maiores valores de volume total de caixa torácica (Vcw),
volume de caixa torácica abdominal (Vrc,a) e volume abdominal (Vab) em relação
ao grupo controle. Conclusões: O TMI para pacientes portadores de ICC
mostrou-se eficaz para melhora na força muscular, capacidade funcional e
qualidade de vida para esta população. Este trabalho também observou o
comportamento da distribuição dos volumes pulmonares para o sistema tóraco-
abdominal nesta população, elucidando que maiores volumes nos compartimentos
da caixa torácica abdominal e no compartimento abdominal podem refletir em uma
maior efetividade da contração diafragmática.
Palavras-chave: Insuficiência cardíaca, músculos respiratórios e pletismografia
opto- eletrônic
48
Abstract
Objective: To evaluate the regional distribution of pulmonary ventilation in patients
with chronic heart failure (CHF) after undergoing a program of inspiratory muscle
training (IMT). Methods and results: Nineteen patients with CHF were
randomized into two groups: control and IMT Group. Before and after muscle
training, the subjects underwent protocol included assessment of respiratory
muscles, digital spirometry, opto-electronic plethysmography, test 6-minute walk
(6MWT) and quality of life questionnaire (MLHFQ). There was no difference in lung
function after a period of 12 weeks for both groups. However, for the IMT group
there is an increase in MIP and MIP predicted, the score and distance MLHFQ,
6MWT and a decrease in the Borg after 6-MWT compared with the control group.
The IMT group had higher values Vcw (total rib cage volume), Vrc,a,( abdominal
rib cage volume) and Vab (abdominal volume) in the control group. Conclusions:
The IMT for patients with CHF was effective for improvement in muscle strength,
functional capacity and quality of life. This work also observed the behavior of the
distribution of lung volumes to the system thoracoabdominal in this population,
explaining that higher volumes in the abdominal compartment of the chest and
abdomen may reflect a greater effectiveness of diaphragmatic contraction.
Keywords: Heart failure, respiratory muscles and opto-electronic plethysmography.
49
1. INTRODUÇÃO
A Insuficiência Cardíaca Crônica (ICC) é uma síndrome complexa que se
manifesta em função de anormalidades cardíacas de origem estrutural ou
funcional, resultando em falhas no enchimento/ejeção do sangue ventricular.
Como conseqüência, o coração torna-se inábil para suprir adequadamente a
demanda sanguínea tecidual.1,2
Os principais sintomas de ICC são a dispnéia e a fadiga,3,4 sendo estes
resultantes de uma interação fisiopatológica que vai além do distúrbio
hemodinâmico em si.3-6 Investigações apontam que os pulmões, excetuando-se a
possibilidade de prejuízos na função pulmonar, não são os responsáveis pela
diminuição da capacidade funcional em pacientes com insuficiência cardíaca
crônica (ICC).4 Observando que as limitações hemodinâmica e pulmonar não
esgotam as explicações fisiopatológicas para o aparecimento da fadiga e dispnéia
em pacientes com ICC, vários estudos apontam o papel de anormalidades na
musculatura esquelética em pacientes portadores de ICC.6,7
Fadiga e dispnéia limitam as atividades da vida diária e realização de
exercício em pacientes com ICC.8 Estes sintomas podem ser explicados por uma
atrofia da musculatura esquelética, diminuição percentual das fibras do tipo I em
relação as fibras do tipo II, diminuição de enzimas oxidativas com rápido
esgotamento dos mecanismos glicolíticos, além de uma diminuição do número e
tamanho das mitocôndrias.9 Além disso, é sugestivo que a fraqueza da
musculatura respiratória pode estar envolvida no aumento do trabalho da
respiração durante a hiperpnéia necessária para realização de atividades com
maior gasto energético.10
50
A disfunção da musculatura inspiratória consiste em uma redução na
capacidade de gerar pressão e força pelos músculos inspiratórios. Esta diminuição
na força destes músculos pode ser atribuída a mudanças histológicas e
bioquímicas. Estudos histológicos observaram a partir da biópsia do diafragma de
indivíduos com ICC um aumento na proporção de fibras do tipo I, sugerindo um
mecanismo compensatório a sobrecarga ventilatória exercida por este músculos.
11 Além disso, a diminuição da força destes músculos também pode ser explicada
pela redução do diâmetro das fibras musculares levando a alterações
mecânicas.12 Clinicamente, esta disfunção pode levar a limitação ao exercício e
deteriorização na qualidade de vida, bem como piora no prognóstico destes
doentes.10
Tendo como objetivo a diminuição da disfunção da musculatura inspiratória
em pacientes com ICC, alguns estudos demonstram os efeitos do Treinamento
Muscular Inspiratório (TMI). 8,10,13 A musculatura inspiratória, em especial o
músculo diafragma, apresentam plasticidade, a qual está sujeita aos princípios do
treinamento.14 Considerando a especificidade do treinamento, o TMI melhora a
função respiratória nas atividades diárias quanto ao tipo de padrão de
recrutamento muscular requerido durante o exercício ou atividades da vida diária
do paciente. 15
Chiappa et al 13, em um estudo mais recente, observou aumento de 72% da
PiMáx em pacientes com ICC que realizaram o TMI portadores de ICC associada a
fraqueza da musculatura inspiratória, quando comparados aos pacientes que não
realizaram o treinamento. Este estudo também observou que o TMI induz
marcantemente a hipertrofia diafragmática, através de análises ultrassonográficas.
51
Outro aspecto de importante relevância clínica em um paciente com ICC é a
presença da cardiomegalia em alguns pacientes. Na cardiomegalia, o volume
torácico tem sua expansão limitada, onde a restrição extra-pulmonar pode ocorrer
causada pela existência de uma competição pelo espaço intratorácico entre os
pulmões e o coração. Com o avanço e agravamento da doença, associados a
cardiomegalia, mais freqüentes e graves são os estados de dispnéia aos menores
esforços e mais precocemente fadiga muscular é instalada.14-15
Assim, este estudo tem como objetivo avaliar a distribuição regional da
ventilação pulmonar em indivíduos com ICC após serem submetidos a um
programa de treinamento da musculatura inspiratória e correlacionar com a
capacidade funcional e com qualidade de vida nestes doentes.
2.MÉTODOS
Desenho da amostra
Trata-se de um ensaio clínico randomizado, duplo-cego e controlado onde
participaram 19 pacientes adultos portadores de insuficiência cardíaca crônica
(fração de ejeção de ventrículo esquerdo < 45%), com idade entre 21-65 anos, de
ambos os sexos, provenientes de instituições de referência no atendimento
cardiológico pelo Sistema Único de Saúde (SUS) em Pernambuco.
Critérios de inclusão e exclusão
Como critérios de inclusão, foram aceitos indivíduos adultos sedentários
diagnosticados como ICC de classe funcional II e III pela New York Heart
Association (NYHA); pertencentes aos estágios B ou C segundo as diretrizes do
52
American College of Sports Medicine 16, fração de ejeção do ventrículo esquerdo
menor que 45%(avaliados por ecocardiografia realizada no período ≤ 1 ano),
presença de cardiomegalia confirmada pelo aumento do diâmetro diastólico
(DDVE) e sistólico (DSVE) do ventrículo esquerdo associados a um índice cardio-
torácico (ICT)>0,5 ao raio-X de tórax; fraqueza da musculatura inspiratória
(PiMáxima<70% predito)17, estabilidade clínica incluindo nenhuma mudança na
classe de medicamentos por pelo menos três meses e sedentários (não ter feito
atividade física regular nos últimos seis meses ou não acumular 30 minutos ou
mais de atividade física moderada-3 a 6 METS na maioria dos dias da semana)16.
Como critérios de exclusão foram considerados os pacientes que apresentaram:
angina instável; infarto do miocárdio ou cirurgia cardíaca prévia até três meses
antes do início da pesquisa; doenças ortopédicas, infecciosas ou metabólicas
crônicas; tratamento com esteróides, hormônios ou quimioterapia; razão do
volume expiratório forçado no primeiro segundo pela capacidade vital forçada
(VEF1/CVF) < 70% do predito caracterizando distúrbio respiratório obstrutivo18,
doenças respiratórias, fumantes e ex-tabagistas com história de mais de 20
cigarros/dia por período maior de 10 anos.
Avaliação Diagnóstica
Os pacientes elegíveis foram inicialmente avaliados pela história clínica,
exame físico, eletrocardiograma de repouso, ecocardiograma, função pulmonar e
força muscular inspiratória. Depois do esclarecimento do método, sanadas as
dúvidas e preenchido o Termo de Consentimento Livre e Esclarecido (TCLE)
aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa, os indivíduos foram alocados
53
randomicamente, através do método cara ou coroa, em dois grupos: grupo
tratamento, o qual realizou o TMI com 30% da PiMáx ou grupo controle, onde os
pacientes deste grupo não realizaram o TMI. Antes e após o treinamento
muscular, os sujeitos incluídos foram submetidos ao protocolo de avaliação dos
músculos respiratórios (MVD-300, Globalmed, Brasil), espirometria digital (Micro
Medical, Microloop MK8, Inglaterra), pletismografia opto eletrônica (BTS
Bioengineering, Itália), teste de caminhada de 6 minutos(TC6M) e questionário de
qualidade de vida, conforme descritos a seguir:
Mensuração da força e da função pulmonar
Para avaliação da força da musculatura inspiratória foi usado o
manovacuômetro digital (MVD-300, Globalmed, Brasil) conectado a uma boquilha
com uma oríficio de 2mm para diminuir a influência da pressão de fechamento da
glote. Cada paciente, na posição sentada, realizou até seis manobras para
aquisição da PiMáx, partindo do volume residual (VR) até a capacidade funcional
total (CPT) sendo considerada a melhor das três manobras com variação < 10%
entre elas.
Para avaliação da função pulmonar foi utilizado o espirômetro portátil (Micro
Medical, Microloop MK8, Inglaterra) e avaliados a capacidade vital forçada (CVF),
volume expiratório forçado no primeiro segundo(VEF1), fluxo expiratório forçado
25-75% (FEF25-75%) e VEF1/CVF sendo as manobras realizadas de acordo com as
recomendações da American Thoracic Society19.
54
Avaliação da mecânica respiratória através da Pletismografia Optoeletrônica
(POE):
Foi utilizado o pletismógrafo optoeletrônico (POE), da BTS Bioengineering
(Itália). Inicialmente foram realizados ajustes da posição das câmeras de captação
infravermelho e o procedimento de calibração das mesmas para informar ao
sistema sobre a posição dos eixos tridimensionais (X, Y e Z), assim como
determinar a área de trabalho na qual a parede torácica do indivíduo irá ocupar
durante a coleta. Para isso, foi utilizada uma ferramenta de calibração que contém
três eixos com marcadores refletivos acoplados. Nesta fase, não é necessária
participação do indivíduo que será avaliado. Nas coletas realizadas na posição
sentada, o examinador posicionou 89 marcadores anterior e posteriormente no
tronco, das clavículas às espinhas ilíacas ântero-superiores, ao longo de linhas
horizontais e verticais pré-definidas para a formação do modelo tridimensional.
Este modelo tridimensional divide o sistema tóraco-abdominal em 3 partes: volume
de caixa torácica pulmonar(Vrc, p- pulmonary rib cage volume), volume de caixa
torácica abdominal (Vrc, a- abdominal rib cage volume) e volume do
compartimento abdominal (Vab-abdominal volume). A soma destes três volumes
forma o volume total da caixa torácica (Vcw chest wall volume) (Figura 1). Em
seguida, foi iniciada a filmagem para aquisição dos dados: três minutos iniciais
para respiração tranqüila e mais três minutos durante o treinamento muscular
inspiratório (TMI). Após a coleta dos dados, os mesmos foram processados por
meio de softwares específicos para determinação dos volumes pulmonares.17
Treinamento da musculatura inspiratória (TMI):
55
Todos os pacientes do estudo foram informados para utilizar o Threshold®
por 30min por dia, sete vezes por semana por doze semanas consecutivas.10
Entretanto, para aqueles pacientes do Grupo Controle, foi utilizado um Threshold
® sem resistência, deixando assim, os pacientes cegos quanto ao tratamento. Já
para o grupo tratamento, a resistência inspiratória do Threshold® foi de 30% da
PiMáx, e semanalmente foi ajustada esta carga para que a mesma permaneça
constante. Entretanto, os pacientes do grupo controle também foram avaliados
semanalmente para que fosse homogenizado o efeito da aprendizagem para a
manobra da manovacuometria. A coleta de dados era realizada por um
pesquisador cego quanto ao tratamento. Durante o treinamento, os pacientes
foram instruídos a inspirar até a entrada do ar e para manterem uma freqüência
respiratória entre 12 e 16 incursões por minuto. Em cada semana, seis dias o
paciente realizou o TMI em ambiente domiciliar e um dia no laboratório com
supervisão do pesquisador. Também era realizado um acompanhamento a
distância e por via de chamadas telefônicas para todos os dias em que o paciente
realizava o TMI em casa para minimizar o viés de informação, para ambos os
grupos. Também era instruído ao paciente que o mesmo anotasse todos os dias a
duração do TMI e possíveis intercorrências.
Avaliação da capacidade funcional submáxima(teste submáximo de esforço):
Para avaliação da capacidade funcional foi utilizado o teste de caminhada
de 6 minutos (TC6M) seguindo o protocolo publicado pela American Torax Society
(ATS). 19
56
Questionário de qualidade de vida: Minnesota Living With Heart Failure
Questionnaire (MLHFQ)
O MLHFQ é um questionário validado para população brasileira composto
por 21 questões relativas às limitações que freqüentemente estão associadas com
o quanto a insuficiência cardíaca impediu o paciente de viver como ele gostaria
durante o último mês. Para cada questão pode ser atribuído um valor de 0 (zero) a
5 (cinco), sendo o maior escore indicativo de pior qualidade de vida. O escore total
é obtido por meio da soma dos 21 itens, com intervalo possível de 0 a 105. 21,22
3. ANÁLISE ESTATÍSTICA
Para análise estatística foi utilizado o sofware SPSS (Statistical Package for
the Social Sciences) versão 18.0. Os dados foram apresentados em média ± DP e
foi considerado como nível de significância p<0,05 e um intervalo de confiança de
95%. Foi utilizado o teste exato de Fischer para as variáveis categóricas e o Teste
de Mann-Whitney para comparação entre os grupos.
4. RESULTADOS
A amostra foi calculada a partir de um estudo piloto com 10 pacientes para
um poder (1- β) de 95% e um α de 5%. Para isso, foi considerado um aumento no
Vab de 85% e na PiMáx de 150% para o grupo tratamento em relação ao grupo
controle após o TMI. Assim, a amostra calculada ficou entre 6 e 18 pacientes. Em
nosso estudo foram estudados 19 pacientes, sendo 11 para o grupo TMI e 8 para
o grupo controle. Pode-se observar a randomização através do diagrama
57
apresentado na Figura 2. Na Tabela 1, observa-se o comportamento basal dos
dados demográficos, clínicos e farmacológicos para ambos os grupos.
Na Tabela 2 observa-se o padrão da distribuição regional do sistema
tóraco-abdominal antes do tratamento para ambos os grupos. Observa-se um
aumento em todos os volumes compartimentais durante o TMI para os dois
grupos, sendo compartimento abdominal predominante para ventilação destes
pacientes.
Na Tabela 3 demonstra-se que não houve diferença para função pulmonar
após o período de 12 semanas para ambos os grupos. Entretanto, para o grupo
TMI observa-se um aumento da PiMáx e PiMáx predita; no escore do MLHFQ e na
distância percorrida do TC6M e uma diminuição do Borg após o TC6’ em relação
ao grupo controle. A Figura 3 apresenta um correlação negativa entre o Borg após
TC6M e a PiMáx para todos os pacientes após as 12 semanas.
Não foram encontradas diferenças para a distribuição dos volumes
compartimentais durante a respiração tranqüila após as 12 semanas entre os dois
grupos, controle e tratamento, respectivamente [(Vcw:
0,45±0,15;049±0,12;p=0,40), (Vrc,p: 012±0,02; 0,16±0,06;p=0,16),
(Vrc,a:0,06±0,03; 0,08±0,05; p=0,65) e (Vab: 0,25±0,11; 0,24±0,06; p=0,96). Uma
correlação positiva entre o Vab durante o TMI e a PiMáx pode ser observada na
Figura 4. Durante o TMI, após o tratamento, o grupo TMI apresentou maiores
valores de Vcw, Vrc,a e Vab em relação ao grupo controle (Figura 5).
5. DISCUSSÃO
58
Este foi o primeiro estudo que avaliou a distribuição regional da ventilação
através da POE em pacientes com ICC além da análise dos dados funcionais:
função pulmonar, força músculos inspiratórios e qualidade de vida.
Capacidade Funcional e Qualidade de Vida
Após o TMI, foi observado em nosso estudo um aumento de 40% para
distância percorrida durante o TC6’ para os pacientes que realizaram o TMI em
relação ao grupo controle, somada a uma diminuição da sensação da dispnéia
nestes doentes, concordando com os estudos de Laoutaris et al 23 e Dall’ Ago et
al.10 Participaram do primeiro estudo 32 pacientes portadores de ICC associada a
fraqueza dos músculos inspiratórios. Destes, 16 foram submetidos ao TMI com
carga inspiratória referente a 30% da PiMáx, durante 12 semanas com ajuste
semanal da carga e 16 pacientes faziam parte do grupo controle. Estes autores
observaram um aumento de 17% para o VO2Máx e de 19% para distância
percorrida durante o TC6M para os pacientes que realizaram o TMI. Laoutaris et
al23 observaram resultados semelhantes aos nossos e aos de Dall’ Ago et al10
quando estudaram 37 pacientes portadores de ICC (20 pacientes fizeram parte do
grupo TMI e 17 do grupo controle) submetidos ao TMI. Entretanto, Johnson et al 24
observaram resultados contrários aos nossos e aos estudos acima citados.
Dezoito pacientes participaram deste estudo, sendo nove do grupo controle e nove
para o grupo TMI. Estes autores afirmaram que o TMI não influenciou na
capacidade de exercício e na qualidade de vida da população em estudo.
Entretanto, estes resultados contrários podem ser explicados por diferenças
metodológicas entre os estudos, onde neste último, o grupo controle realizou o
59
TMI com 15% da PiMáx e o tempo do TMI para ambos os grupos foi de 8 semanas,
o que pode ter influenciado nos resultados.
O aumento da performace durante o teste de caminhada pode ser resultado
da atenuação do metaboreflexo dos músculos inspiratórios causado pelo TMI,
onde provavelmente houve aumento do fluxo sanguíneo para os músculos da
periferia, aumentando assim a distância percorrida. 10,13 Ao mesmo tempo em que,
a diminuição da fraqueza diafragmática, diminuiu a ação dos músculos acessórios,
levando a diminuição da sensação da dispnéia.25
O estudo de Mancini et al 26 foi um dos primeiros a correlacionar a
sensação da dispnéia através da escala de Borg com a força dos músculos
inspiratórios em pacientes com ICC. Estes autores afirmaram haver uma
correlação positiva entre estes dois fatores e sugerem, que a força dos músculos
respiratórios estão envolvidos na gênese da dispnéia. Uma vez que, em nosso
estudo foi observado que quanto maior a força dos músculos inspiratórios, menor
a sensação da dispnéia para os pacientes com ICC, sugerimos que o TMI, ao
aumentar a força destes músculos, promova uma redução do trabalho respiratório
para uma mesma demanda.
Força muscular inspiratória e função pulmonar
Não foram encontradas diferenças para a função pulmonar após o
tratamento para ambos os grupos, concordando com vários estudos.10,23,24,25,27
Entretanto foi observado um acréscimo de 160 % para a Pimáx entre os pacientes
que realizaram o TMI, concordando com estudos prévios.10,23,24,28 Dell´lAgo et al10
justificaram este incremento na força da musculatura inspiratória o fato de todos
60
os pacientes envolvidos apresentarem fraqueza destes músculos este fator
associado a uma regulação semanal da carga inspiratória, fez com estes
pacientes não fortalecessem o diafragma isoladamente, como também os outros
músculos inspiratórios.
Distribuição da ventilação pulmonar
Durante a respiração tranqüila, seja antes ou após o tratamento,
observamos uma maior contribuição do Vab em relação aos volumes da caixa
torácica (Vrc,p e Vrc,a) para ambos os grupos, acentuando-se este
comportamento durante o TMI. Até o momento não foram encontrados estudos a
respeito desta distribuição para pacientes com ICC. Entretanto, estudo prévio29
com pessoas saudáveis demonstra maior contribuição dos volumes da caixa
torácica em relação ao Vab quando em posição sentada. Esta diferença na
distribuição da ventilação em pacientes com ICC pode ser atribuída a presença da
cardiomegalia, onde a mesma funcionaria como uma barreira para a expansão
pulmonar, tendo que o indivíduo lançar mão de padrões adaptativos para a
expansão do sistema tóraco-abdominal.
Após o tratamento foram observados maiores valores para o Vrc,a e Vab,
com conseqüente aumento Vcw, para o grupo TMI em relação ao controle. Alguns
estudos podem justificar estes achados. Aliverti et al, 30 em estudo que avaliou a
associação dos compartimentos do sistema tóraco-abdominal através da POE
com achados ultrasonográficos em indivíduos saudáveis, afirmaram estreita
correlação entre o deslocamento diafragmático com o Vab. Caruana et al 31
avaliaram o posicionamento e deslocamento do diafragma através de achados
61
ultrasonográficos em vinte pacientes portadores de ICC comparados com cem
indivíduos saudáveis. Estes autores observaram que o diafragma dos pacientes
com ICC encontrava-se em uma posição mais caudal em relação aos indivíduos
saudáveis, levando para uma desvantagem mecânica para este músculo. Estes
mesmos autores sugerem que a cardiomegalia seja o fator responsável por este
mecanismo.
Em nosso estudo, além de maiores valores para o Vrc,a e Vab para o grupo
TMI, houve uma correlação positiva, após o TMI entre o Vab e a PiMáx. Estes
dados sugerem que o TMI, ao aumentar a força diafragmática, promoveu um
maior deslocamento deste músculo, aumentando a vantagem mecânica,
contrabalanceando a ação da cardiomegalia e diminuindo as repercussões da
competição intra-torácica(pulmão-coração). Além disso, a melhora nesta
vantagem mecânica durante o exercício com carga inspiratória, pode refletir em
uma diminuição na fadiga para os músculos inspiratórios, atenuando o
metaboreflexo e redirecionando fluxo sanguíneo para a musculatura periférica.
Assim, podemos concluir que o TMI para pacientes portadores de ICC
mostrou-se eficaz para melhora na força muscular, capacidade funcional e
qualidade de vida para esta população. Este trabalho também observou o
comportamento da distribuição dos volumes pulmonares para o sistema tóraco-
abdominal, elucidando que maiores volumes nos compartimentos da caixa
torácica abdominal e compartimento abdominal podem refletir em uma maior
efetividade da contração diafragmática.
Limitações do estudo
62
Neste estudo não foi utilizada a avaliação ultrasonográfica para observação
do deslocamento diafragmático, o que poderia trazer maiores elucidações para a
distribuição regional da ventilação nesta população. Outra limitação seria a não
indicação de extrapolação destes dados para os pacientes que não apresentam
fraqueza da musculatura inspiratória. Também não avaliamos o metaboreflexo
com análise da variação de fluxo sanguíneo para musculatura periférica.
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Figura 1. Distribuição tridimensional do sistema toracoabdominal.
68
Vcw- Volume da caixa torácica total; Vrc,p-volume da caixa torácica
pulmonar; Vrc, a- volume da caixa torácica abdominal e volume do
compartimento abdominal.
69
Figura 2. Diagrama da randomização.
70
Figura 3. Correlação entre a pressão inspiratória máxima e a escala de Borg para
dispnéia ao término do teste de caminhada de seis minutos após as 12 semanas
de treinamento.
TC6’- Teste de caminhada de seis minutos e PiMáx- pressão inspiratória
máxima.
71
Figura 4. Correlação entre a pressão inspiratória máxima e volume do
compartimento abdominal após as 12 semanas de treinamento.
Vab (L)- volume abdominal e PiMáx- pressão inspiratória máxima.
72
Figura 5. Comparação dos volumes compartimentais do sistema toracoabdominal
entre os grupos controle de TMI.
*p=0,01; **p=0,02; ***p=0,009
73
Tabela 1. Dados demográficos, clínicos e farmacológicos.
Dados Grupo Controle (Média±DP)
Grupo TMI (Média±DP)
P valor
Sexo 3M/5H
2M/8H 0,16
Idade(anos) 50,50±12,47
54,72±6,58 0,50
IMC(Kg/m2) 25,06±4,4
24,15±4,81 0,76
FR(ipm) 16,12±2,9
15,72±1,34 0,42
FC(bpm) 61±10,55
71,72±10,51 0,27
PAS(mmHg) 107±15
110±13 0,32
PAD(mmHg) 77±11
89±15 0,37
Dados ecocardiográficos Fração de ejeção (%) 34±3,96 32,00±8,34 0,78
DDVE(mm) 62,88±4,48 65,45±11,59 0,60 DSVE(mm)
55,75±6,79 60±9,43 0,40
Etiologia Doença de Chagas 6 6 0,56
Isquêmica 1 1 0,90 Hipertensiva
1 3 0,87
Classe Funcional (NYHA) II 4 6 0,87
III 4 5 0,79
Medicamentos
β-bloqueador 8 11 1,00 Diuréticos 7 10 0,08 Digitálicos 5 7 0,72
Função Pulmonar
VEF1(L/s) 2,14±0,90 2,19±0,33 0,48 % VEF1predito 72,12±10,21 75,12±8,16 0,45
CVF(L/s) 2,75±1,15 2,99±0,70 0,71 % CVFpredito 76,91±11,50 78,01±9,50 0,76
% VEF1 /CVFpredito 97±9,60 92,45±10,27 0,08 FEF25-75% (L/s) 2,50±1,22 2,34±0,73 0,07
%FEF25-75%predito 76,25±17,31 73,15±13,31 0,06
Força Muscular Inspiratória
PiMáx(cmH2O)
41,38±18,18
52,80±14,89
0,10
% PiMáx 41,02±18,18 51,36±14,91 0,18
Qualidade de Vida (MLHFQ)
51,38±17,78
33,55±19,55
0,05 Distância percorrida no
TC6’(m) 353,25±140,76 450,09±84,52 0,10
Borg após o TC6’ 7,38±2,38 5,55±1,86 0,14
74
Valores expressos em media±DP. Nível de significância p<0,05. IMC=Índice de
massa corpórea; FR=Frequência respiratória; FC=Frequência cardíaca;
PAS=Pressão artéria sistólica; PAD= Pressão artéria diastólica; DDVE=Diâmetro
diastólico do ventrículo esquerdo; DSVE=Diâmetro sistólico do ventrículo
esquerdo; CVF=Capacidade vital forçada; VEF1=Volume expiratório forçado no
primeiro segundo; FEF25-75%=Fluxo expiratório forçado entre 25-75% da CVF;
PiMáx=Pressão inspiratória Máxima e MLHFQ = Minessota Living with Heart
Failure Qustionnaire.
75
Tabela 2. Distribuição regional do sistema tóraco-abdominal antes do tratamento.
Valores expressos em média±DP. Teste Mann-Whitney. Vcw= Volume do
sistema tóraco-abdominal como um todo; Vrc,p= Volume da caixa torácica
pulmonar; Vrc,a=Volume da caixa torácica abdominal e Vab=Volume
abdominal.
Variáveis Grupo Controle Média±DP
Grupo TMI Média±DP
P-valor
Respiração Espontânea Vcw
0,49±0,18 0,47±0,26 0,66
Vrc,p
0,18±0,06 0,15±0,07 0,15
%Vrc,p
38,52±10,88 32,30±8,38 0,27
Vrc,a
0,08±0,03 0,06±0,02 0,60
%Vrc,a
15,83±4,04 14,00±6,60 0,60
Vab
0,23±0,10 0,38±0,24 0,90
%Vab
45,64±11,24 52,37±10,58 0,09
Durante o TMI Vcw
0,78±0,48 1,17±0,70 0,12
Vrc,p
0,35±0,17 0,44±0,23 0,51
%Vrc,p
46,10±6,35 34,10 0,14
Vrc,a
0,17±0,08 0,21±0,16 0,69
%Vrc,a
11,55±5,82 14,50±6,86 0,08
Vab
0,27±0,22 0,52±0,16 0,07
%Vab
43,36±33,64 45,62±14,61 0,08
76
Tabela 3. Função pulmonar, força muscular inspiratória, capacidade funcional e
qualidade de vida para ambos os grupos após doze semanas.
Valores expressos em media±DP. Nível de significância p<0,05. CVF=Capacidade
vital forçada; VEF1=Volume expiratório forçado no primeiro segundo; FEF25-
75%=Fluxo expiratório forçado entre 25-75% da CVF; PiMáx=Pressão inspiratória
Máxima, MLHFQ = Minessota Living with Heart Failure Questionnaire e TC6’=
Teste de caminhada de seis minutos.
Variáveis Grupo Controle Grupo TMI P-valor
VEF1
2,16±0,87 2,22±0,36 0,38
%VEF1pred
74,14±9,01 77,34±8,24 0,56
CVF
2,55±1,05 2,86±0,98 0,45
%CVF pred
72,15±10,80 79,0±7,50 0,59
% VEF1/CVF
92±8,80 89,05±7,27 0,08
FEF25-75%
2,40±1,12 2,45±0,89 0,06
% FEF25-75%
74,56±14,30 77,16±14,31 0,07
PiMáx
42,12±11,72 110,81±17,64 <0,001
% PiMáx 40,71±10,94 105±14,38 <0,001
Qualidade de Vida
(MLHFQ)
50,25±17,80
13,27±10,31
<0,001
Distância percorrida no
TC6’(m)
363,68±87,55
511,87±78,92
0,001
Borg após o TC6’ 5,5±2,82 2,40±2,14 0,01
77
REGIONAL LUNG VENTILATION DISTRIBUTION AMONG INDIVIDUALS WITH
CHRONIC HEART FAILURE AFTER AN INSPIRATORY MUSCLE TRAINING
PROGRAM: A RANDOMIZED CONTROLLED CLINICAL TRIAL
Brandão DC, Carvalho L, Frutuoso Júnior J e Dornelas de Andrade AF.
Daniella Cunha Brandão*
Masters in Health Sciences at the Federal University of Pernambuco.
Affiliated with the Federal University of Rio Grande do Norte.
Larissa Carvalho
Undergraduate student at the Federal University of Pernambuco.
In affiliation with the Federal University of Pernambuco.
Jasiel Frutuoso Júnior
Undergraduate student at the Federal University of Pernambuco.
In affiliation with the Federal University of Pernambuco.
Armèle Dornelas de Andrade
PhD through British Columbia-Canada
In affiliation with the Federal University of Pernambuco. Assistant Professor in the
Department of Physiotherapy.
Corresponding Author:
Armèle Dornelas de Andrade
Telefone:+55 81 21268496
e-mail: [email protected]
78
Abstract
Objectives: To evaluate regional lung ventilation distribution in patients suffering
from chronic heart failure (CHF) after completing inspiratory muscle training (IMT)
and correlate it with functional capacity and quality of life among these individuals.
Methods and Results: Nineteen CHF patients were randomly assigned to two
groups: Control and IMT. Before and after muscle training, subjects were submitted
to assessment protocol for respiratory muscles, digital spirometry, optoelectronic
plethysmography (OEP), the six-minute walk test (6MWT) and a quality of life
questionnaire (MLHFQ). There was no difference in lung function following the 12-
week training period in either group. However, the IMT group showed an increase
in actual and predicted MIP, higher MLFHQ score and greater distance walked in
the 6MWT, as well as a reduction in the Borg scale after the 6 MWT in relation to
the control. For the OEP, IMT group members exhibited higher values for total
chest wall volume (Vcw), abdominal rib cage volume (Vrc,a) and abdominal
volume (Vab) when compared to the control. Conclusions: For patients with CHF,
IMT proved efficient in improving muscle strength, functional capacity and quality of
life. The present study also analyzed the distribution behavior of lung volumes for
the thoracoabdominal system in this population, showing that larger abdominal rib
cage and abdomen volumes may result in more effective diaphragmatic
contraction.
Keywords: Heart failure, respiratory muscles and optoelectronic plethysmography
79
INTRODUCTION
Chronic heart failure (CHF) is a complex syndrome caused by functional or
structural cardiac abnormalities, leading to defects in ventricular filling/ejection. As
a result, the heart is unable to adequately supply the blood demand of tissues.1,2
The main symptoms of CHF are dyspnea and fatigue,3,4 caused by a
physiopathological interaction beyond the hemodynamic disorder itself.3-6
Research shows that the lungs, with the exception of possible pulmonary function
damage, are not responsible for reduced functional capacity in patients with
chronic heart failure (CHF).4 Since hemodynamic and pulmonary limitations do not
sufficiently explain the appearance of fatigue and dyspnea in CHF sufferers,
several studies suggest that skeletal muscle abnormalities may contribute to these
symptoms among subjects with CHF.6,7
Fatigue and dyspnea hamper performance in activities of daily living and
exercise among patients with CHF.8 These symptoms are caused by skeletal
muscle atrophy, lower percentages of type I fibers in relation to type II, a decline in
oxidative enzymes with rapid depletion of glycolytic mechanisms, as well as a
decrease in the size and number of mitochondria.9 In addition, respiratory muscle
weakness may be involved in increased breathing effort during hyperpnea required
to perform activities with greater energy expenditure.10
Inspiratory muscle dysfunction is characterized by a reduction in their ability
to generate pressure and force. This decreased strength is the result of histological
and biochemical changes. Based on diaphragm biopsies of individuals with CHF,
histological studies recorded an increase in type I fibers, suggesting a
compensatory mechanism for the ventilation overload of these muscles. 11
80
Moreover, weakness in these muscles can also be explained by the reduced
diameter of muscular fibers, causing mechanical alterations.12 Clinically, this
dysfunction may lead to limited exercise ability and diminished quality of life, as
well as a less favorable prognosis among individuals affected.10
In an attempt to reduce respiratory muscle dysfunction in CHF sufferers,
several investigations have demonstrated the effects of Inspiratory Muscle Training
(IMT). 8,10,13 Inspiratory muscles, particularly the diaphragm, exhibit plasticity and
are therefore susceptible to the principles of training.14 In accordance with the
specificity of training, IMT improves respiratory function in daily activities with
regard to the type of muscle recruitment pattern required during exercise or
activities of daily living of patients. 15
A recent study by Chiappa et al 13, recorded a 72% increase in MIP among
individuals who underwent IMT and suffered from CHF related to inspiratory
muscle weakness, compared to patients not submitted to training. Using ultrasound
testing, the investigation also found that IMT provoked notable diaphragmatic
hypertrophy.
Another clinically significant aspect in CHF sufferers is the presence of
cardiomegaly in some patients. In this condition expansion of the chest wall is
limited and extrapulmonary restriction, caused by competition between the lungs
and heart for space inside the chest, may occur. As the disease advances and
worsens, in association with cardiomegaly, episodes of dyspnea become more
frequent and severe with minimal effort and muscle fatigue sets in progressively
sooner.14-15
81
Thus, the present study aims to assess regional lung ventilation distribution
in patients with CHF after completing an inspiratory muscle training program and
correlate it with functional capacity and quality of life among these individuals.
METHODS
Sample design
The present investigation is a double-blind, controlled and randomized
clinical trial. Subjects were 19 adults of both sexes with chronic heart failure (left
ventricle ejection fraction < 45%), aged between 21 and 65 years, and treated at
reference institutions for cardiology care through the National Health System (SUS)
in Pernambuco state.
Inclusion and exclusion criteria
Inclusion criteria were sedentary adults diagnosed with functional class II
and II CHF in accordance with the New York Heart Association (NYHA); in stage B
or C according to American College of Sports Medicine 16 guidelines, with left
ventricle ejection fraction lower than 45% (evaluated by echocardiogram in a
period ≤ 1 year), cardiomegaly confirmed by increased left ventricle end-diastolic
(LVDD) and end-systolic diameter (LVESD) associated with a cardiac index (CI)
>0.5 according to chest X-rays; inspiratory muscle weakness (MIP <70% of
predicted values)17, clinical stability with no change in medication for at least three
months and sedentary (no regular physical activity performed in the previous six
months or not accumulating 30 minutes or more of moderate physical activity – 3 to
6 METs – on most week days)16. Exclusion criteria were patients exhibiting
82
unstable angina, myocardial infarction or prior heart surgery up to three months
before beginning the investigation; orthopedic, infectious or chronic metabolic
diseases; treatment with steroids, hormones or chemotherapy; ratio between
forced expiratory volume in one second and forced vital capacity (FEV1/FVC) <
70% of predicted, characterizing an obstructive respiratory disorder18; respiratory
diseases, smokers and ex-smokers with a history of 20 cigarettes/day for more
than 10 years.
Diagnostic Assessment
Eligible patients were initially evaluated through clinical history, physical
examination, resting electrocardiogram, echocardiogram, pulmonary function and
inspiratory muscle strength. The method was explained and patient queries
answered, followed by signing of informed consent and approval by the Research
Ethics Committee. Participants were then randomly allocated, by coin toss, into two
groups: the treatment group, who underwent IMT at 30% of MIP, and the control,
who did not perform IMT. Before and after muscle training, subjects were
submitted to assessment protocols for respiratory muscles (MVD-300, Globalmed,
Brazil), digital spirometry (Micro Medical, Microloop MK8, England), optoelectronic
plethysmography (BTS Bioengineering, Italy), 6-minute walk test (6MWT) and a
quality of life questionnaire, as follows:
Measuring pulmonary function and strength
In order to evaluate inspiratory muscle strength, a digital manometer was
used (MVD-300, Globalmed, Brazil) connected to a mouthpiece with a 2mm
83
opening to reduce the influence of pressure caused by glottal closure. In a sitting
position, each patient performed up to six maneuvers to obtain MIP, from residual
volume (RV) to total functional capacity (TFC), considering the best of three
maneuvers with < 10% variation between them.
A hand held spirometer (Micro Medical, Microloop MK8, England) was used
to assess pulmonary function, analyzing forced vital capacity (FVC), forced
expiratory volume in one second (FEV1), forced expiratory flow 25-75% (FEF25-75%)
and FEV1/FVC. Maneuvers were executed in accordance with American Thoracic
Society recommendations19.
Assessment of respiratory mechanics by Optoelectronic Plethysmography (OEP):
The optoelectronic plethysmography system (OEP) of BTS Bioengineering
(Italy) was employed in this study. First, adjustments were made in the positioning
of infrared cameras and their calibration to provide the system with information on
the position of the three-dimensional axes (X, Y and Z) and determine the area that
the subject’s chest wall would occupy during data collection. To that end, a
calibration instrument was used, containing three axes connected to reflective
markers. This phase does not require participation by the individual to be
examined. For data gathered in the sitting position, the examiner placed 89
markers on the front and back of the chest, from the clavicle to the anterior
superior iliac spine, along predefined horizontal and vertical lines. This creates a
three-dimensional model, dividing the thoracoabdominal system into three parts:
pulmonary rib cage (RCp), abdominal rib cage (RCa) and the abdomen (AB). The
sum of these three is the chest wall volume (Vcw) (Figure 1). Filming then
84
commenced for data collection: three initial minutes for normal breathing followed
by an additional three minutes during inspiratory muscle training (IMT). Data
gathered were processed using specific software for determining lung volumes.17
Inspiratory muscle training (IMT):
All participants were instructed to use a Threshold® trainer for 30min a day,
seven times a week over 12 consecutive weeks.10 Patients in the Control Group
used a Threshold ® device without resistance, making them blind to the treatment.
For the treatment group, inspiratory resistance of the Threshold® trainer was 30%
of MIP, adjusted on a weekly basis to remain constant. Patients from the control
group were also assessed weekly to ensure homogenization of the learning effect
for the manometer maneuver. Data collection was performed by a researcher blind
to treatment. During training, subjects were instructed to breathe in until the entry
of air and maintain a breathing rate between 12 and 16 breaths per minute.
Participants carried out IMT at home six days a week and on one day it was
conducted in the laboratory, under researcher supervision. In both groups, training
was also monitored through telephone calls on days that subjects performed IMT
at home in order to minimize information bias. Patients were also asked to record
the duration of IMT and possible complications every day.
Evaluation of submaximal functional capacity (submaximal effort test):
Functional capacity was assessed by the six-minute walk test (6MWT),
according to the protocol published by the American Thoracic Society (ATS).19
85
Quality of Life Questionnaire: Minnesota Living With Heart Failure Questionnaire
(MLHFQ)
The MLHFQ is a questionnaire validated for the Brazilian population,
consisting of 21 questions regarding limitations frequently associated with the
extent to which heart failure has affected patient’s lives in the previous month.
Each question is attributed a value from 0 (zero) to 5 (five), with the highest score
indicating worse quality of life. The total score is calculated by adding the 21 items,
with a possible interval between 0 and 105.21,22
STATISTICAL ANALYSIS
Statistical analysis was accomplished with SPSS software (Statistical
Package for the Social Sciences) version 18.0. Data were expressed as mean ±
SD, with a significance level of p<0.05 and confidence interval of 95%. Fisher’s
exact test was applied for categorical variables and the Mann-Whitney test was
used for intergroup comparison.
RESULTS
The sample was calculated based on a pilot study with 10 patients for a
power (1- β) of 95% and α of 5%. To that end, an 85% increase in AB and 150%
rise in MIP were considered for the treatments group in relation to the control after
IMT. Thus, sample size calculated was between 6 and 18 patients. The present
investigation analyzed 19 patients, with 11 in the IMT group and 9 controls.
86
Randomization is illustrated in the diagram shown in Figure 2. Table 1 displays the
basal behavior of demographic, clinical and pharmacological data for both groups.
Table 2 depicts the regional distribution pattern of the thoracoabdominal
system before treatment for both groups. There is an increase in all compartment
volumes during IMT for the two groups, with the abdomen predominant for
ventilation in these patients.
Table 3 demonstrates no difference in pulmonary function after 12 weeks for
either group. However, the IMT group exhibited an increase in actual and predicted
MIP, higher MHLFQ score and greater distance walked in the 6MWT, as well as a
reduction in Borg after the 6 MWT, in relation to the control. Figure 3 shows a
negative correlation between the Borg following the 6MWT and MIP for all patients
after 12 weeks.
No differences were recorded for distribution of compartment volumes
during normal breathing after 12 weeks between the control and treatment groups,
respectively [(Vcw: 0.45±0.15;049±0.12;p=0.40), (Vrc,p: 012±0.02;
0.16±0.06;p=0.16), (Vrc,a:0.06±0.03; 0.08±0.05; p=0.65) and (Vab: 0.25±0.11;
0.24±0.06; p=0.96). A positive correlation was recorded between Vab and MIP
during IMT, as per Figure 4. During IMT, after training, IMT group members
displayed higher values for Vcw, Vrc,a and Vab in relation to the control (Figure 5).
DISCUSSION
This is the first study to evaluate regional ventilation distribution through
OEP in CHF patients in addition to analyzing the following functional data:
pulmonary function, inspiratory muscle strength and quality of life.
87
Functional Capacity and Quality of Life
After IMT, the present study observed a 40% increase in distance walked
during the 6MWT and reduced dyspnea for patients undergoing training in relation
to the control group, corroborating research by Laoutaris et al 23 and Dall’ Ago et
al.10 The first study analyzed 32 patients with CHF related to inspiratory muscle
weakness. Of these, 16 were submitted to IMT for 12 weeks at an inspiratory load
of 30% of MIP with weekly load adjustment, and 16 were assigned to a control
group. The authors reported an increase of 17% in VO2Max and 19% in distance
walked in the 6MWT for patients submitted to IMT. Laoutaris et al23 observed
similar results to those of Dall’ Ago et al10 when examining 37 individuals with CHF
(20 subjects in the IMT group and 17 controls) undergoing IMT. However, Johnson
et al 24 reported findings contrary to our own and those cited above. The authors
studied eighteen patients, consisting of nine controls and nine IMT group
members, and found that IMT did not influence exercise ability and quality of life
among those investigated. These conflicting results can be explained by the
different methodologies applied. In the last study, the control group performed IMT
at 15% of MIP and duration of IMT for both groups was 8 weeks, which may have
influenced results.
Improved performance in the 6MWT may be due to the reduced
metaboreflex of inspiratory muscles caused by IMT, where greater blood flow to
peripheral muscles likely occurred, thereby increasing the distance traveled. 10,13
As diaphragmatic weakness declines, the action of accessory muscles decreases,
leading to reduced sensation of dyspnea.25
88
A study by Mancini et al 26 was one of the first to correlate the sensation of
dyspnea, through the Borg scale, with inspiratory muscle strength in CHF sufferers.
The authors found a positive association between these two factors and suggested
that respiratory muscle strength is involved in the onset of dyspnea. Since the
present study showed that the greater inspiratory muscle strength, the lower the
feeling of dyspnea CHF patients experienced, we suggest that by increasing the
strength of these muscles, IMT reduces the work of breathing for a same demand.
Inspiratory muscle strength and lung function
No differences were recorded for lung function after treatment in either
group, corroborating a number of studies.10,23,24,25,27 However, a 160%
improvement in MIP was observed among patients submitted to IMT, in line with
previous research.10,23,24,28 Dell´lAgo et al10 justified this increase in inspiratory
muscle strength by the fact that all patients involved suffered from weakness in
these muscles. When combined with weekly inspiratory load adjustments, this
meant that subjects did not experience isolated strengthening of the diaphragm or
other inspiratory muscles.
Lung ventilation distribution
During normal breathing, that is, prior to treatment, we observed greater
contribution of Vab in relation to chest wall volumes (Vrc,p and Vrc,a) for both
groups, particularly during IMT. To date, there are no studies regarding this
distribution for CHF patients. Nevertheless, a previous investigation29 of healthy
subjects showed more significant contribution by chest wall volumes in relation to
89
Vab in the sitting position. This difference in ventilation distribution among CHF
sufferers may be due to the presence of cardiomegaly, acting as a barrier to lung
expansion and forcing the individual to use adaptive patterns for thoracoabdominal
expansion.
Following intervention, higher values were recorded for Vrc,a and Vab,
resulting in greater Vcw, for the IMT group in relation to controls. There are several
studies that justify these findings. Research by Aliverti et al 30 analyzed the
relationship between compartments of the thoracoabdominal system through OEP
with ultrasound results in healthy individuals, reporting a close correlation between
diaphragm movement and Vab. Caruana et al 31 evaluated the position and
movement of the diaphragm via ultrasound in twenty patients with CHF compared
to 100 healthy subjects. The authors found that diaphragms in CHF sufferers were
in a more caudal position in relation to those of healthy individuals, leading to
mechanical disadvantage for this muscle. These authors suggest that
cardiomegaly may be responsible for this mechanism.
In the present study, in addition to higher Vrc,a and Vab values for the IMT
group, we recorded a positive correlation between Vab and MIP after IMT. These
data indicate that IMT, when increasing diaphragmatic strength, promoted greater
movement of this muscle and improved mechanical advantage, counterbalancing
cardiomegaly and reducing the repercussions of intrathoracic competition (lung-
heart). Moreover, improvement in this mechanical advantage during exercise with
inspiratory load may result in decreased inspiratory muscle fatigue, weakening
metaboreflex and redirecting blood flow to peripheral muscles.
90
Thus, we can conclude that IMT proved to be efficient at improving muscle
strength, functional capacity and quality of life of CHF patients. The present study
also analyzed the behavior of lung volume distribution for the thoracoabdominal
system, demonstrating that greater volume in the abdominal rib cage and abdomen
may result in more effective diaphragmatic contraction.
Study Limitations
Our investigation did not use ultrasound to observe diaphragm movement,
which could provide greater elucidation of regional ventilation distribution for this
population. Further limitations are the lack of data extrapolation for patients who
did not display inspiratory muscle weakness and the fact we did not assess
metaboreflex by analyzing variation in blood flow to peripheral muscles.
91
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96
Figure 1. Three-dimensional distribution of the thoracoabdominal system
Vcw- chest wall volume; Vrc,p-pulmonary rib cage volume; Vrc,a-
abdominal rib cage volume and; Vab- abdominal volume.
97
Figure 2. Randomization diagram.
Randomized
Excluded(n=104) Inclusion criteria were not
(n=66) Refused to participate
(n= 10) other reasons
(n= 44)
IMT Group (n=11)
Control Group (n=9)
Patients who discontinued
treatment
Patients who discontinued the treatment (n=1).Reason: The patient has changed address (not reported).
Patients analyzed (n=11)
Patients analyzed
(n=8)
Eligibility Criteria
98
Figure 3. Correlation between maximum inspiratory pressure and the Borg
scale for dyspnea on completion of the six-minute walk test after 12 weeks of
training.
6MWT- Six-minute walk test
MIP – maximum inspiratory pressure.
B
o
R
g
A
f
t
e
r
6
M
W
T
MIP
99
Figure 4. Correlation between maximum inspiratory pressure and abdominal
compartment volume after 12 weeks of training.
Vab (L)- abdominal volume and MIP- maximum inspiratory pressure.
MIP (cmH2O)
100
* Figure 5. Comparison of compartment volumes in the thoracoabdominal
system between the control and IMT groups.
*
*p=0.01; **p=0.02; ***p=0.009
101
Table 1. Demographic, clinical and pharmacological data.
Data Control Group (Mean±SD)
IMT Group (Mean±SD)
P-value
Sex 3M/5H
2M/8H 0.16
Age(years) 50.50±12.47
54.72±6.58 0.50
BMI(Kg/m2) 25.06±4.4
24.15±4.81 0.76
RR(ipm) 16.12±2.9
15.72±1.34 0.42
HR(bpm) 61±10.55
71.72±10.51 0.27
SBP(mmHg) 107±15
110±13 0.32
DBP(mmHg) 77±11
89±15 0.37
Echocardiograph Data Ejection fraction (%) 34±3.96 32.00±8.34 0.78
LVDD(mm) 62.88±4.48 65.45±11.59 0.60 LVESD(mm)
55.75±6.79 60±9.43 0.40
Etiology Chagas disease 6 6 0.56
Ischemia 1 1 0.90 Hypertension
1 3 0.87
Functional Class (NYHA) II 4 6 0.87
III 4 5 0.79
Medication
β-blocker 8 11 1.00 Diuretics 7 10 0.08 Digitalis 5 7 0.72
Pulmonary Function
FEV1(L/s) 2.14±0.90 2.19±0.33 0.48 % FEV1predicted 72.12±10.21 75.12±8.16 0.45
FVC(L/s) 2.75±1.15 2.99±0.70 0.71 % FVCpredicted 76.91±11.50 78.01±9.50 0.76
% FEV1 /FVCpredicted 97±9.60 92.45±10.27 0.08 FEF25-75% (L/s) 2.50±1.22 2.34±0.73 0.07
%FEF25-75%predicted 76.25±17.31 73.15±13.31 0.06
Inspiratory Muscle Strength
MIP(cmH2O)
41.38±18.18
52.80±14.89
0.10
% MIP 41.02±18.18 51.36±14.91 0.18
Quality of Life (MLHFQ)
51.38±17.78
33.55±19.55
0.05 Distance walked in the
6MWT’(m) 353.25±140.76 450.09±84.52 0.10
Borg after the 6MWT’ 7.38±2.38 5.55±1.86 0.14
102
Values expressed as mean±SD. Significance level p<0.05. BMI=Body mass index;
RR=Respiratory rate; HR=Heart rate; SBP=Systolic blood pressure; DBP=
Diastolic blood pressure; LVDD=left ventricle end-diastolic diameter; LVESD=Left
ventricle end-systolic diameter; FVC=Forced vital capacity; FEV1=Forced
expiratory volume in one second; FEF25-75%=Forced expiratory flow between 25
and 75% of FVC; MIP=Maximum inspiratory pressure and MLHFQ = Minnesota
Living with Heart Failure Questionnaire.
103
Table 2. Regional distribution of the thoracoabdominal system before treatment.
Values expressed as mean±SD. Mann-Whitney Test. Vcw= Volume of the
thoracoabdominal system as a whole; Vrc,p= Pulmonary rib cage volume;
Vrc,a=Abdominal rib cage volume and Vab=Abdominal volume.
Variables Control Group Mean±SD
IMT Group Mean±SD
P-value
Spontaneous respiration Vcw
0.49±0.18 104.87±15.36 0.66
Vrc,p
0.18±0.06 0.15±0.07 0.15
%Vrc,p
38.52±10.88 32.30±8.38 0.27
Vrc,a
0.08±0.03 0.06±0.02 0.60
%Vrc,a
15.83±4.04 14.00±6.60 0.60
Vab
0.23±0.10 0.38±0.24 0.90
%Vab
45.64±11.24 52.37±10.58 0.09
During IMT Vcw
0.78±0.48 1.17±0.70 0.12
Vrc,p
0.35±0.17 0.44±0.23 0.51
%Vrc,p 46.10±6.35 34.10 0.14 Vrc,a
0.17±0.08 0.21±0.16 0.69
%Vrc,a
11.55±5.82 14.50±6.86 0.08
Vab
0.27±0.22 0.52±0.16 0.07
%Vab
43.36±33.64 45.62±14.61 0.08
104
CORRELAÇÃO DAS VARIÁVEIS ERGOESPIROMÉTRICAS DURANTE O
EXERCÍCIO MÁXIMO COM A FUNÇÃO PULMONAR, FORÇA MUSCULAR
INSPIRATÓRIA E QUALIDADE DE VIDA EM PACIENTES COM INSUFICIÊNCIA
CARDÍACA DE ORIGEM CHAGÁSICA
Brandão DC, Remígio MI, Muniz H, Marinho S e Dornelas de Andrade AF.
Daniella Cunha Brandão
Mestre em Ciências da Saúde pela Universidade Federal de Pernambuco-UFPE
Afiliação: Programa de Pós-graduação em Ciências da Saúde pela Universidade
Federal do Rio Grande do Norte-UFRN
Maria Inês Remígio
Mestre em Medicina Interna pela UFPE
Afiliação: Departamento de Cardiologia do Hospital das Clínicas-UFPE
Helga Muniz
Mestranda em Fisioterapia-UFPE
Afiliação: Departamento de Fisioterapia-UFPE
Sílvia Marinho
Departamento de Cardiologia-Ambulatório de Chagas/Insuficiência Cardíaca-
Pronto Socorro Cardiológico de Pernambuco-PROCAPE
Armèle Dornelas de Andrade.
PhD pela Bhristh Columbia-Canadá
Afiliação: Professora Adjunta do Departamento de Fisioterapia-UFPE.
105
Resumo
Introdução: A Doença de Chagas é um grave problema de saúde pública onde o
Brasil apresenta 5 milhões de pessoas infectadas e cerca de 30% destes evoluem
para cardiopatia chagásica crônica(CCC) cujos principais sintomas da são a
fadiga e a dispnéia,. Objetivo: Correlacionar a capacidade máxima de exercício
com a função pulmonar, força da musculatura inspiratória e qualidade de vida em
pacientes com CCC. Metodologia: Foram avaliados 12 indivíduos portadores de
CCC (7 homens), com média de idade 54,91± 8,60 e com os seguintes critérios de
inclusão:classe funcional II e III pela New York Heart Association (NTHA); fração
de ejeção do ventrículo esquerdo menor que 45%; estabilidade clínica (> 3
meses); duração dos sintomas > 1 ano, índice de massa corpórea(IMC) < 35Kg/m2
e não-fumantes ou ex-tabagistas com história de fumo<10 maço/ano. Todos os
indivíduos realizaram espirometria, manovacuometria, teste máximo de exercício
cardiopulmonar (TECP) e questionário para qualidade de vida (Minessota).
Resultados: Foi observado uma correlação negativa do VO2máx com os valores do
escore do MLHFQ (r=-0,626; p=0,03) e positiva com os valores da Pimáx (r=0,713;
p=0,009). Observamos correlações positivas entre a Pimáx com as variáveis
espirométricas [VEF1(r=0,825;p=0,001), CVF(r=0,66;p=0,01 e FEF25-
75%(r=0,639;p=0,02)]. Conclusão: Este estudo mostrou que nos pacientes
portadores de CCC: o VO2MÁX está diretamente relacionado com a força dos
músculos inspiratórios e a qualidade de vida nestes doentes, enquanto que a
deteriorização da função pulmonar está diretamente relacionada à fraqueza dos
músculos da inspiração.
Palavras-chave: Cardiopatia chagásica crônica; músculos respiratórios e
qualidade de vida.
106
Abstract
Introduction: Chagas disease is a parasitic disease caused by the protozoan
Trypanosoma cruzi, remains as a serious public health problem in Brazil is a
country where 5 million people infected and about 30% of these progress to
chronic chagasic cardiopathy (CCC). Objective: To correlate the maximum
exercise capacity and pulmonary function, muscle strength and quality of life in
patients with CCC. Methodology: We evaluated 12 individuals with CCC (7 men),
mean age 54.91 ± 8.60 and the following inclusion criteria: functional class II and III
for the New York Heart Association (NTHA) ejection fraction left ventricular less
than 45%, clinical stability (> 3 months), duration of symptoms> 1 year, body mass
index (BMI) <35Kg/m2 and non-smokers or former smokers with a smoking history
<10 pack / years. All subjects underwent spirometry, manometer, cardiopulmonary
exercise testing (CPX) and a questionnaire for quality of life (Minnesota). Results:
We found a negative correlation with VO2max values MLHFQ score (r =- 0.626, p
= 0.03) and positive values of MIP (r = 0.713, p = 0.009). We observed positive
correlations between MIP and spirometric variables [FEV1 (r = 0.825, p = 0.001),
FVC (r = 0.66, p = 0.01 and FEF25-75% (r = 0.639, p = 0.02 )]. Conclusion: This
study brought some clarifications for the patients with CCC: VO2max is directly
related to muscle strength and quality of life in these patients, while deterioration of
lung function suggests reflect a weakness of muscles inspiration.
Keywords: Chronic chagasic cardiopathy; respiratory muscles and quality of life.
107
1. INTRODUÇÃO
A Doença de Chagas permanece como um grave problema de saúde
pública na América Latina, causando cerca de 50 mil mortes por ano em 18
milhões de pessoas infectadas, das quais 5 milhões encontram-se no Brasil3.
Cerca de 30% dos pacientes infectados evoluem para cardiopatia chagásica
crônica (CCC), forma clínica mais freqüente e de maior morbimortalidade. Nesta
cardiopatia o grau de deterioração do miocárdio é variável, e uma parcela
significativa dos pacientes pode evoluir para insuficiência cardíaca 5.
A insuficiência cardíaca crônica de etiologia chagásica, distingui-se das
outras etiologias em vários aspectos como uma maior predominância no gênero
masculino e maior incidência entre os 30 e 60 anos. Em relação aos aspectos
clínicos, os pacientes cardiopatas chagásicos apresentam excessivas arritmias
(atrial e ventricular), vários graus de bloqueio atrioventriculares, disfunção
biventricular com predominância no ventrículo direito, aneurisma ventricular apical
esquerdo, eventos tromboembólicos freqüentes6, defeitos da perfusão ao
miocárdio associado a disfunções autonômicas e alto risco para morte súbita8. Os
pacientes chagásicos representam um subgrupo dentro do universo da falência
cardíaca com pior prognóstico. Entretanto, estudos prognósticos são escassos
para esta população9.
Independente da etiologia, os principais sintomas da ICC são a dispnéia e
a fadiga 10,11 sendo estes resultantes de uma interação fisiopatológica que vai
além do distúrbio hemodinâmico 10-13. No contexto da origem das limitações do
sistema respiratório, há relatos na literatura sugerindo que os pulmões não são os
108
responsáveis pela diminuição da capacidade funcional em pacientes com ICC,
excetuando-se a possibilidade de prejuízos na função pulmonar 11. Observando
que as limitações hemodinâmica e pulmonar não esgotam as explicações
fisiopatológicas para o aparecimento da fadiga e dispnéia em pacientes com ICC,
vários estudos apontam o papel de anormalidades na musculatura esquelética
nestes pacientes. 13-14.
Fadiga e dispnéia limitam as atividades da vida diária e realização de
exercício em pacientes com ICC10. Estes sintomas podem ser explicados por uma
atrofia da musculatura esquelética, diminuição percentual das fibras do tipo I em
relação as fibras do tipo II, diminuição de enzimas oxidativas com rápido
esgotamento dos mecanismos glicolíticos, além de uma diminuição do número e
tamanho das mitocôndrias 11. Além disso, é sugerido que a fraqueza da
musculatura respiratória pode estar envolvida no aumento do trabalho da
respiração durante a hiperpnéia necessária para realização de atividades com
maior gasto energético 12.
Dentro deste contexto, o teste ergoespirométrico é considerado o padrão
ouro para avaliação capacidade de exercício para população com ICC, tendo este
exame um forte poder prognóstico. Os valores da relação ventilação minuto/
produção de dióxido de carbono (VE/VCO2) e o VO2máx são as variáveis
prognósticas mais importantes deste teste 9,15,16. Entretanto não foram
encontrados na literatura pesquisada correlações com estas variáveis com outros
dados funcionais como força muscular respiratória, função pulmonar e qualidade
de vida para a população chagásica.
109
Assim, este estudo tem como objetivo correlacionar a função pulmonar,
força da musculatura inspiratória e qualidade de vida com a capacidade máxima
de exercício em pacientes com ICC de origem chagásica.
2. METODOLOGIA
2.1. Característica dos participantes
Um amostra de 12 indivíduos portadores de CCC+ICC foram selecionados
de 55 pacientes elegíveis e triados de um serviço ambulatorial de um Centro
Hospitalar Cardiológico. Como critérios de inclusão, foram aceitos indivíduos
adultos sedentários na faixa etária entre 21 e 65 anos; de ambos os sexos;
diagnosticados como CCC há mais de 1 ano; de classe funcional II e III pela New
York Heart Association (NYHA); fração de ejeção do ventrículo esquerdo menor
que 45%; estabilidade clínica (> 3 meses); duração dos sintomas > 1 ano, índice
de massa corpórea(IMC) < 35Kg/m2 e não-fumantes ou ex-tabagistas com história
de fumo<10 maço/ano. Como critérios de exclusão foram considerados os
pacientes que apresentassem: angina instável; infarto do miocárdio ou cirurgia
cardíaca prévia até três meses antes do início da pesquisa; doenças ortopédicas
ou co-morbidades respiratórias como asma e DPOC. Todos os pacientes tiveram
suas medicações otimizadas para ICC durante a realização do estudo.
Este estudo foi aprovado pelo Comitê Institucional de Ética em Pesquisa em
Seres Humanos de acordo com a resolução 196/96 e todos os participantes foram
informados a respeito dos riscos e benefícios do estudo assinando o termo de
consentimento livre e esclarecido.
110
2.2 Mensuração da força e da função pulmonar
Para avaliação da força da musculatura inspiratória foi usado o
manovacuômetro digital (MVD-300, Globalmed, Brasil) conectado a uma boquilha
com uma oríficio de 2mm. Cada paciente, na posição sentada, realizou três
manobras com variação de até no máximo 10% entre elas para aquisição da
PiMáx17, partindo do volume residual (VR) até a capacidade funcional total (CPT)
sendo considerada a melhor das três manobras.
Para avaliação da função pulmonar foi utilizado o espirômetro portátil (Micro
Medical, Microloop MK8, Inglaterra) e avaliados a capacidade vital forçada (CVF),
volume expiratório forçado no primeiro segundo(VEF1) e fluxo expiratório forçado
25-75% (FEF25-75%) sendo as manobras realizadas de acordo com as
recomendações da American Thoracic Society18.
2.3 Teste de exercício cardiopulmonar (TECP)
O TECP sintoma-limitante foi realizado para todos os pacientes do estudo,
sendo utilizado protocolo de rampa19 em esteira (Centurium 300, Micromed, Brasil)
através do software ErgoPC Elite® associado ao eletrocardiograma (Micromed,
Brasil) com 12 canais. As variáveis respiratórias, VO2MÁX e VE/VCO2, (Cortex –
Metalyzer II, Alemanha) foram obtidas em condições padrão de temperatura,
pressão e umidade (StPD), respiração-por-respiração, estando o paciente
respirando em uma máscara facial sem vazamentos durante o exercício. Antes de
cada teste era realizada uma calibração do equipamento para pressão, gás e
volume. Para assegurar que os pacientes atingiram o esforço máximo durante o
111
exame, foram considerados os exames onde os pacientes atingiram uma razão de
troca respiratória (R)≥1,1.20
2.4 Qualidade de vida: Minnesota Living With Heart Failure Questionnaire
(MLHFQ)
Instrumento específico de avaliação da qualidade de vida relacionada à
saúde desenvolvido por Rector et al 21, traduzido e validado para a língua
portuguesa do Brasil por Carrara 22. O MLHFQ é composto por 21 questões
relativas às limitações que freqüentemente estão associadas com o quanto a
insuficiência cardíaca impediu o paciente de viver como ele gostaria durante o
último mês. As respostas às questões do MLHFQ referem-se à percepção do
próprio paciente com relação à influência da insuficiência cardíaca nos aspectos
físicos, sócio-econômicos e psicológicos da vida. Para cada questão é atribuído
um valor de 0 (zero) a 5 (cinco), sendo o maior escore indicativo de pior qualidade
de vida. O escore total é obtido por meio da soma dos 21 itens, com intervalo
possível de 0 a 105.
3. ANÁLISE ESTATÍSTICA
A análise estatística foi realizada usando o software SPSS 18.0 e os dados
foram descritos usando média±desvio padrão (SD), intervalo de confiança de 95%
e nível de significância p<0.05. Foi utilizada a correlação de Spearman para
avaliar o comportamento entre as variáveis ergoespirométricas (VO2máx, VE/VCO2),
qualidade de vida (MLHFQ), função pulmonar (VEF1, CVF e FEF25-75%) e força da
musculatura inspiratória (PiMáx).
112
4. RESULTADOS
As características clínicas, demográficas e medicamentosas para todos os
pacientes são descritas da Tabela 1. Todos os testes de exercício cardiopulmonar
foram realizados sem intercorrências, sendo a dispnéia o sintoma-limitante para
todos os pacientes do estudo. Todos os pacientes apresentaram um R maior que
1,1.
Foi observado uma correlação negativa do VO2máx com os valores do
escore do MLHFQ (Figura 1) e positiva com os valores da Pimáx (Figura 2).
Não foram encontradas correlações significativas para o VO2máx em relação
ao valores da função pulmonar: VEF1(r =0,537; p= 0,072 ), CVF (r = 0,504; p=
0,094) e FEF25-75%(r = 0,565; p=0,056). Não foram encontradas correlações
significativas para as variáveis estudadas, quando estas foram relacionados com o
VE/VCO2 com o MLHFQ (r = 0,197; p=0,539), Pimáx (r = -0,515; p=0,087), VEF1(r = -
0,460; p= 0,13), CVF (r = -0,161; p= 0,616) e FEF25-75%(r =- 0,385; p=0,217). Ao
observarmos a Tabela 2, observamos correlações positivas entre a Pimáx como as
variáveis espirométricas (VEF1, CVF e FEF25-75%).
5. DISCUSSÃO
Considerando a literatura pesquisada, este foi o primeiro estudo a
correlacionar a capacidade de exercício máxima com a função pulmonar, força
muscular inspiratória e qualidade de vida em pacientes com insuficiência cardíaca
crônica de etiologia chagásica. Nossos dados demonstram que os pacientes com
113
CCC apresentam um VO2 abaixo do previsto e quanto maior o VO2MÁX atingido
durante o exercício, melhor seria a PiMáx e qualidade de vida nesta população.
O VO2MÁX medido através do TECP é a maneira mais acurada de quantificar
a capacidade aeróbica. De acordo com Balady GJ et al23 e Arena R et al20, os
valores normais variam entre 43,9 a 29,4 mL/Kg/min para homens adultos e de
37,4-25,1 mL/Kg/min para mulheres também adultas. Em nosso estudo, foi
observado valores abaixo do previsto para a população chagásica (19,57
mL/Kg/min para os homens e 15,56 mL/Kg/min para as mulheres). Concordando
com os achados de Mady et al 24 ao avaliarem 104 pacientes com CCC. Em
relação a outra variável do TECP estudada, não foram encontrados estudos que
correlacionassem o VE/VCO2 com a força muscular na população.
Outra correlação significativa encontrada em nosso estudo em relação ao
VO2MÁX e o escore de qualidade pelo MLHFQ. Os pacientes com CCC apresentam
vários sintomas não-específicos e frequentemente resultam na redução da
capacidade funcional e deteriorização da qualidade de vida, ambos
correlacionados a dispnéia e a fadiga durante as atividades diárias 25-27.
Não foram encontrados estudos na literatura pesquisada que
correlacionassem as variáveis ergoespirométricas com a qualidade de vida em
pacientes portadores de CCC. Entretanto, os resultados do presente estudo
corroboram com os estudos de Nogueira et al 25 e Arena et al 28quando estudaram
pacientes com ICC de várias etiologias. Nogueira et al35 estudaram a correlação
do MLHFQ com as variáveis ergoespirométricas em 46 pacientes e estes autores
observaram uma correlação negativa entre o VO2pico e o MLHFQ, reafirmando que
quanto maior o VO2MÁX atingido durante um teste máximo, melhor a qualidade de
114
vida para esta população. No estudo de Arena et al 28, foram avaliados 31
pacientes portadores de ICC, onde estes foram submetidos ao teste
cardiopulmonar e apresentaram resultados concordantes com os nossos e os de
Nogueira et al25 à respeito do VO2MÁX e para o VE/VCO2, onde para esta variável
não foram encontrados correlações significativas com o MLHFQ. Eles justificam
estes achados pela relação esforço-independente do VE/VCO2 e esforço-
dependente do VO2MÁX.
A capacidade de gerar pressão pelos músculos respiratórios pode está
diminuída em pacientes cardiopatas, sendo este um preditor de morbidade para
esta população29. Alguns fatores podem explicar a correlação desta variável
(PiMáx) com o VO2MÁX observada neste estudo. Dimopolou et al 30 também
encontraram esta correlação ao estudar 44 pacientes com ICC de várias
etiologias.
A dispnéia foi o principal fator sintoma-limitante durante o exercício máximo
neste estudo, o que poderia impedir o aumento do VO2MÁX atingidos 27. Entretando,
outros estudos sugerem que a fraqueza da musculatura inspiratória seja um dos
principais fatores para este sintoma em pacientes com ICC de várias etiologias 31-
34. Primeiramente, esta fraqueza da musculatura inspiratória pode ser induzida
pela cardiomegalia, presente na população de estudo 9,13,35. Caruana et al. 36
avaliaram a posição do diafragma em 20 indivíduos portadores de ICC associada
à cardiomegalia através da ultrasonografia e observaram que o diafragma destes
indivíduos encontra-se em uma posição mais caudal, quando comparado aos
indivíduos saudáveis. Estes mesmos autores afirmam que, por assumir esta
posição, o diafragma diminui sua vantagem mecânica (promovendo uma pré-
115
contração intrínseca) e capacidade de gerar pressão, ao mesmo em tempo que
uma maior carga é imposta ao músculo durante o exercício o que levaria a um
aumento do estímulo muscular pelos mecanoceptores o que culminaria com um
aumento na sensação de dispnéia.
Outro fator que poderia explicar a fraqueza da musculatura inspiratória
frequentemente encontrada em pacientes com ICC seria pela baixa perfusão
desta musculatura provocada por hipóxia dos músculos respiratórios durante o
exercício 10. Esta hipóxia durante o exercício leva ao aumento do trabalho
ventilatório concomitante a diminuição da força destes músculos 37,38..
Em relação à função pulmonar, encontramos uma correlação positiva para
os valores de VEF1, CVF e FEF25-75% em relação a PiMáx. Entretanto, não foram
encontrados estudos que correlacionassem diretamente estas variáveis para a
população com ICC, independente da etiologia. Contudo, esta correlação poderia
ser explicada pela obstrução nas vias aéreas provocada pelo edema brônquico,
aumento da pressão venosa pulmonar e desarranjo da microcirculação39 em
pacientes com ICC. Com o exercício, esta condição é exacerbada pelo aumento
da pressão atrial e ventricular esquerda a qual leva ao estreitamento peribrônquico
pelo incremento do edema pulmonar intersticial 40 Estes mecanismos aumentam a
resistência do sistema respiratório, leva a uma excessiva ventilação do espaço-
morto e redução da complacência pulmonar, sendo estes fatores contribuintes
para o aumento do trabalho respiratório e sobrecarga para os músculos da
respiração30.
O aumento deste trabalho ventilatório em conjunto com a diminuição da
capacidade dos músculos inspiratórios em gerar pressão, além da inabilidade do
116
coração para aumentar a perfusão destes músculos durante o exercício
provavelmente podem prejudicar a performace funcional e aumentar a dispnéia
nestes pacientes.
Em nosso estudo também não foram encontradas correlações significativas
para a função pulmonar e variáveis ergoespirométricas. Em relação à comparação
com o VO2MÁX, nossos estudos divergem dos estudos de Dimopoulou et al30 e
Tzani et al41 O primeiro estudo encontrou fracas correlações das variáveis
espirométricas com as variáveis do TECP em 50 pacientes com ICC. Entretanto, a
comparação dos nossos dados torna-se prejudicada, visto que no estudo de
Dimopoulou et al30 foram incluídos indivíduos fumantes e que pertenciam as
classes II a IV pela NYHA. Já Tzani et al41, além de incluírem pacientes das
mesmas classes funcionais do primeiro estudo, estes autores estudaram esta
correlação em pacientes com idade mais avançada, quando comparados ao nosso
estudo, o que pode ter influenciado para os resultados divergentes, pois os efeitos
do envelhecimento sobre o sistema respiratório poderiam se sobrepor às
alterações da injúria cardíaca. Mas, quando correlacionamos o VE/VCO2 com a
função pulmonar, também não observamos associação com a função pulmonar,
sendo estes achados concordantes com Tzani et al41 e Dimopoulou et al30.
6. CONCLUSÃO
Este estudo evidencia resultados para os pacientes portadores de CCC
associada à ICC: o VO2MÁX está diretamente relacionado com a força dos
músculos inspiratórios e a qualidade de vida nestes doentes, enquanto que a
deteriorização da função pulmonar sugere refletir fraqueza dos músculos da
117
inspiração. Também são necessários outros estudos para esta população de
forma a avaliar o efeito do treinamento específico da musculatura respiratória na
redução dos sintomas e na qualidade de vida.
7. LIMITAÇÕES
Este estudo apresenta algumas limitações. A primeira seria o número
reduzido de pacientes do estudo, no entanto isto pode ser explicado em virtude
dos rígidos critérios de exclusão e a segunda seria a ausência de um grupo de
comparação de pacientes com outras etiologias.
118
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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125
Figura 1. Correlação negativa do VO2máx com os valores do escore do MLHFQ.
MLHFQ- Questionário de qualidade de vida Minessota Living with Heart Failure.
VO2Máx= Taxa máxima que o organismo de um indivíduo tem de captar e utilizar
o oxigênio do ar que está inspirando para gerar trabalho.
126
Figura 2. Correlação do VO2máx com os valores da Pimáx .
PiMáx (cmH2O)= Pressão inspiratória máxima
VO2Máx= Taxa máxima que o organismo de um indivíduo tem de captar e utilizar
o oxigênio do ar que está inspirando para gerar trabalho.
127
Tabela 1. Dados antropométricos, clínicos e farmacológicos.
Dados Valores (Média±DP)
Sexo 5M/7H
Idade(anos) 54,91±8,60
IMC(Kg/m2) 25,06±4,4
FR(ipm) 16±4
FC(bpm) 70±11
PAS(mmHg) 108±15
PAD(mmHg) 78±11
Fração de Ejeção (%) 32,41±5,97
Classe Funcional (NYHA)
II 6 III 6
Medicamentos
β-bloqueador 11 Diuréticos 9 Digitálicos 5
Função Pulmonar
VEF1(L/s) 2,10±0,64 % VEF1predito 72±13,21
CVF(L/s) 2,68±0,88 % CVFpredito 74,91±13,50
% VEF1 /CVFpredito 97±12 FEF25-75% (L/s) 2,02±0,75
%FEF25-75%predito 71,25±15,31
Força Muscular Inspiratória
PiMáx(cmH2O)
43,41±16,69
% PiMáx 43,70±14,47
Qualidade de Vida (MLHFQ)
40,5±21,22
Teste Exercício Cardiopulmonar
VO2 MÁX(mL/(Kg x min) 17,90±3,94 VE/VCO2(mL/(Kg x min) 27,97±6,09
R 1,22±0,11
128
Valores expressos em Média±DP. IMC=Índice de massa corpórea;
PAS=pressão arterial sistólica; PAD=pressão arterial diastólica; VEF1=
Volume expiratório forçado no primeiro segundo; CVF= capacidade vital
forçada; FEF25-75%= Fluxo expiratório forçado entre 25-75% da CVF;
PiMáx=Pressão inspiratória máxima; MLHFQ= Minnesota Living With
Heart Failure Questionnaire;VO2 MÁX=Taxa máxima que o organismo de
um indivíduo tem de captar e utilizar o oxigênio do ar que está inspirando
para gerar trabalho; VE/VCO2=Equivalente ventilatório de gás carbônico e
R= Razão de troca respiratória.
129
Tabela 2. Correlação entre a força da musculatura inspiratória e a função
pulmonar.
PiMáx
Correlação CVF VEF1 FEF25-75%
r
p
0,66
0,01
0,825
0,001
0,639
0,02
Correlação de Spearman. Considerando nível de significância para p
<0,05. VEF1= Volume expiratório forçado no primeiro segundo; CVF=
capacidade vital forçada; FEF25-75%= Fluxo expiratório forçado entre 25-
75% da CVF e PiMáx=Pressão inspiratória máxima;
130
CORRELATION OF SPIROMETRIC VARIABLES DURING MAXIMAL EXERCISE
WITH PULMONARY FUNCTION, INSPIRATORY MUSCLE STRENGTH AND
QUALITY OF LIFE IN PATIENTS WITH HEART FAILURE RESULTING FROM
CHAGAS DISEASE
Brandão DC, Remígio MI, Muniz H, Marinho S e Dornelas de Andrade AF.
Daniella Cunha Brandão
Masters in Health Sciences from the Federal University of Pernambuco-UFPE
Affiliation: Graduate Program in Health Sciences, Federal University of Rio Grande
do Norte-UFRN
Maria Inês Remígio
Masters in Internal Medicine from UFPE
Affiliation: Cardiology Department at the Hospital das Clínicas-UFPE
Helga Muniz
Masters Student in Physiotherapy-UFPE
Affiliation: Department of Physiotherapy-UFPE
Sílvia Marinho
Cardiology Department - Chagas/Heart Failure Ambulatory Facility – Pernambuco
Cardiology Emergency Room-PROCAPE
Armèle Dornelas de Andrade.
PhD from British Columbia-Canada
131
Affiliation: Assistant Professor in the Department of Physiotherapy-UFPE.
Abstract
Introduction: Chagas Disease is a serious public health problem, with 5 million
infected individuals in Brazil. Of these, approximately 30% develop chronic Chagas
cardiomyopathy (CCC), where the main symptoms are fatigue and dyspnea.
Objective: To correlate maximal exercise capacity with pulmonary function,
inspiratory muscle strength and quality of life in patients with CCC. Methodology:
Twelve individuals suffering from CCC were evaluated (7 men), with a mean age of
54.91± 8.60 years and the following inclusion criteria: functional class II and III
according to the New York Heart Association (NYHA); left ventricle ejection fraction
below 45%; clinical stability (> 3 months); symptom duration > 1 year, body mass
index (BMI) < 35Kg/m2 and non-smokers or ex-smokers with a history of smoking
<10 packs/day. All subjects were submitted to spirometry, manometer testing,
maximal cardiopulmonary exercise testing (CPX) and a quality of life questionnaire
(Minnesota). Results: A negative correlation was observed between VO2máx and
MLHFQ scores (r=-0.626; p=0.03) and a positive association with MIP (r=0.713;
p=0.009). Positive correlations were also recorded between MIP and spirometric
variables [FEV1(r=0.825;p=0.001 ), FVC(r=0.66;p=0.01 and FEF25-
75%(r=0.639;p=0.02)]. Conclusion: The present study demonstrated that in patients
with CCC: VO2MAX is directly related to inspiratory muscle strength and quality of
life, while deteriorating lung function is directly associated with respiratory muscle
weakness.
Keywords: Chronic Chagas cardiomyopathy; respiratory muscles and quality of life.
132
1. INTRODUCTION
Chagas disease continues to pose a serious threat to public health in Latin
America, causing around fifty thousand deaths a year among 18 million infected
individuals, of which 5 million are from Brazil3. Approximately 30% of those infected
develop chronic chagas cardiomyopathy (CCC), the most frequent clinical form of
the disease with the highest morbidity and mortality. The degree of myocardial
deterioration in this heart disease is variable and a significant number of patients
may progress to heart failure5.
Chronic heart failure due to Chagas disease differs from other etiologies in
several aspects, including predominance among males and greater prevalence
between the ages of 30 and 60 years. With respect to clinical aspects, Chagas
cardiomyopathy patients display excessive arrhythmia (atrial and ventricular),
varying degrees of atrioventricular block, biventricular dysfunction with
predominance in the right ventricle, apical left ventricular aneurism, frequent
thromboembolic events6, myocardial perfusion defects associated with autonomic
dysfunction and high risk of sudden death8. These individuals are a subgroup
among heart failure sufferers with the poorest prognosis9.
Regardless of etiology, the primary symptoms of CHF are dyspnea and
fatigue10,11 resulting from a pathophysiological interaction beyond the
hemodynamic disorder10-13. In regard to the origins of respiratory system
limitations, reports in the literature suggest the lungs are not responsible for
reduced functional capacity in CHF patients, with the exception of possible
pulmonary function damage11. Since hemodynamic and pulmonary limitations do
133
not sufficiently explain the appearance of fatigue and dyspnea in CHF sufferers,
several studies suggest that skeletal muscle abnormalities may contribute to these
symptoms among subjects with CHF13-14.
Fatigue and dyspnea hamper performance in activities of daily living and
exercise among patients with CHF.10 These symptoms are caused by skeletal
muscle atrophy, lower percentages of type I fibers in relation to type II, a decline in
oxidative enzymes with rapid depletion of glycolytic mechanisms, as well as a
decrease in the size and number of mitochondria.11 In addition, respiratory muscle
weakness may be involved in increased breathing effort during hyperpnea required
to perform activities with greater energy expenditure.12
Within this context, cardiopulmonary exercise testing is considered the gold
standard for evaluating exercise capacity among CHF suffers, with strong
prognostic power. Values for the relationship between ventilation / carbon dioxide
output (VE/VCO2) and VO2max (maximal oxygen consumption) are the most
important prognostic variables in this test9,15,16. However, no associations were
found in the literature between these variables and other functional data, such as
respiratory muscle strength, pulmonary function and quality of life for populations
affected by Chagas.
Therefore, the present study aimed to correlate lung function, inspiratory
muscle strength and quality of life with maximal exercise capacity in patients with
CHF caused by Chagas disease.
134
2. METHODOLOGY
2.1. Participant characteristics
A sample of 12 individuals suffering from CCC+CHF was selected from 55
eligible patients screened in an ambulatory facility at a Cardiology Hospital.
Inclusion criteria were sedentary adults of both sexes aged between 21 and 65
years; diagnosed with CCC more than one year previously; suffering from
functional class II and III in accordance with the New York Heart Association
(NYHA); left ventricle ejection fraction below 45%; clinical stability (> 3 months);
symptom duration > 1 year, body mass index (BMI) < 35Kg/m2 and non-smokers or
ex-smokers with a history of smoking <10 packs/year. Exclusion criteria were
subjects exhibiting unstable angina; myocardial infarction or prior heart surgery up
to three months before the study; orthopedic diseases or respiratory comorbidities
such as asthma and chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Medication
for all participants was optimized for CHF during the study period.
This investigation was approved by the institutional Human Research Ethics
Committee under protocol 196/96. All participants were informed of the risks and
benefits of the study and gave written informed consent.
2.2 Measuring pulmonary function and strength
Inspiratory muscle strength was assessed using a digital manometer (MVD-
300, Globalmed, Brazil) connected to a mouthpiece with a 2 mm opening. In a
sitting position, each patient performed three maneuvers with a maximum variation
of 10% between them to obtain MIP17, from residual volume (RV) to total functional
capacity (TFC), considering the best of the three maneuvers.
135
Pulmonary function was evaluated with a hand held spirometer (Micro
Medical Microloop MK8, England), in addition to forced vital capacity (FVC), forced
expiratory volume in one second (FEV1) 25-75% of forced expiratory flow (FEF25-
75%). All maneuvers were executed in accordance with American Thoracic Society18
recommendations.
2.3 Cardiopulmonary exercise testing (CPX)
A symptom-limited CPX was performed for all subjects on a treadmill
(Centurium 300, Micromed, Brazil), using a ramp protocol19 and ErgoPC Elite®
software connected to a 12-channel electrocardiograph (Micromed, Brazil).
Respiratory variables VO2MAX and VE/VCO2, (Cortex – Metalyzer II, Germany) were
obtained breath-by-breath in standard conditions of temperature and pressure
(SRP), as well as humidity. During the exercise, patients breathed into a face mask
without leaks. Equipment was calibrated for pressure, gas and volume prior to
each test. In order to ensure that patients reached maximum effort, tests
considered were those where they achieved a respiratory exchange ratio of
(R)≥1.1.20
2.4 Quality of Life: Minnesota Living With Heart Failure Questionnaire (MLHFQ)
The MLHFQ is a specific instrument for evaluating quality of life in relation to
health, developed by Rector et al 21and validated and translated into Brazilian
Portuguese by Carrara 22. It consists of 21 questions concerning limitations
commonly associated with the extent to which heart failure has affected patient’s
lives in the previous month. Responses to these questions reflect the subjects’ own
136
perception of the impact of heart failure on physical, socioeconomical and
psychological aspects of life. Each question is attributed a value from 0 (zero) to 5
(five), with higher scores indicating worse quality of life. The total score is
calculated by adding the 21 items, with a possible range between 0 and 105.
3. STATISTICAL ANALYSIS
Statistical analysis was carried out using SPSS 18.0 software and data were
expressed as mean±standard deviation (SD), with a 95% confidence interval and
significance level of p<0.05. Spearman’s correlation was applied to assess
behavior between spirometric variables (VO2max, VE/VCO2), quality of life (MLHFQ),
pulmonary function (FEV1, FVC and FEF25-75%) and inspiratory muscle strength
(MIP).
4. RESULTS
Clinical, demographic and medication characteristics for all patients are
described in Table 1. All cardiopulmonary exercise tests were conducted without
incident, with dyspnea as a limiting symptom for all subjects studied. All
participants exhibited an R greater than 1.1.
A negative correlation was recorded for VO2max with MLHFQ scores (Figure
1) and a positive association with MIP values (Figure 2).
No significant correlations were observed for VO2max in relation to pulmonary
function values: FEV1(r =0.537; p= 0.072), FVC (r = 0.504; p= 0.094) and FEF25-
75%(r = 0.565; p=0.056). Significant associations were not recorded for variables
studied with regard to VE/VCO2 and the MLHFQ (r = 0.197; p=0.539), MIP (r = -
137
0.515; p=0.087), FEV1(r = -0.460; p= 0.13), FVC (r = -0.161; p= 0.616) and FEF25-
75%(r =- 0.385; p=0.217). Table 2 shows positive relationships between MIP and
spirometric variables (FEV1, FVC and FEF25-75%).
5. DISCUSSION
Considering the literature analyzed, the present study is the first to correlate
maximal exercise capacity with pulmonary function, inspiratory muscle strength
and quality of life in patients suffering from heart failure with Chagas etiology. Our
data demonstrate that CCC patients exhibit lower-than-predicted VO2. Moreover,
the greater the VO2MAX achieved during exercise, the better the MIP and quality of
life in this population.
VO2MAX measured by the CPX is the most accurate means of quantifying
aerobic capacity. According to Balady GJ et al23 and Arena R et al20, normal adult
values range from 43.9 to 29.4 mL/Kg/min for men and 37.4 to 25.1 mL/Kg/min for
women. This study recorded lower-than-predicted values for the Chagas
population (19.57 mL/Kg/min for males and 15.56 mL/Kg/min for females),
corroborating findings by Mady et al 24, who assessed 104 subjects with CCC. With
respect to the other CPX variable examined, no other studies were found
correlating VE/VCO2 with muscle strength in the population.
Another significant association observed in this investigation was in regard
to VO2MAX and the MLHFQ quality score. Chronic Chagas cardiomyopathy (CCC)
sufferers displayed several non-specific symptoms that often resulted in reduced
functional capacity and diminished quality of life related to dyspnea and fatigue
during daily activities25-27.
138
No studies were found in the literature that correlated spirometric variables
with quality of life among CCC patients. However, results in the present study
corroborate research by Nogueira et al 25 and Arena et al 28 when studying CHF
sufferers with various etiologies. Nogueira et al35 investigated the relationship
between the MLHFQ and spirometric variables in 46 patients and found a negative
correlation between peak VO2 and the MLHFQ. This confirms that the higher the
VO2MAX reached during maximal testing, the better the quality of life for this
population. Arena et al 28, assessed 31 patients with CHF, submitted to
cardiopulmonary testing, and reported similar results to ours and those of Nogueira
et al25, with no significant association between VO2MAX and VE/VCO2 and the
MLHFQ. The authors justified these findings by the effort-independent VE/VCO2
relationship and effort-dependent VO2MAX.
The ability of respiratory muscles to generate pressure may decline in
patients with heart disease and is a predictor of morbidity in this population29.
Several factors can explain the relationship observed between this variable (MIP)
and VO2MAX in the present study. Dimopolou et al 30 observed this same correlation
when studying 44 subjects with CHF of different etiologies.
Dyspnea was the main limiting symptom during maximal exercise in this
investigation, capable of preventing an increase in VO2MAX achieved27. However,
other studies suggest that inspiratory muscle weakness is one of the primary
factors in this symptom among individuals with CHF resulting from varying causes.
Initially, this weakness can be caused by cardiomegaly, present in the
population studied9,13,35. Caruana et al. 36 used ultrasound to evaluated diaphragm
position in 20 subjects with CHF associated to cardiomegaly, observing a more
139
caudal position of the organ for these individuals when compared to healthy
subjects. The authors confirm that this position lowers the mechanical advantage
of the diaphragm (promoting intrinsic pre-contraction) and reduces its capacity to
generate pressure. At the same time, a greater load is imposed on the muscle
during exercise, leading to increased muscular stimulus by mechanoreceptors and
a greater feeling of dyspnea.
Another factor that may explain inspiratory muscle weakness commonly
found in CHF sufferers is low perfusion of these muscles due to respiratory muscle
hypoxia during exercise10. This provokes greater ventilator work and a concomitant
reduction in strength for these muscles37,38.
With regard to lung function, we recorded a positive correlation for FEV1,
FVC and FEF25-75% in relation to MIP. However, no studies were found directly
associating these variables in the CHF population, regardless of etiology.
Nevertheless, this correlation may be due to airway obstruction caused by
bronchial edema, raised pulmonary venous pressure and microcirculatory
derangement39 among CHF sufferers. Exercise exacerbates this condition by
increasing atrial and left ventricular pressure and causing peribronchial narrowing
resulting from greater interstitial pulmonary edema.40 These mechanisms raise
respiratory system resistance, leading to excessive dead space ventilation and
lower lung complacency, considered contributing factors to increased ventilator
work and respiratory muscle overload30.
The rise in ventilation work, the decreased capacity of inspiratory muscles to
generate pressure, in addition to the heart’s inability to increase perfusion of these
140
muscles during exercise, likely hampers functional performance and raises
dyspnea in these patients.
The present study also found no significant correlations for pulmonary
function and spirometric variables. In regard to comparison with VO2MAX, our
research diverges from that of Dimopoulou et al30 and Tzani et al41. The first study
recorded slight associations of spirometric variables with CPX variables in 50
individuals with CHF. However, comparison of our data is compromised, since
research by Dimopoulou et al30 included smokers belonging to classes II and IV
according to the NYHA. Furthermore, in addition to including patients from the
same functional classes as the first study, Tzani et al41 investigated this correlation
among older patients than those analyzed here. This may have influenced the
different results, given that the effects of aging on the respiratory system may
overlap alterations caused by cardiac injury. Nevertheless, we found no correlation
between VE/VCO2 and pulmonary function, corroborating findings by Tzani et al41
and Dimopoulou et al30.
6. CONCLUSION
The present study recorded the following results for sufferers of CCC
associated with CHF: VO2MAX is directly related to inspiratory muscle strength and
quality of life in these patients, while diminished lung function suggests inspiratory
muscle weakness. Further research is also needed for this population in order to
evaluate the effect of specific respiratory muscle training on symptom reduction
and quality of life.
141
7. LIMITATIONS
Limitations in the present study were the small number of subjects
investigated, which can de explained by the strict exclusion criteria, and the lack of
a comparison group of patients with other etiologies.
142
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149
Figure 1. Negative correlation with the values of VO2max score MLHFQ.
Figure 2. VO2max correlated with the values of MIP.
MIP (cmH2O) = Maximum inspiratory pressure. VO2Máx = Maximum rate that the body of an individual to grasp and use oxygen from the air that is inspiring to generate work.
MIP
150
Table 1. Anthropometric, clinical and pharmacological data.
Data Values (Mean±SD)
Sex 5M/7H
Age(years) 54.91±8.60
BMI(Kg/m2) 25.06±4.4
RR(ipm) 16±4
HR(bpm) 70±11
SBP(mmHg) 108±15
DBP(mmHg) 78±11
Ejection Fraction (%) 32.41±5.97
Functional Class (NYHA)
II 6 III 6
Medication
β-blockers 11 Diuretics 9 Digitalis 5
Pulmonary Function
FEV1(L/s) 2.10±0.64 % FEV1predicted 72±13.21
FVC(L/s) 2.68±0.88 % FVCpredicted 74.91±13.50
% FEV1 /FVCpredicted 97±12 FEF25-75% (L/s) 2.02±0.75
%FEF25-75%predicted 71.25±15.31
Inspiratory Muscle Strength
MIP(cmH2O)
43.41±16.69
% MIP 43.70±14.47
Quality of Life (MLHFQ)
40.5±21.22
Cardiopulmonary Exercise Test
VO2 MAX(mL/(Kg x min) 17.90±3.94 VE/VCO2(mL/(Kg x min) 27.97±6.09
R 1.22±0.11
151
Values expressed as Mean±SD. BMI=Body mass index; SBP=systolic
blood pressure; DBP=diastolic blood pressure; FEV1= Forced expiratory
volume in one second; FVC=forced vital capacity; FEF25-75%= Forced
expiratory flow between 25-75% of FVC; MIP=Maximum inspiratory
pressure; MLHFQ= Minnesota Living With Heart Failure
Questionnaire;VO2 MAX=Maximum rate that the organism of an individual
must capture and use oxygen from the air in order to generate work;
VE/VCO2=Ventilatory equivalent of carbon dioxide and R= Respiratory
exchange ratio.
152
Table 2. Correlation between inspiratory muscle strength and pulmonary function.
MIP
Correlation FVC FEV1 FEF25-75%
r
p
0.66
0.01
0.825
0.001
0.639
0.02
Spearman Correlation. Considering a significance level of p <0.05. FEV1=
Forced expiratory volume in one second; FVC= forced vital capacity; FEF25-
75%= Forced expiratory flow between 25-75% of FVC and MIP=Maximal
inspiratory pressure.
153
4. COMENTÁRIOS, CRÍTICAS E SUGESTÕES
A idéia original deste projeto surgiu da observação da literatura científica
quanto à escassez de estudos que esclarecessem a origem dos sintomas
respiratórios, principalmente a dispnéia, em pacientes com insuficiência
cardíaca crônica.
Quanto aos pacientes com insuficiência cardíaca crônica, algumas
dificuldades foram encontradas para que os mesmos participassem do estudo.
Muitos destes pacientes residiam no interior do estado, o que dificultava o
acesso.
Além da dificuldade de acesso, muitos pacientes elegíveis para o estudo
foram excluídos pela gravidade da doença em que se encontravam (classe
funcional IV pela NYHA), bem como outros já se apresentavam sem sintomas
(classe funcional I pela NYHA) devido à otimização do tratamento
medicamentoso. Outras dificuldades como a ausência de exames ecográficos
recentes dificultam a inclusão dos pacientes no estudo.
Com as avaliações dos pacientes foi possível a realização de 3 artigos
científicos. O primeiro artigo surgiu do questionamento se existiria diferenças na
distribuição regional da ventilação entre os dois lados do tórax, já que a
presença da cardiomegalia poderia prejudicar em maior proporção o lado
esquerdo destes pacientes cardiopatas. Além de observamos esta alteração,
também gostaríamos de elucidar se tal diferença regional apresentava alguma
repercussão clínica nesta população. Com o desenvolvimento do estudo, nossa
hipótese foi confirmada e este artigo foi publicado em uma renista Qualis A2.
154
O segundo artigo foi o artigo mais prolongado para ser feito, uma fez que
se tratou de um ensaio clínico. Observamos que o treinamento da musculatura
inspiratória é eficaz para otimizar a contração diafragmática e com isso diminuir
a sensação de dispnéia e melhorar a qualidade de vida em pacientes com
insuficiência cardíaca crônica. Durante a realização deste estudo, era nítida a
diferença na capacidade funcional dos pacientes que realizaram o treinamento,
como relatos da seguinte forma: “ Agora estou conseguindo até subir
escadas...” ou “ Consegui dá umas braçadas no mar”. Este trabalho foi
apresentado ao hospital de referência na região e surgiu a hipótese de
incorporar este tipo de treinamento associado ao medicamento aos pacientes
do SUS.
Já o terceiro e último artigo surgiu da idéia de estratificar uma parte da
amostra composta apenas por pacientes chagásicos com insuficiência cardíaca
crônica, uma vez que nossa região é endêmica para esta doença, nossa
amostra apresentou um número elevado desta população. Observamos o
comportamento das variáveis ergoespirométricas, força da musculatura
respiratória e qualidade de vida nestes doentes. Existem poucos trabalhos
nesta população, sendo esta patologia considerada negligenciada pelas
agências de saúde pública. Os testes ergoespirométricos foram realizados com
bastante rigor, onde os pesquisadores permaneciam bastante atentos a
possíveis descompensações pois esta é a população dita mais grave quando
estuda-se pacientes com insuficiência cardíaca.
Como perspectivas futuras observamos a necessidade de avaliar estas
alterações respiratórias com marcadores cardíacos como BNP, entre outros.
155
Também surge a hipótese de incorporar o treinamento da musculatura
inspiratória a programas de reabilitação cardíaca para melhorar a performance
destes indivíduos.
Concluindo, gostaria de expressar meu contentamento em participar
deste programa de pós-graduação, no qual sempre mostrou-se interessado em
minhas dificuldades e com possibilidades de solução. A possibilidade de
interagir com outros profissionais de várias áreas da saúde contribuiu bastante
para minha formação como indivíduo e docente. Portanto, é com bastante
alegria que agradeço a oportunidade de ter concluindo este doutorado de poder
enriquecer minha vida profissional.
156
5. ANEXOS
157
158
TERMO DE CONSENTIMENTO LIVRE E ESCLARECIDO
DISTRIBUIÇÃO REGIONAL DA VENTILAÇÃO PULMONAR EM INDIVÍDUOS
COM INSUFICIÊNCIA CARDÍACA CRÔNICA APÓS REALIZAR UM PROGRAMA
DE TREINAMENTO DA MUSCULATURA INSPIRATÓRIA E SUA CORRELAÇÃO
COM DADOS FUNCIONAIS.
O senhor(a) está sendo convidado a participar de uma pesquisa cujo o título
é DISTRIBUIÇÃO REGIONAL DA VENTILAÇÃO PULMONAR EM INDIVÍDUOS
COM INSUFICIÊNCIA CARDÍACA CRÔNICA APÓS REALIZAR UM PROGRAMA
DE TREINAMENTO DA MUSCULATURA INSPIRATÓRIA E SUA CORRELAÇÃO
COM DADOS FUNCIONAIS. Primeiramente o senhor(a) será avaliado em relação
a pressão arterial, freqüência cardíaca, freqüência respiratória, anamnese,
oxigenação dos pulmões, uma coleta de sangue para análise de uma substância
chamada BNP que encontramos no sangue que ajuda a informar em que grau
está sua doença. Será realizado uma filmagem que irá ser colocada em um
computador(não será gravado o rosto ou qualquer parte do seu corpo e sim,
apenas a sua respiração) através de um equipamento chamado pletismógrafo
optoeletrônico. Também iremos colocar três eletrodos na região do seu pescoço e
abdômen para analisar com os músculos da sua respiração estão se contraindo,
não havendo necessidade de colocação de agulhas para isto. Também iremos lhe
fazer algumas perguntas para saber como está sua qualidade de vida e o grau de
159
sua atividade física. Todos os questionários ficaram guardados no local da coleta
sob a responsabilidade do pesquisador principal. O senhor também realizará um
teste de esteira junto com uma máscara no rosto. Este exame chama-se
ergoespirometria e será realizado por um médico cardiologista apto para
realização deste exame. Este exame serve para avaliar a capacidade do seu
coração em oxigenar seu corpo durante o exercício.
Após esta avaliação, o senhor irá receber um aparelho para levar para
casa, sem custos, para realizar exercícios para os músculos da respiração durante
três meses diariamente. Toda semana o Sr(a) será examinado pela pesquisadora
para ajustar o aparelho. O senhor (a) pode se retirar da pesquisa em qualquer
momento da realização desta, não havendo qualquer tipo ônus para o seu
tratamento ambulatorial ou hospitalar em que o senhor(a) esteja enquadrado.
Riscos e Desconfortos: Os riscos deste estudo serão mínimos, tendo em vista
que o Sr(a) estará todo o tempo observado por um profissional de saúde
devidamente preparado . Durante a realização do teste de esteira com a máscara
o senhor(a) poderá sentir um pouco de sensação de que a máscara está
“prendendo”seu ar, mas o exame só será realizado caso o senhor informe que a
máscara está mais confortável. O local do estudo é localizado dentro do campus
universitário, onde no mesmo está localizado o Hospital das Clínicas de
Pernambuco, caso o Sr. sinta algum desconforto. O suporte oferecido será
adequado para as necessidades do senhor, de acordo com a avaliação do médico
cardiologista, o qual lhe encaminhará para a assistência hospitalar, caso seja
necessário. O aparelho para treinamento dos músculos respiratórios será ajustado
160
com uma pressão bem tolerada para os pacientes. A coleta de sangue será
realizada por um técnico em laboratório experiente o que minimizará o risco do
senhor será furado mais de uma vez.
Benefícios: Os principais benefícios deste estudo estão ligados a melhora na
capacidade de realizar atividades de vida diária e melhora na qualidade de vida de
pacientes com ICC (Insuficiência cardíaca Crônica) .
Dúvidas e Esclarecimentos: Em caso de dúvida, procurar o departamento de
Fisioterapia da UFPE, Av dos Reitores s/n Cidade Universitária, Recife-PE.
Pessoa a ser procurada, Daniella Cunha Brandão e telefones disponíveis 81
87350944 e 21268496(residente na rua Prof. Gerônimo Gueiros, 55 Encruzilhada
Recife-PE, e-mail: [email protected]). Além do Comitê de Ética
localizado na Av. Professor Moraes Rego s/n, Cidade Universitária, Recife-PE,
CEP:50670-901, Telefone 2126 8588.
Eu,.................................................(sujeito ou responsável), abaixo assinado, tendo
recebido todos os esclarecimentos acima citados, e ciente dos meus direitos,
concordo em participar desta pesquisa, bem como autorizo toda documentação
necessária, a divulgação e a publicação em periódicos, revistas bem como
apresentação em congressos, workshop e quaisquer eventos de caráter científico.
Local: Data:
____/____/____
______________________________
Assinatura do Sujeito (ou responsável)
161
RG:
______________________________
Assinatura do Pesquisador
RG:
______________________________
Testemunha 1 RG:
______________________________
Testemunha 2 RG
162
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7.0 ABSTRACT
The inspiratory muscle training (IMT) was made through the exercise with
inspiratory load threshold is used in the rehabilitation of individuals with chronic
heart failure (CHF). This work will be presented in three articles. The first article
was to compare the kinematics ventilation of healthy people in relation to
patients with CHF and cardiomegaly associated with diaphragmatic weakness,
the second study aimed to evaluate the functional data of patients with CHF
after undergoing IMR program and the third and last article aims to analyze a
subgroup of patients with Chagas disease (CCC) during maximal exercise. It
was observed that the presence of cardiomegaly and inspiratory muscle
weakness are common in patients with CHF. Exact mechanisms of action of
these two factors associated or isolated in the determination of respiratory
symptoms in these patients are still unknown. According to this first study, in a
lower region ventilation diaphragm would lead to an increased perception of
breathlessness during submaximal exercise in this population. Furthermore, the
observed changes in the pattern of regional distribution of ventilation in patients
with CHF compared to healthy individuals can serve as a basis for other
prospective studies using IMT. The second original article showed that the IMR
in patients with CHF was effective for improvement in muscle strength,
functional capacity and quality of life for this population. This study also
observed the behavior of the distribution of lung volumes for the system
thoracoabdominal this population, explaining that higher volumes in the
compartments of the abdominal rib cage and abdominal may reflect a greater
effectiveness of diaphragmatic contraction. In conclusion, the third and last
article brought clarifications for patients with CCC: the VO2MAX is directly
related to inspiratory muscle strength and quality of life in these patients, while
deterioration of lung function suggests reflect a weakness of the muscles of
inspiration .
172
