RelaçÃo entre resistência muscular ventilatória e tolerância ao exercicio em pacientes com doença pulmonar obstrutiva crônica



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CORELAÇÃO ENTRE RESISTÊNCIA MUSCULAR INSPIRATÓRIA E A TOLERÂNCIA AO EXERCÍCIO EM PACIENTES COM DOENÇA PULMONAR OBSTRUTIVA CRÔNICA

RELATIONSHIP BETWEEN INSPIRATORY MUSCLE ENDURANCE AND EXERCISE CAPACITY IN PATIENTS WITH CHRONIC OBSTRUTIVE PULMONARY DISEASE

Titulo Condensado: CAPACIDADE ao exercício em dpoc.

RESUMO

A diminuição da capacidade ao exercício em pacientes com doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) está relacionada a vários fatores como alterações pulmonares, disfunção muscular periférica bem como a limitação ventilatória decorrente das mudanças na mecânica respiratória e na função dos músculos ventilatórios. Objetivo: Avaliar a correlação entre a resistência muscular ventilatória e a capacidade ao exercício em indivíduos com DPOC. Método: Para determinar a capacidade de resistência ao esforço da musculatura ventilatória, realizamos um teste incremental, onde o indivíduo respirava contra uma carga (50 g) que era aumentada a cada 2 minutos. A capacidade ao exercício foi determinada pela distância percorrida no teste da caminhada de seis minutos. Resultados: Foram avaliados onze indivíduos com diagnóstico clínico e espirométrico de DPOC. A distância percorrida no teste de caminhada em metros se correlacionou positivamente com resistência ventilatória, expressa em peso (r=0,72) e com VEF1 (r=0,75). Conclusão: Os resultados indicam que a capacidade ao exercício em indivíduos com DPOC correlaciona-se com resistência da musculatura ventilatória.



Palavras Chave: Capacidade Funcional, Músculos Inspiratórios, DPOC
ABSTRACT

The reduction in the exercise capacity in patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is related to many factors as pulmonary alterations, peripheral muscle dysfunction, as well as ventilatory limitation due to changes of the respiratory mechanics and the ventilatory muscle function. Objective: To evaluate the relationship between the ventilatory muscle endurance with capacity to exercise in subjects with COPD. Method: To determine the capacity of resistance to effort from the ventilatory muscle, we carried out an incremental test, in which the subject breathed against a load (50g), which was increased every 2 minutes. The capacity to exercise was determined by the distance covered during the six minutes walk test. Results: Eleven subjects with clinical and espirometric diagnosis of COPD were evaluated. The distance covered during the walk test in meters was positively correlated to the ventilatory resistance, expressed in weight (r=0.72) and with FEV1 (r=0.75). Conclusion: The results indicate that the exercise capacity in subjects with COPD is corelated to the endurance of ventilatory muscles.



Key words: Functional Capacity, Inspiratory Muscles, COPD

INTRODUÇÃO
A força e a resistência dos músculos respiratórios estão reduzidas em pacientes com doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC). As razões para este fato incluem aumento do trabalho imposto ao sistema muscular respiratório devido a hiperinsuflação, desnutrição e descondicionamaneto periférico geral1. A presença de fraqueza muscular inspiratória nos pacientes com DPOC pode estar diretamente associada a limitação funcional. A tolerância ao exercício, em indivíduos saudáveis, é limitada principalmente pelo metabolismo e pelo sistema cardiovascular. Em pacientes com DPOC, a limitação ao exercício é multifatorial, e inclui alterações cardiovasculares, músculoesqueléticas, e da mecânica ventilatória. Estes são fatores que isoladamente ou associados determinam redução na capacidade ao exercício2-3-4-5.

A intolerância ao exercício pode, em parte, ser determinada pela incapacidade do sistema ventilatório de aumentar a ventilação em resposta ao aumento da demanda metabólica que ocorre durante o exercício. Contudo, a maioria dos estudos correlaciona a tolerância ao exercício com o aumento da resistência das vias aéreas, ocasionada pela hiperinsuflação pulmonar dinâmica, o que poderia acarretar em disfunção ventricular direita.

A resistência dos músculos ventilatórios durante sobrecarga de trabalho pode ser medida através de testes com incremento da carga inspiratória. Nickerson e Keens6 propuseram um teste incremental para quantificar a resistência da musculatura ventilatória. Neste teste, o indivíduo respira em um circuito fechado contra a maior carga inspiratória tolerada durante 10 min., caracterizando, assim, a pressão inspiratória sustentada (PIS) que representa um índice de endurance muscular respiratória. Posteriormente, Martyn e cols.7, usando um aparelho similar ao de Nickerson e Keens, introduziram um método de avaliação de pressão inspiratória máxima sustentada (PImáxS), que também é utilizado como um índice de resistência muscular respiratória.

A bibliografia relata que diminuição da tolerância ao exercício está relacionada com a diminuição da força dos músculos ventilatórios podendo acarretar o aumento da dispnéia e conseqüentemente a interrupção do exercício5,8. Entretanto, são poucos os estudos que correlacionam a diminuição da tolerância ao exercício com capacidade dos músculos respiratórios para resistir à fadiga. Portanto, a realização de estudos que tenham como proposta correlacionar a endurance dos músculos ventilatórios com a capacidade ao exercício nesta população de indivíduos é plenamente justificável. Desta forma, o principal objetivo desse estudo foi verificar, em indivíduos com DPOC, a relação da resistência dos músculos ventilatórios mensurada por meio de um protocolo incremental com a tolerância ao exercício avaliada pelo teste de caminhada de seis minutos.


MÉTODO

Pacientes

Quatorze indivíduos, com diagnóstico clínico e espirométrico de DPOC, conforme o Consenso Brasileiro de DPOC9 (VEF1/CVF < 90% e VEF1 < 60%) participaram deste estudo. Foram excluídos pacientes com história de doença cardiovascular ou osteoarticular que impossibilitasse a realização dos testes. O estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética do Hospital de Clínicas de Porto Alegre e todos os pacientes assinaram termo de consentimento informado.



Protocolo do estudo

Os pacientes foram submetidos a dois testes: o primeiro, de resistência, específico para músculos ventilatórios; e o segundo, para avaliação da tolerância ao exercício. Cada teste foi realizado por diferentes pesquisadores, sem que um tivesse conhecimento do resultado do outro. A ordem para a realização dos testes foi aleatória, respeitando um intervalo de no mínimo 48 horas entre cada um.


Desfechos avaliados

Resistência dos músculos ventilatórios: Foi avaliada pela utilização do protocolo incremental proposto por Martyn e cols.7. Os indivíduos respiraram em um sistema composto por válvulas unidirecionais, uma inspiratória e outra expiratória. A fase inspiratória foi conectada a uma câmara, sendo vedada por um diafragma ligado a um bastão para permitir a adição progressiva de pesos, dificultando a inspiração. Os indivíduos iniciaram com uma carga de aproximadamente 30% da pressão inspiratória máxima (PImáx). A carga era aumentada a cada dois minutos pela adição de pesos de 50g no ponto inspiratório do sistema, sem a interrupção da respiração, até que o indivíduo não conseguisse mais abrir a válvula inspiratória. O índice de resistência foi determinado pela pressão máxima sustentada por, no mínimo, 60 segundos com a carga máxima tolerada, sendo analisada a pressão, a carga e o tempo máximo de teste.

Força dos músculos ventilatórios: Os sujeitos realizaram o teste de PImáx, através de um manovacuômetro calibrado previamente (RESPIRADAYNE II PLUS). Os testes foram realizados na posição sentada com os cotovelos apoiados. Foi usado um bocal com um orifício de 2 mm de diâmetro para evitar produção de pressões pelos músculos faciais (Black e Hyatt)10. Os indivíduos realizaram uma expiração forçada, o mais próximo do volume residual. A partir deste ponto, foi feita uma inspiração através de uma válvula ocluída. A manobra foi repetida no mínimo seis vezes ou até que se obtivessem duas medidas com diferenças não maiores que 5 cmH2O.

Teste de caminhada de 6 minutos: Para determinar a tolerância submáxima ao exercício foi utilizado o teste de caminhada de seis minutos (TC6min) conforme recomendado pela American Thoracic Society (ATS)11. Os pacientes foram orientados a utilizarem broncodilatador 30 minutos antes da realização do teste. Foram avaliados a freqüência cardíaca (FC), a freqüência respiratória (f), a pressão arterial (PA), a saturação de oxigênio (SaO2) e o índice de dispnéia e cansaço de membros inferiores, utilizando a escala de Borg 12. Estas variáveis foram mensuradas em repouso e imediatamente ao final do teste. A distância percorrida registrada representava a tolerância ao exercício. O teste foi realizado sem suporte adicional de oxigênio, sendo tolerada uma saturação de no mínimo 88%. Os indivíduos foram estimulados verbalmente a cada minuto sempre com frases do tipo - você está indo muito bem / caminhe o mais rápido possível.

Análise estatística

Como os dados apresentaram distribuição não paramétrica, foi feita a análise estatística utilizando a correlação de Spearmam, que permite quantificar a associação linear entre dados não paramétricos como a resistência e força da musculatura ventilatória e resistência geral. Também foi realizada uma análise descritiva com médias e desvios padrões das variáveis contínuas.



RESULTADOS

Os dados antropométricos e ventilatórios estão demonstrados na Tabela 1. Três indivíduos foram excluídos: dois não toleraram o teste de resistência ventilatória e um foi internado por agudização da DPOC. Todos foram tabagistas e faziam uso regular de medicação broncodilatadora e nenhum praticava atividade física regular ou estava usando corticoesteróides.

Os dados obtidos nos testes de resistência ventilatória e no TC6min estão demonstrados na Tabela 2. Observamos um aumento da pressão durante a realização do teste ventilatório. Este aumento foi progressivo conforme se aumentava a carga, demonstrando que a resistência oferecida pelo aparato foi linear e não dependente do fluxo do indivíduo.

Verificamos uma correlação positiva entre PImáx e a resistência ventilatória medida em carga (r = 0,65), tempo (r = 0,73) e pressão (r = 0,61). Isto demonstra que a resistência dos músculos ventilatórios está relacionada com a força destes. A Figura 1 mostra esta correlação entre PImáx e resistência ventilatória em tempo.

Observamos uma correlação entre a distância percorrida no teste de caminhada de 6 minutos e a resistência dos músculos ventilatórios. Esta correlação foi verificada quando analisamos o tempo de teste (r = 0,64) e a carga máxima tolerada (r = 0,72). Quando utilizamos a porcentagem atingida da distância predita no TC6m com resistência ventilatória, também encontramos uma correlação positiva (r=0,68), Figura 2.

A Figura 3 representa a correlação negativa encontrada entre VEF1 e PImáx. Os indivíduos com uma maior obstrução ventilatória apresentaram uma menor PImáx, possivelmente pela desvantagem mecânica dos músculos ventilatórios. (r = -0,67).


Discussão
Este estudo demonstrou que, em indivíduos com obstrução DPOC, a resistência dos músculos ventilatórios está correlacionada com tolerância ao exercício, mensurada por meio do teste de caminhada de seis minutos.

Os dois testes usados, teste de caminhada de seis minutos e resistência dos músculos ventilatórios (Teste incremental de Martyn), podem ter seus resultados modificados pelo estilo de vida dos indivíduos e pela motivação para realização destes.

Tentamos controlar ambas as variáveis. Para controlá-las, homogeneizamos o grupo pelo estilo de vida, excluindo os que se exercitavam regularmente e incluindo apenas os sedentários. A motivação foi controlada pelo encorajamento verbal a cada minuto, dado sempre pelo mesmo acompanhante do teste.

Existiu uma correlação entre a resistência e a força (PImáx) dos músculos ventilatórios. Este resultado concorda com outros estudos como o de Martyn e col.7, no qual demonstraram que a resistência dos músculos ventilatórios depende da PImáx. Estes autores, observaram que a resistência dos músculos ventilatórios mensurado em pressão, variava em torno de 52 ± 6% da PImáx. Na nossa amostra, a média foi menor, variou de 48 ± 12%. No entanto, os indivíduos por nós estudados apresentavam obstrução ventilatória, enquanto Martyn e col. avaliaram indivíduos com função ventilatória normal.

Outros estudos13,14,15 também demonstraram uma correlação entre resistência e força dos músculos ventilatórios. O treinamento dos músculos respiratórios em pacientes com DPOC aumenta a resistência muscular inspiratória, diminui a dispnéia e aumenta a distância percorrida durante o teste de caminhada de seis minutos, portanto parece que a presença de fraqueza muscular nestes pacientes pode ser um fator limitante ao exercício 14. Flyn e col.14 mostraram uma correlação positiva entre pressão inspiratória máxima sustentada medida pelo protocolo de Martyn e PImáx em 9 pacientes com DPOC. Keenan e col.15 também encontraram uma correlação positiva entre resistência dos músculos ventilatórios e força avaliada através da PImáx em 17 pacientes com miastenia gravis. O presente estudo concorda com estes resultados. Logo, para pacientes com fraqueza dos músculos ventilatórios ou diminuição da PImáx, a diminuição da resistência pode estar associada à diminuição da força destes músculos, o que pode acarretar numa incapacidade de tolerar os aumentos de carga impostos pelo aumento da demanda ventilatória.

A média da resistência ventilatória medida em carga (g) foi de 136 ± 80g. Fiz e col.16 avaliaram indivíduos entre 60 e 70 anos com função ventilatória normal e encontraram uma média de 220 ± 91g para homens, e 310 ± 152g para mulheres. Portanto, o valor reduzido do presente estudo evidencia o maior comprometimento ventilatório da amostra. Morrison e col.17 compararam a resistência dos músculos ventilatórios de indivíduos com DPOC com indivíduos da mesma idade e função ventilatória normal, observando que a resistência dos músculos ventilatórios é significativamente menor em indivíduos com DPOC. Este resultado foi atribuído ao aumento da demanda com diminuição da reserva e eficiência ventilatória, resultando na fadiga muscular mais rapidamente que em indivíduos sem alterações ventilatórias.

Sassoon e col.8, avaliaram a resistência dos músculos ventilatórios em 10 indivíduos com grave obstrução ventilatória (VEF1 médio de 0.76 litros), e observaram que a resistência ventilatória correlacionou-se com índices de obstrução das vias aéreas. Estes mesmos resultados foram encontrados quando correlacionamos à resistência dos músculos ventilatórios medida em tempo e carga com VEF1 (r = 0.73). Isto mostra que quanto mais limitada for a função ventilatória dos indivíduos, menor será a resistência dos músculos ventilatórios. Isto pode estar relacionado com a desvantagem mecânica que ocorre pela hiperinsuflação pulmonar fazendo com que ocorra um aumento da resistência das vias aéreas e aumento crônico do trabalho dos músculos ventilatórios, ocasionando um encurtamento destes músculos e diminuindo a relação tensão/comprimento. Esta desvantagem faz com que os músculos ventilatórios trabalhem com um esforço aumentado, diminuindo a sua reserva. O aumento da resistência das vias aéreas aumenta a média da pressão inspiratória diafragmática (Pdi) no repouso. Este aumento aproxima a pressão inspiratória diafragmática de repouso (Pdi) com a pressão inspiratória diafragmática máxima (Pdimáx), aumentando a relação Pdi/Pdimáx, indicando a diminuição da força de reserva. Não só um aumento da resistência das vias aéreas (Rva) pode aumentar a Pdi no repouso, como também um aumento na impedância relacionado com a hiperinsuflação. A diminuição na reserva ventilatória que se correlaciona com índices de obstrução e resistência dos músculos ventilatórios pode contribuir para a diminuição da capacidade ao exercício18.

Os parâmetros de aumento da resistência ventilatória (VEF1) que é um índice que pode ser afetado pelo aumento da impedância e hiperinsuflação pulmonar correlacionou-se negativamente com PImáx (r = -0.64). Isto também pode estar correlacionado com a desvantagem mecânica dos músculos ventilatórios em pacientes hiperinsuflados, como já foi discutido. O encurtamento dos músculos ventilatórios afeta a relação tensão/comprimento interferindo diretamente na capacidade destes músculos em gerar força. Isto demonstra que alguns indivíduos com DPOC têm a PImáx diminuída não pela redução da força muscular, e sim pela desvantagem mecânica que se encontram estes músculos17.

O teste de caminhada de 6 min é um teste simples e bem fundamentado na literatura para avaliação da capacidade ao exercício em indivíduos com DPOC19-20-21. Este teste é um equivalente ao teste de resistência aeróbia realizado na esteira. Baseado em estudos como o de Ralston e col.23, que mostraram não haver diferença no consumo energético durante a caminhada no chão e na esteira, e não observaram diferenças nas distâncias percorridas no teste da caminhada realizado na esteira e no corredor. O efeito aprendizagem no teste de seis minutos tem sido descrito na literatura como um importante fator para avaliação da capacidade ao exercício. Enright e col.22 descreveram uma melhora de até 15% quando o teste era realizado em dois dias consecutivos. No estudo de Knox e col.20 foi demonstrado que a melhora no teste de caminhada de seis minutos é estatisticamente significante até a terceira repetição. Esta melhora pode estar relacionada com o aprendizado do teste e também por fatores de motivação. Para controlar este fator aprendizagem, realizamos o teste em dois momentos, considerando a maior distância como o resultado do teste.

A distância percorrida variou de 150m a 540m com uma média de 363.9m. Estes resultados foram menores comparando com o estudo de Enright22 que avaliou 117 homens e 173 mulheres, sem história de doenças respiratórias, obtendo uma média de 399m para homens e 310m para mulheres. Bittner e col.24 observaram que o teste de caminhada de seis minutos pode ser preditor de morbidade e mortalidade. Eles avaliaram 898 pacientes com doença cardíaca, e a média de distância percorrida encontrada foi de 374 ± 117m. Nosso estudo parece demonstrar resultados semelhantes com os dados já descritos na literatura de indivíduos com diminuição da capacidade aeróbia.

Embora a capacidade ao exercício dependa de fatores fisiológicos centrais (função cardiovascular) e periféricos (acidose láctica) e também pela motivação durante o teste, vários autores descrevem que a capacidade ao exercício pode estar relacionada com índices de função ventilatória em repouso. Pineda e col.25 avaliaram a capacidade ao exercício através de um teste de VO2máx de 19 pacientes com DPOC e correlacionaram VO2máx com parâmetros espirométricos em repouso, observando uma forte correlação com índices de obstrução (VEF1, r = 0,74 e VEF1/CVF, r = 0,66), concluindo que dados espirométricos podem predizer a tolerância ao exercício com moderada acurácia.

Encontramos uma significante correlação entre o teste de caminhada de seis minutos e o VEF1 (r = 0,75 P<0.01). Outros autores têm demonstrado uma correlação mais fraca entre o teste de caminhada de 6 minutos e índices espirométricos como o VEF1. Knox e col.20 encontraram uma correlação mais fraca, mas significante (r = 0.46), entre VEF1 e teste de caminhada de 6 minutos. McGavin e col.26 encontraram uma correlação com CVF (r = 0.4; P < 0.05) e não com VEF1 (r = 0,28; P>0,05). Estas inconsistências nos resultados podem estar relacionadas com as características das amostras estudadas como o grau de obstrução e o tempo que estes indivíduos permaneceram hospitalizados, o que pode consistir na diminuição da capacidade aeróbia. Na amostra de McGavin21 a média do VEF1 foi 1,14 litros ( > 60% previsto), enquanto na nossa amostra, esta média foi menor, de 0,96 litros(< 60% previsto) (demonstrando um maior grau de obstrução, podendo ser o nosso grupo mais limitado do ponto de vista funcional) e, por este motivo, apresentou uma correlação mais alta. Outros estudos19-27 demonstram que o VEF1 correlaciona-se com capacidade ao exercício. No entanto, não se pode predizer a capacidade ao exercício utilizando somente este índice. Cotes e col.19 confirmaram a hipótese de que a capacidade ao exercício é dificilmente predita por um único índice como o VEF1, e que esta predição é largamente aumentada quando usamos a combinação de mais índices como, CVF, VEF1/CVF. Carlson e col.27 correlacionaram medidas espirométricas em repouso com capacidade ao exercício (VO2máx) e verificaram que estas medidas podem predizer razoavelmente o VO2máx. O VEF1 foi o parâmetro mais sensível, e o principal fator limitante é a variabilidade individual que foi de 75%.

Assim, índices espirométricos parecem ser preditores moderados da capacidade ao exercício, que está intimamente relacionado com o grau de obstrução da via aérea, e podem correlacionar-se mais fortemente com associação de outros índices.

Pacientes com fraqueza muscular inspiratória aumentam significativamente sua capacidade funcional, avaliada pela distância percorrida durante o teste de caminhada e pelo consumo máximo de oxigênio após treinamento específico dos músculos respiratórios28 No presente estudo, observamos uma correlação positiva entre resistência dos músculos ventilatórios medida em tempo e resistência geral (teste de caminhada de 6 min) (r = 0.72), confirmando a hipótese de que a resistência dos músculos ventilatórios e não somente a força pode ser um fator limitante da capacidade ao exercício. Foi observado que a resistência dos músculos ventilatórios correlaciona-se melhor com a tolerância ao exercício nos indivíduos mais obstruídos (VEF1< 50% do predito). Este resultado pode estar relacionado com as características fisiopatológicas do DPOC durante o exercício, que possuem uma reserva ventilatória diminuída, e usualmente durante as atividades desenvolvem um processo de hiperinsuflação dinâmica, limitando o fluxo expiratório. Abe e col.29, em um trabalho similar a este, comparando a resistência dos músculos ventilatórios (protocolo de Martyn) com um teste de exercício em esteira em nove pacientes com enfisema pulmonar e nove indivíduos sem doença respiratória, encontraram uma correlação positiva entre a resistência dos músculos ventilatórios e capacidade ao exercício.

 

Consideraçõês Finais

Este estudo demonstrou que a resistência dos músculos ventilatórios correlaciona-se com tolerância ao exercício em indivíduos com DPOC gravemente obstruídos. Outros, que concordam com estes resultados, utilizam avaliação da função pulmonar em repouso; diferentemente do nosso estudo, que utilizou um protocolo de carga incremental para avaliação da resistência dos músculos ventilatórios. A correlação encontrada pode estar associada à diminuição da reserva ventilatória nos indivíduos com DPOC. A diminuição da resistência dos músculos ventilatórios participa como um dos mecanismos para a limitação do exercício, pois determina uma incapacidade de manter o aumento da ventilação para suprir o aumento da demanda metabólica.



 
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Tabela 1. Características antropométricas e ventilatórias.



Parâmetro

Resultado

N

14

Sexo, M/F

9/5

Idade, anos

67,8 ± 5,2

Altura, m

1,63 ± 0,09

Peso, kg

65,2 ± 16,42

VEF1, L

0,96 ± 0,38

VEF1 predito, %

53 ± 6

VEF1 /CVF, %

53,5 ± 16,9

CVF, L

1,88 ± 0,64

PImax, cmH2O

-69 ± 21

Valores expressos em média ± DP. VEF1 - volume expiratório forçado no 1º segundo; VEF1 /CVF - relação do volume expiratório forçado pela capacidade vital forçada; CVF - capacidade vital forçada; PImax - pressão inspiratória máxima.
Tabela 2 - Testes de Resistência Ventilatória e Caminhada de 6 min.

Indivíduos

TC6min

(m)


Resistência Ventilatória (min)

Resistência Ventilatória 

(g)


% da PImáx no Teste de Resistência Ventilatória

Resistência Ventilatória, (cmH2O)

01

320

5

100

53,70

-29

02

300

6

50

50,00

-26

03

540

7

150

46,20

-31

04

525

10

200

76,10

-48

05

450

12

250

50,40

-52

06

385

13

250

64,60

-73

07

180

3

50

33,30

-14

08

160

5

50

44,80

-26

09

498

10

200

33,30

-22

10

495

8

150

42,10

-35

11

150

5

50

42,00

-29

Média ± DP

363,9 ± 150,7

7,6 ± 3,2

136 ± 80,6

48,77 ± 12,7

-25 ± 30,5

Dados individuais e em média ± desvio padrão. TC6min - teste de caminhada de 6 minutos; g - gramas; cmH2O - centímetros de água.



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