A análise da mecânica respiratória em tempo real pela Técnica de OscilaçõesForçadas (FOT) Monofrequência é de interesse nos estudos clínicos e diagnósticos de doenças respiratórias. Entretanto, ainda é escassa a análise de asmáticos com esta técnica. O presente trabalho avalia a contribuição da FOT monofrequência na análise das alterações mecânicas ao longo do ciclo respiratório e da dinâmica da impedância do sistema respiratório (Zrs) de asmáticos. Na primeira fase do estudo, 14 voluntários sadios (GC) e 70 asmáticos foram incluídos. Destes, 13 asmáticos apresentaram espirometria normal (NE), e o restante apresentava obstrução leve (OL; n=26), moderada (OM; n=18) e acentuada (OA; n=13). Através da FOT foram analisadas a impedância total do sistema respiratório (Zt), a impedância inspiratória e expiratória (Zi e Ze), a impedância no início da inspiração e da expiração (Zii e Zie), a impedância pico-a-pico (diferença entre Zii e Zie) e a variação média da impedância (diferença entre Zi e Ze). Na segunda fase do estudo, a dinâmica do sistema respiratório foi analisada através da variabilidade da impedância, traduzida pelo desvio padrão da Zrs (sdZrs), pelo desvio-padrão do logaritmo da Zrs (sdlnZrs) e pela sua complexidade, analisada através da entropia aproximada da Zrs (EnApZ). Foram analisados 62 pacientes asmáticos da mesma amostra, divididos em NE (n=12), OL (n=20), OM (n=18) e OA (n=12). O GC foi composto por 12 voluntários. Testes de diferenças entre médias, correlações entre os parâmetros da FOT e da espirometria, além de curvas ROC, foram usados para avaliar o potencial da FOT monofrequência na detecção das alterações mecânicas em tempo real na asma. A impedância foi maior nos asmáticos em relação ao GC, sendo progressivamente maior entre os asmáticos de acordo com o grau de obstrução: Zt (p<0,0001), Zi (p<0,0001), Ze (p<0,0001), Zii (p<0,0001), Zie (p<0,0001), Zpp (p<0,0001) e &#916;Zrs (p<0,0001). A dinâmica do sistema respiratória sofreu diferenças significativas em asmáticos. Houve aumento significativo de sdZrs com o grau de obstrução brônquica (p<0,0001), enquanto a complexidade do sistema diminuiu (EnApZ; p<0,002). Correlações excelentes ocorreram entre VEF1/CVF e Zt (r=-0,76), Ze (r=-0,77) e Zie (r=-0,78), enquanto correlações razoáveis foram verificadas entre os parâmetros espirométricos com sdZrs e EnApZ. Os melhores parâmetros para uso diagnóstico na asma foram Zt, Zi, Ze, Zii e Zie com AUC adequada para identificar obstrução leve e de alta acurácia para identificar obstrução moderada e acentuada. O sdZrs foi adequado para identificar obstrução moderada e acentuada. Estes resultados estão em concordância com os fundamentos fisiopatológicos da asma. A FOTmonofrequência permite uma análise não invasiva e detalhada do sistema respiratório de asmáticos nas diferentes fases do ciclo respiratório. A impedância respiratória, principalmente na fase inspiratória, traduz as alterações mecânicas na asma. A dinâmica do sistema respiratório está alterada na asma, com maior variabilidade e menor complexidade do sinal de impedância respiratória, caracterizando um sistema com menor adaptabilidade a condições de maior demanda metabólica presentes na vida diária. Estes resultados confirmam o elevado potencial de uso clínico e científico desta metodologia na avaliação de pacientes com asma. / The analysis of respiratory mechanics in real time by Monofrequency FOT is of great interest in clinical and diagnosis studies of respiratory diseases. However, the use of this technique for the analysis of patients with asthma is still limited. The present study evaluates the contribution of the Monofrequency FOT in the analysis of changes in respiratory mechanics during the breathing cycle and the dynamics of the respiratory system of asthmatics. In the first phase of the study, 14 healthy volunteers (CG) and 70 asthmatics were included. Among them, 13 patients with asthma had normal spirometry (NE), and the others showed mild obstruction (n=26), moderate (n = 18) and severe (n=13). The parameters analyzed through FOT were the total impedance of the respiratory system (Zt), the inspiratory and expiratory impedance (Zi and Ze) and the impedance at the beginning of inspiration and expiration (Zii and Zie). The impedance peak-to-peak (Zii - Zie) and the mean of impedance (Zi - Ze) were also evaluated. In the second phase, the respiratory system dynamics was analyzed through the impedance variability, reflected by the standard deviation of Zrs (sdZrs), and the standard deviation of the Zrs logarithm (sdlnZrs), and an impedance complexity was analyzed through the approximated entropy of the Zrs (ApEnZ). 62 patients with asthma were analyzed, divided into NE (n=12), mild (n=20), moderate (n=18) and severe (n=12). The CG was composed by 12 volunteers. Tests of differences between means, correlations between the FOT parameters, spirometry, and ROC curves, were used to evaluate the potential of Monofrequency FOT in the detection of asthma mechanical changes in real-time. The respiratory impedance was higher in asthmatics than in CG, being progressively bigger among asthmatics according to obstruction degree: Zt (p<0.0001), Zi (p<0.0001), Ze (p<0.0001), Zii (p<0.0001), Zie (p<0.0001), Zpp (p<0.0001) and &#916;Zrs (p<0.0001). The dynamics of the respiratory system suffered significant differences in asthmatics. There was a significant increase in sdZrs with the bronchial obstruction degree in asthma (p<0.0001), while the complexity of the system decreased (ApEnZ, p<0.002). Excellent correlations occurred between FEV1/FVC and Zt (r=-0.76), Ze (r=-0.77) and Zie (r=-0.78), while reasonable correlations were found between spirometric parameters with sdZrs and ApEnZ. The best parameters to be used in asthma diagnosis were Zt, Zi, Ze, Zii Zie with adequate AUC to identify mild obstruction and high accuracy in identifying moderate and severe obstructions. The sdZrs was adequated to identify moderate and severe obstruction. These results are in close agreement with the pathophysiologic basis of asthma. The Monofrequency FOT allows a noninvasive analysis of the asthmatics respiratory system in the different phases. The respiratory impedance, especially during inspiration, reflects on the mechanical changes in asthma. The respiratory system dynamics is altered in asthma, with greater variability and less complexity of the respiratory impedance signal, characterizing a system with less adaptability to conditions of greater metabolic demand on the daily life. These results confirm the high potential of clinical and scientific use of this methodology to evaluate patients with asthma.

A análise da mecânica respiratória em tempo real pela Técnica de OscilaçõesForçadas (FOT) Monofrequência é de interesse nos estudos clínicos e diagnósticos de doenças respiratórias. Entretanto, ainda é escassa a análise de asmáticos com esta técnica. O presente trabalho avalia a contribuição da FOT monofrequência na análise das alterações mecânicas ao longo do ciclo respiratório e da dinâmica da impedância do sistema respiratório (Zrs) de asmáticos. Na primeira fase do estudo, 14 voluntários sadios (GC) e 70 asmáticos foram incluídos. Destes, 13 asmáticos apresentaram espirometria normal (NE), e o restante apresentava obstrução leve (OL; n=26), moderada (OM; n=18) e acentuada (OA; n=13). Através da FOT foram analisadas a impedância total do sistema respiratório (Zt), a impedância inspiratória e expiratória (Zi e Ze), a impedância no início da inspiração e da expiração (Zii e Zie), a impedância pico-a-pico (diferença entre Zii e Zie) e a variação média da impedância (diferença entre Zi e Ze). Na segunda fase do estudo, a dinâmica do sistema respiratório foi analisada através da variabilidade da impedância, traduzida pelo desvio padrão da Zrs (sdZrs), pelo desvio-padrão do logaritmo da Zrs (sdlnZrs) e pela sua complexidade, analisada através da entropia aproximada da Zrs (EnApZ). Foram analisados 62 pacientes asmáticos da mesma amostra, divididos em NE (n=12), OL (n=20), OM (n=18) e OA (n=12). O GC foi composto por 12 voluntários. Testes de diferenças entre médias, correlações entre os parâmetros da FOT e da espirometria, além de curvas ROC, foram usados para avaliar o potencial da FOT monofrequência na detecção das alterações mecânicas em tempo real na asma. A impedância foi maior nos asmáticos em relação ao GC, sendo progressivamente maior entre os asmáticos de acordo com o grau de obstrução: Zt (p<0,0001), Zi (p<0,0001), Ze (p<0,0001), Zii (p<0,0001), Zie (p<0,0001), Zpp (p<0,0001) e &#916;Zrs (p<0,0001). A dinâmica do sistema respiratória sofreu diferenças significativas em asmáticos. Houve aumento significativo de sdZrs com o grau de obstrução brônquica (p<0,0001), enquanto a complexidade do sistema diminuiu (EnApZ; p<0,002). Correlações excelentes ocorreram entre VEF1/CVF e Zt (r=-0,76), Ze (r=-0,77) e Zie (r=-0,78), enquanto correlações razoáveis foram verificadas entre os parâmetros espirométricos com sdZrs e EnApZ. Os melhores parâmetros para uso diagnóstico na asma foram Zt, Zi, Ze, Zii e Zie com AUC adequada para identificar obstrução leve e de alta acurácia para identificar obstrução moderada e acentuada. O sdZrs foi adequado para identificar obstrução moderada e acentuada. Estes resultados estão em concordância com os fundamentos fisiopatológicos da asma. A FOTmonofrequência permite uma análise não invasiva e detalhada do sistema respiratório de asmáticos nas diferentes fases do ciclo respiratório. A impedância respiratória, principalmente na fase inspiratória, traduz as alterações mecânicas na asma. A dinâmica do sistema respiratório está alterada na asma, com maior variabilidade e menor complexidade do sinal de impedância respiratória, caracterizando um sistema com menor adaptabilidade a condições de maior demanda metabólica presentes na vida diária. Estes resultados confirmam o elevado potencial de uso clínico e científico desta metodologia na avaliação de pacientes com asma. / The analysis of respiratory mechanics in real time by Monofrequency FOT is of great interest in clinical and diagnosis studies of respiratory diseases. However, the use of this technique for the analysis of patients with asthma is still limited. The present study evaluates the contribution of the Monofrequency FOT in the analysis of changes in respiratory mechanics during the breathing cycle and the dynamics of the respiratory system of asthmatics. In the first phase of the study, 14 healthy volunteers (CG) and 70 asthmatics were included. Among them, 13 patients with asthma had normal spirometry (NE), and the others showed mild obstruction (n=26), moderate (n = 18) and severe (n=13). The parameters analyzed through FOT were the total impedance of the respiratory system (Zt), the inspiratory and expiratory impedance (Zi and Ze) and the impedance at the beginning of inspiration and expiration (Zii and Zie). The impedance peak-to-peak (Zii - Zie) and the mean of impedance (Zi - Ze) were also evaluated. In the second phase, the respiratory system dynamics was analyzed through the impedance variability, reflected by the standard deviation of Zrs (sdZrs), and the standard deviation of the Zrs logarithm (sdlnZrs), and an impedance complexity was analyzed through the approximated entropy of the Zrs (ApEnZ). 62 patients with asthma were analyzed, divided into NE (n=12), mild (n=20), moderate (n=18) and severe (n=12). The CG was composed by 12 volunteers. Tests of differences between means, correlations between the FOT parameters, spirometry, and ROC curves, were used to evaluate the potential of Monofrequency FOT in the detection of asthma mechanical changes in real-time. The respiratory impedance was higher in asthmatics than in CG, being progressively bigger among asthmatics according to obstruction degree: Zt (p<0.0001), Zi (p<0.0001), Ze (p<0.0001), Zii (p<0.0001), Zie (p<0.0001), Zpp (p<0.0001) and &#916;Zrs (p<0.0001). The dynamics of the respiratory system suffered significant differences in asthmatics. There was a significant increase in sdZrs with the bronchial obstruction degree in asthma (p<0.0001), while the complexity of the system decreased (ApEnZ, p<0.002). Excellent correlations occurred between FEV1/FVC and Zt (r=-0.76), Ze (r=-0.77) and Zie (r=-0.78), while reasonable correlations were found between spirometric parameters with sdZrs and ApEnZ. The best parameters to be used in asthma diagnosis were Zt, Zi, Ze, Zii Zie with adequate AUC to identify mild obstruction and high accuracy in identifying moderate and severe obstructions. The sdZrs was adequated to identify moderate and severe obstruction. These results are in close agreement with the pathophysiologic basis of asthma. The Monofrequency FOT allows a noninvasive analysis of the asthmatics respiratory system in the different phases. The respiratory impedance, especially during inspiration, reflects on the mechanical changes in asthma. The respiratory system dynamics is altered in asthma, with greater variability and less complexity of the respiratory impedance signal, characterizing a system with less adaptability to conditions of greater metabolic demand on the daily life. These results confirm the high potential of clinical and scientific use of this methodology to evaluate patients with asthma.

O termo limitação ao fluxo expiratório (LFE) refere-se a uma condição na qual o fluxo expiratório máximo obtido durante um ciclo da respiração espontânea é menor que o previsto e permanece constante apesar do aumento do gradiente pressórico. A LFE pode estar presente durante o envelhecimento pulmonar fisiológico, e em afecções pulmonares obstrutivas, como na doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC). A aferição direta para determinar a LFE requer a mensuração do volume pela relação entre o fluxo e a pressão transpulmonar, porém é um método invasivo. Os testes usualmente empregados estão baseados na comparação da curva fluxo-volume expiratório máximo e corrente, porém estas técnicas requerem alto grau de colaboração do indivíduo e podem gerar alteração do tônus muscular brônquico. Estudos sugerem que a Técnica de Pressão Expiratória Negativa (NEP) pode ser aplicada para detecção da LFE, sendo um método simples, não invasivo e que não requer esforço dos voluntários. Contudo, índices quantitativos para a avaliação deste fenômeno ainda não foram definidos, assim como também não foram estudadas a LFE no processo de envelhecimento e nos diversos estágios de obstrução das vias aéreas na DPOC. Neste contexto, os objetivos deste estudo foram: (1) avaliar o comportamento da LFE durante o processo de envelhecimento e (2) estudar a LFE presente nos portadores de DPOC. Trata-se de um estudo transversal controlado com avaliação de casos prevalentes, tendo como unidade de avaliação o indivíduo. Os exames realizados incluíram medidas de espirometria e NEP. Foram selecionados indivíduos saudáveis para o grupo envelhecimento separados em três grupos: grupo jovem (GJ), n=17; grupo meia idade (GMI), n=17 e grupo idoso (GI), n=17. No grupo DPOC foram selecionados indivíduos tabagistas e com doença obstrutiva, sendo classificados de acordo com o nível de obstrução sugerido pela espirometria. Essa classificação resultou em cinco categorias: indivíduos normais ao exame espirométrico (NE, n= 18); com distúrbio ventilatório obstrutivo leve (DVOL, n=15); distúrbio ventilatório obstrutivo moderado (DVOM, n= 18); distúrbio ventilatório obstrutivo acentuado (DVOA, n= 18) e distúrbio ventilatório obstrutivo muito acentuado (DVOMA, n= 18). Todos os indivíduos realizaram os exames de NEP e posteriormente foram submetidos à espirometria. No estudo sobre envelhecimento o parâmetro LFE% foi o que melhor caracterizou a LFE, apresentando uma correlação moderada com a idade. Os parâmetros &#8710;EF0-50% e &#8710;EF25-75% apresentaram uma correlação razoável com o progredir da idade, possivelmente devido a LFE no idoso apresentar componentes relacionadas às vias aéreas superiores. No grupo DPOC a NEP caracterizou adequadamente a LFE, sendo o melhor parâmetro a LFE%. Alterações significativas também foram encontradas com os parâmetros &#8710;EF0-50% e &#8710;EF25-75%. Avaliando-se a influência da idade neste grupo, pode-se observar que a idade é um fator de contribui para a LFE, no entanto, o efeito preponderante foi a gravidade da doença. Pode-se concluir que: (1) a NEP é útil no estudo da LFE em idosos saudáveis; (2) nestes indivíduos a LFE ocorre principalmente nas vias aéreas extratorácicas; (3) que a NEP é útil na avaliação de pacientes com DPOC, e: (4) que os efeitos da DPOC se sobrepõe ao efeito do envelhecimento. / The term expiratory flow limitatition (EFL) refers to a condition in which the peak flow obtained during a spontaneous breathing cycle is less than expected and remains constant despite the increased pressure gradient. The EFL may be present during the physiological aging lung and obstructive lung diseases such as chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Direct assessment of EFL requires determination of iso-volume relationships between flow and trans-pulmonary pressure, however, this is an invasive method. The conventional method to detect EFL is based on comparison of tidal with maximal flow-volume curves, but this test requires a high degree of pacients cooperation and the maneuvers of forced expiration and inspiration can change the bronchial tone. Previous studies suggest that the Negative Expiratory Pressure technique (NEP) can be applied to detect EFL, and that it is a simple and noninvasive technique, which requires no effort of volunteers. However, quantitative indices for evaluating this phenomenon has not been defined, as well as the EFL have not been studied in aging and in various stages of COPD airway obstruction. In this context, the aims of this study were (1) evaluate the EFL during the aging process and (2) study the EFL present in COPD. This is a cross-controlled study evaluation of prevalent cases, with the evaluation unit the individual. The examinations included measurement of NEP and spirometry. We selected healthy individuals divided in three groups: young group (GJ, n = 17); middle aged group (GMI, n = 17) and elderly group (GI, n = 17). In the COPD group we selected smoking subjects and people with obstructive disordered, classified in five categories according to the level of obstruction suggested by spirometry: normal spirometric exam (n = 18); mild obstruction (n = 15); moderate obstruction (n=18), severe obstruction (n = 18) and very severe obstruction (n=18). In the aging group, LFE% parameter was the more adequate to characterize the EFL present during the aging process, showing a moderate correlation. The parameters &#8710;EF0-50% and &#8710;EF25-75% showed a reasonable correlation with the progression of age, possibly because the EFL in the elderly have components of the upper airways. In the COPD group, the more adequate parameter to characterize the EFL was the LFE%. Significant changes were also found with the parameters &#8710;EF0-50% and &#8710;EF25-75%. Evaluating the influence of age in this group, it can be seen that age contributes for the LFE. However, the effect of the disease was higher than that associated with ageing. It can be concluded that: (1) NEP is a useful tecnique in the study of LFE in healthy elderly people, (2) In these individuals the LFE occurs mainly in the extrathoracic airways, (3) NEP tecnique is useful in evaluating patients with COPD, and: (4) the effects of COPD diseases overlaps the effect of aging.

Introdução: A DPOC caracteriza-se pela limitação ao fluxo aéreo associada à resposta inflamatória anormal dos pulmões a partículas ou gases nocivos. As alterações mecânicas decorrentes da DPOC estão relacionadas com a disfunção mecânica das fibras do diafragma, já observadas nas fases iniciais da doença. Alguns estudos têm demonstrado o elevado potencial da Técnica de Oscilações Forçadas (FOT) na detecção das alterações mecânicas da DPOC. Contudo, tais aplicações da FOT não permitiam a análise em tempo real das alterações do sistema respiratório, bem como da mobilidade toracoabdominal destes indivíduos. Desta forma, os objetivos desta pesquisa foram analisar, em tempo real, as alterações de impedância do sistema respiratório nas distintas fases do ciclo em portadores de DPOC, assim como avaliar a movimentação toracoabdominal destes indivíduos. Metodologia: Trata-se de um estudo observacional controlado, prospectivo onde foram analisados 48 indivíduos, 23 indivíduos controles e 25 portadores de DPOC com grau de obstrução acentuado. Os indivíduos realizaram exames de FOT para análise da impedância do sistema respiratório e mobilidade toracoabdominal, simultaneamente. Posteriormente aos exames da FOT os indivíduos foram submetidos à Espirometria. Resultados: Os resultados demonstraram aumento da impedância do sistema respiratório nos indivíduos com DPOC em comparação ao grupo controle, em nos parâmetros estudados (Zt, Zi, Ze, Zii, Zie, Zrs e Zpp) (p<0,0001). Em relação às distintas fases do ciclo, os indivíduos deste estudo apresentaram impedâncias maiores na fase inspiratória quando comparadas à fase expiratória (p<0,004). Somente 10% dos portadores de DPOC apresentaram assincronia toracoabdominal (&#966; &#8805; 45), sendo que os valores médios não apresentaram diferença estatística quando comparados ao grupo controle. Discussão: A impedância total do sistema respiratório (Zt) aumentada nos portadores de DPOC confirma o aumento da carga mecânica do sistema respiratório destes indivíduos. Essas alterações são coerentes com o processo fisiopatológico, evidenciado pela obstrução ao fluxo aéreo e destruição do parênquima pulmonar. O aumento da impedância na fase inspiratória quando comparada à fase expiratória, sugere um aumento no trabalho resistivo e elástico. Não foram evidenciados sinais de assincronia na mobilidade toracoabdominal na maior parte dos indivíduos, sugerindo que alguns mecanismos adaptativos atuam na tentativa de evitar a fadiga do músculo respiratório. Conclusões: A DPOC resulta no aumento da carga mecânica do sistema respiratório, alterações identificadas pelo aumento da impedância do sistema respiratório, medida pela FOT em tempo real. Este aumento foi mais evidente durante a fase inspiratória. A mobilidade toracoabdominal não se mostrou alterada na maior parte dos indivíduos com DPOC. Estes resultados são consistentes com publicações prévias e fundamentos fisiopatológicos, confirmando o potencial da FOT monofreqüência na avaliação das modificações relacionadas à DPOC. / Introduction: COPD is carachterized by airflow limitation associated abnormal inflammatory response of the lung to noxious particles or gases. The mechanical alterations associated with COPD have been related with dysfunction of the diaphragm, observed since the initial phases of the disease. Several studies have confirmed the high potential of FOT in the assessment of the mechanics modifications related to COPD. However, such studies did not allow a real-time analysis of the changes in the respiratory system, and the thoracoabdominal mobility of these individuals. Thus, the goals of the present study were to analyze, in real-time, the impedance alterations of the respiratory system in different phases of the respiratory cycle of COPD patients. Methodology: This research consists of a controlled observational study where 48 individuals were analyzed, 23 controls and 25 individuals with COPD and severe airway obstruction. Firstly, they performed simultaneous analysis of impedance of the respiratory system and thoracoabdominal motion. In subsequent examinations, these subjects were submitted to spirometry. Results: The results demonstrated an increase of the respiratory system impedance in individuals with COPD compared with the control group in all of the studied parameters (Zt, Zi, Ze, Zii, Zie, &#916;Zrs e Zpp) (p<0.0001). Considering the different phases of the respiratory cycle, higher impedances were observed in the inspiratory phase (p<0.004). Only 10% of individuals with COPD showed thoracoabdominal asynchrony (&#966;&#8805; 45), and the mean values showed no statistical difference when compared to the control group. Discussions: The total impedance of the respiratory system increased in individuals with COPD, which describes the increase of the mechanic load of the respiratory system in these individuals. These alterations are coherent with the physiopathology of COPD, associated with airflow obstruction and lung parenchyma destruction. The increase of the impedance in the inspiratory phase suggests an increase of the resistive and elastic work. There were not signals of thoracoabdominal asynchrony in the major part of the studied individuals, suggesting that some adaptation mechanisms act to compensate respiratory muscle fatigue. Conclusion: The COPD results in the increase of the mechanic load of the respiratory system. These alterations were identified by the increase of the respiratory system impedance, which was more evidence in the inspiratory phase. The thoracoabdominal asynchrony was not usual in individuals with COPD. Those results are consistent with previously published data and physiopathological fundamentals, confirming the potential of monofrequency FOT in the assessment of the modifications related to COPD.

O termo limitação ao fluxo expiratório (LFE) refere-se a uma condição na qual o fluxo expiratório máximo obtido durante um ciclo da respiração espontânea é menor que o previsto e permanece constante apesar do aumento do gradiente pressórico. A LFE pode estar presente durante o envelhecimento pulmonar fisiológico, e em afecções pulmonares obstrutivas, como na doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC). A aferição direta para determinar a LFE requer a mensuração do volume pela relação entre o fluxo e a pressão transpulmonar, porém é um método invasivo. Os testes usualmente empregados estão baseados na comparação da curva fluxo-volume expiratório máximo e corrente, porém estas técnicas requerem alto grau de colaboração do indivíduo e podem gerar alteração do tônus muscular brônquico. Estudos sugerem que a Técnica de Pressão Expiratória Negativa (NEP) pode ser aplicada para detecção da LFE, sendo um método simples, não invasivo e que não requer esforço dos voluntários. Contudo, índices quantitativos para a avaliação deste fenômeno ainda não foram definidos, assim como também não foram estudadas a LFE no processo de envelhecimento e nos diversos estágios de obstrução das vias aéreas na DPOC. Neste contexto, os objetivos deste estudo foram: (1) avaliar o comportamento da LFE durante o processo de envelhecimento e (2) estudar a LFE presente nos portadores de DPOC. Trata-se de um estudo transversal controlado com avaliação de casos prevalentes, tendo como unidade de avaliação o indivíduo. Os exames realizados incluíram medidas de espirometria e NEP. Foram selecionados indivíduos saudáveis para o grupo envelhecimento separados em três grupos: grupo jovem (GJ), n=17; grupo meia idade (GMI), n=17 e grupo idoso (GI), n=17. No grupo DPOC foram selecionados indivíduos tabagistas e com doença obstrutiva, sendo classificados de acordo com o nível de obstrução sugerido pela espirometria. Essa classificação resultou em cinco categorias: indivíduos normais ao exame espirométrico (NE, n= 18); com distúrbio ventilatório obstrutivo leve (DVOL, n=15); distúrbio ventilatório obstrutivo moderado (DVOM, n= 18); distúrbio ventilatório obstrutivo acentuado (DVOA, n= 18) e distúrbio ventilatório obstrutivo muito acentuado (DVOMA, n= 18). Todos os indivíduos realizaram os exames de NEP e posteriormente foram submetidos à espirometria. No estudo sobre envelhecimento o parâmetro LFE% foi o que melhor caracterizou a LFE, apresentando uma correlação moderada com a idade. Os parâmetros &#8710;EF0-50% e &#8710;EF25-75% apresentaram uma correlação razoável com o progredir da idade, possivelmente devido a LFE no idoso apresentar componentes relacionadas às vias aéreas superiores. No grupo DPOC a NEP caracterizou adequadamente a LFE, sendo o melhor parâmetro a LFE%. Alterações significativas também foram encontradas com os parâmetros &#8710;EF0-50% e &#8710;EF25-75%. Avaliando-se a influência da idade neste grupo, pode-se observar que a idade é um fator de contribui para a LFE, no entanto, o efeito preponderante foi a gravidade da doença. Pode-se concluir que: (1) a NEP é útil no estudo da LFE em idosos saudáveis; (2) nestes indivíduos a LFE ocorre principalmente nas vias aéreas extratorácicas; (3) que a NEP é útil na avaliação de pacientes com DPOC, e: (4) que os efeitos da DPOC se sobrepõe ao efeito do envelhecimento. / The term expiratory flow limitatition (EFL) refers to a condition in which the peak flow obtained during a spontaneous breathing cycle is less than expected and remains constant despite the increased pressure gradient. The EFL may be present during the physiological aging lung and obstructive lung diseases such as chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Direct assessment of EFL requires determination of iso-volume relationships between flow and trans-pulmonary pressure, however, this is an invasive method. The conventional method to detect EFL is based on comparison of tidal with maximal flow-volume curves, but this test requires a high degree of pacients cooperation and the maneuvers of forced expiration and inspiration can change the bronchial tone. Previous studies suggest that the Negative Expiratory Pressure technique (NEP) can be applied to detect EFL, and that it is a simple and noninvasive technique, which requires no effort of volunteers. However, quantitative indices for evaluating this phenomenon has not been defined, as well as the EFL have not been studied in aging and in various stages of COPD airway obstruction. In this context, the aims of this study were (1) evaluate the EFL during the aging process and (2) study the EFL present in COPD. This is a cross-controlled study evaluation of prevalent cases, with the evaluation unit the individual. The examinations included measurement of NEP and spirometry. We selected healthy individuals divided in three groups: young group (GJ, n = 17); middle aged group (GMI, n = 17) and elderly group (GI, n = 17). In the COPD group we selected smoking subjects and people with obstructive disordered, classified in five categories according to the level of obstruction suggested by spirometry: normal spirometric exam (n = 18); mild obstruction (n = 15); moderate obstruction (n=18), severe obstruction (n = 18) and very severe obstruction (n=18). In the aging group, LFE% parameter was the more adequate to characterize the EFL present during the aging process, showing a moderate correlation. The parameters &#8710;EF0-50% and &#8710;EF25-75% showed a reasonable correlation with the progression of age, possibly because the EFL in the elderly have components of the upper airways. In the COPD group, the more adequate parameter to characterize the EFL was the LFE%. Significant changes were also found with the parameters &#8710;EF0-50% and &#8710;EF25-75%. Evaluating the influence of age in this group, it can be seen that age contributes for the LFE. However, the effect of the disease was higher than that associated with ageing. It can be concluded that: (1) NEP is a useful tecnique in the study of LFE in healthy elderly people, (2) In these individuals the LFE occurs mainly in the extrathoracic airways, (3) NEP tecnique is useful in evaluating patients with COPD, and: (4) the effects of COPD diseases overlaps the effect of aging.

Introdução: A DPOC caracteriza-se pela limitação ao fluxo aéreo associada à resposta inflamatória anormal dos pulmões a partículas ou gases nocivos. As alterações mecânicas decorrentes da DPOC estão relacionadas com a disfunção mecânica das fibras do diafragma, já observadas nas fases iniciais da doença. Alguns estudos têm demonstrado o elevado potencial da Técnica de Oscilações Forçadas (FOT) na detecção das alterações mecânicas da DPOC. Contudo, tais aplicações da FOT não permitiam a análise em tempo real das alterações do sistema respiratório, bem como da mobilidade toracoabdominal destes indivíduos. Desta forma, os objetivos desta pesquisa foram analisar, em tempo real, as alterações de impedância do sistema respiratório nas distintas fases do ciclo em portadores de DPOC, assim como avaliar a movimentação toracoabdominal destes indivíduos. Metodologia: Trata-se de um estudo observacional controlado, prospectivo onde foram analisados 48 indivíduos, 23 indivíduos controles e 25 portadores de DPOC com grau de obstrução acentuado. Os indivíduos realizaram exames de FOT para análise da impedância do sistema respiratório e mobilidade toracoabdominal, simultaneamente. Posteriormente aos exames da FOT os indivíduos foram submetidos à Espirometria. Resultados: Os resultados demonstraram aumento da impedância do sistema respiratório nos indivíduos com DPOC em comparação ao grupo controle, em nos parâmetros estudados (Zt, Zi, Ze, Zii, Zie, Zrs e Zpp) (p<0,0001). Em relação às distintas fases do ciclo, os indivíduos deste estudo apresentaram impedâncias maiores na fase inspiratória quando comparadas à fase expiratória (p<0,004). Somente 10% dos portadores de DPOC apresentaram assincronia toracoabdominal (&#966; &#8805; 45), sendo que os valores médios não apresentaram diferença estatística quando comparados ao grupo controle. Discussão: A impedância total do sistema respiratório (Zt) aumentada nos portadores de DPOC confirma o aumento da carga mecânica do sistema respiratório destes indivíduos. Essas alterações são coerentes com o processo fisiopatológico, evidenciado pela obstrução ao fluxo aéreo e destruição do parênquima pulmonar. O aumento da impedância na fase inspiratória quando comparada à fase expiratória, sugere um aumento no trabalho resistivo e elástico. Não foram evidenciados sinais de assincronia na mobilidade toracoabdominal na maior parte dos indivíduos, sugerindo que alguns mecanismos adaptativos atuam na tentativa de evitar a fadiga do músculo respiratório. Conclusões: A DPOC resulta no aumento da carga mecânica do sistema respiratório, alterações identificadas pelo aumento da impedância do sistema respiratório, medida pela FOT em tempo real. Este aumento foi mais evidente durante a fase inspiratória. A mobilidade toracoabdominal não se mostrou alterada na maior parte dos indivíduos com DPOC. Estes resultados são consistentes com publicações prévias e fundamentos fisiopatológicos, confirmando o potencial da FOT monofreqüência na avaliação das modificações relacionadas à DPOC. / Introduction: COPD is carachterized by airflow limitation associated abnormal inflammatory response of the lung to noxious particles or gases. The mechanical alterations associated with COPD have been related with dysfunction of the diaphragm, observed since the initial phases of the disease. Several studies have confirmed the high potential of FOT in the assessment of the mechanics modifications related to COPD. However, such studies did not allow a real-time analysis of the changes in the respiratory system, and the thoracoabdominal mobility of these individuals. Thus, the goals of the present study were to analyze, in real-time, the impedance alterations of the respiratory system in different phases of the respiratory cycle of COPD patients. Methodology: This research consists of a controlled observational study where 48 individuals were analyzed, 23 controls and 25 individuals with COPD and severe airway obstruction. Firstly, they performed simultaneous analysis of impedance of the respiratory system and thoracoabdominal motion. In subsequent examinations, these subjects were submitted to spirometry. Results: The results demonstrated an increase of the respiratory system impedance in individuals with COPD compared with the control group in all of the studied parameters (Zt, Zi, Ze, Zii, Zie, &#916;Zrs e Zpp) (p<0.0001). Considering the different phases of the respiratory cycle, higher impedances were observed in the inspiratory phase (p<0.004). Only 10% of individuals with COPD showed thoracoabdominal asynchrony (&#966;&#8805; 45), and the mean values showed no statistical difference when compared to the control group. Discussions: The total impedance of the respiratory system increased in individuals with COPD, which describes the increase of the mechanic load of the respiratory system in these individuals. These alterations are coherent with the physiopathology of COPD, associated with airflow obstruction and lung parenchyma destruction. The increase of the impedance in the inspiratory phase suggests an increase of the resistive and elastic work. There were not signals of thoracoabdominal asynchrony in the major part of the studied individuals, suggesting that some adaptation mechanisms act to compensate respiratory muscle fatigue. Conclusion: The COPD results in the increase of the mechanic load of the respiratory system. These alterations were identified by the increase of the respiratory system impedance, which was more evidence in the inspiratory phase. The thoracoabdominal asynchrony was not usual in individuals with COPD. Those results are consistent with previously published data and physiopathological fundamentals, confirming the potential of monofrequency FOT in the assessment of the modifications related to COPD.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4102.pdf: 1499777 bytes, checksum: 83d49633865ad84ab741b0091f168280 (MD5) Previous issue date: 2011-12-14 / Universidade Federal de Minas Gerais / Locus coeruleus (LC) is considered as a chemosensitive region to CO2/pH in mammals and amphibians, mainly its noradrenergic neurons. The LC purinergic neuromodulation is of particular interest since adenosine 5′-triphosphate (ATP) acts as a neuromodulator in many brainstem areas involved in cardiovascular and respiratory regulation, which includes Locus coeruleus (LC). ATP acting on LC P2 receptors influences the release of noradrenaline (NE) and the LC noradrenergic neurons are involved in the CO2-drive to breathing. Thus, the goal of the present study was to investigate the role of purinergic neuromodulation in the LC in the ventilatory, thermal and cardiovascular responses during normocapnia and hypercapnia in Wistar male unanesthetized rats. We assessed the purinergic modulation of cardiorespiratory and thermal responses by microinjecting ATP P2X receptor agonist (α,β-MeATP, 0.5 nmoL/40 nL and 1 nmoL/40 nL) and P2 receptor non selective antagonists (PPADS 0.5 nmoL/40 nL and 1 nmoL/40 nL; suramin, 1 nmoL/40 nL) into the LC. Pulmonary ventilation (VE, plethysmography), mean arterial pressure (MAP), heart rate (HR) and body core temperature (Tb, dataloggers) were measured before and after unilateral microinjection (40 nL) of α,β-MeATP, PPADS, suramin or 0.9% saline (vehicle) into the LC during 60 min normocapnia or 30 min period of 7% CO2 exposure followed by 30 min of normocapnia. Under normocapnic conditions, α,β-MeATP did not affect any parameter, whereas PPADS decreased respiratory frequency (f), increased MAP and HR and suramin increased Tb, MAP and HR and did not change ventilation. Hypercapnia induced an increase in ventilation, a fall in HR and did not change Tb in all groups. During hypercapnia, α,β-MeATP produced a further increase in ventilation and did not cause changes in cardiovascular and thermal parameters, PPADS caused an increase in MAP, did not alter ventilation and Tb and suramin elicited increases in ventilation, MAP and bradycardia and did not change Tb. Thus, our data suggest that purinergic neuromodulation in the LC plays an important role in the cardiorespiratory control during hypercapnia and modulates cardiorrespiratory and thermal control during normocapnic conditions in unanesthetized animals. / O LC é considerado uma região quimiossensível a CO2/pH em mamíferos e anfíbios, especificamente os neurônios noradrenérgicos. A neuromodulação purinérgica no LC desperta um interesse particular uma vez que a adenosina 5 -trifosfato (ATP) atua como neuromodulador em várias áreas do tronco encefálico envolvidas na regulação cardiorrespiratória, incluindo o LC e sua atuação em receptores P2 influencia a liberação de noradrenalina (NE) dos neurônios do LC. Portanto, o objetivo do presente estudo foi investigar a participação da neuromodulação purinérgica no LC nas respostas ventilatória, térmica e cardiovascular durante normocapnia e hipercapnia em ratos Wistar não anestesiados. A possível modulação do ATP nessas respostas foi realizada por meio da microinjeção do agonista de receptor P2X (α,β-MeATP, 0.5 nmol/40 nL e 1 nmol/40 nL) e dos antagonistas não seletivos de receptor P2 (PPADS 0.5 nmol/40 nL e 1 nmol/40 nL; suramin, 1nmol/40nL) no LC. Foram feitas medidas de ventilação pulmonar ( VE, pletismografia), temperatura corporal (TC) pressão arterial média (PAM) e frequência cardíaca (FC) antes da microinjeção unilateral de α,β--MeATP, PPADS, suramin ou salina (veículo, 40nL) no LC em condições basais, e após microinjeção durante 60 min de normocapnia ou 30 min de exposição a 7% CO2, seguido de 30 min de normocapnia. Em condições normocápnicas, a microinjeção de α,β-MeATP não afetou nenhuma das variáveis analisadas, enquanto que o PPADS promoveu uma redução da freqüência respiratória (fR), aumento da PAM e FC, e o suramin aumentou a TC, PAM e FC sem causar alterações na ventilação. A hipercapnia promoveu aumento da ventilação, uma redução na FC e não alterou a TC em todos os grupos. Durante hipercapnia, α,β-MeATP promoveu aumento da hiperpnéia sem causar alterações nas variáveis cardiovasculares e na temperatura, PPADS promoveu aumento da PAM sem alterar as variáveis respiratórias e a temperatura corporal e o suramin promoveu aumento da hiperventilação, aumento na PAM e bradicardia sem alterar a temperatura corporal. Portanto, nossos dados sugerem que a neuromodulação purinérgica no LC participa do controle cardiorrespiratório durante normocapnia e hipercapnia e modula a termorregulação em condições normocápnicas em animais não anestesiados.