Made available in DSpace on 2016-06-02T20:18:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2946.pdf: 2432239 bytes, checksum: 38088e144c053efcf31c8e90a089b74f (MD5) Previous issue date: 2010-04-07 / Universidade Federal de Sao Carlos / Patients with chronic heart failure (CHF) and chronic obstructive pulmonary disease (COPD) present significant exertional dyspnea. The peripheral muscle dysfunction appears to be the greatest impact on the inability to perform physical exercise. Additionally, there is respiratory muscle weakness caused by a limited supply of O2 and alteration of mechanical ventilation. In this context, in order to better understand the manifestations of these disorders and to establish management strategies, we have proposed the development of three studies. The first study was entitled Deep breathing heart rate variability is associated with respiratory muscle weakness in patients with chronic obstructive pulmonary disease . The purpose of the present investigation was to evaluate the influence of respiratory muscle strength on autonomic control of heart rate variability (HRV) in these patients. Ten COPD patients (69±9 years; forced expiratory volume in the first second (FEV1)/forced vital capacity (FVC) 59±12% and FEV1 41±11% predicted) and nine age-matched healthy male volunteers (64±5 years) participated in this study. The maximal inspiratory pressure was obtained in the sitting position. Then, electrocardiography signal was obtained in three conditions: 1) lying position for 15 min; 2) lying position during the respiratory sinusal arrhythmia maneuver (RSA-M) for 4 min; and 3) sitting position for 15 min. Data was analyzed by the time (RMSSD and SDNN indexes) and the frequency domains, in total power, low frequency (LF), high frequency (HF) absolute (ab) and normalized (nu) units and LF/HF ratio. Regarding the RSA-M indexes, the expiratory/inspiratory ratio (E/I) and the inspiratory/expiratory difference (&#916;IE) were calculated. The patients with COPD demonstrated significantly impaired cardiac autonomic modulation at rest and during RSA-M when compared with healthy subjects (ratio E/I: 1.1±0.06 vs. 1.2±0.1 e &#916;IE: 7.0±3.5 vs 12.7±4.2, respectively). Moreover, significant and positive correlations between maximal inspiratory pressure (MIP) and the inspiratory-expiratory difference (&#916;IE) (r = 0.60, p<0.01) were found. In conclusion, patients with COPD presented impaired sympathetic-vagal balance at rest and during RSA-M. In addition, cardiac autonomic control of heart rate was associated with inspiratory muscle weakness in chronic obstructive pulmonary disease. Based on this evidence, future research applications of respiratory muscle training may bring to light a potentially valuable target for rehabilitation. The second study was entitled to Deep breathing heart rate variability xviii is able to reflect the respiratory muscle weakness in chronic heart failure . The purpose of the present investigation was to evaluate the influence of respiratory muscle strength on autonomic control in these patients. Ten CHF (62 ± 7 years left ventricle eject fraction of 40 ± 5% and NYHA class I-III) and nine matched-age healthy volunteers (64±5 years) participated in this study. Heart rate variability (HRV) was obtained at rest and during RSA-M by electrocardiograph (as previously described). CHF patients demonstrated impaired cardiac autonomic modulation at rest and during RSA-M when compared with healthy subjects (p<0.05). Moreover, significant and positive correlations between MIP and IE-differences (r: 0.79), E/I ratio (r: 0.83), RMSSD (r: 0.77), SDNN (r: 0.77), LFab (r: 0.77), HFab (r: 0.70) were found during RSA-M. At rest, significant correlations were also found. Patients with CHF presented impaired sympathetic-vagal balance at rest. In addition, cardiac autonomic control of heart rate was associated with inspiratory muscle weakness in CHF. Based on this evidence, recommendations for future research applications of respiratory muscle training can bring to light a potentially valuable target for rehabilitation. Finally, the third study: "Behavior of heart rate on determination of anaerobic threshold in healthy men: comparison with cardiopulmonary exercise testing and near-infrared spectroscopy" aimed to identify the anaerobic threshold (AT) obtained from the V-slope method , visual method on oxihemoglobin (O2Hb) and deoxihemoglobin (HHb) and compare the method with heteroscedastic (HS) applied to VCO2, HR and HHb data. Secondly, to assess the degree of agreement between the methods for determination of AT. Fourteen healthy men were subjected to incremental cardiopulmonary test (CPT) in the electromagnetic cycle-ergometer until physical exhaustion. At the same time they obtained the following biological signals: (i) ventilatory and metabolic variables - a breath to breath - measured by the Cardio2 System (Medical Graphics Corporation, St. Paul, MO, USAI), (ii) spectroscopy, quasiinfrared rays - NIRS (NIRO 300 - Hamamatsu Photonics, Japan), and (iii) heart rate through cardiofrequencymeter (Polar S810i). We observed temporal equivalence and similar values of power (W), absolute O2 consumption (mL/min) and relative O2 consumption (mL/kg/min) and HR (bpm) on determination of AT by the methods performed. In addition, by the Bland-Altman plot, HR (bpm) confirmed the good agreement between the methods with biases between -1.3 and 3.5. In conclusion: (i) all methods were sensitive in identifying the AT1, including the HS applied to FC, and (ii) the methods showed a good correlation in the identification of AT1. Thus the xix results support the FC, a methodology that is simple and economically feasible, seems to be a valid parameter in determining the AT of the individuals in our study. Therefore it remains to be clarified if these results can be replicated in patients with chronic cardiopulmonary disorders, contributing in safe, individualized and adequate prescribing physical exercise in rehabilitation programs. / Pacientes com insuficiência cardíaca crônica (ICC) e doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) apresentam significativa dispnéia exercional. A disfunção muscular periférica parece ser a causa de maior impacto na incapacidade de realização de exercício físico. Adicionalmente, pode coexistir a fraqueza muscular respiratória provocada pela limitada oferta de O2 e a alteração da mecânica ventilatória. Neste contexto, com intenção de compreender melhor as manifestações dessas disfunções e estabelecer estratégias de manejo, foi proposto o desenvolvimento de três estudos. O primeiro intitulado por Deep breathing heart rate variability is associated with respiratory muscle weakness in patients with chronic obstructive pulmonary disease teve como objetivo, avaliar a influência da fraqueza muscular inspiratória sobre a o controle autonômico da frequência cardíaca (FC) de homens com DPOC. Foram estudados 10 pacientes (69±9 anos; FEV1/FVC 59±12% and FEV1 41±11% do predito) e 9 homens saudáveis (64±5 anos). Na posição sentada, foi medida a pressão inspiratória máxima (PIMax) dos voluntários. Na sequência, em repouso, o sinal eletrocardiográfico foi obtido em três situações: 1) 15 min na posição supina; 2) quatro min durante a manobra de acentuação da arritmia sinusal respiratória (MASR) na posição supina; e 3) 15 min na posição sentada. Os dados foram analisados no domínio do tempo (índices RMSSD e SDNN) e da freqüência, pela densidade espectral total (DET), bandas de baixa (BF) e alta freqüências (AF) - absolutas (ab) e normalizadas (un), e a razão BF/AF. Durante M-ASR foram calculadas a razão expiração/inspiração (E/I) e a diferença inspiração/expiração (&#916;IE). Os pacientes com DPOC apresentaram valores significativamente menores da variabilidade da frequência cardíaca (VFC) quando comparados ao grupo controle em repouso e durante a M-ASR (razão E/I: 1,1±0,06 vs. 1,2±0,1 e &#916;IE: 7,0±3,5 vs 12,7±4,2, respectivamente). Adicionalmente, foi observado correlação positiva entre PIMax e &#916;IE (r = 0.60, p<0.01). Em conclusão: (i) pacientes com DPOC apresentam prejuízos da modulação autonômica da FC em repouso e durante a M-ASR; e (ii) a fraqueza muscular inspiratória parece influenciar no desbalanço simpato-vagal desses pacientes. Em similaridade, no segundo estudo, intitulado com Deep breathing heart rate variability is able to reflect the respiratory muscle weakness in chronic heart failure o objetivo foi avaliar a influência da PIMax no controle autonômico da FC de pacientes com ICC. Foram estudados 10 pacientes com ICC xv (62±7 anos Fração de Ejeção do ventrículo esquerdo de 40 ± 5% e classificação IIII da NYHA). Seguindo a metodologia descrita no estudo anterior, os resultados mostraram que os pacientes com ICC também apresentaram menores valores da VFC em repouso e durante a M-ASR e correlações positivas e significativas entre PIMax e diferença expiração-inspiração (r: 0,79), razão expiração/inspiração (r: 0,83), RMSSD (r: 0,77), SDNN (r: 0,77), BF (r: 0,77), AF (r: 0,70). Em conclusão: (i) pacientes com ICC apresentam prejuízos da modulação autonômica da FC em repouso e durante a M-ASR; e (ii) a fraqueza muscular inspiratória parece influenciar no desbalanço simpato-vagal desses pacientes. Por fim, o terceiro estudo: Comportamento da frequência cardíaca na determinação do limiar de anaerobiose em homens saudáveis: análise comparativa com o teste cardiopulmonar e a espectroscopia por raios quasi-infravermelhos objetivou identificar do limiar de anaerobiose (LA) obtido pelo método padrão-ouro, método visual pelo comportamento da oxihemoglobina (O2Hb) e deoxihemoglobina (HHb) e comparar com o método heteroscedástico (HS) aplicado aos dados de VCO2, HHb e da FC. Secundariamente, avaliar o grau de concordância entre os métodos de determinação do limiar de LA. Quatorze homens saudáveis foram submetidos ao teste cardiopulmonar (TCP) incremental em cicloergômetro de frenagem eletromagnética até a exaustão física. Concomitantemente foram obtidos os seguintes sinais biológicos: (i) variáveis ventilatórias e metabólicas respiração a respiração - medida pelo sistema CardiO2 System (Medical Graphics Corporation, St. Paul, MO, USAi); (ii) espectroscopia por raios quasi-infravermelhos - NIRS (NIRO 300 Hamamatsu Photonics, Japan); e (iii) frequência cardíaca por meio do cardiofreqüencímetro (Polar S810i). Foram observadas equivalências temporais e das variáveis potência (W), consumo de O2 absoluto (mL/min) e relativo (mL/kg/min) e FC (bpm) na determinação do LA pelos métodos empregados. Em adição, pela análise de Bland-Altman, a FC (bpm) confirmou a boa concordância entre os médotos com viéses entre -1,3 e 3,5. Em conclusão: (i) todos os métodos mostraram-se sensíveis na identificação do LA1, inclusive o HS aplicado a FC; e (ii) os médotos apresentaram boa correlação na identificação do LA1. Assim os resultados suportam que a FC, uma metodologia mais simples e economicamente viável, parece ser um parâmetro válido na determinação do LA dos indivíduos do nosso estudo. Agora, basta saber se estes resultados podem ser replicados em pacientes com disfunções cardiorrespiratórias crônicas, contribuíndo na prescrição xvi segura, individualizada e adequada de exercício físico em programas de reabilitação.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:19:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1354.pdf: 1194159 bytes, checksum: f55e476028028c44693b4da86ac5109f (MD5) Previous issue date: 2007-02-26 / Universidade Federal de Sao Carlos / The changes on the heart rate sympathetic-vagal balance caused to chronic obstructive pulmonary disease or chronic heart failure, as well as, the hemodynamics change induced by the non-invasive ventilation were unclear. In this context, we proposed to develop two studies. The first study was titled by The heart rate autonomic control in chronic obstructive pulmonary disease and chronic heart failure patients on the rest and during the respiratory sinusal arrhythmia maneuver . The purpose of this study was to evaluate the heart rate (HR) autonomic modulation in chronic obstructive pulmonary disease (COPD) patients as well as chronic heart failure (CHF) patients on the rest as well as during the respiratory sinus arrhythmia maneuver (M-RSA); and to correlation the HR autonomic modulation and seriousness levels of both pathologies. Twenty-seven male volunteers were subdivided in three groups: ten presented COPD (69±9 years); seven presented CHF (62±8 years) and; ten were healthy with 64±5 year-old (control). When resting, the three groups electrocardiography signal was obtained in three conditions: 1) lying position for 15 min; 2) lying position during the M-RSA for 4 min; and 3) sitting position for 15 min. The data was analyzed by the time (RMSSD and SDNN indexes) and the frequency domain, in total power, low frequency, high frequency absolute (ab) and normalized (nu) units and LF/HF ratio. Regarding the M-RSA indexes, the expiratory/inspiratory ratio (E/I) and the inspiratory/expiratory difference (&#8710;IE) were calculated. The main results showed that the CHF and the COPD patients presented lower E/I ratio values (0,03±0,01 vs 0,09±0,04 e 0,04±0,02 vs 0,09±0,04) and &#8710;I/E values (0,67±0,13 vs 1,09±0,13 e 0,81±0,20 vs 1,09±0,13), when compared to control group. Strong correlations were observed between the forced expiratory volume in the first second (FEV1) and the RMSSD (r=-0,73) and between the FEV1 and the BF absolute (r=-0,71) in the COPD patients. At same, strong correlations were observed between the ejecting fraction and the RMSSD (r=0,83) in CHF patients. Concluding, the results of this study suggest that both, the COPD and the CHF patients, presented parasympathetic activity reduction and there is a relation between the seriousness levels of both pathologies and the HR autonomic activity. The second study was titled to The acute effects of the continuous positive airway pressure (CPAP) in the heart rate autonomic control of chronic obstructive pulmonary disease and chronic heart failure patients . The purpose of this study was to evaluate the acute continuous positive pressure airway over the heart rate (HR) autonomic control and the respiratory variables behavior in COPD as well as CHF patients. Twenty-eight male volunteers were sub-divided in three groups: ten presented COPD (69±9 years); eight presented CHF (62±8 years) and; ten were healthy with 64±5 year-old (control). The electrocardiography signal was obtained for 10 min in the sitting position with spontaneous breath (SB) and following randomly conditions: CPAP Sham, CPAP 5, and CPAP 10 cmH2O. Additionally, the breath rate, the endtidal of carbon dioxide, and the peripheral oxygen saturation were obtained. The HR and it variability data were analyzed by the time and the frequency domain, in according with previous describe. The main results showed that the ETCO2 reduced in all groups during the CPAP application. COPD group were significantly lower values of the RMSSD index in the Sham (1.06), CPAP 5 (1.08), and CPAP 10 (1,01) than SB (1,22). In addition, they presented increased in the LFnu (1.60 vs 1.82) and decreased in the HFab (1.90 vs 1.55) from the SB to CPAP 10. The CHF group RMSSD index and TP increased to SB (1.31 and 2.62) to CPAP 5 (1.44 and 2.87) and the CPAP 10 (1.48 and 2.97), respectively. Concluding, the CPAP caused modification in the HR autonomic control and improvement in the alveolar ventilation of COPD, CHF patients and healthy individuals. / As modificações do balanço simpato-vagal da freqüência cardíaca (FC) provocadas com o curso da doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) e da insuficiência cardíaca crônica (ICC), bem como, as que ocorrem em função dos ajustes hemodinâmicos induzidos pela aplicação da ventilação não invasiva são bastante contraditórias. Neste contexto, propusemos o desenvolvimento de dois estudos que poderiam contribuir com novas informações. O primeiro intitulado por Controle autonômico da freqüência cardíaca de pacientes com doença pulmonar obstrutiva crônica ou insuficiência cardíaca crônica em repouso e durante a manobra de acentuação arritmia sinusal respiratória teve por objetivos avaliar o controle autonômico da FC de pacientes com DPOC ou ICC em repouso e durante uma manobra de acentuação da arritmia sinusal respiratória (M-ASR), bem como, relacionar a atividade autonômica da FC com a gravidade das patologias. Vinte e sete voluntários do sexo masculino foram subdivididos em três grupos: 10 com DPOC (GD) e 69±9 anos; 7 com ICC (GI) e 62±8 anos; e 10 saudáveis (GC) com 64±5 anos. Em repouso, o sinal eletrocardiográfico foi obtido em três situações: 1) 15 min na posição supina; 2) 4 min durante M-ASR na posição supina; e 3) 15 min na posição sentada. Os dados foram analisados no domínio do tempo (índices RMSSD e SDNN) e da freqüência, pela densidade espectral total (DET), bandas de baixa (BF) e alta freqüências (AF) - absolutas (ab) e normalizadas (un), e a razão BF/AF. Durante M-ASR foram calculadas a razão expiração/inspiração (E/I) e a diferença inspiração/expiração (&#8710;IE). Os principais resultados em logaritmos decimais (média±desvio-padrão) mostraram que os pacientes com ICC e DPOC apresentaram menor razão E/I (0,03±0,01 vs 0,09±0,04 e 0,04±0,02 vs 0,09±0,04) e &#8710;IE (0,67±0,13 vs 1,09±0,13 e 0,81±0,20 vs 1,09±0,13), respectivamente, comparados ao GC durante a M-ASR. Correlações fortes foram observadas entre volume expiratório forçado no primeiro segundo com o RMSSD (r=-0,73) e com a BF absoluta (r=-0,71) nos pacientes com DPOC; e entre fração de ejeção e o RMSSD (r=0,83) nos pacientes com ICC. Em conclusão, os resultados sugerem que tanto a DPOC como a ICC levam a redução da atividade parassimpática e que a gravidade de ambas está relacionada com o controle autonômico da FC. O segundo estudo com o titulo: Efeitos da aplicação aguda da pressão positiva continua nas vias aéreas sobre o controle autonômico da freqüência cardíaca de pacientes com doença pulmonar obstrutiva crônica ou insuficiência cardíaca crônica , objetivou avaliar o efeito agudo da pressão positiva continua nas vias aéreas (CPAP) sobre o controle autonômico da freqüência cardíaca (FC) e o comportamento de variáveis respiratórias de pacientes com DPOC ou ICC. 28 homens foram subdivididos em três grupos: 10 com DPOC (GD) e 69±9 anos; 8 com ICC (GI) e 62±8 anos; e 10 saudáveis (GC) com 64±5 anos. O sinal eletrocardiográfico foi obtido por 10 min na posição sentada com respiração espontânea (RE) e randomicamente nas condições: CPAP sham, CPAP 5 e CPAP 10 cmH2O. Adicionalmente, foram obtidos os valores da freqüência respiratória, o volume de dióxido de carbono no final da expiração (ETCO2) e a saturação periférica de oxigênio. A FC e sua variabilidade foram analisadas no domínio do tempo e da freqüência, conforme descrito anteriormente. Os principais resultados mostraram que o ETCO2 reduziu em todos os grupos durante a aplicação da CPAP. O GD apresentou menores valores do RMSSD durante a CPAP sham (1,06), 5 (1,08) e 10 (1,01) em comparação a RE (1,22), bem como, aumento da BFun (1,60 vs 1,82) e redução da AFab (1,90 vs 1,55) da RE para a CPAP 10. No GI, o SDNN e a DET aumentaram da condição de RE (1,31 e 2,62) para CPAP 5 (1,44 e 2,87) e 10 (1.48 e 2,97), respectivamente. Os resultados sugerem que a CPAP melhorou a ventilação alveolar e provocou atenuação da atividade simpática sobre a FC de pacientes com ICC, bem como redução do tônus vagal de pacientes com DPOC.