A avaliação da mecânica respiratória é realizada comumente por meio de modelagem matemática. Um modelo amplamente utilizado é o de fase constante que se ajusta à impedância respiratória. Uma das variáveis exibidas por equipamentos de ventilação que aplicam o modelo citado é o Coeficiente de Determinação (COD), um medidor do ajuste do modelo. Há algumas situações em que o COD pode apresentar-se baixo, como: sedação superficial, respiração espontânea, perturbações externas e não linearidade. Entretanto, apesar de os valores de COD estarem disponíveis em ventiladores que utilizam os modelos de fase constante, a literatura é escassa em trabalhos que o citem. O objetivo deste trabalho foi analisar o comportamento do COD em uma curva dose resposta de camundongos BALB/c divididos em um grupo controle e um grupo com modelo animal de asma (OVA) e propor uma alternativa caso o modelo de fase constate não possa ser aplicado. Foram encontrados piores ajustes nas doses mais altas, principalmente no grupo OVA. Foi encontrada uma associação entre parâmetros excluídos nas 5 primeiras medidas e doses (p=0,0026) no grupo OVA. Foram excluídas 11 mensurações na última dose enquanto na primeira ou segunda doses apenas 2. O risco relativo para apresentar medidas excluídas entre a última e primeira ou segunda doses foi: 5,5 e IC: 1,30 - 23,26. A problemática de ter-se encontrado diferenças nestes momentos é que estas são as medidas relacionadas aos maiores valores de parâmetros de cada dose e tradicionalmente são os valores apresentados em estudos científicos. Os valores de pressão traqueal máxima média e mínima comportaram-se de maneira similar em termos de discriminação intergrupos, apresentando diferença (p<0,05) nas doses de 0,3 e 1 mg/kg, assim como o Rn . Em termos de substituição, é possível optar pelo uso de valores de pressão traqueal em detrimento aos parâmetros modelados em momentos em que o modelo de fase constante não deveria ser aplicado, a exemplo de valores baixos de COD em momentos de extrema broncoconstrição. A utilização dos valores de pressão traqueal é viável, por não serem obtidos por meio de uma modelagem matemática e sim por mensuração. Portanto, como os parâmetros Rn G e H são obtidos por meio de modelagem matemática e não por mensuração direta, o mau ajuste do modelo significa que os parâmetros modelados não podem ser aplicados na análise da situação em questão. Ademais, como alternativa é possível utilizar valores de pressão mensurados como variável de resposta, ainda que estes não discriminem vias aéreas e parênquima. / Assessment of respiratory mechanics is commonly performed through the application of mathematical models. A widely applied model is the constant phase model, which fits the respiratory impedance. One of the variables presented by ventilators that apply this model is the Coefficient of Determination (COD), it is used to assess the goodness of fit of the model. There are situation where the COD value is low, such as: superficial sedation, spontaneous breathing, external disturbances and nonlinearity. However, despite the COD value are available for ventilators that apply the constant phase model, the literature is still scarce in studies that mention this coefficient. The aim of this study was to analyze the COD behavior in dose response curves of BALB/c mice divided into a control group and animal model of asthma (OVA) and offer an alternative for moments that the constant phase model should not be applied. It was found an association between parameters excluded in the first five measures and doses (p = 0.0026) in the OVA. Eleven measurements were excluded at the last dose while in the first or in the second doses, only two. The relative risk to present excluded measures between the last and first or second doses was 5.5 and CI: 1.30 to 23.26. The problem about the differences found in these moments is that these are the measures associated to higher model parameter\'s values for each dose and traditionally are the values shown in scientific studies. The minimum, mean and maximal values of tracheal pressure behaved similarly on a inter group matter, presenting differences (p<0,05) at these doses: 0.3 and 1 mg/kg. The same pattern was observed for Rn . It is possible to use values of tracheal pressure instead of modeled parameters in moments that the constant phase model should not be applied, like low COD in moments of severe bronchoconstriction. This replacement of parameters through tracheal pressure is possible because tracheal pressure is not obtained via mathematical models but through mensuration. Therefore, as the Rn G e H parameters are obtained through mathematical modeling and not via direct mensuration, the poor adjustment means that these parameters should not be applied on the moments presented on this study. In addition, as an alternative it is possible to use pressure values measured as a variable of response, even if the pressure values are not able to distinguish between airway and parenchyma.

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.

A avaliação da mecânica respiratória é realizada comumente por meio de modelagem matemática. Um modelo amplamente utilizado é o de fase constante que se ajusta à impedância respiratória. Uma das variáveis exibidas por equipamentos de ventilação que aplicam o modelo citado é o Coeficiente de Determinação (COD), um medidor do ajuste do modelo. Há algumas situações em que o COD pode apresentar-se baixo, como: sedação superficial, respiração espontânea, perturbações externas e não linearidade. Entretanto, apesar de os valores de COD estarem disponíveis em ventiladores que utilizam os modelos de fase constante, a literatura é escassa em trabalhos que o citem. O objetivo deste trabalho foi analisar o comportamento do COD em uma curva dose resposta de camundongos BALB/c divididos em um grupo controle e um grupo com modelo animal de asma (OVA) e propor uma alternativa caso o modelo de fase constate não possa ser aplicado. Foram encontrados piores ajustes nas doses mais altas, principalmente no grupo OVA. Foi encontrada uma associação entre parâmetros excluídos nas 5 primeiras medidas e doses (p=0,0026) no grupo OVA. Foram excluídas 11 mensurações na última dose enquanto na primeira ou segunda doses apenas 2. O risco relativo para apresentar medidas excluídas entre a última e primeira ou segunda doses foi: 5,5 e IC: 1,30 - 23,26. A problemática de ter-se encontrado diferenças nestes momentos é que estas são as medidas relacionadas aos maiores valores de parâmetros de cada dose e tradicionalmente são os valores apresentados em estudos científicos. Os valores de pressão traqueal máxima média e mínima comportaram-se de maneira similar em termos de discriminação intergrupos, apresentando diferença (p<0,05) nas doses de 0,3 e 1 mg/kg, assim como o Rn . Em termos de substituição, é possível optar pelo uso de valores de pressão traqueal em detrimento aos parâmetros modelados em momentos em que o modelo de fase constante não deveria ser aplicado, a exemplo de valores baixos de COD em momentos de extrema broncoconstrição. A utilização dos valores de pressão traqueal é viável, por não serem obtidos por meio de uma modelagem matemática e sim por mensuração. Portanto, como os parâmetros Rn G e H são obtidos por meio de modelagem matemática e não por mensuração direta, o mau ajuste do modelo significa que os parâmetros modelados não podem ser aplicados na análise da situação em questão. Ademais, como alternativa é possível utilizar valores de pressão mensurados como variável de resposta, ainda que estes não discriminem vias aéreas e parênquima. / Assessment of respiratory mechanics is commonly performed through the application of mathematical models. A widely applied model is the constant phase model, which fits the respiratory impedance. One of the variables presented by ventilators that apply this model is the Coefficient of Determination (COD), it is used to assess the goodness of fit of the model. There are situation where the COD value is low, such as: superficial sedation, spontaneous breathing, external disturbances and nonlinearity. However, despite the COD value are available for ventilators that apply the constant phase model, the literature is still scarce in studies that mention this coefficient. The aim of this study was to analyze the COD behavior in dose response curves of BALB/c mice divided into a control group and animal model of asthma (OVA) and offer an alternative for moments that the constant phase model should not be applied. It was found an association between parameters excluded in the first five measures and doses (p = 0.0026) in the OVA. Eleven measurements were excluded at the last dose while in the first or in the second doses, only two. The relative risk to present excluded measures between the last and first or second doses was 5.5 and CI: 1.30 to 23.26. The problem about the differences found in these moments is that these are the measures associated to higher model parameter\'s values for each dose and traditionally are the values shown in scientific studies. The minimum, mean and maximal values of tracheal pressure behaved similarly on a inter group matter, presenting differences (p<0,05) at these doses: 0.3 and 1 mg/kg. The same pattern was observed for Rn . It is possible to use values of tracheal pressure instead of modeled parameters in moments that the constant phase model should not be applied, like low COD in moments of severe bronchoconstriction. This replacement of parameters through tracheal pressure is possible because tracheal pressure is not obtained via mathematical models but through mensuration. Therefore, as the Rn G e H parameters are obtained through mathematical modeling and not via direct mensuration, the poor adjustment means that these parameters should not be applied on the moments presented on this study. In addition, as an alternative it is possible to use pressure values measured as a variable of response, even if the pressure values are not able to distinguish between airway and parenchyma.