O presente trabalho tem como objetivos avaliar a resposta da freqüência cardíaca (FC) e de sua variabilidade nas condições de repouso e em exercício físico dinâmico; determinar o limiar de anaerobiose a partir da análise das respostas de FC durante o exercício físico pelos modelos matemáticos e estatísticos autorregressivos-integrados-médias móveis (ARIMA) e semiparamétrico (SMP) e pelos índices de variabilidade da freqüência cardíaca (VFC); comparar o grau de correlação entre as três metodologias de análise na detecção de alterações no padrão de resposta da FC como indicador do limiar de anaerobiose (LA). Foram estudados doze voluntários com idade em mediana de 42 anos, considerados ativos e saudáveis, a partir dos resultados da avaliação clínica, cardiovascular e do eletrocardiograma (ECG) em repouso e durante teste de esforço físico dinâmico contínuo do tipo degrau (TEFDC-D). O protocolo experimental consistiu de teste de esforço físico dinâmico descontínuo do tipo degrau (TEFDD-D), com potências progressivas de 10 em 10 watts (W) sendo que a potência inicial foi de 25W. Os intervalos RR (IRR) e a FC, captados a partir dos registros do ECG em tempo real, batimento a batimento, foram obtidos utilizando-se um programa de processamento de sinais. Os dados foram captados na condição de repouso por um período de 900 s na posição supina, 900 s na posição sentada e sentado no cicloergômetro durante 60 s em repouso, 360s em exercício e 60s em recuperação. Foram calculadas: as médias da FC; os índices de RMSSD dos IRR de repouso e em exercício; tempo de variação da FC (t/DFC t1 – t0 ) em segundos onde t1 eqüivale ao instante em que ocorreu o maior valor da FC no período entre 0 (t0) e 20 s do início do exercício físico e a variação da FC no mesmo intervalo. Para determinar o LA a partir da análise das respostas de FC durante o exercício físico utilizou-se os modelos matemáticos autorregressivos-integrados- médias móveis (ARIMA) e o modelo SMP. Para análise estatística utilizou-se o teste de Wilcoxon, e nas comparações múltiplas o teste de Friedman, seguido do teste de Dunn, e o de correlação de Spearman, com nível de significância de 5%.A FC em repouso na posição sentada foi superior a da posição supina (p<0,05), já a VFC foi semelhante. O t/DFC t1 – t0 e o DFC (bpm) apresentou diferenças estatisticamente significantes nas potências realizadas pelos voluntários. Os índices de VFC durante o TEFDD-D reduziram com o incremento de potência apresentando diferenças estatisticamente significantes (p<0,05), para o RMSSD nas potências de 55 e 60 W em relação ao repouso sentado e em relação as potências de 25 e 35 W. O nível do LA foi em 60 W com uma FC de 97 bpm e em 55 W com uma FC de 97 bpm, determinados pelo modelo ARIMA e pelo modelo SMP, respectivamente (p>0,05). Na comparação dos índices de RMSSD dos IRR no nível de potência do LA determinado pelos modelos de análise, não observamos diferenças significantes (p>0,05). O coeficiente de correlação entre os índices de RMSSD do modelo SMP vs ARIMA foi rs= 0,82 com p<0,05; entre as potências dos dois modelos foi: rs = 0,72, p < 0,05 e entre a FC foi rs = 0,87, p < 0,05. A análise da VFC, a partir do índice de RMSSD foi sensível na identificação de alterações da modulação autonômica sobre o nódulo sinusal. O aumento da FC com concomitante redução da VFC, associado ao incremento de potência sugere uma menor participação da atuação vagal e predomínio da atividade simpática sobre o nó sinusal. As três metodologias de análise utilizadas neste trabalho mostraram respostas similares, apresentando uma correlação estatisticamente significante, sendo portanto adequadas para detectar o ponto de mudança da resposta da FC concomitante ao achatamento da VFC como indicativo do limiar de anaerobiose. / The objectives of the present study were to assess the heart rate (HR) response and its variability under resting conditions and during dynamic physical exercise, to determine the anaerobic threshold from the analysis of the HR responses during physical exercise using the autoregressive-integrated-moving average (ARIMA) and semi-parametric (SMP) mathematical and statistical models and the indices of heart rate variability (HRV), and to compare the degree of correlation between the three methods of analysis for the detection of changes in the pattern of HR response as an indicator of anaerobic threshold (AT). The study was conducted on 12 volunteers (median age: 42 years) considered to be active and healthy on the basis of clinical and cardiovascular evaluation of resting electrocardiogram (ECG) and of ECG during a continuous dynamic physical effort test of the step type (CDPET-S). The experimental protocol consisted of a discontinuous DPET-S (DDPET-S) with progressive 10 Watts increments starting from and initial power of 25 Watts. RR intervals (RRI) and HR obtained from ECG recordings in real time, beat to beat, were recorded using a signal processing system. The data were obtained in the resting condition for a period of 900 s with the subject in the supine position, for 900 s in the sitting position ,and with the subject sitting on the bicycle ergometer for 60 s at rest, for 360 s while exercising and for 60 s during recovery. We calculated mean HR, RMSSD and RRI indices at rest and during exercise, HRV time (t/DHR t1 – t0 ) in seconds, where t1 is the instant when the highest HR value occurred during the period between 0 (t0) and 20 s after the beginning of physical exercise, and HR variation (DHR)during the same interval. To determine AT from the analysis of the HR responses during physical exercise we used the ARIMA and SMP models. Data were analyzed statistically by the Wilcoxon test and by the Friedman test for multiple comparisons followed by the Dunn test. Correlation was calculated by the Spearman test and the level of significance was set at 5% in all analyses. Resting HR in the sitting position was higher than in the supine position (p<0.05), whereas HRV was similar.t/DHR t1 – t0 and DHR (beat/min) presented statistically significant differences at the powers reached by the volunteers. The HRV indices during the DDPET-S were reduced with increasing power, showing statistically significant differences (p<0.05) for RMSSD at the powers of 55 and 60 Watts compared to sitting rest and compared to the powers of 25 and 35 Watts. The AT level determined by ARIMA was at 60 Watts, with HR of 97 beat/min, and the AT level determined by SMP was at 55 Watts, with HR of 97 beat/min (p>0.05). Comparison of the RMSSD indices of the RRI at the power level of AT determined by the analysis models did not show significant differences (p>0.05). The correla tion coefficient between the RMSSD indices of the SMP model vs ARIMA was rs= 0.82, with p<0.05; between the powers of the two models it was rs = 0.72, p < 0.05, and between HR of the two models it was rs = 0.87, p < 0.05. HRV analysis from the RMSSD index was sensitive for the identification of changes in autonomic modulation of the sinus node. The increase in HR with a concomitant reduction in HRV, together with the increment in power suggests a lower participation of vagal activity and a predominance of sympathetic activity in the sinus node. The three methods used for analysis in the present study showed similar responses and were strongly correlated and therefore are adequate to detect the point of change in the HR response concomitant with HRV flattening as an indication that AT.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:19:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissANO.pdf: 2915693 bytes, checksum: a616909e56aa8b487546b0aff1e28427 (MD5) Previous issue date: 2004-04-29 / Universidade Federal de Minas Gerais / Purpose: quantify the anaerobic threshold (AT), by analysis of the response of heart rate (HR), surface electromyography (SEMG) and the ventilatory and metabolic variables, using mathematical methods and compare with ventilatory visual method to estimate the aerobic ability in hypertensive middle-aged man. Methods: nine middle-aged man (56,77 ± 2,81 years), active, with arterial hypertension, no medication, subject a baseline to control for evaluate the arterial blood pressure profile, was done three times a week during two weeks, in supine, seated and stand up position. Systolic blood pressure (SBP) was recorded in the appearing as the first sound (first-phase Korotkoff), and diastolic blood pressure (DBP), as the fifth sound (fifth-phase Korotkoff). All subjects were submit a performed ramp continuous dynamic physical exercise test (RCDPET), in electromagnetic cycloergometer (Corival 400) in 4 W during 4 minutes, follow up increment of 15 or 20 W/min, until exhaustion and/or sign limit. Heart rate was collected in real time, on a beat-to-beat basis (electrocardiogram ECAFIX TC500), during all RCDPET, vastus lateralis SEMG activity was collected continuous (Lynx Tecnology Eletronic Ltd) and the ventilatory and metabolic variables VO2 e VCO2 were also collected breath-bybreath quantification of ventilatory volumes and gas exchanges (CPX/D MedGraphics). Workload, heart rate (HR), VO2, VCO2 and surface electromyography (SEMG) analysis by 5 different methods: ventilatory visual graphic method (VVM) used with gold standard, linear-linear bissegmentar mathematical model method (LLMM) applied to carbon dioxide output data and Hinkley mathematical model method applied to heart rate data (HMM-HR), VCO2 data (HMMVCO2) and RMS index of SEMG activity data (HMM-RMS), who appoint exercise level in was to detect the AT. Workload, heart rate (HR), VO2, VCO2 and surface electromyography (SEMG) were statistical analysis to non-parametric tests were selected: Friedman test for repeated measures followed by post-hoc Dunn test for multiple comparisons and Spearman correlation test was also used. Significance level was set at 5%. Results: HMM-VCO2 model present significant difference (p<0,05) when compare with four methods (MVV, MMLL, HMM-FC and HMM-RMS) for values of workload. For values of VCO2 and heart rate, HMM-VCO2 model present significant differed (p<0,05) when compare with HMM-FC and HMM-RMS models; for values of VO2, HMM-VCO2 model present significant difference (p<0,05) when compare with MMLL, HMM-FC and HMM-RMS models. The HMM-VCO2 model present for all variables minor values in relation the MVV, MMLL, HMM-FC and HMM-RMS models. It was observed no significant correlations (p>0,05) when VVM (gold standard) model was correlation with LLMM (rs=0,56), HMM-HR (rs=0,40), HMM-VCO2 (rs=0,43) and HMM- RMS (rs=0,40) in AT power output values detected by the gold standard. However, it was observed significant correlations (p<0,05) in the correlation workload and VO2 (rs=0,75), and workload and HR (rs=0,69) values when utilize VVM (gold standard) model. Conclusions: the results found in the present investigation suggest that the mathematical models were effective in detecting the response pattern changes in variables (HR, VO2, VCO2 e RMS index of SEMG activity) detecting adequately the AT and the date of workload, heart rate 30 (HR), VO2, VCO2 and surface electromyographic (SEMG) analyze the HMM-VCO2 model present for all variables minor values, and this fact can be associated to hypertensive subjects have a increases in the sympathetic nervous system outflow and than might contribute to prevalence of anaerobic metabolism in the energetic production and this fact can be associated with different skeletal muscle fiber composition, with relative preponderance of glycolytic fast-twitch (type II-b) over oxidative fast-twitch (type II-a) or slow-twitch (type I) and than might contribute to impaired aerobic metabolism. The methodological limitation in this study in no carry out the biopsy to muscle, propose the continuation this topic in this study. / Objetivo:Determinar e correlacionar o limiar de anaerobiose a partir da resposta da freqüência cardíaca, do sinal eletromiográfico e das variáveis ventilatórias e metabólicas, utilizando metodologias matemáticas e compará-las com o método da análise visual gráfica das variáveis ventilatórias, para estimar a capacidade aeróbia em homens hipertensos de meia-idade. Metodologia: 9 homens de meia-idade (56,77 ± 2,81 anos), ativos ocupacionais, com hipertensão arterial, sem uso de medicamentos, submetidos a um período controle para o perfil da pressão arterial sistólica (PAS) e diastólica (PAD) de duas semanas com 3 medições semanais, nas posições supina, sentada e em pé. Os valores de PAS foram determinados no momento do aparecimento do primeiro som (fase I de Korotkoff) e os valores de PAD no desaparecimento do som (fase V de Korotkoff). Os mesmos, foram submetidos a um protocolo de teste de exercício físico dinâmico contínuo do tipo rampa (TEFDCR), realizado em cicloergômetro eletromagnético (Corival 400), com carga de 4 Watts (W) durante 4 minutos seguido de um incremento de potência de 15 ou 20 W/min, até a exaustão física e/ou sintoma limitado. Durante todo o TEFDC-R, a FC foi captada por meio de um monitor cardíaco (ECAFIX TC500), batimento a batimento em tempo real, o sinal eletromiográfico do músculo vasto lateral, foi coletado continuamente(Lynx Tecnologia Eletrônica Ltda), e as variáveis ventilatórias e metabólicas VO2 e VCO2 foram também coletadas respiração a respiração (ergoespirômetro CPX/D da marca MedGraphics). Os dados de potência, VO2, VCO2, FC e RMS do sinal da EMGs foram analisados por 05 diferentes metodologias que são: método do modelo visual gráfico ventilatório (MVV), o qual foi utilizado como padrão de referência, método do modelo matemático bissegmentado linear-linear (MMLL) aplicado aos dados de produção de gás carbônico (VCO2) e método do modelo matemático de Hinkley aplicado aos dados de FC (MMH-FC), VCO2 (MMH-VCO2) e RMS do sinal da EMGs (MMH-RMS), que indicaram o nível de exercício em que foi determinado o LA. Os valores de potência, VO2 , VCO2 , FC e RMS do sinal da EMGs foram analisados a partir dos testes estatísticos não paramétricos de Friedman para medidas repetidas seguido de técnica de comparação múltipla (post-hoc de Dunn) e teste de correlação de Spearman com nível de significância de &#945; = 5%. Resultados: para os valores de potência, o modelo MMH-VCO2 apresentou diferença estatisticamente significante (p<0,05) quando comparado com os 4 outros modelos de análise (MVV, MMLL, MMH-FC e MMHRMS). Houve diferença estatisticamente significante (p<0,05) para os valores de VCO2 e FC, entre o modelo MMH-VCO2 em relação aos modelos MMH-FC e MMHRMS; para o VO2 entre o modelo MMH-VCO2 em relação aos modelos MMLL, MMH-FC e MMH-RMS. O modelo MMH-VCO2 apresentou para todas as variáveis estudadas valores menores em relação aos valores determinados pelas outras metodologias. Não houve associação significativa (p<0,05) entre o modelo MVV e os modelos MMLL (rs=0,56), MMH-FC (rs=0,40), MMH-VCO2 (rs=0,43) e MMH-RMS (rs=0,40) para os valores de potência, analisados no nível em que foi determinado o LA. Porém, houve associação significativa entre potência e VO2 (rs=0,75) e entre potência e FC (rs=0,69) utilizando-se o modelo MVV considerado no presente estudo como padrão de referência. Conclusões: os resultados obtidos no presente estudo, 28 sugerem que os modelos matemáticos de análise mostraram-se sensíveis na determinação da mudança de padrão das respostas das variáveis estudadas (FC, VO2, VCO2 e RMS do sinal eletromiográfico), determinando adequadamente o limiar de anaerobiose, e que o modelo matemático de Hinkley aplicado aos dados de VCO2 apresentou-se sempre com menores valores, o que pode estar relacionado ao fato dos voluntários hipertensos estudados apresentarem aumento de atividade do sistema nervoso simpático, e isto pode contribuir para a predominância do metabolismo anaeróbio na produção de energia, que poderia estar relacionado com a composição das fibras musculo-esqueléticas, com predomínio de fibras de contração rápida glicolítica (tipo II-b) em relação a de contração rápida oxidativa(tipo II-a) e de contração lenta (tipo I) podendo resultar em prejuízo do metabolismo aeróbio. Devido a limitação metodológica da não realização de biópsia muscular no presente estudo, sugere-se a continuidade deste trabalho com o referido enfoque.

Os avanços tecnológicos ocorridos na última década trouxeram enormes benefícios, no sentido de possibilitar o uso de equipamentos computadorizados, que permitem a aquisição, processamento e armazenamento de um grande número de variáveis respiratórias e metabólicas em exercício físico, em tempo real e a cada ciclo respiratório. Inserido neste novo cenário, o estudo realizado com esta nova geração de equipamentos, nas respectivas áreas de conhecimento, pôde ser direcionado, usando-se métodos matemáticos e estatísticos computadorizados, os quais possibilitam a aplicação de procedimentos automáticos e/ou semi-automáticos na solução de problemas específicos. É dentro deste contexto que se insere o presente estudo, que tem por objetivo estudar, em pacientes portadores de doença de Chagas e em indivíduos sadios, do sexo masculino, o limiar de anaerobiose ventilatório, durante o exercício físico dinâmico, realizado em cicloergômetro, usando-se métodos baseados em modelos matemáticos, automáticos e semi-automáticos, comparativamente com o método visual gráfico. Foram estudados 51 voluntários do sexo masculino, sendo 24 chagásicos e 27 saudáveis, a média de idade dos grupos chagásico e saudável foi de 33,77 ± 7,86 e 35,91 ± 9,84 anos, respectivamente. Todos eles foram submetidos a dois testes de esforço físico dinâmico, com um protocolo contínuo do tipo rampa e um outro protocolo de esforço físico descontínuo, ambos na posição sentada, em cicloergômetro de frenagem eletromagnética, acoplado a um ergoespirômetro (CPX/D MedGraphics), que possibilitou o cálculo e armazenamento de múltiplas variáveis cardiorrespiratórias, como: ventilação pulmonar (VE), produção de CO2 (VCO2), consumo de O2 (VO2), equivalentes ventilatórios de O2 (VE/VO2) e de CO2 (VE/VCO2), frações parciais do O2 (PET O2) e do CO2 (PET CO2) no final da expiração, quociente de trocas respiratórias (RER), freqüências respiratória (RR) e cardíaca (FC), além dos valores de potência aplicada e da velocidade de pedalagem no cicloergômetro. Os valores do LAV, durante o protocolo contínuo, foram calculados por seis diferentes métodos, que usam como critério de medida deste parâmetro, a mudança de inclinação da , em relação ao tempo ou da em relação ao . Estes métodos foram os seguintes: 1- método visual; 2- método automático, usando algoritmo, incorporado ao sistema MedGraphics; 3- modelo bissegmentado linear-linear aplicado à resposta da em função do tempo; 4- modelo bissegmentado linear-quadrático aplicado à resposta da em função do tempo; 5- modelo bissegmentado linear-linear aplicado à resposta da em função do consumo de O2; e 6- modelo bissegmentado linear-quadrático aplicado à resposta da em função do consumo de O2. Os modelos bissegmentados se basearam na aplicação da soma dos quadrados dos resíduos, quando o conjunto de dados é ajustado pelo método dos mínimos quadrados, para uma reta inicial e final ou uma reta inicial e uma curva quadrática final. Foram aplicados, aos dados do protocolo descontínuo, nas várias potências estudadas, um modelo semiparamétrico que ajusta uma reta por meio de uma regressão linear. Após análise qualitativa e quantitativa apropriada aos conjuntos de dados, chegou-se às seguintes conclusões: 1- os modelos matemáticos bissegmentados usados no presente estudo, do tipo linear-linear e linear-quadrático, mostrando a resposta das variáveis VCO2 vs. tempo e VCO2 vs. VO2, com protocolos contínuos em rampa, puderam ser aplicados em 64% dos voluntários estudados (16 chagásicos e 17 saudáveis), e os valores do limiar de anaerobiose ventilatório, expressos em potência e consumo de oxigênio, não diferiram estatisticamente dos obtidos pelo método visual gráfico, nos grupos de pacientes chagásicos e de indivíduos saudáveis; 2- o método automático, incorporado ao ergoespirômetro MedGraphics, possibilitou a determinação limiar de anaerobiose em todos os voluntários estudados nos grupos chagásico (n=24) e saudável (n=27); entretanto, com valores do limiar de anaerobiose ventilatório subestimados comparativamente ao método visual gráfico; 3- não houve diferença estatisticamente significante entre a comparação dos coeficientes (inclinação e intercepto) das retas de regressão, que relacionam a potência com o consumo de oxigênio dos valores do limiar de anaerobiose ventilatório calculados para os seis métodos usados; 4- as análises das retas de regressão dos modelos semiparamétricos, aplicados no protocolo descontínuo, mostraram porcentagem pequena de casos, em que a mudança de inclinação das retas coincidiu com o valor do limiar de anaerobiose ventilatório, o que ainda torna questionável a utilidade desta abordagem, pelo menos nas condições em que os protocolos progressivos do tipo degrau tenham 6 minutos de duração; 5- Os quatro modelos bissegmentados testados e o método automático do equipamento, aplicados às respostas das variáveis ventilatórias, usando-se o protocolo de rampa, se mostraram adequados, como ferramentas úteis para se quantificar o limiar de anaerobiose ventilatório durante o exercício dinâmico; 6- o janelamento dos dados, durante a aplicação da rampa de potência em esforço, se mostrou de fundamental importância para permitir o uso adequado dos modelos matemáticos bissegmentados e do método automático, visando à quantificação do limiar de anaerobiose ventilatório. / With the advance of digital computers it was possible to develop high quality equipments and specific software for the acquisition, processing and storage of a great number of cardio respiratory variables. In this context, exercise physiology has shown a substantial progress, particularly with the use of ergospirometric systems that allow a simultaneous recording of respiratory and metabolic variables during dynamic exercise. The aim of the present study was to evaluate the usefulness of a special kind of mathematical models, the so called bisegmentar models, linear-linear (L-L) and linear-quadratic (L-Q), applied to the ventilatory variables during dynamic exercise for identification of the ventilatory anaerobic threshold (VAT) in chagasic patients. In this study 51 volunteers were included: 24 chagasic patients (mean ± age= 33.77 ± 7.86 years) and 27 healthy men (35.91 ± 9.84 years), paired for sex, age and aerobic capacity. The chagasic patients presented the undetermined and the cardiac form of the disease; in this last condition the patients did not show any increase of heart dimension on echocardiography. All subjects studied were submitted to two different types of exercise protocols, undertaken in cycle ergometer in seated position: 1- a continuous ramp type test; 2- a progressive step type test, interrupted in each exercise level for the return of variables to basal values. An electronic braked cycle ergometer (CORIVAL 400 Quinton) was used in both cases. A computerized ergospirometric system (MedGraphics CPX/D) was used to apply the exercise tests. This system allowed the recording and processing of all ventilatory variables for application of the mathematical models: oxygen uptake (VO2), CO2 production (VCO2), minute respiratory ventilation (VE), respiratory equivalents (VE/VCO2,VE/VO2), power (Watts), rotation speed, and others. The ramp was calculated considering sex, age, weight and aerobic capacity, evaluated on the basis of a questioner of physical activity. The VAT was measured by visual manner (mean values obtained from 3 different observers), and also by the automatic method supplied by the MedGraphics equipment (AuT), based on the VCO2-VO2 inclination changes of the straight lines, and the ones obtained by the bisegmentar methods adjusted to the response of VO2 related to time (L-L VCO2, L-Q VCO2) and of VCO2 in relation to VO2 (L-L VCO2/VO2, L-Q VCO2/VO2). The bisegmentar models were based on the measure of the square sum of residual values related to fitting of two functions, linear-linear and linear-quadratic applying the least square method. After a qualitative and quantitative analysis of data, it was possible to reach to the following conclusions: 1- all four bisegmentar models applied to ramp type tests could be used in 64% of cases (16 chagasics an 17 healthy), and the calculated VAT values were not statistically different from the ones obtained by VM and AuT methods ? also, the VAT values were not different comparing the two groups; 2- the AuT method could be used in all volunteers studied, including the chagasic (n=24) and the control (n=27) groups; 3- the intercepts and inclination coefficients that relate power and of VAT values obtained by all 6 methods were not statistically significant in both groups studied; 4- the inclination changes of linear fitting obtained from step tests were coincident with the VAT values calculated from ramp tests in a small percentage of cases, what makes this method questionable, at least in protocols with 6 minute duration; 4- all bisegmentar models and AuT method using the ramp protocols have shown an adequate tool to quantify the VAT; 6- the use of appropriate windows to analyze the data during ramp exercise protocols is of uppermost importance to achieve a good performance of the mathematical models and the automatic method for quantifying the VAT.

O limiar de anaerobiose (LA) é definido como a intensidade de exercício físico em que a produção de energia pelo metabolismo aeróbio é suplementada pelo metabolismo anaeróbio. Este índice constitui-se de um delimitador fisiológico de grande importância para o fornecimento de informações concernentes aos principais sistemas biológicos do organismo, os quais estão envolvidos na realização de um exercício físico. O LA é um importante parâmetro de determinação da capacidade aeróbia funcional de um indivíduo. Diversos métodos são usados para estimar o LA durante exercício. Existem métodos invasivos, como a medida repetida da concentração de lactato sanguíneo; e métodos não-invasivos, por meio de análise de variáveis biológicas como medidas contínuas dos gases respiratórios, através da análise de mudança do padrão de resposta das variáveis ventilatórias e metabólicas, e também pela análise da mudança do padrão de resposta da freqüência cardíaca (FC) frente a um exercício físico incremental. O objetivo deste estudo foi comparar e correlacionar o LA determinado por métodos não-invasivos de análise visual gráfica das variáveis ventilatórias e metabólicas, considerado como padrão-ouro neste estudo, e pelo modelo matemático de regressão linear bi-segmentado utilizando o algoritmo de Hinkley, aplicado a série de dados de FC (Hinkley – FC) e da produção de dióxido de carbono ( CO2) (Hinkley – CO2). Metodologia: Treze mulheres jovens (24 ± 2,63 anos) e dezesseis mulheres na pós-menopausa (57 ± 4,79 anos), saudáveis e sedentárias realizaram teste ergoespirométrico continuo do tipo rampa em cicloergômetro (Quinton Corival 400), com incrementos de 10 a 20 Watts/min até a exaustão física. As variáveis ventilatórias e metabólicas foram captadas respiração a respiração (CPX-D, Medical Graphics), e a FC batimento a batimento (ECAFIX, ACTIVE-E). Os dados foram analisados por testes não paramétricos de Friedman, Mann-Whitney e correlação de Spearman. Nível de significância de ? = 5%. Resultados: Os valores das variáveis potência (W), FC (bpm), consumo de oxigênio relativo ( O2) (mL/kg/min), O2 absoluto (mL/min), CO2 (mL/min) e ventilação pulmonar ( E) (L/min) no LA não apresentaram diferenças significativas entre as metodologias (p > 0,05) nos dois grupos de mulheres estudadas. A análise de correlação dos valores de potência em W, FC em bpm, O2 em mL/kg/min, O2 em mL/min, CO2 em mL/min e E em L/min, entre o método padrão-ouro com o Hinkley – CO2 foram respectivamente: rs=0,75; rs=0,57; rs=0,48; rs=0,66; rs=0,47 e rs=0,46 no grupo jovem, e rs=-0,013; rs=0,77; rs=0,88; rs=0,60; rs=0,76 e rs=0,80 no grupo pós-menopausa. Os valores de correlação do método padrão-ouro com Hinkley – FC para as variáveis potência em W, FC em bpm, O2 em mL/kg/min, O2 em mL/min, CO2 em mL/min e E em L/min, obtidas no LA foram respectivamente: rs=0,58; rs=0,42; rs=0,61; rs=0,57; rs=0,33 e rs=0,39 no grupo de jovens, e rs=0,14; rs=0,87; rs=0,76; rs=0,52; rs=0,33 e rs=0,65 no grupo pós-menopausa. O grupo pós-menopausa apresentou melhores valores de correlação em relação ao grupo de jovens, exceto para as variáveis potência e consumo de oxigênio absoluto (mL/min). Este fato pode estar relacionado a uma maior taxa de variação e magnitude das variáveis analisadas em indivíduos jovens em relação aos de meia-idade, sendo, desta forma, obtida melhor adequação do modelo matemático estudado em mulheres de meia idade. Conclusão: O algoritmo matemático de Hinkley proposto para detectar a mudança no padrão de resposta da CO2 e da FC foi eficiente nos indivíduos de meia-idade, portanto, a metodologia matemática utilizada no presente estudo constitui-se de uma ferramenta promissora para detectar o LA em mulheres saudáveis, por ser um método semi-automatizado, não invasivo e objetivo na determinação do LA. / The anaerobic threshold (AT) is defined as the intensity level of physical exercise at which energy production by aerobic metabolism is supplemented by anaerobic metabolism. This index provides a physiologic delimitation of great importance to supply the organism biological systems information involved in physical exercise performance. The AT constitutes a most important determining of an individuals functional aerobic capacity. Several methods are used for estimating the AT during exercise. There are invasive methods that require repeated blood lactate accumulation; and there exist non-invasive methods by biological variables analysis, like continuous respiratory gases determination by analysis of changes in pattern respiratory and metabolic responses, and heart rate (HR) responses too. The aim of the present study was to compare AT obtained by a graphic visual method of ventilatory and metabolic variables, considered by gold standard method in the present study, with the bi-segmental linear regression mathematic model of Hinkley’s algorithm applied in a HR (Hinkley – HR) and carbon dioxide output ( CO2) (Hinkley – CO2) data. Methodology: Thirteen young women, 24 ± 2,63 years old, and sixteen postmenopausal women, 57 ± 4,79 years old, leading healthy and sedentary life style were submitted to an incremental test in a cicloergometer electromagnetic braking (Quinton Corival 400), with 10 to 20 W/min increments up to physical exhaustion. The ventilatory variables were registered breath-to-breath (CPX-D, Medical Graphics) and HR was obtained beat-to-beat (ECAFIX, ACTIVE-E), over real time. The data were analyzed by Friedman’s test and Spearman’s correlation test, with a level of significance set at 5%. Results: The Power output (W), HR (bpm), oxygen uptake ( O2) (mL/kg/min), O2 (mL/min), CO2 (mL/min) and pulmonary ventilation ( E) (L/min) data in AT have showed no significant differences (p > 0,05) between methods to determine AT in both women groups. The correlation analysis of power output in W, HR in bpm, O2 in mL/kg/min, O2 in mL/min, CO2 in mL/min and E in L/min values, determined by gold standard method and by Hinkley – CO2 data were respectively: rs=0,75; rs=0,57; rs=0,48; rs=0,66; rs=0,47 and rs=0,46 in young group, and rs=-0,013; rs=0,77; rs=0,88; rs=0,60; rs=0,76 and rs=0,80 in postmenopausal group. The correlation analysis by gold standard method and Hinkley – FC in AT of power output in W, HR in bpm, O2 in mL/kg/min, O2 in mL/min, CO2 in mL/min and E in L/min data were respectively: rs=0,58; rs=0,42; rs=0,61; rs=0,57; rs=0,33 and rs=0,39 in young group, and rs=0,14; rs=0,87; rs=0,76; rs=0,52; rs=0,33 and rs=0,65 in postmenopausal group. The postmenopausal group presents better correlations values than young group, except in power output and O2 (mL/min) data. This may be related to more variability rate and higher kinetics responses to variables studied in young group in relation to postmenopausal group. Nevertheless, there was obtained better mathematical model adequacy in middle-age women. Conclusion: the Hinkley’s mathematical algorithm proposed to detect the response patterns changes of CO2 and HR variables was efficient to detect AT in health postmenopausal women’s group, therefore, the mathematical methodology used in the present study showed be a promissory tool because this method represent a semi-automatized, non invasive and objective measure of AT determination.

A Reabilitação Cardíaca (RC) composta de exercícios puramente dinâmicos (EPD) tem sido fortemente recomendada para pacientes com doença arterial coronariana (DAC). Contudo, os exercícios resistidos devem ser incluídos como parte de um programa formal, uma vez que contribuem para promover ganhos nas atividades de vida diária e assim na qualidade de vida (QV). Estudos recentes têm mostrado que a magnitude das respostas metabólicas e autonômicas cardíacas durante o exercício resistido dinâmico (ERD) também está associada com a determinação do limiar de anaerobiose (LA), o qual é um importante parâmetro para determinar a intensidade no EPD. Diante disso, não há informações sobre essas respostas metabólicas e autonômicas no ERD, para pacientes com DAC. Adicionalmente, pouco é sabido acerca da avaliação da funcionalidade/incapacidade percebidos por estes pacientes já incluídos em programas formais de RC, podendo ampliar informações para a tomada de decisões neste processo. Portanto, este estudo propõe ampliar o corpo do conhecimento acerca de duas vertentes, sendo uma mais fisiológica e outra abordagem mais ampliada, contendo aspectos bio-psico-sociais, Objetivamos 1) Determinar o LA pela variabilidade da frequência cardíaca (VFC) durante um protocolo de ERD, numa população diagnosticada com DAC, participante de um programa de RC composto somente de EPD; e 2) Aplicar a CIF (Classificação Internacional de Funcionalidade, Incapacidade e Saúde), tendo como base a vinculação da mesma com a QV auto-percebida, com o propósito de investigar se o programa formal de RC pode produzir impacto nos desfechos multidemensionais de funcionalidade e incapacidade. Vinte pacientes (idade: 63±7 anos) com DAC (FEVE: 60±10%), apresentando boa capacidade funcional e bom prognóstico, realizaram um protocolo de ERD incremental no leg-press. O protocolo iniciava em 10% de l-RM (repetição maxima), com subsequêntes aumentos de 10% até a exaustão física. A variabilidade da frequência cardíaca (VFC), através dos indices lineares (rMSSD e RMSM) e não-lineares (SD1, SD2, SD1/SD2), bem como o lactato sanguíneo, foram determinados no repouso e durante o ERD. Funcionalidade e incapacidade do grupo foram avaliadas através da aplicação do Processo de Vinculação entre o SF-36 com a CIF. ANOVA para medidas repetidas, análise de Bland-Altman, coeficientes de correlação de Pearson e estatística descritiva foram empregados. Admitiu-se nível de significância de 95%. Foram encontradas significativas alterações na VFC e lactato sanguíneo a partir de 30% de 1-RM (p<0.05). Análise de Bland-Altman revelou boa concordância entre limiar de lactato (LL) e limiar de rMSSD (LrMSSD), e de SD1 (LSD1). As cargas relativas obtidas (a partir de 1-RM) no LL, LrMSSD e LSD1 não diferiram (29%±5; 28%±5; 29%±5, respectivamente). A vinculação entre o SF-36 e a CIF permitiu detalhar uma relação de \"Funções corporais\" e principalmente as \"Atividades e Participações\" acometidas pela doença, bem como o grau de problemas/prejuízo destas, mesmo após o programa de RC. Concluímos que o uso da VFC durante o ERD poderia ser um método não-invasivo viável na prática clínica para determinar o LA em pacientes com DAC, auxiliando na definição de parâmetros de intensidade de exercício seguros e apropriados. Além disso, a funcionalidade e incapacidade de pacientes coronariopatas, percebidos sob o seu próprio ponto de vista, poderiam ser avaliadas utilizando-se o SF-36 sob o escopo da CIF, adicionando informações complementares ao processo da RC. / Cardiac Rehabilitation (CR) composed of dynamics purely exercises (DPE) has been strongly recommended for patients with coronary artery disease (CAD). However, resistance training should be included as part of a formal program, since they contribute to promote gains in daily activities and thus the quality of life (QoL). Recent studies have shown that the magnitude of the cardiac, metabolic, and autonomic responses during dynamic resistance exercise (DRE) is associated with the determination of the anaerobic threshold (AT), which is an important parameter to determine the intensity during DPE. Therefore, there is no information about these metabolic and autonomic responses in resistance exercise for patients with CAD. In addition, little is known about the assessment of functioning/disability perceived by these patients already included in formal CR programs, which may extend information for decision-making in this processo Therefore, this study proposes to extend the body in the knowledge of two approaches, with a more physiological and other broader approach, containing bio-psycho-social aspects. We aimed to 1) Determine the A T by heart rate variability (HRV) during an DRE protocol in a population diagnosed with CAD who participated in a CR program with DPE only; and 2) Apply the ICF (International Classification of Functioning, Disability and Health), based on the binding of the same with self-perceived QoL (SF-36), in order to investigate whether the formal RC program may have an impact on multidemensionais outcomes of functionality and disability. Twenty men (age: 63±7 years old) with CAD (LVEF: 60±10%), with good functional capacity and good prognosis, underwent a DRE incremental protocol on leg press until maximal exertion. The protocol began at 10% of 1-RM (repetition maximum), with subsequent increases of 10% until maximal exhaustion. Heart rate variability (HRV) indices from Poincaré plots (SD1, SD2, SD1/ISD2) and time domain (rMSSD and RMSM), as well as blood lactate were determined at rest and during PRE. Functioning and disability were assessed by the linking process between the SF-36 and the ICF. ANOVA for repeated measures, Bland-Altman analysis, Pearson correlation coefficients, and descriptive statistics were used for statistical analysis. The significance level accepted was 95%. Significant alterations in HRV and blood lactate were observed from 30% of 1 RM (p<0.05). Bland- Altman analysis demonstrated a consistent agreement between blood lactate threshold (LT) and rMSSD threshold (rMSSDT) and LT with SD1 threshold (SD1T). Relative values of 1-RM in all LT, rMSSDT and SD1T did not differ (29% ± 5 vs 28% ± 5 vs 29% ± 5, respectively). Finally, the assessment of functioning and disability using the SF-36 and ICF, allowed to list in more detail the \"Body functions\" and especially the \"Activities and Participation\" affected by the disease, as well as the degree of problems/impairments of these aspects, even after the RC program. In conclusion, HRV during DRE could be a feasible noninvasive method in clinical settings to determine AT in CAD patients for planning safe and appropriaje exercise intensities during CR. Moreover, the functioning and disability of coronary patients, perceived under their own point of view, could be assessed using the SF-36 under the scope ofthe lCF, adding supplementary information to the CR process.

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 2016-06-02T20:18:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4574.pdf: 3510626 bytes, checksum: da44ae148de9597ee1c6c32bf50e82a4 (MD5) Previous issue date: 2012-08-24 / Universidade Federal de Minas Gerais / The thesis consisted of three studies described below. Study I, which aimed to investigate the effect of aging on kinetic responses of heart rate (HR) and oxygen consumption (VO2) during rest-exercise (ontransient) and exercise-recovery transitions (off-transient), and to investigate the influence of exercise intensity (mild and moderate) on the kinetic parameters of these variables. 28 apparently healthy men were evaluated, and 14 constituted the young group (YG) and 14 the elderly group (EG). The evaluation consisted of applying an incremental exercise testing of ramp protocol on cycle-ergometer (IET-R) to determine the maximum power (MP) and discontinuous exercise test on a cycle ergometer (DET-C), which started with an initial power load of 10% of MP with subsequent increase of 10% until exhaustion. Were recorded ventilatory and metabolic variables, the HR and blood lactate at rest and during exercise. The lactate threshold (LT) was closed between the groups (approximately 30% of MP). The EG showed higher values of the kinetic responses, both on and off transitions of HR and VO2 (p<0.05), and the values were higher in moderate compared to mild in YG (p<0.05). We conclude that the elderly have slower kinetic responses of HR and VO2 in relation to young and that at moderate intensity; the kinetic responses were slower in relation to mild intensity in young. Following, the study II aimed to investigate the behavior of the heart rate variability (HRV) responses during a discontinuous resistance exercise (RE) protocol and check whether they agree with the blood lactate responses in the determination of anaerobic threshold (AT) in apparently healthy young and elderly. For this proposal, in the same volunteers in the study I, was applied the test of one repetition maximum (1RM) on the leg press 45º and the discontinuous exercise test on the leg press 45 (DET-L), initiated in 10% of 1RM subsequent increments of 10% until exhaustion, and the HR and blood lactate were obtained at rest and during exercise. The AT was determined at approximately 30% of 1RM in both groups and both methods of analysis (blood lactate and HRV), the HRV index decreased with increasing load and stabilized from the load corresponding to AT in both groups, additionally the blood lactate remained practically stable until the load of AT, and increased significantly after this intensity. The EG had lower HRV values in lower loads of AT, and lower values of HR and blood lactate in loads above of AT in relation to the YG. We conclude that the HRV responses to determine the AT are according to blood lactate, and that the increase in load during the discontinuous RE promoted gradual vagal withdrawal followed by sympathetic activation in both young and the elderly, however, these responses are attenuated with the aging process. Finally, the study III, aimed to determine the AT during discontinuous dynamic and resistance exercise protocol by analyzing blood lactate and HRV in healthy older adults, comparing the cardiovascular, metabolic and autonomic variables between these two exercise modalities. We evaluated the elderly group of individuals during the tests: IET-R, DET-C, 1RM and DET-L. The AT within about 30% of maximum intensity in both the DET-C and DET-L by both methods (blood lactate and HRV). There were no differences in HRV variables between the modalities of exercise and a significant increase in systolic blood pressure and blood lactate after AT load in the DET-L. We conclude that HRV was effective in determining the AT and that the parasympathetic modulation responses were similar between dynamic and resistance exercise. / A tese constou de 3 estudos descritos a seguir. Estudo I, que teve como objetivo investigar o efeito do envelhecimento nas respostas cinéticas da frequência cardíaca (FC) e do consumo de oxigênio (VO2) durante as transições repouso-exercício (fase-on) e exercício-recuperação (fase-off), além de verificar a influência da intensidade do exercício (leve e moderada) sobre os parâmetros cinéticos destas variáveis. 28 homens aparentemente saudáveis foram avaliados, sendo que 14 constituíram o grupo de jovens (GJ) e 14 o grupo de idosos (GI). A avaliação foi constituída da aplicação de um teste de esforço incremental do tipo rampa (TEI-R) em cicloergômetro para determinar a potência máxima (PM) e teste de exercício descontínuo no cicloergômetro (TED-C), sendo este último iniciado com carga inicial de 10% da PM com aumentos subsequentes de 10% até a exaustão. Foram registradas as variáveis ventilatórias e metabólicas, a FC e a lactacidemia em repouso e durante o esforço. O limiar de lactato (LL) foi verificado em cargas relativas similares entre os grupos (aproximadamente em 30% da PM). O GI apresentou maiores valores das respostas cinéticas, tanto na transição on como off da FC e do VO2 (p<0,05), e os valores foram maiores na intensidade moderada em comparação à leve no GJ (p<0,05). Concluímos que os idosos tem respostas cinéticas mais lentas da FC e do VO2 em relação aos jovens e que em intensidade moderada, as respostas cinéticas foram mais lentas em relação à intensidade leve nos jovens. Na sequência, o estudo II objetivou investigar o comportamento das respostas da variabilidade da frequência cardíaca (VFC) durante um protocolo de exercício resistido (ER) descontínuo e verificar se estas são concordantes com as respostas de lactacidemia na determinação do limiar anaeróbio (LA) em jovens e idosos aparentemente saudáveis. Para tal proposta, nos mesmos voluntários do estudo I, foi aplicado o teste de uma repetição máxima (1RM) no leg press 45º e o teste de exercício descontínuo no leg press 45º (TED-L), iniciado em 10% de 1RM com incrementos subsequentes de 10% até a exaustão, sendo a FC e a lactacidemia obtidas no repouso e no exercício. O LA foi determinado em aproximadamente 30% da 1RM em ambos os grupos e em ambos os métodos de análise (lactacidemia e VFC), os índices da VFC diminuíram com aumento da carga e se estabilizaram a partir da carga do LA em ambos os grupos, adicionalmente, a lactacidemia manteve-se praticamente estável até a carga do LA, aumentando significativamente após esta intensidade. O GI apresentou valores reduzidos da VFC nas cargas inferiores ao LA, e valores reduzidos de FC e lactacidemia nas cargas acima do LA, em relação ao GJ. Concluímos que as respostas de VFC para determinar o LA estão de acordo com a lactacidemia, e que o aumento das cargas durante o ER descontínuo, promoveu gradual retirada vagal, seguida pela ativação simpática, tanto nos jovens como nos idosos, no entanto, estas respostas são atenuadas com o processo de envelhecimento. Finalmente o estudo III, teve como objetivo determinar o LA em protocolo de exercício descontínuo dinâmico e resistido por meio da análise da lactacidemia e da VFC em idosos saudáveis, comparando as variáveis cardiovasculares, metabólicas e autonômicas entre estas duas modalidades. Foram avaliados os indivíduos do grupo idoso durante os testes: TEI-R, TED-C, 1RM e TED-L. O LA ocorreu em aproximadamente 30% da intensidade máxima tanto no TED-C como no TED-L, por ambos os métodos (lactacidemia e VFC). Não houve diferenças em relação às variáveis da VFC entre as modalidades de exercício e houve aumento significativo da pressão arterial sistólica e lactacidemia após a carga do LA no TED-L. Concluímos que a VFC foi eficaz na determinação do LA e que as respostas da modulação parassimpática foram semelhantes entre o exercício dinâmico e resistido.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2189.pdf: 840243 bytes, checksum: df5c31ed96eff502c06d8ea77cffe86d (MD5) Previous issue date: 2008-06-27 / Financiadora de Estudos e Projetos / The inability to oxidize fat is a key factor in the etiology of obesity. However, improved performance and VO2max resulting from physical training leads to increased rates of oxidation of fats. Although, there is still a lack of information about the intensity of exercise can interfere with metabolism of carbohydrates and lipids in obese women during a session of exercise and its recovery, because only in an experimental study there is a negative relationship of obesity on the reinstatement of power after a year. Therefore, this study aims to assess the behavior of the metabolism of carbohydrates and lipids in moderately obese women on a test of acute exercise effects on the intensity of ventilatory threshold and the recovery period, in the stage of pre-and post-training physical. This study had the participation of seven women slightly obese (BMI=4.03 kg/m2), with an average age of 43.0 ± 4.0 years, 163 ± 0.2±33.59 cm and previously sedentary who were submitted to the ergospirometry acute test before and after 16 weeks of training in the intensity of ventilatory threshold. During the test respiratory quotient was evaluated to determine the fats and carbohydrates oxidation during exercise and recovery period. The results found that the volunteers used predominantly the energy that comes from carbohydrates during the session of exercise (67.64% and 69.35% of the total spent provided pre-and post-training, respectively). During recovery the percentage of the fats contribution increase of (46.52% of the total oxidized) to the total energy generated, which discreetly marked with training (53.48% of the total oxidized). Based on the findings was observed that the metabolism of carbohydrates provides the muscle contraction support during the exercise in the intensity of ventilatory threshold and that the recovery period lipid metabolism is the counterpart to repay the body stores energy in obese women. / A inabilidade de oxidar gorduras é um fator chave na etiologia da obesidade. No entanto, a melhoria de performance e do VO2max advinda do treinamento físico leva a um aumento das taxas de oxidação de gorduras. Porém, ainda faltam esclarecimentos sobre como a intensidade do exercício pode interferir no metabolismo de carboidratos e de lipídeos de mulheres obesas durante uma sessão de exercício e a sua recuperação, já que apenas em estudo experimental observa-se a relação negativa da obesidade sobre a reposição da energia após um exercício. Sendo assim, o objetivo do presente estudo é de verificar o comportamento do metabolismo de carboidratos e de lipídeos de mulheres moderadamente obesas sobre efeito de um teste agudo de exercício na intensidade do limiar ventilatório e o seu período de recuperação, na condição pré e pós-treinamento físico. Para tanto, o estudo contou com a participação de sete mulheres levemente obesas (IMC=33,59 ± 4,03 Kg/m2), com média de idade de 43,0 ± 4,0 anos, 163 ± 0,2 cm e previamente sedentárias que foram submetidas ao teste agudo de ergoespirometria, no inicio e após transcorridas 16 semanas de treinamento na intensidade do limiar ventilatório. Durante o teste foi avaliado o quociente respiratório para determinação da oxidação de gorduras e de carboidratos durante o exercício e o seu período de recuperação. Com base nos resultados obtidos verificou-se que as voluntárias utilizam predominantemente a energia que advém de carboidratos durante a sessão de exercício (67,64 % e 69,35 % do total oxidado na condição pré e pós-treinamento, respectivamente). Durante a recuperação as gorduras aumentam o percentual de contribuição (46,52 % do total oxidado) para o total de energia gerada, condição discretamente acentuada com o treinamento (53,48 % do total oxidado). Com base nos achados acredita-se que o metabolismo de carboidratos oferece suporte para a contração muscular durante o exercício físico na intensidade do limiar ventilatório e que no período de recuperação o metabolismo lipídico faz a contrapartida para reposição dos estoques de energia corporal em mulheres obesas.

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No. of bitstreams: 1 TeseNYT.pdf: 1971234 bytes, checksum: 9fc5ce696bfeacd5e5da189ca3121acb (MD5) Previous issue date: 2015-04-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Interval training (IT), combined with pharmacological therapy, has been strongly recommended for the management of coronary artery disease (CAD) and control of cardiovascular risk factors. However, the best protocol to be used it is still unclear. In this regard, the IT protocols based on ventilatory anaerobic threshold (VAT) can be an effective and safe strategy to prescribe the intensity of the exercise training as well as to promote improvement of the aerobic functional capacity, metabolic profile, cardiac autonomic modulation and to reduce inflammatory markers. Moreover, the adaptive responses to IT may differ between individuals. Part of this biological variability may be explained by the genetic polymorphisms involved in the synthesis of structural proteins or on the circulation enzymes. Based on this context, this thesis involved three studies. The first and second studies were conducted to investigate if the IT, based on intensities between 70 and 110% of the workload obtained in the VAT, could be effective to improve functional aerobic capacity and metabolic profile. Moreover, it was investigated if there was a relationship between the improvement in cardiac autonomic modulation with the reduction of the Creactive protein (CRP) in patients with CAD and/or cardiovascular risk factors. The results of the first study showed that the IT program increased aerobic functional capacity and reduced body mass and body mass index. The second study found that after the IT program, there was an increase of the parasympathetic autonomic modulation that was associated with a reduction in CRP levels. Given these findings, the third study was designed to investigate the improvement of the functional aerobic capacity and changes in lipid profile induced by IT, in relation to the apolipoprotein B (APOB) and the angiotensinconverting enzyme (ACE) genes polymorphisms. In this study, it was observed that the increase of the functional aerobic capacity was associated with the presence of the ACE I allele, whereas patients with polymorphism -7673G>A, in the APOB gene, presented increase of the low-density lipoprotein (LDL) levels over time. Considering the findings from these studies, the IT protocol promoted improvement of cardiac autonomic modulation, increase of aerobic functional capacity, reduction of inflammation e improvement of metabolic profile. These benefits on the cardiovascular and metabolic systems contribute to control of cardiovascular risk factors and primary and secondary prevention of CAD. Moreover, this IT protocol provides new possibilities on cardiac rehabilitation field, with respect to exercise training prescription at the VAT level. / O treinamento físico intervalado (TFI) tem sido fortemente recomendado, combinado com a terapia farmacológica, para o manejo da doença arterial coronariana (DAC) e controle dos fatores de risco cardiovascular. Entretanto, ainda há controvérsias com relação ao melhor protocolo a ser utilizado. Neste sentido, os protocolos de TFI preconizados a partir do limiar de anaerobiose ventilatório (LAV) pode ser uma estratégia efetiva e segura para determinar a intensidade de treinamento físico, além de ser capaz de promover melhora da capacidade funcional aeróbia, do perfil metabólico, da modulação autonômica cardíaca e redução de marcadores inflamatórios. Além disso, as respostas adaptativas promovidas pelo TFI podem diferir entre os indivíduos. Parte dessa variabilidade biológica pode ser explicada pelos polimorfismos genéticos envolvidos na síntese de proteínas estruturais e enzimas circulantes. Baseado neste contexto, esta tese envolveu três estudos. O primeiro e o segundo estudo foram conduzidos para investigar se o TFI, baseado em intensidades entre 70 a 110% da potência obtida no LAV, pode ser uma estratégia que contribua efetivamente para o ganho da capacidade funcional aeróbia e melhora do perfil metabólico; e se há uma relação entre a melhora da modulação autonômica da frequência com a redução da proteína C-reativa (PCR-us) em pacientes com DAC e/ou fatores de risco cardiovascular. Os resultados do primeiro estudo mostram que, o programa de TFI promoveu aumento da capacidade funcional aeróbia e redução da massa corporal e do índice de massa corporal. Já o segundo estudo, verificou que aumento da modulação autonômica parassimpática foi associado com a redução dos níveis de PCR-us após o programa de TFI. Diante desses achados, o terceiro estudo foi dedicado no sentido de investigar a melhora da capacidade funcional aeróbia e as mudanças do perfil lipídico, frente ao TFI, em relação aos polimorfismos do gene da apolipoproteína B (APOB) e da enzima conversora de angiotensina (ECA). Neste estudo, foi observado que o aumento da capacidade funcional aeróbia foi associado com a presença do alelo I do gene da ECA, enquanto que o aumento dos níveis da lipoproteína de baixa densidade (LDL), ao longo do tempo, foi evidenciado nos pacientes com o polimorfismo -7673G>A do gene da APOB. Considerando os achados apresentados nos três estudos, o TFI proposto promoveu melhora da modulação autonômica cardíaca, aumento da capacidade funcional aeróbia, redução da inflamação e melhora do perfil metabólico. Tais benefícios sobre o sistema cardiovascular e metabólico contribuem efetivamente o controle dos fatores de risco cardiovascular, uma vez que a atenção primária à saúde tem se tornado uma estratégia efetiva para o manejo da DAC. Além disso, o protocolo de TFI vislumbra novas possibilidades para a reabilitação cardíaca no que concerne a prescrição do TFI individualizado.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:51:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 01 - capa_abstract.pdf: 113068 bytes, checksum: ac8d58045328d0ccbe13706fe9c3dede (MD5) Previous issue date: 2008-09-12 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The heavy oil (10 20ºAPI) is more than half of world oil reserves, there are predictions that in 2025 are the main source of oil in the world. The difficulties in exploration this kind of oil are associated with unfavorable characteristics such as density and viscosity (100 to 10.000 cP). With the need to improve the utilization of reservoir - in view of the relatively low levels of efficiency of traditional techniques - it has expanded the research to develop new techniques for recovery, especially Microbialy Enhanced Oil Recovery (MEOR). In the recovery of oil contained in sand-pack columns, two dimensionless variables are reported as important: the capillary number and ratio of viscosity. As the increases capillary number, the residual oil decreases. This can be achieved by reducing the interfacial tension between the fluid of residual oil. Several authors have reported the tensions interfaciais ultra between biosurfactant and hydrocarbons, including heavy oil. In the present work, tested the hypothesis that the biosurfactant produced on condition of reservoir, by two isolates of Bacillus subtilis from the collection of culture of the Laboratório de Biotecnologia e Biodiversidade para o Meio Ambiente (LBBMA / DMB / UFV), are capable to remove heavy oil in sand-pack columns. Initially, the isolates of Bacillus subtilis LBBMA 155 and Bacillus subtilis subsp. spizizenii LBBMA 258 were evaluated as to the growth and biosurfactant production in response to temperature and salinity. A central composite rotatable design (CCRD) was used, with temperature and salinity being independent variable. The results were analyzed using Response Surface Methodology (RSM) and showed that the those isolates were able of growth and biosurfactant production of under anaerobic conditions. The growth was influenced by temperature and biosurfactant production was influenced by temperature and salinity. After that, the biosurfactant produced by those isolates, alone or mixed, were analyzed as the ability to remove heavy oil trapped in sand-pack columms. The injection of three volumes of porous extract biossurfactante (EB) produced by Bacillus subtilis LBBMA 155 and Bacillus subtilis subsp. spizizenii LBBMA 258 removed 13.55% and 17.42%, respectively, from residual oil (14 ºAPI). The mixed of extracts from biosurfactant produced by those two isolates showed intermediate values of DMC and recovery of residual oil reported for each. Summarize, the extracts from biosurfactant (EB) produced under anaerobic conditions by Bacillus subtilis LBBMA 155 e Bacillus subtilis subsp. spizizenii LBBM 258 are effective in recovery heavy oil nuclei of the sand-pack columms and have potencial for use Microbialy Enhanced Oil Recovery. / Os óleos pesados (10-20 ºAPI) constituem mais da metade das reservas mundiais de petróleo, havendo previsões de que em 2025 sejam a principal fonte de petróleo no mundo. As dificuldades na exploração desse tipo de óleo estão associadas a características desfavoráveis, como densidade e viscosidade (100 a 10000 cP). Com a necessidade de melhorar o aproveitamento dos reservatórios tendo em vista os níveis relativamente baixos de eficiência das técnicas tradicionais tem-se ampliado as pesquisas para o desenvolvimento de novas técnicas de recuperação, destacando-se a recuperação avançada de petróleo melhorada por microrganismos (Microbially enhanced oil recovery MEOR). Na recuperação de óleos contidos em meios porosos, duas variáveis adimensionais são relatadas como importantes: o número capilar e a razão de viscosidade. À medida que o número capilar aumenta, o óleo residual decresce. Isso pode ser obtido por meio da redução da tensão interfacial entre o fluido de arraste e o óleo residual. Diversos autores têm reportado a obtenção de tensões interfaciais ultrabaixas entre biossurfactantes e hidrocarbonetos, incluindo o óleo pesado. Neste trabalho, testou-se a hipótese de que os biossurfactantes produzidos, em condição de reservatório, por dois isolados de Bacillus subtilis pertencentes à Coleção de Culturas do Laboratório de Biotecnologia e Biodiversidade para o Meio Ambiente (LBBMA/DMB/UFV), são capazes de mobilizar óleo pesado em sistemas porosos de areia. Inicialmente, os isolados de Bacillus subtilis LBBMA 155 e BacilIus subtilis spizizenii LBBMA 258 foram avaliados quanto ao crescimento e produção de biossurfactante em resposta a variações de temperatura e salinidade. Para tanto, foi empregada a Metodologia de Superfície de Resposta (MSR) através do delineamento experimental Composto Central Rotacional (DCCR), e observou-se que esses isolados foram capazes de produzir biossurfactantes em anaerobiose, sendo o crescimento influenciado pela temperatura e a produção de biossurfactante influenciada pela temperatura e pela salinidade. Posteriormente, os biossurfactantes produzidos por esses isolados, sozinhos ou em misturas, foram avaliados quanto à capacidade de mobilização de óleo pesado retido em núcleos porosos de areia. A injeção de três volumes porosos do extrato de biossurfactante (EB) produzidos por Bacillus subtilis LBBMA 155 e Bacillus subtilis subsp. spizizenii LBBMA 258 removeram 13,55% e 17,42%, respectivamente, de petróleo residual (14 ºAPI). A mistura dos extratos de biossurfactantes produzidos por esses dois isolados mostrou valores intermediários de DMC e recuperação de petróleo residual reportados para cada um. Sinteticamente, os extratos de biossurfactantes (EB) produzidos em anaerobiose por B. subtilis LBBMA 155 e B. subtilis subsp. spizizenii LBBMA 258 são efetivos na mobilização de óleo pesado em núcleos porosos de areia e possuem potencial de utilização na recuperação avançada de petróleo melhorada por microrganismos.