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 de ciclo a ciclo respiratório. Dentro deste 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 comparar, em indivíduos sadios do sexo masculino, o limiar de anaerobiose ventilatório, durante o exercício físico dinâmico, usando-se métodos visuais gráficos e métodos baseados em modelos matemáticos, automáticos e semi-automáticos. Foram estudados 24 voluntários sadios do sexo masculino, com idade média de 33,8 ± 9,25 anos. Todos eles se submeteram a um ou dois testes de esforço físico dinâmico, segundo um protocolo contínuo do tipo rampa, na posição sentada, em cicloergômetro eletromagnético, acoplado a um sistema ergoespirométrico computadorizado (CPX/D – MedGraphics), que possibilita o cálculo 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 (PETO2) e do CO2 (PETCO2) 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 em exercício foram calculados por quatro diferentes métodos, que usam como critério de medida deste parâmetro, a mudança de inclinação da VCO2, da VE e do PET O2 em relação ao tempo ou da VCO2 em relação ao VO2. Estes métodos foram os seguintes: 1- método Visual VCO2 (M. VISUAL VCO2); 2- método Visual PET O2 (M. VISUAL PET O2); 3- método Automático, usando algoritmo, incorporado ao sistema MedGraphics (M. AUTOMÁTICO); 4- método semi-automático, implementado em nosso Laboratório, baseado no uso de modelos bissegmentados Linear-Linear (M. L-L VCO2) e Linear-Quadrático (M. L-Q VCO2) na condição de resposta da VCO2 em relação ao tempo e em relação ao VO2 (M. L-L VCO2 - VO2 e M. L-Q VCO2 - VO2). 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. Após análise qualitativa e quantitativa apropriada ao conjunto de dados, chegou-se às seguintes conclusões: 1- os valores de LAV calculados pelos métodos visuais VCO2 e PET O2 foram significativamente superiores (p<0,05) aos obtidos pelos métodos Automático e L-L VCO2; 2- o método Visual VCO2 mostrou melhor desempenho do que o método Visual PET O2; 3- os valores do LAV calculados pelos métodos Automático e L-L VCO2 não foram estatisticamente diferentes e ambos subestimaram os valores do LAV, comparativamente aos métodos visuais VCO2 e PET O2 (p<0,05); 4- os métodos baseados em modelos bissegmentados L-L e L-Q mostraram que somente o M. L-L, para o caso da resposta da VCO2 em relação ao tempo, foi útil para medir quantitativamente o LAV; 5- o método semi-automático bissegmentar L-L VCO2 mostrou melhor desempenho do que o método Automático, quando ambos foram comparados qualitativa e quantitativamente (maior porcentagem de casos em que foi possível aplicar o modelo e melhor comportamento dos parâmetros das regressões lineares do LAV, relacionando potência e VO2); 6- o método semi-automático bissegmentar L-L VCO2 se mostrou promissor, no sentido de que possa ser aprimorado e usado, em futuro próximo, como método totalmente automático de determinação do limiar de anaerobiose ventilatório durante o exercício físico dinâmico. / The technological achievements in last decade made possible to use in laboratory facilities digital computerized equipments that allowed the acquisition, storage ande processing of cardiorespiratory variables during exercise on real time basis. Also, as a consequence of these advances, it was possible to apply mathematical models to represent physiological responses under experimental conditions. The present study must be understood in the context above described. It had the the purpose to compare the ventilatory anaerobic threshold (VAT) during dynamic exercise, by four different methods. Two of them are based on visual analyses made on graphic plots of computer monitor, and two others are based on application of mathematical models. Twenty four active and sedentary healthy men were studied in the present project (mean age 33.8 ± 9.2 years). All of them were studied in seated position using an electronic braked cycle ergometer (CORIVAL 400 – Quinton), that allowed the application of ramp powers using a computer software incorporated to the ergoespirometric system (MedGraphics – CPX/D). This system allowed the recording and processing of all cardiorespiratory variables usually needed in exercise physiology, as follow: O2 uptake (VO2), CO2 production (VCO2), minute respiratory ventilation (VE), respiratory equivalent ratio (RER), VE/VO2, VE/VCO2, and end tidal expiratory values of O2 (PET O2) and CO2 (PET CO2), as well as, power and rotation speed cycle ergometer values. The exercise protocol included a four minute period at a minimum power (3 - 4 Watts) followed by a ramp (15 – 35 Watts) adjustable individually on the basis of sex, age and weight of volunteers – the peak power was limited by the occurrence of unpleasant symptons or when the heart rate reached a target age value. The VAT values during exercise were measured by using four different methods: 1- visual loss of linearity related to time (VCO2 VIS. M.); 2- visual response of PET O2 at lowest value before the progressive increase in exercise; 3- automatic detection using MedGraphics algorithm; 4- semiautomatic method using bisegmentar mathematical models (Linear-Linear and Linear-Quadratic) applied to VCO2 and VE in relation to time (VCO2 L-L M.; VCO2 L-Q M.; VE L-L M.; VE L-Q M.) and to VCO2 in relation to VO2 during exercise (VCO2 vs. VO2 L-L M.; VCO2 vs. VO2 L-Q M.). 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, appling the least-square method. After qualitative and quantitative analyses of data, it was possible to reach to the following conclusions: 1- the VAT values measured by VCO2 and PET O2 visual methods were higher (p<0.05) than the ones obtained by Automatic and semi automatic methods; 2- the Visual VCO2 compared to PET O2 method, presented a better performance when VO2 and power values are represented by regression lines; 3- the VAT values obtained by Automatic and semiautomatic methods were not statistically different and have shown lower values when compared to visual methods (VCO2 and PET O2); 4- comparing the performance of the all bisegmentar methods tested, only the VCO2 L-L related to time was useful for measuring the VAT; 5- compared to Automatic method, the VCO2 L-L method could be applied in higher percentage of cases and presented parameters of regression lines (inclination and intercept) closer to visual methods; 6- the semiautomatic method applied to the response VCO2 in relation to time has shown a promising method that if fully automatic may be useful to calculate VAT in men.

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 de ciclo a ciclo respiratório. Dentro deste 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 comparar, em indivíduos sadios do sexo masculino, o limiar de anaerobiose ventilatório, durante o exercício físico dinâmico, usando-se métodos visuais gráficos e métodos baseados em modelos matemáticos, automáticos e semi-automáticos. Foram estudados 24 voluntários sadios do sexo masculino, com idade média de 33,8 ± 9,25 anos. Todos eles se submeteram a um ou dois testes de esforço físico dinâmico, segundo um protocolo contínuo do tipo rampa, na posição sentada, em cicloergômetro eletromagnético, acoplado a um sistema ergoespirométrico computadorizado (CPX/D – MedGraphics), que possibilita o cálculo 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 (PETO2) e do CO2 (PETCO2) 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 em exercício foram calculados por quatro diferentes métodos, que usam como critério de medida deste parâmetro, a mudança de inclinação da VCO2, da VE e do PET O2 em relação ao tempo ou da VCO2 em relação ao VO2. Estes métodos foram os seguintes: 1- método Visual VCO2 (M. VISUAL VCO2); 2- método Visual PET O2 (M. VISUAL PET O2); 3- método Automático, usando algoritmo, incorporado ao sistema MedGraphics (M. AUTOMÁTICO); 4- método semi-automático, implementado em nosso Laboratório, baseado no uso de modelos bissegmentados Linear-Linear (M. L-L VCO2) e Linear-Quadrático (M. L-Q VCO2) na condição de resposta da VCO2 em relação ao tempo e em relação ao VO2 (M. L-L VCO2 - VO2 e M. L-Q VCO2 - VO2). 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. Após análise qualitativa e quantitativa apropriada ao conjunto de dados, chegou-se às seguintes conclusões: 1- os valores de LAV calculados pelos métodos visuais VCO2 e PET O2 foram significativamente superiores (p<0,05) aos obtidos pelos métodos Automático e L-L VCO2; 2- o método Visual VCO2 mostrou melhor desempenho do que o método Visual PET O2; 3- os valores do LAV calculados pelos métodos Automático e L-L VCO2 não foram estatisticamente diferentes e ambos subestimaram os valores do LAV, comparativamente aos métodos visuais VCO2 e PET O2 (p<0,05); 4- os métodos baseados em modelos bissegmentados L-L e L-Q mostraram que somente o M. L-L, para o caso da resposta da VCO2 em relação ao tempo, foi útil para medir quantitativamente o LAV; 5- o método semi-automático bissegmentar L-L VCO2 mostrou melhor desempenho do que o método Automático, quando ambos foram comparados qualitativa e quantitativamente (maior porcentagem de casos em que foi possível aplicar o modelo e melhor comportamento dos parâmetros das regressões lineares do LAV, relacionando potência e VO2); 6- o método semi-automático bissegmentar L-L VCO2 se mostrou promissor, no sentido de que possa ser aprimorado e usado, em futuro próximo, como método totalmente automático de determinação do limiar de anaerobiose ventilatório durante o exercício físico dinâmico. / The technological achievements in last decade made possible to use in laboratory facilities digital computerized equipments that allowed the acquisition, storage ande processing of cardiorespiratory variables during exercise on real time basis. Also, as a consequence of these advances, it was possible to apply mathematical models to represent physiological responses under experimental conditions. The present study must be understood in the context above described. It had the the purpose to compare the ventilatory anaerobic threshold (VAT) during dynamic exercise, by four different methods. Two of them are based on visual analyses made on graphic plots of computer monitor, and two others are based on application of mathematical models. Twenty four active and sedentary healthy men were studied in the present project (mean age 33.8 ± 9.2 years). All of them were studied in seated position using an electronic braked cycle ergometer (CORIVAL 400 – Quinton), that allowed the application of ramp powers using a computer software incorporated to the ergoespirometric system (MedGraphics – CPX/D). This system allowed the recording and processing of all cardiorespiratory variables usually needed in exercise physiology, as follow: O2 uptake (VO2), CO2 production (VCO2), minute respiratory ventilation (VE), respiratory equivalent ratio (RER), VE/VO2, VE/VCO2, and end tidal expiratory values of O2 (PET O2) and CO2 (PET CO2), as well as, power and rotation speed cycle ergometer values. The exercise protocol included a four minute period at a minimum power (3 - 4 Watts) followed by a ramp (15 – 35 Watts) adjustable individually on the basis of sex, age and weight of volunteers – the peak power was limited by the occurrence of unpleasant symptons or when the heart rate reached a target age value. The VAT values during exercise were measured by using four different methods: 1- visual loss of linearity related to time (VCO2 VIS. M.); 2- visual response of PET O2 at lowest value before the progressive increase in exercise; 3- automatic detection using MedGraphics algorithm; 4- semiautomatic method using bisegmentar mathematical models (Linear-Linear and Linear-Quadratic) applied to VCO2 and VE in relation to time (VCO2 L-L M.; VCO2 L-Q M.; VE L-L M.; VE L-Q M.) and to VCO2 in relation to VO2 during exercise (VCO2 vs. VO2 L-L M.; VCO2 vs. VO2 L-Q M.). 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, appling the least-square method. After qualitative and quantitative analyses of data, it was possible to reach to the following conclusions: 1- the VAT values measured by VCO2 and PET O2 visual methods were higher (p<0.05) than the ones obtained by Automatic and semi automatic methods; 2- the Visual VCO2 compared to PET O2 method, presented a better performance when VO2 and power values are represented by regression lines; 3- the VAT values obtained by Automatic and semiautomatic methods were not statistically different and have shown lower values when compared to visual methods (VCO2 and PET O2); 4- comparing the performance of the all bisegmentar methods tested, only the VCO2 L-L related to time was useful for measuring the VAT; 5- compared to Automatic method, the VCO2 L-L method could be applied in higher percentage of cases and presented parameters of regression lines (inclination and intercept) closer to visual methods; 6- the semiautomatic method applied to the response VCO2 in relation to time has shown a promising method that if fully automatic may be useful to calculate VAT in men.

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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.