Atividade elétrica de músculos respiratórios e locomotores em indivíduos com doença respiratória obstrutiva durante teste de campo
Introduction: Differently from calm breathing, during physical exercise, respiratory muscles are recruited as attempt to maintain adequate pulmonary ventilation and blood gas values within normal limits. In patients with expiratory airflow limitations, such as asthma and chronic obstructive pulmo...
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Universidade Federal do Rio Grande do Norte
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Músculos respiratórios Fisiologia respiratória Teste de esforço Eletromiografia Doenças respiratórias CNPQ::CIENCIAS DA SAUDE::FISIOTERAPIA E TERAPIA OCUPACIONAL |
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Músculos respiratórios Fisiologia respiratória Teste de esforço Eletromiografia Doenças respiratórias CNPQ::CIENCIAS DA SAUDE::FISIOTERAPIA E TERAPIA OCUPACIONAL Cavalcanti, Jéssica Diniz Atividade elétrica de músculos respiratórios e locomotores em indivíduos com doença respiratória obstrutiva durante teste de campo |
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Introduction: Differently from calm breathing, during physical exercise, respiratory
muscles are recruited as attempt to maintain adequate pulmonary ventilation and blood
gas values within normal limits. In patients with expiratory airflow limitations, such as
asthma and chronic obstructive pulmonary disease (COPD), the load offered by the
respiratory system on the inspiratory muscles is increased mainly by changes in
ventilatory mechanics. Thus, the respiratory muscle work that must be sustained beyond
pre-existing changes in peripheral muscles puts at risk the development of muscle fatigue
and impairment of exercise tolerance in this population. There are still gaps in the
literature on how respiratory and peripheral muscles are activated and recruited during
field tests that simulate everyday activities in this population, and the use of surface
electromyography (EMGs) can be a useful tool in better understanding muscle behavior
during the exercise. Aim: To evaluate the electrical signals of EMGs in the levels of
activation and muscle fatigue of respiratory and locomotor muscles during field tests in
subjects with obstructive respiratory diseases, and compare them to healthy ones.
Methods: This is a case-control study. We evaluated 17 individuals diagnosed with
asthma (Asthma group) (age: 34.76 ± 11.18; FEV1%: 91.41 ± 13.6) and 15 with COPD
(COPD group) (age: 65.6 ± 7 .84; FEV1%: 63.46 ± 13.73) and 32 healthy matched for
age, sex and body mass index (17 in the asthma control group and 15 in the COPD control
group). All patients underwent the ISWT and the distance walked, cardiorespiratory
variables, and reported symptoms were recorded. During the ISWT, the EMGs of the
sternocleidomastoid (ECOM), the scalene (ESC), and the rectus femoris (RF) muscles
were recorded and the electrical signals analyzed in the time and frequency domains, to
extract the signal amplitude data, respectively, at 3 times (33%, 66%, and 100%) of the
ISWT, in addition to the power spectrum density throughout the test. For statistical
analysis, the GraphPad Prism 6.0 software was used with a significance level of p <0.05.
Shapiro-Wilk test was applied to verify data normality. T-test was used for the analysis
of anthropometric data, lung function, and performance on the ISWT. Mann-Whitney test
was used to compare cardiorespiratory variables, dyspnea and fatigue symptoms in lower
limbs, and EMG data. The Friedman test with Dunns post-hoc was used for intragroup
analysis in the ISWT. Regression analyzes were performed to extract the coefficients of
determination (r2) and slopes during the ISWT, for the variables of median frequency (FM), high-frequency and low-frequency contents, and H/L ratio. Regression slopes were
compared between groups using the F test. Results: The distance walked on the ISWT
was significantly shorter for the Asthma group compared to the respective Control group
(p = 0.0007), with no differences between the COPD group and its control group. The
amplitude of the EMGs of the assessed muscles was significantly higher in the initial
stages of the ISWT in both Asthma groups (ECOM [33%: p= 0.0005 and 66%: p= 0.004],
ESC [33%: p= 0.001 and 66 %: p= 0.03], and RF [33%: p= 0.02 and 66%: p= 0.004]) and
COPD (ECOM [33%: p=0.009, 66%: p=0.02 and 100%: p=0.02], ESC [33%: p= 0.006,
66%: p= 0.008 and 100%: p= 0.01] and RF [33%: p= 0.03 and 66%: p=0.04]), compared
to the matched control groups. The median frequency (FM) decreased considerably in the
Asthma group for ESC (p = 0.01) and RF (p < 0.0001) compared to the Control group. In
the COPD group, there was a linear decrease in FM for ECOM and RF, with significant
values for ECOM (p < 0.0001), compared to the Control group. The H/L ratio dropped
considerably for RF (p = 0.002) compared to the Control group. Conclusion: Our
findings suggest that in asthma and COPD there is a increase in the electrical activity of
respiratory muscles during ISWT, and this is accompanied by increased activation of the
locomotor muscle, compared to healthy, to the detriment of poor functional performance,
especially in asthma. Furthermore, we can suggest that respiratory and locomotor muscles
are susceptible to muscle fatigue in obstructive respiratory diseases, with greater impacts
on dyspnea and fatigue in lower limbs symptoms in patients with COPD during exercise. |
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Fregonezi, Vanessa Regiane Resqueti |
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Fregonezi, Vanessa Regiane Resqueti Cavalcanti, Jéssica Diniz |
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ri-123456789-494522022-09-27T22:26:26Z Atividade elétrica de músculos respiratórios e locomotores em indivíduos com doença respiratória obstrutiva durante teste de campo Cavalcanti, Jéssica Diniz Fregonezi, Vanessa Regiane Resqueti http://lattes.cnpq.br/0195344159540527 http://lattes.cnpq.br/0714099533608131 Andrade, Armele de Fátima Dornelas de Lima, Illia Nadinne Dantas Florentino http://lattes.cnpq.br/9427677288797166 Fonseca, Jéssica Danielle Medeiros da Parreira, Verônica Franco Músculos respiratórios Fisiologia respiratória Teste de esforço Eletromiografia Doenças respiratórias CNPQ::CIENCIAS DA SAUDE::FISIOTERAPIA E TERAPIA OCUPACIONAL Introduction: Differently from calm breathing, during physical exercise, respiratory muscles are recruited as attempt to maintain adequate pulmonary ventilation and blood gas values within normal limits. In patients with expiratory airflow limitations, such as asthma and chronic obstructive pulmonary disease (COPD), the load offered by the respiratory system on the inspiratory muscles is increased mainly by changes in ventilatory mechanics. Thus, the respiratory muscle work that must be sustained beyond pre-existing changes in peripheral muscles puts at risk the development of muscle fatigue and impairment of exercise tolerance in this population. There are still gaps in the literature on how respiratory and peripheral muscles are activated and recruited during field tests that simulate everyday activities in this population, and the use of surface electromyography (EMGs) can be a useful tool in better understanding muscle behavior during the exercise. Aim: To evaluate the electrical signals of EMGs in the levels of activation and muscle fatigue of respiratory and locomotor muscles during field tests in subjects with obstructive respiratory diseases, and compare them to healthy ones. Methods: This is a case-control study. We evaluated 17 individuals diagnosed with asthma (Asthma group) (age: 34.76 ± 11.18; FEV1%: 91.41 ± 13.6) and 15 with COPD (COPD group) (age: 65.6 ± 7 .84; FEV1%: 63.46 ± 13.73) and 32 healthy matched for age, sex and body mass index (17 in the asthma control group and 15 in the COPD control group). All patients underwent the ISWT and the distance walked, cardiorespiratory variables, and reported symptoms were recorded. During the ISWT, the EMGs of the sternocleidomastoid (ECOM), the scalene (ESC), and the rectus femoris (RF) muscles were recorded and the electrical signals analyzed in the time and frequency domains, to extract the signal amplitude data, respectively, at 3 times (33%, 66%, and 100%) of the ISWT, in addition to the power spectrum density throughout the test. For statistical analysis, the GraphPad Prism 6.0 software was used with a significance level of p <0.05. Shapiro-Wilk test was applied to verify data normality. T-test was used for the analysis of anthropometric data, lung function, and performance on the ISWT. Mann-Whitney test was used to compare cardiorespiratory variables, dyspnea and fatigue symptoms in lower limbs, and EMG data. The Friedman test with Dunns post-hoc was used for intragroup analysis in the ISWT. Regression analyzes were performed to extract the coefficients of determination (r2) and slopes during the ISWT, for the variables of median frequency (FM), high-frequency and low-frequency contents, and H/L ratio. Regression slopes were compared between groups using the F test. Results: The distance walked on the ISWT was significantly shorter for the Asthma group compared to the respective Control group (p = 0.0007), with no differences between the COPD group and its control group. The amplitude of the EMGs of the assessed muscles was significantly higher in the initial stages of the ISWT in both Asthma groups (ECOM [33%: p= 0.0005 and 66%: p= 0.004], ESC [33%: p= 0.001 and 66 %: p= 0.03], and RF [33%: p= 0.02 and 66%: p= 0.004]) and COPD (ECOM [33%: p=0.009, 66%: p=0.02 and 100%: p=0.02], ESC [33%: p= 0.006, 66%: p= 0.008 and 100%: p= 0.01] and RF [33%: p= 0.03 and 66%: p=0.04]), compared to the matched control groups. The median frequency (FM) decreased considerably in the Asthma group for ESC (p = 0.01) and RF (p < 0.0001) compared to the Control group. In the COPD group, there was a linear decrease in FM for ECOM and RF, with significant values for ECOM (p < 0.0001), compared to the Control group. The H/L ratio dropped considerably for RF (p = 0.002) compared to the Control group. Conclusion: Our findings suggest that in asthma and COPD there is a increase in the electrical activity of respiratory muscles during ISWT, and this is accompanied by increased activation of the locomotor muscle, compared to healthy, to the detriment of poor functional performance, especially in asthma. Furthermore, we can suggest that respiratory and locomotor muscles are susceptible to muscle fatigue in obstructive respiratory diseases, with greater impacts on dyspnea and fatigue in lower limbs symptoms in patients with COPD during exercise. Introdução: Diferentemente da respiração tranquila, durante o exercício físico, os músculos respiratórios são recrutados na tentativa de manter uma ventilação pulmonar adequada e valores de gases sanguíneos dentro da normalidade. Nos pacientes com limitações de fluxo aéreo expiratório, como na Asma e na doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC), a carga oferecida pelo sistema respiratório sobre os músculos inspiratórios são elevados principalmente pelas mudanças na mecânica ventilatória. Assim, o trabalho muscular respiratório que deve ser sustentado além das alterações préexistentes nos músculos periféricos coloca em risco o desenvolvimento de fadiga muscular e o comprometimento da tolerância ao exercício nessa população. Ainda existem lacunas na literatura acerca de como os músculos respiratórios e periféricos são ativados e recrutados durante testes de campo que simulam as atividades cotidianas nesta população, e a utilização da eletromiografia de superfície (EMGs) pode ser uma ferramenta útil na melhor compreensão do comportamento muscular durante o exercício. Objetivo: Avaliar a atividade elétrica da EMGs nos níveis de ativação e fadiga muscular dos músculos respiratórios e locomotor durante o Incremental Shuttle Walking Test (ISWT) em sujeitos com doenças respiratórias obstrutivas, e compará-los aos saudáveis. Métodos: Trata-se de um estudo caso controle. Foram avaliados 17 indivíduos com diagnóstico de Asma (grupo Asma) (idade: 34,76 ± 11,18; VEF1% predito: 91,41 ± 13,6) e 15 com DPOC (grupo DPOC) (idade: 65,6 ± 7,84; VEF1% predito: 63,46 ± 13,73) e 32 indivíduos pareados por idade, sexo e índice de massa corporal (17 no grupo controle para asma e 15 no grupo controle DPOC). Todos os pacientes foram submetido ao ISWT a EMGs dos músculos esternocleidomatoide (ECOM), o escaleno (ESC) e reto femoral (RF) foram registradas simultaneamente. A distância percorrida, as variáveis cardiorrespiratórias e sintomatologia relatadas foram registradas antes e após o teste. Os Os sinais elétricos foram analisados nos domínios de tempo e frequência, para extrair, respectivamente, os dados de amplitude do sinal, em 3 momentos (33%, 66% e 100%) do ISWT, além da densidade de espectro de potência ao longo do teste. Para a análise estatística o Software GraphPad Prism 6.0 foi utilizado com nível de significância de p <0.05. Teste Shapiro-Wilk foi aplicado para verificar a normalidade dos dados. Teste T foi utilizado para análises de dados antropométricos, função pulmonar e desempenho no ISWT. Teste Mann-Whitney foi utilizado para comparar variáveis cardiorrespiratórias, sintomas de dispneia e fadiga em membros inferiores, e dados da EMGs. O teste Friedman com Dunns post-hoc foi utilizado para análises intragroupo no ISWT. Análises de regressão foram feitas para extrair os coeficientes de determinação (r2 ) e slopes durante o ISWT, para as variáveis de frequência mediana (FM), conteúdos de high-frequency e lowfrequency e razão H/L. Slopes da regressão foram comparados entre os grupos pelo teste F. Resultados: A distância percorrida no ISWT foi significativamente menor para grupo Asma quando comparado ao respectivo grupo Controle (p = 0,0007), sem diferenças entre o grupo DPOC e seu grupo controle. A amplitude da EMGs dos músculos avaliados foi significativamente maior nos estágios iniciais do ISWT em ambos os grupos Asma (ECOM [33%: p= 0,0005 e 66%: p= 0,004], ESC [33%: p= 0,001 e 66%: p= 0,03], e RF [33%: p= 0,02 e 66%: p= 0,004]) e DPOC (ECOM [33%: p=0,009, 66%: p=0,02 e 100%: p=0,02], ESC [33%: p= 0,006, 66%: p= 0,008 e 100%: p= 0,01] e RF [33%: p= 0,03 e 66%: p= 0,04]), comparados aos respectivos grupos controle pareado. A frequência mediana (FM) diminuiu significativamente no grupo Asma para ESC (p = 0,01) e RF (p < 0,0001), comparado ao grupo Controle. No grupo DPOC houve uma diminuição linear da FM, para ECOM e RF, com valores significativos para ECOM (p < 0,0001), comparado ao grupo Controle. A razão H/L caiu consideravelmente para RF (p = 0,002), comparado ao grupo Controle. Conclusão: Nossos achados sugerem que na asma e na DPOC há um aumento da atividade elétrica dos músculos extra- diafragmáticos durante o ISWT, e essa é acompanhada pelo aumento de ativação do músculo locomotor, comparado aos saudáveis, em detrimento de um baixo desempenho funcional, principalmente na asma. Além disso, podemos sugerir que os músculos respiratóriose locomotores são susceptíveis a fadiga muscular nas doenças respiratórias obstrutivas, com maiores impactos nos sintomas de dispneia e fadiga periférica nos pacientes com DPOC, durante o exercício. 2022-09-27T22:25:46Z 2022-09-27T22:25:46Z 2021-12-06 doctoralThesis CAVALCANTI, Jéssica Diniz. Atividade elétrica de músculos respiratórios e locomotores em indivíduos com doença respiratória obstrutiva durante teste de campo. 2021. 83f. Tese (Doutorado em Fisioterapia) - Centro de Ciências da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2021. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/49452 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FISIOTERAPIA |