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Estudo da interação cardiorrespiratória e da oferta de oxigênio periférica e cerebral como moduladores da capacidade de exercício durante a aplicação do binível na coexistência da DPOC-IC
dc.contributor.author | Goulart, Cássia da Luz | |
dc.date.accessioned | 2023-05-04T19:00:38Z | |
dc.date.available | 2023-05-04T19:00:38Z | |
dc.date.issued | 2023-05-02 | |
dc.identifier.citation | GOULART, Cássia da Luz. Estudo da interação cardiorrespiratória e da oferta de oxigênio periférica e cerebral como moduladores da capacidade de exercício durante a aplicação do binível na coexistência da DPOC-IC. 2023. Tese (Doutorado em Fisioterapia) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/17949. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/17949 | |
dc.description.abstract | This thesis is composed by 3 studies that will be described below: the study I: “Non-invasive ventilation improves exercise tolerance and peripheral vascular function after high-intensity exercise in COPD-HF patients”. Aim: To evaluate the acute effects of non-invasive positive pressure ventilation (NiPPV) during high-intensity exercise on endothelial function in patients with coexisting chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and heart failure (HF). Methods: This is a randomized, double blinded, sham-controlled study involving 14 COPD-HF patients, who underwent a lung function test and Doppler echocardiography. In two different days, patients performed incremental cardiopulmonary exercise testing (CPET) and two constant-work rate tests (80% of peak work rate from CPET) receiving Sham or NiPPV (bilevel mode - Astral 150) in a random order until the limit of tolerance (Tlim). Endothelial function was assessed using the technique flow mediated vasodilation (FMD) at three time points: 1) Baseline; 2) immediately post-exercise with NiPPV; and 3) immediately post-exercise with Sham. Results: Our patients had a mean age of 70±7 years, FEV1 1.9±0.7 L and LVEF 41±9%. NIPPV resulted in an increased Tlim (NiPPV: 130±29s vs Sham: 98±29s p=0.015) and SpO2 (NiPPV: 94.7±3.5% vs Sham: 92.7±5.2% p=0.03). Also, NiPPV was able to produce a significant increase in FMD (%) (NiPPV: 9.2±3.1 vs Sham: 3.6±0.7, p<0.05), FMD (mm) (NiPPV: 0.41±0.18 vs Sham: 0.20±0.11, p<0.05), Blood flow velocity (NiPPV: 33±18 vs Baseline: 20±14, p<0.05) and shear stress (SS) (NiPPV: 72±38 vs Baseline: 43±25, p<0.05). We found correlation between Tlim vs. ∆SS (p=0.03; r=0.57). Univariate-regression analysis revealed that increased SS influenced 32% of Tlim during exercise with NiPPV. Conclusion: The use of NiPPV during high-intensity exercise can acutely modulate endothelial function and improve exercise tolerance in COPD-HF patients. In addition, the increase of SS positively influences exercise tolerance. Study II: “Can non-invasive ventilation modulate cerebral, respiratory, and peripheral muscle oxygenation during high-intensity exercise in patients with COPD-HF?” Aim: To evaluate the effect of non-invasive positive pressure ventilation (NIPPV)on (1) metabolic, ventilatory, and hemodynamic responses; and (2) cerebral (Cox),respiratory, and peripheral oxygenation when compared with SHAM ventilation during the high-intensity exercise in patients with coexisting chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and heart failure (HF). Methods and Results: On separate days, patients performed incremental cardiopulmonary exercise testing and two constant-work rate tests receiving NIPPV or controlled ventilation (SHAM) in random order until the limit of tolerance (Tlim). During exercise, oxyhemoglobin (OxyHb+Mb) and deoxyhemoglobin (DeoxyHb+Mb) were evaluated in the intercostal and vastus lateralis muscles and cerebral oxygenation in the prefrontal region using near-infrared spectroscopy (Oxymon, ArtinisMedical Systems, Einsteinweg, The Netherlands). NIPPV associated with high-intensity exercise caused a significant increase in exercise tolerance, peak oxygen consumption (V̇O2inmlO2·kg−1·min−1), minute ventilation peak (V̇E in ml/min), peak peripheral oxygen saturation (SpO2, %), and lactate/tlim (mmol/s) when compared with SHAM ventilation. In cerebral, respiratory, and peripheral muscles, NIPPV resulted in a lower drop inOxyHb+Mb (p < 0.05) and an improved deoxygenation response DeoxyHb+Mb (p<0.05) from the half of the test (60% of Tlim) when compared with SHAM ventilation. Conclusion: Non-invasive positive pressure ventilation during constant work-rate exercise led to providing the respiratory muscle unloading with greater oxygen supply to the peripheral muscles, reducing muscle fatigue, and sustaining longer exercise time in patients with COPD-HF. Finally Study III: Exercise oscillatory breathing in heart failure with reduced ejection fraction: clinical implication. Aim: I) to evaluate the impact of exertional oscillatory ventilation (EOV) in patients with heart failure (HF) with reduced left ventricular ejection fraction (HFrEF) during cardiopulmonary exercise testing (CPET)compared with patients without EOV (N-EOV); II) to identify the influence of EOV persistence (P-EOV) and EOV disappearance (D-EOV) during CPET on the outcomes of mortality and hospitalization in HFrEF patients; and III) to identify further predictors of mortality and hospitalization in patients with P-EOV. Methods and results: 315 stable HFrEF patients underwent CPET and were followed for 35 months. We identified 202 patients N-EOV and 113 patients with EOV. Patients with EOV presented more symptoms (NYHA III: 35% vs. N-EOV 20%, p<0.05), worse cardiac function (LVEF: 28±6 vs. N-EOV 39±1, p<0.05), higher minute ventilation/carbon dioxide production (V̇E/V̇CO2 slope: 41±11 vs. N-EOV 37±8, p<0.05) and a higher rate of deaths (26% vs. N-EOV 6%, p<0.05) and hospitalization (29% vs. N-EOV 9%, p<0.05). P-EOV patients had more severe HFrEF (NYHA IV: 23% vs D-EOV: 9%, p<0.05), had worse cardiac function (LVEF: 24±5 vs. D-EOV: 34±3, p<0.05) and had lower peak oxygen consumption (V̇O2) (12.0±3.0 vs D-EOV: 13.3±3.0 mlO2.kg-1.min-1, p<0.05). Among P-EOV, other independent predictors of mortality were V̇E/V̇CO2 slope ≥36 and V̇O2 peak≤12 mlO2.kg-1.min-1; a V̇E/V̇CO2 slope≥34 was a significant predictor of hospitalization. Kaplan-Meier survival analysis showed that HFrEF patients with P-EOV had a higher risk of mortality and higher risk of hospitalization (p<0.05) than patients with D-EOV and N-EOV. Conclusion: In HFrEF patients, persistent EOV during exercise had a strong prognostic role. In P-EOV patients, V̇E/V̇CO2 ≥36 and V̇O2 peak≤12 mlO2.kg-1.min-1 were identified as indicators of negative prognosis. | eng |
dc.description.sponsorship | Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) | por |
dc.language.iso | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
dc.subject | IC | por |
dc.subject | DPOC | por |
dc.subject | Exercício | por |
dc.subject | Oxigenação | por |
dc.subject | Ventilação | por |
dc.subject | HF | eng |
dc.subject | COPD | eng |
dc.subject | Exercise | eng |
dc.subject | Oxygenation | eng |
dc.subject | Ventilation | eng |
dc.title | Estudo da interação cardiorrespiratória e da oferta de oxigênio periférica e cerebral como moduladores da capacidade de exercício durante a aplicação do binível na coexistência da DPOC-IC | por |
dc.title.alternative | Study of cardiorespiratory interaction, peripheral and cerebral oxygen supply as modulators of exercise capacity during bilevel application in the coexistence of COPD-HF | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.contributor.advisor1 | Borghi-Silva, Audrey | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4855616925791895 | por |
dc.description.resumo | Essa tese é composta pelos seguintes estudos: Estudo I) A ventilação não invasiva melhora a tolerância ao exercício e a função vascular após exercício de alta intensidade em pacientes com DPOC-IC; Objetivo: avaliar os efeitos agudos da ventilação não invasiva com pressão positiva (VNI) durante o exercício de alta intensidade na função endotelial em pacientes com coexistência da doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) e insuficiência cardíaca (IC). Trata-se de um ensaio clínico randomizado, duplo-cego e SHAM-controlado, envolvendo 14 pacientes com DPOC-IC, submetidos ao teste de função pulmonar e ecocardiografia. Em dois dias diferentes, os pacientes realizaram teste de exercício cardiopulmonar incremental (TECP) e dois testes de carga constante (utilizando 80% da carga pico do TECP), recebendo SHAM ou VNI (modo de dois níveis - Astral® 150) em ordem aleatória até o limite de tolerância (Tlim). A função endotelial foi avaliada por meio da técnica de vasodilatação mediada por fluxo (FMD) em três momentos: 1) Repouso; 2) imediatamente após o exercício com VNI; e 3) imediatamente após o exercício com SHAM. Resultados: A VNI resultou em aumento de Tlim (VNI: 130±29s vs SHAM: 98±29s p=0,01) e saturação periférica de oxigênio (SpO2) (VNI: 94,7±3,5% vs SHAM: 92,7±5,2% p=0,03). Além disso, a VNI foi capaz de produzir um aumento significativo na FMD em % (VNI: 9,2±3,1 vs SHAM: 3,6±0,7, p<0,05), FMD em milímetros (VNI: 0,41±0,18 vs SHAM: 0,20±0,11, p<0,05), da velocidade do fluxo sanguíneo (VNI: 33±18 vs SHAM: 20±14, p<0,05) e tensão de cisalhamento (SS) (VNI: 72±38 vs SHAM: 43±25, p<0,05). Foi observada correlação entre Tlim vs. ∆SS (p=0,03; r=0,57). A análise de regressão univariada revelou que o aumento do SS influenciou 32% do Tlim durante o exercício com VNI. Conclusão: A VNI aplicada durante o exercício de alta intensidade pode modular agudamente a função endotelial e melhorar a tolerância ao exercício em pacientes com DPOC-IC. Além disso, o aumento do SS influenciou positivamente a tolerância ao exercício. Estudo II) – A ventilação não invasiva pode modular a oxigenação muscular cerebral, respiratória e periférica durante o exercício de alta intensidade em pacientes com DPOC-IC? Objetivo: avaliar o efeito da ventilação não invasiva (VNI) sobre: 1) as respostas metabólicas, ventilatórias e hemodinâmicas; e 2) a oxigenação cerebral (Cox), respiratória e periférica quando comparada à ventilação SHAM durante exercício de alta intensidade em pacientes com coexistência da DPOC-IC. Métodos e Resultados: Em dias separados, os pacientes realizaram TECP e dois testes de carga constante recebendo VNI ou SHAM em ordem aleatória até o limite de tolerância (Tlim). Durante o exercício, a oxihemoglobina (OxyHb+Mb) e a desoxihemoglobina (DeoxyHb+Mb) foram avaliadas nos músculos intercostais e vasto lateral e a oxigenação cerebral da região pré-frontal, por meio da espectroscopia de infravermelho próximo (Oxymon, Artinis Medical Systems, Einsteinweg, Holanda). A VNI associada ao exercício de alta intensidade causou um aumento significativo na tolerância ao exercício, no consumo de oxigênio pico (V̇O2 em mlO2•kg-1•min-1), ventilação minuto pico (V̇E in mL/min), e SpO2 (%) e lactato/tlim (mmol/s) quando comparada com a ventilação SHAM. Na oxigenação cerebral, músculos respiratórios e periféricos, a VNI resultou em menor queda de OxyHb+Mb (p<0,05) e melhora na resposta de desoxigenação DeoxyHb+Mb (p<0,05) a partir da metade do teste (60% do Tlim) quando comparada à ventilação SHAM. Conclusão: A VNI durante exercício aliviou o trabalho da musculatura respiratória com maior oferta de oxigênio para os músculos periféricos, reduzindo a fadiga muscular e sustentando maior tempo de exercício em pacientes com DPOC-IC. Estudo III) Oscilação ventilatória durante o exercício na insuficiência cardíaca com fração de ejeção reduzida: implicações clínicas, que objetivou: I) avaliar o impacto da oscilatória ventilação durante o exercício (OVE) em pacientes com insuficiência cardíaca (IC) com redução da fração de ejeção do ventrículo esquerdo (ICFEr) durante o teste de exercício cardiopulmonar (TECP) em comparação com pacientes sem OVE (N-OVE); II) identificar a influência da OVE sustentada durante todo o exercício (P-OVE) ou da OVE somente em 60% do exercício (D-OVE) durante o TECP nos desfechos de mortalidade e hospitalização em pacientes com ICFEr; e III) identificar outros preditores de mortalidade e hospitalização em pacientes com P-OVE. Métodos e resultados: 315 pacientes com ICFEr estável foram submetidos ao TECP e acompanhados por 35 meses. Foram identificados 202 pacientes N-OVE e 113 pacientes com OVE. Pacientes com OVE apresentaram mais sintomas (NYHA III: 35% vs. N-OVE 20%, p<0,05), pior função cardíaca (FEVE: 28±6 vs. N-OVE 39±1, p<0,05), maior ventilação/produção de dióxido de carbono (V̇E/V̇CO2 slope: 41±11 vs. N-OVE 37±8, p<0,05) e maior taxa de óbitos (26% vs. N-OVE 6%, p<0,05) e hospitalização (29% vs. N-OVE 9%, p<0,05). Os pacientes com P-OVE apresentaram ICFEr mais grave (NYHA IV: 23% vs D-OVE: 9%, p<0,05), pior função cardíaca (LVEF: 24±5 vs. D-OVE: 34±3, p<0,05) e menor pico de consumo de oxigênio (V̇O2) (12,0±3,0 vs D-OVE: 13,3±3,0 mlO2.kg-1.min-1, p<0,05). Entre os P-OVE, outros preditores independentes de mortalidade foram V̇E/V̇CO2 slope ≥36 e V̇O2 pico ≤12 mlO2.kg-1.min-1. Adicionalmente, a relação V̇E/V̇CO2 slope≥ 34 foi um preditor significativo de hospitalização. A análise de sobrevida de Kaplan-Meier mostrou que pacientes com ICFEr e P-OVE apresentaram maior risco de mortalidade e maior risco de hospitalização (p<0,05) do que pacientes com D-OVE e N-OVE. Conclusão: Em pacientes com ICFEr, a persistência de OVE durante o exercício teve um forte papel prognóstico. Em pacientes com P-OVE, V̇E/V̇CO2 slope ≥36 e V̇O2 pico ≤12 mlO2.kg-1.min-1, foram identificados como indicadores de prognóstico negativo. | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Fisioterapia - PPGFt | por |
dc.subject.cnpq | CIENCIAS DA SAUDE::FISIOTERAPIA E TERAPIA OCUPACIONAL | por |
dc.description.sponsorshipId | 2018/03233-0 | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/9790656360225486 | por |
dc.contributor.authororcid | https://orcid.org/0000-0001-8731-689X | por |
dc.contributor.advisor1orcid | https://orcid.org/0000-0002-3891-6941 | por |