1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE DEPARTAMENTO DE FISIOTERAPIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FISIOTERAPIA MARIA CLARA RODRIGUES DE GÓES Protocolo de condicionamento tixotrópico da musculatura respiratória: um resumo da literatura NATAL RN 2016
2 MARIA CLARA RODRIGUES DE GÓES Protocolo de condicionamento tixotrópico da musculatura respiratória: um resumo da literatura Trabalho de conclusão de curso apresentado ao Curso de Especialização em Fisioterapia Cardiorrespiratória do Departamento de Fisioterapia da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, como requisito complementar para a obtenção do título de Especialista em Fisioterapia Cardiorrespiratória. Orientador (a): Profa. Dra. Íllia Nadinne Dantas Florentino Lima NATAL RN 2016
3 RESUMO Introdução: O condicionamento tixotrópico dos músculos respiratórios pode ser alcançado quando se realiza uma contração isométrica da musculatura inspiratória ou expiratória a partir da Capacidade Pulmonar Total (CPT) ou do Volume Residual (VR). Objetivo: Revisar na literatura quais protocolos estão sendo mais utilizados e seus efeitos na musculatura respiratória. Materiais e métodos: Revisão da literatura de estudos publicados até o presente momento nas plataformas de busca PubMED e MEDLINE. Foram excluídos aqueles que não possuíssem seus protocolos bem determinados, que não fossem específicos para a musculatura respiratória e que possuíssem outro recurso além do condicionamento tixotrópico. Resultados: De acordo com os critérios de exclusão, dos 246 artigos encontrados no PubMED, apenas 7 foram selecionados. Desses 7, apenas 5 obedeceram a todos os critérios determinados previamente. Foi verificado que 4 estudos foram realizados com sujeitos saudáveis e 1 com paciente com doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC). Conclusão: Existem poucos estudos publicados na literatura sobre o condicionamento da musculatura respiratória através das manobras tixotrópicas. Apesar dos resultados desses estudos terem sido semelhantes, essa escassez torna mais difícil a determinação de um protocolo fixo para a realização dessas manobras. Ainda não existe consenso, no entanto os protoclos mais utilizados são: o esforço inspiratório em três níveis diferentes de pressões já estabelecidas e aqueles em que o indivíduo realizava um esforço inspiratório em 30% da sua pressão inspiratória partindo da capacidade pulmonar total durante 5 segundos seguido de 2-3 segundos de relaxamento. Palavras-chave: Tixotropia; músculos respiratórios; treinamento muscular; fisiologia.
4 ABSTRACT Introduction: The thixotropic conditioning of the respiratory muscles can be achieved when performing an isometric contraction of the inspiratory or expiratory muscle from the Total Lung Capacity (TLC) or Residual Volume (RV). Objective: To review the literature which protocols are being used more and its effects on the respiratory muscles. Methods: Study Review of literature published to date in PubMED and MEDLINE search platforms. They excluded those who did not have their well-defined protocols, which were not specific to the respiratory muscles and possessing other resource beyond thixotropic conditioning. Results: According to the exclusion criteria, the 246 articles found in PubMED, only 7 were selected. Of these 7, only 5 obeyed all the criteria previously determined. It was found that four studies were performed in healthy subjects and 1 patient with chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Conclusion: There are few studies published in the literature on the conditioning of the respiratory muscles through the thixotropic maneuvers. Although the results of these studies were similar, this shortage makes it difficult to determine a fixed protocol for carrying out these maneuvers. There is still no consensus, however the most used protoclos are inspiratory effort at three different levels of established pressures and those in which the individual performed an inspiratory effort in 30% of the inspiratory pressure starting from total lung capacity for 5 seconds followed 2-3 seconds of relaxation. Keywords: Thixotropy; respiratory muscles; muscle training; physiology.
5 Sumário 1. INTRODUÇÃO... 6 2. MATERIAIS E MÉTODOS... 7 3. RESULTADOS... 7 3.1. Protocolos de tixotropia realizados em sujeitos saudáveis... 8 3.2. Protocolos de tixotropia realizados em pacientes com DPOC... 13 4. DISCUSSÃO... 13 5. CONCLUSÃO... 15 6. REFERÊNCIAS... 16
6 1. INTRODUÇÃO A Tixotropia é uma propriedade biofísica dos músculos esqueléticos que está diretamente ligada a alterações de tônus muscular e de sua tensão de repouso. Em 1951, os pesquisadores Buchthal & Kaiser introduziram esse termo na literatura e sugeriram que essa propriedade estaria presente na musculatura esquelética. Foi realizado um estudo em anfíbios onde se observou que a rigidez do músculo esquelético foi diminuída após a realização de um único movimento de estiramento e voltava ao estado inicial após um tempo de repouso 1,2. Essa modalidade está relacionada com a quantidade de pontes cruzadas existentes entre os filamentos de actina e miosina e as moléculas proteicas de titina. Essas ligações são indispensáveis para que haja os fenômenos de contração, estiramento e mudança de tônus muscular 2,3. Nos estudos realizados por Homma & Hagbart 4 sobre mecânica respiratória e as características Tixotrópicas, foi encontrado que os músculos respiratórios possuem propriedades tixotrópicas semelhante às existentes no músculo esquelético. Essa propriedade depende de um tipo específico de treinamento associado à contração isométrica relacionada com o volume de ar existente nos pulmões no momento das contrações musculares inspiratórias ou expiratórias (mantidas por 3-5 segundos) com vias aéreas ocluídas em diferentes níveis de volumes pulmonares: Capacidade Pulmonar Total (CPT) ou Volume Residual (VR). Portanto, as repercussões desse tipo de manobra sobre os volumes dos compartimentos da parece torácica e nos volumes ao final da expiração (EEV) e da inspiração (EIV), dependem da quantidade de ar existente nos pulmões e se estes estão insuflados ou desinflados. Apesar de haver estudos comprovando os efeitos da contração tixotrópica, esses ainda são escassos e não existe uma padronização na sua aplicação e tempo de contração da técnica para a musculatura respiratória. Nesse sentido, o presente estudo teve o objetivo de realizar uma revisão bibliográfica para comparar os protocolos de contração tixotrópica utilizados e seus principais desfechos sobre os volumes operacionais da caixa torácica.
7 2. MATERIAIS E MÉTODOS O presente estudo trata-se de uma revisão bibliográfica realizada através das seguintes bases de pesquisa: PubMed e MEDLINE no período compreendido entre janeiro e março de 2016. Foram incluídos estudos do tipo ensaio clínico randomizado controlado, estudos de caso-controle, série de casos e revisões sistemáticas, na língua inglesa. Foram utilizados os seguintes descritores thixotropy e respiratory muscle ou thixotropy e phisiotherapy, presentes no título ou no resumo. Foram adotados como critérios de inclusão os artigos que fossem experimentais ou quase experimentais e que possuíssem protocolos para avaliação dos efeitos das manobras de contração tixotrópica nos volumes operacionais da caixa torácica (CT). Os critérios para exclusão dos artigos foram: não ser intervenção específica para a musculatura respiratória, não ter seu protocolo de avaliação bem determinado e utilização de outro recurso fisioterapêutico em seu protocolo. 3. RESULTADOS Na busca realizada em março de 2016 foram encontrados 246 artigos na base de dados PubMed, desses apenas 7 artigos alcançaram os critérios de inclusão. Na base de dados MEDLINE foram encontrados 7 artigos dos quais já haviam sido selecionados pela base de dados PubMed. Dos 7 artigos incluídos, dois foram excluídos: um por ter uso de um aparelho que fornece pressão positiva contínua para a via aérea (CPAP) durante a realização das manobras e outro por ter como objetivo observar os efeitos da tixotropia nas variáveis do teste da caminhada dos 6 minutos. Dos 5 artigos restantes, 4 foram realizados com sujeitos saudáveis e um com pacientes de doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC). A Tabela 1 mostra as características, tipo de protocolo utilizado e os principais desfechos sobre os volumes operacionais da CT resultados dos artigos em questão.
8 3.1. Protocolos de tixotropia realizados em sujeitos saudáveis Quatro estudos avaliaram os efeitos do condicionamento a partir da contração tixotrópica nos volumes operacionais da CT em sujeitos saudáveis. Todos encontraram diferenças significativas em relação ao efeito da manobra nos volumes operacionais, sejam elas de aumento ou diminuição de seus valores. Em estudo de Homma & Hagbarth 4, foram realizados seis tipos diferentes de manobras. Duas onde o sujeito só realizava uma inspiração ou expiração profundas e mantinha por 5-10s com a via aérea ocluída; realização de um esforço inspiratório ou expiratório a partir de uma inspiração profunda onde deveriam realizar 3-4s de contração com a via aérea ocluída e logo após esse tempo a via aérea era liberada; e contração inspiratória ou expiratória a partir de uma expiração profunda, o tempo de contração era igual ao anterior. Foram observados 5 ciclos respiratórios antes e depois do condicionamento. Os resultados mais proeminentes foram observados naquelas manobras em que foram combinadas uma inspiração ou expiração profunda seguidas de uma forte contração isométrica da musculatura. Izumizaki et al. realizaram um estudo em nove sujeitos saudáveis através da Pletismografia Respiratória por Indutância Elétrica, onde existiam dois momentos: 1) o sujeito era solicitado a realizar ou não um esforço inspiratório mantido por 5s e seguido de 2s de relaxamento a partir de 60% da sua CI ou apenas a contração sem o tempo de relaxamento e 2) realizar esforços em três pressões diferentes (0 sem contração, -5 e -20 cmh2o) a partir de três diferentes volumes pulmonares (volume basal, 30% da CI mais o volume basal e 60% da CI mais o volume basal). Esses autores acharam que as manobras realizadas a partir de maiores volumes pulmonares foram seguidas por maior aumento no EEV, assim como aquelas modalidades em que eram realizados esforços inspiratórios 5.
Tabela 1 Características dos atigos selecionados para revisão Primeiro Autor (Ano) Amostra (H:M) Idade (Anos) Tipo de protocolo Variável Analisada Principais resultados Hagbarth et al. (2000) 12 sujeitos saudáveis (12:0) 22 30 - IP ou EP mantida por 5-10s com via aérea ocluída; - IP + esforço inspiratório ou expiratório mantido por 3-4s com via aérea ocluída; - EP + esforço inspiratório ou expiratório mantido por 3-4s com via aérea ocluída. EEP - IP ou EP: EEP após DI; - IP + contração inspiratória ou expiratória: Os dois tipos de contração apresentaram aumento significativo; - EP + contração inspiratória ou expiratória: Ambas apresentaram redução significante na média do EEP. 9 Izumizaki et al. (2004) 9 sujeitos saudáveis (9:0) 20 29 Tempo de contração e relaxamento muscular 60% CI + EELVBASE - Esforço inspiratório a -20 cmh2o durante 2s ou 5s, seguido de 2s de relaxamento; - Esforço inspiratório sem o tempo de relaxamento; - Não realização do esforço inspiratório. Força do esforço inspiratório e volume pulmonar no EEP - Esforço inspiratório em 3 níveis: 0*, -5 e -20 cmh2o, mantido por 5s seguido de 2s de relaxamento. - 3 Volumes pulmonares: EELVBASE, 30% CI + EELV e 60% CI + EELV. *Mantida por 7s. EEP e EELV Tempo de contração e relaxamento muscular - EEP e EELV após manobra com 5s de contração seguida de 2s de relaxamento; Força do esforço inspiratório e volume pulmonar no EEP - Aumento mais obvio após condicionamento com pressão de -20cmH2O em 60% CI+EELV; - Manobras realizadas a volumes pulmonares mais altos foram seguidos de elevação do EEP.
10 Homma et al. (2006) 31 sujeitos saudáveis (31:0) 21 33 - Esforço inspiratório máximo durante 5s, seguidos de 2-3s de relaxamento ou não realizar esforço por 7-8s em 3 níveis de volume pulmonar: 60% CI + EELVB, EELVB e VR. 1º experimento: - Efeito imediato no EEVPT; 2º experimento: - Volume pulmonar antes e depois do condicionamento; 3º experimento: - EELV após condicionamento pelo método de diluição de hélio. 1º experimento: - EEVPT após manobra em EELVB; - EEVPT após manobra em 60% CI + EELVB; - EEVPT após condicionamento em VR. 2º Experimento: - CI após condicionamento em 60% CI + EELVB com e sem esforço inspiratório; - CI após condicionamento a partir de VR; - Pequena redução em CI após EELVB + esforço inspiratório. 3º experimento: - EELV: após 60% CI + EELVB; após VR; foi similar ao baseline após EELVB. Homma et al. (2006) 10 pacientes com DPOC (10:0) 58 81-9 Tipos diferentes de condicionamento: realizar esforço inspiratório em 3 níveis de VPT (RT, VR + 40% RE e VR) em 3 níveis de pressão (0%*, 30% e 100% da PIMÁX), mantendo contração por 2s, seguido de 2s de relaxamento. EEV - Redução mais notável após condicionamento partindo do VR com 100% da PIMÁX. *Mantida por 4s. Homma et al. (2006) 15 sujeitos saudáveis (15:0) 20 29-3 Tipos diferentes de manobras: realizar esforço inspiratório em 30% PI em: CPT 20% CI, CRF e VR. Contração mantida por 5s, Tempo de efeito no EEV. - CPT 20% CI: EEVPT, mantido por até 2min após condicionamento; - VR: EEVPT mais proeminente nos primeiros 30s;
11 seguida de 2-3s de relaxamento. - CRF: Pouco efeito no EEVPT. IP: Inspiração profunda; EP: Expiração profunda; EEP: posição do end-expiratório; EELV: Volume pulmonar no final da expiração; CI: Capacidade inspiratória; EELVB: Volume pulmonar no final da expiração de base; EEV PT: Volume no final da expiração da parede torácica; VR: Volume residual; PI MÁX: Pressão inspiratória máxima; CPT: Capacidade pulmonar total; CRF: Capacidade residual funcional.
12 Em estudo realizado em 2006 por Homma et al. 6, foram realizados 4 experimentos diferentes, mas somente dois foram relevantes para os objetivos desta revisão. No primeiro, o indivíduo deveria realizar esforço inspiratório máximo ou nenhum esforço em três níveis de volumes pulmonares diferentes (60% IC + EELVBASE, EELVBASE e volume residual (VR)) com o objetivo de observar os efeitos imediatos das manobras. Os esforços deveriam ser mantidos por 5s, seguidos de 2-3s de relaxamento e 7-8s de relaxamento quando não havia esforço inspiratório com a via aérea ocluída. Como resultado do primeiro experimento, houve diminuição no EEV após a manobra partindo o EELVBASE e do VR e aumento dessa variável quando o indivíduo partia de 60% IC + EELVBASE. No segundo experimento foram realizadas as mesmas manobras citadas anteriormente, mas com o intuito de mensurar as mudanças nos volumes pulmonares antes e depois do condicionamento. Foi observada a diminuição na CI após condicionamento partindo de 60% IC + EELVBASE com esforço inspiratório máximo e aumento da CI quando o condicionamento partia do VR (independentemente de existir ou não esforço inspiratório). Outro estudo realizado pelo mesmo grupo de autores citados anteriormente, foram realizados três tipos de testes diferentes onde os indivíduos deveriam realizar esforço inspiratório em 30% da sua pressão inspiratória máxima (PIMÁX) determinada previamente em três níveis de volume pulmonar diferentes: CPT 20%CI, CRF e VR; com o intuito de observar o tempo de duração dos efeitos do condicionamento tixotrópico dos músculos inspiratórios no EEVPT. Partindo de CPT 20% CI, houve aumento no EEVPT, mantido até 2min após a realização do condicionamento; partindo do VR, houve diminuição nessa variável que durou até 6min, mas foi mais proeminente nos primeiros 30s após a manobra; e partindo da CRF, foi observado pouco efeito no EEVPT 7. Um desfecho comum entre os estudos é que, independentemente do tipo de protocolo, há uma variação para mais ou menos nos valores dos volumes operacionais da PT quando o condicionamento parte de uma condição de máxima ou mínima inflação pulmonar. Ou seja, não importa se existe ou não contração da musculatura, mas sim se o pulmão encontra-se inflado ou desinflado.
13 3.2. Protocolos de tixotropia realizados em pacientes com DPOC Um único estudo foi encontrado onde houve a avaliação dos efeitos da tixotropia em pacientes com DPOC. Nesse estudo realizado por Izumizaki & Homma 8, foram realizados 9 tipos diferentes de testes. Os pacientes deveriam realizar esforços inspiratórios em três níveis diferentes de PIMÁX (0%, 30% e 100%) em três níveis de volume da parede torácica (Respiração basal (RB), VR + 40% Do VR e VR). A contração muscular inspiratória era mantida por 2s, seguida de 2s de relaxamento; na condição de 0% da PIMÁX, o relaxamento era mantido por 4s. Todas os testes eram realizados com a via aérea dos pacientes ocluída. Em todos os testes a redução do EEV foi mais notável após o condicionamento em VR com 100% da PIMÁX. O melhor resultado de redução do EEV aconteceu em testes que partiram de um VPT menor. O que sugere que o condicionamento tixotrópico dos músculos inspiratórios podem reduzir a hiperinsuflação pulmonar de pacientes com DPOC. 4. DISCUSSÃO A presente revisão teve como objetivo comparar os protocolos de contração tixotrópica da musculatura respiratória utilizados e seus principais desfechos sobre os volumes operacionais da caixa torácica. De fato, é notória a escassez de artigos publicados na literatura sobre o tema. Essa escassez pode ser devido ao tema ter sido inserido na literatura muito recentemente e por não existir um protocolo definido para a sua realização. Apesar de não existir um protocolo de intervenção padrão para o condicionamento através das manobras tixotrópicas, os estudos encontrados apresentaram resultados semelhantes no que diz respeito aos volumes operacionais da parede torácica. Por exemplo, Homma &Hagbarth realizaram um estudo onde avaliaram o comportamento do EEV após seis tipos de modalidades diferentes em 12 sujeitos saudáveis do sexo masculino por meio da Pletismografia Respiratória por Indutância Elétrica, e observaram que o aumento nessa variável era mais proeminente quando era associada uma forte
14 contração isométrica da musculatura respiratória após uma situação de profunda inspiração ou expiração 3. Ao mesmo tempo, em estudo realizado em 2006, Izumizaki & Homma observaram o comportamento do EEV em dez pacientes com DPOC após a realização de manobras de diferentes níveis de contração inspiratória (0%, 30% ou 100% da PImáx) partindo de três diferentes volumes pulmonares (volume basal, 40% do VR e VR). Observou-se uma diminuição mais proeminente do EEV após a realização da manobra de 100% da PImáx partindo do VR e chegaram à conclusão de que o condicionamento dos músculos inspiratórios baseados nos princípios da tixotropia poderiam diminuir a hiperinsuflação pulmonar característica dos pacientes com DPOC 7. Esses resultados mostram que, apesar de terem sido realizados em populações e com protocolos diferentes, os resultados são condizentes um com o outro e confirmam a hipótese de que o comportamento tixotrópico dos músculos respiratórios está diretamente ligado ao seu grau de contração ou relaxamento, ou seja, da formação e quebra das pontes cruzadas existentes entre as moléculas de actina e miosina durante a contração muscular e causa alterações principalmente no EEV. Clinicamente esses resultados sugerem que as manobras de contração tixotrópica são benéficas para aqueles pacientes que apresentam doenças obstrutivas como a Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica (DPOC). Mas, estudos adicionais com pacientes portadores de patologias que tenham outras influências na musculatura respiratória, como as do tipo restritiva, são necessários para que haja fundamentos científicos mais confiáveis.
15 5. CONCLUSÃO Existem poucos estudos publicados na literatura sobre o condicionamento da musculatura respiratória através das manobras tixotrópicas. Como as manobras citadas anteriormente partindo de uma IP ou EP sem ou com esforço inspiratório ou expiratório mantidos por alguns segundos; as manobras que avaliaram não somente o tempo de contração mas também o tempo de relaxamento após a contração da musculatura, bem como a força do esforço inspiratório em diferentes volumes pulmonares; estudos em que avaliaram o esforço inspiratório em três níveis diferentes de pressões já estabelecidas e aqueles em que o indivíduo realizava um esforço inspiratório em 30% da sua pressão inspiratória partindo da capacidade pulmonar total durante 5 segundos seguido de 2-3 segundos de relaxamento. Apesar dos resultados terem sido semelhantes, a falta de estudos sobre o tema na literatura torna mais difícil a determinação de um protocolo fixo para a realização das manobras tixotrópicas.
16 6. REFERÊNCIAS 1. Buchthal F & Kaiser E. (1951). The rheology of the cross-striated muscle fibre with special reference to isotonic conditions. DetKongelige Danske ViderskabernesSelskabBiologiskeMeddelser, Copenhagen 21, 1-307. 2. Comment to the Editor: Response to Bianco et al.: Interaction Forces between F-actin and Titin PEVK Domain Measured with Optical Tweezers; Biophysical Journal; January 2008, Volume 94, 327 328. 3. Izumizaki M, Ohshima Y, Iwase M, Homma I. Chest wall motion after thixotropy conditioning of inspiratory muscles in healthy humans. J PhysiolSci 2006; 56: 433 40. 4. Homma I,&Hagbarth KE. Thixotropy of rib cage respiratory muscles in normal subjects. J Appl Physiol. 2000; 89: 1753-1758. 5. Izumizaki M, Shibata M, Homma I. Factors contributing to thixotropy of inspiratory muscles. RespPhysiol& Neurobiology. 2004; 140: 257-264. 6. Izumizaki M, Iwase M, Ohshima Y, Homma I. Acute effects of thixotropy conditioning of inspiratory muscles on end-expiratory chest wall and lung volumes in normal subjects. J Apply Physiol. 2006; v. 101, p. 298-306. 7. Izumizaki M, Ohshima Y, Iwase M, Homma I. Chest wall motion after thixotropy conditioning of inspiratory muscles in healthy humans. J PhysiolSci 2006; 56: 433 40. 8. Izumizaki M, Kakizaki F, Tanaka K, Homma I. Immediate effects of thixotropy conditioning of inspiratory muscles on chest-wall volume in chronic obstructive pulmonary disease. Respir Care 2006;51:750 7.
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