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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.17.2007.tde-06082007-201626
Document
Author
Full name
Julio César Crescencio
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2007
Supervisor
Committee
Gallo Junior, Lourenco (President)
Catai, Aparecida Maria
Schmidt, Andre
Silva, Antonio Carlos da
Simões, Marcus Vinícius
Title in Portuguese
Quantificação do limiar de anaerobiose ventilatório no exercício físico dinâmico em cardiopatas chagásicos utilizando-se métodos visuais e computacionais
Keywords in Portuguese
1- Exercício físico dinâmico
2- Limiar de anaerobiose ventilatório
3- Modelos matemáticos
4- Doença de Chagas.
Abstract in Portuguese
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.
Title in English
Quantification of anaerobic threshold during dynamic exercise in chagasic cardiac patients using visual and computerized methods.
Keywords in English
1- Dynamic exercise
2- Anaerobic threshold
3- Mathematical models
4- Chagas disease.
Abstract in English
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.
 
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Tese_Julio.pdf (3.47 Mbytes)
Publishing Date
2007-08-15
 
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