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Title: Novas metodologias de avaliação e intervenção em pacientes com Esclerose lateral amiotrófica
Authors: Nóbrega, Antonio José Sarmento da
Keywords: Assincronia toracoabdominal;Capacidade vital forçada;Esclerose lateral amiotrófica;Músculos inspiratórios;Volumes pulmonares absolutos
Issue Date: 23-Feb-2018
Citation: NÓBREGA, Antonio José Sarmento da. Novas metodologias de avaliação e intervenção em pacientes com Esclerose lateral amiotrófica . 2018. 111f. Tese (Doutorado em Fisioterapia) - Centro de Ciências da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Abstract: Introduction: The assessment and early detection of respiratory muscle weakness resulting from amyotrophic lateral sclerosis (ALS) have gained more interest in the field of research in the recent decades. As the disease progresses, the decrease in respiratory muscle strength leads to a reduction in lung volume and consequent ventilatory insufficiency, making essential the use of bronchial hygiene techniques and the early detection of respiratory muscle weakness in order to monitor the progression of the disease as well as to anticipate the introduction of interventions. Objectives: 1) To estimate the amount of gas compression (Vcomp) during the application of the air stacking technique in healthy subjects and to verify if the simultaneous measurements of chest wall volume changes (ΔVCW) and changes in lung volume (ΔVao), combined with pressure variation at the airways opening (ΔPao) during air stacking are able to provide reliable data on absolute lung volumes; 2) To assess thoracoabdominal asynchrony and the presence of paradoxical movement in patients with ALS and its relations with VCW, respiratory pattern and peak cough flow; 3) To analyze the relaxation rates and contraction properties of the inspiratory muscles of patients with ALS and compare with healthy matched-paired subjects. In addition, patients with ALS were divided into three subgroups in order to determine the best parameter linked to inspiratory muscle weakness. Materials and Methods: 1) Twenty healthy subjects were studied during a protocol that included slow vital capacity maneuvers and application of the air stacking technique. Vcomp was calculated by subtracting ΔVao (measured by pneumotachograph) and ΔVCW (measured by optoelectronic plethysmography) during air stacking and total lung capacity was estimated by applying Boyle-Mariote's law; 2) Phase angle (θ) between pulmonary ribcage (RCp), abdominal ribcage (RCa) and abdomen (AB), as well as the percentage of inspiratory time (IP) in which RCa and AB moved in opposite directions were quantified in 12 patients with ALS through optoelectronic plethysmography during quiet spontaneous breathing and cough using control data from 12 paired-matched healthy subjects to define the normal range of movement; 3) The relaxation rates and contraction properties of the inspiratory muscles were extracted from the sniff nasal inspiratory pressure (SNIP) curve, performed non-invasively in 39 patients with ALS and compared with 39 matched-paired healthy subjects. Results: 1) During air stacking, 0.140±0.050 L of gas was compressed with an average ΔPao of 21.78±6.18 cmH2O. No significant differences between the estimated total lung capacity (−0.03±3.0% difference, p=0.6020), estimated functional residual capacity (−2.0±12.4% difference, p=0.5172), measured inspiratory capacity (1.2±11.2% difference, p=0.7627) and predicted values were found. 2) During quiet spontaneous breathing, a higher RCa and AB θ (p<0.05), IPRCa (p=0.001) and IPAB (p=0.02) were found in patients with ALS as well as correlations between RCp and AB θ with forced vital capacity (r = −0.773, p<0.01) and vital capacity (r = −0.663, p<0.05), and between RCa and RCp θ and peak cough flow (r = −0.601, p<0.05). During cough, correlations between AB and RCp θ and peak cough flow (r = −0.590, p<0.05), peak expiratory flow (r = −0.727, p<0.01) and VCW (r = −0.608, p<0.05); as well as between RCa and AB θ and peak cough flow (r = −0.590, p=0.01) and peak expiratory flow (r = −0.713, p=0.01) were observed. Moreover, a lower forced vital capacity (p<0.05) and a greater shortening velocity of the inspiratory muscles (p<0.05) were observed in patients with paradoxical movement of the rib cage; 3) When compared to healthy subjects, patients with ALS had a significantly lower (p<0.0001) maximum relaxation rate (MRR) and maximum rate of pressure development (MRPD), as well as a greater (p<0.0001) contraction time, tau (τ) and half-relaxation time (½RT). The results of the ROC curves showed that ½RT (AUC 0.720, p=0.01), forced vital capacity (AUC 0.700, p=0.03), τ (AUC 0.824, p<0.0001) and MRPD (AUC 0.721, p=0.01) were the most sensitive parameters in detecting a 3-point fall in the respiratory subscale of the ALS functional capacity questionnaire. In addition, the MRPD (AUC 0.781, p<0.001), τ (AUC 0.794, p=0.0001) and the peak pressure generated during the SNIP test (AUC 0.769, p=0.002) were the parameters capable of detecting a 30% decrease in forced vital capacity of the patients studied. Conclusions: During AS, a significant gas compression occurs and absolute lung volumes can be estimated by simultaneous measurements of ΔVCW, ΔVao and ΔPao. In addition, the identification of altered parameters, such as thoracoabdominal asynchrony and the presence of paradoxical movement between the chest wall compartments, τ, MRPD, and ½RT, represent an early sign of inspiratory muscle weakness in subjects with ALS.
Portuguese Abstract: Introdução: A avaliação e detecção precoce da fraqueza muscular respiratória resultante da esclerose lateral amiotrófica (ELA) têm ganhado mais interesse no campo da pesquisa nas últimas décadas. Com a progressão da doença, a diminuição da força muscular respiratória leva à redução do volume pulmonar e consequente insuficiência ventilatória, fazendo essencial o uso de técnicas de higiene brônquica e a detecção precoce de fraqueza muscular respiratória a fim de monitorar a progressão da doença e antecipar a introdução de intervenções. Objetivos: 1) Estimar a quantidade de compressão de gás (Vcomp) durante a aplicação da técnica de air stacking em sujeitos saudáveis e verificar se as medidas simultâneas de variação de volume da caixa torácica (ΔVCW) e as variações de volume pulmonar (ΔVao), combinado à variação de pressão das vias aéreas (ΔPao) durante a aplicação do air stacking, são capazes de fornecer dados confiáveis acerca dos volumes pulmonares absolutos; 2) Avaliar a assincronia toracoabdominal e a presença de movimento paradoxal em pacientes com ELA e suas relações com o VCW, padrão respiratório e pico de fluxo de tosse; 3) Analisar as taxas de relaxamento e as propriedades de contração dos músculos inspiratórios em pacientes com ELA e comparar com saudáveis pareados. Além disso, os pacientes com ELA foram divididos em três subgrupos a fim de determinar o melhor parâmetro relacionado a fraqueza muscular inspiratória. Materiais e Métodos: 1) Vinte sujeitos saudáveis foram estudados durante um protocolo que incluiu manobras de capacidade vital lenta e aplicação da técnica de air stacking. Vcomp foi calculado através da diferença entre a ΔVao (mensurado através do pneumotacógrafo) e ΔVCW (através da pletismografia optoeletrônica) durante air stacking e a capacidade pulmonar total foi estimada pela aplicação de Lei de Boyle-Mariote; 2) O ângulo de fase (θ) entre a caixa torácica pulmonar (CTp), caixa torácica abdominal (CTa) e o abdome (AB), bem como a porcentagem de tempo inspiratório (IP) em que a CTa e AB se movem em direções opostas, foram quantificados em 12 pacientes com ELA durante respiração espontânea e tosse, usando dados de 12 sujeitos saudáveis pareados como controle; 3) As taxas de relaxamento e as propriedades de contração dos músculos inspiratórios foram extraídas a partir da curva de pressão inspiratória nasal (SNIP), realizada de forma não invasiva em 39 pacientes com ELA e comparada com 39 sujeitos saudáveis pareados. Resultados: 1) Durante air stacking, 0,140±0,050 L de gás foi comprimido com uma ΔPao média de 21,78±6,18 cmH2O. Não foram encontradas diferenças significativas entre a capacidade pulmonar total estimada (−0,03±3,0% de diferença, p=0,6020), capacidade residual funcional estimada (−2,0±12,4% de diferença, p=0,5172), capacidade inspiratória mensurada (1,2±11,2% de diferença, p=0.7627) e valores preditos; 2) Durante a respiração espontânea, um maior θ da CTa e AB (p<0,05), IPRCa (p=0,001) e IPAB (p=0,02) foram encontrados nos pacientes com ELA assim como correlações entre o θ da CTp e AB com capacidade vital forçada (r= –0.773, p<0.01) e capacidade vital (r= –0.663, p<0.05), e entre o θ da CTa e CTp e o pico de fluxo de tosse (r= −0,601, p<0,05). Durante a tosse, correlações entre o θ do AB e CTp e pico de fluxo de tosse (r= −0,590, p<0,05), pico de fluxo expiratório (r= −0,727, p<0,01) e VCW (r= −0,608, p<0,05); assim como entre o θ do CTa e AB e o pico de fluxo de tosse (r= −0,590, p=0,01) e pico de fluxo expiratório (r= −0,713, p=0,01) foram observados. Além disso, uma menor capacidade vital forçada (p<0.05) e maior velocidade de encurtamento tos músculos inspiratórios (p<0.05) foram encontrados no pacientes com movimento paradoxal da caixa torácica; 3) Quando comparado com sujeitos saudáveis, pacientes com ELA exibiram uma menor (p<0,0001) taxa máxima de relaxamento (MRR) e taxa máxima de desenvolvimento de pressão (MRPD), assim como um maior (p<0,0001) tempo de contração, tau (τ) e metade da curva de relaxamento (½RT). Os resultados da curva ROC mostraram que a ½RT (AUC 0,720, p=0,01), capacidade vital forçada (AUC 0,700, p=0,03), τ (AUC 0,824, p<0,0001) e MRPD (AUC 0,721, p=0,01) foram os parâmetros mais sensitivos em detectar uma queda de 3 pontos no subescore respiratório do questionário de capacidade funcional da ELA. Adicionalmente, a MRPD (AUC 0,781, p<0,001), τ (AUC 0,794, p=0,0001) e o pico de pressão gerado durante o teste de SNIP (AUC 0,769, p=0,002) foram os parâmetros capazes de detectar uma queda de 30% da capacidade vital forçada nos pacientes estudados. Conclusões: Durante a aplicação da técnica de air stacking ocorre uma significante compressão de gás e os volumes pulmonares absolutos podem ser estimados através das mensurações simultâneas de ΔVCW, ΔVao e ΔPao. Além disso, a identificação da alteração de parâmetros, como assincronia toracoabdominal e presença de movimento paradoxal entre os compartimentos da parede torácica, τ, MRPD, e ½RT, representam um sinal precoce de fraqueza muscular inspiratória em sujeitos com ELA.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/25243
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