Luciana Vieira ¹, Martim Bottaro ², Rodrigo Celes ², Carlos Alberto de Assis Viegas ³ e César Augusto Melo e Silva ¹

¹ Fisioterapeuta, Centro de Fisioterapia, Hospital Universitário de Brasília

² Educador físico, Programa de Graduação em Educação Física, Universidade de Brasília

³ Médico, Serviço de Pneumologia, Hospital Universitário de Brasília

Trabalho realizado no Serviço de Pneumologia e no Centro de Fisioterapia do Hospital Universitário de Brasília e na Faculdade de Educação Física da Universidade de Brasília

Chefe do Serviço de Pneumologia: Verônica Amado

Chefe do Centro de Fisioterapia: César Augusto Melo e Silva

Hospital Universitário de Brasília

CEP 70840-901 Brasília/DF – Brasil

Correspondência

Resumo

Contexto: A debilidade muscular tem impacto significativo na qualidade de vida do indivíduo com doença pulmonar obstrutiva crónica (DPOC), correlacionando-se com o número de exacerbações e a mortalidade. Medir a força muscular torna-se, portanto, de extrema importância. A ausência de padronização quanto ao número de séries e intervalo de recuperação no protocolo de avaliação isocinética pode gerar resultados díspares, dificultando a compreensão e a comparação a entre os estudos. Objectivo: Análise do efeito de duas séries e três intervalos de repouso na medida de força isocinética do quadríceps, a fim de identificar o protocolo adequado para a realização do teste. Métodos: Indivíduos com DPOC grave ou muito grave realizaram três testes isocinéticos para avaliação da musculatura extensora do joelho, à velocidade angular de 60°^.s^-1, com intervalos de recuperação de 30, 60 ou 120 segundos. Cada teste consistiu em duas séries de cinco repetições, nas quais foram mensurados pico de torque, trabalho total e índice de fadiga. Resultados: Nos 20 indivíduos estudados (66,1 ± 7,4 anos, 70 ± 10,8 kg, 167,4 ± ± 6,2 cm, VEF1 36,5 ± 10,1% do predito) não houve diferença significativa nos valores de pico de torque, trabalho total e índice de fadiga, independente do número de séries ou da duração do intervalo de recuperação entre elas. Conclusão: Em indivíduos com DPOC grave ou muito grave, a força muscular do quadríceps pode ser avaliada por meio de protocolo isocinético composto por uma série de contracções com cinco repetições; se forem realizadas duas séries, 30 segundos de intervalo entre elas é suficiente para garantir a recuperação muscular.

Palavras-chave: Doença pulmonar obstrutiva crónica, força muscular, teste isocinético, padrões de referência.

Isokinetic muscle evaluation of quadriceps in patients with chronic obstructive pulmonary disease

Abstract

Key-words: Chronic obstructive pulmonary disease, muscle strength, isokinetic test, reference standards.

Introdução

A doença pulmonar obstrutiva crónica (DPOC) é uma enfermidade respiratória prevenível e tratável, com efeitos extrapulmonares significativos que podem contribuir para a gravidade dos doentes^1,2. A intolerância ao exercicio é manifestação comum na DPOC, em função do distúrbio respiratório e da disfunção muscular esquelética periférica^3-5. Embora o problema essencial na obstrução crónica ao fluxo aéreo seja a doença pulmonar, a debilidade muscular tem impacto significativo na qualidade de vida desses indivíduos^6-8, relacionando-se com o número de exacerbações da doença⁹, o aumento dos gastos com internamentos¹⁰ e a maior mortalidade¹¹.

Um factor importante envolvido na limitação física é a disfunção da musculatura periférica, caracterizada por anormalidades estruturais (diminuição da massa muscular e relação capilaridade/mitocôndria, mudanças no tipo e tamanho das fibras musculares e redução das enzimas oxidativas)¹², funcionais (redução da força e da resistência musculares)¹³ e da bioenergética muscular (redução do consumo de oxigénio, aumento do nível de lactato e diminuição do pH)⁵. Os músculos esqueléticos periféricos sofrem alterações por uma combinação de factores, incluindo: hipercapnia, stress oxidativo, uso prolongado de corticosteróides, hipoxemia, depleção nutricional, inflamação sistémica e atrofia muscular por desuso^14-16. Além disso, a DPOC é mais prevalente em idosos^1,2, fazendo com que as alterações associadas ao  envelhecimento, como atrofia do tecido muscular - sarcopenia – e perda de fibras musculares¹⁷, se somem à disfunção muscular esquelética causada pela doença.

A análise da força muscular é de extrema importância para compreender a capacidade funcional^18,19. Portanto, para determinar as habilidades e potenciais limitações de um indivíduo, é essencial uma avaliação precisa do desempenho muscular. Neste sentido, o dinamómetro isocinético tem sido muito utilizado em pesquisas e na prática clínica para avaliar indivíduos com DPOC^20-29. A sua principal vantagem em relação às outras mensurações está na manutenção de uma velocidade angular constante ao longo da amplitude de movimento, o que possibilita maior precisão e reprodutibilidade da medida^30-32. No entanto, inúmeros fatores precisam ser controlados durante um protocolo de teste isocinético para evitar resultados inválidos, entre eles a forma de execução do teste, a escolha das variáveis medidas, o adequado posicionamento e estabilização, além do número de séries e do intervalo de repouso entre elas³¹.

As principais variáveis analisadas num teste isocinético são o pico de torque e o trabalho total; o primeiro é um excelente indicador da máxima força produzida por um indivíduo, enquanto o segundo revela a capacidade de um indivíduo produzir força ao longo da amplitude de movimento total³¹. O índice de fadiga, quando positivo, traduz a incapacidade em manter o trabalho ao longo de duas ou mais séries, e reflete queda no desempenho muscular por surgimento de fadiga³².

Para avaliação da força muscular, não há necessidade de mais de cinco repetições³¹. Se for realizada mais de uma série de medidas, a manutenção da força depende da duração do intervalo de recuperação entre as séries³³.

A Associação Americana de Fisiologistas do Exercício (ASEF) recomenda um intervalo de 30 segundos num teste de força muscular com diferentes velocidades³¹. Willardson³³, em artigo de revisão, sugere que para grandes músculos, como o quadríceps, haja um repouso de 60 segundos entre séries. Parcell e colaboradores³⁴ relataram que, nos estudos que utilizaram testes isocinéticos em indivíduos saúdaveis, esse intervalo variou de 15 segundos a 5 minutos, sendo 60 segundos o tempo ideal. Bottaro e colaboradores¹⁸ verificaram que, em idosos saudáveis, 30 segundos de repouso foi suficiente para permitir a recuperação entre duas séries.

Neder e colaboradores²⁴ utilizaram no seu estudo três repetições, com tempo de recuperação de um a três minutos entre elas, a mesma metodologia descrita por Borghi-Silva e colaboradores²⁵. O protocolo utilizado por Gosker e colaboradores²⁶ e Franssen e colaboradores^27,28 para medir força muscular consistiu em 15 contracções máximas sequenciais, considerando o máximo pico de torque atingido. E ainda Janaudis-Ferreira e colaboradores²⁹ realizaram um teste com quatro repetições, sem descanso entre elas.

O quadríceps de indivíduos com DPOC é caracterizado, além da fraqueza muscular^5,12,35, por fatigabilidade prematura^35,36, devido à redução da proporção de fibras do tipo I e de enzimas oxidativas^37-39, o que pode levar à necessidade de mais de uma série de medidas e de maior intervalo de recuperação entre as séries para detectar o máximo pico de torque e trabalho total. Diferentes métodos de medir a força muscular podem levar a resultados díspares, dificultando a compreensão e a comparação entre os estudos. Diante do exposto, o objectivo deste trabalho foi analisar o efeito de duas séries e três diferentes intervalos de repouso na mensuração do pico de torque e trabalho total do quadríceps, a fim de identificar o protocolo adequado para realização do teste isocinético de força muscular em doentes com doença respiratória crónica.

Material e métodos

Amostra

Foi utilizada amostra de conveniência, composta por indivíduos com DPOC atendidos no serviço de Pneumologia do Hospital Universitário de Brasília. Este estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa da Faculdade de Ciências Médicas da Universidade de Brasília (registro 083/2008). Antes de iniciar o teste, os indivíduos assinaram um termo de consentimento livre e esclarecido, que explicava objectivos, procedimentos, possíveis riscos e benefícios do estudo.

Os critérios de inclusão foram: (i) indivíduos com diagnóstico clínico de DPOC com limitação ao fluxo aéreo expiratório grave ou muito grave, de acordo com a classificação estabelecida pela American Thoracic Society 2; (ii) cognitivo preservado para compreensão das instruções. Foram excluídos os indivíduos: (i) com alterações musculoesqueléticas ou outras enfermidades que impossibilitassem a realização do teste; (ii) que fizeram uso de corticosteróide oral ou tiveram exacerbação da doença nas últimas três semanas; (iii) com doenças cardíacas ou cerebrovasculares associadas; e (iv) submetidos a transplante pulmonar ou portadores de doença renal dialítica.

Procedimentos

Para avaliar o efeito de duas séries e três diferentes intervalos de recuperação na medida do pico de torque de extensão de joelho, os indivíduos realizaram três testes isocinéticos à velocidade angular de 60°^.s^-1, no Laboratório de Fisiologia do Exercício da Faculdade de Educação Física da Universidade de Brasília. Cada teste consistiu em duas séries de cinco repetições de contracção isocinética máxima do quadríceps femoral, com intervalos de 30, 60 ou 120 segundos entre as séries. Entre os testes, houve descanso mínimo de 30 minutos. A ordem dos testes foi definida aleatoriamente.

Os indivíduos foram instruídos a não realizar exercícios físicos extenuantes nem fazer uso de bebidas alcoólicas nas 48 horas anteriores à realização do teste, de acordo com as recomendações para realização de avaliação isocinética^18,31.

Aquecimento e familiarização

Como aquecimento, os indivíduos fizeram uma caminhada leve de cinco minutos em corredor plano⁴⁰. Com o intuito de se familiarizarem com o aparelho e minimizar o efeito de aprendizagem^31,41, realizaram uma série de dez repetições à velocidade angular de 300°^.s^-1, seguida por uma série de duas repetições à velocidade angular de 60°^.s^-1 (velocidade real do teste).

Avaliação muscular isocinética do quadricíceps

O pico de torque isocinético foi mensurado por meio do Biodex System 3 isokinetic dynamometer (Biodex Medical Systems Inc., Shirley, NY, 2002). Os indivíduos sentaram-se numa cadeira, com o eixo de rotação do braço do dinamómetro orientado com o eixo de rotação do joelho dominante. A coxa, a pelve e o tronco foram fixados à cadeira por cintos de segurança, a fim de prevenir movimento corporal adicional que pudesse influenciar a produção de força. O peso do membro a ser testado foi calculado, para correcção da gravidade. O posicionamento seguiu as recomendações de Stumbo e colaboradores⁴². A mesma posição foi mantida nos três testes.

Os indivíduos foram instruídos a estender e flexionar completamente o joelho e a trabalhar ao máximo durante cada série de exercícios. Encorajamento verbal intenso e feedback visual – por meio do monitor do computador do Biodex – foram fornecidos durante todo o teste⁴³. Todos os procedimentos foram realizados pelo mesmo investigador. A calibração do dinamómetro foi feita de acordo com as especificações do fabricante, antes do início de cada sessão de testes.

Análise estatística

O teste de Shapiro-Wilk foi realizado para testar a normalidade da distribuição dos dados. As variáveis antroprométricas, espirométricas e gasométricas apresentaram distribuição paramétrica e foram descritas como média (± desvio-padrão). Os valores de pico de torque, o trabalho total e o índice de fadiga, por apresentarem distribuição não paramétrica, estão expressos na forma de mediana (intervalo interquartil Q1 -Q3). De cada série de cinco repetições, consideraram-se para análise os maiores valores de pico de torque e o trabalho total atingidos. A variação no pico de torque e no trabalho total nas seis medidas – primeira e segunda séries com 30, 60 ou 120 segundos de intervalo – foi verificada pelo teste de Kruskal-Wallis.

A fim de identificar a variação no pico de torque e no trabalho total entre duas séries de medida, com diferentes intervalos de repouso, utilizou-se o teste de Mann–Whitney para amostras emparelhadas. Já a comparação dos índices de fadiga, nos três intervalos estudados, foi realizada pelo teste de Kruskal-Wallis. O nível de significância estabelecido foi de 5%. O software utilizado para análise estatística foi o SPSS versão 16.0 (Chicago, IL, EUA) para Mac OSX.

Resultados

Para este estudo, foram avaliados 20 indivíduos – 17 homens e 3 mulheres – com diagnóstico clínico de DPOC com obstrução ao fluxo aéreo expiratório grave ou muito grave (66,1 ± 7,4 anos, 70 ± 10,8 kg, 167,4 ± 6,2 cm, VEMS1 36,5 ± 10,1% do previsto), atendidos no serviço de Pneumologia do Hospital Universitário de Brasília no período de Janeiro de 2008 a Fevereiro de 2009. Nenhum dos indivíduos fazia uso de oxigenoterapia domiciliar contínua. As características antropométricas, espirométricas e gasométricas estão detalhadas no Quadro I.

Quadro I – Características antropométricas, espirométricas e gasométricas dos indivíduos estudados (n=20).

Os valores de pico de torque, trabalho total e índice de fadiga dos indivíduos estudados estão apresentados no Quadro II. À velocidade angular de 60°^.s^-1, o pico de torque identificado em todas as medidas – análise intergrupo – não apresentou diferença significativa (p=0,957; Fig. 1). Ao comparar a primeira com a segunda série – análise intragrupo, o pico de torque não foi diferente em nenhum dos intervalos de recuperação analisados (p=0,135, p=0,465 e p=0,304 para 30, 60 ou 120 segundos, respectivamente). Da mesma forma, o trabalho total não foi diferente ao comparar todas as medidas (p=0,895; Fig. 2), nem entre as séries (p=0,629, p=0,507 e p=0,144 para 30, 60 ou 120 segundos, respectivamente).

Quadro II – Pico de torque (em newtons por metro), trabalho total (em joules) e índice de fadiga (em percentagem) em duas séries com cinco repetições cada, à velocidade angular de 60°·s -1, com intervalo de repouso de 30, 60 ou 120 segundos entre as séries (n=20) 30s

Fig. 1 – Gráfico do pico de torque (em newtons por metro) em duas séries com cinco repetições cada, à velocidade angular de 60°·s -1, com intervalo de repouso de 30, 60 ou 120 segundos entre as séries (n=20)

O índice de fadiga para os diferentes intervalos de repouso foi calculado por meio da fórmula utilizada por Ernesto e colaboradores⁴¹, a partir dos valores de trabalho total nas duas séries:

Ao comparar os três tempos de recuperação, o índice de fadiga foi similar nos diferentes intervalos de recuperação (p=0,125).

Discussão

Nos indivíduos estudados, não houve diferença significativa nos valores de pico de torque, trabalho total e índice de fadiga, independente do número de séries ou da duração do intervalo de recuperação entre elas.

A maneira com que a força muscular é mensurada em um teste isocinético deve ser padronizada; esse procedimento assegura que o valor obtido seja preciso, além de permitir a comparação entre resultados de diferentes estudos. A velocidade angular de 60°^.s^-1, utilizada neste estudo, é ideal para avaliar força muscular, pois é nela que se obtém o maior pico de torque^18,31. Siqueira e colaboradores⁴⁴ avaliaram indivíduos às velocidades de 60°^.s^-1 e 240°^.s^-1, identificando que o recrutamento das unidades motoras é maior em velocidades angulares mais baixas; isto contribui para melhor performance muscular, mas também gera maior acúmulo de metabólitos.

Outro factor importante para realização do teste isocinético é o número de repetições. Medidas realizadas com múltiplas repetições atingem maior pico de torque, devido ao estado de pré-activação neural³¹. A activação neural prévia prepara o membro para a geração de força, o que leva a maior produção de torque muscular. A escolha do número de repetições é determinada pela informação que se deseja obter; para testes de força, a recomendação da ASEP é que se realizem até cinco repetições por série³¹, estando de acordo com o protocolo utilizado no presente estudo e contrário à metodologia descrita por outros autores^26-28.

Se forem realizadas mais de uma série, o intervalo de repouso entre elas pode ser um factor decisivo para assegurar que o máximo valor de pico de torque seja mensurado¹⁸. Ele deve ser suficiente para a adequada recuperação das fontes de energia – por exemplo, adenosina-trifosfato (ATP) e fosfocreatina, além de permitir a eliminação dos bioprodutos da contracção muscular que levam à fadiga – como os iões de hidrogénio, restabelecendo assim a produção de força muscular³³.

A fadiga muscular pode ser definida como declínio na produção de força muscular máxima, sendo caracterizada por redução na capacidade de trabalho⁴⁸. Inúmeros factores contribuem para a fadiga, entre eles: (i) degradação de fosfocreatina; (ii) redução do glicogénio muscular e hepático; (iii) acidose intramuscular originada pelo exercício⁴⁹. A demanda de ATP num exercício de alta intensidade é inicialmente suprida pelos sistemas dos fosfagénios e glicolítico⁵⁰.

A perda de massa muscular em doenças crónicas como a DPOC ocorre de forma lenta¹. A função e a estrutura muscular estão alteradas, devido principalmente à conversão de fibras do tipo I em IIx e à atrofia das fibras do tipo IIx15,52. Essas anormalidades implicam em redução da força e da resistência muscular e estão relacionadas com a função respiratória, intolerância ao exercício, utilização de recursos de saúde e capacidade funcional⁵³. A perda muscular tem profundos efeitos na morbidade, incluindo maior readmissão após exacerbações e maior necessidade de suporte ventilatório^1,6,12; é também um importante determinante de mortalidade, independente da função pulmonar, tabagismo e índice de massa corporal^11,54.

O défice na activação voluntária pode contribuir para a redução de força em indivíduos com DPOC²⁵. Vivodtzev e colaboradores⁵⁵ observaram menor fracção de recrutamento do quadríceps quando compararam doentes respiratórios crónicos e controlos saudáveis, mostrando que o défice na activação voluntária pode contribuir para a fraqueza muscular nos indivíduos com DPOC grave. Haccoun e colaboradores⁵⁶ encontraram menores níveis de trabalho muscular em indivíduos com DPOC comparados com controlos durante um teste de 30 segundos em cicloergómetro. As mudanças metabólicas que acontecem durante a fadiga afectam a produção de força⁴⁸. O processo inicial que leva à fadiga muscular resulta da redução na produção anaeróbica de ATP, ou do aumento no acúmulo de adenosina-difosfato (ADP) causado pela ausência de fosfocreatina e pela diminuição na taxa de hidrólise do glicogénio^49,51. O desempenho muscular e as respostas metabólicas podem ser afectadas pelo tempo de recuperação entre duas séries de medidas¹⁸. Assim, a manutenção da força num dado intervalo de repouso é uma variável que pode ser utilizada para detectar a magnitude da ressíntese dos suprimentos fosfagénicos de energia e da glicólise anaeróbica⁴¹.

Este é o primeiro estudo que avalia a influência do intervalo de repouso na medida do pico de torque em indivíduos com DPOC. Nos indivíduos estudados, 30 segundos foi suficiente para garantir a recuperação muscular entre duas séries de um teste isocinético. Ao comparar intervalos de 30, 60 ou 90 segundos na avaliação de idosos saudáveis, Bottaro e colaboradores¹⁸ encontraram o mesmo resultado. No estudo de Parcell e colaboradores³⁴ em jovens saudáveis, foram necessários 60 segundos de intervalo para manutenção do pico de torque entre duas séries; entretanto, estes autores avaliaram intervalos de 15, 60 ou 180 segundos, não sendo possível portanto determinar se 30 segundos seria tempo suficiente.

Para justificar a adequada recuperação da força muscular em idosos saudáveis com 30 segundos de intervalo entre séries, Bottaro e colaboradores¹⁸ alegaram que a realização de cada série não implica em actividade muscular sustentada prolongada, ocasionando assim menor sobrecarga metabólica e possibilitando que um menor intervalo seja suficiente para assegurar a restauração das vias energéticas e a eliminação dos bioprodutos da contracção muscular. Além disso, jovens saudáveis atingem maior pico de torque e, portanto, geram maior pressão intramuscular, maior oclusão do fluxo sanguíneo e maior acúmulo de metabólitos⁴⁹, o que justifica a necessidade de maior intervalo de repouso entre séries para permitir a recuperação muscular. O mesmo raciocínio pode ser aplicado aos indivíduos com DPOC, a fim de justificar porque 30 segundos foram suficientes para impedir o surgimento de fadiga, não comprometendo o desempenho muscular na segunda série. A pequena variação no pico de torque entre as duas séries de medidas, nos três intervalos de repouso estudados, sugere que não houve fadiga muscular, apesar da maior fatigabilidade esperada em doentes respiratórios crónicos^36,52. Tal facto é ratificado pelos baixos índices de fadiga encontrados: a similaridade nos valores de trabalho total entre as séries comprova que mesmo um repouso de 30 segundos permitiu a recuperação muscular nos indivíduos estudados. Neste estudo, não foi mensurada a área de secção transversal da coxa nem a massa magra, o que não permite identificar a ocorrência de caquexia. É possível que indivíduos com comprometimento muscular mais intenso apresentem limiar de fadiga mais curto, necessitando de intervalos de recuperação maiores entre séries de medida. Também não foi avaliado o nível de actividade física dos indivíduos estudados. Watz e colaboradores⁵⁷ identificaram que os estágios III e IV do GOLD (limitação ao fluxo aéreo expiratório grave e muito grave) foram os melhores preditores para doentes muito inactivos, portanto é provável que a presente amostra seja composta por indivíduos com baixo nível de actividade física. Indivíduos inactivos podem apresentar fadiga mais precocemente; entretanto, estes indivíduos também atingem menor pico de torque, o que favoreceria a recuperação muscular num tempo mais curto. Além disso, a piora na resistência da musculatura esquelética também está presente em indivíduos com nível de actividade física relativamente normal, não se correlacionando com variáveis de função pulmonar, dados antropométricos nem mesmo força do quadríceps³⁶.

Conclusão

Em síntese, os resultados deste estudo mostram que, na avaliação isocinética de indivíduos com DPOC grave ou muito grave, pico de torque e trabalho total podem ser identificados por meio de apenas uma série com cinco repetições; se forem realizadas duas séries, 30 segundos de intervalo entre elas é suficiente para garantir a recuperação muscular.

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Recebido para publicação: 02.06.10

Aceite para publicação: 08.06.10