Incremental Ramp Load Protocol to Assess Inspiratory Muscle Endurance in Healthy Individuals: Comparison with Incremental Step Loading Protocol.

INTRODUCTION: Protocols for obtaíníng the maxímum threshold pressure have been applied wíth límited precision to evaluate ínspiratory muscle endurance. In thís sense, new protocols are needed to allow more relíable measurements. The purpose of the present study was to compare a new incremental ramp load protocol for the evaluation of ínspíratory muscle endurance wíth the most used protocol in healthy indíviduals. METHODS: This was a prospective cross-sectional study carried out ín a síngle center. Nínety-two healthy indíviduals (43 men [22 ± 3 years] and 49 women [22 ± 3 years]) were randomly allocated to perform: (i) íncremental ramp load protocol and (íí) íncremental step loadíng protocol. The sustained pressure threshold (or maximum threshold pressure), maximum threshold pressure/dynamic strength índex ratío, time untíl task faílure, as well as dífference between the mean heart rate of the last five mínutes of baselíne and the peak heart rate of the last 30 seconds of each protocol were measured. RESULTS: Incremental ramp load protocol wíth small íncreases in the load and starting from mínímum values of strength index was able to evaluate the inspiratory muscle endurance through the maxímum threshold pressure of healthy indívíduals. CONCLUSION: The present study suggests that the íncremental ramp load protocol is able to measure maximum threshold pressure in a more thorough way, wíth less progression and greater accuracy in the load stratification compared to the límited incremental step loading protocol and with a safe and expected cardiovascular response in healthy individuals.

Incremental Ramp Load Protocol to Assess Inspiratory Muscle Endurance in Healthy Individuals: Comparison with Incremental Step Loading Protocol

ABSTRACT Introduction: Protocols for obtaining the maximum threshold pressure have been applied with limited precision to evaluate inspiratory muscle endurance. In this sense, new protocols are needed to allow more reliable measurements. The purpose of the present study was to compare a new incremental ramp load protocol for the evaluation of inspiratory muscle endurance with the most used protocol in healthy individuals. Methods: This was a prospective cross-sectional study carried out in a single center. Ninety-two healthy individuals (43 men [22 ± 3 years] and 49 women [22 ± 3 years]) were randomly allocated to perform: (i) incremental ramp load protocol and (ii) incremental step loading protocol. The sustained pressure threshold (or maximum threshold pressure), maximum threshold pressure/dynamic strength index ratio, time until task failure, as well as difference between the mean heart rate of the last five minutes of baseline and the peak heart rate of the last 30 seconds of each protocol were measured. Results: Incremental ramp load protocol with small increases in the load and starting from minimum values of strength index was able to evaluate the inspiratory muscle endurance through the maximum threshold pressure of healthy individuals. Conclusion: The present study suggests that the incremental ramp load protocol is able to measure maximum threshold pressure in a more thorough way, with less progression and greater accuracy in the load stratification compared to the limited incremental step loading protocol and with a safe and expected cardiovascular response in healthy individuals.

Similarity between predicted and obtained oxygen consumption during incremental cardiopulmonary exercise test in healthy men and chronic heart failure patients / Similaridade entre o consumo de oxigênio obtido e previsto durante teste de exercício cardiopulmonar incremental de homens saudáveis ou com insuficiência cardíaca crônica / Similitud entre el consumo de oxígeno predicho y obtenido durante la prueba de esfuerzo cardiopulmonar incremental de hombres sanos o con insuficiencia cardíaca crónica

ABSTRACT Cardiopulmonary exercise testing (CPX) is a noninvasive method for assessing physiological changes during physical exercise. Functional capacity has been evaluated using prediction equations. However, this evaluation method may yield different outcomes when applied to a healthy male population and patients with chronic heart failure (HF). This study aimed to compare the estimated and obtained values of oxygen consumption (VO2) during CPX both at the ventilatory anaerobic threshold (VAT) and at peak exercise for healthy men and HF patients. For that, 56 men were divided into 3 groups: (1) 18 young and healthy (YG) (27±6.01 years); (2) 14 healthy older adults (OG) (61±6.3 years); and (3) 24 chronic HF patients (HFG) (53±13.6 years). CPX in cycle ergometer was administered to all individuals for determining VO2 at the VAT and peak exercise. Then, VO2 was estimated at the two moments using a prediction equation, and estimated values were compared to those obtained. Estimated VO2 was significantly higher than obtained VO2 in OG (16.9±1.8 vs. 13.1±2.1mL/kg/min) and HFG (12±6.9 vs. 8.7±2.5mL/kg/min). We found no difference between estimated and obtained VO2 for the YG (22,6±5,5 vs. 23,1±8,7mL/kg/min). The prediction equation overestimated VO2 values for older adults and HF patients. However, the YG obtained similar values than those estimated.

RESUMO O teste exercício cardiopulmonar (CPX) é uma metodologia não invasiva de avaliação global da integridade dos ajustes fisiológicos durante o exercício físico. Como alternativa, a avaliação da capacidade funcional foi realizada por meio de fórmulas preditivas. No entanto, esse método de avaliação pode ter resultados diferentes quando usado em uma população de homens saudáveis e pacientes com insuficiência cardíaca (IC) crônica. Compararam-se os valores de consumo de oxigênio (VO2) obtidos e estimados durante o CPX no limiar anaeróbio ventilatório (LAV) e no pico do exercício para homens saudáveis e pacientes com IC crônica. Cinquenta e seis homens foram divididos em 3 grupos: (1) 18 eram jovens saudáveis (GJ) (27±6,01 anos); (2) 14 eram idosos saudáveis (GE) (61±6,3 anos); e, (3) 24 com IC crônica (HFG) (53±13,6 anos). Todos foram submetidos ao CPX em cicloergômetro para determinação do VO2 no LAV e no pico do exercício. Posteriormente, a estimativa do VO2 foi realizada na potência do LA e no pico do exercício por meio de uma fórmula de predição para exercício físico em cicloergômetro. Os valores de VO2 obtidos e a carga estimada foram comparados. O VO2 estimado foi significativamente maior que o VO2 obtido no GE e no HFG (16,9±1,8 vs. 13,1±2,1mL/kg/min e 12±6,9 vs. 8,7±2,5mL/kg/min, respectivamente). Por fim, não houve diferença nos valores de VO2 estimados e obtidos para o GJ (22,6±5,5 vs. 23,1±8,7mL/kg/min, respectivamente). A fórmula de predição superestimou os valores de VO2 para idosos e pacientes com IC crônica. Porém, no GJ os valores de VO2 se mostraram semelhantes para a fórmula de predição e o obtido durante o CPX em cicloergômetro.

RESUMEN La prueba de ejercicio cardiopulmonar (CPX) es una metodología no invasiva para evaluar la integridad global de los ajustes fisiológicos durante la práctica de ejercicio físico. Se realizó como alternativa la evaluación de la capacidad funcional por medio de fórmulas predictivas. Sin embargo, este método de evaluación puede presentar resultados distintos cuando se utiliza en una población de hombres sanos y de pacientes con insuficiencia cardíaca crónica (IC). Se compararon los valores de consumo de oxígeno (VO2) obtenido y estimado durante la CPX en el umbral anaeróbico ventilatorio (LAV) y en la cima del ejercicio para hombres sanos y pacientes con IC crónica. Se dividieron a 56 hombres en 3 grupos: i) 18 eran jóvenes sanos (GJ) (27±6,01 años); ii) 14 eran ancianos sanos (GE) (61±6,3 años); iii) 24 tenían IC crónica (HFG) (53±13,6 años). Todos se sometieron a CPX en un cicloergómetro para determinar el VO2 en LAV y en la cima del ejercicio. Posteriormente, la estimación de VO2 se realizó sobre la potencia de LA y en la cima del ejercicio mediante una fórmula predictiva del ejercicio físico en un cicloergómetro. Los valores de VO2 obtenidos y la carga estimada se compararon. El VO2 estimado fue significativamente mayor que el VO2 obtenido en GE y HFG (16,9±1,8 vs. 13,1±2,1ml/kg/min y 12±6,9 vs. 8,7±2,5ml/kg/min, respectivamente). No hubo diferencias en los valores de VO2 estimado y obtenido para el GJ (22,6±5,5 vs. 23,1±8,7ml/kg/min, respectivamente). La fórmula predictiva sobrestimó los valores de VO2 para ancianos y pacientes con IC crónica. Sin embargo, en GJ los valores de VO2 fueron similares para la fórmula predictiva y la obtenida durante el CPX en cicloergómetro.

Análise comparativa de fórmulas preditivas de avaliação da capacidade funcional com o teste cardiopulmonar de jogadoras de futebol profissional / Análisis comparativo de fórmulas predictivas de evaluación de la capacidad funcional con la prueba cardiopulmonar de jugadoras de fútbol profesional / Comparative analysis of predictive formulas for the evaluation of functional capacity with cardiopulmonary test in professional female soccer players

RESUMO Comparar a validade de duas fórmulas de predição do consumo de oxigênio (VO2) com os valores obtidos no teste cardiopulmonar (TCP) em esteira ergométrica de jogadoras de futebol profissional. Dezoito jogadoras de futebol profissional foram submetidas ao TCP em esteira em um protocolo de carga incremental. Na sequência, foi determinado o VO2 da potência do limiar anaeróbio ventilatório (LAV) e no pico do exercício físico. Posteriormente, as fórmulas de predição de VO2 - i) VO2 = (0,2 x velocidade) + (0,9 x velocidade x inclinação) + 3,5 - velocidade em mph e inclinação %); e ii) MET (equivalente metabólica) = 6xHRI-5, onde HRI = frequência cardíaca máxima/frequência cardíaca de repouso - foram aplicadas nas mesmas potências para comparação. Para a primeira fórmula foi observado que tanto no LAV como no pico do TCP, os dados obtidos ficaram abaixo do previsto, sugerindo que a fórmula superestima o VO2 e, consequentemente, a capacidade e a potência aeróbicas. Na segunda fórmula foi observado que os valores ficaram abaixo do obtido, sugerindo que a fórmula subestimou o VO2 e, consequentemente a potência aeróbica, e mais uma vez a capacidade funcional. Diante disso, as fórmulas de predição não mostraram similaridade na determinação da capacidade funcional (CF) de jogadoras de futebol profissional, sugerindo não serem recomendadas para essa população.

RESUMEN Comparar la validez de dos fórmulas para predecir el consumo de oxígeno (VO2) con los valores obtenidos en la prueba cardiopulmonar (PCP) en una cinta de correr de jugadoras de fútbol profesionales. Dieciocho jugadoras de fútbol profesional se sometieron al PCP en cinta de correr en un protocolo de carga incremental. En la secuencia, se determinó el VO2 de la potencia del Umbral Anaeróbico Ventilatorio (UAV) y en el pico del ejercicio físico. Posteriormente, las fórmulas de predicción de VO2 -i) VO2 = (0,2 × velocidad) + (0,9 × velocidad × inclinación) + 3,5 − velocidad en mph e inclinación %); y ii) MET (equivalente metabólico) = 6xHRI−5, donde HRI = frecuencia cardiaca máxima/frecuencia cardíaca de reposo- se aplicaron en las mismas potencias para comparación. Para la primera fórmula se observó que tanto en la UAV como en el pico del PCP, los datos obtenidos quedaron por debajo de lo previsto, sugiriendo que la fórmula sobrestima el VO2 y, consecuentemente, la capacidad y la potencia aeróbica. En la segunda fórmula se observó que los valores quedaron por debajo de lo obtenido, sugiriendo que la fórmula subestimó el VO2 y, consecuentemente, la potencia aeróbica, y una vez más la capacidad funcional. Por lo tanto, las fórmulas de predicción no mostraron semejanza en la determinación de la capacidad funcional (CF) de las jugadoras de fútbol profesional, sugiriendo que no son recomendadas para esa población.

ABSTRACT To compare the validity of two oxygen consumption (VO2) prediction formulas with the values obtained through cardiopulmonary exercise test (CPT) in a treadmill with professional female soccer players. Eighteen professional female soccer players performed CPT in a treadmill with an incremental protocol. The VO2 of the gas exchange threshold (GET) was determined, as well as at peak exercise. After that, the following formula of VO2prediction i) VO2 = (0.2 x velocity) + (0.9 x velocity x incline) + 3.5 - velocity, in mph and %incline); and ii) MET (metabolic equivalent) = 6xHRI-5, where HRI = maximum heart rate/resting heart rate, were applied in the same power for comparison. In the first formula, the values obtained in GET and at peak exercise were below the estimated, indicating that the formula overestimated VO2 and, consequently, aerobic capacity and power. In the second formula, the values were below the estimated, indicating that the formula also underestimated VO2 and, consequently, aerobic capacity and power. Given these results, the prediction formulas do not present similarity in determining the functional capacity (FC) of professional female soccer players, indicating they are not suitable for this population.

Ajustes cardiorrespiratórios durante a manobra de acentuação da arritmia sinusal respiratória: influência do tempo da manobra sobre o volume minuto, fração expirada de CO2 e variabilidade da frequência cardíaca / Ajustes cardiorrespiratorios durante la maniobra de acentuación de la arritmia sinusal respiratoria: influencia del tiempo de maniobra sobre el volumen minuto, fracción espirada de CO2 y variabilidad de la frecuencia cardiaca / Cardiorespiratory adjustments during the accentuation of respiratory sinus arrhythmia: influence from time of maneuver on minute volume, fraction of expired CO 2 , and heart rate variability

RESUMO A frequência cardíaca sofre variações durante o ciclo respiratório, fenômeno conhecido como arritmia sinusal respiratória. A manobra para acentuação da arritmia sinusal respiratória (M-ASR) consiste em manter ventilação educada com uma frequência respiratória de seis ciclos por minuto com relação tempo inspiração/expiração (TI:TE) de 1:1. Este estudo tem como objetivo avaliar o comportamento do volume minuto, da fração expirada de CO2 (FeCO2 infere sobre PaCO2) e do controle autonômico da frequência cardíaca durante a M-ASR com duração maior do que 90s. Foram avaliados 16 homens jovens saudáveis (de 18 a 25 anos). Todos foram orientados a realizar inspirações e expirações lentas com duração de 10 segundos por ciclo, TI:TE de 1:1 e consequente frequência respiratória de seis incursões por minuto, durante quatro minutos. Durante a avaliação foi coletada a frequência cardíaca (FC) batimento a batimento por meio de um cardiofrequencímetro, o volume minuto (VM) e a FeCO2 através de um ergoespirômetro. Para análise estatística empregou-se ANOVA one-way (com post-hoc de Tukey) ou teste de Kruskal-Wallis (com post-hoc de Dunn) quando conveniente (p<0,05). Durante a M-ASR, a FeCO2, o VM e os índices do domínio do tempo da variabilidade da frequência cardíaca (VFC) não sofreram alterações significativas ao longo do tempo. A realização da M-ASR em jovens saudáveis, por mais de 90 segundos, pode ser executada com segurança, sem o risco de hipocapnia e sem a interferência das alterações de FeCO2 nos índices do domínio do tempo da análise de VFC da M-ASR.

RESUMEN La frecuencia cardíaca sufre oscilaciones durante el ciclo respiratorio, fenómeno conocido como arritmia sinusal respiratoria. La maniobra para acentuación de la arritmia sinusal respiratoria (M-ASR) consiste en mantener ventilación educada con frecuencia respiratoria de seis ciclos por minuto con relación al tiempo inspiración/espiración (TI:TE) de 1:1. En este estudio se propone a evaluar la conducta del volumen minuto, de la fracción espirada de CO2 (FeCO2 infiere sobre el PaCO2) y el control autonómico de la frecuencia cardíaca durante la M-ASR con duración mayor de 90s. Se evaluaron 16 varones jóvenes sanos (de 18 a 25 años de edad). Se les orientaron para que realizasen inspiraciones y espiraciones pausadas de 10 segundos de duración por ciclo, TI:TE de 1:1, y consecuente frecuencia respiratoria de seis incursiones por minuto, durante cuatro minutos. Durante la evaluación se recolectaron la frecuencia cardíaca (FC), latido a latido a través de un monitor de frecuencia cardíaca, el volumen minuto (VM) y la FeCO2 mediante un ergoespirómetro. Para el análisis estadístico se empleó ANOVA one-way (con post-hoc de Tukey) o test de Kruskal-Wallis (con post-hoc de Dunn) cuando necesario (p<0,05). Durante la M-ASR, la FeCO2, el VM y los índices del dominio del tiempo para la variabilidad de la frecuencia cardíaca (VFC) no presentaron alteraciones significativas al largo del tiempo. Puede ejecutarse con seguridad la realización de la M-ASR en jóvenes sanos por más de 90 segundos, sin riesgo de hipocapnia y sin interferencia de las alteraciones de la FeCO2 en los índices del dominio del tiempo para analizar la VFC de la M-ASR.

ABSTRACT Heart rate (HR) fluctuate during the respiratory cycle. This phenomenon is known as respiratory sinus arrhythmia. The deep breathing test is to keep a paced breathing in six breathing per minute and I:E relationship 1:1. The purpose of this study is to access minute volume, expired fraction of carbon dioxide (EFCO2) and autonomic control of heart rate during deep breathing test longer than 90 seconds. Sixteen young healthy male (18 - 25 years old) were assessed. The subjects were instructed to perform inspirations and expirations with duration of 10 seconds per cycle, I:E = 1:1, and consequently respiratory rate of 6 cycles per minute, for about four minutes with one minute after and before, totaling six minutes. HR was recorded beat-to-beat using a cardio frequencimeter; MV and EFCO2 was measured and recorded using a mobile ergoespirometer. To analyse statistics differences, ANOVA one way (Tuckey post-hoc) and Kruskall Wallis (Dunn post-hoc) were used (p<0.05). When deep breathing test in course, EFCO2, MV and time domain heart rate variability shows no statistics difference over time. To perform deep breathing test in young healthy male, longer than 90 seconds, can be safety, without risks of hypocapnia and no interference from EFCO2 changes in time domain heart rate variability analysis of M-RSA.