Análise cinemática da mecânica respiratória: efeitos da atividade física e idade

Abstract

O envelhecimento pode causar diversas alterações fisiológicas e estruturais nos sistemas do corpo humano. O sistema respiratório sofre alterações como diminuição da capacidade respiratória, complacência pulmonar e torácica, calcificação das cartilagens costais e diminuição da força muscular. Entretanto, as alterações mecânicas causadas pelo envelhecimento ainda são pouco descritas pela literatura. Nesse contexto, o objetivo geral da dissertação foi descrever os padrões de movimentação toracoabdominal durante a respiração de mulheres fisicamente ativas através da análise cinemática tridimensional, além de avaliar os efeitos do envelhecimento e de um treinamento físico. Para analisar os movimentos respiratórios, foram utilizadas as manobras de volume corrente e capacidade vital. As coordenadas tridimensionais dos 32 marcadores retro-reflexivos posicionados no tronco foram adquiridas por câmeras optoeletrônicas, e posteriormente utilizadas para estimar o volume do tórax superior, tórax inferior e abdômen, para cálculo subsequente das variáveis para a definição do padrão respiratório. No primeiro estudo, o objetivo foi investigar os efeitos do envelhecimento e caracterizar o padrão e a coordenação dos movimentos respiratórios dos compartimentos toracoabdominais. Setenta e três mulheres fisicamente ativas foram divididas em três grupos: jovens, meia idade e idosas, com idade entre 19 e 80 anos. O percentual de contribuição inspiratório e o coeficiente de correlação foram calculados com o objetivo de analisar o padrão e a coordenação de movimento toracoabdominal durante a respiração, respectivamente. Os resultados mostraram que o envelhecimento causa uma mudança no padrão de movimento em ambas as manobras, que inicia com uma respiração torácica superior, passa por uma fase de transição com o aumento da contribuição do tórax inferior e chega a uma maior contribuição abdominal com o aumento da idade. Além disso, a diminuição da coordenação de movimento foi observada com o envelhecimento, apesar das participantes não apresentarem assincronia de movimento. No segundo estudo, o objetivo foiavaliar os efeitos de 12 semanas de um treinamento físico multicomponente no padrão e na coordenação dos movimentos toracoabdominais respiratórios de mulheres fisicamente ativas acima de 40 anos. Trinta e duas mulheres foram divididas em 2 grupos: meia idade e idosas. O treinamento físico multicomponente foi aplicado durante 12 semanas, sendo dividido em 3 sessões semanais com duração de 50 minutos. A variação de volume total inspiratório, o percentual de contribuição inspiratório e o coeficiente de correlação foram calculados com o objetivo de analisar o padrão e a coordenação de movimento durante a respiração pré e pós-treinamento. Os resultados sugerem que 12 semanas de treinamento físico multicomponente podem causar efeitos como o aumento do percentual de contribuição inspiratório do tórax inferior, sendo mais enfatizado na capacidade vital. Além disso, foi observada uma diminuição do percentual de contribuição inspiratório do abdômen, que pode estar relacionada com um aumento da contração abdominal durante uma inspiração forçada, podendo diminuir a mobilização de ar. Todas as participantes apresentaram movimentos respiratórios coordenados, com ênfase na coordenação entre os compartimentos torácicos. Em conclusão, essa dissertação sugere que existe uma mudança no padrão respiratório e uma diminuição da coordenação de movimento, que podem ser reflexos mecânicos das alterações fisiológicas e estruturais do envelhecimento. Além disso, apesar de não ser um treinamento especificamente respiratório, o treinamento físico multicomponente pode proporcionar alterações positivas, como o aumento da contribuição do tórax inferior e, consequentemente, da ação do diafragma. Palavras-chave: Padrão respiratório. Cinemática. Envelhecimento.The aging process could cause several physiological and structural changes in all body systems. The respiratory system undergoes changes, like decrease in the respiratory capacity, decrease in the pulmonary and rib cage compliance, calcification of the costal cartilages and decrease of the muscular strength. However, the age-related mechanical changes are still poorly described in the literature. In this context, the main purpose of this thesis was to describe the thoracoabdominal breathing pattern through the tridimensional kinematic analysis, in addition to investigate the age-related changes and the effects of a physical training. The participants were asked to perform the quiet breathing and vital capacity maneuvers. The tridimensional coordinates of the 32 retro-reflexive markers positioned on the trunk were acquired by the optoelectronic cameras and used to estimate the volume of the superior thorax, inferior thorax and abdomen for the subsequent calculation of variables to describe the breathing pattern. In the first study, the aim was to investigate the aging effects and characterize the breathing motion pattern and coordination. Seventy-three physically active women were divided into three groups: young, middle-aged and elderly, with age between 19 and 80 years. The inspiratory percentage contribution and the correlation coefficient were calculated in order to analyze the breathing motion pattern and coordination, respectively. The results showed that aging could cause a change in the motion pattern in both breathing maneuvers, which starts with a superior thoracic breathing, going through a transition phase with the increase of the inferior thorax contribution, ending with an abdominal breathing with increasing age. Aging also cause changes in the movement coordination, with a decrease in the correlation values in all compartment pairs, although they were not found asynchronous. In the second study, the aim was to investigate the effects of 12 weeks of multicomponent physical training in the thoracoabdominal breathing pattern and coordination of physically active women over 40 years. Thirty-two women were divided into two groups: middle-aged and elderly. The physical training was applied for 12 weeks, composed by threesessions per week, with approximately 50 minutes. The inspiratory total tidal volume, the inspiratory percentage contribution and correlation coefficient were calculated in order to investigate the breathing motion pattern and coordination. The results suggest that 12 weeks of multicomponent physical training could increase the inspiratory percentage contribution of the inferior thorax, emphasized by the vital capacity maneuver. Besides, the decrease in the contribution of the abdomen observed could be related to the increase in the contraction of the abdominal muscles during the inspiratory phase in vital capacity, which could decrease the air mobilization. All the participants showed coordinated movements, with emphasis in the coordination between the thoracic compartments. In conclusion, this thesis suggest that exist a change in the breathing pattern, plus a decrease in the movement coordination, that could be the reflexes of the age-related physiological and structural changes. Besides, although the multicomponent physical training did not work the respiratory muscles specifically, we could observe positive effects, as the increase in the inferior thorax contribution and, consequently, the action of the diaphragm. Keywords: Breathing pattern. Kinematics. Aging.