Arq Bras Cardiol abc Arquivos Brasileiros de Cardiologia Arq. Bras. Cardiol. 0066-782X 1678-4170 Sociedade Brasileira de Cardiologia - SBC RyJPn73YWcxfT98S8QVDMfK S0066-782X2018000300231 10.5935/abc.20180052 Original Articles Pediatric Echocardiography Echocardiographic Assessment of Ventricular Function in Young Patients with Asthma De-Paula Camilla Rayane 1 Magalhães Giselle Santos 1 2 Jentzsch Nulma Souto 1 Botelho Camila Figueredo 1 Mota Cleonice de Carvalho Coelho 2 Murça Tatiane Moisés 3 Ramalho Lidiana Fatima Correa 4 Tan Timothy C. 6 7 8 Capuruço Carolina Andrade Braganca 2 5 Rodrigues-Machado Maria da Gloria 1 Faculdade Ciências Médicas - Minas Gerais Belo Horizonte MG Brazil Faculdade Ciências Médicas - Minas Gerais (FCM-MG), Belo Horizonte, MG - Brazil Faculdade de Ciências Médicas de Minas Gerais Universidade Federal de Minas Gerais Belo Horizonte MG Brazil Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), Belo Horizonte, MG - Brazil Universidade Federal de Minas Gerais Universidade Salgado de Oliveira Belo Horizonte MG Brazil Universidade Salgado de Oliveira, Belo Horizonte, MG - Brazil Universidade Salgado de Oliveira Prefeitura de Belo Horizonte Unidade de Referência Secundária Saudade Belo Horizonte MG Brazil Prefeitura de Belo Horizonte - Unidade de Referência Secundária Saudade, Belo Horizonte, MG - Brazil Prefeitura de Belo Horizonte Clínica Conrad Belo Horizonte MG Brazil Clínica Conrad, Belo Horizonte, MG - Brazil University of Sydney Faculty of Medicine Westmead Hospital Sidney Australia Westmead Hospital - Faculty of Medicine - University of Sydney, Sidney - Austrália University of Sydney University of Western Sydney Faculty of Medicine Blacktown Hospital Sidney Australia Blacktown Hospital - Faculty of Medicine - University of Western Sydney, Sidney - Austrália University of Western Sydney University of New South Wales Faculty of Medicine School of Medical Sciences Sidney Australia School of Medical Sciences - Faculty of Medicine - University of New South Wales, Sidney - Austrália University of South Australia Mailing Address: Maria da Gloria Rodrigues Machado, Alameda Ezequiel Dias, 275. Postal Code 30130-110, Centro, Belo Horizonte. MG - Brazil. E-mail: maria.machado@cienciasmedicasmg.edu.br

Author contributions

Conception and design of the research: Rodrigues-Machado MG; Acquisition of data: De-Paula CR, Magalhães GS, Jentzsch NS, Botelho CF, Murça TM, Ramalho LFC, Bragança Capuruço CA; Analysis and interpretation of the data: De-Paula CR, Magalhães GS, Jentzsch NS, Botelho CF, Mota CCC, Murça TM, Ramalho LFC, Tan TC, Bragança Capuruço CA, Rodrigues-Machado MG; Statistical analysis: De-Paula CR, Magalhães GS, Jentzsch NS, Murça TM, Ramalho LFC, Bragança Capuruço CA, Rodrigues-Machado MG; Writing of the manuscript: De-Paula CR, Magalhães GS, Botelho CF, Mota CCC, Tan TC, Bragança Capuruço CA, Rodrigues-Machado MG; Critical revision of the manuscript for intellectual content: Mota CCC, Tan TC, Bragança Capuruço CA, Rodrigues-Machado MG.

Potential Conflict of Interest

No potential conflict of interest relevant to this article was reported.

 03 2018 110 3 231 239 30 12 2016 04 07 2017 16 11 2017 This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited Abstract Background:

Despite significant advances in understanding the pathophysiology and management of asthma, some of systemic effects of asthma are still not well defined.

 Objectives:

To compare heart function, baseline physical activity level, and functional exercise capacity in young patients with mild-to-moderate asthma and healthy controls.

 Methods:

Eighteen healthy (12.67 ± 0.39 years) and 20 asthmatics (12.0 ± 0.38 years) patients were enrolled in the study. Echocardiography parameters were evaluated using conventional and tissue Doppler imaging (TDI).

 Results:

Although pulmonary acceleration time (PAT) and pulmonary artery systolic pressure (PASP) were within normal limits, these parameters differed significantly between the control and asthmatic groups. PAT was lower (p < 0.0001) and PASP (p < 0.0002) was higher in the asthma group (114.3 ± 3.70 ms and 25.40 ± 0.54 mmHg) than the control group (135.30 ± 2.28 ms and 22.22 ± 0.40 mmHg). The asthmatic group had significantly lower early diastolic myocardial velocity (E', p = 0.0047) and lower E' to late (E'/A', p = 0.0017) (13.75 ± 0.53 cm/s and 1.70 ± 0.09, respectively) compared with control group (15.71 ± 0.34 cm/s and 2.12 ± 0.08, respectively) at tricuspid valve. In the lateral mitral valve tissue Doppler, the asthmatic group had lower E' compared with control group (p = 0.0466; 13.27 ± 0.43 cm/s and 14.32 ± 0.25 cm/s, respectively), but there was no statistic difference in the E'/A' ratio (p = 0.1161). Right isovolumetric relaxation time was higher (p = 0.0007) in asthmatic (57.15 ± 0.97 ms) than the control group (52.28 ± 0.87 ms), reflecting global myocardial dysfunction. The right and left myocardial performance indexes were significantly higher in the asthmatic (0.43 ± 0.01 and 0.37 ± 0.01, respectively) compared with control group (0.40 ± 0.01 and 0.34 ± 0.01, respectively) (p = 0.0383 and p = 0.0059, respectively). Physical activity level, and distance travelled on the six-minute walk test were similar in both groups.

 Conclusion:

Changes in echocardiographic parameters, evaluated by conventional and TDI, were observed in mild-to-moderate asthma patients even with normal functional exercise capacity and baseline physical activity level. Our results suggest that the echocardiogram may be useful for the early detection and evoluation of asthma-induced cardiac changes.

 Keywords: Exertional Dyspnea / physiopathology Echocardiography, Doppler Asthma / physiopathology Vascular Remodeling, Ventricular Dysfunction Ethics Committee of the Faculdade Ciências Médicas-Minas Gerais 14710413.0.0000.5134 This study was approved by the Ethics Committee of the Faculdade Ciências Médicas-Minas Gerais under protocol number 14710413.0.0000.5134. All procedures involved in this study are in accordance with the Helsinki Declaration of 1975, updated in 2013. Informed consent was obtained from all participants included in the study. Introduction

Asthma is characterized by chronic inflammation and remodeling of the airways.1 This remodeling leads to structural changes in the walls of the airways induced by repeated injury and repair, which can cause an irreversible loss of lung function.2 Moreover, asthma can lead to an increase in bronchial angiogenesis3 and remodeling of the pulmonary vessels, culminating in changes in both bronchial and pulmonary circulation.4

The interaction between respiratory diseases and cardiovascular function is complex. Changes in the structure and function of the right ventricle are associated with pulmonary hypertension.5 Recurring hypoxemia and hypercapnia associated with different mediators and cytokines related to chronic inflammation of the airways in patients with asthma cause pulmonary vasoconstriction and the development of pulmonary hypertension, with the consequent hypertrophy/dilatation of the right ventricle.6 Diastolic dysfunction of the right ventricle is the earliest hemodynamic change found in patients with asthma due to the increase in the afterload imposed on the ventricle.7 Pulmonary disease affects the size, shape and function of the right ventricle, but altered respiratory function can also affect the left ventricle.5

Echocardiography is a non-invasive, relatively safe, cost effective and easily accessible method for the right ventricle assessment. Tissue Doppler imaging (TDI) has been demonstrated to furnish a quantitative measure of regional velocities in the myocardium as well as systolic and diastolic intervals.8 TDI can detect subclinical abnormalities of the right ventricle in a phase when conventional echocardiographic findings are still within normal ranges,8 thereby enabling the detection of right ventricular dysfunction in the early stage of a disease.9-11

Recent studies on young adults with asthma have employed TDI and found subclinical diastolic dysfunction directly related to the severity of the condition, suggesting that this imaging technique has greater predictive value than conventional echocardiography for the evaluation of right ventricular function9. Similar findings have been reported for children and adolescents in the stable phase of asthma. Shedeed et al.11 evaluated children and adolescents aged 5 to 15 years with mild to severe asthma and found that TDI demonstrated right ventricular dysfunction that was positively correlated with the severity of the condition, despite the conventional echocardiogram being apparently normal. Likewise, Ozdenir et al.10 found a negative correlation between right ventricular dysfunction and peak expiratory flow in children with asthma, suggesting that TDI has important diagnostic value for the early detection and monitoring of heart repercussions in children with asthma.

The clinical phenotype of asthma can differentially affect myocardial performance. Children with asthma and a predominance of shallow breathing exhibit more severe myocardial dysfunction than those with a predominance of wheezing as the manifestation of the condition.12 The aim of the present study was to compare heart function, quality of life, physical activity level, functional exercise capacity and inspiratory muscle strength/endurance in young patients with mild-to-moderate asthma and healthy controls to determine the impact of this condition on echocardiographic variables.

 Methods Study population

Male and female children and adolescents from 10 to 16 years with mild to moderate asthma were enrolled in the present study. Asthma severity was established based on the guidelines of the Global Strategy for Asthma Management and Prevention.13 The control group comprised of children and adolescents considered healthy. The groups were matched for sex and age.

 Inclusion criteria

The group with asthma comprised children and adolescents with clinical and spirometric diagnosis of asthma, for more than 30 days with no history of acute upper or lower airway infection or exacerbation of the condition. The participants in the control group had a normal clinical history and normal lung function.

 Exclusion criteria

Children and adolescents with acute or chronic lung disease, major thoracic deformities, neuromuscular, cardiovascular, digestive, rheumatic, osteoarticular or genital-urinary disorders, genetic syndromes or any adverse health conditions that limited the safe performance of the tests proposed in the protocol were excluded from the study.

 Evaluation protocol

Height (meters) and weight (kilograms) were measured using an anthropometric scale (FilizolaTM, São Paulo, SP, Brazil). The tests were conducted in two steps. Step 1 - spirometric analysis was performed to confirm the diagnosis and classification of asthma. Next, the quality of life and baseline physical activity questionnaires were administered. The strength and endurance of the inspiratory muscles were then measured. Functional capacity was evaluated using the six-minute walk test (6MWT) 30 minutes after the evaluation of the inspiratory muscles. Step 2 - Echocardiography was performed. The order of the two steps was determined randomly and a maximum interval of 15 days was respected between steps.

 Pulmonary function test

The spirometric variables analyzed were forced vital capacity (FVC), forced expiratory volume in the first second of FVC (FEV1) and the Tiffeneau index (FEV1/FVC). The group with asthma was also submitted to the bronchodilator test 20 minutes after the inhalation of salbutamol (400 µg/dose) distributed in four inhalations of 100 µg with a one-minute period between inhalations. Predicted values were analyzed and described using the equations proposed by Polgar and Promadhat.14 An increase in FEV1 equal to or greater than 12% of the predicted after the administration of salbutamol confirmed the variable limitation to airflow.

 Evaluation of maximum inspiratory pressure

Maximum inspiratory pressure (MIP) was evaluated using an analog pressure gauge (MDI(r) model MVD300, Porto Alegre, Brazil) beginning from residual volume. At least five reproducible measurements were taken and the maneuvers were repeated until the two highest measurements did not differ by more than 5%.15 The highest measurement was used to establish the load for the evaluation on inspiratory muscle endurance.

 Evaluation of inspiratory muscle endurance

Inspiratory muscle endurance was evaluated after the determination of MIP, using a modified version of the protocol proposed by Sette et al.16 Inspiratory muscle endurance was defined as the maximum time tolerated of spontaneous breathing with a load corresponding to 30% of MIP until exhaustion, which was defined as the inability to overcome inspiratory resistance in two consecutive attempts. The criteria for interrupting the test were intense weariness, dizziness, discomfort, cheek pain or peripheral oxygen saturation (SpO2) less than 85%.

 Evaluation of functional capacity using the 6MWT

The 6MWT was performed based on the guidelines of the American Thoracic Society. The participant was instructed to walk as fast as possible along a 30-meter flat corridor marked every three meters and received standardized verbal encouragement every 30 seconds by the same evaluator. A second evaluator remained at one of the extremities of the track to assist in the data collection at the beginning and end of the test. Blood pressure (BP), respiratory rate (RR), heart rate (HR), SpO2, and the Borg dyspnea score at rest and during exertion were the variables measured at the beginning and end of the test. The 6MWT was performed twice, with a 30-minute rest interval between tests. The test on which the participant travelled the longer distance was considered in the statistical analysis. The criteria for interrupting the test were extreme weariness, SpO2 less than 85% or any other discomfort. The participant was told that the test could be interrupted at any type if he/she felt any discomfort. Dyspnea at rest and during exertion was evaluated using the modified Borg scale,17 which is scored from 0 to 10 points based on verbal responses that correspond to no or maximum shortness of breath, respectively.

 Evaluation of quality of life

Quality of life was evaluated using the Pediatric Quality of Life InventoryTM version 4.0 (PedsQL 4.0).18,19 Self-assessments were available for the following age groups: 5 to 7, 8 to 12 and 13 to 18 years. The items on the forms for each age group are similar, differing only in terms of the use of language adequate to the level of development. The quality of life of the group with asthma was also evaluated using the Paediatric Asthma Quality of Life Questionnaire (PAQLQ),20 which has been translated and culturally adapted to Brazilian Portuguese for children and adolescents aged 7 to 17 years.21

Evaluation of baseline physical activity

Physical activity was evaluated using the Physical Activity Questionnaire - Child (PAQ-C),22 which measures the level of physical activity of children and adolescents in the previous week.

 Evaluation of echocardiographic variable

A single pediatric cardiologist who was blinded to the respiratory status of the participants performed the echocardiogram. The exam was performed with the participant positioned in left lateral and dorsal decubitus. The Toshiba echocardiograph was used with variable frequency transducers from 2.0 to 7.0 MHz. At least five consecutive beats were obtained from the parasternal window to determine the inner diameters of the ventricles. The exams were recorded and analyzed offline by two specialists in pediatric echocardiography.

The left and right ventricular functions were assessed by two-dimensional echocardiography: M-mode, color-flow imaging, standard pulsed-wave Doppler and TDI, according to guidelines of the American Society of Echocardiography. The following data were collected for statistical evaluation: measurements of aortic dimension, left atrium, right ventricle anterior wall, right ventricular end-diastolic dimension, interventricular septum, left ventricular end-diastolic dimension, left ventricular systolic dimension and left ventricle posterior wall obtained by the M mode paraesternal long and short axis view. There was no patient with congenital heart disease and all of them had symmetric left ventricular systolic function.

The apical four-chamber view enables studying blood inflow through the atrioventricular valves. The early (E) and late (A) diastolic velocities of mitral and tricuspid valves and E/A ratio were used to evaluate biventricular filling function. TDI was used to evaluate cardiac load and determine the myocardial performance index (MPI). The left ventricular TDI was achieved at the lateral wall through the mitral annulus, whereas the right ventricular TDI was achieved through the tricuspid lateral annulus. The recordings of peak early (E') and late (A') diastolic velocities, E´/A´ ratio, systolic (S´) annular velocity, isovolumetric relaxation time (IVRT) and isovolumetric contraction time (IVCT) were obtained in the apical four-chamber view. MPI is defined as the IVCT and IVRT divided by the ejection time (ET) (Figure 1).

Tissue Doppler imaging performed at tricuspid annulus in apical 4-chamber view (E'- peak early diastolic annular tricuspid velocity; A': peak late diastolic annular tricuspid velocity; S': systolic annular velocity; IVRT: isovolumetric relaxation time; IVCT: isovolumetric contraction time; ET: ejection time)

The right ventricular systolic function was assessed by fractional area change (FAC), derived from tricuspid lateral annular systolic velocity wave (S') and tricuspid annular plane systolic excursion (TAPSE).

Pulmonary systolic arterial pressure (PSAP) was also estimated using two methods. Pulsed-wave Doppler tracing across the pulmonary valve was performed using the pulmonary acceleration time (PAT) by left parasternal short-axis view (Figure 2). The normal profile is symmetrical in shape. When pulmonary pressure and pulmonary vascular resistance are high, the peak occurs earlier. The other method was measuring maximal tricuspid regurgitation velocity, applying the modified Bernoulli equation to convert this value into pressure values and adding the estimated right atrial pressure (RAP). Normal RAP was considered 5 mmHg. PSAP = tricuspid regurgitation gradient + RAP. PSAP = (Vmax² x 4) + RAP. Normal systolic arterial pressure is up to 30 mmHg at rest and up to 40 mmHg during exercise.

Pulsed-wave Doppler of pulmonary artery (PAT: pulmonary acceleration time = interval from onset of pulmonary flow to peak velocity; shorter acceleration time = higher pulmonary arterial pressure)

Sample size

In order to calculate the sample size, we considered as objective to test the equality of the means of the mitral E-wave velocity among the groups of asthmatic patients and controls.23 In order to detect a minimum difference of 4.7 cm/s between means, with a significance of 5%, minimum power of 80%, and variance based on a previous study,9 it was necessary to obtain a ratio of 0.9 between controls/asthmatics, corresponding to 20 asthmatic children and 18 controls.

 Statistical analysis

The Kolmogorov-Smirnov test was used to determine the normality of the data. The variables were expressed as central tendency (mean and median) and variability (standard error of the mean or interquartile range-IQR). When appropriate, either the non-paired t-test or the Mann-Whitney test was used for the comparison of the different variables analyzed, and either Pearson's or Spearman's correlation coefficient were calculated to evaluate associations between the independent variables and response variable. All analyses were performed with the GraphPad Prism software (version 5.0, GraphPad Software, Inc., La Jolla, CA, USA). A p-value < 0.05 was considered indicative of statistical significance.

 Results Anthropometric and pulmonary function test data

Control and asthmatic groups were similar with regard to age, weight, height, and body mass index (BMI). FEV1 and the Tiffeneau index (FEV1/FVC) were significantly lower in the group with asthma than the control group (Table 1). All asthmatic patients were clinically stable. Of the 20 patients, 86.95% presented mild asthma, 8.70% moderate asthma and 4.35% very severe asthma.

Anthropometric data, and pulmonary function test in control and asthmatic groups
Variable Control (n = 18) Asthma (n = 20) p
Age (years) 12.67 ± 0,39 12.0 ± 0.38 0.143M
Male sex 44. 44% 50% -
Weight (Kg) 52.5 ± 5.0 50.3 ± 3.2 0.21T
Height (m) 1.57 ± 0.34 1.53 ± 0.22 0.44T
BMI 21.1 ± 1.4 21.0 ± 1.0 0.93T
Normal weight range 44.45% 47.6% -
Overweight 33.33% 23.8% -
Obese 22.22% 28.6% -
Pulmonary function
FVC (% predicted) 108.7% ± 4.7 95.8% ± 3.1 0.814T
FEV1 (% predicted) 102.2% ± 4.9 84.4% ± 3.5 0.011T
FEV1 /FVC (%) 95.7% ± 1.6 86.4% ± 2.9 0.027T

Data expressed as mean ± SEM. BMI: body mass index; FVC: forced vital capacity; FEV1: forced expiratory volume in first second of FVC; FEV1/FVC: Tiffeneau index. Comparison between the two groups was made through the t-student or non-parametric statistical test Mann-Whitney test.

t-Student and

Mann-Whitney.

 Echocardiographic characteristics

In the present study, conventional and tissue echocardiographic parameters in healthy and asthmatic children and adolescents free of any cardiovascular symptoms were assessed.

TAPSE, FAC% and S' were similar in both asthmatic and control groups. MPI was higher in asthmatic group. TDI of right diastolic function revealed that E', A' and the E'/A' ratio, evaluated in the tricuspid annulus, differed significantly between groups. Similarly, E and A diastolic annular tricuspid velocity and E/A differed significantly between groups (Table 2). Moreover, the IVRT was significantly (p = 0.0007) higher in asthmatic group (57.15 ± 0.97 ms) in relation to control (52.28 ± 0.87 ms) group.

Doppler echocardiogram parameters of right ventricle systolic and diastolic function in control and asthmatic groups
Variable (normal value) Systolic function p
Control (n = 18) Asthma (n = 20)
TAPSE cm ( > 1.6) 1.9 ± 0.19 1.8 ± 0.11 0.184M
FAC % ( > 35) 40 ± 3.21 38 ± 2.89 0.212M
S' cm/s ( > 9.5) 12.29 ± 0.26 11.67 ± 0.34 0.3342M
MPI ( < 0.55) 0.40 ± 0.01 0.43 ± 0.01 0.0383M
Diastolic function
Tricuspid E'/A' ratio ( > 0.52) 2.12 ± 0.08 1.70 ± 0.09 0.0017T
Tricuspid E' cm/s ( > 7.8) 15.71 ± 0.34 13.75 ± 0.53 0.0047T
Tricuspid E/A ratio ( > 0.8) 2.34 ± 0.09 1.71 ± 0.06 < 0.0001T

Data expressed as mean ± SEM. TAPSE: tricuspid annular plane systolic excursion; FAC %: fractional area change; S': systolic myocardial velocity; MPI: myocardial performance index; E': early diastolic myocardial velocity; A': late diastolic myocardial velocity; E: peak early diastolic annular tricuspid velocity; A: peak late diastolic annular tricuspid velocity (atrial contraction). Data analysis for comparison between the two groups was made through the t-student or non-parametric statistical test Mann-Whitney test.

t-Student and

Mann-Whitney. In the tricuspid valve, the value of MPI is 0.39 (0.6) and 0.43 (0.6) for control and asthmatic groups.

Although PAT and PASP were within normal limits (> 130 ms and < 35 mmHg, respectively), these parameters differed significantly between the control and asthmatic groups. PAT was lower (p < 0.0001) and PASP (p < 0.0002) was higher in the asthma group (114.3 ± 3.70 ms and 25.40 ± 0.54 mmHg) than the control group (135.30 ± 2.28 ms and 22.22 ± 0.40 mmHg).

Table 3 shows that S' was lower and the MPI was higher in the group with asthma. TDI of left diastolic function revealed that both E' and A' differed significantly between groups. Peak E and A diastolic annular mitral velocity and E/A differed significantly between groups.

Doppler echocardiogram parameters of left ventricle systolic and diastolic function in control and asthmatic groups
Variable (normal value) Systolic function p
Control (n = 18) Asthma (n = 20)
Ejection fraction % (> 35) 69.0 ± 0.47 69.0 ± 0.80 0.4677T
Lateral mitral S' cm/s (> 6.7) 8.01 ± 0.20 7.30 ± 0.21 0.0170M
MPI (< 0.55) 0.34 ± 0.01 0.37 ± 0.01 0.0059T
Diastolic function
Lateral mitral E'/A' ratio (> 0.82) 2.89 ± 0.09 2.52 ± 0.20 0.1161T
Lateral mitral E' cm/s (> 10.0) 14.32 ± 0.25 13.27 ± 0.43 0.0466T
Mitral E/A ratio (> 0.8) 3.42 ± 0.17 2.25 ± 0.14 < 0.0001T

Data expressed as mean ± SEM. S': systolic myocardial velocity; MPI: myocardial performance index; E': early diastolic myocardial velocity; A': late diastolic myocardial velocity; E: peak early diastolic annular mitral velocity; A: peak late diastolic annular mitral velocity (atrial contraction). Data analysis for comparison between the two groups was made through the t-student or non-parametric statistical test Mann-Whitney test.

t-Student and

Mann-Whitney. In the mitral valve, the value S' is 7.93 (1.07) and 7.12 (1.08) for control and asthmatic groups.

Among the 18 healthy children and adolescents submitted to echocardiograms, nine were submitted to an evaluation of inspiratory muscle endurance and functional capacity, along with the administration of the questionnaires on quality of life and level of physical activity. The group with asthma was submitted to all tests employed in the present study.

 Inspiratory muscle endurance

No significant differences between control and asthma groups were found regarding MIP (109.4 ± 14.19 cmH2O and 92.14 ± 5.62 cmH2O, p = 0.178) or baseline dyspnea (0.14 ± 0.09 and 0.18 ± 0.10, p = 0.871). Despite the shorter respiratory muscle endurance time in the group with asthma (128.9 ± 14.08 s), the difference did not achieve statistical significance in comparison with control group (154.9 ± 46.69 s). Final Borg scale scores were significantly higher in comparison to the baseline evaluation in both groups. Moreover, the group with asthma (6.1 ± 0.39) had significantly (p = 0.0129) higher final Borg scores in comparison to the control group (3.67 ± 0.41).

 Baseline physical activity and functional exercise capacity

Mean baseline physical activity, evaluated by PAQ-C, was similar (p = 0.65) in both control (2.2) and asthmatic (2.04) groups. The mean number of hours spent in front of the television per day was five hours in the control group and 5.71 hours in the group with asthma.

The functional exercise capacity was evaluated by 6MWT. All participants completed the test without interruption. No significant differences between groups were found regarding the cardiopulmonary variables (BP, HR, SpO2, and dyspnea). The walked distance did not differ (p = 0,239) between control (327.3 ± 15.73 m) and asthma (328.8 ± 8.61 m) groups.

 Evaluation of quality of life

The quality of life in control and asthmatic groups was measured using the PedsQL 4.0. No significant difference between groups was found regarding the mean total PedsQL 4.0 score (p = 0.418) or separately the scores on the emotional (p = 0.698), social (p = 0.730), school functioning (p = 0.626) and psychosocial (p = 0.984) domains. The score on the physical domain, however, was significantly lower (p = 0.005) in the group with asthma (74.06 ± 2.54) in comparison to the control group (92.86 ± 3.71). Regarding the PAQLQ, no significant differences between sexes were found on any of the domains. The "symptoms" domain had the greatest negative impact (5.22 ± 0.23).

 Discussion

The present findings demonstrate for the first time that PAT was significantly lower and PSAP was significantly higher in the group with asthma compared to the controls. TDI has been used to evaluate quantitative measurements of regional velocities of the myocardium and both the systolic and diastolic intervals.8 TDI enables the detection of right ventricular dysfunction in the early stages of respiratory disease.9 In the current study, significant differences between groups were found regarding E' and A' evaluated in the tricuspid and mitral annuli. In addition, the MPI of the right and left ventricles was significantly higher in the group with asthma. Interestingly, respiratory muscle performance, baseline physical activity level and exercise capacity were similar in both groups. Taken together, these findings suggest that echocardiographic parameters, especially TDI parameters, can be useful as a complementary evaluation for patients with asthma, allowing the early detection of repercussions on the heart.

The interaction between respiratory diseases and cardiovascular function is complex. Changes in the structure and function of the right ventricle are associated with pulmonary hypertension.5 In the present study, although the conventional echocardiogram demonstrated no evidence of changes in the structure of the right ventricle, the group with asthma exhibited a reduction in PAT and an increase in PSAP in relation to control group. Recent study has demonstrated that PAT inversely correlates with right heart catheterization-measured pulmonary hemodynamics and directly correlates with pulmonary arterial compliance in children.24 Unlike findings described in studies by Shedeed et al.,11 Ozdemir et al.10 and Zedan et al.,12 no right ventricular hypertrophy was found in the group with asthma in the present investigation. Moreover, in the current study the conventional Doppler echocardiogram revealed statistically significant difference between the controls and the group with asthma regarding peak velocities during the early diastole and atrial contraction (E, A and E/A) evaluated in the annulus of the mitral and tricuspid valves. In contrast, Shedeed et al.11 found no significant differences in these variables between controls and a group with asthma or between the different degrees of asthma severity.

A number of studies have demonstrated that patients with asthma exhibit diastolic dysfunction.9,11,12 Indeed, in the current study significant differences between the controls and the group with asthma were found regarding myocardial diastolic velocities E' and A' as well as the E'/A' ratio evaluated in the tricuspid annulus. Similar results were found in the mitral valve annulus, with a reduction in myocardial velocity during early diastole and an increase in myocardial velocity during atrial contraction. A significant increase in the IVRT was also found in the group with asthma, contributing to a significant increase in the MPI. In contrast, the increase in the MPI of the left ventricle occurred at the cost of a reduction in systolic velocity in the ventricle.

The clinical phenotype of asthma may differentially affect myocardial performance. Zedan et al.12 compared the MPI of children with asthma according to the phenotype (predominance of shallow breathing or wheezing as the clinical manifestation) and found that those with shallow breathing had a higher MPI. In the present study, the asthmatic children and adolescents were evaluated in a single group based only on the clinical and spirometric diagnosis of asthma.

In the current study, MIP was similar in both groups, despite the significant reductions in FEV1 and Tiffeneau index in the asthmatic group. The results of studies involving inspiratory muscle strength in asthmatic children and adolescents are conflicting. Some studies show that there is no difference,25 26 and other studies show that the strength of the inspiratory muscles of children and adolescents with asthma is reduced relative to their peers.27 Similar results were observed in inspiratory muscle endurance. Endurance test was similar in the control and asthmatic groups. However, exertion dyspnea evaluated at the end of the endurance test was significantly more intense in the group with asthma, suggesting that this variable may have a discriminative value between healthy individuals and those with asthma when submitted to the same level of inspiratory muscle overload. There is a number of determinant factors of inspiratory muscle endurance, such as contraction strength and duration, shortening velocity, the relationship between baseline inspiratory pressure (IP) and MIP (IP/MIP) and the inspiratory flow pattern adopted by patients during the evaluation.28 Further studies are needed to clarify the greater shortness of breath in the group with asthma.

The 6MWT is considered a safe, easy-to-administer method for the evaluation of sub-maximum exercise capacity in healthy children and adolescents,29 as well as those with respiratory diseases.30-32 Similar to the results of Basso et al.31 and Soares et al.,27 in the present study, no significant difference between groups was found regarding the distance walked or the cardiovascular variables analyzed before and after the 6MWT. In the same way, studies using other functional capacity assessment methods, such as the shuttle walking test33 and cardiopulmonary exercise test34 also did not observe a difference between asthmatic children and adolescents and control group.

Quality of life is one of the most important outcomes in the evaluation of patients with chronic disease. In the present study, this aspect was evaluated using a generic questionnaire as well as a specific questionnaire for children and adolescents with asthma. Regarding the generic questionnaire, quality of life was similar in both groups with regard to most domains, except the score on the physical domain, which was significantly lower in the group with asthma. In agreement with data described by Basaran et al.35 and Andrade et al.,30 the mean score on the asthma-specific questionnaire was 5.67 ± 0.23, which indicates a good quality of life among the children and adolescents studied in the present investigation.

Limitations of the study

The small sample size could be considered a limitation of the present study. However, even with the small number of participants, it was possible to demonstrate changes in conventional and tissue echocardiographic variables among the children and adolescents with asthma in comparison to the control group. Another limitation regards the evaluation of functional capacity. The 6MWT is considered a sub-maximal exercise test for measuring physical functional capacity. It is possible that the variables analyzed on a maximum cardiopulmonary stress test would be more sensitive in detecting differences in functional capacity between individuals considered healthy and those with asthma. A third limitation was the failure to evaluate the breathing pattern adopted during the respiratory muscle endurance test. The record of inspiratory flow allows the evaluation of inspiratory time, expiratory time, total cycle and the inspiratory time/total cycle ratio, as performance on the endurance test can vary depending on the breathing pattern adopted. The precise mechanism to clarify the difference in exertion dyspnea between healthy individuals and those with asthma during the inspiratory muscle endurance test needs to be determined.

 Conclusion

Patients with asthma presented significant changes in diastolic velocities of the myocardium and the MPI of both ventricles, but with no repercussions regarding exercise capacity evaluated using the 6MWT. Further studies are needed to confirm these findings and to evaluate the clinical implications of these abnormalities.

Sources of Funding

There were no external funding sources for this study.

Study Association

This study is not associated with any thesis or dissertation work.

Ethical approval and informed consent

This study was approved by the Ethics Committee of the Faculdade Ciências Médicas-Minas Gerais under protocol number 14710413.0.0000.5134. All procedures involved in this study are in accordance with the Helsinki Declaration of 1975, updated in 2013. Informed consent was obtained from all participants included in the study.

 Acknowledgement

This work was supported by the Fundação Lucas Machado (FELUMA), Faculdade Ciências Médicas-Minas Gerais, Pós-Graduação em Ciências da Saúde and Clínica Conrad. Camilla R de Paula, undergraduate student received support from Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG.), Brazil. We are thankful to Isabel Cristina Gomes for additional statistical assistance.

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Soares AA Barros CM Santos CG Dos Santos MR Silva JR Silva WM Junior Respiratory muscle strength and pulmonary function in children with rhinitis and asthma after a six-minute walk test. J Asthma 05 2017 10 1 7 10.1080/02770903.2017.1326133 28 Rochester DF. Tests of respiratory muscle function. Clin Chest Med. 1988;9(2):249-61. PMID: 3292126. Rochester DF. Tests of respiratory muscle function Clin Chest Med 1988 9 2 249 261 3292126 29 Geiger R, Strasak A, Treml B, Gasser K, Kleinsasser A, Fischer V, et al. Six-minute walk test in children and adolescents. J Pediatr. 2007;150(4):395-9, 399.e1-2. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.jpeds.2006.12.052. Geiger R Strasak A Treml B Gasser K Kleinsasser A Fischer V Six-minute walk test in children and adolescents J Pediatr 2007 150 4 395 399 399.e1-2 doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.jpeds.2006.12.052 30 Andrade LB, Silva DA, Salgado TL, Figueroa JN, Lucena-Silva N, Britto MC. 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Effects of physical exercise on quality of life, exercise capacity and pulmonary function in children with asthma J Rehabil Med 2006 38 2 130 135 10.1080/16501970500476142 Artigo Original Ecocardiografia Pediátrica Avaliação Ecocardiográfica da Função Ventricular em Pacientes Jovens com Asma De-Paula Camilla Rayane 1 Magalhães Giselle Santos 1 2 Jentzsch Nulma Souto 1 Botelho Camila Figueredo 1 Mota Cleonice de Carvalho Coelho 2 Murça Tatiane Moisés 3 Ramalho Lidiana Fatima Correa 4 Tan Timothy C. 6 7 8 Capuruço Carolina Andrade Braganca 2 5 Rodrigues-Machado Maria da Gloria 1 Faculdade Ciências Médicas - Minas Gerais (FCM-MG), Belo Horizonte, MG - Brasil Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), Belo Horizonte, MG - Brasil Universidade Salgado de Oliveira, Belo Horizonte, MG - Brasil Prefeitura de Belo Horizonte - Unidade de Referência Secundária Saudade, Belo Horizonte, MG - Brasil Clínica Conrad, Belo Horizonte, MG - Brasil Westmead Hospital - Faculty of Medicine - University of Sydney, Sidney - Austrália Blacktown Hospital - Faculty of Medicine - University of Western Sydney, Sidney - Austrália School of Medical Sciences - Faculty of Medicine - University of New South Wales, Sidney - Austrália Correspondência: Maria da Gloria Rodrigues Machado, Alameda Ezequiel Dias, 275. CEP 30130-110, Centro, Belo Horizonte. MG - Brasil. E-mail: maria.machado@cienciasmedicasmg.edu.br

Contribuição dos autores

Concepção e desenho da pesquisa: Rodrigues-Machado MG; Obtenção de dados: De-Paula CR, Magalhães GS, Jentzsch NS, Botelho CF, Murça TM, Ramalho LFC, Bragança Capuruço CA; Análise e interpretação dos dados: De-Paula CR, Magalhães GS, Jentzsch NS, Botelho CF, Mota CCC, Murça TM, Ramalho LFC, Tan TC, Bragança Capuruço CA, Rodrigues-Machado MG; Análise estatística: De-Paula CR, Magalhães GS, Jentzsch NS, Murça TM, Ramalho LFC, Bragança Capuruço CA, Rodrigues-Machado MG; Redação do manuscrito: De-Paula CR, Magalhães GS, Botelho CF, Mota CCC, Tan TC, Bragança Capuruço CA, Rodrigues-Machado MG; Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo intelectual importante: Mota CCC, Tan TC, Bragança Capuruço CA, Rodrigues-Machado MG.

Potencial conflito de interesses

Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.

 Resumo Fundamento:

Apesar de avanços significativos no entendimento da fisiopatologia e manejo da asma, alguns efeitos sistêmicos da asma ainda não são bem definidos.

 Objetivos:

Comparar a função cardíaca, o nível de atividade física basal, e a capacidade funcional de pacientes jovens com asma leve a moderada com controles saudáveis.

 Métodos:

Dezoito voluntários saudáveis (12,67 ± 0,39 anos) e 20 pacientes asmáticos (12,0 ± 0,38 anos) foram incluídos no estudo. Os parâmetros de ecocardiografia foram avaliados pelo exame de ecocardiogragia com Doppler convencional e tecidual (EDT).

 Resultados:

Apesar de o tempo de aceleração pulmonar (TAP) e da pressão arterial sistólica pulmonar (PASP) encontrarem-se dentro da faixa de normalidade, esses parâmetros foram significativamente diferentes entre o grupo controle e o grupo asmático. O TAP foi menor (p < 0,0001) e a PASP maior (p < 0,0002) no grupo de indivíduos asmáticos (114,3 ± 3,70 ms e 25,40 ± 0,54 mmHg) que o grupo controle (135,30 ± 2,28 ms e 22,22 ± 0,40 mmHg). O grupo asmático apresentou velocidade diastólica inicial do miocárdio (E', p = 0,0047) e relação entre E' e velocidade tardia mais baixas (E'/A', p = 0,0017) (13,75 ± 0,53 cm/s e 1,70 ± 0,09, respectivamente) em comparação ao grupo controle (15,71 ± 0,34 cm/s e 2,12 ± 0,08, respectivamente) na valva tricúspide. No exame Doppler tecidual do anel mitral lateral, o grupo asmático apresentou menor E' em comparação ao grupo controle (p = 0,0466; 13,27 ± 0,43 cm/s e 14,32 ± 0,25 cm/s, respectivamente), mas não houve diferença estatística na razão E'/A' (p = 0,1161). O tempo de relaxamento isovolumétrico foi maior no grupo de pacientes asmáticos (57,15 ± 0,97 ms) que no grupo controle (52,28 ± 0,87 ms) (p = 0,0007), refletindo uma disfunção global do miocárdio. O índice de performance miocárdica direito e esquerdo foi significativamente maior no grupo asmático (0,43 ± 0,01 e 0,37 ± 0,01, respectivamente) que no grupo controle (0,40 ± 0,01 e 0,34 ± 0,01, respectivamente) (p = 0,0383 e p = 0,0059 respectivamente). O nível de atividade física e a distância percorrida no teste de caminhada de seis minutos foram similares entre os grupos.

 Conclusão:

Mudanças nos parâmetros ecocardiográficos, avaliados pela ecocardiografia convencional e pela EDT foram observadas em pacientes com asma moderada a grave com capacidade funcional e nível de atividade física basal normais. Nossos resultados sugerem que o ecocardiograma pode ser útil para a detecção precoce e a evolução de alterações cardíacas induzidas pela asma. (Arq Bras Cardiol. 2018; 110(3):231-239)

 Palavras-chave: Dispneia de esforço / fisiopatologia Ecocardiografia Doppler Asma / fisiopatologia Remodelação Vascular Disfunção Ventricular Comitê de Ética da Faculdade Ciências Médicas - Minas Gerais 14710413.0.0000.5134 Este estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética da Faculdade Ciências Médicas - Minas Gerais sob o número de protocolo 14710413.0.0000.5134. Todos os procedimentos envolvidos nesse estudo estão de acordo com a Declaração de Helsinki de 1975, atualizada em 2013. O consentimento informado foi obtido de todos os participantes incluídos no estudo. Introdução

A asma é caracterizada por inflamação crônica e remodelamento das vias aéreas.1 Esse remodelamento leva a mudanças estruturais nas paredes das vias aéreas induzidas por danos e reparos repetidos que podem resultar em perda irreversível da função pulmonar.2 Além disso, a asma pode causar um aumento na angiogênese nos brônquios3 e remodelamento dos vasos pulmonares, culminando em mudanças tanto na circulação brônquica como pulmonar.4

A interação entre doenças respiratórias e a função cardiovascular é complexa. Mudanças na estrutura e na função do ventrículo direito estão associadas com hipertensão pulmonar.5 Hipoxemia e hipercapnia recorrentes, associadas a diferentes mediadores e citocinas relacionados à inflamação crônica das vias aéreas nos pacientes com asma causam vasoconstrição pulmonar e desenvolvimento de hipertensão pulmonar, com consequente hipertrofia/dilatação do ventrículo direito.6 A disfunção diastólica do ventrículo direito é a alteração hemodinâmica mais precoce nos pacientes com asma, devido ao aumento na pós-carga imposta ao ventrículo.7 A doença pulmonar afeta o tamanho, o formato e a função do ventrículo direito, embora a função respiratória alterada também possa afetar o ventrículo esquerdo.5

A ecocardiografia é um método acessível, não invasivo, relativamente seguro e de baixo custo para avaliação do ventrículo direito. A ecocardiografia com Doppler tecidual (EDT) fornece uma medida quantitativa das velocidades regionais no miocárdio bem como de intervalos sistólicos e diastólicos.8 A EDT consegue detectar anormalidades subclínicas do ventrículo direito quando os achados do ecocardiograma convencional encontram-se na faixa de normalidade,8 permitindo, assim, a detecção da disfunção do ventrículo direito em estágios iniciais de uma doença.9-11

Estudos recentes com adultos jovens asmáticos, em que a EDT foi utilizada, encontraram disfunção diastólica subclínica diretamente relacionada à gravidade da doença, sugerindo que essa técnica de imagem possui maior valor preditivo que o exame convencional para a avaliação da função do ventrículo direito.9 Resultados similares foram relatados para crianças e adolescentes em fase estável da asma. Shedeed11 avaliou crianças e adolescentes com idade entre 5 e 15 anos, com diagnóstico de asma moderada a grave, e os resultados da EDT apontaram disfunção ventricular direita positivamente correlacionada com a gravidade da doença, apesar de resultados aparentemente normais na ecocardiografia convencional. Ozdemir et al.10 relataram uma correlação negativa entre a disfunção ventricular direita e o fluxo expiratório máximo em crianças com asma, sugerindo que a EDT tem importante valor diagnóstico na detecção precoce e monitoramento das repercussões cardíacas em crianças com asma.

O fenótipo clínico da asma pode afetar o desempenho miocárdico de maneiras diferentes. Crianças com asma e predominância de respiração superficial, como manifestação da doença, apresentam disfunção mais grave do miocárdio que aquelas com predominância de sibilo.12 O objetivo do presente estudo foi comparar a função cardíaca, a qualidade de vida, o nível de atividade física, a capacidade funcional e a força/endurance muscular inspiratória em pacientes jovens com asma leve a moderada, e em controles saudáveis para determinar o impacto dessa doença sobre variáveis ecocardiográficas.

 Métodos População do estudo

Crianças e adolescentes do sexo masculino e feminino, com idade entre 10 e 16 anos, com asma leve a moderada foram incluídos no estudo. A gravidade da asma foi estabelecida com base nas diretrizes da Estratégia Global para o Manejo e Prevenção da Asma (Global Strategy for Asthma Management and Prevention).13 O grupo controle foi composto de crianças e adolescentes considerados saudáveis. Os grupos foram pareados quanto ao sexo e a idade.

 Critérios de inclusão

O grupo com asma consistiu em crianças e adolescentes com diagnóstico clínico e espirométrico de asma, há mais de 30 dias sem história de infecção aguda das vias aéreas superiores ou inferiores, ou agravamento dessa condição. Os participantes do grupo controle apresentavam história clínica e função pulmonar normais.

 Critérios de exclusão

Foram excluídos do estudo crianças e adolescentes com doença pulmonar aguda ou crônica, deformidade torácica importante, doenças neuromuscular, cardiovascular, digestiva, reumática, osteoarticular ou genitourinária, síndrome genética ou qualquer condição adversa à saúde que comprometesse a segurança dos participantes na realização dos testes propostos no protocolo.

 Protocolo de avaliação

Altura (m) e peso (Kg) foram medidos utilizando-se uma balança antropométrica (FilizolaTM, São Paulo, SP, Brasil). Os testes foram realizados em duas etapas: Etapa 1 - análise espirométrica para confirmar o diagnóstico e a classificação da asma. Em seguida, foram administrados os questionários de qualidade de vida e atividade física basal. A força e a endurance dos músculos inspiratórios foram então medidas. A capacidade funcional foi avaliada pelo teste de caminhada de seis minutos (TC6M) 30 minutos após a avaliação dos músculos inspiratórios. Etapa 2 - Exame de ecocardiografia. A ordem das duas etapas foi determinada aleatoriamente com um intervalo máximo de 15 dias entre elas.

 Teste de função pulmonar

As variáveis espirométricas analisadas foram a capacidade vital forçada (CVF), o volume expiratório forçado no primeiro segundo de CVF (VEF1) e o índice de Tiffeneau (VEF1/CVF). O grupo com asma também foi submetido à prova broncodilatadora, 20 minutos após inalação de salbutamol (400 µg/dose, distribuído em quatro inalações de 100 µg, com um minuto de intervalo entre as inalações). Os valores previstos foram analisados e descritos pelas equações propostas por Polgar e Promadhat.14 Um aumento no VEF1 igual ou maior que 12% do predito, após a administração de salbutamol, confirmavam a limitação variável ao fluxo de ar.

 Avaliação da pressão inspiratória máxima

A pressão inspiratória máxima (PImax) foi avaliada utilizando-se um manovacuômetro analógico (MDI® modelo MVD300, Porto Alegre, Brasil), iniciando-se a partir do volume residual. Foram realizadas no mínimo cinco medidas reprodutíveis, e as manobras foram repetidas até as duas maiores medidas não se diferirem mais que 5% entre si.15 O maior valor medido foi usado para se estabelecer a carga para a avaliação da endurance muscular inspiratória.

 Avaliação da <bold><italic>endurance</italic></bold> muscular inspiratória

A endurance muscular inspiratória foi avaliada após a determinação da PImax, utilizando-se uma versão modificada do protocolo proposto por Sette et al.,16 A endurance muscular inspiratória foi definida como o tempo máximo tolerado em respiração espontânea com carga correspondente a 30% da PImax até exaustão, que foi definida como incapacidade de superar a carga inspiratória em duas tentativas consecutivas. Os critérios para interrupção do teste foram cansaço extremo, tontura, desconforto, dor nas bochechas ou saturação periférica de oxigênio (SpO2) menor que 85%.

 Avaliação da capacidade funcional pelo TC6M

O TC6M foi realizado com base nas diretrizes da Sociedade Torácica Americana (American Thoracic Society). O participante era orientado a caminhar o mais rápido possível ao longo de um corredor plano de 30 metros, marcado a cada 3 metros, recebendo incentivo verbal de um mesmo avaliador a cada 30 segundos. Um segundo avaliador permanecia em uma das extremidades do percurso para auxiliar na coleta de dados no início e no final do teste. Pressão arterial (PA), frequência respiratória (FR), frequência cardíaca (FC), SpO2, e escore de dispneia de Borg em repouso e durante o esforço físico foram medidos no início e no final do teste. O TC6M foi realizado duas vezes, com um intervalo de 30 minutos entre eles. O teste em que o participante percorreu a maior distância foi considerado para análise estatística. Os critérios para interrupção do teste foram cansaço extremo, SpO2 menor que 85% ou qualquer outro desconforto. A dispneia em repouso e durante o exercício foi avaliada pela escala modificada de Borg,17 a qual é pontuada de 0 a 10 pontos com base nas respostas verbais correspondendo a nenhuma ou máxima falta de ar, respectivamente.

 Avaliação da qualidade de vida

A qualidade de vida foi avaliada pelo instrumento Pediatric Quality of Life InventoryTM, versão 4.0 (PedsOL 4.0).18,19 Auto-avaliações estavam disponíveis para os seguintes grupos etários: 5 a 7, 8 a 12 e 13 a 18 anos. Os itens em cada formulário eram similares para cada grupo, diferindo-se apenas na adequação da linguagem em relação ao grau de desenvolvimento. A qualidade de vida do grupo dos participantes com asma também foi avaliada pelo questionário Paediatric Asthma Quality of Life Questionnaire (PAQLQ),20 traduzido e culturalmente adaptado para o português do Brasil para crianças e adolescentes com idade entre 7 e 17 anos.21

Avaliação da atividade física basal

A atividade física foi avaliada pelo questionário Physical Activity Questionnaire - Child (PAQ-C),22 que investiga a prática de atividade física em crianças e adolescentes nos sete dias anteriores ao preenchimento do mesmo.

 Avaliação da variável ecocardiográfica

Um único cardiologista pediátrico, cego para o status respiratório dos participantes, realizou o exame de ecocardiografia. O exame foi realizado com o participante posicionado em decúbito lateral esquerdo e decúbito dorsal, utilizando-se um aparelho da marca Toshiba, com transdutores de frequência variável (2 a 7 MHz). Foram obtidos no mínimo cinco batimentos consecutivos da janela paraesternal para determinar os diâmetros internos dos ventrículos. Os exames foram gravados e analisados offline por dois especialistas em ecocardiografia pediátrica.

As funções dos ventrículos esquerdo e direito foram avaliadas por ecocardiografia bidimensional: modo-M, Doppler pulsátil, com mapeamento de fluxo em cores e tecidual, segundo diretrizes da Sociedade Americana de Ecocardiografia (American Society of Echocardiography). As seguintes medidas foram coletadas para análise estatística: diâmetros da aorta, átrio esquerdo, parede anterior do ventrículo direito, diâmetor diastólico final do ventriculo direito, septo interventricular, dimensão diastólica final do ventrículo esquerdo, dimensão sistólica do ventrículo esquerdo, e parede posterior do ventrículo esquerdo, obtidos nos planos paraesternal eixo curto e paraesternal eixo longo, utilizando-se o modo-M. Nenhum paciente apresentava doença cardíaca congênita e todos apresentavam função sistólica do ventrículo esquerdo simétrica.

O corte apical de quatro câmaras permite o estudo do fluxo de sangue pelas valvas atrioventriculares. A velocidade diastólica inicial (E) e a velocidade tardia (A) das valvas mitral e tricúspide, bem como a razão E/A foram usadas para avaliar a função de enchimento biventricular. A EDT foi usada para avaliar a carga cardíaca e determinar o índice de performance miocárdica (IPM). A EDT ventricular esquerda foi obtida por meio do anel mitral, e a EDT do ventrículo esquerdo por meio do anel lateral da valva tricúspide. Os picos das velocidades diastólicas inicial (E') e tardia (A'), a relação E'/A', a velocidade sistólica anular (S'), o tempo de relaxamento isovolumétrico (TRIV) o de contração isovolumétrica (TCIV) foram obtidos no corte apical de quatro câmaras. O IPM foi definido como o TCIV e TRIV divididos pelo tempo de ejeção (TE) (Figura 1).

Doppler tecidual do anel tricúspide em corte apical de quatro câmaras (E' – pico da velocidade diastólica precoce do anel tricúspide; A': pico da velocidade diastólica tardia do anel tricúspide; S': velocidade sistólica anular; TRIV: tempo de relaxamento isovolumétrico; TCIV: tempo de contração isovolumétrica; TE: tempo de ejeção).

A função sistólica do ventrículo direito foi avaliada pela mudança da área do ventrículo (fractional area change, FAC), derivada da velocidade da onda sistólica do anel lateral tricúspide (S') e excursão sistólica do plano anular tricúspide (TAPSE).

A pressão arterial sistólica pulmonar (PASP) também foi avaliada por dois métodos. O Doppler pulsátil foi realizado usando o tempo de aceleração pulmonar (TAP) pelo corte parasternal esquerdo eixo curto (Figura 2). O perfil normal é simétrico quanto à forma. Quando a pressão pulmonar e a resistência vascular pulmonar são elevadas, o pico ocorre mais precocemente. Outro método utilizado foi a medida da velocidade máxima de regurgitação tricúspide, aplicando-se a equação modificada de Bernoulli para converter esse valor em valores pressóricos, adicionando-se a pressão atrial direita (PAD) estimada. A PAD considerada normal foi de 5 mmHg. PASP = gradiente de regurgitação tricúspide + PAD. PASP = (Vmax2 x 4) + PAD. PA sistólica normal é de até 30 mmHg em repouso e até 40 mmHg durante o exercício.

Doppler de onda pulsada da artéria pulmonar (TAP: tempo de aceleração pulmonar = intervalo entre o início do fluxo pulmonar e o pico de velocidade; tempo mais curto de aceleração = maior pressão arterial pulmonar).

Tamanho da amostra

Para o cálculo do tamanho da amostra, consideramos como objetivo testar a igualdade das médias da velocidade da onda E mitral entre os grupos de pacientes asmáticos e controles.23 Para detectar uma diferença mínima de 4,7 cm/s entre as médias, com significância de 5%, poder de pelo menos 80%, e variância baseada em um estudo prévio,9 foi necessária uma razão de 0,9 entre controles/asmáticos, correspondendo a 20 crianças asmáticas e 18 controles.

 Análise estatística

O teste de Kolmogorov-Smirnov foi usado para verificar a normalidade dos dados. As variáveis foram expressas em tendência central (média e mediana) e variabilidade (erro padrão da média ou intervalo interquartil-IIQ). Quando apropriado, o teste t não pareado ou o teste de Mann-Whitney foi usado para comparação das diferentes variáveis. O coeficiente de correlação de Pearson ou de Spearman foi calculado para avaliar associações entre variáveis independentes e variável resposta. Todas as análises foram realizados com o programa GraphPad Prism (versão 5.0, GraphPad Software, Inc., La Jolla, CA, EUA). Um valor de p < 0,05 foi considerado como indicativo de significância estatística.

 Resultados Antropometria e teste de função pulmonar

O grupo controle e o grupo de indivíduos asmáticos foram similares quanto à idade, peso, altura, e índice de massa corporal (IMC). O VEF1 e o índice de Tiffeneau (VEF1/CVF) foram significativamente menores no grupo com asma que no grupo controle (Tabela 1). Todos os pacientes asmáticos eram clinicamente estáveis. Dos 20 pacientes, 86,95% apresentaram asma leve, 8,70% asma moderada e 4,35% asma muito grave.

Dados antropométricos e do teste de função pulmonar no grupo controle e no grupo de indivíduos asmáticos
Variável Controle (n = 18) Asma (n = 20) p
Idade (anos) 12,67 ± 0,39 12,0 ± 0,38 0,143M
Sexo masculino 44, 44% 50% -
Peso (Kg) 52,5 ± 5,0 50,3 ± 3,2 0,21T
Altura (m) 1,57 ± 0,34 1,53 ± 0,22 0,44T
IMC 21,1 ± 1,4 21,0 ± 1,0 0,93T
Peso normal 44,45% 47,6% -
Sobrepeso 33,33% 23,8% -
Obeso 22,22% 28,6% -
Função pulmonar
CVF (% predito) 108,7% ± 4,7 95,8% ± 3,1 0,814T
VEF1 (% predito) 102,2% ± 4,9 84,4% ± 3,5 0,011T
VEF1 /CVF (%) 95,7% ± 1,6 86,4% ± 2,9 0,027T

Dados expressos em média ± erro padrão da média; IMC: índice de massa corporal; CVF: capacidade vital forçada; VEF1: volume expiratório forçado no primeiro segundo de CVF; VEF1/CVF: índice de Tiffeneau. Comparação entre os dois grupos foi feita pelo teste t de Student ou o teste não paramétrico de Mann-Whitney.

t de Student e

Mann-Whitney.

 Características ecocardiográficas

No presente estudo, foram avaliados parâmetros de ecocardiografia convencional e tecidual em crianças e adolescentes sadios e asmáticos, sem qualquer sintoma cardiovascular.

TAPSE, FAC (%) e S' foram similares entre os grupos controle e com asma. O IPM foi mais elevado no grupo de indivíduos asmáticos. A EDT da função diastólica direita revelou que E', A' a razão E'/A', avaliados no anel tricúspide, bem como a velocidade diastólica do anel tricúspide E e A e a razão E/A não foram significativamente diferentes entre os grupos (Tabela 2). Além disso, o TRIV foi significativamente maior (p = 0,0007) no grupo de asmáticos (57,15 ± 0,97 ms) em comparação ao grupo controle (52,28 ± 0,87 ms).

Parâmetros de ecocardiografia Doppler das funções sistólica e diastólica do ventrículo direito nos grupos controle e asmático
Variável (valor normal) Função sistólica p
Controle (n = 18) Asma (n = 20)
TAPSE cm (> 1,6) 1,9 ± 0,19 1,8 ± 0,11 0,184M
FAC % (> 35) 40 ± 3,21 38 ± 2,89 0,212M
S' cm/s (> 9,5) 12,29 ± 0,26 11,67 ± 0,34 0,3342M
IPM (< 0,55) 0,40 ± 0,01 0,43 ± 0,01 0,0383M
Função Diastólica
Razão E'/A' tricúspide (> 0,52) 2,12 ± 0,08 1,70 ± 0,09 0,0017T
E' tricúspide (cm/s) (> 7,8) 15,71 ± 0,34 13,75 ± 0,53 0,0047T
Razão E/A tricúspide (> 0,8) 2,34 ± 0,09 1,71 ± 0,06 < 0,0001T

Dados expressos em média ± erro padrão da média. TAPSE: excursão sistólica do plano anular tricúspide; FAC %: mudança da área do ventrículo (fractional area change); S': velocidade sistólica do miocárdio; IPM; índice de performance miocárdica; E': velocidade diastólica precoce do miocárdio; A': velocidade diastólica tardia do miocárdio; E: pico da velocidade diastólica precoce do anel tricúspide; A: pico da velocidade diastólica tardia do anel tricúspide (contração atrial). Comparação entre os dois grupos foi feita pelo teste t de Student ou o teste não paramétrico de Mann-Whitney. t de Student e

Mann-Whitney. O valor do IDM na válvula tricúspide é de 0,39 (0,6) e 0,43 (0,6) para grupo controle e grupo de indivíduos asmáticos

Apesar de o TAP e a PASP estarem dentro da faixa de normalidade (> 130 ms e < 35 mmHg, respectivamente), esses parâmetros foram significativamente diferentes entre os grupos controle e asmático. O TAP foi mais baixo (p < 0,0001) e a PASP foi maior (p < 0,0002) no grupo de pessoas asmáticas (114,3 ± 3,70 ms e 25,40 ± 0,54 mmHg) que no grupo controle (135,30 ± 2,28 ms e 22,22 ± 0,40 mmHg).

A Tabela 3 mostra que S' foi menor e o IPM maior no grupo com asma. O IPC da função diastólica esquerda revelou que E' e A' foram significativamente diferentes entre os grupos.

Parâmetros de ecocardiografia Doppler das funções sistólica e diastólica do ventrículo esquerdo nos grupos controle e asmático
Variável (valor normal) Função sistólica p
Controle (n = 18) Asma (n = 20)
Fração de ejeção % (> 35) 69,0 ± 0,47 69,0 ± 0,80 0,4677T
S' mitral lateral (cm/s) (> 6,7) 8,01 ± 0,20 7,30 ± 0,21 0,0170M
IPM (< 0,55) 0,34 ± 0,01 0,37 ± 0,01 0,0059T
Função Diastólica
Razão E'/A' mitral lateral (> 0,82) 2,89 ± 0,09 2,52 ± 0,20 0,1161T
Lateral mitral E' cm/s (> 10,0) 14,32 ± 0,25 13,27 ± 0,43 0,0466T
Razão E/A mitral (> 0,8) 3,42 ± 0,17 2,25 ± 0,14 < 0,0001T

Dados expressos em média ± erro padrão da média. S': velocidade sistólica do miocárdio; IPM: índice de performance miocárdica; E': velocidade diastólica inicial do miocárdio; A': velocidade diastólica tardia do miocárdio; E: pico da velocidade diastólica inicial do anel tricúspide; A: pico da velocidade diastólica tardia do anel tricúspide (contração atrial). Comparação entre os dois grupos foi feita pelo teste t de Student ou o teste não paramétrico de Mann-Whitney.

t de Student e

Mann-Whitney. O valor de S' na válvula mitral foi de 7,93 (1,07) e 7,12 (1,08) para grupo controle e grupo de indivíduos asmáticos.

Os picos de velocidade diastólica anular mitral E e A e de E/A foram significativamente diferentes entre os grupos.

Entre as crianças e os adolescentes sadios submetidos ao exame de ecocardiografia (n = 18), 9 foram submetidos à avaliação da resistência muscular inspiratória e da capacidade funcional, e à administração dos questionários de qualidade de vida e atividade física. O grupo com asma foi submetido a todos os testes utilizados neste estudo.

 <bold><italic>Endurance</italic></bold> muscular inspiratória

Não foram encontradas diferenças significativas entre os grupos controle e com asma quanto à PImax (109,4 ± 14,19 cmH2O e 92,14 ± 5,62 cmH2O, p = 0,178) ou dispneia basal (0,14 ± 0,09 e 0,18 ± 0,10, p = 0,871). Apesar do tempo de endurance muscular inspiratória mais curto no grupo com asma (128,9 ± 14,08 s), a diferença não alcançou significância estatística em relação ao controle (154,9 ± 46,69 s). Os escores finais da escala Borg foram significativamente maiores em comparação à avaliação basal em ambos os grupos. Ainda, o grupo com asma (6,1 ± 0,39) apresentou escores finais da escala de Borg significativamente mais altos (p = 0,0129) que o grupo controle (3,67 ± 0,41).

 Atividade física basal e capacidade funcional no exercício

A atividade física basal, avaliada pelo PAQ-C, foi similar entre os grupos controle (2,2) e asmático (2,04). O número médio de horas gastas em frente à televisão por dia foi de cinco horas no grupo controle e de 5,71 horas no grupo com asma.

A capacidade funcional foi avaliada pelo TC6M. Todos os participantes completaram o teste sem interrupção. Não foram encontradas diferenças significativas entre os grupos quanto às variáveis cardiopulmonares (PA, FC, SpO2 e dispneia). A distância percorrida não foi diferente (p = 0,239) entre os grupos controle (327,3 ± 15,73 m) e de asmáticos (328,8 ± 8,62 m).

 Avaliação da qualidade de vida

A qualidade de vida nos grupos controle e asmático foi medida utilizando-se o PedsQL 4.0. Não houve diferença entre os grupos quanto ao escore PedsQL 4.0 médio total (p = 0,418) ou quando os escores foram avaliados separadamente nos domínios emocional (p = 0,698), social (p = 0,730), e de desempenho escolar (que inclui frequência escolar, desempenho acadêmico, e relacionamento social) (p = 0,626). O escore do domínio físico, porém, foi significativamente menor (p = 0,005) no grupo com asma (74,06 ± 2,54) em comparação ao grupo controle (92,86 ± 3,71). Em relação ao PAQLQ, não foram observadas diferenças entre os sexos em nenhum desses domínios. O domínio "sintomas" teve o maior impacto negativo (5,22 ± 0,23).

 Discussão

Os presentes achados demonstram, pela primeira vez, que o TAP foi significativamente menor e a PSAP foi significativamente maior no grupo com asma em comparação ao grupo controle. A EDT é usada para avaliar medidas quantitativas das velocidades regionais do miocárdio e dos intervalos sistólico e diastólico.8 A EDT possibilita a detecção de disfunção ventricular direita em estágios iniciais da doença respiratória.9 No presente estudo, foram encontradas diferenças significativas em E' e A' avaliadas nos anéis mitral e tricúspide. Além disso, o IPM dos ventrículos direito e esquerdo foi significativamente maior no grupo com asma. Interessante notar que a endurance muscular inspiratória, o nível de atividade física basal e a capacidade funcional foram similares entre os grupos. De modo geral, esses resultados sugerem que os parâmetros ecocardiográficos, especialmente os de IPM, podem ser úteis como avaliação complementar de pacientes com asma, permitindo a detecção precoce das repercussões cardíacas.

A interação entre doenças respiratórias e a função cardiovascular é complexa. Mudanças na estrutura e na função do ventrículo direito estão associadas com hipertensão pulmonar.5 No presente estudo, apesar de o ecocardiograma convencional não haver demonstrado nenhuma evidência de mudanças na estrutura do ventrículo direito, o grupo com asma mostrou uma redução no TAP e um aumento na PASP em comparação ao grupo controle. Um estudo recente demonstrou que o TAP correlaciona-se inversamente com hemodinâmica pulmonar medida por cateterismo de coração direito, e diretamente com complacência arterial pulmonar em crianças.24 Diferentemente dos resultados descritos por Shedeed,11 Ozdemir et al.,10 e Zedan et al.,12 não observamos hipertrofia do ventrículo direito no grupo com asma. Ainda, no presente estudo, a ecocardiografia Doppler convencional mostrou diferença estatisticamente significativa entre os grupos quanto a velocidade de enchimento inicial da tricúspide e velocidade de fluxo tricúspide decorrente da contração atrial (E, A e E/A) avaliadas nos anéis das valvas mitral e tricúspide. Por outro lado, Shedeed11 não encontrou diferenças significativas nessas variáveis entre os grupos controle e com asma ou entre os diferentes graus de gravidade da asma.

Muitos estudos demonstraram que pacientes com asma apresentam disfunção diastólica.9,11,12 De fato, no presente estudo, foram detectadas diferenças significativas entre controles e asmáticos quanto às velocidades diastólicas E' e A' do miocárdio bem como à razão E'/A' avaliada no anel tricúspide. Resultados similares foram encontradas no anel mitral, com redução na velocidade miocárdica durante diástole inicial e um aumento na velocidade miocárdica durante a contração atrial. Além disso, um aumento significativo no TRIV foi encontrado no grupo com asma, contribuindo para um aumento significativo no IPM. O aumento no IPM no ventrículo esquerdo, contudo, ocorreu à custa de uma redução na velocidade sistólica no ventrículo.

O fenótipo clínico da asma pode afetar diferentemente a performance miocárdica. Zedan et al.12 compararam o IPM de crianças com asma de acordo com o fenótipo (predominância de respiração superficial ou sibilo como manifestação clínica) e encontraram que aqueles com respiração superficial apresentam maior IPM. Neste estudo, as crianças e adolescentes asmáticos foram avaliados em um único grupo, com base somente do diagnóstico clínico e espirométrico da asma.

No presente estudo, a PImax foi similar entre os grupos, apesar de reduções significativas no VEF1 e no índice de Tiffeneau no grupo asmático. Os resultados do estudo envolvendo a força muscular inspiratória em crianças e adolescentes asmáticos são conflitantes. Alguns estudos mostram que não existe diferença,25,26 e outros estudos mostram que a força dos músculos inspiratórios de crianças e adolescentes asmáticas é reduzida em relação a outros de mesma idade.27 Resultados similares foram observados na endurance muscular inspiratória. O teste de endurance foi similar nos grupos controle e asmático. No entanto, a dispneia de esforço avaliada no fim do teste de endurance foi significativamente mais intensa no grupo com asma, sugerindo que essa variável pode ter um valor discriminatório entre indivíduos sadios e aqueles com asma quando submetidos ao mesmo nível de sobrecarga muscular inspiratória. Existe um número de fatores determinantes da endurance muscular inspiratória, tais como força e duração da contração, velocidade de encurtamento, relação entre pressão inspiratória basal (PI) e PImax (PI/PImax) e o padrão de fluxo inspiratório adotado pelos pacientes durante a avaliação.28 Mais estudos são necessários para esclarecer o maior escore de dispneia no grupo com asma.

O TC6M é considerado um método seguro, e de fácil administração para avaliação da capacidade submáxima no exercício em crianças e adolescentes saudáveis,29 e naquelas com doenças respiratórias.30-32 Similar aos resultados de Basso et al.,31 e Soares et al.,27 no presente estudo, não houve diferença entre os grupos na distância percorrida ou nas variáveis cardiovasculares analisadas antes e após o TC6M. Do mesmo modo, os estudos utilizando outros métodos de avaliação da capacidade funcional, tais como, o shuttle walking test33 e o teste de exercício cardiopulmonar34 também não descreveram diferença entre crianças e adolescentes asmáticas e o grupo controle.

A qualidade de vida é um dos desfechos mais importantes na avaliação de pacientes com doença crônica. Em nosso estudo, esse aspecto foi avaliado utilizando-se um questionário genérico e um questionário específico para crianças e adolescentes com asma. Em relação ao instrumento genérico, a qualidade de vida foi similar entre os grupos quanto à maioria dos domínios, exceto o escore do domínio físico, o qual foi significativamente menor no grupo com asma. Em concordância com os dados descritos por Basaran et al.35 e Andrade et al.,30 a média de escore do questionário específico para asma foi de 5,67 ± 0,23, indicando uma boa qualidade de vida entre as crianças e adolescentes estudados no presente estudo.

Limitações do estudo

O pequeno tamanho da amostra poderia ser considerado uma limitação deste estudo. No entanto, mesmo com um pequeno número de participantes, foi possível demonstrar mudanças em variáveis avaliadas por meio da ecocardiografia convencional e tecidual entre crianças e adolescentes com asma em comparação ao grupo controle. Outra limitação refere-se à avaliação da capacidade funcional. O TC6M é considerado um teste de exercício submáximo para medida da capacidade física funcional. É possível que as variáveis analisadas em um teste de estresse cardiopulmonar máximo seriam mais sensíveis em detectar diferenças na capacidade funcional entre indivíduos considerados saudáveis e aqueles com asma. Uma terceira limitação foi a falha em avaliar o padrão de respiração adotado durante o teste de endurance muscular inspiratória. O registro do fluxo inspiratório permite a avaliação do tempo inspiratório, tempo expiratório, ciclo total e razão entre tempo inspiratório/ciclo total, uma vez que o desempenho no teste de endurance pode variar dependendo do padrão de respiração adotado. O mecanismo exato para esclarecer a diferença na dispneia de esforço entre indivíduos sadios e aqueles com asma durante o teste de endurance muscular inspiratória precisa ser determinado.

 Conclusão

Pacientes com asma apresentaram mudanças significativas nas velocidades diastólicas do miocárdio e o IPM de ambos os ventrículos, mas sem repercussões quanto à capacidade de exercício avaliada pelo TC6M. Outros estudos são necessários para confirmar esses achados e avaliar as implicações clínicas dessas anormalidades.

Fontes de financiamento

O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.

Vinculação acadêmica

Este estudo não está associado a nenhum trabalho de tese ou dissertação.

Aprovação ética e consentimento informado

Este estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética da Faculdade Ciências Médicas - Minas Gerais sob o número de protocolo 14710413.0.0000.5134. Todos os procedimentos envolvidos nesse estudo estão de acordo com a Declaração de Helsinki de 1975, atualizada em 2013. O consentimento informado foi obtido de todos os participantes incluídos no estudo.

 Agradecimentos

Este estudo teve apoio da Fundação Lucas Machado (FELUMA), Faculdade Ciências Médicas-Minas Gerais, Pós-Graduação em Ciências da Saúde e da Clínica Conrad. Camilla R de Paula, aluna de graduação, recebeu apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG.), Brasil. Agradecemos à Isabel Cristina Gomes pela assistência na análise estatística.