Arq Bras Cardiol abc Arquivos Brasileiros de Cardiologia Arq. Bras. Cardiol. 0066-782X 1678-4170 Sociedade Brasileira de Cardiologia - SBC YnDSHyNtCWCNyGbYm9qcq5v S0066-782X2018000500467 S0066-782X2018005003105 10.5935/abc.20180039 Original Article Safety and Efficacy of Aerobic Exercise Training Associated to Non-Invasive Ventilation in Patients with Acute Heart Failure Oliveira Mayron F. 1 2 Santos Rita C. 1 Artz Suellen A. 1 Mendez Vanessa M. F. 1 Lobo Denise M. L. 1 3 Correia Edileide B. 1 Ferraz Almir S. 1 Umeda Iracema I. K. 1 Sperandio Priscila A. 1 Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia São Paulo SP Brazil Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia, São Paulo, SP - Brazil Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia Universidade de Fortaleza Centro de Ciências da Saúde Fortaleza CE Brazil Universidade de Fortaleza (UNIFOR) - Centro de Ciências da Saúde, Fortaleza, CE - Brazil Universidade de Fortaleza Faculdade Metropolitana da Grande Fortaleza Fortaleza CE Brazil Faculdade Metropolitana da Grande Fortaleza (FAMETRO), Fortaleza, CE - Brazil Faculdade Metropolitana da Grande Fortaleza Mailing Address: Mayron Faria Oliveira, Avenida Dr. Dante Pazzanese, 500. CEP 04012-180, Vila Mariana, São Paulo, SP - Brazil. E-mail: mayronfaria@hotmail.com

Author contributions

Conception and design of the research: Oliveira MF, Ferreira VM, Umeda IIK, Sperandio PA; Acquisition of data: Oliveira MF, Santos RC, Artz SA, Correia EB, Ferraz AS; Analysis and interpretation of the data: Oliveira MF, Santos RC, Artz SA, Ferreira VM, Lobo DML, Correia EB, Ferraz AS, Umeda IIK, Sperandio PA; Statistical analysis: Oliveira MF, Lobo DML; Writing of the manuscript: Oliveira MF, Santos RC, Artz SA, Ferreira VM; Critical revision of the manuscript for intellectual content: Lobo DML, Correia EB, Ferraz AS, Umeda IIK, Sperandio PA.

Potential Conflict of Interest

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

 12 03 2018 5 2018 110 5 467 475 25 07 2017 27 09 2017 11 10 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:

Exercise training (ET) improves functional capacity in chronic heart failure (HF). However, ET effects in acute HF are unknown.

 Objective:

To investigate the effects of ET alone or combined with noninvasive ventilation (NIV) compared with standard medical treatment during hospitalization in acute HF patients.

 Methods:

Twenty-nine patients (systolic HF) were randomized into three groups: control (Control - only standard medical treatment); ET with placebo NIV (ET+Sham) and ET+NIV (NIV with 14 and 8 cmH2O of inspiratory and expiratory pressure, respectively). The 6MWT was performed on day 1 and day 10 of hospitalization and the ET was performed on an unloaded cycle ergometer until patients' tolerance limit (20 min or less) for eight consecutive days. For all analyses, statistical significance was set at 5% (p < 0.05).

 Results:

None of the patients in either exercise groups had adverse events or required exercise interruption. The 6MWT distance was greater in ET+NIV (Δ120 ± 72 m) than in ET+Sham (Δ73 ± 26 m) and Control (Δ45 ± 32 m; p < 0.05). Total exercise time was greater (128 ± 10 vs. 92 ± 8 min; p < 0.05) and dyspnea was lower (3 ± 1 vs. 4 ± 1; p < 0.05) in ET+NIV than ET+Sham. The ET+NIV group had a shorter hospital stay (17 ± 10 days) than ET+Sham (23 ± 8 days) and Control (39 ± 15 days) groups (p < 0.05). Total exercise time in ET+Sham and ET+NIV had significant correlation with length of hospital stay (r = -0.75; p = 0.01).

 Conclusion:

Exercise training in acute HF was safe, had no adverse events and, when combined with NIV, improved 6MWT and reduce dyspnea and length of stay.

 Keywords: Exercise Acute Heart Failure Non-Invasive Ventilation Physiotherapy Rehabilitation Introduction

Heart failure (HF) is a complex syndrome characterized by reduced left ventricular function, skeletal myopathy and exercise intolerance.1,2 Previous studies have shown evidences that exercise training (ET) can be an effective non-pharmacological intervention for patients with chronic HF.3-6 However, periods of acute/decompensated HF may occur, which represent the most frequent cause of hospitalization,7 leading to long periods of bed rest and sarcopenia8,9 and, consequently, complications during hospitalization.

Acute HF patients show worsening pulmonary congestion, dyspnea, increased respiratory effort, exercise intolerance10 and frequently, decreased alveolar ventilation, which results in blood shunting and hypoxemia.11 In this context, noninvasive ventilation (NIV) has been widely used in acute HF cases to reduce dyspnea and improve oxygenation.12,13

In addition, patients with chronic HF have displayed a progressive reduction in functional capacity and decreased exercise tolerance compared to healthy individuals, due to both cardiac disease and peripheral factors (endothelial dysfunction, inflammation, and increased neurohormonal activation).14,15 Moreover, it has been already demonstrated that exercise with NIV in chronic HF increases exercise tolerance and reduces dyspnea and leg effort.16,17

Several studies have shown that early exercise after admission can benefit critical patients in the intensive care unit18,19 and patients with chronic obstructive pulmonary disease exacerbations.20,21 These studies showed a reduction in length of stay and rehospitalization, as well as improved quality of life. However, ET in acute HF patients has been contraindicated and there have been no studies to evaluate the effects of cardiac rehabilitation on acute/decompensated HF. Thus, despite extensively documented evidence regarding the benefits of exercise5,22 and NIV combined with exercise16 in chronic HF patients, the safety and effectiveness of aerobic ET in acute HF patients remains unknown.

Therefore, in the present study, we aimed to investigate in acute/decompensated HF patients, (i) the safety of in-hospital aerobic ET; and (ii) the effectiveness of aerobic ET combined with NIV during hospitalization in patients with acute HF.

 Methods

This was a controlled, prospective and randomized study. A convenience sample of 29 patients was recruited from the acute HF ward of a cardiology hospital. These patients had an established diagnosis of acute HF and a previous Doppler echocardiography with left ventricle ejection fraction (LVEF) < 30%. All of them were in NYHA class IV.

Patients were excluded from the study if they had unstable angina, complex cardiac arrhythmias, pacemaker, cardiac resynchronization therapy or left ventricular assist device, myocardial infarction within the previous 12 months, oxyhemoglobin saturation by pulse oximetry (SpO2) at rest <88% without oxygen supplementation, or acute pulmonary edema with clinical indications for mechanical ventilation. In addition, patients with clinical indication of NIV besides the proposed by this protocol were excluded.

Study protocol

All of the subjects underwent an individualized clinical evaluation after hospital admission on day 1 (D1) by the cardiologist and physiotherapist involved in the study. Pulmonary function tests (spirometry), blood sample (brain natriuretic peptide [NT-proBNP] and high sensitivity C-reactive protein [hs-CRP]), six-minute walk test (6MWT), and maximal inspiratory pressure (MIP) test were performed.

All patients received standard medical treatment7 and after clinical and laboratorial tests they were randomized into three groups: ET+NIV, ET+Sham and Control. We decided to include a placebo NIV group to test the hypothesis that exercise alone (ET+Sham) or exercise associated to NIV (ET+NIV) were better than conventional treatment (Control group) in acute heart failure patients.

The ET+NIV group performed aerobic ET associated with NIV once a day, for 8 consecutive days; and the ET+Sham group performed aerobic exercise with placebo NIV once a day, also for 8 consecutive days. The control group (Control) received only medical treatment and did not perform aerobic exercise training.

At D10 all patients underwent the same clinical evaluation as D1. After the protocol, all patients continued receiving only medical treatment, and were followed-up until hospital discharge or transfer to the intensive care unit.

Exercise protocol

The ET+NIV and ET+Sham groups performed aerobic exercise on an unloaded in-bed cycle ergometer (Cajumoro, Brazil) for 20 minutes or less, until limit of tolerance. The exercise groups were blinded to pressure applied to NIV or Sham. SpO2 (Nonin® Medical, USA) and heart rate (HR) were continuously measured with a heart rate monitor (Polar® RS800, Finland). Systolic and diastolic arterial pressures (SAP and DAP) were obtained by the auscultatory method (UnilecTM sphygmomanometer and Littmann Quality stethoscope; USA). Blood lactate (Accutrend Plus®, Germany) was collected during the exercise protocol, at rest, every two minutes, and at the end of exercise. The patients were asked to rate their "shortness of breath" at exercise cessation by the 0-10 Borg's category ratio scale.23

Noninvasive positive pressure ventilation

Noninvasive ventilation was delivered using the bi-level ventilator (BiPAP Vision®; Respironics, USA), applied via oronasal mask in two conditions: bi-level positive airway pressure ventilation - inspiratory positive airway pressure: 14 cmH2O, and expiratory positive airway pressure: 8 cmH2O, without supplementary oxygen (FiO2 0.21) and sham ventilation - inspiratory positive airway pressure: 4 cmH2O, and expiratory positive airway pressure: 4 cmH2O, without supplementary oxygen (FiO2 0.21).

The pressure values were selected based on previous evidence that an inspiratory positive pressure range of 8-20 cmH2O and a positive end-expiratory pressure range of 4-10 cmH2O were associated with positive clinical effects in a population with similar levels of acute HF.24,25 The inspiratory positive pressure and positive end-expiratory pressure values in the sham NIV were set to minimum value (4 cmH2O), since the BiPAP Vision cannot be reduced below 4 cmH2O. Those values in sham NIV were able to overcome the resistance imposed by the ventilator circuit (as directed by the manufacturer) and to ensure that patients remained blinded to the intervention being applied.

 Pulmonary function test and maximal inspiratory pressure

Spirometric tests were performed, and forced expiratory volume in 1 second (FEV1), forced vital capacity (FVC), and FEV1/FVC ratio were measured (EasyOne® Plus Diagnostic spirometer, Switzerland).

MIP was measured with a digital manometer (MVD-300® V.1.1 Microhard System; Globalmed, Brazil). Patients were instructed to perform a maximum inspiration from residual volume; each patient performed five maximum inspirations with differences smaller than 10% between them, and the highest result was used for the analysis. Therefore, all results were compared to predicted values.26

Six-minute walk test

The 6MWT was performed on a 30-m flat corridor, according to the American Thoracic Society.27 Blood pressure, HR, and SpO2 were measured, and the modified dyspnea Borg scale was applied. All measurements were performed before and immediately after completion of the tests, and after a two-minute recovery period. HR and SpO2 were monitored throughout the test (NoninTM portable oximeter - USA).

 Statistical analysis

Statistical analysis was carried out with the SPSS software (version 20.0, SPSS Inc., USA). Data were expressed as mean ± standard deviation or as median and interquartile range, as appropriate, and categorical data are expressed as frequency (n and %). The normality of data distribution was determined by Shapiro-Wilk test. The chi-square test was used to assess differences between categorical data, and repeated-measures ANOVA followed by Bonferroni corrections were used for multiple comparisons. Pearson's correlation was used for parametric correlations. For all analyses, statistical significance was set at 5% (p < 0.05).

 Results Baseline measures

Twenty-nine patients who fulfilled all the inclusion criteria were enrolled in the study and randomized into three groups: Control (n = 9, 58 ± 7 years of age), ET+Sham (n = 9, 57 ± 5 years) and ET+NIV (n = 11, 56 ± 8 years). All patients had diagnosis of acute HF. There were no differences in anthropometric and demographic variables, cause of HF, LVEF, main comorbidities, medications, and NT-proBNP or hs-CRP plasma levels among groups (Table 1). The functional class, exercise tolerance and pulmonary function were not different among groups (Table 2).

Baseline characteristics of hospitalized acute heart failure patients allocated into one of the three groups - exercise training + non‑invasive ventilation (ET+NIV), ET + Sham or Control group
Control (n = 9) ET+Sham (n = 9) ET+NIV (n = 11)
Anthropometrics/Demographics
Male, n (%) 7 (78%) 8 (89%) 7 (64%)
Age, years 58 ± 7 57 ± 5 56 ± 8
Weight, kg 65.3 ± 14.8 74.0 ± 13.5 66.4 ± 10.8
Height, m 1.60 ± 0.71 1.68 ± 0.10 1.64 ± 0.40
BMI, kg/m2 24.2 ± 5.0 26.9 ± 4.6 24.8 ± 4.0
LVEF, % 23.8 ± 4.9 25.4 ± 6.7 26.0 ± 4.8
NTpro-BNP, ρg/mL 2467 ± 547 2331 ± 429 2594 ± 633
hs-CRP, mg/L 8 ± 3 9 ± 4 9 ± 5
Length of stay, days 39 ± 15 23 ± 8* 17 ± 10*†
Main comorbidities
Hypertension, n (%) 5 (56%) 3 (33%) 5 (54%)
Dyslipidemia, n (%) 4 (44%) 1 (11%) 1 (9%)
Diabetes mellitus, n (%) 2 (22%) 2 (22%) 1 (9%)
Etiology
Ischemic, n (%) 6 (67%) 7 (80%) 7 (44%)
Main medications
β-blocker, n (%) 7 (78%) 6 (67%) 8 (73%)
ACE inhibitors or ARBs, n (%) 4 (43%) 6 (63%) 7 (64%)
Diuretics, n (%) 9 (100%) 9 (100%) 11 (100%)

Definition of abbreviations: BMI: body mass index; LVEF: left ventricular ejection fraction; NTpro-BNP: brain natriuretic peptide; hs-CPR: high sensitive C-reactive protein; ACE: angiotensin conversor enzyme; ARBs: angiotensin II receptor blockers. Values expressed as mean ± standard deviation or frequency (n and %). Repeated-measures ANOVA with appropriate Bonferroni corrections was applied to variables described as mean ± standard deviation and the chi-square test was used to assess differences in categorical data.

p < 0.05 vs. Control;

p < 0.05 vs. ET+Sham

 Characteristics of the "exercise training + non-invasive ventilation (ET + NIV)", "ET + Sham" and Control groups at hospital admission and after study protocol
Day 1 Day 10
Control ET+Sham ET+NIV Control ET+Sham ET+NIV
NYHA
II, n (%) - - - 3 (33%) 5 (55%)* 8 (72%)*
III, n (%) - - - 4 (44%) 3 (33%)* 2 (18%)*
IV, n (%) 9 (100%) 9 (100%) 11 (100%) 2 (22%) 1 (11%)* 1 (10%)*
Dobutamine, n (%) 5 (55%) 4 (44%) 6 (54%) 3 (33%) 2 (22%)*‡ 2 (18%)*‡
Exercise tolerance
Total exercise time, min - - - - 92 (60 - 120) 128 (90 - 160)†
6MWT, m 221 ± 58 238 ± 51 224 ± 30 266 ± 83 311 ± 67*‡ 345 ± 61*†‡
∆6MWT, m - - - 45 ± 32 73 ± 26* 120 ± 72*†
Pulmonary function
MIP, cmH2O -65 ± 20 -53 ± 20 -60 ± 11 -64 ± 31 -61 ± 36 -63 ± 15
MIP, % predicted 73 ± 25 77 ± 33 72 ± 24 72 ± 32 75 ± 42 77 ± 22
FEV1, % predicted 57 ± 21 59 ± 20 61 ± 22 68 ± 29 60 ± 20 65 ± 21
FEV1/FVC 0.72 ± 0.18 0.79 ± 0.10 0.75 ± 0.12 0.74 ± 0.17 0.78 ± 0.18 0.76 ± 0.10

Definition of abbreviations: NYHA: New York Heart Association; 6MWT: six minute walk test; MIP: maximal inspiratory pressure; FEV1: forced expiratory volume in 1 second; FVC: forced vital capacity. Values are expressed in mean ± standard deviation; median (interquartile range) and frequency (n and %). Repeated-measures ANOVA with the appropriate Bonferroni corrections was applied to variables described as mean ± standard deviation and the chi-square test was used to assess categorical data differences in frequency variables;

p < 0.05 vs. Control;

p < 0.05 vs. ET+Sham;

p < 0.05 vs. Day 1

 Effects of exercise training associated with NIV and sham ventilation

None of the patients of group ET+NIV or ET+Sham had any criteria for exercise interruption. Total exercise time was shorter in the ET+Sham group (~30% lower compared to ET+NIV) (Table 2).

On D10, the ET+NIV and ET+Sham groups had a greater walking distance compared to the control group (Table 2). In addition, Δ6MWT distance on D10 was greater in the ET+NIV group (Figure 1, Panel C) than in the ET+Sham group (Figure 1, Panel B) and the control group (Figure 1, Panel A). There were no differences in blood pressure, HR and SpO2 during 6MWT between the groups (data not shown).

Six minute walk test distance achieved at D1 and D10 in Control, ET+Sham and ET+NIV groups. Notes: Open circles: individual distance achieved at D1 and D10. Dark square: mean and standard deviation of distance at D1 and D10. * p < 0.05 vs. Control; † p < 0.05 vs. ET+Sham; ‡ p < 0.05 vs. D1.

Dyspnea score at rest was higher at baseline (D1) and decreased over time in all three groups. Moreover, ET+NIV group had the lowest dyspnea value on D10 (Figure 2). The number of patients receiving dobutamine infusion at D1 was similar among groups; however, on D10 the exercise groups (ET+Sham and ET+NIV) had a lower number of patients receiving dobutamine infusion compared to the control group (Table 2).

Dyspnea Borg scale at first day of hospitalization (D1) and at last day of protocol (D10) in Control, Exercise Training (ET) + Sham and ET+non-invasive ventilation (NIV) groups. Notes: * p < 0.05 vs. Control; † p < 0.05 vs. ET+Sham; ‡ p < 0.05 vs. D1.

From D1 to D10, there was a significant reduction in NT-proBNP (ΔNT-proBNP: -892 ± 112 rg/mL [Control]; -1184 ± 299 rg/mL [ET+Sham]; -1002 ± 356 rg/mL [ET+NIV]) and hs-CRP levels (Δhs-CRP: -4 ± 2 mg/L [Control]; -4 ± 3 mg/L [ET+Sham]; -5±3 mg/L [ET+NIV]), but without differences among groups. In addition, there was a similar reduction in body weight from D1 to D10 between the three groups studied (Δweight: -3.3 ± 2.2 kg [Control]; -5.3 ± 3.9 kg [ET+Sham]; -5.0 ± 2.0 kg [ET+NIV]). No differences in small airway obstruction, MIP and blood lactate were found between the groups at D1 and at D10 (Table 2).

 Follow-up

None of the patients of the exercise groups needed to be transferred to the intensive care unit. In addition, more patients in the ET+NIV and ET+Sham groups had an early hospital discharge compared to the control group. Of note, the control group had a significantly greater length of stay compared to the exercise groups. In addition, the ET+NIV group had a shorter length of stay compared to the ET+Sham group (Table 1). Interestingly, total exercise time performed in both groups (ET+Sham and ET+NIV) was inversely related to length of stay (Figure 3).

Correlation between total exercise time and length of hospital stay (days) in exercise groups.

Discussion

To the best of our knowledge, this is the first study to assess the role of aerobic exercise training in acute/decompensated HF (NYHA class IV). The main and new findings of this study are that exercise in acute/decompensated HF (i) is safe, since neither ET+Sham nor ET+NIV groups showed worse symptoms during exercise or signs of requiring exercise interruption and (ii) reduces the length of hospital stay. In addition, the exercise increases the 6MWT distance.

Studies have demonstrated that early mobilization therapy in intensive care unit patients can significantly reduce the length of stay.19 It has also been demonstrated that rehabilitation immediately following an acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease is associated with a reduced frequency of re-exacerbation and with an increase in quadriceps muscle strength.20,21 In the same line, a recently study demonstrated that functional electrical stimulation improved exercise tolerance and muscle strength in acute HF patients.28 Our study extends the knowledge about approaches to be used during hospitalization to treat decompensated HF patients. It suggests that aerobic exercise training per se is a safe and effective tool to reduce length of hospital stay in acute HF patients. It should be emphasized that none of the patients who performed exercise had worsening of symptoms during exercise or exhibited any signs of exercise intolerance.

Another important finding in our study was the increase in exercise tolerance in patients who underwent aerobic exercise. Actually, this finding has clinical implications. The 6MWT distance is associated with clinical outcome and quality of life in patients with HF.29 Furthermore, it is possible that the aerobic exercise training improves exercise tolerance even in hospitalized HF patients.

In order to investigate if the use of NIV could have additional effects on aerobic exercise training, we found that ET+NIV group had improved exercise performance and decreased dyspnea during the exercise. In fact, NIV might reduce venous return and cardiac preload,30 which could explain our findings. Another finding of great interest and clinical relevance was that the ET+NIV had a shorter hospital stay, enhanced 6MWT distance and exercise time compared to ET+Sham group, suggesting that the NIV can enhance the effectiveness of aerobic exercise in acute HF patients. The rationale for this theory is that NIV combined to exercise has some influence on redistribution of muscle blood flow.16 Dempsey et al.31 suggested that respiratory muscles influence vascular diameter and peripheral vasoconstriction. Respiratory muscles might compete for the reduced blood flow during exercise with the peripheral muscles, thereby promoting an inadequate oxygen transport and exercise fatigue. In addition, fatiguing contractions could stimulate IV phrenic afferents by muscle metabolic production, increasing sympathetic vasoconstriction with consequent reduction in oxygen delivery.31,32

It was recently demonstrated that patients with chronic HF has slower oxygen kinetics with increased deoxyhemoglobin kinetics during exercise.14 On the other hand, Borghi-Silva et al.16 demonstrated that NIV was able to improve exercise tolerance and reduce the deoxyhemoglobin kinetics in peripheral muscle during exercise in patients with chronic HF. In our study, the ET+NIV group showed better response to aerobic exercise. The mechanism for this response is beyond the scope of our study, however it is likely that NIV influenced muscle blood flow redistribution, from the respiratory muscles to the peripheral muscles, improving oxygen delivery and utilization.

Study limitations

The present study has some limitations that should be addressed. First, we had a small number of patients. In addition, our patients performed an aerobic exercise without workload (unloaded exercise). We chose this type of exercise because this is the first protocol of this type in acute HF patients, and the repercussions of the exercise were unknown.

Also, we acknowledge that exercise groups performed the protocol during 8 days only, but such period was established based on the mean length of stay in our institution. Further studies on exercise and its main outcomes should be performed including the whole hospitalization period. In fact, this was the first study to perform aerobic exercise training in acute HF, so a reduced exercise protocol duration was necessary to check the viability and safety of aerobic exercise in this patient population.

Our study raises new questions regarding exercise in acute HF. Further study protocols must be performed to confirm our data, including clinical outcomes as death and worsening HF, other exercise modalities (inspiratory muscle training, resistive, etc.) and how to perform the aerobic exercise prescription in acute HF, as recently demonstrated in chronic HF.33

Clinical implications

Our study provides evidences of the importance of aerobic exercise during hospitalization in acute HF patients. The findings of safety, reduced length of stay and increased exercise tolerance suggest aerobic exercise training as a new tool for the management of acute HF in combination with standard clinical therapy. Moreover, the enhance of the positive effects of aerobic exercise when combined to NIV, reinforce the relevance of our study, and opens new challenges to investigate the mechanisms of this strategy that contributes to better clinical outcomes in patients with decompensated HF.

 Conclusion

Aerobic exercise is safe, improves the exercise tolerance and reduces hospital stay for decompensated HF patients. Moreover, NIV can enhance the effectiveness of aerobic exercise in these patients. These findings suggest that this simple tool associated with standard clinical therapy may be useful during hospitalization for the management of acute HF.

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.

Ethics approval and consent to participate

This study was approved by the Ethics Committee of the Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia under the protocol number #3911. All the procedures in this study were in accordance with the 1975 Helsinki Declaration, updated in 2013. Informed consent was obtained from all participants included in the study.

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Borghi-Silva A Carrascosa C Oliveira CC Barroco AC Berton DC Vilaça D Effects of respiratory muscle unloading on leg muscle oxygenation and blood volume during high-intensity exercise in chronic heart failure Am J Physiol Heart Circ Physiol 2008 294 6 H2465 H2472 10.1152/ajpheart.91520.2007 17 O'Donnell DE, D'Arsigny C, Raj S, Abdollah H, Webb KA. Ventilatory assistance improves exercise endurance in stable congestive heart failure. Am J Respir Crit Care Med. 1999;160(6):1804-11. doi: 10.1164/ajrccm.160.6.9808134. O'Donnell DE D'Arsigny C Raj S Abdollah H Webb KA Ventilatory assistance improves exercise endurance in stable congestive heart failure Am J Respir Crit Care Med 1999 160 6 1804 1811 10.1164/ajrccm.160.6.9808134 18 Burtin C, Clerckx B, Robbeets C, Ferdinande P, Langer D, Troosters T, et al. Early exercise in critically ill patients enhances short-term functional recovery. Crit Care Med. 2009;37(9):2499-505. doi: 10.1097/CCM.0b013e3181a38937. 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Seymour JM Moore L Jolley CJ Ward K Creasey J Steier JS Outpatient pulmonary rehabilitation following acute exacerbations of COPD Thorax 2010 65 5 423 428 10.1136/thx.2009.124164 21 Puhan MA, Scharplatz M, Troosters T, Steurer J. Respiratory rehabilitation after acute exacerbation of COPD may reduce risk for readmission and mortality -- a systematic review. Respir Res. 2005 Jun 8;6:54. doi: 10.1186/1465-9921-6-54. Puhan MA Scharplatz M Troosters T Steurer J Respiratory rehabilitation after acute exacerbation of COPD may reduce risk for readmission and mortality -- a systematic review Respir Res 08 06 2005 6 54 54 10.1186/1465-9921-6-54 22 Experience from controlled trials of physical training in chronic heart failure. Protocol and patient factors in effectiveness in the improvement in exercise tolerance. European Heart Failure Training Group. Eur Heart J. 1998;19(3):466-75. PMID: 9568451 Experience from controlled trials of physical training in chronic heart failure. Protocol and patient factors in effectiveness in the improvement in exercise tolerance European Heart Failure Training Group Eur Heart J 1998 19 3 466 475 9568451 23 Borg GA. Psychophysical bases of perceived exertion. Med Sci Sports Exerc. 1982;14(5):377-81. PMID: 7154893. Borg GA Psychophysical bases of perceived exertion Med Sci Sports Exerc 1982 14 5 377 381 7154893 24 McMurray JJ, Adamopoulos S, Anker SD, Auricchio A, Böhm M, Dickstein K, et al; ESC Committee for Practice Guidelines. ESC Guidelines for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure 2012: The Task Force for the Diagnosis and Treatment of Acute and Chronic Heart Failure 2012 of the European Society of Cardiology. Developed in collaboration with the Heart Failure Association (HFA) of the ESC. Eur Heart J. 2012;33(14):1787-847. doi: 10.1093/eurheartj/ehs104. Erratum in: Eur Heart J. 2013 Jan;34(2):158. 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Oliveira MF Zanussi G Sprovieri B Lobo DM Mastrocolla LE Umeda II Alternatives to aerobic exercise prescription in patients with chronic heart failure Arq Bras Cardiol 2016 106 2 97 104 10.5935/abc.20160014 Artigo Original Segurança e Eficácia do Treinamento Aeróbio Combinado à Ventilação Não-Invasiva em Pacientes com Insuficiência Cardíaca Aguda Oliveira Mayron F. 1 2 Santos Rita C. 1 Artz Suellen A. 1 Mendez Vanessa M. F. 1 Lobo Denise M. L. 1 3 Correia Edileide B. 1 Ferraz Almir S. 1 Umeda Iracema I. K. 1 Sperandio Priscila A. 1 Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia São Paulo SP Brazil Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia, São Paulo, SP - Brasil Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia Universidade de Fortaleza Centro de Ciências da Saúde Fortaleza CE Brazil Universidade de Fortaleza (UNIFOR) - Centro de Ciências da Saúde, Fortaleza, CE - Brasil Universidade de Fortaleza Faculdade Metropolitana da Grande Fortaleza Fortaleza CE Brazil Faculdade Metropolitana da Grande Fortaleza (FAMETRO), Fortaleza, CE - Brasil Faculdade Metropolitana da Grande Fortaleza Correspondência: Mayron Faria Oliveira, Avenida Dr. Dante Pazzanese, 500. CEP 04012-180, Vila Mariana, São Paulo, SP - Brasil. E-mail: mayronfaria@hotmail.com

Contribuição dos autores

Concepção e desenho da pesquisa: Oliveira MF, Ferreira VM, Umeda IIK, Sperandio PA; Obtenção de dados: Oliveira MF, Santos RC, Artz SA, Correia EB, Ferraz AS; Análise e interpretação dos dados: Oliveira MF, Santos RC, Artz SA, Ferreira VM, Lobo DML, Correia EB, Ferraz AS, Umeda IIK, Sperandio PA; Análise estatística: Oliveira MF, Lobo DML; Redação do manuscrito: Oliveira MF, Santos RC, Artz SA, Ferreira VM; Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo intelectual importante: Lobo DML, Correia EB, Ferraz AS, Umeda IIK, Sperandio PA.

Potencial conflito de interesses

Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.

 Resumo Fundamento:

O exercício físico melhora a capacidade funcional em pacientes com insuficiência cardíaca (IC) crônica. Entretanto, os efeitos do exercício na IC aguda são desconhecidos.

 Objetivo:

Investigar os efeitos do exercício físico isolado ou associado à ventilação não-invasiva (VNI) em comparação ao tratamento convencional em pacientes com IC durante internação.

 Métodos:

Vinte e nove pacientes (IC sistólica) foram randomizados em três grupos: Controle (tratamento clínico convencional); exercício com ventilação placebo (EX+Sham) e EX+VNI (VNI com 14 e 8 cmH2O de pressão inspiratória e expiratória, respectivamente).O TC6M foi realizado no primeiro e no décimo dia de internação e o exercício realizado em cicloergômetro até o limite de tolerância (20 minutos ou menos) por oito dias consecutivos. Para todas as análises, foi considerado p < 0,05 estatisticamente significante.

 Resultados:

Nenhum paciente dos grupos EX+Sham e EX+VNI apresentou complicações ou necessitou interromper o exercício. O grupo EX+VNI apresentou melhor desempenho no TC6M (Δ120 ± 72 m) que os grupos EX+Sham (Δ73 ± 26 m) e Controle (Δ45 ± 32 m; p < 0,05). O tempo total de exercício foi maior (128 ± 10 vs. 92 ± 8 min; p < 0,05) e a dispneia menor (3 ± 1 vs. 4 ± 1; p < 0,05) no EX+VNI em relação ao EX+Sham. O grupo EX+VNI apresentou menor tempo de internação (17 ± 10 dias) comparado ao EX+Sham (23 ± 8 dias) e Controle (39 ± 15 dias; p < 0,05). O tempo total de exercício nos grupos EX+Sham e EX+VNI correlacionou-se com o tempo de internação hospitalar (r = -0,75; p = 0,01).

 Conclusão:

O exercício físico foi seguro em pacientes com IC aguda, não houve complicações hospitalares e, quando associada à VNI, melhorou o desempenho no TC6M, dispneia e o tempo de internação.

 Palavras-chave: Exercício Insuficiência Cardíaca Aguda Ventilação Não Invasiva Fisioterapia Reabilitação Introdução

A insuficiência cardíaca (IC) é uma síndrome complexa caracterizada por função ventricular esquerda diminuída, miopatia esquelética e intolerância ao exercício.1,2 Estudos prévios mostraram evidências de que o exercício pode ser uma intervenção não farmacológica efetiva para pacientes com IC crônica.3-6 Contudo, períodos de IC aguda ou descompensada podem ocorrer, os quais representam a causa mais frequente de internações,7 com longos períodos de repouso, sarcopenia8,9 e, consequentemente, complicações durante a internação.

Pacientes com IC aguda apresentam piora na congestão pulmonar, dispneia, esforço respiratório aumentado, intolerância ao exercício,10 e frequentemente, ventilação alveolar diminuída, que resulta em desvio de sangue e hipoxemia.11 Nesse contexto, a ventilação não-invasiva (VNI) tem sido amplamente utilizada em casos de IC aguda para reduzir dispneia e melhorar a oxigenação.12,13

Além disso, pacientes com IC crônica apresentam uma redução progressiva na capacidade funcional e menor tolerância ao exercício em comparação a indivíduos saudáveis, tanto devido à doença cardíaca como a fatores periféricos (disfunção endotelial, inflamação, e ativação neuro-hormonal aumentada).14,15 Além disso, já foi demonstrado que o exercício combinado com VNI na IC crônica aumenta a tolerância ao exercício e reduz dispneia e fadiga nos membros inferiores.16,17

Vários estudos demonstraram que o exercício precoce após a internação pode beneficiar pacientes críticos na unidade de tratamento intensivo18,19 e em pacientes com exacerbação da doença pulmonar obstrutiva.20,21 Esses estudos mostraram uma redução no tempo de internação hospitalar, e na taxa de reinternação, bem como melhora na qualidade de vida. Contudo, o exercício tem sido contraindicado aos pacientes com IC, porém não há estudos que avaliaram os efeitos da reabilitação cardíaca sobre a IC aguda ou descompensada. Nesse contexto, apesar das evidências amplamente documentadas a respeito dos benefícios do exercício físico5,22 e da VNI combinada com exercício16 em pacientes com IC crônica, a segurança e a efetividade do exercício aeróbico em pacientes com IC aguda ainda são desconhecidas.

Portanto, no presente estudo, nosso objetivo foi investigar em pacientes com IC aguda ou descompensada: (i) a segurança do exercício aeróbico realizado durante a internação hospitalar; (ii) a eficácia do exercício aeróbico associado à VNI durante a internação em pacientes com IC aguda.

 Métodos

Trata-se de um estudo controlado, prospectivo e randomizado. Uma amostra de conveniência de 29 pacientes foi recrutada da enfermaria de miocardiopatias de um hospital de cardiologia. Esses pacientes apresentavam diagnóstico clínico estabelecido de IC aguda e fração de ejeção do ventrículo esquerdo (FEVE) menor que 30%, de acordo com o exame de ecocardiografia com Doppler. Todos os pacientes foram classificados em classe funcional IV segundo a classificação da New York Heart Association (NYHA).

Foram excluídos do estudo pacientes com angina instável, arritmias complexas, marcapasso, terapia de ressincronização cardíaca ou dispositivo de assistência ventricular esquerda, infarto do miocárdio nos últimos 12 meses, saturação de oxihemoglobina por oximetria de pulso (SpO2) de repouso inferior a 88% sem suplementação de oxigênio, ou edema agudo de pulmão com indicações clínicas para ventilação mecânica. Além disso, pacientes com indicação clínica para utilização de VNI além da proposta nesse protocolo foram excluídos.

Protocolo do estudo

Todos os indivíduos foram submetidos a uma avaliação clínica individualizada no dia 1 (D1) de internação pelo cardiologista e pelo fisioterapeuta envolvidos no estudo. Foram realizados testes de função pulmonar (espirometria), coleta de sangue para medida de peptídeo natriurético cerebral (NT-pró-BNP) e proteína C-reativa (PCR), teste de caminhada de seis minutos (TC6M), e medida da pressão inspiratória máxima (PImax).

Todos os pacientes receberam tratamento médico padrão7 e, após testes clínicos e laboratoriais, foram randomizados em três grupos: exercício combinado com a VNI (EX+VNI), exercício com ventilação sham (EX+Sham) e Controle. Optamos por incluir um grupo com ventilação placebo (sham) para testar a hipótese de que somente o exercício EX+Sham ou o exercício combinado com VNI EX+VNI tiveram melhor desempenho que o tratamento convencional (grupo Controle) em pacientes com IC aguda.

O grupo EX+VNI realizou treinamento aeróbico combinado com VNI uma vez ao dia por 8 dias consecutivos, e o grupo EX+Sham realizou exercício aeróbico com ventilação placebo (sham) uma vez ao dia, também por 8 dias consecutivos. O grupo Controle recebeu somente tratamento clínico e não foi submetido a treinamento aeróbico.

No dia 10 (D10), todos os pacientes foram submetidos à mesma avaliação clínica que no D1. Após o protocolo, todos os pacientes continuaram a receber somente tratamento clínico, e foram acompanhados até a alta hospitalar ou transferência para a unidade de terapia intensiva.

 Protocolo de exercício

Os grupos EX+VNI e EX+Sham realizaram exercício aeróbico em cicloergômetro sem carga para pacientes acamados (Cajumoro, Brasil) por 20 minutos ou menos, até o limite de tolerância. Os grupos de exercício foram cegos quanto à pressão aplicada na VNI ou sham. A SpO2 (Nonin® Medical, USA) e a frequência cardíaca (FC) foram medidas continuamente com um monitor de frequência cardíaca (Polar® RS800, Finlândia). A pressão arterial sistólica (PAS) e a pressão arterial diastólica (PAD) foram medidas pelo método auscultatório (esfigmomanômetro UnilecTM, estetoscópio Littmann Quality, EUA) durante o protocolo de exercício, em repouso, a cada dois minutos, e ao final do exercício. Os pacientes foram solicitados a pontuar o grau de dispneia ao final do exercício pela escala categórica de Borg (0-10).23

Ventilação não-invasiva com pressão positiva

A ventilação não-invasiva foi realizada por meio de máscara oronasal, utilizando-se ventilador com dois níveis de pressão (BiPAP Vision®, Respironics, EUA), em duas condições: ventilação com pressão positiva em dois níveis - pressão positiva inspiratória: 14 cmH2O, e pressão positiva expiratória: 8 cmH2O, sem oxigênio suplementar (FiO2 0,21)] e ventilação placebo (sham) - pressão positiva inspiratória: 4 cmH2O, e pressão positiva expiratória: 4 cmH2O, sem oxigênio suplementar (FiO2 0,21)].

Essas medidas de pressão foram escolhidas com base em evidências anteriores de que uma pressão positiva inspiratória entre 8 e 20 cmH2O e uma pressão positiva expiratória final entre 4 e 10 cmH2O estavam associadas com efeitos clínicos positivos em uma população com níveis similares de IC aguda.24,25 Os valores de pressão positiva inspiratória e de pressão positiva expiratória final na VNI sham estabelecidos (4 cmH2O) corresponderam ao valor mínimo aplicável pelo aparelho BiPAP Vision®. Esses valores foram capazes de vencer a resistência imposta pelo circuito ventilatório (conforme instruções do fabricante) e de assegurar que os pacientes permanecessem sem conhecimento quanto à intervenção aplicada.

 Teste de função pulmonar e pressão inspiratória máxima

Foram realizados testes de espirometria, com medida do volume expiratório forçado em 1 segundo (VEF1), capacidade vital forçada (CVF), e VEF1/CVF (espirômetro EasyOne® Plus Diagnostic, Suíça).

A PImax foi medida utilizando-se um manômetro digital (MVD-300® V.1.1 Microhard System; Globalmed, Brasil). Os pacientes foram instruídos a realizar uma inspiração máxima a partir do volume residual. Cada paciente executou cinco esforços de inspiração máxima, com valores próximos entre si (< 10%), sendo considerada para o estudo a medida de maior valor. Todos os valores obtidos foram adequados para os valores de referência para população brasileira.26

Teste de caminhada de seis minutos (TC6M)

O TC6M foi realizado em um corredor plano de 30 m de comprimento, de acordo com a American Thoracic Society.27 Foram medidas pressão arterial, FC e SpO2, e aplicada a escala de dispneia de Borg modificada. Todas as medidas foram realizadas antes e imediatamente após os testes, e após dois minutos de recuperação. A FC e a SpO2 foram monitoradas durante todo o teste (oxímetro portátil NoninTM, EUA).

 Análise estatística

A análise estatística foi realizada utilizando-se o programa SPSS (versão 20.0, SPSS Inc. EUA). Os dados foram expressos em média ± desvio padrão ou em mediana e intervalo interquartil, conforme apropriado. Dados categóricos foram expressos em valores absolutos e porcentagem (n e %). A normalidade da distribuição dos dados foi testada pelo teste Shapiro-Wilk. O teste qui-quadrado foi utilizado para avaliar diferenças entre os dados categóricos, e o teste ANOVA com medidas repetidas com correção de Bonferroni foi usado para comparações múltiplas. A correlação de Pearson foi usada para correlações paramétricas. Para todas as análises, a significância estatística foi estabelecida em 5% (p < 0,05).

 Resultados Medidas basais

Vinte e nove pacientes que preencheram todos os critérios de inclusão foram incluídos no estudo e randomizados em três grupos - Controle (n = 9, idade 58 ± 7 anos), EX+Sham (n = 9, 57 ± 5 anos) e EX+VNI (n = 11, 56 ± 8 anos). Todos os pacientes apresentaram diagnóstico de IC aguda. Não houve diferenças entre as variáveis antropométricas ou demográficas, etiologia da IC, FEVE, principais comorbidades, medicamentos, níveis plasmáticos de NT pró-BNP ou PCR-us entre os grupos (Tabela 1). A classe funcional, a tolerância ao exercício e a função pulmonar não foram diferentes entre os grupos (Tabela 2).

Características basais de pacientes internados, com insuficiência cardíaca aguda, alocados em um dos três grupos - exercício + ventilação não invasiva EX+VNI, exercício + ventilação placebo (EX+Sham) e grupo Controle
Controle (n = 9) EX+Sham (n = 9) EX+VNI (n = 11)
Dados antropométricos/demográficos
Homens, n (%) 7 (78%) 8 (89%) 7 (64%)
Idade, anos 58 ± 7 57 ± 5 56 ± 8
Peso, kg 65,3 ± 14,8 74,0 ± 13,5 66,4 ± 10,8
Altura, m 1,60 ± 0,71 1,68 ± 0,10 1,64 ± 0,40
IMC, kg/m2 24,2 ± 5,0 26,9 ± 4,6 24,8 ± 4,0
FEVE, % 23,8 ± 4,9 25,4 ± 6,7 26,0 ± 4,8
NT pró-BNP, ρg/mL 2467 ± 547 2331 ± 429 2594 ± 633
PCR-us, mg/L 8 ± 3 9 ± 4 9 ± 5
Tempo de internação, dias 39 ± 15 23 ± 8* 17 ± 10*†
Principais comorbidades
Hipertensão, n (%) 5 (56%) 3 (33%) 5 (54%)
Dislipidemia, n (%) 4 (44%) 1 (11%) 1 (9%)
Diabetes mellitus, n (%) 2 (22%) 2 (22%) 1 (9%)
Etiologia
Isquêmica, n (%) 6 (67%) 7 (80%) 7 (44%)
Principais medicamentos
β-bloqueador, n (%) 7 (78%) 6 (67%) 8 (73%)
Inibidores de ECA ou BRAs, n (%) 4 (43%) 6 (63%) 7 (64%)
Diuréticos, n (%) 9 (100%) 9 (100%) 11 (100%)

IMC: índice de massa corporal; FEVE: fração de ejeção do ventrículo esquerdo; NT pró-BNP: peptídeo natriurético cerebral; ECA: enzima conversora da angiotensina; BRAs: Bloqueadores do Receptor da Angiotensina II. Valores expressos em média ± desvio padrão ou frequência (n e %). ANOVA com medidas repetidas com correção de Bonferroni foi aplicado para as variáveis descritas em média ± desvio padrão, e o teste qui-quadrado usado para avaliar diferenças de dados categóricos.

p < 0,05 vs. Controle;

p < 0,05 vs. EX+Sham

 Características dos grupos exercício + ventilação não invasiva (EX+VNI), exercício + ventilação placebo (EX+Sham) e Controle na internação e após o protocolo do estudo
Dia 1 Dia 10
Controle EX+Sham EX+VNI Controle EX+Sham EX+VNI
NYHA
II, n (%) - - - 3 (33%) 5 (55%)* 8 (72%)*
III, n (%) - - - 4 (44%) 3 (33%)* 2 (18%)*
IV, n (%) 9 (100%) 9 (100%) 11 (100%) 2 (22%) 1 (11%)* 1 (10%)*
Dobutamina, n (%) 5 (55%) 4 (44%) 6 (54%) 3 (33%) 2 (22%)*‡ 2 (18%)*‡
Tolerância ao exercício
Tempo total de exercício, min - - - - 92 (60 - 120) 128 (90 - 160)†
TC6M, m 221 ± 58 238 ± 51 224 ± 30 266 ± 83 311 ± 67*‡ 345 ± 61*†‡
∆TC6M, m - - - 45 ± 32 73 ± 26* 120 ± 72*†
Função pulmonar
PImáx, cmH2O -65 ± 20 -53 ± 20 -60 ± 11 -64 ± 31 -61 ± 36 -63 ± 15
PImáx, % predito 73 ± 25 77 ± 33 72 ± 24 72 ± 32 75 ± 42 77 ± 22
VEF1, % predito 57 ± 21 59 ± 20 61 ± 22 68 ± 29 60 ± 20 65 ± 21
VEF1/CVF 0,72 ± 0,18 0,79 ± 0,10 0,75 ± 0,12 0,74 ± 0,17 0,78 ± 0,18 0,76 ± 0,10

NYHA: New York Heart Association; TC6M: teste de caminhada de seis minutos; PImáx: pressão inspiratória máxima; VEF1: volume expiratório forçado em 1 segundo, CVF: capacidade vital forçada. Valores expressos em média ± desvio padrão; mediana (intervalo interquartil) e frequência (n e %). ANOVA com medidas repetidas com correção de Bonferroni foi aplicado para as variáveis descritas em média ± desvio padrão, e o teste qui-quadrado usado para avaliar diferenças de dados categóricos;

p < 0,05 vs. Controle;

p < 0,05 vs. EX+Sham;

p < 0,05 vs. Dia 1

 Efeitos do exercício combinado com VNI e ventilação sham

Nenhum dos pacientes do grupo EX+VNI ou EX+Sham apresentou algum critério para interromper o exercício. O tempo total de exercício foi mais curto no grupo EX+Sham (~30% menor em comparação ao grupo EX+VNI) (Tabela 2).

No D10, os grupos EX+VNI e EX+Sham apresentaram uma distância maior percorrida em comparação ao grupo controle (Tabela 2). Além disso, a distância no TC6M no D10 foi maior no grupo EX+VNI (Figura 1C) que no grupo EX+Sham (Figura 1B) ou Controle (Figura 1A). Não houve diferenças na pressão arterial, FC ou SpO2 entre os grupos durante o TC6M (dados não apresentados).

Distância percorrida no teste de caminhada de seis minutos no Dia 1 (D1) e no Dia 10 (D10) nos grupos que realizaram exercício combinado com ventilação não invasiva (EX+VNI) e exercício com ventilação placebo (EX+Sham) e que não realizaram exercício (Controle). Círculos abertos: distância individual alcançada no D1 e no D10. Quadrado fechado: média e desvio padrão da distância em D1 e D10; * p < 0,05 vs. Controle; † p < 0,05 vs. EX+Sham; ‡ p < 0,05 vs. D1.

O escore de dispneia de repouso foi mais alto no D1 (basal) e diminuiu ao longo do tempo nos três grupos. Além disso, o grupo EX+VNI apresentou menor valor de dispneia no D10 (Figura 2). O número de pacientes que receberam dobutamina no D1 foi similar entre os grupos; no entanto, no D10, os grupos que se exercitaram (EX+Sham e EX+VNI) apresentaram um menor número de pacientes que receberam dobutamina em comparação ao grupo Controle (Tabela 2).

Escala de dispneia de Borg no primeiro dia de internação (D1) e no último dia do protocolo (D10) nos grupos que realizaram exercício combinado com ventilação não invasiva (EX+VNI) e exercício com ventilação placebo (EX+Sham) e que não realizaram exercício (Controle). * p < 0,05 vs. Controle; † p < 0,05 vs. EX+Sham; ‡ p < 0,05 vs. D1.

Do D1 ao D10, houve uma redução significativa nos níveis de NT pró-BNP (ΔNT pró-BNP: -892 ± 112 rg/mL no grupo Controle, -1184 ± 299 rg/mL no grupo EX+Sham, e -1002 ± 356 rg/mL no grupo EX+VNI) e de PCR-us (ΔPCR-us -4 ± 2 mg/L no grupo Controle, -4 ± 3 mg/L no grupo EX+Sham, e -5 ± 3 mg/L no grupo EX+VNI, mas sem diferenças entre os grupos. Além disso, ocorreu uma diminuição similar no peso corporal entre os grupos (Δpeso: -3,3 ± 2,2 kg no grupo Controle, -5,3 ± 3,9 kg no grupo EX+Sham, -5,0 ± 2,0 kg no grupo EX+VNI). Não foram observadas diferenças na função pulmonar, PImáx e lactato sanguíneo entre os grupos no D1 e no D10 (Tabela 2).

 Acompanhamento

Nenhum dos pacientes dos grupos que se exercitaram necessitou ser transferido para a unidade de terapia intensiva. Além disso, um número maior de pacientes desses grupos teve uma alta hospitalar precoce em comparação ao grupo Controle. Interessante mencionar que o grupo Controle apresentou uma maior permanência no hospital em comparação aos grupos EX+Sham e EX+VNI, e que o grupo EX+VNI teve um período de hospitalização mais curto que o grupo EX+Sham (Tabela 1). Ainda, o tempo total de exercício em ambos os grupos que se exercitaram foi inversamente correlacionado com o tempo de hospitalização (Figura 3).

Correlação entre tempo total de exercício e tempo de hospitalização nos grupos "exercício + ventilação não invasiva (VNI)", "exercício + sham (ventilação placebo)".

Discussão

Em nosso conhecimento, este é o primeiro estudo a avaliar o papel do treinamento aeróbico em IC aguda ou descompensada (NYHA classe IV). Os principais achados deste estudo foram: o exercício na IC aguda/descompensada (i) é segura, uma vez que os grupos EX+VNI e EX+Sham não apresentaram piora de sintomas durante o exercício ou sinais de que necessitavam interromper o exercício; e (ii) reduz o tempo de internação hospitalar. Além disso, o exercício aumenta a distância do TC6M.

Estudos demonstraram que a mobilização precoce em pacientes críticos pode reduzir significativamente o tempo de permanência na unidade de terapia intensiva.19 Também foi demonstrado que a reabilitação imediatamente após exacerbação de doença pulmonar obstrutiva crônica está associada com uma menor frequência de reexacerbação e com um aumento da força do quadríceps.20,21 Concordante com esses dados, um estudo recente demonstrou que a estimulação elétrica funcional melhorou a tolerância ao exercício e a força muscular em pacientes com IC aguda.28 Nosso estudo amplia o conhecimento sobre abordagens a serem usadas durante a hospitalização no tratamento de pacientes com IC descompensada. O estudo sugere que o treinamento aeróbico per se é uma ferramenta segura e eficaz na redução do tempo de hospitalização de pacientes com IC aguda. Deve-se ressaltar que nenhum dos pacientes que realizaram exercício apresentou piora dos sintomas durante o exercício ou mostrou algum sinal de intolerância ao esforço realizado.

Outro achado importante em nosso estudo foi o aumento na tolerância ao exercício em pacientes que se submeteram ao exercício aeróbico. Na verdade, esse achado possui importantes implicações clínicas, uma vez que a distância no TC6M está associada com desfecho clínico e qualidade de vida em pacientes com IC.29 Além disso, é possível que o treinamento aeróbico melhore a tolerância ao exercício mesmo em pacientes com IC hospitalizados.

A fim de investigar se o uso de VNI poderia ter efeitos adicionais sobre o treinamento aeróbico, encontramos que o grupo EX+VNI apresentou melhora na capacidade de exercício e redução na dispneia. De fato, a VNI pode reduzir o retorno venoso e a pré-carga,30 o que poderia explicar nossos achados. Outro resultado de grande interesse e de grande relevância clínica foi o fato de que o grupo EX+VNI apresentou menor período de internação hospitalar, maior distância percorrida no TC6M e maior tempo de exercício comparado ao grupo EX+Sham, sugerindo que a VNI pode melhorar a efetividade do exercício aeróbico em pacientes com IC aguda. A explicação para essa teoria é o fato de que a VNI combinada ao exercício tem influência sobre a redistribuição do fluxo sanguíneo muscular.16 Dempsey et al.,31 sugeriram que a musculatura respiratória influenciam o diâmetro vascular e a vasoconstrição periférica. Os músculos respiratórios podem competir com a musculatura periférica pelo fluxo sanguíneo reduzido durante o exercício, promovendo, assim, um transporte de oxigênio inadequado e fadiga ao exercício. Além disso, contrações que levam à fadiga podem estimular os nervos frênicos (aferentes IV) por meio da produção de metabólitos, aumentando a vasoconstrição simpática e, consequentemente, reduzindo o fornecimento de oxigênio.31,32

Um estudo recente demonstrou que pacientes com IC crônica apresentam cinética do consumo de oxigênio mais lenta, com aumento na cinética da desoxihemoglobina durante o exercício.14 Por outro lado, Borghi-Silva et al.,16 demonstraram que a VNI foi capaz de melhorar a tolerância ao exercício e reduzir a cinética da desoxihemoglobina no músculo periférico durante o exercício em pacientes com IC crônica. Em nosso estudo, o grupo EX+VNI apresentou melhor resposta ao exercício aeróbico. Apesar de que do mecanismo para essa resposta estar além do escopo de nosso estudo, é provável que a VNI tenha influenciado a redistribuição do fluxo sanguíneo da musculatura respiratória para a musculatura periférica, melhorando a oferta e a utilização de oxigênio.

Limitações do estudo

O presente estudo possui algumas limitações que devem ser consideradas, como o pequeno número de pacientes. Além disso, optamos por realizar o exercício aeróbio sem carga, pelo fato de esse ser o primeiro protocolo desse tipo em pacientes com IC e, assim, as respostas frente ao exercício serem desconhecidas.

Ainda, reconhecemos que os grupos submetidos ao exercício realizaram o protocolo somente por oito dias, entretanto, esse período foi estabelecido com base na média de internação hospitalar em nossa instituição. Outros estudos com exercício e seus principais efeitos devem ser realizados incluindo todo o período de hospitalização. De fato, este foi o primeiro estudo a realizar treinamento aeróbico na IC aguda, de forma que foi necessário um protocolo de exercício com duração reduzida para checar a viabilidade e a segurança do exercício aeróbico nessa população de pacientes.

Nosso estudo levanta novas questões sobre o exercício na IC aguda. Outros protocolos de estudo devem ser realizados para confirmar nossos dados, incluindo desfechos clínicos tais como morte e piora da IC, outras modalidades de exercício (treinamento muscular inspiratório, treinamento resistido, etc.), e como realizar a prescrição de exercício aeróbico na IC aguda, conforme demonstrado na IC crônica.33

Implicações clínicas

Nosso estudo fornece evidências da importância do exercício aeróbico durante a hospitalização em pacientes com IC aguda. Os achados sobre segurança, tempo de hospitalização reduzido e maior tolerância ao exercício sugerem o exercício aeróbico como uma nova ferramenta no tratamento de IC aguda, combinada com terapia clínica padrão. Além disso, a melhora observada do exercício aeróbico quando associado a VNI, reforça a relevância de nosso estudo, e abre novos desafios para investigar os mecanismos dessa estratégia que contribui para melhores desfechos clínicos em pacientes com IC descompensada.

 Conclusão

O exercício aeróbico é seguro, melhora a tolerância ao exercício e reduz o tempo de internação hospitalar de pacientes com IC descompensada. Ainda, a VNI pode melhorar a eficácia do exercício aeróbico nesses pacientes. Esses achados sugerem que essa simples ferramenta associada à terapia clínica padrão pode ser útil durante a internação hospitalar para o tratamento da IC aguda.

Fontes de financiamento

O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.

Vinculação acadêmica

Não há vinculação deste estudo a programas de pós-graduação.

Aprovação ética e consentimento informado

Este estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética do Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia sob o número de protocolo #3911. 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.