FUNDAMENTO: A dinamometria isocinética tem tido crescente importância para avaliação da função muscular em indivíduos com claudicação intermitente. No entanto, ainda há escassez de informações sobre as respostas cardiovasculares desses doentes durante este tipo de avaliação. OBJETIVO: Avaliar e comparar as respostas cardiovasculares na avaliação da força e resistência muscular de dois exercícios comumente utilizados para de pacientes com CI (flexão plantar/dorsiflexão e flexão/extensão de joelhos). MÉTODOS: Dezessete claudicantes com doença estável há pelo menos 6 meses compuseram a amostra avaliada no dinamômetro isocinético. Frequência cardíaca, pressão arterial e duplo produto foram mensurados não invasivamente em repouso e no pico do esforço, em protocolos específicos para avaliação de força e resistência muscular. RESULTADOS: Com exceção da pressão arterial diastólica, a frequência cardíaca, pressão arterial sistólica e o duplo produto aumentaram durante o exercício em comparação ao repouso (p < 0,05). A frequência cardíaca e o duplo produto sofreram maior elevação durante o exercício de extensão/flexão de joelho, em comparação ao exercício de flexão plantar/dorsiflexão (P < 0,05). Maiores incrementos na frequência cardíaca foram observados durante o protocolo de avaliação da resistência em comparação ao da avaliação da força muscular. CONCLUSÃO: Os testes isocinéticos de avaliação da força e resistência musculares em pacientes com CI promovem aumento da frequência cardíaca, da pressão arterial sistólica e do duplo produto durante sua execução. Estes aumentos são maiores nos testes de resistência muscular e nos que envolvem maior massa muscular, sugerindo que testes de força de pequenos grupamentos musculares promovem menor sobrecarga cardiovascular nesses pacientes.
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IIEscola Superior de Educação Física Universidade de Pernambuco; Recife, PE
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VCentro de Estudos em Ciências da Atividade Física (Geriatris/FMUSP)
VIDisciplina de Cirurgia Vascular - HCFMUSP; São Paulo, SP - Brasil
A dor nos membros inferiores, que ocorre durante a prática de atividade física e cessa com o repouso, denominada claudicação intermitente (CI), é o sintoma mais frequente da doença arterial obstrutiva periférica1. Pacientes com esse sintoma apresentam diminuição na capacidade de caminhada, da força e da resistência muscular2,3. Devido a isso, além do monitoramento da funcionalidade por meio de questionários4; testes de aptidão física têm sido frequentemente utilizados para avaliar o impacto da doença na capacidade funcional5,6.
O teste de esforço em esteira é o procedimento mais utilizado, pois fornece informações importantes sobre os efeitos da doença na capacidade de locomoção6. Em contrapartida, esse teste tem aplicação limitada em alguns pacientes, como por exemplo, os muito idosos, com disfunções ortopédicas limitantes para a caminhada em ergômetros e os amputados. Além disso, em pacientes que apresentam a doença nos dois membros inferiores, o teste em esteira avalia principalmente o membro em que a doença é mais grave, não fornecendo dados sobre o membro menos limitado.
Devido a essas limitações, ao longo dos últimos anos, outros tipos de avaliação funcional têm sido propostos7-10; dos quais os testes de avaliação da função muscular têm ganhado destaque. De fato, estudos têm indicado uma correlação significante entre testes de força8 e resistência muscular11 com a limitação de locomoção e com a gravidade da doença, respectivamente, fundamentando a utilização desses testes para avaliação funcional de indivíduos com CI.
Todavia, uma possível desvantagem dos testes de função muscular são as respostas hemodinâmicas acentuadas durante o teste. Como indivíduos com CI apresentam grande prevalência de doenças cardiovasculares associadas, bem como elevada mortalidade por causas cardíacas, a escolha de protocolos que promovam baixo estresse cardiovascular deve ser considerada. Porém, até o presente momento, nenhum estudo anterior descreveu as respostas cardiovasculares ao exercício isocinético em indivíduos com claudicação intermitente12,13.
Nesse sentido, o objetivo deste estudo foi comparar as respostas cardiovasculares a dois exercícios comumente utilizados para a avaliação da força e da resistência muscular de pacientes com CI (flexão plantar/dorsiflexão e flexão/extensão de joelhos).
Este estudo foi aprovado pela Comissão de Ética em Pesquisa do Hospital das Clínicas de São Paulo (n. 0758/08). Previamente à coleta de dados, todos os pacientes foram informados sobre os riscos e benefícios da participação no estudo e assinaram um termo de consentimento livre e esclarecido.
A amostra do presente estudo foi composta por dezessete pacientes (n = 17), que estavam em acompanhamento ambulatorial especializado em doenças vasculares em hospital terciário (ambulatório de claudicação intermitente). Como critérios de inclusão ao estudo os pacientes deveriam: apresentar sintomas estáveis de CI há mais de 6 meses, índice tornozelo/braço < 0,90 nos dois membros, e conseguir caminhar por pelo menos 2 minutos a 3,2 km/h.
Foi realizada uma entrevista médica para determinação de comorbidades e utilização de medicamentos. Foram consideradas como comorbidades: a presença de doenças diagnosticadas previamente e constadas no prontuário médico do paciente e o uso regular de medicações prescritas por profissional médico como tratamento de doença. A presença de cardiopatia foi constatada pelo histórico de infarto agudo do miocárdio, isquemia coronária, angina ou revascularização coronária.
Os pacientes que atenderam aos critérios de inclusão foram então submetidos ao teste de esforço máximo em esteira ergométrica (Inbrasport modelo ATL, Brasil). Para tanto, foi utilizado o protocolo escalonado, específico para indivíduos com CI, com velocidade constante de 3,2 km/h, e incrementos de dois graus de inclinação a cada dois minutos até a exaustão. O teste foi supervisionado por um médico ergometrista que mensurou a pressão arterial a cada dois minutos com um esfigmomanômetro de coluna de mercúrio (Unitec Hospitalar, Brasil) e estetoscópio (Littman Stethoscope Cardiologic II, Estados Unidos da América). Além disso, durante o teste, a frequencia cardíaca foi continuamente monitorizada com eletrocardiograma (CardioPerfect, Estados Unidos da América). O paciente foi instruído a relatar o momento que iniciava a dor no membro inferior, ou seja, a distância de claudicação. Foi anotada também a distância total de marcha, que corresponde à máxima distância que o indivíduo conseguiu caminhar. Os pacientes que apresentaram anormalidades cardiovasculares que limitassem a prática de atividade física, tais como isquemia miocárdica ou arritmias complexas, não foram incluídos no estudo.
A força e resistência muscular de tornozelos e joelhos foram avaliadas utilizando dinamômetro isocinético da marca
Foram realizados três movimentos na posição de teste (sem carga) para familiarização com o movimento a ser testado, no entanto não foram utilizados procedimentos de aquecimento antes da avaliação isocinética, visto que a doença prejudica a capacidade de realização de esforços, e a realização de exercícios previamente à avaliação poderia prejudicar ou invalidar a mesma.
Para a avaliação da força e resistência muscular na articulação do tornozelo (avaliação concêntrica dos movimentos de flexão plantar e dorsiflexão), foram utilizadas as velocidades angulares de 30º/seg. e 90º/seg., respectivamente. Para a medida da força foram realizadas cinco repetições e para a medida da resistência muscular foram utilizadas séries de oito repetições com intervalo de 5 segundos para descanso entre as séries.
Para avaliação da força e resistência muscular na articulação do joelho (avaliação concêntrica dos movimentos de flexão e extensão de joelhos), foram utilizadas as velocidades de 60º/seg. e 180º/seg., respectivamente. Para a medida da força muscular foram utilizadas 5 repetições e para a medida da resistência muscular foram utilizadas séries de 15 repetições com intervalo de descanso de 5 segundos entre as séries.
Durante o teste, os pacientes foram constantemente estimulados verbalmente. Além disso, recebiam retorno visual da atividade do grupo muscular testado por meio do monitor acoplado ao dinamômetro isocinético.
O protocolo de teste no dinamômetro isocinético foi supervisionado por um médico, que realizava as medidas de pressão arterial e coletava os dados da frequência cardíaca. Previamente à avaliação isocinética, foram mensuradas a pressão arterial e a frequência cardíaca em repouso. Para tanto, os indivíduos permaneceram deitados por 10 minutos em decúbito dorsal. A pressão arterial foi mensurada pelo método auscultatório utilizando estetoscópio (Littman Stethoscope Cardiologic II, Estados Unidos da América) e esfigmomanômetro aneroide (Wech Allyn/Tycos, Estados Unidos da América) devidamente calibrado. A pressão arterial foi medida por três vezes em ambos os braços e o valor médio foi considerado para as análises. A frequência cardíaca foi monitorada constantemente através da utilização de um frequencímetro (Polar FS1, Finlândia) e a frequência cardíaca anotada logo após a medida da pressão arterial foi utilizada para as análises.
Após as medidas em repouso, os indivíduos foram direcionados à sala de avaliação para posicionamento no dinamômetro isocinético. Durante a realização dos testes, a pressão arterial e a frequência cardíaca foram mensuradas em repouso pré-exercício e no pico de esforço. Para tanto, a medida da pressão arterial foi realizada seguindo os procedimentos previamente descritos por Polito e Farinatti16. Brevemente, o manguito de pressão começava a ser inflado rapidamente no momento em que o paciente dava indícios de fadiga (perda da linearidade de movimento e tendência para realização da manobra de Valsalva), de modo que a desinflação do manguito fosse iniciada em seguida e a pressão arterial sistólica fosse obtida na última repetição realizada. Após a medida das pressões arteriais, o manguito era totalmente desinflado. Da mesma forma, a frequência cardíaca anotada no momento do pico de esforço, ou seja, no final da avaliação da força e da resistência muscular foi utilizada para as análises.
Para padronização das medidas, o lado direito foi sempre avaliado primeiro, seguindo a ordem de avaliar primeiro a força e depois a resistência muscular (
Para análise dos resultados foi utilizado o pacote estatístico StatisticaTM 6.0® (Statsoft Inc, Estados Unidos da América). Para a comparação das alterações na frequência cardíaca, pressão arterial sistólica, pressão arterial diastólica e duplo produto ao longo do protocolo experimental, foi utilizada a Análise de Variância de um caminho para medidas repetidas. Quando verificada significância estatística, foi utilizado o teste
Na
Na
Para ambos os exercícios e em ambos os protocolos de avaliação houve aumento significante da frequência cardíaca em comparação com o pré-exercício (pré: 72,1 ± 8,2 bpm; flexão plantar/dorsiflexão força máxima: 78,4 ± 12,8 bpm; flexão plantar/dorsiflexão resistência muscular: 84,6 ± 16,9 bpm; flexão/extensão de joelho força máxima: 85,6 ± 1 3,6 bpm; flexão/extensão de joelho resistência muscular: 94,1 ± 14,2 bpm; P < 0,05). Para ambos os exercícios, houve maior elevação na frequência cardíaca durante os protocolos de avaliação da resistência muscular comparado ao protocolo de avaliação da força muscular (
Na
Em ambos os exercícios, a pressão arterial sistólica aumentou significantemente e similarmente em comparação com o repouso (pré: 131,4 ± 18,1 mmHg; flexão plantar/dorsiflexão: 159,8 ± 26,3 mmHg; flexão/extensão de joelho: 158,8 ± 32,1 mmHg;
Os principais resultados do presente estudo foram: (i) as respostas na frequência cardíaca foram maiores nos exercícios de resistência muscular localizada em comparação ao exercício de força em indivíduos com CI; (ii) a frequência cardíaca e o duplo produto foram maiores no exercício flexão/extensão de joelhos em comparação ao exercício de flexão plantar/dorsiflexão em indivíduos com CI; e (iii) as respostas na pressão arterial sistólica são similares entre os exercícios flexão/extensão de joelhos e flexão plantar/dorsiflexão em indivíduos com CI.
Os resultados do presente estudo indicaram que os exercícios de força e resistência musculares promoveram aumentos significantes na frequência cardíaca até aproximadamente 60% da frequência cardíaca máxima prevista para a idade ou 77% da frequência cardíaca máxima obtida no teste ergométrico máximo17. Esses resultados foram semelhantes aos de Demonty e cols.3 que observaram aumentos semelhantes da frequência cardíaca (em média 66% da máxima prevista para idade) durante avaliação isocinética em claudicantes. Além disso, no presente estudo, foi evidenciado que os incrementos na frequência cardíaca foram mais acentuados nos exercícios de resistência muscular em comparação aos exercícios de força18. Como os aumentos da frequência cardíaca são proporcionais à duração do exercício de força, era esperado que os maiores incrementos ocorressem nos exercícios de resistência muscular, uma vez que esta teve maior duração devido ao maior número de repetições realizadas17,18.
Os resultados do presente estudo evidenciaram maiores aumentos da frequência cardíaca e no duplo produto, principal indicativo de sobrecarga cardiovascular durante o esforço, no exercício flexão/extensão de joelhos em comparação ao exercício flexão plantar/dorsiflexão. Esses resultados podem ser atribuídos a maior massa muscular envolvida no exercício flexão/extensão de joelhos, que tem sido associado ao maior aumento da frequência cardíaca19,20.
Em termos absolutos, a média da pressão arterial sistólica no pico do exercício foi de aproximadamente 160 mmHg, sendo este valor inferior ao obtido durante o esforço máximo no teste ergométrico. Embora esses valores tenham magnitude relativamente pequena, é importante que esses dados sejam analisados com cautela, uma vez que a medida da pressão arterial durante o exercício de força pode ser subestimada em até 30 mmHg quando realizada pelo método auscultatório16. Por outro lado, embora o método auscultatório não forneça a medida exata da pressão arterial, esse método nos protocolos parece apresentar valores reprodutíveis, podendo assim ser útil para comparações das respostas hemodinâmicas entre diferentes exercícios21. Diante dessas considerações, os resultados do presente estudo evidenciaram incrementos similares na pressão arterial sistólica entre os exercícios flexão/extensão de joelho e flexão plantar/dorsiflexão, sugerindo que, independente do valor de pressão arterial atingido, esse foi similar entre os dois protocolos. Esses resultados são diferentes de evidências da literatura, que mostram maiores aumentos de pressão nos exercícios envolvendo maior massa muscular19,20. Não sabemos claramente os motivos para essa controvérsia, contudo, é possível que o exercício flexão plantar/dorsiflexão, por recrutar os músculos mais afetados pela obstrução arterial, tenha promovido isquemia. Essa isquemia, por sua vez, pode ter exacerbado o aumento da pressão arterial durante o exercício. Todavia, essa hipótese precisa ser investigada em estudos futuros.
Em termos práticos, os resultados do presente estudo indicaram a sobrecarga cardiovascular é maior no protocolo de resistência muscular e no exercício que envolve maior quantidade de massa muscular. Considerando que indivíduos com CI apresentam risco aumentado de eventos cardiovasculares durante a prática de exercícios13; a utilização do teste de força no movimento de flexão plantar e dorsiflexão parece ser a opção mais segura do ponto de vista cardiovascular. Todavia, vale destacar que durante a realização dos protocolos nenhum sintoma (taquicardia, angina, tontura, mal estar, falta de ar), resposta hemodinâmica alterada (exacerbação ou elevação prolongada da pressão arterial sistólica e frequência cardíaca após o término da avaliação), ou intercorrências clínicas mais graves foram observadas durante as avaliações, confirmando a segurança do protocolo utilizado. Contudo, como os pacientes haviam sido previamente triados em relação a distúrbios cardiovasculares, e doenças clínicas não-controladas, é possível que isso tenha minimizado a incidência de intercorrências.
Este estudo apresenta diversas limitações. O protocolo de exercício foi realizado em uma única ordem, contudo, o intervalo entre os exercícios (3 minutos) tem demonstrado ser suficiente para restabelecer a frequência cardíaca e pressão arterial após o exercício de força19,20. A pressão arterial não foi mensurada nos protocolos de força, o que ocorreu devido à característica do próprio protocolo, que era finalizado em tempo menor que 20 segundos, impedindo uma medida precisa da pressão arterial. Finalmente, a inclusão de grupo controle sem a doença poderia fornecer indicativo sobre as possíveis alterações nas repostas hemodinâmicas ocasionadas pela doença especificamente. Entretanto, a análise do impacto da doença nas respostas cardiovasculares está além dos objetivos do presente estudo, e deve ser analisado em estudos futuros.
Os testes isocinéticos de avaliação da força e resistência musculares em pacientes com CI promovem aumento da frequência cardíaca, da pressão arterial sistólica e do duplo produto durante sua execução. Estes aumentos são maiores nos testes de resistência muscular e nos que envolvem maior massa muscular, sugerindo que testes de força de pequenos grupamentos musculares promovem menor sobrecarga cardiovascular nesses pacientes.
Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.
O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.
Este artigo é parte de dissertação de Mestrado de Lucas Caseri Câmara pela FMUSP.
Lucas Caseri Câmara Rua Alexandre Herculano, 115 Gonzaga - 11050-031 - Santos, SP - Brasil E-mail:
Artigo recebido em 22/09/09; revisado recebido em 26/11/09; aceito em 22/02/10.
BACKGROUND: Isokinetic dynamometry is becoming increasingly important for the assessment of muscle function in individuals with intermittent claudication. However, there is still little information available about the cardiovascular responses of these patients during this type of assessment. OBJECTIVE: To assess and compare the cardiovascular responses recorded during the assessment of muscle strength and endurance for two exercises commonly used in patients with IC (plantar flexion/dorsiflexion and knee flexion/extension). METHODS: The sample consisted of 17 claudicant patients with stable disease for at least 6 months. During the isokinetic dynamometer testing, non-invasive measurements of heart rate, blood pressure and double product at rest and at peak exertion were obtained according to specific protocols established for muscle strength and endurance assessment. RESULTS: Except for diastolic blood pressure, heart rate, systolic blood pressure and double product values rose during the exercise compared to the resting stage (p < 0.05). Elevations in heart rate and double product values were higher during knee extension/flexion than during plantar flexion/dorsiflexion (p < 0.05). Increases in heart rate were also higher during the endurance assessment protocol than during muscle strength assessment. CONCLUSION: Isokinetic strength and endurance testing in patients with IC results in elevation of heart rate, systolic blood pressure and double product values during the exercises. These increases are higher during the muscle endurance exercises and in those involving greater muscle mass, suggesting that strength testing of small muscle groups causes less cardiovascular overload in these patients.
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OBJECTIVE: To assess and compare the cardiovascular responses recorded during the assessment of muscle strength and endurance for two exercises commonly used in patients with IC (plantar flexion/dorsiflexion and knee flexion/extension).
METHODS: The sample consisted of 17 claudicant patients with stable disease for at least 6 months. During the isokinetic dynamometer testing, non-invasive measurements of heart rate, blood pressure and double product at rest and at peak exertion were obtained according to specific protocols established for muscle strength and endurance assessment.
RESULTS: Except for diastolic blood pressure, heart rate, systolic blood pressure and double product values rose during the exercise compared to the resting stage (p < 0.05). Elevations in heart rate and double product values were higher during knee extension/flexion than during plantar flexion/dorsiflexion (p < 0.05). Increases in heart rate were also higher during the endurance assessment protocol than during muscle strength assessment.
CONCLUSION: Isokinetic strength and endurance testing in patients with IC results in elevation of heart rate, systolic blood pressure and double product values during the exercises. These increases are higher during the muscle endurance exercises and in those involving greater muscle mass, suggesting that strength testing of small muscle groups causes less cardiovascular overload in these patients.
Lower limb pain while exercising that subsides with rest, known as intermittent claudication (IC), is the most common symptom of peripheral arterial occlusive disease1. Patients with this symptom have diminished walking capacity, muscle strength and endurance2,3. For this reason, besides monitoring functionality by means of questionnaires4; physical capacity testing has been frequently used to assess the impact of the disease on functional ability5,6.
Treadmill stress test is the most frequently used method, since it provides important information about the effects of the disease on the individual's capacity to ambulate6. On the other hand, this test has limited application for some patients, as is the case for the very old with orthopedic dysfunctions that prevent them from undergoing the cycle ergometer test, as well as for amputated patients. Furthermore, in patients with the disease in both lower extremities, the treadmill stress test assesses mainly the limb in which the disease is more severe, and doesn't provide data about the less affected limb.
Due to these limitations, in recent years other types of functional testing have been proposed7-10; and among these, assessment of muscle function has grown in importance. Actually, studies have indicated a significant correlation between muscle strength tests8 and endurance tests11; with the limitation of ambulation and disease severity, respectively, being the basis for the use of these tests for functional assessment of individuals with IC.
However, a potential disadvantage of the muscle function tests is the pronounced hemodynamic responses they elicit. As individuals with IC have a high prevalence of associated cardiovascular diseases, as well as high mortality due to cardiac causes, the selection of low cardiovascular stress protocols should be considered. However, to the present no previous study has described cardiovascular responses to isokinetic exercises in individuals with intermittent claudication12,13.
Therefore, the objective of this study was to compare the cardiovascular responses to two exercises commonly used for assessing muscle strength and endurance in patients with IC: plantar flexion/dorsiflexion and knee flexion/extension.
This study was approved by the Research Ethics Committee of the
The sample of the present study consisted of seventeen patients (n= 17), who were being followed at a vascular disease outpatient unit of a tertiary hospital (outpatient ward of intermittent claudication). The patients had to meet the following inclusion criteria: stable IC symptoms for over 6 months, ankle/brachial index < 0.90 in both lower limbs, and the ability to walk for at least 2 minutes at 3.2 km/h.
A medical interview was conducted to determine comorbidities and use of medication. The comorbidities considered were: presence of diseases previously diagnosed and registered in the patients' medical record, and regular use of medications prescribed by a physician to treat diseases. The presence of heart disease was confirmed by a history of acute myocardial infarction, coronary ischemia, angina or coronary revascularization.
Patients who met the inclusion criteria underwent the maximal stress test in an ergometric treadmill (Inbrasport - model ATL - Brazil). A staggered protocol specific for individuals with IC was used at a constant speed of 3.2 Km/h, and with two-degree increments every two minutes until exhaustion. The test was supervised by a physician who measured blood pressure every two minutes with a mercury sphygmomanometer (Unitec Hospitalar, Brazil) and a stethoscope (Littman Stethoscope Cardiologic II, USA). Moreover, during the test heart rate was continuously monitored by electrocardiogram (CardioPerfect, USA). The patient was advised to inform the moment when he/she started to feel pain in the lower limb, that is, the initial claudication distance. The total distance walked, i.e. the maximum distance that the individual was able to walk, was also recorded. Patients who had cardiovascular abnormalities which restricted the practice of physical activity, such as myocardial ischemia or complex arrhythmias, were not included in the study.
Muscle strength and endurance of ankles and knees were assessed with an isokinetic dynamometer,
In order to become acquainted with the requirements of the test, patients were asked to perform three movements in test position (non weight-bearing). However, no warm-up procedures were conducted before the isokinetic assessment, since the disease reduces the ability to sustain exertion, and performing physical exercises prior to the assessment could impair or invalidate it.
For the assessment of muscle strength and endurance of the ankle joint (concentric evaluation of plantar flexion and dorsiflexion movements), angular velocities of 30º/sec and 90º/sec, respectively, were used. Five repetitions were used for the assessment of muscle strength, whereas sets of eight repetitions were used for muscle endurance assessment, with 5-second rest intervals between the sets of exercises.
For the assessment of muscle strength and endurance of the knee joint (concentric evaluation of knee flexion and extension movements), angular velocities of 60º/sec and 180º/sec were used, respectively. Five repetitions were used for the assessment of muscle strength, whereas sets of 15 repetitions were used to assess muscle endurance, with 5-second rest intervals between the sets of exercises.
During the test, patients were continuously encouraged verbally. In addition, they received visual feedback about the activity of the muscular group being tested by the monitor connected to the isokinetic dynamometer.
The isokinetic dynamometer test protocol was supervised by a physician, who measured blood pressure and collected heart rate data. Before the start of the isokinetic assessment, resting blood pressure and heart rate were measured. For this, individuals were asked to lie down in supine position for 10 minutes. Blood pressure measurement was taken with a stethoscope (Littman Stethocospe Cardiologic II, USA) and a properly calibrated aneroid sphygmomanometer (Wech Allyn/Tycos, USA). Blood pressure was measured three times in both arms and the mean value was considered for the analyses. Heart rate was continuously monitored with a heart rate monitor (Polar FS1, Finland), and the value recorded right after the measurement of blood pressure was used for the analyses.
After the resting measurements had been taken, patients were sent to the evaluation room and positioned in the isokinetic dynamometer. During the tests, blood pressure and heart rate measurements were taken at rest before the exercise and at maximal exertion. Blood pressure was measured according to the procedures previously described by Polito and Farinatti16 . The cuff began to be quickly inflated when the patient started to show signs of fatigue (unstable motion and tendency to perform Valsalva maneuver), so that it could begin to be deflated right afterwards, and systolic blood pressure could be measured during the last repetition performed. After the measurement of blood pressure, the cuff was totally deflated. Similarly, the heart rate recorded at maximal exertion, that is, at the end of the muscle strength and endurance assessment, was used for the analyses.
In order to standardize the measurements, the patient's right side was always assessed first, and the order of the assessment was muscle strength first, followed by muscle endurance (
The Statistica™ 6.0™ (Statsoft Inc, USA) statistical software was used to analyze the results. To compare changes in heart rate, systolic blood pressure, diastolic blood pressure and double product throughout the experimental protocol, the one-way ANOVA was used for repeated measures, and the Newman-Keuls post
The sample's general characteristics are shown in
With both exercises and both assessment protocols, a significant increase in heart rate was recorded in comparison with pre-test values (pre-test values: 72.1 ± 8.2 bpm; plantar flexion/dorsiflexion maximal strength: 78.4 ± 12.8 bpm; plantar flexion/dorsiflexion muscle endurance: 84.6 ± 16.9 bpm; knee flexion/extension maximal strength: 85.6 ± 13.6 bpm; knee flexion/extension muscle endurance: 94.1 ± 14.2 bpm;
The relative changes in systolic blood pressure, diastolic blood pressure and double product during the endurance portion of plantar flexion/dorsiflexion and knee flexion/extension exercises are shown in
In both exercises, systolic blood pressure values rose significantly and in a similar fashion compared to the resting values (pre: 131.4 ± 18.1 mmHg; plantar flexion/dorsiflexion: 159.8 ± 26.3 mmHg; knee flexion/extension: 158.8 ± 32.1 mmHg;
The main findings of the present study were: (i) the responses in heart rate were higher in the exercises of localized muscle endurance compared to the strength exercises in individuals with IC; (ii) heart rate and double product values were higher in the knee flexion/extension exercises than the values recorded in plantar flexion/dorsiflexion exercises in individuals with IC; and (iii) the responses in systolic blood pressure were similar between knee flexion/extension exercises and plantar flexion/dorsiflexion exercises in individuals with IC.
The findings of the current study indicated that the muscle strength and endurance exercises promoted significant increases in heart rate values up to roughly 60% of the maximal heart rate expected for the age or 77% of the maximal heart rate recorded during the maximal ergometric test17. These results were similar to those of Demonty et al3 who observed similar increases in heart rate (on average 66% of the maximum expected for the age) during isokinetic assessment in claudicant patients. Moreover, the current study showed clearly that the increases in heart rate values were more pronounced in muscle endurance exercises than in muscle strength exercises18. As increases in heart rate are proportional to the duration of the strength exercise, major increments were expected to occur in the muscle endurance segment, since the latter took longer to be performed due to the greater number of repetitions17,18.
The results of the current study showed higher elevations in heart rate and double product values, which are the main indicators of cardiovascular overload during physical exertion, in the knee flexion/extension exercises than in plantar flexion/dorsiflexion exercises. These results can be attributed to the greater muscle mass involved in knee flexion/extension exercises, which has been associated with greater elevations of heart rate19,20.
In absolute terms, the mean systolic blood pressure recorded at the peak of exercise was roughly 160 mmHg, a value lower than that recorded at maximal exertion during the ergometric test. Although these values have a relatively small magnitude, it is important that these data be carefully analyzed, because blood pressure measured during the strength exercise can be underestimated by up to 30 mmHg when this measurement is taken by the auscultatory method16. On the other hand, although the auscultatory method does not provide an accurate measure of blood pressure, it seems to have reproducible values in the protocols; thus, it can be useful to compare the hemodynamic responses among the different exercises21. In light of these considerations, the results of the current study showed similar increments in systolic blood pressure values between knee flexion/extension exercises and plantar flexion/dorsiflexion exercises, suggesting that regardless of the blood pressure value reached, it was similar between the two protocols. These findings differ from those in literature that demonstrate higher elevations of blood pressure in exercises involving greater muscle mass19,20. The reasons for this controversy are still not clear; however, it is possible that by recruiting those muscles that are more affected by arterial obstruction, the plantar flexion/dorsiflexion exercises may have caused the ischemia. This ischemia, in turn, may have exacerbated blood pressure elevation during the exercise. Nevertheless, this hypothesis needs to be further researched.
In practical terms, the results of the present study indicated that the cardiovascular overload is greater in both the muscle endurance protocol and in the exercises that recruit more muscle mass.
Considering that individuals with IC are at an increased risk of experiencing cardiovascular events while performing physical exercises13; the use of strength testing with plantar flexion/dorsiflexion movements seems to be the safest option from a cardiovascular point of view. However, it is noteworthy that no symptoms (such as tachycardia, angina, dizziness, malaise, breathlessness), abnormal hemodynamic responses (exacerbated or prolonged elevation of systolic blood pressure and heart rate after the end of the assessment), or more severe events were observed during the assessments, confirming the safety of the protocol used. Nevertheless, as the patients had been previously screened for cardiovascular disorders and untreated clinical diseases, probably this has minimized the incidence of events.
This study has several limitations. The exercise protocol was carried out in one single sequence; however the interval between the exercises (3 minutes) has shown to be enough to reestablish the heart rate and blood pressure after the strength exercise19,20. Blood pressure was not measured in the strength exercises due to the protocol's own characteristic which was finalized within less than 20 seconds, hindering an accurate measurement of blood pressure. Finally, the inclusion of the control group without the disease should provide indications about the possible abnormalities in the hemodynamic responses caused specifically by the disease. Nevertheless, the analysis of the impact of the disease on cardiovascular responses is beyond the scope of this study and should be further analyzed in future studies.
Isokinetic testing of muscle strength and endurance in patients with IC causes elevation of heart rate, systolic blood pressure and double product during the performance of the exercises. These elevations are higher in muscle endurance tests and in those that recruit more muscle mass, suggesting that strength testing of smaller muscular groups causes less cardiovascular overload in these patients.
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
There were no external funding sources for this study.
This article is part of the thesis of master submitted by Lucas Caseri Câmara, from FMUSP.
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Correspondencia
El dolor en los miembros inferiores, que se produce durante la práctica de actividad física y acaba con el reposo, llamada claudicación intermitente (CI) es el síntoma más común de enfermedad arterial periférica1. Pacientes con este síntoma presentan disminución en la capacidad de caminata, de la fuerza y de la resistencia muscular2,3. Debido a ello, además del monitoreo de la funcionalidad por medio de cuestionarios4, pruebas de aptitud física vienen siendo frecuentemente utilizadas para evaluar el impacto de la enfermedad en la capacidad funcional5,6.
La prueba de esfuerzo sobre una cinta rodante es el procedimiento más utilizado, ya que proporciona información importante acerca de los efectos de la enfermedad sobre la capacidad para locomoción6. En otra mano, esta prueba tiene aplicación limitada en algunos pacientes, como por ejemplo, los muy ancianos, con disfunciones ortopédicas limitantes para la caminata en ergómetros y los amputados. Por otra parte, en pacientes con la enfermedad en los dos miembros inferiores, la prueba en cinta rodante evalúa el miembro en que la enfermedad es más severa, sin proporcionar datos sobre el miembro menos limitado.
Debido a estas limitaciones, en los últimos años, otros tipos de evaluación funcional se han propuesto7-10, y las pruebas de evaluación de la función muscular se vienen destacando. De hecho, los estudios vienen indicando una correlación significativa entre las pruebas de fuerza8 y resistencia muscular11 con la limitación de locomoción y con la severidad de la enfermedad, respectivamente, fundamentando la utilización de estas pruebas para la evaluación funcional de los sujetos con CI.
Sin embargo, una posible desventaja de las pruebas de la función muscular marca las respuestas hemodinámicas durante la prueba. Como sujetos con CI presentan gran prevalencia de enfermedades cardiovasculares asociadas, así como elevada mortalidad por causas cardíacas, la elección de protocolos que promocionan bajo estrés cardiovascular debe ser considerada. Sin embargo, hasta la fecha, ningún estudio anterior ha descrito las respuestas cardiovasculares al ejercicio isocinético en individuos con claudicación intermitente12,13.
En este sentido, el objetivo de este estudio fue comparar las respuestas cardiovasculares a dos ejercicios habitualmente utilizados para la evaluación de la fuerza y de la resistencia muscular de pacientes con CI (flexión plantar / flexión dorsal y flexión/extensión de las rodillas).
Este estudio fue aprobado por el Comité de Ética en Investigación del Hospital de Clínicas de São Paulo (n. 0758/08). Previamente a la recolección de datos, todos los pacientes fueron informados sobre los riesgos y beneficios de la participación en el estudio y firmaron un formulario de consentimiento informado.
La muestra del presente estudio fue conformada por diecisiete pacientes (n = 17) que estaban en seguimiento ambulatorio especializado en enfermedades vasculares en un hospital terciario (ambulatorio de claudicación intermitente). Para su inclusión en el estudio, los pacientes deberían: presentar síntomas estables de CI hace más de 6 meses, índice tobillo/brazo <0,90 en dos miembros, y lograr caminar por 2 minutos a 3,2 km / h como mínimo.
Se llevó a cabo una entrevista médica para determinación de comorbilidades y utilización de medicamentos. Fueron consideradas como comorbilidades: la presencia de enfermedades diagnosticadas anteriormente y que estaban en el prontuario médico del paciente y el uso regular de medicamentos prescritos por profesional médico como un tratamiento de enfermedad. La presencia de cardiopatía fue constatada por el histórico de infarto agudo del miocardio, isquemia coronaria, angina o revascularización coronaria.
Los pacientes que cumplían los criterios de inclusión fueron entonces sometidos a la prueba de esfuerzo máximo en cinta rodante ergométrica (Inbrasport modelo ATL, Brasil). Para ello, se utilizó el protocolo escalonado, específico para sujetos con CI, con velocidad constante de 3.2 km/h, y un aumento de dos grados de inclinación cada dos minutos hasta el agotamiento. La prueba fue supervisada por un médico ergometrista que midió la presión arterial cada dos minutos con un esfigmomanómetro de columna de mercurio (Unitec Hospitalar, Brasil) y un estetoscopio (Littman Stethoscope Cardiologic II, Estados Unidos da América). Además de ello, durante el ensayo, la frecuencia cardíaca se controló continuamente con electrocardiograma (CardioPerfect, Estados Unidos da América). El paciente fue instruido para que reportara el momento en que comenzaba el dolor en el miembro inferior, es decir, la distancia de claudicación. También se observó la distancia de marcha, que corresponde a la máxima distancia el sujeto logró caminar. Los pacientes que presentaron anormalidades cardiovasculares que limitaran la práctica de actividad física, tales como isquemia miocárdica o arritmias complejas no se incluyeron en el estudio.
La fuerza y resistencia muscular de los tobillos y las rodillas se evaluaron con un dinamómetro isocinético de la marca
Tres movimientos se realizaron en la posición de prueba (sin carga) para familiarizarse con el movimiento para ser probado, pero no se llevaron a cabo procedimientos de calentamiento antes de la evaluación isocinética, ya que la enfermedad perjudica la capacidad para llevar a cabo esfuerzos, y la realización de ejercicios previamente a la evaluación podría perjudicar o invalidar la misma.
Para la evaluación de la fuerza y resistencia muscular en la articulación del tobillo (evaluación concéntrica de los movimientos de flexión plantar y flexión dorsal), hemos utilizado las velocidades angulares de 30 º/seg., respectivamente. Para la medición de la fuerza se llevaron a cabo cinco repeticiones y para la medición de la resistencia muscular se utilizaron series de ocho repeticiones con 5 segundos para descanso entre series.
Para la evaluación de la fuerza y resistencia muscular en la articulación de la rodilla (evaluación concéntrica de los movimientos de flexión y extensión de rodillas), se utilizaron las velocidades de 60º/seg. y 180º/seg., respectivamente. Para la medición de la fuerza muscular se llevaron a cabo 5 repeticiones y para la medición de la resistencia muscular se utilizaron series de 15 repeticiones con intervalo de descanso de 5 segundos entre las series.
Durante la prueba, se estimularon verbalmente a los pacientes de manera continua. Además, ellos recibían información visual de la actividad del grupo muscular probada a través del monitor conectado a un dinamómetro isocinético.
El protocolo de prueba en el dinamómetro isocinético fue supervisado por un médico que realizaba las mediciones de presión arterial y recolectaba los datos desde la frecuencia cardíaca. Antes de la evaluación isocinética, se midieron la presión arterial y la frecuencia cardíaca en reposo. Para tanto, los sujetos permanecieron acostados durante 10 minutos en la posición decúbito dorsal. La presión arterial se midió por el método de auscultación con el estetoscopio (Littman Stethoscope Cardiologic II, Estados Unidos da América) y esfigmomanómetro aneroide (Wech Allyn/Tycos, Estados Unidos da América) debidamente calibrado. La presión arterial se midió tres veces en ambos brazos y el valor medio se utilizó para los análisis. La frecuencia cardíaca se controló continuamente mediante un frecuencímetro (Polar FS1, Finlandia) y la frecuencia cardíaca registrada inmediatamente después de la medición de la presión arterial se utilizó para los análisis.
Después de las mediciones en reposo, los sujetos se dirigieron a la sala de evaluación para la colocación del dinamómetro isocinético. Durante las pruebas, la presión arterial y la frecuencia cardíaca se midieron en el reposo pre-ejercicio y en el pico de esfuerzo. Para ello, la medición de la presión arterial se realizó siguiendo los procedimientos anteriormente descritos por Polito y Farinatti16. Brevemente, el manguito de presión comenzaba a ser inflado rápidamente en el momento en que el paciente demostraba fatiga (pérdida de la linealidad de movimiento y tendencia para la realización de la maniobra de Valsalva), de modo que la desinflación del manguito se iniciara seguidamente y la presión arterial sistólica se obtuviera en la última repetición realizada. Después de la medición de las presiones arteriales, el manguito se desinflaba totalmente. De igual manera, la frecuencia cardíaca registrada a la hora del pico de esfuerzo, es decir, al final de la evaluación de la fuerza y de la resistencia muscular se utilizó para los análisis.
Para estandarizar las mediciones, el lado derecho se evaluó siempre primero, siguiendo el orden de evaluar primero la fuerza y después la resistencia muscular (
Para los análisis de los resultados se utilizó el paquete estadístico StatisticaTM 6.0 ® (Statsoft Inc, Estados Unidos da América). Para la comparación de las alteraciones en la frecuencia cardíaca, presión arterial sistólica, presión arterial diastólica y el doble producto durante el protocolo experimental, se utilizó el Análisis de Varianza de un camino para mediciones repetidas. Cuando verificada una significancia estadística, se utilizó la prueba
En la
En la
Para ambos los ejercicios y en ambos los protocolos de evaluación hubo aumento significativamente la frecuencia cardíaca en comparación con el pre-ejercicio (pre: 72,1 ± 8,2 lpm; flexión plantar/flexión dorsal máxima: 78,4 ± 12,8 lpm; flexión plantar/flexión dorsal resistencia muscular: 84,6 ± 16,9 lpm; flexión/extensión de la rodilla fuerza máxima: 85,6 ± 1 3,6 lpm; flexión/extensión de la rodilla resistencia muscular: 94,1 ± 14,2 lpm; P < 0,05). Para ambos ejercicios, hubo una elevación mayor en la frecuencia cardíaca durante los protocolos de evaluación de la resistencia muscular comparado al protocolo de evaluación de la fuerza muscular (
En la
En ambos años, la presión arterial sistólica aumentó significativamente y de manera similar en comparación con el reposo (pre: 131,4 ± 18,1 mmHg; flexión plantar/flexión dorsal: 159,8 ± 26,3 mm Hg, flexión/extensión de la rodilla: 158,8 ± 32,1 mmHg;
Los principales resultados del presente estudio fueron: (I) las respuestas en la frecuencia cardiaca fueron mayores en los ejercicios de resistencia muscular ubicada en comparación al ejercicio de fuerza en individuos con CI, (ii) la frecuencia cardíaca y el doble producto fueron mayores en el ejercicio de flexión/extensión de rodillas en comparación con el ejercicio de flexión plantar/flexión dorsal en individuos con CI; y (iii) las respuestas en la presión arterial sistólica son similares entre los ejercicios flexión/extensión de rodillas y flexión plantar/flexión dorsal en individuos con CI.
Los resultados del presente estudio señalaron que los ejercicios de fuerza y resistencia musculares proporcionaron incrementos significantes en la frecuencia cardíaca de alrededor del 60% de la frecuencia cardiaca máxima prevista para la edad o el 77% de la frecuencia cardíaca máxima obtenida durante la prueba ergométrica17. Estos resultados fueron semejantes a los de Demonty et al3 que observaron aumentos semejantes de la frecuencia cardíaca (en media el 66% de la máxima prevista para edad) durante evaluación isocinética en claudicantes. Por otra parte, en el presente estudio, se evidenció que los incrementos en la frecuencia cardíaca fueron más acentuados en el ejercicio de la resistencia muscular en comparación con los ejercicios de fuerza18. Como los incrementos de la frecuencia cardíaca son proporcionales a la duración del ejercicio de fuerza, se esperaba que los incrementos más altos ocurrieran en los ejercicios de resistencia muscular, una vez que esta tuvo una duración más amplia debido al mayor número de repeticiones llevadas a cabo17,18.
Los resultados del presente estudio evidenciaron mayores incrementos de la frecuencia cardíaca y en el doble producto, principal indicativo de sobrecarga cardiovascular durante el esfuerzo, en el ejercicio de flexión/extensión de la rodillas cuando comparado al ejercicio de flexión plantar/flexión dorsal. Estos resultados pueden atribuirse a la mayor masa muscular empleada en el ejercicio de flexión/extensión de rodillas, que se ha asociado a un mayor incremento de la frecuencia cardíaca19,20.
En términos absolutos, el promedio de la presión arterial sistólica en el pico de ejercicio fue de aproximadamente 160 mmHg, y este valor fue menor que el obtenido durante el esfuerzo máximo en la prueba ergométrica. Aunque estos valores son relativamente pequeños, es importante que estos datos sean analizados cuidadosamente, ya que la medición de la presión arterial durante el ejercicio de resistencia puede ser subestimada hasta en 30 mmHg cuando se realiza por el método auscultatório16. Por otro lado, aunque el método auscultatorio no suministra la medición exacta de la presión arterial, este método en los protocolos parece presentar valores reproductibles, y puede de esta manera ser útil para comparaciones de las respuestas hemodinámicas entre diferentes ejercicios21. Ante estas consideraciones, los resultados del presente estudio evidenciaron incrementos similares en la presión arterial sistólica entre los ejercicios flexión/extensión de rodillas y flexión plantar/flexión dorsal, lo que sugirió que, independientemente del valor de presión arterial alcanzado, este fue similar entre los dos protocolos. Estos resultados son diferentes de evidencias de la literatura, que muestran los mayores incrementos en los ejercicios que implican una masa muscular mayor19,20. No sabemos claramente los motivos para esta controversia, sin embargo es posible que el ejercicio flexión plantar/flexión dorsal, por reclutar los músculos más afectados por la obstrucción arterial, haya promovido isquemia. Tal isquemia, a su vez, puede haber exacerbado el incremento de la presión arterial durante el ejercicio. Sin embargo, esta hipótesis debe ser investigada en futuros estudios.
En términos prácticos, los resultados del presente estudio indicaron que la sobrecarga cardiovascular es mayor en el protocolo de resistencia muscular y en el ejercicio que involucra mayor masa muscular. Teniendo en cuenta que los sujetos con CI tienen un mayor riesgo de eventos cardiovasculares durante la práctica de ejercicios13, la utilización de la prueba de fuerza en el movimiento de flexión plantar y flexión dorsal parece ser la opción más segura desde el punto de vista cardiovascular. Sin embargo, cabe destacar que durante la realización de los protocolos ningún síntoma (taquicardia, angina, mareo, malestar general, falta de aire), respuesta hemodinámica alterada (exacerbación o elevación prolongada de la presión arterial sistólica y frecuencia cardíaca después del fin de la evaluación), o complicaciones clínicas más severas se observaron durante las evaluaciones, confirmando la seguridad del protocolo utilizado. Sin embargo, como los pacientes habían sido previamente evaluados para los disturbios cardiovasculares, y enfermedades clínicas no-controladas, es posible que esto haya minimizado la incidencia de complicaciones.
Este estudio tiene varias limitaciones. El protocolo de ejercicio se llevó a cabo en una sola orden, sin embargo, el intervalo entre los ejercicios (3 minutos) se viene demostrando ser suficiente para restaurar la frecuencia cardíaca y la presión arterial después del ejercicio fuerza19,20. La presión arterial no se midió en los protocolos de fuerza, lo que se produjo debido a la característica del propio protocolo, que era finalizado en tiempo menor que 20 segundos, impidiendo una medición precisa de la presión arterial Por último, la inclusión de un grupo control sin la enfermedad podría proporcionar indicios sobre los posibles cambios en las respuestas hemodinámicas ocasionadas por la enfermedad en particular. Sin embargo, el análisis del impacto de la enfermedad en las respuestas cardiovasculares está más allá del alcance de este estudio, y debe examinarse en futuros estudios.
Las pruebas isocinéticas de evaluación de la fuerza y resistencia musculares en pacientes con CI promueven el aumento de la frecuencia cardíaca, de la presión arterial sistólica y del doble producto durante su ejecución. Estos aumentos son más altos en las pruebas de resistencia muscular y en los que implican mayor masa muscular, lo que sugiere que las pruebas de fuerza de pequeños grupos musculares promocionan menor sobrecarga cardiovascular en estos pacientes.
No hay conflicto de intereses pertinentes.
El presente estudio no tuvo fuentes de financiación externas.
Este artículo forma parte de la tesis de Maestría de Lucas Caseri Câmara por la FMUSP.