Artigo de investigação

Redução da Função Pulmonar Associação com Ativação Muscular Anormal com Osteoartrite no Joelho e Aumento do Risco de Doenças Cardiovasculares

DOI:

10.3791/68958

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6 de março de 2026

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1Key Laboratory of Orthopedics and Traumatology of Traditional Chinese Medicine and Rehabilitation, Ministry of Education, Fujian University of Traditional Chinese Medicine, 2College of Rehabilitation Medicine, Fujian University of Traditional Chinese Medicine, 3Yangzhi Affiliated Rehabilitation Hospital of Tongji University, 4The Third People's Hospital of Fujian Province, 5National-Local Joint Engineering Research Center of Rehabilitation Medicine Technology, 6Faculty of Sports Sciences, Research Academy of Grand Health, Ningbo University

Neste artigo

Resumo

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Este estudo examina a função cardiopulmonar, atividade física e ativação muscular dos membros inferiores em indivíduos com osteoartrite do joelho (OA) com risco aumentado de doenças cardiovasculares (DCV). Encontramos uma relação negativa entre menor ventilação voluntária máxima e maior ativação do bíceps femoral no grupo de risco de OA do joelho com DCV.

Resumo

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Este estudo teve como objetivo explorar a função cardiopulmonar, atividade física e ativação dos principais músculos dos membros inferiores em indivíduos com osteoartrite (OA) do joelho com risco aumentado de doença cardiovascular (DCV). Um total de 21 indivíduos com artrosis do joelho e risco aumentado de DCV, e 29 indivíduos com artrite isolada do joelho, completaram o Questionário Internacional de Atividade Física (IPAQ) em formato de entrevista. A função pulmonar foi avaliada medindo a Capacidade Vital Forçada (CVF) e a Ventilação Voluntária Máxima (VVV). A aptidão cardiorrespiratória foi avaliada usando um teste de exercício cardiopulmonar (CPET) baseado em esteira e um protocolo Bruce modificado. Além disso, dados de eletromiografia superficial (sEMG) foram coletados dos principais músculos dos membros inferiores do membro sintomático durante tarefas de subida de escadas realizadas em uma velocidade autoselecionada e habitual. Comparado ao grupo de OA do joelho, o grupo de risco de AVC do joelho apresentou reduções significativas na atividade física vigorosa, ventilação voluntária máxima (MVV) e menor diminuição na captação máxima de oxigênio. Além disso, o grupo de OA do joelho com aumento do grupo CVD apresentou maior ativação muscular do bíceps femoral (BF) durante a subida e descida da escada. Além disso, observou-se uma relação negativa entre menor MVV e maior ativação da BF na OA do joelho com o grupo de risco de DCV. Esses achados sugerem duas conclusões principais. Primeiro, o sEMG serve como uma ferramenta valiosa e não invasiva para identificar marcas clínicas em pacientes com OA do joelho em risco de DCV, detectando ativação muscular aberrante durante a subida de escadas. Segundo, entre esses indivíduos em risco, a função cardiovascular superior está ligada a um padrão de coordenação muscular do joelho mais equilibrado, refletido pela relação inversa entre MVV e ativação do bíceps femoral.

Introdução

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A osteoartrite do joelho (OA) é uma das principais causas de deficiência de mobilidade, afetando 15% dos indivíduos de meia-idade eidosos. Há evidências crescentes que associam a OA do joelho a um risco elevado de doença cardiovascular (DCV)2,3,4. Indivíduos com OA do joelho frequentemente apresentam múltiplos fatores de risco para DCV, incluindo anti-inflamatórios não esteroides e inflamaçãocrônica 5. Além disso, a inatividade física resultante da OA do joelho é uma causa indireta do aumento do risco deDCV 5.

A redução da atividade física devido a distúrbios articulares do joelho pode aumentar a prevalência da síndrome metabólica, incluindo obesidade, dislipidemia, resistência à insulina e hipertensão 6,7,8,9, e então aumenta o risco de DCV10,11. Além disso, limitações de atividade física podem levar à diminuição da função cardiopulmonar (abrangendo tanto a função pulmonar quanto a aptidão cardiorrespiratória), o que está fortemente associado a um aumento do risco de DCV12,13. Portanto, indivíduos com OA do joelho que apresentam risco aumentado de DCV também podem demonstrar redução na função cardiopulmonar.

Padrões anormais de ativação muscular dos membros inferiores podem explicar parcialmente a redução da atividadefísica 14. Pesquisas anteriores mostraram que padrões anormais de ativação neuromuscular, como maior ativação do gastrocnêmio lateral e do tendão posterior da coxa, estão associados a dores mais intensas nojoelho 15,16. Por outro lado, reduções na contração do músculo medial do joelho foram correlacionadas com diminuições na dor no joelho durante a marcha em indivíduos comOA do joelho 17. Além disso, dores intensas no joelho podem reduzir a atividade física, especialmente em atividades físicas moderadas avigorosas 18,19, impactando negativamente a função cardiopulmonar e contribuindo para o aumento do risco de DCV.

Subir escadas, uma atividade diária típica, é a tarefa frequentemente realizada em indivíduos com OA do joelho, e pode ser um indicador melhor de limitação de atividade física em comparação com outrasatividades 20,21. Indivíduos com OA no joelho mudariam a atividade muscular para minimizar a dor e manter a estabilização do joelho na subida deescadas 22,23. Além disso, o teste de subir escadas é um substituto válido para avaliar diretamente a função cardiopulmonar24. Portanto, examinar o padrão de ativação muscular dos membros inferiores durante a caminhada de escadas e sua relação com a função cardiopulmonar pode fornecer insights únicos sobre o mecanismo patopatológico do aumento do risco de DCV em pacientes com artrite do joelho.

Assim, hipotetizamos que, em comparação com indivíduos com OA isolada do joelho, pacientes com ATO do joelho com risco aumentado de DCV apresentam diminuição da atividade física, diminuição da função cardiopulmonar e padrões alterados de ativação muscular nos membros inferiores. Além disso, a hipótese postula uma correlação entre o declínio da função cardiopulmonar dos pacientes e padrões anormais de ativação nos músculos dos membros inferiores.

Até onde sabemos, este é o primeiro estudo a investigar a ativação dos principais músculos dos membros inferiores durante a subida de escadas em indivíduos com OA do joelho e risco aumentado de DCV, bem como a relação entre função cardiopulmonar e ativação muscular durante a subida de escadas. Os achados deste estudo podem fornecer evidências para o desenvolvimento de planos de reabilitação mais precisos para essa população de pacientes.

Protocolo

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De acordo com a Declaração de Helsinque, o protocolo do estudo foi aprovado pelo Conselho de Ética Institucional do Terceiro Hospital Popular da Província de Fujian (# 2020KS-5-1) e registrado no site do Registro de Ensaios Clínicos da China em 18 de novembro de 2020 (número de identificação ChiCTR2000041115). Todos os participantes forneceram formulários escritos de consentimento informado para participar do estudo.

Participantes
Aqui, 29 participantes com artrosis do joelho e 21 participantes com artrosis do joelho e risco aumentado de DCV foram recrutados do Third People's Hospital da Província de Fujian e comunidades vizinhas. Os critérios de inclusão para o grupo de OA do joelho foram um diagnóstico clínico de acordo com o Diagnóstico e Tratamento de Osteoartrite25 de 2019, grau unilateral ou bilateral de Kellgren/Lawrence (K/L) grau ≥2, idades 50-65 anos, e baixo ou nenhum risco de DCV, conforme definido pela Previsão de Risco de Doença Cardiovascular por Aterosclerose na China (China-PAR)26. O grupo de OA do joelho com risco aumentado de DCV apresentou a mesma idade e sintomas de OA do joelho que o grupo de OA do joelho, mas apresentou risco médio ou alto de DCV segundo a China-PAR. Participantes de ambos os grupos foram excluídos se apresentassem dor nas costas intensa, outras dores nas articulações dos membros inferiores, artrite reumatoide, fraturas, patologia do sistema neurológico, histórico médico de DCV e/ou doença pulmonar.

Coleta de dados
Este estudo avaliou a atividade física, função pulmonar, aptidão cardiopulmonar e atividade muscular dos participantes aplicando o Questionário Internacional de Atividade Física (IPAQ)27 em formato longo, teste de função pulmonar, teste de esforço cardiopulmonar e eletromiografia superficial (sEMG; Figura 1).

Avaliação da atividade física
Os níveis diários de atividade dos participantes foram avaliados usando a versão chinesa do Questionário Internacional de Atividade Física (IPAQ) em formato longo, examinando a validade e confiabilidade da versão chinesa do Questionário Internacional de Atividade Física, formato longo (IPAQ-LC)27, administrado em formato de entrevista. Este estudo coletou e analisou dados sobre atividade física durante o lazer, jardinagem doméstica e jardineira (quintal), atividades relacionadas ao trabalho e ao transporte no último mês, utilizando o IPAQ. As pontuações foram reportadas em equivalente metabólico (MET) por min/semana, calculadas multiplicando o número de minutos por semana de atividades realizadas pelos respectivos valores de MET. Por fim, as pontuações foram categorizadas em caminhada, moderada, vigorosa e atividade física total. Os casos foram excluídos da análise se respostas sobre horário ou frequência foram relatadas como desconhecido, recusado a responder ou ausente.

Teste de função pulmonar
Antes do teste, realizamos uma calibração de instrumentos. A calibração incluiu preparação ambiental, calibração de volume e calibração de sensores de fluxo/volume. Os participantes foram instruídos a se absterem de comer por 2 horas antes do experimento.

Um clipe nadal foi aplicado para garantir um fluxo de ar oral exclusivo. O sujeito então selou os lábios ao redor do bocal para evitar vazamentos. Um forte incentivo verbal foi fornecido durante toda a manobra para maximizar o esforço. Os participantes foram orientados por terapeutas respiratórios experientes utilizando as diretrizes da American Thoracic Society sobre o Sistema de Teste de Função Pulmonar (230 V, 50/60 Hz, 508 VA, IP20). A espirometria incluiu medições de capacidade vital forçada (CVF), volume expiratório forçado em 1 s (FEV 1), volume expiratório forçado em 1 s/capacidade vital forçada (FEV 1/CVF) e ventilação voluntária máxima (VVV). Cada sujeito gerava pelo menos três manobras tecnicamente aceitáveis. Um início brusco da expiração é necessário para a medição de CVF eFEV 1 , e a expiração deve durar pelo menos 6 segundos, com menos de 5% de variação entre as manobras repetidas. Durante o teste MVV, o sujeito é instruído a realizar as manobras de respiração mais profundas e rápidas possíveis por 12 segundos. Os melhores resultados de teste foram escolhidos pelo técnico como aqueles com os maiores valores de FVC,FEV 1, MVV e as melhores curvas de volume de fluxo.

Teste de esforço cardiopulmonar
Após realizar o teste de função pulmonar por pelo menos 5 minutos, um eletrocardiografo (ECG) de 12 derivações, um braço automático, uma máscara respiratória e um fotômetro de oxigênio foram instalados para monitorar frequência cardíaca, eletrocardiografo, pressão arterial, troca gasosa e saturação de oxigênio.

Os participantes passaram por um CPET máximo incremental utilizando a esteira e o protocolo Bruce modificado (veja a Tabela 1). Os valores cardiopulmonares basais foram avaliados durante um período de descanso de 3 minutos enquanto estava sentado na cadeira; Depois disso, um aquecimento de 3 minutos foi realizado em uma esteira a uma velocidade de 2,7 km/h sem inclinação nenhuma. Após o aquecimento, a intensidade do exercício foi aumentada a cada 3 minutos de acordo com o protocolo Bruce Modificado, com estágios sequenciais da seguinte forma: 2,7 km/h com inclinação de 0%, 2,7 km/h com inclinação de 5%, 2,7 km/h com inclinação de 10%, 4,0 km/h com inclinação de 12%, 5,4 km/h com inclinação de 14% e 6,7 km/h com inclinação de 16%, Com o objetivo de alcançar o máximo esforço. Segurar o corrimão da esteira era desencorajado; no entanto, alguns pacientes precisavam dos corrimãos para manter o equilíbrio.

Todo o exame foi monitorado por cardiologistas profissionais. Durante a fase de repouso, a pressão arterial (BP) foi medida uma vez e monitorada continuamente com ECG de 12 derivações, frequência cardíaca (FC) e saturação de oxihemoglobina. Durante a fase de exercício, ECG, FC e saturação de oxihemoglobina foram monitorados continuamente, e a pressão arterial ambulatorial, os sintomas e o nível de fadiga foram monitorados a cada 3 minutos. O exercício foi interrompido quando os participantes atingiram a FC máxima, ou a absorção de oxigênio não aumentou enquanto a carga de exercício aumentou, ou a pontuação percebida (avaliações de esforço percebido (RPE) dos Borg (6-20)28) foi maior que 17. Durante a recuperação, ECG, frequência cardíaca e saturação de oxihemoglobina foram monitorados continuamente, e a pressão arterial foi medida a cada 2 minutos. O exame foi interrompido prematuramente por sintomas como falta de ar significativa, constrição torácica ou tontura, ectopia ventricular progressiva > 3 batimentos, nova fibrilação auricular, diminuição sustentada da pressão arterial sistólica > 20 mmHg em relação ao estágio anterior, ou depressão superior a 5 mm do segmento ST.

O pessoal de testes era proficiente em procedimentos de emergência, com equipamentos essenciais (incluindo desfibrilador, oxigênio e máscaras respiratórias) e medicamentos (por exemplo, epinefrina, atropina, lidocaína, nitroglicerina e glicose) disponíveis no local. Em qualquer caso crítico, o teste foi imediatamente interrompido. A gestão envolveu manter as vias aéreas patenteadas, administrar oxigênio e estabelecer acesso intravenoso. As intervenções subsequentes de reanimação e farmacologia seguiram os protocolos de Suporte Avançado de Vida Cardíaco (ACLS), simultaneamente à ativação da equipe de resposta a emergências para transferência do paciente.

Foram feitas medições respiração a respiração da captação de oxigênio (VO 2), saída de dióxido de carbono (VCO 2), ventilação mínima (VE), pressão parcial do oxigênio final da maré (PETO 2) e dióxido de carbono (PETCO2). A frequência cardíaca (FC) foi registrada em intervalos de 1 segundo. O valor mais alto nos últimos 60 segundos de exercício foi definido comoVO 2pico,VCO 2pico,VE pico,pico de FC e pico do pulso de oxigênio (VO 2 /pico de HR),PETO 2pico, PETCO2pico. O limiar anaeróbico (AT) foi definido pela abordagem modificada da inclinaçãoem V 29. A reserva de frequência cardíaca (HRR) foi definida como 220 - a -HR Max durante a fase de exercício, na qual a representa a idade e HRMax representa a frequência cardíaca máxima.

Sinais sEMG dos membros inferiores durante a subida de escadas
Antes da colocação dos eletrodos, os participantes usaram tênis esportivos Anta adquiridos uniformemente e realizaram cinco testes de negociação de escadas. Esses testes foram executados em uma velocidade diária de caminhada auto-selecionada e sem o uso de corrimão. Cada degrau era fixo com 100 cm de largura, 20 cm de altura e 30 cm de profundidade. As velocidades de subida e descida das escadas eram registradas por sistemas de cronometragem infravermelho posicionados tanto no primeiro quanto no último degrau. A média ±10% das velocidades nas tentativas de negociação de cinco escadas foi definida como a velocidade normal. Ensaios oficiais com velocidades que se desviaram da velocidade normal foram excluídos da análise subsequente.

A pele sobre os músculos-alvo é então preparada por barbear, abrasão leve com lixa de granulação fina e limpeza com álcool a 70% para reduzir a impedância e garantir contato ideal. Após a preparação da pele, eletrodos EMG de superfície foram colocados nos músculos do alvo na barriga. O estudo utilizou um sistema sEMG sem fio para medir as atividades musculares durante a fase de postura a uma frequência de amostragem de 2000 Hz. Eletrodos adesivos pré-gelificados de Ag/AgCl (distância fixa entre eletrodos de 10 mm) foram colocados bilateralmente no tibial anterior (TA), cabeça medial do músculo gastrocnêmico (MG), bíceps femoral (BF), reto femoral (RF), vasto medial (VM), vasto lateral (VL), glúteo máximo (GMAX) e glúteo médio (GMED) (ver Tabela 2). Os participantes então realizaram contração isométrica voluntária máxima (MVIC) para cada músculo investigado, o que foi usado em testes de normalização de amplitude (ver Tabela 3). Os participantes foram instruídos a realizar a ação do teste com esforço máximo por 4 a 5 segundos. Um forte incentivo verbal foi fornecido durante cada julgamento. Esse procedimento foi repetido 3 vezes, com intervalo de descanso de 2 minutos entre os ensaios para evitar fadiga. Após o teste MVIC, os participantes foram solicitados a realizar cinco testes bem-sucedidos de subida e descida de escadas em velocidade normal. Os dados do sEMG durante a fase de postura foram selecionados no terceiro e quarto degraus da escada personalizada de oito degraus do laboratório.

Os sinais sEMG da fase de postura das tarefas de escadas e do MVIC foram processados no software Visual3D. Os dados brutos foram primeiro filtrados em passa-banda (20-450 Hz), retificados em onda completa, suavizados com uma janela de raiz quadrada média (RMS) de 50 ms e, finalmente, filtrados passa-baixa a 6 Hz para criar um envelope linear. A fase de postura foi identificada a partir da força de reação vertical do solo (limiar >10 N). O envelope linear para cada fase da postura foi normalizado no tempo para 101 pontos e normalizado em amplitude para o valor máximo correspondente de MVIC. Por fim, o RMS de cada dado sEMG normalizado durante a fase de postura foi calculado para refletir a magnitude da atividade muscular. A análise focou no joelho mais sintomático em participantes dos dois grupos. Se os sintomas de ambos os joelhos fossem semelhantes, foram selecionados dados para o membro dominante em tecnologia.

Análise estatística
Todas as análises estatísticas foram conduzidas usando o SPSS Statistics 25.0. Todas as variáveis foram apresentadas como média ±desvio padrão. O teste de Shapiro-Wilk foi usado para testar a normalidade de todas as variáveis quantitativas. A diferença de variáveis normalmente distribuídas entre duas amostras independentes em demografia, parâmetros de função cardiopulmonar e RMS foi avaliada usando testes t de amostras independentes; a diferença entre variáveis de distribuição enviesada foi avaliada usando o teste de Kruskal-Wallis. As notas do IPAQ e as diferenças de notas K/L foram avaliadas usando o teste Kruskal-Wallis. O teste do qui-quadrado foi usado para comparar a diferença de gênero. Correlações entre diferentes e poderosos parâmetros da função cardiopulmonar (pico de absorção de oxigênio (VO 2peak), ventilação voluntária máxima (MVV) e RMS (bíceps femoral) no grupo de risco de DCV no joelho foram detectadas usando correlações de Spearman.

Resultados

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Características dos participantes
Dos 50 participantes incluídos neste estudo, 29 estavam no grupo de OA do joelho e 21 no grupo de OA do joelho com risco aumentado de DCV. Não houve diferenças significativas entre os dois grupos em idade, altura, massa, IMC, distribuição por gênero, circunferência da cintura, circunferência do quadril, razão cintura-quadril ou grau K/L. Além disso, o grupo de OA do joelho e o grupo de risco aumentado de DCV não diferiram significativamente nos escores30 do Knee Osteoarthritis Outcome Score (KOOS) (ver Tabela 4).

Avaliação da atividade física
Comparado ao grupo de OA do joelho, o grupo de risco de AVC no joelho apresentou níveis menores de atividades de intensidade vigorosa (p = 0,044; ver Tabela 5). Esse nível mais baixo de atividade vigorosa reforça a hipótese de que há uma redução na atividade física diária entre pacientes com artrosis do joelho e risco de DCV.

Teste de função pulmonar
Comparado ao grupo de OA do joelho, o grupo de risco de OA do joelho e CVD apresentaram menor ventilação voluntária máxima (MVV; p = 0,004; ver Tabela 6). Essa baixa MVV reforça a hipótese de que pacientes com OA do joelho e risco elevado de DCV apresentam função pulmonar comprometida.

Teste de esforço cardiopulmonar
No entanto, não houve diferença significativa observada entre os dois grupos na aptidão cardiopulmonar (ver Tabela 6). Inconsistente com a hipótese atual, o aumento do risco cardiovascular não esteve associado a uma redução significativa da aptidão cardiorrespiratória entre pacientes com osteoartrite no joelho.

Sinais sEMG dos membros inferiores durante a subida de escadas
Em termos dos parâmetros de ativação muscular, em comparação com o grupo de OA do joelho, o grupo de risco de OA do joelho com CVD apresentou maior ativação da BF tanto na subida da escada (p = 0,013) quanto na descida (p = 0,001; veja a Tabela 7). A ativação aumentada da FC reforça a hipótese de padrões alterados de ativação muscular dos membros inferiores durante a subida de escadas em pacientes com osteoartrite no joelho com risco cardiovascular elevado. Além disso, a RMS da BF durante a subida de escadas foi significativamente correlacionada com o MVV no grupo de risco de AVC do joelho (r = −0,452, p = 0,040; ver Tabela 8). Essa correlação reforça a hipótese de que padrões anormais de ativação muscular dos membros estão associados à diminuição da função pulmonar em pacientes com osteoartrite no joelho e risco de DCV.

Comparado ao grupo do joelho, a OA do joelho com o grupo de risco de DCV apresenta níveis significativamente menores de atividades vigorosas, menor MVV e maior ativação da gordura corporal durante a subida de escadas. Além disso, há uma correlação negativa entre o menor MVV e a maior ativação da BF na OA do joelho com o grupo de risco de DCV.

Disponibilidade de dados:
Os conjuntos de dados brutos e processados gerados durante este estudo contêm informações sensíveis dos pacientes e não estão disponíveis publicamente em formato completo e não processado para proteger a privacidade do paciente. Dados processados e desidentificados estão disponíveis mediante solicitação razoável do autor correspondente. Todos os pedidos exigem aprovação do Comitê de Ética do Terceiro Hospital Popular da Província de Fujian. Os dados brutos são arquivados nos servidores seguros do Third People's Hospital da Província de Fujian e serão mantidos por no mínimo 10 anos após a publicação.

Figura 1
Figura 1: Diagrama de fluxo do experimento total. Abreviações: K/L = Kellgren / Lawrence, CVD = doença cardiovascular, China-PAR = Previsão de Risco de Doenças Cardiovasculares por Aterosclerose na China, OA = osteoartrite, IPAQ = Questionário Internacional de Atividade Física, sEMG = eletromiografia superficial Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.

Tabela 1: Protocolo Bruce modificado do programa específico para teste na esteira. Por favor, clique aqui para baixar esta Tabela.

Tabela 2: posicionamento do sEMG. Abreviações: GMAX = glúteo máximo, GMED = músculos glúteos médios, BF = bíceps femoral, VM = vasto medial, VL = vasto lateral, RF = reto femoral, TA = tibial anterior, MG = cabeça medial do músculo gastrocnêmio, ASIS = coluna antero-superior, PSIS = coluna posterior superior. Por favor, clique aqui para baixar esta Tabela.

Tabela 3: Teste MVIC muscular. Abreviações: MVIC = contração isométrica voluntária máxima, GMAX = glúteo máximo, GMED = músculos glúteos médios, BF = bíceps femoral, VM = vasto medial, VL = vasto lateral, RF = reto femoral, TA = tibial anterior, MG = cabeça medial do músculo gastrocnêmio. Por favor, clique aqui para baixar esta Tabela.

Tabela 4: Características de dois grupos. #: dados distribuídos enviesados, *: dados normalmente distribuídos, &: dados categóricos. Abreviações: IMC = índice de massa corporal, grau K/L = grau Kellgren/Lawrence, KOOS = Índice de Desfecho para Osteoartrite do Joelho. Por favor, clique aqui para baixar esta Tabela.

Tabela 5: A atividade física foi avaliada pelo IPAQ em dois grupos. #: dados distribuídos distorcidos. Por favor, clique aqui para baixar esta Tabela.

Tabela 6: Função cardiopulmonar dos dois grupos. #: dados distribuídos enviesados, *: dados normalmente distribuídos. Abreviações: VC = capacidade vital, FVC = capacidade vital forçada,FEV 1 = volume expiratório forçado em 1 s,FEV 1/FVC = volume expiratório forçado em um segundo/capacidade vital forçada, MVV: ventilação voluntária máxima,VO 2pico = pico de absorção de oxigênio, RER = taxa de câmbio respiratória, VCO2pico = pico de dióxido de carbono emisso,VE pico = pico da ventilação minuta, pico de frequênciacardíaca = pico da frequência cardíaca, HRR = reserva de frequência cardíaca,VO 2/HR pico = pico do pulso de oxigênio, PETO2pico = pico da pressão parcial do oxigênio no final da maré, PETCO2pico = pico da pressão do dióxido de carbono no final da maré, AT = limiar anaeróbico. Por favor, clique aqui para baixar esta Tabela.

Tabela 7: Ativação muscular dos membros inferiores durante a subida de escadas dos dois grupos. #: dados distribuídos enviesados, *: dados normalmente distribuídos. Abreviações: GMAX = glúteo máximo, GMED = glúteo médio, RF = reto femoral, VL = vasto lateral, VM = vasto medial, BF = bíceps femoral, TA = tibial anterior, MG = cabeça medial do músculo gastrocnêmio. Por favor, clique aqui para baixar esta Tabela.

Tabela 8: Coeficientes de correlação de Pearson entre RMS da FB e função cardiopulmonar. Abreviações: BF = bíceps femorales, VO2pico = pico de absorção de oxigênio, MVV = ventilação voluntária máxima. Por favor, clique aqui para baixar esta Tabela.

Discussão

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Este é o primeiro estudo que investiga a função cardiopulmonar, a ativação muscular e sua relação em indivíduos com OA no joelho e risco aumentado de DCV. De acordo com a hipótese, observamos que indivíduos com OA do joelho e risco aumentado de DCV apresentam ventilação voluntária máxima (VVV) significativamente menor, maior ativação do bíceps femoral (BF) durante a subida de escadas e níveis mais baixos de atividades vigorosas. Além disso, este estudo encontrou uma relação negativa entre MVV e ativação da BF durante a subida de escadas.

Com o aumento do risco de DCV, indivíduos com OA no joelho têm atividade física limitada, especialmente em atividades vigorosas. A falta de atividade física é oquarto fator de risco para mortalidade global e tem influência significativa na prevalência de doenças, incluindo OA eDCV 5. A relação entre atividade vigorosa, OA do joelho e risco de DCV é variável e dinâmica: um estudo anterior demonstrou que, embora a atividade vigorosa traga benefícios mais fortes para a OA do que a atividade leve31, períodos prolongados de atividade vigorosa podem ter efeitos prejudiciais sobre defeitos da cartilagem medial do joelho e agravar a dor, o que pode influenciar indivíduos com OA do joelho a evitar atividade físicavigorosa 32, 33. Para indivíduos com risco aumentado de DCV, a participação em qualquer atividade física está associada a um menor risco de DCV, mas a atividade vigorosa traz o maior benefício para o riscocardiovascular 34. No entanto, indivíduos com risco aumentado de DCV geralmente se preocupam que atividade vigorosa seja intolerável e possa levar a eventos cardiovasculares35. Portanto, sugerimos que indivíduos com OA no joelho com risco aumentado de DCV possam evitar atividade física vigorosa devido aos sintomas de OA do joelho combinados com medo de eventos cardiovasculares.

Além disso, este estudo constatou que indivíduos com OA do joelho e risco aumentado de DCV apresentaram menor MVV em comparação com aqueles com OA isolada do joelho. A menor MVV indica diminuição da resistência muscular respiratória em indivíduos com artrosis do joelho e aumento do risco de DCV. A queda no MVV pode ser influenciada por comorbidades como diabetes mellitus e hipertensão, que podem levar a complicações microvasculares que, em última análise, afetam a resistência dos músculosrespiratórios 36,37,38. Neste estudo, a maioria dos participantes do grupo de OA do joelho e do grupo com risco aumentado de DCV apresentava diabetes mellitus e hipertensão, o que pode ter contribuído para a menor MVV observada. Um VVV mais baixo pode limitar a capacidade de um indivíduo manter uma ventilação maior e prolongada para atender às demandas de troca gasosa durante o exercício, levando, em última análise, a uma redução da atividade física moderada avigorosa 36,39,40. Assim, indivíduos com OA no joelho e risco aumentado de DCV evitaram atividade física vigorosa, que também pode estar associada à diminuição da função pulmonar.

No entanto, esse achado é inconsistente com nossa hipótese, pois indivíduos com OA do joelho e risco aumentado de DCV não apresentaram diminuição significativa na aptidão cardiopulmonar. Tradicionalmente, oVO 2pico é um indicador poderoso de aptidão cardiopulmonar, com umVO 2pico mais baixo associado a uma maior tendência a desenvolver risco futurode DCV 41. Neste estudo, indivíduos com OA no joelho e risco aumentado de DCV mostraram apenas uma leve redução noVO 2pico. Especulamos que isso pode se decorrer ao fato de que o volume total diário de atividade física não foi reduzido nesses indivíduos. Um estudo anterior constatou que, comparada à atividade de intensidade moderada, a atividade vigorosa tem um efeito superior noVO 2pico, mas o volume de treino também é um fatorimportante 42. Neste estudo, embora indivíduos com OA no joelho e risco aumentado de DCV tenham mostrado evitar atividade vigorosa, a quantidade de atividade vigorosa é limitada em indivíduos com OA isolada do joelho. Além disso, não houve diferença significativa no volume total de atividade entre os dois grupos. Esses achados podem ajudar a explicar os resultados obtidos.

Dificuldades na passagem de escadas e dor, frequentemente os primeiros sintomas de osteoartrite no joelho (OA), podem decorrer de padrões anormais de ativação muscular dos membros inferiores, que alteram a carga articulardo joelho. Neste estudo, indivíduos com OA do joelho e risco aumentado de DCV demonstraram maior ativação do músculo bíceps femoral (BF) durante a subida e descida das escadas em comparação com aqueles com OA isolada do joelho. A BF está anatomicamente conectada tanto às articulações do quadril quanto do joelho, e sua ativação desempenha um papel na flexão do joelho e na extensãodo quadril 43. Como documentado anteriormente, a fraqueza do quadríceps é comum na OA do joelho, e o aumento da ativação da BF compensa essa disfunção transferindo a carga para a articulação do quadrilnão afetada 43,44. Além disso, a maior ativação da BF ajuda a estabilizar a articulação do joelho ao aumentar a produção de força compressiva e reduzir a translação anterior datíbia 43,45. No entanto, mudanças na ativação da BF podem perturbar a distribuição normal da carga no joelho, potencialmente agravando a progressão daOA 43 do joelho.

De acordo com a hipótese, no presente estudo, indivíduos com OA do joelho e risco aumentado de DCV apresentaram uma correlação negativa moderada entre maior ativação da BF e menor MVV. Semelhante a este estudo, um estudo anterior constatou que a MVV estava associada ao músculo periférico em indivíduos com doençafalciforme 46. A diminuição da força e da aptidão física dos músculos respiratórios está relacionada à diminuição da força de pega46. No presente estudo, a estratégia de compensar a fraqueza do quadríceps por meio de maior ativação da gordura corporal pode levar à apraxia motora do quadríceps e agravar a OA em indivíduos com risco de OA no joelho e DCV. Disfunção grave do quadríceps afeta negativamente a atividade física moderada-vigorosa47, o que pode estar associado à disfunção dos músculos respiratórios e, eventualmente, levar à diminuição doMVV 48,49.

Para validar ainda mais nossa hipótese, várias abordagens alternativas poderiam ser empregadas. Por exemplo, estudos de imagem (fMRI ou raio-X) puderam visualizar diretamente as mudanças estruturais musculares e articulares associadas no joelho, fornecendo corroboração anatômica para os achados comportamentais/fisiológicos deste estudo. Além disso, o acompanhamento longitudinal da coorte seria inestimável para determinar a trajetória de longo prazo e os resultados clínicos do fenômeno observado, estabelecendo causalidade além das associações identificadas no desenho transversal atual.

A correlação negativa entre maior ativação da BF e menor MVV também sugere o valor do sEMG como um método não invasivo para identificar padrões aberrantes de atividade muscular durante a caminhada das escadas, o que pode ajudar a caracterizar características clínicas em indivíduos com osteoartrite no joelho (OA) e risco aumentado de doenças cardiovasculares (DVC).

Limitações
Várias limitações devem ser consideradas ao interpretar os resultados deste estudo. Primeiramente, a pontuação de risco de DCV calculada usando o China-PAR é influenciada por vários fatores, incluindo diabetes, hiperlipidemia, hipertensão e circunferência da cintura. No entanto, o estudo é um estudo caso-controle com uma amostra pequena, o que pode introduzir viés estatístico. Pesquisas futuras devem ampliar o tamanho da amostra e estratificar os participantes por nível de risco (baixo, médio, alto). Estudos subsequentes devem incluir ensaios de intervenção, coortes multicêntricas ou investigações mecanicistas para verificar as associações observadas. Além disso, a maioria dos indivíduos no grupo de OA do joelho e no grupo de risco aumentado de DCV apresentava apenas risco de DCV, em vez de um diagnóstico definitivo de doença cardiovascular, o que pode limitar a generalização dos achados. Estudos adicionais são necessários para investigar a biomecânica e a função cardiopulmonar de indivíduos com OA e DCV do joelho.

Conclusões
Este estudo revelou que indivíduos com risco de OA no joelho e DCV apresentaram um declínio relativamente menor na aptidão cardiopulmonar em comparação com aqueles com OA isolada do joelho. No entanto, também demonstraram tendência a evitar atividade física vigorosa, além de diminuição da função pulmonar e aumento da ativação do músculo bíceps femoral. Além disso, foi observada uma correlação negativa entre a redução da MVV e a ativação elevada da BF.

Esses achados sugerem duas implicações principais: primeiro, o sEMG serve como uma ferramenta valiosa e não invasiva para caracterizar características clínicas em pacientes com artrose do joelho em risco, detectando padrões aberrantes de ativação muscular durante a caminhada das escadas. Segundo, intervenções de exercício personalizadas para essa população devem focar inicialmente na restauração do equilíbrio muscular ao redor do joelho, seguidas pela incorporação progressiva de atividades vigorosas para melhorar a aptidão cardiopulmonar e a função pulmonar.

Divulgações

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Os autores declaram que não têm conflito de interesses.

Agradecimentos

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Os autores são gratos a todos os participantes. Os autores também reconhecem o Centro de Exame Físico e o Departamento de Imagem do Terceiro Hospital Popular da Província de Fujian, para a triagem dos participantes. Este estudo é financiado pelo Departamento Provincial de Ciência e Tecnologia de Fujian (Projeto Número de Subvenção 2020Y0053), Projeto Nacional de Construção de Disciplinas Clínicas-Chave da China (Z155080000004), Centro de Pesquisa em Medicina de Reabilitação de Xangai (Centro de Pesquisa Prioritária de Xangai) (2023ZZ02027), Fundação de Ciências Naturais da Província de Fujian (Subvenção 2025-P-005, 2025E3005), Laboratório Chave de Assuntos Abertos (Projeto Número de Concessão ZD2020-4-1). e a Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (Projeto Número 82074515).

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Eletrocardioscanner dinâmicoGE Healthcare2019001977Monitoramento em tempo real, reutilizável
Sistema de teste de função pulmonarCarefusion Alemanha 234 GmbHV-919016Monitoramento em tempo real, reutilizável
EsteiraEsteira HLP/COSMOS180409correia de esteira, velocidade e inclinação podem ser ajustadas
Sistema de Biofeedback Sem FioDelsysSP-W02C-1096Sem fio, biofeedback EMG, reutilizável

Referências

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