Name: Usando dispositivos vestíveis de espectroscopia de infravermelho próximo para identificar limitações centrais versus periféricas durante o exercício (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-12-19T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 33 s
Description: Aprenda a usar espectroscopia de infravermelho próximo para identificar limitações centrais e periféricas durante exercícios. Este método não invasivo avalia a oxigenação cerebral e muscular em tempo real.

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<table><tbody><tr><td>Balança de Coluna</td><td>SECA</td><td>711</td><td>Existem inúmeras alternativas para este item</td></tr><tr><td>Estadiômetro Portátil&nbsp;</td><td>SECA</td><td>217</td><td>Existem inúmeras alternativas para este item</td></tr><tr><td>ECG de 12 derivações</td><td>COSMED</td><td>Quark T12x</td><td>Um ECG de 12 derivações fornece uma melhor compreensão da FC durante o exercício e facilita a detecção de arritmias.</td></tr><tr><td>Oxímetro de pulso</td><td>COSMED</td><td></td><td>Oxímetro de pulso integrado</td></tr><tr><td>Ergoespirômetro</td><td>COSMED</td><td>Quark-CPET</td><td>Gases de calibração e seringa de calibração estão incluídos</td></tr><tr><td>Cicloergômetro</td><td>Ergoline GmH</td><td>ViaSprint 150P</td><td>Existem inúmeras alternativas para este item. Deve garantir a compatibilidade com o software fornecido</td></tr><tr><td>NIRS vestível</td><td>Artinis Medical Systems</td><td>Portalite</td><td>Articulado NIRS vestível se encaixa na superfície onde é colocado.&nbsp;</td></tr><tr>O dispositivo <td>Portamon Portamon</td> da <td>Artinis Medical Systems</td> <td>vestível NIRS</td><td>oferece melhores resultados em superfícies de tecido adiposo elevado.</td></tr><tr><td>Software de Gerenciamento de Dados Metabólicos (OMNIA)</td><td>O Software COSMED</td><td></td><td>irá variar de acordo com a escolha do sistema</td></tr><tr><td>Software de Gerenciamento de Dados NIRS (Oxysoft)</td><td>O Software de Sistemas</td><td></td> Médicos Artinis <td>irá variar de acordo com a escolha do dispositivo</td></tr><tr><td>Scanner de ultrassom tipo sonda sem fio</td><td>SONUS</td><td>Duo LC</td><td>Existem inúmeras alternativas para este item</td></tr></tbody></table>

usando dispositivos vestíveis de espectroscopia de infravermelho próximo para identificar limitações centrais versus periféricas durante o exercício

Using Near-Infrared Spectroscopy Wearable Devices to Identify Central Versus Peripheral Limitations During Exercise

Durante a conclusão de um TCPE, os sintomas de dispneia, fadiga nas pernas e taxa de esforço percebido (RPE) foram relatados em todos os indivíduos. O uso complementar dos dispositivos NIRS não acrescentou nenhum desconforto à avaliação da sensação dos sujeitos. Além disso, não interrompemos as avaliações do TCPE por nenhum evento de risco associado ao estresse fisiológico excessivo.
Estudamos dois ciclistas competitivos recrutados em um clube nacional de ciclismo. Os critérios de inclusão para este estudo foram participantes fisicamente ativos (≥150 min de atividade física moderada ou ≥75 min de atividade física vigorosa por semana) com índice de massa corporal normal (20–25 kg·m-2). Os critérios de exclusão para este estudo foram histórico de doença respiratória, cardiovascular, metabólica, musculoesquelética ou neoplásica ou processo infeccioso ou inflamatório pelo menos 2 semanas antes das avaliações do estudo.
A realização de um TCPE, acompanhado de registro não invasivo das alterações hemodinâmicas e de oxigenação tecidual resultantes de alterações metabólicas induzidas pelo aumento da intensidade do exercício utilizando dispositivos equipados com a tecnologia NIRS, permite a identificação de fatores limitantes centrais associados a alterações nas áreas cerebrais versus fatores limitantes periféricos relacionados às respostas respiratórias ou musculoesqueléticas ao aumento da intensidade do exercício. O protocolo de teste engloba uma série de etapas, incluindo a preparação do participante, a execução do teste ergométrico e a coleta de dados fisiológicos relevantes.
A execução bem-sucedida do protocolo CPET-NIRS é demonstrada por dados claros e consistentes em vários parâmetros. Durante o estágio inicial de repouso, medições como frequência cardíaca (FC), saturação de oxigênio de pulso (SpO2) e leituras NIRS são registradas para estabelecer uma linha de base. A fase de aquecimento, caracterizada por pedaladas de baixa carga, prepara o participante para a fase de exercícios incrementais, onde a carga aumenta progressivamente (ver Figura 1).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67609/67609fig1.jpg"> Figura 1: Desenho experimental do esquema do protocolo de exercícios. Representação esquemática das etapas do protocolo de exercício utilizado no estudo, destacando os principais eventos como repouso (R), aquecimento (W), exercício (E), finalização (F) e parada (S), que correspondem ao fluxo do protocolo de teste de exercício cardiopulmonar. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67609/67609fig1large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
Os resultados representativos dos dados do TCPE (Figura 2) e NIRS (Figura 3 e Figura 4) de dois atletas do sexo masculino avaliados em condições ambientais controladas de laboratório (temperatura do ar ~ 20 ± 2 ° C; umidade relativa ~ 40% ± 5%) são mostrados: (i) Participante 1 (Figura 2A e Figura 3) (idade: 33 anos, peso: 80 kg, altura: 178 cm, carga de trabalho máx.: 300 W, VO2-max: 46 mL·kg-1·min-1, VE: 177 L·min-1, FC-max (% previsto, 220 anos): 100%, PetCO2: 27 mmHg); e (ii) Participante 2 (Figura 2B e Figura 4) (idade: 26 anos, peso: 67 kg, altura: 178 cm, carga de trabalho máx: 300 W, VO2-máx: 51 mL·kg-1·min-1, VE: 131 L·min-1, FC-máx (% do previsto, 220 anos): 93%, PetCO2: 33 mmHg).
Em ambos os participantes, o VO2 (consumo de oxigênio), VCO2 (produção de dióxido de carbono), RQ (quociente respiratório, VCO2· VO 2-1), FC, VE (ventilação pulmonar) e FR (frequência respiratória) exibem um aumento contínuo à medida que a intensidade do exercício aumenta até que o valor máximo de VO 2 seja atingido (ver Figura 2).
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67609/67609fig2.jpg"> Figura 2: Alterações nas variáveis fisiológicas avaliadas durante o TCPE. A progressão das variáveis fisiológicas medidas durante o teste de exercício cardiopulmonar, incluindo consumo de oxigênio (VO2), ventilação minuto (VE), pressão expirada de CO2 (PetCO2) e potência (Watts), são mostradas. As transições entre os limiares ventilatórios 1 e 2 (LV1 e LV2) são indicadas dentro das etapas do exercício. (A) Participante 1 e (B) Participante 2. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67609/67609fig2large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
Os dados do NIRS forneceram informações sobre a demanda metabólica local durante o TCPE. As alterações induzidas pelo exercício observadas no tecido-alvo (muscular versus cerebral) variam dependendo do tecido específico e da intensidade do exercício analisado. Portanto, uma estrutura fisiológica útil para interpretar os dados NIRS induzidos pelo exercício é o modelo trifásico de intensidade do exercício proposto por Skinner e McLellan34. Nesse modelo, os autores delineiam três zonas definidas por VTs: Fase I ou aeróbica, (ii) Fase II ou transição aeróbico-anaeróbica e (ii) Fase III ou "instabilidade metabólica".
Em intensidades de exercício abaixo do LV2 (Fases I e II), ocorrerá uma diminuiçãono O2-Hb e um aumento no H-Hb no nível muscular – se não houver variação significativa no T-Hb como parâmetro do fluxo sanguíneo local. Nosso protocolo CPET-NIRS consiste em exercícios cíclicos com contrações/relaxamentos musculares repetitivos, portanto, espera-se uma variação mínima no T-Hb. No entanto, as alterações induzidas pelo exercício variam dependendo do tecido muscular alvo que está sendo avaliado. Nos músculos locomotores, como o vasto lateral, o aumento progressivo da intensidade do exercício, induz alterações nos dados do NIRS concomitantes com a carga de trabalho (ver Figura 3A). Em contraste, nos músculos respiratórios acessórios, como o m.Intercostales, as alterações são concomitantes com as alterações ventilatórias e não com a carga de trabalho (ver Figura 3B). No PFC, observa-se um aumento de O 2-Hb, H-Hb e T-Hb porque o fluxo sanguíneo excede a demanda local induzida pelo exercício; além disso, observou-se uma ligeira diminuição do TSI (ver figura 3C). Em todos os tecidos avaliados, o parâmetro TSI diminui à medida que a intensidade do exercício aumenta, tornando as alterações no m.Vastus Lateralis mais notórias do que no m.Intercostales e PFC (ver Figura 3D).
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67609/67609fig3.jpg"> Figura 3: Exemplo de limitação central (Participante 1). Dados NIRS durante o protocolo CPET (Eventos: W = Aquecimento, E = Exercício, LV1 = Limiar ventilatório 1 ou limiar ventilatório aeróbio, VT2 = Limiar ventilatório 2 ou limiar ventilatório anaeróbico, F = Exercício finalizado ou VO2-max). (A) m.Vasto lateral, (B) m.Intercostais e (C) Córtex pré-frontal (PFC).   <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67609/67609fig3large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
À medida que a demanda metabólica induzida pelo exercício aumenta, particularmente em intensidades acima do LV2 (Fase III ou "instabilidade metabólica"), respostas fisiológicas interessantes a serem estudadas ocorrem tanto no nível muscular (músculos locomotores e respiratórios) quanto no PFC. Estes consistem em uma diminuição acentuada em O2-Hb e tHb, juntamente com um aumento notável em H-Hb, aspectos que suportam o declínio pronunciado no TSI.
Em indivíduos com alta demanda ventilatória durante o exercício de alta intensidade, o aumento exponencial de VE e FR causa hiperventilação elevada devido ao aumento do CO2 de "origem metabólica". Essa hiperventilação pode induzir vasoconstrição cerebral pronunciada, limitando assim o desempenho por limitação central, como visto neste sujeito representativo. Teoricamente, as alterações observadas nos dados do NIRS resultam da vasoconstrição cerebral induzida pela hipocapnia inferida da diminuição abrupta da pressão expirada de CO2 (PetCO2) registrada no TCPE (ver Figura 2). Essas alterações fisiológicas demonstraram ter alta relação com o aumento da dispneia induzida pelo exercício, registrada pela escala de Borg modificada35,36.
Por outro lado, indivíduos com alta demanda locomotora, mas não alta demanda respiratória, não apresentam vasoconstrição cerebral por hipocapnia. Consequentemente, os dados NIRS podem continuar a refletir mudanças como as observadas em intensidades moderadas de exercício. Nesses indivíduos, o desempenho do exercício é limitado por fatores limitantes periféricos e não centrais (ver Figura 4). Essas alterações fisiológicas demonstraram ter uma alta relação com o aumento da fadiga das pernas induzida pelo exercício.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67609/67609fig4.jpg"> Figura 4: Exemplo de limitação periférica (Participante 2). Dados NIRS durante o protocolo CPET (Eventos: W = Aquecimento, E = Exercício, LV1 = Limiar ventilatório 1 ou limiar ventilatório aeróbio, VT2 = Limiar ventilatório 2 ou limiar ventilatório anaeróbico, F = Exercício finalizado ou VO2–max). (A) m.Vasto lateral, (B) m.Intercostais e (C) Córtex pré-frontal (PFC). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67609/67609fig4large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

Usando dispositivos vestíveis de espectroscopia de infravermelho próximo para identificar limitações centrais versus periféricas durante o exercício

The gold standard to assess the aerobic capacity in physically active subjects and athletes is the maximal oxygen consumption test (VO2&#8211;max), which ...

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Medicine

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Aprenda a usar espectroscopia de infravermelho próximo para identificar limitações centrais e periféricas durante exercícios. Este método não invasivo avalia a oxigenação cerebral e muscular em tempo real.

Usando dispositivos vestíveis de espectroscopia de infravermelho próximo para identificar limitações centrais versus periféricas durante o exercício (Vídeo) | JoVE Journal

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