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UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE
FACULDADE DE MEDICINA
PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS CARDIOVASCULARES
Grace Barros de Sá
EFEITOS FISIOLÓGICOS DA AVIAÇÃO DE COMBATE E DO
CONDICIONAMENTO CARDIORRESPIRATÓRIO SOBRE O
CONTROLE AUTONÔMICO CARDIOVASCULAR
Niterói/RJ
2015
ii
Grace Barros de Sá
EFEITOS FISIOLÓGICOS DA AVIAÇÃO DE COMBATE E DO
CONDICIONAMENTO CARDIORRESPIRATÓRIO SOBRE O
CONTROLE AUTONÔMICO CARDIOVASCULAR
Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências Cardiovasculares da Universidade Federal Fluminense, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Mestre em Ciências Cardiovasculares. Área de concentração: Ciências Biomédicas.
Orientador: Pedro Paulo da Silva Soares
Niterói/RJ
2015
iv
Grace Barros de Sá
EFEITOS FISIOLÓGICOS DA AVIAÇÃO DE COMBATE E DO
CONDICIONAMENTO CARDIORRESPIRATÓRIO SOBRE O
CONTROLE AUTONÔMICO CARDIOVASCULAR
Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências Cardiovasculares da Universidade Federal Fluminense, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Mestre em Ciências Cardiovasculares. Área de concentração: Ciências Biomédicas.
Aprovado em:
BANCA EXAMINADORA
Prof. Dr. Pedro Paulo da Silva Soares Universidade Federal Fluminense
Prof. Dr. Jonas Lírio Gurgel Universidade Federal Fluminense
Prof. Dr. Walace David Monteiro Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Prof.ª Drª Juliana Pereira Borges Fundação Oswaldo Cruz
v Dedico este trabalho, primeiramente a Deus e aos meus guias protetores que me auxiliaram nesta caminhada; à minha família que sempre me apoiou nessa jornada e aos meus mestres, que ao longo da vida contribuíram com minha formação, crescimento pessoal e conhecimento.
vi AGRADECIMENTOS
Como nunca podemos obter sozinhos um processo de construção de conhecimento, são muitas as pessoas que tenho gratidão sincera. Agradeço à minha família, minha mãe Liane e meu padastro William (também pai) que sempre me incentivaram a estudar e buscar mais. Ao meu pai Delmir, que mesmo com dificuldades se esforçou em investir nos meus estudos ao longo da vida. Ao meu irmão André que me apoia e incentiva a crescer. Os meus familiares em geral, que com amor compreenderam meus momentos de ausência. Agradeço aos meus amigos que compreenderam a minha falta de assiduidade nos eventos sociais. Em especial à Germana que, com amor, nunca me deixou esmorecer e puxava a minha orelha para que eu mantivesse o foco. Dentre os amigos especiais, não posso deixar de citar a Fernanda, uma irmã, que esteve do meu lado em diversos dias de estudo e me ouviu falar muito da pesquisa com paciência, mesmo sem entender da área. Um agradecimento especial ao Pedro Paulo, meu orientador, que depositou confiança em mim e abriu as portas, mesmo ciente de que minha dedicação presencial não seria tão frequente devido ao trabalho, e não desistiu de me auxiliar nessa jornada ao longo do tempo. À Força Aérea Brasileira, em especial à Comissão de Desportos da Aeronática, à Universidade da Força Aérea e à Base Aérea de Santa Cruz, com seus respectivos comandantes, que entenderam a importância da pesquisa para evolução dos procedimentos internos e me apoiaram com todo dispor. Ao meu Comandante, Cel Rocha, meus ex-chefes da Divisão Maj M. Augusto, Cel Martins e atual chefe Cel Camargo, que de forma excepcional e amiga foram compreensivos nesse período e me dispuseram as ferramentas necessárias para concluir o trabalho. Ao Thiago Gonçalves, que foi meu coorientador e me auxiliou no planejamento, realização do estudo e análise, sem ele nada seria possível. Aos meus colegas de laboratório, que dispuseram de tempo para me auxiliar na coleta de dados, Camila, Rogério, Flávio e Jaderson. Ao Francisco Ribeiro, que participou ativamente de toda a coleta de dados e foi um grande amigo, me auxiliando com esforço e dedicação. A todos os militares que compuseram a amostra e foram voluntariosos em colaborar com todos os procedimentos necessários, que não eram fáceis de cumprir. Às minhas amigas Alini Schultz, que me auxiliou na análise, e a Viviane Tauil, que me substituiu em tarefas no trabalho para eu pudesse me dedicar, as duas sempre me incentivando de maneira carinhosa e preocupada. Ao Delanei que ajudou na preparação da sala de coleta com dedicação e suor. Ao Victor do CAFT, que demonstrou amizade e confiança emprestando equipamentos da empresa em momento de aperto da coleta de dados. Aos professores da banca de qualificação, Jonas, Walace e Juliana que forneceram informações fundamentais para que eu pudesse melhorar o trabalho. À Mônica, da secretaria do mestrado, que de uma forma alegre, paciente e carinhosa sempre me auxiliou nos processos administrativos. Não menos importante, a todos os professores e colegas do mestrado que engrandeceram meu conhecimento. E, por fim ao Thor, meu cachorro, que esteve sempre no pé nos momentos de estudo, soube compreender a falta de passeios prolongados, mesmo que às vezes, de maneira insistente, puxava meu braço do teclado para eu sair do computador e dar-lhe atenção.
vii RESUMO
De Sá, Grace Barros. Efeitos fisiológicos da aviação de combate e do condicionamento cardiorrespiratório sobre o controle autonômico cardiovascular. 2015. Dissertação (Mestrado em Ciências Cardiovasculares) –
Faculdade de Medicina, Universidade Federal Fluminense, Niterói, 2015.
Os pilotos de caça são submetidos à alta aceleração no voo, que pode ocasionar falha em mecanismos compensatórios fisiológicos anti-G, podendo gerar acidentes aéreos. Não só efeitos agudos, como crônicos a exposição G são relatados. Estratégias são estudadas para aumentar a tolerância G, que depende de complexos ajustes autonômicos cardiovasculares. O condicionamento físico é apontado como uma das intervenções, mas seus efeitos favoráveis são controversos. O objetivo do estudo foi investigar os efeitos fisiológicos da aviação de combate e do condicionamento cardiorrespiratório sobre as respostas cardiovasculares autonômicas. Foram analisados três grupos: AV (aviadores de combate, n=7, VO2pico=60,84±12,5 ml·kg-1·min-1); M+ (não-aviadores com maior VO2pico, n=15, VO2pico=55,39±5,99 ml·kg-1·min-1) e M- (não-aviadores com menor VO2máx, n=14, VO2pico=42,19±2,97 ml·kg-1·min-1). Foram registrados os intervalos RR para análise da Variabilidade da Frequência Cardíaca (VFC) e as variações de Pressão Arterial (PA) em duas visitas. Na Visita 1(V1), os militares permaneceram na posição supina (SUP), ortostática prolongada (45min – ORT1, ORT2 e ORT3, 15min cada) e supina pós-ortostatismo (SUP-POS-ORT). Na segunda visita (V2), após permanecerem na posição supina (SUP2), foram submetidos a um teste cardiopulmonar de exercício máximo (CPT), após o CPT ficaram na posição supina por 15 min (SUP-POS-EX) e, posteriormente, na posição ortostática por 15 min (ORT-POS-EX). Não foram encontradas correlações do VO2pico com a VFC. Não foram verificadas diferenças entre os grupos (p>0,05), no entanto foram constatados diferentes comportamentos nas variações entre os momentos na análise intragrupo. Os resultados demonstraram diferenças entre momentos da VFC mais evidentes para M+, sugerindo melhor modulaçao vagal, em benefício do condicionamento cardiorrespiratório. O AV apresentou menores ajustes autonômicos, que podem ser atribuídos a uma adaptação dos pilotos à exposição crônica de G, que sofrem na rotina de voo. Uma correlação negativa (r=-0,76, p=0,04) foi encontrada das horas de voo de caça do AV para a atividade simpática (LFn) no ORT-POS-EX. Correlações positivas entre SDNN (r=0,91, p=0,03) e LF (r=0,82, p=0,02) e o delta (∆) de SUP-POS-ORT – SUP da V1 foram reveladas, indicando que os pilotos menos expostos a G, retomaram mais adequadamente os valores basais da atividade simpática após o ortostatismo. O condicionamento cardiorrespiratório parece não ser determinante nas respostas cardiovasculares dos pilotos, que reagem de forma singular, de forma proporcional às horas de voo dos pilotos, frente aos desafios gravitacionais.
Palavras-Chave: Sistema Nervoso Autônomo, Hipergravidade, Militares, Condicionamento Físico Humano, Sistema Nervoso Simpático, Sistema Nervoso Parasimpático.
viii ABSTRACT
De Sá, Grace Barros. Physiological effects of combat aviation and cardiorespiratory fitness on the cardiovascular autonomic control. 2015.
Dissertation (Master in Cardiovascular Science) – Faculdade de Medicina, Universidade Federal Fluminense, Niterói, 2015.
Submitting fighter pilots to repetitive inflight high acceleratiions can cause failures in anti-G compensatory physiological mechanisms, aswell as other effects that can ultimately result in aircraft accidents. Strategies have been studied to increase the G tolerance, which depend on complex cardiovascular autonomic adjustments. Physical conditioning is considered to be one of the main interventions to improve the fighter pilots performance, but its favorable effects are controversial. The aim of this study was to investigate the physiological effects of combat aviation and cardiorespiratory fitness on cardiovascular autonomic responses. Three groups were analyzed: AV (fighter pilots, n=7, VO2peak=60,84±12,57 ml·kg-1·min-1); M+ (no-pilots - high VO2 peak, n=15, VO2pico=55,39±5,99 ml·kg-1·min-1) e M- (no-pilots low VO2peak, n=14, VO2 peak, n=42,19±2,97 ml·kg-1·min-1). Continous RR intervals were recorded to analyze the Heart Rate Variability (HRV) and the changes in blood pressure (BP) were registered in two visits: In the first visit (V1), the militaries remained in the supine position (SUP), prolonged standing (45min - ORT1, ORT2 ORT3, 15 minutes each), after in the supine position again after standing (SUP-POS–EX). In the second visit (V2), they remained in the supine position baseline (SUP2), they were submitted to cardiopulmonar exercise (CPT), then were evaluated in supine post- exercise (SUP-POS–EX), and orthostatic post-exercise (ORT-POS–EX). No differences were found between groups (p>0.05). However, different behavior in variations between moments in intra-group analysis was observed. The results showed more evident HRV between moments and increased vagal modulation for M + group, which suggests a beneficial effect of cardiorespiratory fitness. The AV had lower autonomic adjustments, indicating an adaptation to orthostatic stress or deleterious effect of chronic exposure G in pilots. A negative correlation (r = -0.76, p = 0.04) was found in AV between fghter flight hours to sympathetic activity (LFn) in ORT-POS–EX. Positives correlations betwenn SDNN (r=0.91, p=0.03) and LF (r=0.82, p=0.02) to delta (∆) of SUP-POS-ORT – SUP were revealed, indicating that pilots, with less G chronic exposition, returned the basis values of sympathetic activity after orthostatism. The cardiorespiratory fitness doesn’t seem to be a determinant on the cardiovascular responses of pilots, who react in a specific behavior forward to gravitational challenge, proporcionally to flight hours.
Keywords: Autonomic Nervous System, Aircraft, Hypergravity, Gravitation, Physical Fitness, Heart Rate.
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Eixos de aceleração G, conforme os vetores de força inerciais. ... 3 Figura 2. Desenho Experimental ... 18 Figura 3. Intervalo RR de um sujeito em função do tempo, nos momentos da V1. ... 21 Figura 4. Intervalo RR de um sujeito em função do tempo, nos momentos da V2. ... 22
x
LISTA DE TABELAS
Tabela 1. Características da Amostra (Idade, IMC, % Gordura e Estatura) ... 23
Tabela 2. Pressão Arterial Sistólica (PAS) e diastólica (PAD) mmHg dos grupos na V1. ... 34
Tabela 3. Valores de rMSSD(ms) dos diferentes grupos em repouso (SUP) e nos 5 minutos de recuperação ativa após o Teste Cardiopulmonar (REC). ... 45
Tabela 4. Valores médios de PAS e PAD dos grupos na V2. ... 45
Tabela 5. Dados da VFC no domínio tempo, nos diferentes grupos da V1. ... 75
Tabela 6. Dados da VFC no domínio frequência, nos diferentes grupos da V1. ... 76
Tabela 7. Dados da VFC no domínio tempo, nos diferentes grupos da V2. ... 77
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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
AGSM – Anti G Strain Manouver AV – Grupo de Aviadores
CPT – Teste Cardiopulmonar de Exercício Máximo FC – Frequência Cardíaca
G-LOC – Perda de consciência no voo decorrente da Força G HF – Componente de Alta frequência da VFC
HFn - Componente de Alta frequência normalizado da VFC IMC – Índice de Massa Corporal
LF – Componente de Baixa frequência da VFC
LFn – Componente de Baixa frequência normalizado da VFC LF/HF – Balanço simpato-vagal – Razão de LF e HF
M- – Grupo de não-aviadores com menor VO2pico
M+ – Grupo de não-aviadores com maior VO2pico
NN50 – Número de diferenças dos intervalos NN consecutivos superior a 50ms
ORT1 – Primeiro momento de ortostatismo da primeira visita de 0 a 15 min ORT2 – Segundo momento de ortostatismo da primeira visita de 15 a 30 min ORT3 – Terceiro momento de ortostatismo da primeira visita de 30 a 45 min ORT-POS-EX - Ortostatismo pós-exercício, de 15 min, da segunda visita PAD – Pressão Arterial Diastólica
PAS – Pressão Arterial Sistólica
PNN50 – Percentual de diferenças dos intervalos NN consecutivos superior a 50ms
POT – Potência Total da VFC
REC – Momento de recuperação ativa de 5 min após o CPT
rMSSD - Raiz quadrada da soma das diferenças sucessivas entre intervalos RR normais adjacentes ao quadrado
RR – É o intervalo entre duas ondas R. Corresponde a freqüência de despolarização ventricular.
SDNN – Desvio-padrão dos intervalos de RR normais
SNP – Sistema Nervoso Parassimpático SNS – Sistema Nervoso Simpático
SUP – Posição supina inicial, de 15 min, na primeira visita SUP2 – Posição supina inicial, de 15 min, na segunda visita
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SUP-POS-EX - Posição supina pós-exercício, de 15 min, da segunda visita SUP-POS-ORT – Posição supina pós-ortostatismo, de 15 min, da primeira visita VFC – Variabilidade da Frequencia Cardíaca
VLF - Componente de Muito Baixa frequência da VFC VO2máx – Consumo Máximo de Oxigênio
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LISTA DE GRÁFICOS
Grafico 1. VO2pico dos grupos avaliados ... 23
Gráfico 2. RR(ms) da Visita1 dos diferentes grupos ... 25
Gráfico 3. SDNN(ms) da Visita1 dos diferentes grupos ... 26
Gráfico 4. NN50(ms) da Visita1 dos diferentes grupos. ... 27
Gráfico 5. PNN50(%) da Visita1 dos diferentes grupos. ... 28
Gráfico 6. rMSSD(ms) da Visita1 dos diferentes grupos. ... 29
Gráfico 7. HF(ms2) da Visita1 dos diferentes grupos. ... 30
Gráfico 8. LF(ms2) da Visita1 dos diferentes grupos. ... 30
Gráfico 9. LFn(ms2) da Visita1 dos diferentes grupos ... 31
Gráfico 10. HFn(ms2) da Visita1 dos diferentes grupos ... 32
Gráfico 11. LF/HF da Visita1 dos diferentes grupos ... 33
Gráfico 12. Intervalo RR(ms) nos diferentes momentos da V2. ... 35
Gráfico 13. SDNN(ms) nos diferentes momentos da V2. ... 36
Gráfico 14. NN50(ms) nos diferentes momentos da V2. ... 37
Gráfico 15. PNN50(%) nos diferentes momentos da V2. ... 37
Gráfico 16. rMSSD(ms) nos diferentes momentos da V2. ... 38
Gráfico 17. POT(ms2) nos diferentes momentos da V2... 39
Gráfico 18. VLF(ms2) nos diferentes momentos da V2. ... 40
Gráfico 19. LF(ms2) nos diferentes momentos da V2. ... 41
Gráfico 20. HF(ms2) nos diferentes momentos da V2. ... 42
Gráfico 21. LFn(ms2) nos diferentes momentos da V2. ... 43
Gráfico 22. HFn(ms2) nos diferentes momentos da V2. ... 43
Gráfico 23. LF/HF nos diferentes momentos da V2. ... 44 Gráfico 24. Correlação entre horas de voo de caça e LFn, no ORT-POS-EX da V2.47
xiv Gráfico 25. Correlação entre horas de voo de caça e SDNN, no delta de SUP-POS-ORT - SUP da V1. ... 48 Gráfico 26. Correlação entre horas de voo de caça e LF, no delta de SUP-POS-ORT - SUP da V1. ... 49
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LISTA DE ANEXOS
ANEXO A – Tabelas da VFC da Visita 1...75 ANEXO B – Tabelas da VFC da Visita 2...77 ANEXO C – Tabelas da VFC da Visita 2...79
xvi
SUMÁRIO
1 – INTRODUÇÃO ... 1
1.1 - GRAVIDADE E EIXOS DE ACELERAÇÃO ... 2
1.2 – EFEITOS FISIOLÓGICOS AGUDOS DA EXPOSIÇÃO À ACELERAÇÃO G . 3 1.3 – EFEITOS FISIOLÓGICOS CRÔNICOS DA EXPOSIÇÃO À ACELERAÇÃO G ... 6
1.4 – TESTES ORTOSTÁTICOS ... 9
1.5 – VARIABILIDADE DA FREQUÊNCIA CARDÍACA (VFC) ... 9
1.6 – CONDICIONAMENTO FÍSICO E CONTROLE AUTONÔMICO CARDIOVASCULAR ... 11
2 – OBJETIVOS ... 14
3 – MATERIAIS E MÉTODOS ... 15
3.1 – AMOSTRA ... 15
3.2 – PROCEDIMENTOS PARA COLETA DE DADOS ... 16
3.3 – ANÁLISE DOS DADOS ... 20
4 - RESULTADOS ... 23
4.1 PRIMEIRA VISITA (V1) ... 24
4.2 SEGUNDA VISITA (V2) ... 34
4.3 CORRELAÇÕES DE HORAS DE VOO COM A VFC NOS PILOTOS ... 46
5 - DISCUSSÃO ... 49
5.1 – PRIMEIRA VISITA (V1) ... 51
5.2 – SEGUNDA VISITA (V2) ... 55
5.3 – CORRELAÇÕES DE HORAS DE VOO COM A VFC NOS PILOTOS ... 60
5.4 – CONSIDERAÇÕES ACERCA DO TREINAMENTO FÍSICO PARA O PILOTO DE COMBATE ... 62
1 1 – INTRODUÇÃO
Na Força Aérea, as tropas de aviadores devem ser capazes em lidar com estresses físicos como alterações no ciclo circadiano, jetleg, estresses ambientais de frio, calor, operações em ambientes química e biologicamente contaminados (Gindhart, 1999). Além de sofrer em voo com pressurização, vibração, hipóxia, disbarismo, qualidade do ar, variações de temperatura, ruído, entre outros, aliados a fatores fisiológicos e psicológicos individuais (Gul e Salmanoglu, 2012; Sauvet et al., 2009).
Os pilotos são submetidos à alta aceleração, na decolagem e em outras manobras, que vence a força gravitacional (Força-G) (Convertino, 1999, Sauvet et al, 2009), e pode ocasionar falha em mecanismos compensatórios fisiológicos, podendo gerar acidentes aéreos (Wang et al., 1998; Dussault et al., 2009).
As modernas aeronaves são capazes de voar em altas velocidades e são dotadas de grande manobrabilidade, que podem expor o tripulante à forças acelerativas intensas. Os aviões recentemente adquiridos pela Força Aérea Brasileira Grippen NG (SAAB, Suécia) são capazes de gerar acelerações sustentadas maior que 9 vezes a gravidade (+9 Gz) (Guezennec et al., 2001), podendo chegar a 14G, como já previam Newman et al. (1998).
As acelerações nesses voos de combate representam um papel significativo como fator de agressão ao piloto e têm sido causa frequente de acidentes fatais. São claros alguns distúrbios fisiológicos cardiorrespiratórios induzidos pelo estresse que ocorrem na aviação e que podem provocar a perda de consciência (G-LOC) como fator mais alarmante. No período de 1982 a 2002, a Força Aérea Americana (USAF) perdeu 29 aviões devido ao G-LOC, com uma taxa de letalidade de 79%, e mais de 479 incidentes fisiológicos relacionados à Força G ocorreram durante todo este período (Lyons et al., 2004, Galvagno et al., 2004).
Os aviadores podem suportar forças G iguais ou superiores aos das atuais aeronaves, mas necessitam da assistência de contramedidas mecânicas e fisiológicas para manter o retorno venoso. Os principais métodos para aumentar a tolerância G são os trajes anti-G, a pressão positiva de respiração e as manobras
2 anti-G de esforço, como a AGSM (Anti G Strain Manouver - também chamado de L-1 e M-1), que são manobras respiratórias (Ozturk et al., 2012).
Com a rápida evolução tecnológica dos aviões, devem-se adotar estratégias eficazes de promover a maior tolerância à Força G, portanto, há uma necessidade redefinir e compreender os importantes parâmetros fisiológicos e de engenharia que determinam e modulam essa tolerância às altas acelerações (Bulbulian et al., 1994).
Entre os fatores intrínsecos intervenientes na tolerância G estão, o sexo (Convertino et al., 1998), idade, massa corporal, estatura, composição corporal e variáveis hemodinâmicas como regulação da Frequência Cardíaca (FC) e Pressão Arterial (PA) (Ludwig et al, 1987; Hinghofer-Szalkay, 2011). Entre eles, a influência do condicionamento físico sobre a tolerância G é objeto constante de debate, principalmente em relação aos méritos relativos de condicionamento aeróbio e anaeróbio, que revelam resultados controversos (Bulbulian et al., 1994; Newman et al., 1999).
Culturalmente, há um grande percentual de pilotos que praticam regularmente atividade aeróbica (83%), sendo a corrida a atividade mais popular (55%) (Newman et al., 1999). Por isso, há necessidade da investigação desses fatores sobre a resposta cardiovascular autonômica, visto que esta é responsável pelos mecanismos de compensação que evitam os efeitos perigosos da exposição à aceleração G, como a perda de consciência no voo.
1.1 - GRAVIDADE E EIXOS DE ACELERAÇÃO
A Força G pode ser imposta pela ação da gravidade ou por alguma força de aceleração que altera a posição corporal. A gravidade e a sensação de peso são sentidas na direção do centro da Terra e a força da gravidade e seus efeitos fisiológicos são orientados no mesmo sentido. Em contraste, há uma força inercial no sentido oposto da velocidade de deslocamento (Força G). Esse sentido da força inercial é o considerado em termos fisiológicos, como o efeito resultante de força sobre os órgãos internos e a dinâmica de fluidos corporais (Hinghofer-Szalkay, 2011). O efeito do campo gravitacional terrestre no sistema cardiovascular humano provoca deslocamento do fluxo sanguíneo no sentido crânio-caudal (Elias Neto, 2006).
3 A gravidade na superfície terrestre é constante de 9,80665 m.s-2. O corpo humano é submetido a um estresse gravitacional de 1G quando está na posição sentada, deitada ou em pé (Scott et al, 2007).
Para especificar a direção anatômica dos eixos quando a Força G é originária de força acelerativa: Considera-se o eixo X (sagital / frontal para posterior), Y (transversal / direita para esquerda) e Z (longitudinal / cranial - podal). A Força G é considerada positiva ou negativa, dependendo do sentido da força, conforme a Figura 1. Portanto, a gravidade na superfície da Terra é de +1Gz durante a posição sentada ou em pé, enquanto na posição supina, a aceleração é de +1Gx (Scott et al, 2007).
Figura 1. Eixos de aceleração G, conforme os vetores de força inerciais. Figura adaptada de Rainford e Gradwell (2006. p.141)
1.2 – EFEITOS FISIOLÓGICOS AGUDOS DA EXPOSIÇÃO À ACELERAÇÃO G
Durante o desafio ortostático mais simples, que é a manutenção da ortostase (+1Gz), há uma menor taxa de retorno venoso e um acúmulo considerável de volume sanguíneo nos membros inferiores, já percebido num tempo de 3 a 5
4 minutos contínuos de ortostatismo. Esse volume venoso aumenta em aproximadamente 500 a 700 ml (Benditt et al., 1996). Um volume sanguíneo, de cerca de 200 a 300 ml, são transferidos do tórax para o sistema venoso subdiafragmático. Essa transição de fluido é derivada, principalmente, do compartimento intratorácico, que resulta em diminuição da pressão diastólica e do volume sistólico (Montastruc, 1994). Há uma estabilização na distribuição de fluido em aproximadamente 20 a 30 minutos, com cerca de 15% de queda do volume sistólico, embora esse processo de redução do volume de ejeção ainda permaneça com a manutenção prolongada da ortostase (Benditt et al., 1996).
Se ajustes compensatórios não ocorrem prontamente após a mudança postural, a pressão arterial diminui, e o indivíduo pode apresentar desde sintomas mais brandos relacionados à intolerância ortostática, até a perda súbita da consciência (Elias Neto, 2006).
As alterações de pressão arterial e redistribuição de fluxo sanguíneo provocados pela exposição do aumento da gravidade produzem respostas reflexas envolvendo os barorreceptores, os receptores cardiopulmonares e quimiorreceptores arteriais. Adicionalmente, a exposição à aceleração G pode modificar a atividade dos mecanorreceptores e metaborreceptores do músculo esquelético, os receptores pulmonares e vestibulares, proporcionando uma modulação da função cardiovascular. Tanto os barorreceptores carotídeos e cardiopulmonares parecem ser de igual importância para os mecanismos compensatórios para preservar a perfusão cerebral (Linnarsson et al., 1996).
Com a sinalização dos receptores da queda da pressão arterial, o Sistema Nervoso Simpático (SNS), então, é acionado na tentativa de evitar a diminuição da perfusão cerebral e do volume sistólico. O SNS atua no coração por meio dos nervos eferentes cardíacos aumentando a frequência de batimentos através de efeito cronotrópico positivo, com o aumento da força de contração e da velocidade de condução dos impulsos elétricos, promovendo a vasoconstricção, conforme a demanda. O Sistema Nervoso Parassimpático (SNP) tem como eferente cardíaco o nervo vago, que quando estimulado, diminui a frequência cardíaca, provocando um efeito cronotrópico negativo e a redução da velocidade de condução do estímulo elétrico no átrio, no nódulo A-V e no feixe de His (Martinelli, 1996).
5 A redução do volume sanguíneo central é compensada por um aumento reflexo da frequência cardíaca (FC) e da resistência periférica. As respostas da FC, a vasoconstricção, e a pressão arterial são acionadas na tentativa de compensar essas mudanças fluídicas, derivadas desses mecanismos de modulação do Sistema Nervoso Autônomo (SNA), compreendendo em ações do SNS e SNP (Hernandez, 2004; Montastruc, 1994).
A exposição do corpo humano à alta aceleração +Gz produz efeitos dramáticos sobre o sistema cardiovascular. Os pilotos, durante o voo de combate, ficam permanentemente submetidos a um ambiente com forças acelerativas geradas, que exigem mecanismos fisiológicos compensatórios, principalmente das respostas neurocardiovasculares, entre eles repetidos reajustes barorreflexos (Newman e Callister, 2008), assemelhando-se às exigências autonômicas cardiovasculares da ortostase, mas em magnitudes intensificadas, dependendo da aceleração imposta.
Acredita-se que o sistema cardiovascular humano se encontre adaptado para a manutenção da perfusão cerebral durante a postura ortostática. Embora a força gravitacional proporcione um determinado gradiente de pressão, o homem é capaz de permanecer na postura ereta porque a pressão gravitacional é parcialmente neutralizada por mecanismos que previnem o acúmulo de fluídos nos membros inferiores (Elias Neto, 2006). No entanto, com a exposição à Força G no voo, a pressão hidrostática diminui no cérebro e aumenta em demasiado nos membros inferiores. A pressão arterial aórtica se mantém diante da exposição à aceleração +Gz (sentido crânio-caudal), mas cai progressivamente com a exposição continuada de 6 a 12 segundos. Há uma redução da pressão arterial média, que se deve à diminuição da resistência periférica e do fluxo ventricular esquerdo (Hinghofer-Szalkay, 2011).
Portanto, o estresse gravitacional que os pilotos de combate se submetem podem causar mudanças dramáticas no volume sanguíneo e na pressão arterial, às vezes resultando na falta de perfusão cerebral (Convertino, 1998; Scott et al., 2007; Ozturk et al., 2012). Os diversos efeitos das acelerações podem variar desde alterações visuais entre acinzentamento da visão e perda total aguda da visão
6 blackout (Newman et al, 1998), arritmias cardíacas e até a inconsciencia (Guézennec et al., 2001).
Acredita-se que as manobras no voo podem gerar grande exigência física, com consumo de oxigênio maior que 70% do VO2máx e frequência cardíaca próxima da máxima, que mesmo não sendo suficiente para provocar fadiga central, pode ocasionar fadiga periférica devido ao trabalho muscular excessivo (Guézennec et al., 2001).
Dussault et al. (2002) analisaram pilotos antes e após o voo com manobras, a análise espectral da variabilidade da freqüência cardíaca (VFC) e pressão arterial de repouso registrada durante testes ortostáticos após o voo revelaram uma contínua perturbação do equilíbrio do orto-parassimpático, provavelmente relacionada à perturbação do controle barorreflexo. Ao comparar a VFC e a variabilidade da pressão arterial antes e após o voo, demonstraram um aumento do tônus simpático logo após o voo e aumento do tônus parassimpático 2 horas após o voo.
Por isso, é importante não somente examinar os efeitos cardiovasculares da alta exposição gravitacional, mas também criar medidas eficazes que aumentem a segurança do piloto (Scott et al., 2007; Ozturk et al., 2012).
Os principais métodos para aumentar a tolerância G são os trajes anti-G, a pressão positiva de respiração e as manobras anti-G de esforço, como a AGSM, que são manobras respiratórias que se utilizam da manobra de valsava (Ozturk et al., 2012). O AGSM é usado para aumentar a perfusão cerebral através de uma contração isométrica voluntária da musculatura e um aumento de pressão intratorácica por uma simulação de expiração contra a glote fechada ou parcialmente fechada (Crisman e Burton, 1988).
1.3 – EFEITOS FISIOLÓGICOS CRÔNICOS DA EXPOSIÇÃO À ACELERAÇÃO G
Existem poucos estudos, e com resultados inconclusivos, sobre os efeitos fisiológicos crônicos da exposição à aceleração e dos possíveis impactos sobre as dimensões e a função cardiovascular de pilotos de combate.
Carter et al. (2010) e Grossman et al. (2011) não encontraram nenhuma associação de alterações cardíacas estruturais ou funcionais com forças
7 acelerativas, em aviadores. Já em ratos, as altas acelerações produziram lesões estruturais e funcionais cardíacas, como a diminuição significativa da pressão sistólica do ventrículo esquerdo (PSVE), que podem ser parcialmente relacionadas ao metabolismo de radicais livre (Zhang et al., 1999; Zhang et al., 2003). A exposição repetida poderia produzir redução da atividades de enzimas de lisossômicas e mitocondriais, que indicam uma redução do metabolismo oxidativo no tecido do miocárdio (Zhang et al., 2001).
Öztürk et al. (2012) observaram que a contínua exposição Gz não teve efeito sobre a estrutura anatômica e a função sistólica cardíaca; no entanto, afetou a função diastólica do ventrículo direito, corroborando os relatos de estudos citados por Gul e Salmanoglu (2012), que relataram aumento nas dimensões do ventrículo direito em pilotos de caça comparados a não-pilotos, assim como em porcos submetidos às acelerações em centrífuga. Esse efeito foi atribuído a uma possível adaptação crônica às acelerações nos níveis de pressão da artéria pulmonar (Öztürk et al., 2012).
Ambas as exposições, às acelerações +Gz e as manobras respiratórias anti-G resultam em repetitivas alterações da pressão hidrostática intratorácica, que podem ocasionar mudanças significativas na pré-carga e pós-carga cardíaca. Sob condições de altas acelerações, o sistema cardiovascular é o mais afetado. A parede do ventrículo direito é mais fina e mais facilmente impactada por alterações de pressão e volume (Gul e Salmanoglu, 2012). Estas condições podem ter influenciado as alterações da função diastólica direita sugeridas nesses estudos.
No entanto, os dados destes estudos não foram suficientes para esclarecer os efeitos de longo prazo à exposição G, especialmente sobre as funções diastólica e sistólica cardíacas de pilotos.
Martin et al. (1999) encontraram uma associação estatisticamente significativa entre a insuficiência pulmonar e regurgitação tricúspide e a exposição à alta +Gz em pilotos de alta performance (n = 46) em relação a não-pilotos (n = 201), e decreveram isso pode ser decorrente do aumento transitório na pressão do ventrículo direito devido às forças de aceleração ou manobras, num mecanismo protetor fisiológico para prevenir ou adiar a perda de consciência induzida (G- LOC) .
8 Por outro lado, algumas adaptações positivas foram referenciadas. Convertino (2001) testou 10 homens antes e após algumas sessões de centrífuga e verificou um aumento das respostas de pressão arterial frente aos desafios gravitacionais. Assim como, pilotos experientes comparados a não-pilotos (Newman et al, 1998; Newman e Callister, 1998; Newman e Callister, 2008) ou a pilotos novatos (Newman e Callister, 2009) demonstraram maior pressão arterial quando submetidos ao Tilt-Test. O barorreflexo do piloto de combate parece ter maior sensibilidade e mais efetividade no controle da pressão aterial, apresentando maior capacidade de adaptação a +Gz, que pode ser um efeito protetor contra G-LOC (Newman et al, 1998; Newman e Callister, 1998).
A exposição crônica de G pode também induzir aumento do volume sistólico e débito cardíaco em exigências ortostáticas, opostas às observadas após a exposição a ambientes de microgravidade (Convertino et al, 1998; Newman et al, 2000).
Os efeitos fisiológicos sobre a frequência cardíaca ainda são pouco relatados ou controversos. Newman e Callister (1998) não encontraram diferenças da FC entre pilotos e não-pilotos. Os mesmos autores em 2008 relataram maior FC no Tilt-Test em pilotos após repetidas exposições G na centrífuga. Enquanto que contraditoriamente, indivíduos expostos a repetidas acelerações demonstraram maior intervalo RR, ou seja, menor FC, para uma mesma estimulação dos barorreceptores carotídeos (Convertino, 2001).
Há uma interessante associação entre uma maior atividade do sistema nervoso simpático e a capacidade de tolerância à alta aceleração em indivíduos que participaram de testes de seleção de pilotos, durante as passagens na centrífuga (Zuzewicz et al., 1996). No entanto, em análise do componente simpático de respouso, Zenon et al. (2003) encontraram maior atividade simpática em pilotos supersônicos, comparados a não-pilotos, e também atribuem esta predominância do SNS em pilotos a uma adaptação às repetidas exposições de elevada aceleração no eixo longitudinal a curto prazo.
Por fim, a alta exposição à aceleração + Gz pode resultar em lesões na ultraestrutura cardíaca, metabolismo e função e pode produzir efeitos nocivos sobre os aviadores. No entanto, esses efeitos deletérios ainda são controversos e não
9 ainda não foram estudados sistematicamente, assim como há necessidade de futuramente explorar cientificamente medidas preventivas desses efeitos negativos.
1.4 – TESTES ORTOSTÁTICOS
Devido às dificuldades inerentes de análise dos efeitos fisiológicos agudos do voo, durante a atividade propriamente dita, alguns autores fazem testes em centrífuga, que provoca as forças acelerativas na magnitude programada e em diversos eixos, simulando o voo (Lahtinen et al., 2007; Lin et al. 2012). No entanto, a centrífuga é um equipamento muito dispendioso, que não existe em alguns países como o Brasil.
Para investigar os efeitos do estresse gravitacional sobre o sistema cardiovascular de uma forma mais prática, é necessário aplicar testes de simulação das alterações posturais. Um dos testes mais utilizados é a mudança passiva da posição supina para posições inclinadas, denominado Teste de Tilt (head-up tilting ou Tilt Test) (Martinelli, 1997; Benditt et al., 1996; Wang et al., 1998; Latinen et al., 2004; Martinelli et al., 2005; Nakagawa et al., 2006), apesar de Zawadzka-Bartczak e Kopka (2005) relatarem que o Tilt Test não seria um bom preditor para tolerância G.
Outros autores investigaram o estresse ortostático através da aplicação de uma pressão negativa nos membros inferiores (Lower Body Negative Pressure – LBNP) (Levine et al., 1991; Raven e Pawelczyk, 1993; Convertino, 2001; Convertino, 1993; Romuald et al., 2001; Hernandez e Franke, 2005; Nazar et al., 2006; Esch, et al., 2010). Sendo que alguns desses autores combinaram os dois métodos, provocando a inclinação passiva com a LBNP.
Há diversos estudos que avaliaram as respostas cardiovasculares durante uma posição ortostática ativa (Smith et al., 1994; Gilder e Ramsbottom, 2008; Dussault et al., 2009; Grant et al., 2009), método este que foi utilizado no presente estudo para analisar os mecanismos de controle autonômico cardiovascular.
1.5 – VARIABILIDADE DA FREQUÊNCIA CARDÍACA (VFC)
Para avaliar o controle autonômico cardiovascular há um procedimento largamente utilizado, não-invasivo que é a análise do espectro de potência do sinal
10 da variabilidade cardiovascular, e em particular do período de RR (Variabilidade da Frequência Cardíaca - VFC) (Zenon et al., 2003; Gilder e Ramsbottom, 2008, Montano et al., 2009; Sauvet et al., 2009; Hedellin et al., 2001; Grant et al., 2009, 2012 e 2013; Lee et al., 2012; Kaikkonen et al., 2014).
As mudanças no equilíbrio simpático podem ser frequentemente detectadas em condições basais e em resposta a um estímulo excitatório. Além disso, a atenuação de um padrão oscilatório ou a capacidade diminuída da FC em responder a um estímulo dado, também pode refletir uma função alterada e, portanto, pode fornecer interessantes marcadores prognósticos (Malliani e Montano, 2002).
A VFC de repouso é um marcador de controle cardíaco parassimpático vagal. Esse sistema permite a redução da FC e a recuperação energética. Normalmente, ele está em equilíbrio dinâmico com o sistema nervoso simpático, o que mobiliza o sistema cardiovascular para maior dispêndio de energia em respostas aos desafios estressores. Estes dois sistemas formam os dois ramos do SNA que desempenha um papel chave nas respostas fisiológicas frente aos agentes estressores. Níveis mais baixos de atividade vagal, medido através da redução de HF, estão associados com fatores de risco para doenças cardiovasculares, incluindo os fatores modificáveis como sedentarismo e obesidade (Andrew et al., 2013).
Em análises lineares, a integração dos valores dos módulos espectrais das faixas sucessivas de 0,004Hz a 1Hz é utilizada para calcular a VFC de todo o espectro (potência total - POT), baseados nos registros de intervalos RR. A análise espectral no domínio da frequência divide os componente em: Muito baixa frequência (VLF - 0,003Hz a 0,04Hz); baixa frequência (LF – 0,04Hz a 0,15Hz) e alta frequência (HF – 0,15Hz a 0,4Hz). O quociente entre LF e HF (índice LF/HF) é utilizado para calcular o índice simpatovagal (Aubert et al., 2003; Vanderlei et al., 2009; Andrew et al., 2013).
O componente de alta frequência (HF) é um indicador da ativação vagal ou parassimpática. O componente LF é decorrente da ação conjunta da atividade vagal e simpática, com predominância da ativação simpática. O componente VLF é um índice menos utilizado, cuja explicação fisiológica não está bem estabelecida e parece estar relacionada ao sistema renina-angiotensina-aldosterona, à termorregulação e ao tônus vasomotor periférico (Vanderlei et al., 2009).
11 Em análises do domínio do tempo os algoritmos obtidos são: RR médio (média dos intervalos RR normal); SDNN (desvio-padrão dos intervalos de RR normais); NN50 (número de diferenças dos intervalos NN consecutivos superior a 50ms); pNN50 (percentual de intervalo RR normal que difere mais que 50ms de seu adjacente); rMSSD (raiz quadrada da soma das diferenças sucessivas entre intervalos RR normais adjacentes ao quadrado) (Aubert et al., 2003).
O índice SDNN é obtido a partir de registros de longa duração e representam as atividades simpática e parassimpática, porém não permitem distinguir quando as alterações da VFC são devidas ao aumento do tônus simpático ou à retirada do tônus vagal. Já os índices rMSSD, NN50 e pNN50 representam a atividade parassimpática (Vanderlei et al., 2009).
1.6 – CONDICIONAMENTO FÍSICO E CONTROLE AUTONÔMICO CARDIOVASCULAR
Há poucas evidências sobre a influência do condicionamento físico na tolerância G ou na modulação autonômica de pilotos. No entanto, vários estudos investigaram a influência da prática de atividade física e do condicionamento cardiorrespiratório sobre o sistema autônomo cardiovascular (Goldsmith et al, 1992; Convertino et al, 1993; Levine, 1993; Raven e Pawelczyk, 1993; Martinelli, 1997; Uusitalo et al, 1996; Shin et al., 1997; Zhan et al., 1999; Fadel et al., 2001; Stein et al., 2002; Scott et al., 2004; Azevedo, 2011), porém os achados são divergentes.
Estudos revelaram que atletas de resistência apresentam uma elevada incidência de intolerância ortostática. O treinamento físico provoca algumas mudanças estruturais no sistema cardiovascular, que incluem o aumento de cavidades cardíacas; hipertrofia ventricular; aumento no volume sanguíneo total; e resposta barorreflexa reduzida da carótida e da aorta (Raven e Pawelczyk, 1993; Martinelli, 1997), que, consequentemente, levam a uma resposta atenuada da FC (Goldsmith et al, 1992; Uusitalo et al, 1996; Shin et al., 1997; Stein et al., 2002) e da vasoconstricção frente à hipotensão ortostática, que pode levar à diminuição do volume vascular cerebral em ortostase e contribuir para a intolerância ortostática
12 (Levine, 1993; Stein et al., 2002; Scott et al., 2004; Guardengui et al., 2004), embora essas alterações sejam benéficas para o exercício.
Há evidências de que 6 meses de treinamento aeróbico já poderia afetar a tolerância ortostática, e isso poderia estar associado a uma perda de complexidade de Variabilidade da Frequência Cardíaca (VFC) durante o estresse gravitacional e durante o repouso na posição supina (Zhan et al., 1999).
Em contrapartida, outros afirmam que o atleta consegue uma otimização do mecanismo de Frank-Starling, bombeando grande parte do volume diastólico cardíaco, fazendo com que o volume sistólico se mantenha na posição ortostática (Warburton et al., 2002). Winker et al. (2005) constatou melhora na intolerância ortostática em grupo de 31 soldados após intervenção com treinamento aeróbico e relata que o treinamento pode ser uma boa medida profilática.
Enquanto Iellamo et al. (2002) demonstraram que o treinamento físico de alta intensidade em remadores de elite provoca aumento da pressão arterial diastólica (PAD) em repouso e diminuição da sensibilidade barorreflexa; Shin et al. (1995) observaram aumento da sensibilidade espontânea em atletas.
Apesar de atletas de elite parecem apresentar comportamento vagal mais acentuado (Brown S. e Brown J., 2007), Buchheit et al (2011) encontraram correlação negativa do VO2máx com a atividade vagal e correlação positiva com a atividade simpática em atletas.
Essas divergências sobre as respostas hemodinâmicas crônicas ao treinamento físico podem estar relacionadas à falta de controle de variáveis intervenientes como: gênero, tipo e intensidade de exercício, tempo de treinamento, e, principalmente, o nível de aptidão cardiorrespiratória dos atletas, que possivelmente afetaria a modulação autonômica (Warburton et al., 2002; Azevedo, 2011). E autores sugerem mais investigações acerca do assunto (Azevedo, 2011; Raczak et al., 2006; Bateman et al., 2006).
De forma mais específicas para o contexto das necessidades fisiológicas do voo de combate, pesquisadores têm analisado os efeitos agudos e crônicos do treinamento aeróbio e anaeróbio na tolerância G. Os resultados destes estudos mostraram que o treinamento de musculação anaeróbico aumenta a capacidade dos indivíduos para executar a AGSM de forma mais eficaz, o que lhes permite resistir a
13 aumento da força G durante mais tempo (Crisman e Burton, 1988, MacDougall et al., 1992; Bain et al., 1997).
Além disso, há evidências de resistência a um maior tempo em acelerações +Gz de mesma magnitude, após participação em programas de treinamento de força (Epperson et al., 1982; Tesch et al., 1983; Epperson et al., 1985). A justificativa é que a contração muscular provoca aumento da pressão arterial na medida em que é recrutada. No entanto, a maior capacidade de recrutamento seria benéfica para otimização da redistribuição desequilibrada de fluxo sanguíneo em função de +Gz (Bateman et al., 2006).
Em contrapartida, Bateman et al. (2006) levanta o questionamento se um período longo de treinamento de força não aumentaria os leitos vasculares periféricos, promovendo maior dispersão de fluxo e consequentemente, a hipotensão, que prejudicaria a tolerância G.
Estudos, que avaliaram os efeitos do treinamento aeróbico, revelaram resultados controversos. Este tipo de treinamento parece não surtir efeito sobre a tolerância a Força G (Crisman e Burton, 1988, Rainford e Gradwell, 2006, Newman e Callister, 2008). De uma forma preocupante, há evidências de que o condicionamento aeróbico excessivo pode até ter efeitos deletérios sobre a tolerância à gravidade, pois induz um desequilíbrio entre a atividade simpática e parassimpática e maior ativação vagal. Um tônus vagal excessivo pode levar a uma bradicardia ou assistolia, com subsequente perda de consciência no voo. A maior distribuição sanguínea periférica no individuo treinado dificultaria a concentração de fluxo para manutenção da pressão arterial e a perfusão cerebral durante a exposição às acelerações do voo, reduzindo a tolerância G (Crisman e Burton, 1988; Levine, 1993).
Há razões para explicar os resultados controversos dos estudos de VFC e treinamento aeróbico, pois as adaptações crônicas ao treinamento resultam numa complexa combinação de fatores bioquímicos, estruturais, metabólicos, humorais e neurais (Furlan et al., 1993; Hautala et al., 2009).
Esses fatos revelam a importância do estudo das respostas autonômicas cardiovasculares para a aviação de combate. Diante da carência de estudos que investigasse a influência do condicionamento cardiorrespiratório no controle
14 autonômico cardiovascular, contemplando amostras de aviadores, o objetivo do estudo foi analisar os efeitos fisiológicos da aviação de combate e do condicionamento cardiorrespiratório sobre o controle autonômico cardiovascular. As hipóteses do estudo foram: a) que os grupos com melhor condicionamento cardiorrespiratório apresentam maior VFC; b) que os aviadores apresentam uma adaptaçao cardiovascular ao estresse gravitacional; c) que há correlação da experiência, expressa em horas de voo dos pilotos com as variáveis da VFC; e d) que o condicionamento aeróbico pode ser benéfico para o piloto de avião de caça, no entanto, o elevado consumo pico de oxigênio (VO2pico) pode ser prejudicial à tolerância G.
Pretende-se com essa proposta elucidar o comportamento autonômico cardiovascular dos pilotos de caça, com intuito de fornecer maior embasamento às estratégias de otimização do condicionamento físico operacional, que previnam acidentes áereos provocados pela falta de compensação do mecanismo autônomo anti-G.
2 – OBJETIVOS
O objetivo geral do estudo foi analisar os efeitos fisiológicos da aviação de combate e do condicionamento cardiorrespiratório sobre o controle autonômico cardiovascular. Os objetivos específicos foram:
a) Correlacionar o VO2pico com a VFC em diferentes condições de repouso, ortostase e após o exercício;
b) Comparar a modulação autonômica cardiovascular entre aviadores de caça (AV) e não-aviadores, sendo estes divididos em grupos com menor VO2pico (M-) e maior VO2pico (M+), em diferentes condições de estresse autonômico como o repouso, ortostatismo e repouso e ortostatismo pós-exercício;
c) Correlacionar as horas de voo de caça do grupo de aviadores com a VFC nas diferentes condições de estresse autonômico; e
d) Analisar se há benefícios do condicionamento aeróbico sobre o comportamento autonômico cardiovascular para o desempenho do piloto de caça.
15 3 – MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 – AMOSTRA
Foram selecionados 1176 soldados e sargentos (não-aviadores), com idade entre 18 e 35 anos, do banco de dados de testes físicos de 2014 da Comissão de Desportos da Aeronáutica, que pertenciam a Guarnição dos Afonsos (Campo dos Afonsos, Rio de Janeiro, Brasil). Foram selecionados os 40 sujeitos com melhor desempenho no teste de corrida de 12 minutos do banco de dados e os 40 sujeitos com menores distâncias percorridas. Estes foram contactados e selecionados para a amostra. Os indivíduos que estavam disponíveis no período de coleta, que foram voluntários e possuiam os critérios de inclusão foram selecionados para os grupos de não-aviadores.
Todos os sujeitos eram do sexo masculino, deveriam possuir idade de 18 a 35 anos de idade, estar aptos na inspeção de saúde anual e ter no mínimo 6 meses de serviço na Aeronáutica. Os pilotos deveriam ser experientes, com no mínimo 800 horas de voo de caça. Todos assinaram o termo de consentimento voluntariamente para participação na pesquisa. Eles deveriam relatar se já vivenciaram sintomas de estresse ortostático, responder o questionário de risco cardíaco e o Par-q.
O universo de pilotos de caça no Brasil é de 229 pilotos somente, sendo 227 do sexo masculino, estando apenas 38 deles no estado do Rio de Janeiro. Sendo que destes, 29 deles possuíam a faixa etária prevista. Destes 29 aviadores, 22 preencheram os questionários iniciais, 17 realizaram a primeira visita e somente 10 concluíram a segunda visita.
O grupo de aviadores selecionados era experiente, com uma média de horas de voo total de 1337 ± 355 horas; sendo 1049 ± 196 horas de voo de caça.
Foram adotados como critério de exclusão: Alterações na inspeção de saúde, respostas positivas no Par-q sem autorização médica para realizar os testes, mais de dois fatores de risco cardíaco, lesões osteomioarticulares, relatos de síndrome vasovagal ou hipotensão ortostática e, no caso dos soldados, estarem incluídos na escala de 24h por 24h no serviço de guarda e segurança.
A amostra, então, foi composta por 45 militares da Força Aérea Brasileira, sendo inicialmente 10 oficiais aviadores; pilotos das aeronaves A-1 e F-5, do 1º
16 Grupamento de Aviação de Caça e do 1º/16º Grupo de Aviação (Base Aérea de Santa Cruz, Rio de Janeiro); e 35 não-aviadores.
Para análise de dados, foram excluídos os indivíduos que a apresentaram sintomas durante os testes a que foram submetidos e que interromperam alguma etapa da coleta.
A amostra principal, portanto, foi dividida em três grupos (AV, M- e M+), sendo o primeiro grupo de aviadores de caça (AV) (n=7); o outro de não-aviadores com menor VO2pico (M-) (n=14), e, por fim, o grupo de não-aviadores com maior VO2pico (M+) (n=15), totalizando 36 militares que completaram os testes e foram avaliados em diferentes condições de estresse autonômico. A estratificação de não-aviadores no grupo M- e M+ foi por divisão de acordo com a média de VO2pico obtido nos testes de exercício progressivo máximo.
A pesquisa teve aprovação do Comitê de Ética da Universidade Federal Fluminense, Niterói, Rio de Janeiro, parecer CEP nº. 152.356.
3.2 – PROCEDIMENTOS PARA COLETA DE DADOS
3.2.1 - Testes iniciais
Para serem submetidos aos testes, os sujeitos responderam os questionários Par-q (Questionário de Prontidão para Atividade Física), Rating of Perceived Capacity (RPC) (Wisén et al., 2002) e o Classification of Cardiorespiratory Fitness (CRF) (Matthews et al., 1999). Todos realizaram medidas antropométricas para caracterização da amostra que incluíram medida de cintura, através de trena antropométrica; percentual de gordura através do método de 3 dobras cutâneas (Pollock, 1978), com adipômetro (Lange ® , Beta Technology Incorporated, Cambridge, EUA); e massa corporal e estatura, na balança Filizola ® com estadiomêtro (Filizola, Brasil), para cálculo do Índice de Massa Corporal (IMC).
3.2.2 - Desenho Experimental
Os sujeitos foram submetidos a duas visitas. Na primeira visita (V1), realizaram os testes iniciais e registro das variáveis hemodinâmicas, Frequência Cardíaca (FC) contínua e Pressão Arterial (PA) a cada 5 minutos, na posição supina durante 15 minutos (SUP), seguidas da posição ortostática ativa (simulando a
17 posição de “descansar” das cerimônias militares) por 45 minutos (Fu Qi et al., 2006; Fortrat et al., 2007) que foram analisados em três frações de 15 minutos (ORT1, ORT2, e ORT3), e, novamente, na posição supina por 15 minutos (SUP-POS-ORT).
Há uma equação que pode quantificar o estresse gravitacional (EG) = g x h x M (t); onde “g” é a gravidade; “h” é a estatura; “M” a massa de sangue deslocada, sendo que este deslocamento não se faz de forma instantânea, pois aumenta proporcionalmente ao tempo do indivíduo em ortostase (“t”). Isso significa dizer que o estresse gravitacional pode aumentar não apenas através do aumento da força de gravidade, mas também na dependência da duração do período em postura ortostática, exigindo dos militares então, um estágio mais avançado de resposta antigravitacional com maior hiperatividade simpática, hipervolemia e incremento na PA (Elias Neto, 2006), similar ao ocorrido em voo. Por isso, foi determinado o tempo de 45 min em posição ortostática, corroborando os estudos de Fu Qi et al (2006) e Fortrat et al. (2007).
Os militares foram orientados a retornar para a segunda visita de após 48 horas, e não mais que dez dias, da primeira visita. Na segunda visita (V2), os sujeitos repousaram na posição supina por 15 minutos (SUP2), onde foram obtidos os registros de FC contínua e PA a cada 5 minutos. Posteriormente, foram submetidos a um teste cardiopulmonar de exercício máximo na esteira rolante (CPT), no qual foram registrados a FC contínua, PA (a cada 2 minutos), VO2 contínuo e a Percepção Subjetiva de Esforço (PSE) a cada minuto. Após o teste de esforço, o militar permanecia em recuperação ativa na esteira por 5 min (REC); deitava na posição supina por 15 minutos (SUP-POS-EX) e, por fim, realizava um teste ortostático ativo por 15 minutos pós-exercício (ORT-POS-EX). Nos dois últimos momentos foi mensurada a FC de forma contínua e a PA a cada 5 minutos.
18
Figura 2. Desenho Experimental
IMC – Índice de Massa Corporal; FC – Frequência Cardíaca; PA – Pressão Arterial; VO2 – Consumo de Oxigênio; PSE – Percepção Subjetiva de Esforço.
3.2.3 - Variáveis hemodinâmicas
A FC foi mensurada através do frequencímetro (S810i, Polar ®, Finlândia), com gravação contínua. Os dados foram armazenados no monitor de FC e, em seguida, transmitidos ao computador para análise em software específico (SW Performance de Precisão versão 4.01.029, Polar ®, Finlândia), cuja validade para registro dos intervalos RR foi atestada por Gamelin et al. (2005). Os militares foram orientados a manter a respiração controlada, sem grandes oscilações respiratórias, e a se manterem imóveis durante os testes na posição supina e ortostática.
A VFC foi analisada, através do algoritmo desenvolvido em linguagem Matlab (Matlab R12, Mathworks Inc., USA). As séries temporais da FC foram analisadas nos domínios do tempo e da frequência e foram obtidos os parâmetros de variabilidade. A variabilidade da FC foi determinada a partir dos intervalos RR.
A integração dos valores dos módulos espectrais das faixas sucessivas de 0,004Hz a 1Hz foi utilizada para calcular a VFC de todo o espectro (potência total -
19 POT). A integração dos valores de faixas sucessivas da FC foi classificada da seguinte forma em relação ao domínio da frequência: componente de muita baixa frequência (VLF - 0,003Hz a 0,04Hz); componente de baixa frequência (LF – 0,04Hz a 0,15Hz); componente de alta frequência (HF – 0,15Hz a 0,4Hz). O quociente entre LF e HF (índice LF/HF) foi utilizado para calcular o índice simpatovagal. A potência normalizada dos componentes de LF e HF foi calculada em unidades normalizadas (UN) para minimizar os efeitos das alterações da banda de VLF. Essa normalização é determinada a partir da divisão da potência de um dado componente (LF ou HF) pelo espectro de potência total, subtraída do componente de VLF e multiplicada por 100 (Vanderlei et al., 2009).
Para a análise da VFC, no domínio do tempo, foram calculados os seguintes algoritmos: RR médio (média dos intervalos RR normal); SDNN (desvio-padrão dos intervalos de RR normais); NN50 (número de diferenças dos intervalos NN consecutivos superior a 50ms); pNN50 (percentual de intervalo RR normal que difere mais que 50ms de seu adjacente); rMSSD (raiz quadrada da soma das diferenças sucessivas entre intervalos RR normais adjacentes ao quadrado) (Aubert et al., 2003).
A PA foi monitorada com intervalos de 5 minutos, através do método auscultatório, com esfigmomanômetro (Tycos ®, CE0050, EUA) e um estetoscópio (Littman ®, EUA), que foi aferida por um único avaliador treinado e com reprodutibilidade de medida (r= 0,92 a 0,96).
3.2.4 - Teste Cardiopulmonar de Exercício (CPT)
Foi realizado um teste cardiopulmonar de exercício máximo (CPT) em esteira rolante (Jog Forma, Technogym, Itália), pelo protocolo de Rampa, com estimativa de carga inicial e progressão velocidade e inclinação de acordo com o VO2máx previsto pelo questionário CRF (da Silva et al., 2012), com planejamento incremental para duração do teste entre 8 e 12 minutos.
A ergoespirometria (VO2000, MedGraphics, EUA), método de análise da capacidade cardiopulmonar, foi utilizada para quantificar o comportamento da ventilação pulmonar através das frações expiradas e inspiradas de oxigênio (O2),
20 com amostras coletadas a cada 20 segundos, através de uma máscara de silicone, após a calibração automática.
Antes do teste, os sujeitos mantiveram-se em repouso por dez minutos sobre a esteira ergométrica na posição ortostática, sendo realizada a coleta de gases a partir do quinto minuto. Para fidegnidade dos resultados, os avaliados realizaram inspiração e expiração profundas por alguns segundos antes do teste, evitando a respiração superficial; o comportamento da Ventilação deveria oscilar entre 8L/min e 15L/min, o Quoficiente Respiratório (QR) entre 0,75 e 0,85 e o consumo de oxigênio (VO2) de repouso próximo a 3,5ml·kg−1·min−1, o que corresponde a 1 MET, para início do teste; e a temperatura interna do laboratório foi mantida em torno de 22°C, 55% de umidade e uma pressão atmosférica de 760mmhg.
Foi utilizada a Escala de Borg (CR-10) para registrar a Percepção de Esforço Subjetiva (PSE) ao final de cada estágio e a PA foi monitorada com intervalos de dois minutos.
O critério utilizado para a determinação de consumo de oxigênio de pico (VO2pico) foi a obtenção do maior valor de oxigênio consumido durante a realização do teste, sendo essa variável mensurada a partir do produto da Ventilação pelo oxigênio consumido (diferença entre o conteúdo de O2 inspirado e expirado).
Para aceitar o CPT como máximo deveriam ser atingidos pelo menos 3 critérios dos seguintes observados: a) exaustão voluntária; b) FCmáx atingida no teste estar pelo menos a 95% da prevista para a idade (220-idade) ou apresentar um platô (∆FC ≤ 4bpm entre duas intensidades consecutivas); c) presença de platô de VO2 entre duas intensidades consecutivas (∆VO2 ≤ 2,1ml·kg−1·min−1); d) razão de troca respiratória (RTR) ≥ 1,15. Ao término do teste, foi realizada uma recuperação ativa de cinco minutos, sendo dois minutos a 5 km/h e três minutos a 3km/h.
3.3 – ANÁLISE DOS DADOS
As variáveis dependentes foram analisadas por estatística descritiva, com o cálculo de medida de tendência central, média (X); e de dispersão, desvio padrão (S). Para análise dos dados foram utilizados os softwares Matlab (Matlab R12, Mathworks Inc., USA) e GraphPad Prism 5.0.
21 Para apresentar os resultados da VFC e da PA, foram analisadas as duas visitas separadamente. A Figura 3 ilustra um exemplo da variação do intervalo RR na Visita 1 (V1) entre os momentos na posição supina (SUP), na posição ortostática (ORT1, ORT2 e ORT3) e supina pós ortostatismo (SUP-POS-ORT) de um sujeito.
Figura 3. Intervalo RR de um sujeito em função do tempo, nos momentos da V1.
A Figura 4 ilustra um exemplo do registro contínuo do intervalo RR na segunda visita (V2), onde foi realizado um repouso de 15 minutos (SUP2); um momento não analisado de preparação para o teste, que o cardiotacômetro não foi interrompido; seguido do momento de realização do teste cardiopulmonar de exercício máximo (CPT), onde se visualiza a queda brusca dos valores de RR até o esforço máximo; posteriormente o sujeito realizou 5 min de recuperação ativa na esteira (REC); seguido de repouso na posição supina pós-exercício de 15 minutos (SUP-POS-EX); e, por fim, a permanência na posição ortostática pós-exercício por 15 minutos (ORT-POS-EX).
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Figura 4. Intervalo RR de um sujeito em função do tempo, nos momentos da V2.
Foi calculada a correlação de Pearson (r) entre as variáveis VO2pico e as alterações hemodinâmicas dos diversos momentos das duas visitas (p≤0,05). Foi calculada, ainda, a correlação das horas de voo de caça dos aviadores com as variáveis da VFC para analisar o impacto da experiência de voo nas respostas cardiovasculares. Foram calculados os deltas dos componentes da VFC entre os momentos e esses valores obtidos foram correlacionados com as horas de voo de caça dos pilotos.
Para análise das diferenças entre grupos (M-, M+ e AV) foi utilizada a ANOVA one-way (Carter et al., 2003) em cada momento (SUP, ORT1, ORT2, ORT3 e SUP-POS-ORT na V1; e SUP2, SUP-POS-EX e ORT-POS-EX na V2), para todas as variáveis investigadas. Para análise das diferenças entre os momentos, foi aplicado o teste ANOVA de medidas repetidas (Camarena, 2000) em cada grupo, para todas variáveis do domínio tempo e frequência da VFC e da PA. Foi considerado nível de significância de p≤0,05.
Os dados de VFC durante o exercício (CPT) não foram tratados e os dados dos 5 minutos de recuperação (REC) foram analisados separadamente. Foi analisada a rMSSD, em rotina específica no Matlab, visando analisar a reposição vagal pós-exercício. As diferenças entre grupos dos dados obtidos de rMSSD foram
23 analisadas por ANOVA one-way e as diferenças entre momentos na análise intragrupo foi aplicado o teste de ANOVA de medidas repetidas.
4 - RESULTADOS
Ao analisar as características da amostra não houve diferença significativa de idade entre os grupos. O grupo com menor condicionamento físico (M-) apresentou maior IMC e maior percentual de gordura comparado ao grupo M+. As médias estão especificadas na tabela 1 abaixo.
Tabela 1. Características da Amostra (Idade, IMC, % Gordura e Estatura)
Variável M- (n=14) M+ (n=15) AV (n=7) Idade (anos) 29 ± 5 25 ± 5 30 ± 2 IMC (Kg/m 2 ) 25,24 ± 2,54 ( **) 22,35 ± 2,17 24,30 ±1,73 % de Gordura (%) 19,80 ± 4,97 ( **) 11,32 ±5,15 16,55 ± 4,81 Estatura (cm) 176,80 ± 5,20 176,70 ± 7,00 175,00 ± 6,40
Grupos: M- (Não-aviadores menos condicionado); M+ (Não-aviadores mais condicionados); AV (aviadores). ** (M- ≠ M+); *** (M- ≠ AV).
O VO2pico do grupo M- foi significativamente menor que os outros grupos (42,19 ± 2,97 ml·kg−1·min−1). Os grupos M+ e AV possuíam condicionamento físico similar (55,39±5,99 x 60,84±12,57 ml·kg−1·min−1, respectivamente). O gráfico 1 apresenta as diferenças entre grupos de VO2pico.
Grafico 1. VO2pico dos grupos avaliados
24 4.1 PRIMEIRA VISITA (V1)
O objetivo da V1 foi analisar o efeito do estresse ortostático prolongado e a reposição vagal pós-ortostatismo nos três grupos. Para tanto, a V1 consistiu em cinco momentos, sendo SUP (repouso na posição supina 15min); seguindo de 45 minutos em posição ortostática, divididos em ORT1 (primeiros 15min em ortostatismo), ORT2 (de 15 a 30 min em ortostatismo) e ORT3 (de 30 a 45 min em ortostatismo); e SUP-POS-ORT (repouso na posição supina pós-ortostatismo de 15 min).
Os testes aplicados permitiram a análise dos grupos diante de um estresse ortostático, que induzisse as alterações autonômicas cardiovasculares. A FC foi registrada de forma de contínua, com a gravação dos intervalos RR, que permitiu a análise da VFC no domínio tempo (RR, SDNN, NN50, PNN50, RMSSD, ver tabela 5 de dados descritivos do anexo A) e frequência (VLF, HF, LF, HFn, LFn e LF/HF, ver tabela 6 de dados descritivos do anexo A), em cada momento. A PA foi aferida a cada 5 minutos nos 5 momentos.
Foi calculada a correlação entre o VO2pico de toda a amostra com os diferentes componentes da VFC para cada momento. Não foram encontradas correlações significativas. Foi calculada a variação da posição supina para a ortostática (∆ = ORT1 – SUP), da posição ortostática para a posição supina pós-ortostase (∆ = SUP-POS-ORT – ORT3) e posição supina pós-pós-ortostase para a posição supina inicial (∆ = SUP-POS-ORT – SUP), nos diversos componentes da VFC; e também não houve correlação desses índices com o VO2pico.
O teste ANOVA one-way foi aplicado para análise inferencial das diferenças entre os grupos, para cada variável da VFC. Não foram encontradas diferenças significativas entre os grupos para as variáveis, possivelmente pelo fato dos militares não apresentarem grandes diferenças de VO2pico (≥ 37,1 ml/kg/min).
Foram analisadas as diferenças entre os momentos, através da ANOVA de medidas repetidas, utilizando todas as variáveis de VFC citadas, conforme verificado no gráfico 2, que representa as alterações de RR.
