Acurácia da pletismografia optoeletetrônica no diagnóstico da asma induzida pelo exercício em crianças asmáticas em idade escolar

MESTRADO EM FISIOTERAPIA

ACUR€CIA DA PLETISMOGRAFIA OPTOELETR•NICA NO DIAGN‚STICO DA ASMA INDUZIDA PELO EXERCƒCIO EM CRIAN„AS ASM€TICAS EM

IDADE ESCOLAR

Larissa Andrade de S… Feitosa

MESTRADO EM FISIOTERAPIA

ACUR€CIA DA PLETISMOGRAFIA OPTOELETR•NICA NO DIAGN‚STICO DA ASMA INDUZIDA PELO EXERCƒCIO EM CRIAN„AS ASM€TICAS EM

IDADE ESCOLAR

Recife, 2012

Disserta†‡o apresentada ao curso de Mestrado em Fisioterapia pela discente Larissa Andrade de S… Feitosa, sob orienta†‡o do Prof. Dr. Murilo Carlos Amorim de Britto e co-orienta†‡o da Profa. Dra. Armˆle Dornelas de Andrade, para obten†‡o do t‰tulo de Mestre em Fisioterapia na linha de pesquisa instrumenta†‡o e interven†‡o fisioterapŠutica da Universidade Federal de Pernambuco.

T311a Feitosa, Larissa Andrade de Sá.

Acurácia da pletismografia optoeletetrônica no diagnóstico da asma induzida pelo exercício em crianças asmáticas em idade escolar / Larissa Andrade de Sá Feitosa. – Recife: O autor, 2012.

70 folhas : il. ; 30 cm.

Orientador: Murilo Carlos Amorim de Britto.

Dissertação (mestrado) – Universidade Federal de Pernambuco, CCS. Programa de Pós-Graduação em Fisioterapia, 2012.

Inclui bibliografia, apêndices e anexos.

1. Asma induzida pelo exercício. 2. Diagnóstico. 3. Pletismografia. 4. Óxido nítrico. I. Britto, Murilo Carlos Amorim de (Orientador). II. Título. 615.8 CDD (23.ed.) UFPE (CCS2012-083)

Agrade†o a Deus por ter me proporcionado a oportunidade de conhecer e vivenciar todas as experiŠncias que tive ao longo desses dois anos. Por ter me dado for†as para passar todas as dificuldades e por ter colocado pessoas maravilhosas em meu caminho que sem d‹vida foram essenciais para a realiza†‡o deste sonho.

Aos meus orientadores, fundamentais na realiza†‡o desde sonho e com certeza nos que ainda vir‡o. A Prof. Armˆle Dornelas de Andrade pelas oportunidades proporcionadas desde a inicia†‡o cient‰fica e por toda a confian†a em meu potencial e incentivo para realiza†‡o de meus sonhos. Ao Prof. Murilo Britto por toda a assistŠncia e disponibilidade para que este projeto se concretizasse. Agrade†o tambŒm pela confian†a e incentivo de que posso ir mais longe.

Agrade†o a minha fam‰lia. Em especial aos meus pais, Cleide Feitosa e Raimundo Feitosa, que sempre me guiaram com seus valores e me apoiaram desde minha inf•ncia, mesmo com todas as dificuldades que passaram, para que eu tivesse estudos de melhor qualidade. Esses frutos est‡o sendo colhidos hoje, e com certeza vir‡o mais no futuro. A minha irm‡, Priscila Feitosa, por acreditar que eu chegaria onde estou hoje. Aos meus avŽs, C‰cero de S… e Maria JosŒ Andrade de S…, pelo incentivo e apoio para concretiza†‡o de meus estudos.

Ao meu namorado, Felipe Cruz, por ser meu porto seguro e estar sempre ao meu lado nos momentos alegres e tristes. E por compreender a minha ausŠncia e a import•ncia de tudo isso para mim.

Aos meus amigos e primos por curtirem cada conquista minha e tornarem toda essa jornada mais divertida.

Aos integrantes do LaboratŽrio de Fisioterapia Cardiopulmonar da UFPE, sem a ajuda de todos vocŠs com certeza n‡o teria alcan†ado este objetivo, em especial Alana da Gama, Cyda Reinaux, Daniela Brand‡o, Jacqueline Barcelar, Ma‰ra Pessoa e Rafaela de S…. Aos alunos de inicia†‡o cient‰fica, Adriane Cardim, Rafael Justino e JŒssica Brito sempre dispostos a nos ajudar.

especial a professora Cristina Raposo, por nos receber sempre com um sorriso nas milhares de vezes que vamos em sua sala tirar d‹vidas de estat‰stica, e s‡o muitas!

Aos meus colegas de turma, pelo interesse em ajudar e troca de conhecimentos ao longo desses dois anos.

Aos pneumologistas pedi…tricos do IMIP, em especial Dr. Murilo Britto, Dr• Patr‰cia Bezerra, Dr• Isabel e Dr. Joakim por disponibilizar seus pacientes para realiza†‡o deste projeto e por incentiv…-los a participar. Sem a ajuda de vocŠs com certeza n‡o ter‰amos a assiduidade que tivemos.

•s crian†as e pais que se doaram para realiza†‡o deste projeto sempre dispostos e com um sorriso no rosto.

exerc‰cio (BIE) s‡o conhecidos como obstru†‘es transitŽrias das vias aŒreas que ocorrem logo apŽs o exerc‰cio vigoroso, sendo seus principais sintomas a dispnŒia, a tosse, o sibilo e a constric†‡o tor…cica. O diagnŽstico da AIE e BIE Œ demonstrado atravŒs da espirometria, quando se compara os valores de repouso com os valores apŽs o exerc‰cio. PorŒm, para atingir os critŒrios de qualidade a realiza†‡o da manobra de espirometria deve ser realizada somente por indiv‰duos cooperativos. Nesse contexto, o objetivo geral dessa disserta†‡o foi o de avaliar a acur…cia da pletismografia optoeletr’nica (POE) no diagnŽstico da AIE em crian†as asm…ticas em idade escolar. O artigo 1 teve como objetivo avaliar a acur…cia da POE no diagnŽstico da AIE. Este foi um estudo de acur…cia. Foram avaliadas 45 crian†as com diagnŽstico de asma. Inicialmente foram realizadas as grava†‘es atravŒs da POE seguidas das manobras de espirometria for†ada. ApŽs realiza†‡o do teste de broncoprovoca†‡o em esteira os dois testes foram realizados novamente no 5“, 10“, 15“, 20“ e 30“ minuto. O ponto de corte de 10% de queda do volume expiratŽrio for†ado no primeiro segundo em rela†‡o ao valor basal foi utilizado para diagnŽstico da AIE. Das 40 crian†as que permaneceram atŒ o final do estudo, 16 (40%) tiveram AIE. De acordo com a curva ROC, o ponto de corte de 0,185% para o volume expiratŽrio final da caixa tor…cica forneceu uma sensibilidade mŒdia (IC 95%) de 93,75% (0,69-0,99) para uma especificidade de 83,33% (0,63-0,95). A …rea abaixo da curva ROC foi de 0,93 (0,85-1,00) para p<0,001. O valor preditivo positivo foi de 78,95% (54,43%-93,95%) e o valor preditivo negativo foi de 95,24% (76,18-99,88). Portanto, a POE pode ser utilizada com acur…cia para substituir a espirometria nos indiv‰duos que n‡o sejam capazes de realizar as manobras de espirometria adequadamente. O artigo 2 teve como objetivo avaliar a acur…cia do Žxido n‰trico exalado (ONe) no diagnŽstico do BIE atravŒs de uma revis‡o sistem…tica. Foi realizada uma busca por dois pesquisadores independentes nas bases de dados PubMed, Lilacs, SciELO e SCOPUS. Foram utilizadas combina†‘es de palavras que inclu‰ssem as palavras broncoespasmo induzido por exerc‰cio, Žxido n‰trico exalado e diagnŽstico. Foram encontrados 56 artigos e apŽs as exclus‘es pelo t‰tulo, resumo e texto, restaram 6 artigos para an…lise. Quatro estudos encontraram valores preditivos negativos acima de 88%, j… o valor preditivo positivo deste teste variou de 16% a 100%. A medida do ONe poder… ser uma ferramenta segura para evitar o teste de exerc‰cio nos casos negativos, reduzindo o impacto individual e econ’mico dessa afec†‡o.

Palavra-chave: asma induzida pelo exerc‰cio; diagnŽstico; sensibilidade e especificidade; pletismografia; oxido n‰trico.

transitory airway obstructions that occur immediately following vigorous exercise. The main symptoms are shortness-of-breath, coughing, wheezing and thoracic constriction. The diagnosis of EIA and EIB is made using spirometry, comparing resting values with post-exercise values. However, to fulfill the criteria of quality, spirometry should only be performed with cooperative individuals. The general objective of the present dissertation was to assess the accuracy of optoelectronic plethysmography (OEP) in the diagnosis of EIA in children at scholar age. The aim of Article 1 was to assess the accuracy of OEP in the diagnosis of EIA. For such, an accuracy study was carried out involving 45 children diagnosed with asthma. Readings were initially performed with OEP, followed by forced spirometry. After the bronchoprovocation challenge on a treadmill, the two tests were performed again at 5, 10, 15, 20 and 30 minutes. A cutoff point of a 10% reduction in forced expiratory volume in the first second in comparison to the baseline value was used for the diagnosis of EIA. Among the 40 children remaining at the end of the study, 16 (40%) were diagnosed with EIA. Based on the ROC curve, a cutoff point of 0.185% for final expiratory volume in the thoracic cage furnished a mean sensitivity (95%CI) of 93.75% (0.69-0.99) and specificity of 83.33% (0.63-0.95). The area under the ROC curve was 0.93 (0.85-1.00) for p<0.001. The positive predictive value was 78.95% (54.43%-93.95%) and the negative predictive value was 95.24% (76.18-99.88). Therefore, OEP may be accurately used for individuals who are not capable of adequately performing spirometry. The aim of Article 2 was to carry out a systematic review on the accuracy of the determination of exhaled nitric oxide (NOe) in the diagnosis of EIB. For such, two independent researchers searched the PubMed, Lilacs, SciELO and SCOPUS databases using combinations of the following words: exercise-induced bronchospasm, exhaled nitric oxide and diagnosis. The search yielded 56 papers. Following exclusions based on the title, abstract and text, six papers remained for analysis. Four studies report negative predictive values above 88%, whereas positive predictive values ranged from 16% to 100%. The measurement of NOe may be considered an effective method for either excluding or considering the presence of EIB in specific groups and is therefore a safe tool, allowing the avoidance of an exercise challenge in individuals having testing negative, thereby reducing the individual and economic impact of this condition.

Keywords: exercise-induced asthma; diagnosis; sensitivity and specificity; plethysmography; nitric oxide

CAPITULO 1 - INTRODUƒ„O ... 10 1.1 INTRODUƒ„O ... 10 1.2 HIP‚TESE ... 14 1.3 OBJETIVOS ... 14 1.3.1 OBJETIVOS GERAL ... 14 1.3.2 OBJETIVOS ESPEC”FICOS ... 14

CAP”TULO 2 – MATERIAL E M–TODOS ... 15

2.1. DESENHO DO ESTUDO ... 15 2.2. LOCAL DO ESTUDO ... 15 2.3. PER”ODO DO ESTUDO... 15 2.4. POPULAƒ„O DO ESTUDO... 15 2.5 AMOSTRA... 15 2.6. CRIT–RIOS DE ELEGIBILIDADE ... 17 2.6.1 CRIT–RIOS DE INCLUS„O... 17 2.6.1 CRIT–RIOS DE EXCLUS„O ... 17 2.7 FLUXOGRAMA DO ESTUDO ... 18

2.8 DEFINIƒ„O E OPERACIONALIZAƒ„O DAS VARI—VEIS ... 19

2.9 INSTRUMENTOS PARA COLETA DE DADOS ... 21

2.10 ASPECTOS –TICOS... 24

2.11 CONFLITOS DE INTERESSE... 24

CAP”TULO 5 – ARTIGO 2... 46

CAP”TULO 6 – CONSIDERAƒ˜ES FINAIS... 61

AP€NDICE A – FICHA DE AVALIAƒ„O... 62

AP€NDICE B – TERMO DE CONSENTIMENTO ... 64

ANEXO 1 – GRAVIDADE DA ASMA... 66

ANEXO 2 – N”VEL DE CONTROLE DA ASMA... 67

ANEXO 3 – APROVAƒ„O DO COMIT€ DE –TICA ... 68

CAPƒTULO 1 - INTRODU„‡O

1.1 INTRODU„‡O

A asma induzida pelo exerc‰cio (AIE) Œ conhecida como uma obstru†‡o transitŽria nas vias aŒreas logo apŽs o exerc‰cio vigoroso, sendo seus principais sintomas a dispnŒia, a tosse, o sibilo e a constric†‡o tor…cica (GODFREY et al., 1991; AMERICAN THORAX SOCIETY, 2000; WEILEY et al., 2007). Esta afec†‡o pode ser definida como AIE quando acomete sujeitos asm…ticos, porŒm tambŒm pode acometer indiv‰duos que n‡o apresentam o diagnŽstico de asma, sendo conhecida como broncoconstric†‡o induzida pelo exerc‰cio (BIE) (L™WHAGEN et al., 1999).

A prevalŠncia de BIE varia de 5 a 20% na popula†‡o geral. Em pacientes asm…ticos a AIE tem uma prevalŠncia de 50% podendo chegar a 90% em indiv‰duos com asma persistente (WEILER, 1996). Aproximadamente 60 a 90% das pessoas com asma j… experimentaram a AIE e consideram o exerc‰cio o principal fator desencadeante das crises de asma (NEWNHAM et al., 1993). Aproximadamente 30% das crian†as asm…ticas apresentam limita†‡o a exerc‰cios f‰sicos associados š limita†‡o das atividades f‰sicas di…rias, podendo ser um fator prejudicial š qualidade de vida dessas crian†as (GIBSON et al., 1995; KOJIMA et al., 2009).

A crise de BIE inicia-se de 2 a 4 minutos apŽs o exerc‰cio, com picos em 5 a 10 minutos, e desaparece espontaneamente em torno de 20 a 40 minutos. Algumas vezes a crise pode ser sustentada por mais de uma hora e uma resposta tardia pode aparecer de 4 a 10 horas apŽs o exerc‰cio (STIRBULOV et al., 2005). Apesar de ser frequente, seu diagnŽstico Œ dif‰cil. A determina†‡o da acur…cia na detec†‡o dos casos Œ essencial para evitar erros diagnŽsticos e tratamentos inapropriados. O tratamento correto promove o melhor controle da doen†a e melhora a qualidade de vida (GIBSON et al., 1995; KOJIMA et al., 2009).

O teste de exerc‰cio Œ o padr‡o ouro utilizado para diagnosticar a BIE em pacientes com histŽria de dispnŒia durante ou apŽs esfor†o (AMERICAN THORAX SOCIETY, 2000). O diagnŽstico da BIE Œ demonstrado atravŒs da espirometria,

quando se compara os valores de repouso com os valores apŽs o exerc‰cio. A broncoconstric†‡o Œ observada quando h… uma redu†‡o de 10 a 15% no volume expiratŽrio for†ado no primeiro segundo (VEF1) (AMERICAN THORAX SOCIETY, 2000; STIRBULOV et al., 2005). A espirometria associada ao teste de exerc‰cio em laboratŽrio tem uma elevada especificidade para o diagnŽstico de AIE e BIE, porŒm a sua sensibilidade Œ baixa devido š influŠncia dos fatores ambientais na hora do teste em laboratŽrio que diferem dos exerc‰cios espec‰ficos (RUNDELL et al., 2000; ANDERSON et al., 2003; BAVARIAN B, 2009).

Outros testes tambŒm s‡o utilizados para detec†‡o da AIE como os question…rios de sintomas respiratŽrios (LEX et al., 2007; BAVARIAN B, 2009), o Žxido n‰trico exalado (ELHALAWANI et al., 2003; BERKMAN et al., 2005; LEX et al., 2007; RAMSER et al., 2008), a hiperventila†‡o volunt…ria euc…pnica (HVE), a oscilometria de impulso (MALMBERG et al., 2008; LEE et al., 2010) e o teste de provoca†‡o com metacolina e com manitol (ANDERSON et al., 2003). Os question…rios de sintomas respiratŽrios s‡o f…ceis de serem aplicados, porŒm tem baixa sensibilidade (BAVARIAN B, 2009). De acordo com a revis‡o sistem…tica publicada pela Agency of Healthcare Research and Quality os question…rios de sintomas respiratŽrios n‡o s‡o boas ferramentas para substituir o teste de exerc‰cio e, portanto, testes mais objetivos devem ser feitos para um diagnŽstico v…lido (DRYDEN et al., 2010).

Estudos sobre os testes que utilizam a metacolina tŠm mostrado que esses s‡o pouco espec‰ficos para diagnosticar AIE, uma vez que essa subst•ncia age diretamente nos receptores de acetilcolina das cŒlulas do m‹sculo liso, causando a contric†‡o e redu†‡o do calibre das vias aŒreas; mecanismo esse que difere do est‰mulo causado pelo exerc‰cio e agentes osmŽticos (BHAGAT & GRUNSTEIN, 1984; AVITAL et al., 1995; ANDERSON et al., 1997; DRYDEN et al., 2010). J… o manitol, por ser um agente indireto, age no aumento da osmolaridade semelhante ao est‰mulo com o exerc‰cio f‰sico, que causa a libera†‡o dos agentes inflamatŽrios, porŒm os estudos com essa subst•ncia n‡o s‡o suficientes para confirmar o seu uso como um teste diagnŽstico ‹til (DRYDEN et al., 2010). A oscilometria de impulso Œ um teste de elevada especificidade, porŒm com baixa sensibilidade (LEE et al., 2010). J… a HVE e o teste de exerc‰cio associados š avalia†‡o pela espirometria

ainda s‡o considerados os mŒtodos mais espec‰ficos para diagnosticar essa patologia (SANDRA & EVANGELIA, 2000; DRYDEN et al., 2010).

Para avalia†‡o dos efeitos do teste de exerc‰cio, da HVE, e dos testes de provoca†‡o com metacolina e manitol Œ necess…rio o uso da espirometria para mensurar os valores de fun†‡o pulmonar. PorŒm, para atingir os critŒrios de qualidade a realiza†‡o da manobra de espirometria deve ser realizada somente por indiv‰duos cooperativos, alŒm de necessitar de um n‰vel de cogni†‡o relativamente complexo (RODRIGUES ET AL., 2002; AMERICAN THORAX SOCIETY, 2005). Hankinson et al.(1999) ao realizar espirometria em 20627 indiv‰duos saud…veis, n‡o fumantes entre oito e 80 anos de idade, teve que excluir 13198 indiv‰duos por n‡o terem pelo menos duas manobras que se enquadrassem nos critŒrios de qualidade. Golshan et al.(2003) dos 4746 indiv‰duos saud…veis e n‡o fumantes que realizaram as manobras de espirometria, 405 foram exclu‰dos pois n‡o atingiram os critŒrios adequados de qualidade para sua realiza†‡o. Portanto, n‡o sŽ crian†as em idade prŒ-escolar, mais tambŒm crian†as maiores, adultos e idosos podem ter dificuldades em compreender e realizar as manobras de espirometria adequadamente.

O Žxido n‰trico exalado Œ um instrumento n‡o invasivo, f…cil, r…pido e pode ser realizado em crian†as e adultos (BUCHVALD et al., 2005; LEX et al., 2007). J… existem relatos na literatura sobre seu uso para o ajuste de medica†‘es na asma, como os corticosterŽides inalatŽrios, como tambŒm para o diagnŽstico de asma (DEYKIN et al., 2002; BUCHVALD et al., 2005; CHIPPS, 2006). Este tambŒm Œ um teste seguro, pois n‡o esta associado a riscos como a indu†‡o do broncoespasmo severo (BERKMAN et al., 2005). PorŒm, para sua realiza†‡o, tambŒm Œ necess…ria a coopera†‡o do paciente para que as manobras sejam realizadas de forma adequada (ELHALAWANI et al., 2003; BUCHVALD et al., 2005; LEX et al., 2007).

Uma forma n‡o invasiva e que n‡o necessita da coopera†‡o do indiv‰duo para avaliar os volumes e capacidades pulmonares Œ a pletismografia Optoeletr’nica (POE) (ALIVERTI & PEDOTTI, 2003). Para realiza†‡o da POE s‡o colocados marcadores retro-reflexivos a luz infra-vermelha na superficie da caixa tor…cica, e atravŒs de c•meras que emitem luzes infravermelhas Œ gravado o movimento do tor…x do paciente (CALA et al., 1996; ALIVERTI & PEDOTTI, 2003). AtravŒs da

movimenta†‡o dos marcadores Œ poss‰vel calcular a varia†‡o de volume da caixa tor…cica e ainda as contribui†‘es das diferentes regi‘es da caixa tor…cica na varia†‡o do volume pulmonar (WARD et al., 1992; CALA et al., 1996).

Este instrumento j… foi utilizado para avaliar individuos saud…veis e com doen†a pulmonar obstrutiva cr’nica (DPOC) durante o exerc‰cio (VOGIATZIS et al., 2005; VOGIATZIS et al., 2008). Com este aparelho tambŒm Œ poss‰vel avaliar a broncoconstric†‡o em pacientes asm…ticos (GORINI et al., 1999; FILIPPELLI et al., 2003), como tambŒm a hiperinsufla†‡o din•mica que ocorre durante o exerc‰cio em pacientes com DPOC (VOGIATZIS et al., 2005).

A broncoconstric†‡o Œ observada atravŒs da hiperinsufla†‡o que ocorre quando h… um aumento no volume expiratŽrio final da caixa tor…cica (VEFct) em rela†‡o aos valores basais apŽs o teste de broncoprovoca†‡o (DURANTI et al., 2002; FILIPPELLI et al., 2003; ALIVERTI et al., 2004; VOGIATZIS et al., 2005). O comportamento da cinem…tica da caixa tor…cica dos pacientes com DPOC Œ diferente dos indiv‰duos saud…veis, pois normalmente ocorre uma redu†‡o do VEFct para contribuir no aumento do volume corrente nos indiv‰duos sem afec†‡o pulmonar (KENYON et al., 1997; VOGIATZIS et al., 2005). Esse intrumento tambŒm j… foi utilizado com acur…cia para mensurar os volumes e capacidades pulmonares em indiv‰duos n‡o-cooperativos, como pacientes sob ventila†‡o mec•nica (ALIVERTI et al., 2000; ALIVERTI et al., 2006; CHIUMELLO et al., 2007) e recŒm nascidos (DELLACA et al., 2010).

Devido a ausŠncia de estudos atŒ o presente momento sobre POE na asma e na AIE em crian†as, este trabalho visa avaliar a acur…cia da POE no diagnŽstico de AIE em crian†as asm…ticas. Dessa forma ser… poss‰vel a avalia†‡o da AIE atravŒs da POE permitindo um estudo mais completo da cinem…tica da caixa tor…cica de forma n‡o invasiva, livre de artefatos e ‹til em pacientes n‡o cooperativos.

1.2 HIP‚TESE

A POE Œ t‡o acurada quanto š espirometria para avaliar o teste de provoca†‡o com exerc‰cio no diagnŽstico da AIE em crian†as asm…ticas em idade escolar.

1.3 OBJETIVOS

1.3.1 OBJETIVO GERAL

Determinar a acur…cia da POE na detec†‡o da AIE em crian†as asm…ticas em idade escolar.

1.3.2 OBJETIVOS ESPECƒFICOS

 Determinar sensibilidade, especificidade, valor preditivo positivo e negativo, ‰ndice de Youden e curva ROC (receiver-operating characteristic) da POE no diagnŽstico da AIE comparada š espirometria na avalia†‡o do teste de broncoprovoca†‡o por esfor†o;

 Correlacionar a altera†‡o do volume expiratŽrio final da caixa tor…cica com a redu†‡o no VEF1 em pacientes com AIE.

CAPƒTULO 2 – MATERIAL E M‰TODOS

2.1 DESENHO DO ESTUDO

Este foi um estudo de acur…cia, no qual seguimos o Standard for Reporting of Diagnostic Accuracy (STARD) (BOSSUYT et al., 2003).

2.2 LOCAL DO ESTUDO

Este estudo foi realizado no LaboratŽrio de Fisioterapia Cardiopulmonar da Universidade Federal de Pernambuco, situado em Recife, Pernambuco. O LaboratŽrio fica localizado no Departamento de Fisioterapia do Centro de CiŠncias da Sa‹de.

2.3 PERƒODO DO ESTUDO

A coleta dos dados foi realizada no per‰odo compreendido entre os meses de janeiro de 2011 a dezembro de 2011.

2.4 POPULA„‡O DO ESTUDO

A popula†‡o do estudo foi formada por crian†as entre seis e 12 anos de idade portadoras de asma intermitente, persistente leve e moderada atendidas em centro terci…rio do nordeste do Brasil.

2.5 AMOSTRA

A amostra foi composta de pacientes que freq›entam o ambulatŽrio de pneumologia pedi…trica do Instituto de Medicina Integral Prof. Fernando Figueira (IMIP), os quais preencheram os critŒrios de inclus‡o do estudo.

O c…lculo amostral foi realizado a partir de um estudo piloto feito com 30 crian†as entre seis e 12 anos de idade, portadoras de asma intermitente e persistente leve a moderada.

Inicialmente foi constru‰da uma curva ROC com a amostra do estudo piloto para obten†‡o do melhor ponto de corte para o VEFct, e ent‡o foi calculado a sensibilidade e especificidade do POE. O ponto de corte utilizado foi de 0,144% para o VEFct, escolhido pelo melhor ‰ndice de Youden obtido. As crian†as que tivessem o VEFct acima desse ponto de corte foram inclu‰das no grupo AIE. Para o c…lculo amostral, foram feitos dois c…lculos utilizando a fŽrmula simples de propor†‡o para a sensibilidade e a especificidade (KELSEY, 1996 apud FOSGATE, 2009):

N = Z2*P(1-P)

e2 Onde:

N = tamanho amostral;

Z = valor de z que corresponde a determinado intervalo de confian†a; P = sensibilidade ou especificidade;

e = pontos percentuais de erro.

Os valores utilizados no c…lculo foram:  Sensibilidade = 93%;

 Especificidade = 63%;

 Pontos percentuais de erro = 15%  N‰vel de confian†a = 95%.

O tamanho amostral calculado para a sensibilidade foi de 13,33 e para a especificidade foi de 39,33. O tamanho amostral considerado para o estudo foi de 40 pacientes.

2.6 CRIT‰RIOS DE ELEGIBILIDADE

2.6.1 CRIT‰RIOS DE INCLUS‡O

 DiagnŽstico de asma intermitente, persistente leve a moderada diagnosticado por pediatra pneumologista conforme a diretriz da Global Initiative for Asthma (GINA) (GINA, 2008);

 Idade entre seis e 12 anos;

 Possibilidade de efetuar a manobra de espirometria adequadamente de acordo com a American Thorax Society (ATS) (MILLER et al., 2005).

2.6.2 CRIT‰RIOS DE EXCLUS‡O  VEF1< 75% do previsto;

 Instabilidade hemodin•mica (FC > 150 bpm, SpO2< 92%);

 Uso de 2 agonista de curta dura†‡o h… menos de 6 horas e de Beta-agonistas de a†‡o prolongada h… menos de 12 horas antes da avalia†‡o;  Contra-indica†‘es para realiza†‡o do exerc‰cio f‰sico como problemas

card‰acos, ortopŒdicos ou neurolŽgicos;

 Crise aguda de asma nas ‹ltimas duas semanas;  HistŽria de hospitaliza†‡o nas ‹ltimas duas semanas.

2.7 FLUXOGRAMA DE CAPTA„‡O E ACOMPANHAMENTO DOS PARTICIPANTES

Figura 1. Fluxograma de capta†‡o e acompanhamento dos participantes de acordo com o STARD.

Pacientes eleg‰veis (n = 45)

Anamnese, espirometria e POE basal (n=40) Teste de Exerc‰cio (n=40) Pletismografia Optoeletr’nica (n=40) Pacientes Exclu‰dos (n= 0). Teste + (n=19) Teste - (n=21) Espirometria (n=19) Pacientes Exclu‰dos (n= 5): VEF1 < 75% (n= 4); N‡o conseguiu realizar espirometria (n=1).

Resultado inconclusivo (n=0)

Espirometria (n=21)

AIE + (n=15) AIE - (n=4) AIE + (n=1) AIE - (n=20) Inconclusivo (n=0) Inconclusivo (n=0)

2.8 DEFINI„‡O E OPERACIONALIZA„‡O DAS VARI€VEIS AvaliaÄÅo ClÇnica

 Idade: vari…vel numŒrica cont‰nua, expressa em anos, com decimais.

 Sexo: vari…vel categŽrica do tipo dicot’mica, expressa como feminino e masculino.

 Altura: vari…vel numŒrica cont‰nua, expressa em metros, com decimais.  Peso: vari…vel numŒrica cont‰nua, expressa em quilogramas, com decimais.  ƒndice de massa corpŠrea (IMC): rela†‡o entre o peso, em quilogramas,

pela altura ao quadrado, em metros. Vari…vel do tipo cont‰nua, aferida pelo escore Z e percentil, conforme padr‘es do National Center for Health Statistics (NCHS).

 Cor: vari…vel categŽrica do tipo policot’mica, expressa em branca, amarela, negra e parda.

 Classifica‹Œo da gravidade da asma: vari…vel categŽrica do tipo policot’mica, expressa em intermitente, persistentes leve, moderada e grave conforme classifica†‡o internacional de asma (GINA, 2008).

 N•vel de controle da asma: vari…vel categŽrica do tipo policot’mica, expressa em controlada, parcialmente controlada e n‡o controlada conforme classifica†‡o internacional de asma (GINA, 2009).

 FreqŽ•ncia respiratŠria (FR): definida pelo n‹mero de ciclos respiratŽrios por minuto (rpm). Vari…vel numŒrica do tipo cont‰nua.

 FreqŽ•ncia card•aca (FC): definida pelo n‹mero de batimentos card‰acos por minuto (bpm). Vari…vel numŒrica do tipo cont‰nua.

 Satura‹Œo perif•rica de oxig•nio (SpO2): mensura†‡o da hemoglobina

dissolvida no plasma, detectada atravŒs de absor†‡o transcut•nea de luz infra-vermelha, expressa em porcentagem. Vari…vel do tipo cont‰nua.

 Question‘rio de atividade f•sica: question…rio que inclui atividades usuais desenvolvidas pela crian†a no per‰odo de uma semana por mais de 15

minutos (GODIN & SHEPARD, 1985). ContŒm perguntas sobre atividades extenuantes, moderadas e suaves, nos quais cada uma equivale a um n‹mero que Œ multiplicado pela quantidade de repeti†‘es semanais. Vari…vel do tipo cont‰nua.

FunÄÅo Pulmonar

 VEF1: representa o volume de ar exalado no primeiro segundo, expresso em

litros, transformado em percentual do previsto, e porcentagem de varia†‡o de acordo com o valor basal conforme par•metros de Pereira (2002). Vari…vel do tipo cont‰nua.

 Capacidade Vital For‹ada (CVF): representa o volume m…ximo de ar exalado com esfor†o m…ximo, a partir do ponto de m…xima inspira†‡o. Esta grandeza Œ expressa em litros, transformado em percentual do previsto, conforme par•metros de Pereira (2002). Vari…vel do tipo cont‰nua.

Pletismografia OptoeletrÉnica

 Volume expiratŠrio final da caixa tor‘cica (VEFct): definido pelo volume absoluto que permanece na caixa tor…cica no final da expira†‡o, expresso em litros e porcentagem de varia†‡o de acordo com o valor basal. Vari…vel do tipo cont‰nua.

 Volume Corrente (VC): definido pelo volume inspirado em um ciclo respiratŽrio, expresso em litros. Vari…vel do tipo cont‰nua.

 Vc,ctp%: contribui†‡o da porcentagem da caixa tor…cica pulmonar para o Vc. Vari…vel do tipo cont‰nua.

 Vc,ctd%: contribui†‡o da porcentagem da caixa tor…cica diafragm…tica para o Vc. Vari…vel do tipo cont‰nua.

 Vc,ab%: contribui†‡o da porcentagem do abd’men para o Vc. Vari…vel do tipo cont‰nua.

 Volume minuto (VM): definido pela multiplica†‡o do volume corrente pela freq›Šncia respiratŽria, expresso em litros por segundo. Vari…vel do tipo cont‰nua.

expresso em segundos. Vari…vel do tipo cont‰nua.

 Tempo ExpiratŠrio (Te): definido pelo tempo de dura†‡o da expira†‡o, expresso em segundos. Vari…vel do tipo cont‰nua.

2.9 INSTRUMENTOS PARA COLETA DE DADOS

Os procedimentos foram realizados em um ‹nico dia, por meio de:

 Exame Cl•nico: efetuado pela fisioterapeuta respons…vel pelo estudo. Foi avaliada a histŽria cl‰nica do paciente atravŒs de uma ficha de avalia†‡o (AP€NDICE A). A gravidade da asma foi avaliada pela classifica†‡o da gravidade da asma conforme classifica†‡o internacional de asma na Figura 1 (GINA, 2008) (ANEXO 1). O grau de controle da doen†a foi classificado conforme classifica†‡o internacional de asma na Figura 2 (GINA, 2009) (ANEXO 2).

 Espirometria: este foi o teste padr‡o ouro utilizado para o estudo, realizado por meio de um espir’metro do tipo pneumotacŽgrafo de fluxo com incentivador de manobra (Microloop 8, Micro Medical, Inglaterra), de acordo com o protocolo da ATS (MILLER et al., 2005). As manobras de espirometria for†ada foram realizadas antes e apŽs 5, 10, 15, 20 e 30 minutos apŽs o exerc‰cio. Os pacientes realizavam as manobras na posi†‡o sentada em cadeira com encosto e era utilizado um clipe nasal para oclus‡o das narinas durante a manobra. Foram aferidos o VEF1, CVF. Os valores previstos para os pacientes seguiram o protocolo de Pereira (2002). A redu†‡o do VEF1 > 10% apŽs o exerc‰cio foi considerado positivo para o diagnŽstico de AIE de acordo com o Guidelines for methacoline and exercise testing (ATS, 2000). A calibra†‡o do aparelho foi verificada previamente a cada coleta.

 Teste de provoca‹Œo com exerc•cio: realizado em uma esteira ergomŒtrica (BH Fitness, Explorer, Reino Unido), em ambiente climatizado sob temperatura entre 20“ e 25 “C. Foi utilizado o protocolo do tipo incremental para a realiza†‡o do teste ergomŒtrico. A velocidade da esteira foi aumentada nos dois primeiros minutos para manter a FC em torno de 80% a 90% da

FCM…x de acordo com Guidelines for methacoline and exercise testing (ATS, 2000). O teste foi finalizado apŽs 4 minutos de dura†‡o do exerc‰cio no alvo de trabalho ou se solicitado pela crian†a ou acompanhante. Os seguintes par•metros foram mensurados antes, durante e apŽs o teste: satura†‡o perifŒrica de oxigŠnio (SpO2) atravŒs de um ox‰metro digital de pulso (9500, Onyx, EUA) e freq›Šncia card‰aca (FC) atravŒs de um monitor card‰aco (F1, Polar, Finl•ndia). Caso algum participante apresenta-se SpO2 menor que 92%, o exerc‰cio seria suspenso e seria ofertado broncodilatador inalatŽrio e oxigŠnio. As crian†as deixaram o laboratŽrio somente apŽs retornarem aos seus valores basais de FC, SpO2 e VEF1.

 Pletismografia Optoeletr’nica: este foi o teste ‰ndice avaliado no estudo, realizado antes e apŽs o exerc‰cio com um POE (BTS Bioengineering, It…lia). O aparelho foi calibrado previamente a cada avalia†‡o. O protocolo de avalia†‡o da POE seguiu as recomenda†‘es de CALA et al. (1996), onde foram fixados 89 marcadores na superf‰cie tŽraco-abdominal dos pacientes com adesivo dupla-face anti-alŒrgico. Os marcadores s‡o retro-reflexivos š luz infra-vermelha e semi-hemisfŒricos com 8 mil‰metros de di•metro. A disposi†‡o dos marcadores foi feita seguindo linhas horizontais e verticais (Figura 1). Horizontalmente os marcadores foram dispostos em sete linhas horizontais arranjadas circunferencialmente entre o n‰vel da clav‰cula e a espinha il‰aca •ntero-superior seguindo as seguintes referŠncias anat’micas: clav‰culas, •ngulo de Louis, mamilos, processo xifŽide, margem costal inferior, linha supra-umbilical e espinhas il‰acas •ntero-superiores. Ao longo das linhas horizontais os marcadores foram alinhados de acordo com a organiza†‡o de doze colunas, sendo cinco anteriormente (linha mŒdia, linha axilar anterior e linha mediana entre essas duas linhas), cinco posteriormente (linha mŒdia, linha axilar posterior e linha mediana entre as duas linhas) e duas colunas laterais bilateralmente na linha axilar mŒdia. Para produ†‡o das imagens foram utilizadas oito c•meras emissoras de luz infravermelhas operando a uma freq›Šncia de 100 imagens por segundo. Essas c•meras foram colocadas quatro frontalmente e quatro posteriormente ao local de posicionamento do indiv‰duo. Todo procedimento descrito era analisado pelo

programa OEP Systemœ (BTS Bioengineering, It…lia). Todas as informa†‘es foram recebidas e capturadas atravŒs do programa OEP Captureœ. AtravŒs do software OEP Trackerœ onde foi constru‰do o modelo da caixa tor…cica e calculado o volume (Figura 2). ApŽs c…lculo do volume, no programa DIAMOVœ, foram computadas o VEFct, Vc, VM, Ti, Te e distribui†‘es compartimentais antes e apŽs o exerc‰cio.

Figura 1 – Disposi†‡o dos 89 marcadores na superf‰cie da caixa tor…cica. Fonte: arquivo do LaboratŽrio de Fisioterapia Cardiopulmonar.

Figura 2 – Modelo da caixa tor…cica para calcula da varia†‡o de volume pulmonar. Fonte: adaptado do manual do pletismŽgrafo optoeletr’nico, vers‡o 3 (FERMI & ALIVERTI).

O testes foram realizados por dois pesquisadores independentes, um pesquisador ficou respons…vel pela POE e outro pesquisador pela espirometria, no qual um n‡o teve acesso aos dados obtidos pelo outro.

2.10 ASPECTOS ‰TICOS

O exerc‰cio pode causar constric†‡o tor…cica, sibil•ncia, dispnŒia e tosse em crian†as com AIE. A broncocontric†‡o atinge o seu pico entre 5 e 10 minutos apŽs o exerc‰cio e, a seguir, sobrevŠm uma remiss‡o espont•nea, que se completa entre 20 e 40 minutos (FILHO et al., 2001). Segundo Anderson et al. (1975) e MacFadden (1984), o exerc‰cio n‡o causa mal asm…tico. – importante observar que em nosso estudo seguimos protocolos j… estabelecidos pela ATS (ATS, 2000). Antes, durante e apŽs o teste o paciente tinha monitorizada a sua FC, SpO2e VEF1. Em casos de sintomas persistentes, as crian†as foram medicadas com broncodilatador inalatŽrio. Nenhuma crian†a precisou ser encaminhada para a emergŠncia.

O projeto foi aprovado pelo ComitŠ de –tica em Pesquisa (CEP) do IMIP, de n“ 1829/2010 (ANEXO 3). Todos os participantes foram devidamente esclarecidos sobre os objetivos do estudo e somente foram inclu‰dos caso concordassem em participar, e se seus pais ou respons…veis assinassem o “Termo de Consentimento Livre e Esclarecido” (ApŠndice B).

A AIE tem como principal mŒtodo diagnŽstico o teste de exerc‰cio associado š espirometria. A POE pode ser um mŒtodo complementar de avalia†‡o dessa patologia, assim como, ser um mŒtodo n‡o invasivo para diagnosticar AIE em crian†as n‡o colaborativas.

2.11 CONFLITO DE INTERESSES

Os autores do estudo n‡o recebem nem receberam nenhum tipo de patroc‰nio de empresas produtoras de equipamentos dos testes. Portanto o estudo n‡o apresenta nenhum tipo de conflito de interesse.

2.12 AN€LISE DOS DADOS

A an…lise dos dados foi realizada no programa Graphpad PRISMA vers‡o 4.0. O valor de p < 0,05 foi considerado estatisticamente significante. Inicialmente foram realizadas as an…lises descritivas para os dados antropomŒtricos, cl‰nicos, espirometricos e da POE.

Foi realizado o teste de Kolmogorov-Sminorv para todos as vari…veis cont‰nuas utilizadas no estudo para realiza†‡o do artigo 1. O teste t n‡o pareado foi utilizado para compara†‡o entre o grupo com AIE e sem AIE para as seguintes vari…veis: escore z do IMC, FC, porcentagem do predito do VEF1, porcentagem predito da CVF, Vc/peso, Vc,ab% e FR. O teste de Mann-Whitney foi utilizado para compara†‡o dos mesmos grupos para as seguintes vari…veis: idade, SpO2, n‰vel de atividade f‰sica (WLA), tempo de ‹ltima exarceba†‡o, VEF1/CVF, Vc,ctp%, Vc,ctd%, Ti, Te, VM.

Para obten†‡o do ponto de corte ideal foi constru‰da uma curva ROC para o VEFct. Foi calculado o ‰ndice de Youden para cada ponto de corte da curva constru‰da. O maior ‰ndice de Youden foi o critŒrio utilizado para obten†‡o do ponto de corte com a melhor sensibilidade e especificidade. Para o mesmo ponto de corte foi calculado o valor preditivo e negativo do teste ‰ndice. O valor acima do ponto de corte considerado foi o critŒrio utilizado para considerar o teste ‰ndice como positivo. Para a correla†‡o entre o VEFct e o VEF1foi utilizado o teste de Sperman.

No artigo 2, foi realizada uma revis‡o sistem…tica e calculada a heterogeneidade para o sexo e espectro cl‰nico (presen†a de asma). Foram calculadas as sensibilidades e especificidades dos estudos inclu‰dos com seus 95% de intervalo de confian†a no programa Review Manager (RevMan) vers‡o 5.0.20.

CAPƒTULO 3 – REFER“NCIAS BIBLIOGR€FICAS

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CAPƒTULO 4 – ARTIGO 1

ACCURACY OF OPTOELECTRONIC PLETHYSMOGRAPHY IN CHILDHOOD EXERCISE-INDUCED ASTHMA

Larissa Andrade de S… Feitosaa, JŒssica Brito Noronhaa, Maria Cristina Falc‡o Raposob, Armˆle Dornelas de Andradea*, Murilo Carlos Amorim de Brittoc

a Universidade Federal de Pernambuco, Department of Physical Therapy, Recife, Pernambuco, Brazil.

b Universidade Federal de Pernambuco, Department of statistics, Recife, Pernambuco, Brazil.

c Instituto de Medicina Integral Prof. Fernando Figueira, Department of paediatric pulmonology, Recife, Pernambuco, Brazil.

Abstract: The present study is an assessment of the accuracy of optoelectronic plethysmography (OEP) as a diagnostic instrument in exercise-induced asthma (EIA) among asthmatic preschool children.

Forty children diagnosed with asthma were included in the study. Spirometry was used as a gold standard test for comparison with OEP. A 10% decline in FEV1 was considered positive for EIA. OEP was performed with 8 cameras at a frequency of 100 Hz and 89 markers were placed on the thoraco-abdominal surface of participants. Following bronchoprovocation testing on a treadmill, series of OEP and spirometry were conducted between 5 and 30 minutes after exercise.

Of the 40 children studied, 16 had EIA. According to the ROC curve, the cut-off point of 0.185% for end-expiratory volume of the chest wall provided mean sensitivity (95% confidence interval) of 93.75% (0.69-0.99), for a specificity of 83.33% (0.63-0.95), when using the largest increase in the period of 5 to 30 minutes post-exercise. The low area of the ROC was 0.93 (0.85-1.00) for p<0.001.

OEP can be accurately used to replace spirometry in asthmatic children unable to adequately execute the required manoeuvres.

KEYWORDS: Plesthysmography, Exercise-induced asthma, Asthma, Sensitivity and Specificity.

*Correspondence

Armˆle de F…tima Dornelas de Andrade, PhD, PT, Department of Physical Therapy, Universidade Federal de Pernambuco. Av. Jornalista An‰bal Fernandes - Cidade Universit…ria, Recife – PE – Brazil – CEP: 50740-560. Telephone: +55 81 21268496. Fax: +55 81 21268937. E-mail: armeledornelas@yahoo.com.

Introduction

Exercise-induced asthma (EIA) is a disease that occurs primarily in the age range from preschool children to young adults, who are more physically active, and is a limiting factor in quality of life [1-3]. It is characterised by a transient airway obstruction immediately after vigorous exercise and its main symptoms are dyspnoea, coughing, wheezing and chest constriction [4-6].

Although EIA appears to be a common problem, it has been little investigated in the paediatric population of many countries, with research mostly focused on athletes [7-10]. EIA is prevalent in 45% of asthmatics, reaching 90% in individuals with persistent asthmas [11-13]. Incidences are lower among children living in rural areas than those in urban regions [14]. Asian children are more likely to suffer from EIA than Caucasian children, who in turn are more susceptible to it than children from other groups [15]. Despite its frequency, it is difficult to diagnose. Determining accuracy in identifying cases is essential to avoid diagnostic errors and inappropriate treatment. Correct treatment promotes better control of the disease and improved quality of life.

The gold standard for EIA diagnosis is spirometry followed by exercise-based provocation, where resting values are assessed and compared with serial values from the end of exercise until 30 minutes later. A positive response occurs with a 10 to 15% reduction in forced expiratory volume in one second (FEV1) after exercise [6]. However, its use carries certain limitations, particularly in pre-school children, since adequate execution requires patients to have a relatively complex cognitive level [16].

Optoelectronic plethysmography (OEP) is a non-invasive technique where subject cooperation is not needed to evaluate lung capacities and volumes [17]. It has been used to assess healthy individuals and those with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) during exercise [18-19]. This system also enables analysis of bronchoconstriction in asthmatic patients [20-21], as well as dynamic hyperinflation occurring during exercise in patients with COPD [18]. This instrument has been accurately applied to measure lung capacities and volumes in non-cooperative patients, such as those on mechanical ventilation [22-24] and newborns [25].

Given the need to assess non-collaborative children and for a non-invasive means of studying asthma, particularly EIA, the objective of the present study was to assess the accuracy of OEP in diagnosing EIA in asthmatic children and compare it with the gold standard, namely spirometry testing with exercise provocation.

Methods

Patients

Based on a pilot study of 30 children, sample size was calculated according to the following formula [26]:

N = Z2*P(1-P)

e2 Where:

N = sample size;

Z = value of z which corresponds to the confidence interval; P = sensitivity or specificity;

e = margin of error (percentage points).

Values used for calculation were:  Sensitivity = 93%;

 Specificity = 63%;  Margin of error = 15%  Confidence interval= 95%.

The sample size calculated for sensitivity was 13.33 and 39.33 for specificity. A sample size of 40 patients was considered for the study.

We evaluated 45 children from the paediatric pulmonology outpatient clinic at the Instituto de medicina Integral Prof. Fernando Figueira (IMIP), from January to December 2011. Children aged between 6 and 12 years were included, suffering from intermittent mild to moderate persistent asthma diagnosed by a paediatric

pulmonologist in accordance with Global Initiative for Asthma [27] guidelines, who satisfactorily carried out spirometry manoeuvres based on American Thoracic Society criteria [16]. In order to conduct the test, patients were not permitted to have taken short-acting Beta-2 agonists less than 6 hours before and long-acting Beta-agonists less than 12 hours prior to assessment, in addition to having been hospitalised in the last two weeks. We excluded children with comorbidities that would prevent participation in physical exercise, such as heart disease, neurological and orthopaedic disorders and FEV1 < 75% of the predicted value, as a safety criteria for undertaking exercise in line with ATS norms [6].

Study design

The present study is an investigation of diagnostic accuracy based on the Standard for Reporting of Diagnostic Accuracy (STARD) [28]. Assessments were conducted in the Cardiopulmonary Physiotherapy Laboratory of Universidade Federal de Pernambuco. All the children executed two tests during the same time period in the morning and on the same day. First, anamneses and baseline spirometry and OEP were carried out. After exercise, OEP was performed followed by spirometry after 5, 10, 15, 20 and 30 minutes. Two independent researchers conducted the spirometry and OEP tests so that neither had any knowledge of the other’s results. All researchers were appropriately trained on how to perform the tests and use the instruments in accordance with quality criteria. The study was approved by the Research Ethics Committee of the IMIP under protocol number 1829. All the parents or guardians gave written informed consent prior to assessment and participants left the laboratory once spirometric values, heart rate (HR) and peripheral oxygen saturation normalised.

Exercise test

Exercise testing was conducted on a treadmill (BH Fitness, Explorer, United Kingdom) in an air-conditioned environment at a temperature between 20“ and 25 “C. A training session of at least 2 minutes was carried out for learning purposes at a maximum speed of 3 km/h. An incremental protocol was applied for treadmill testing. Treadmill speed was increased in the first two minutes to maintain HR at around 80 to 90% of estimated HRmax (220-age), according to guidelines for methacoline and

exercise testing [6]. The testing ended after 4 minutes of exercise at the estimated heart rate, or if requested by the child or their companion. The following parameters were measured before, during and after the test: SpO2 using a digital pulse oximeter (9500, Onyx, USA) and HR with a heart rate monitor (F1, Polar, Finland).

Spirometry

Spirometry was the gold standard test applied in this study, using an incentive spirometer (Microloop 8, Micro Medical, England), in accordance with the ATS protocol [16]. Participants executed manoeuvres immediately after OEP collections, while seated on a chair and using a nose clip to occlude the nostrils. Manoeuvres followed the ATS spirometry protocol [16], measuring FEV1 and FVC. Predicted values for patients followed the protocol of Pereira, specific for Brazilians [29]. A reduction in FEV1 > 10% after exercise was considered a cut-off point for diagnosis of EIA, as per guidelines for methacoline and exercise testing [6]. Calibration of the device was previously checked at the beginning of each morning.

Optoelectronic Plethysmography

OEP was performed before and after exercise with an optoelectronic plethysmography system (BTS Bioengineering, Italy). The device was calibrated prior to each evaluation and assessment protocol followed the recommendations of CALA et al. [30], where 89 markers were secured to the thoraco-abdominal surface of patients with adhesive. Markers were hemispheric, 8 mm wide and retro-reflective to infrared light. Eight cameras emitting infrared light were used to produce images, operating at a frequency of 100 images per second. Four were placed in front of the individual and four were positioned behind them. Data were processed by the OEP Systemœ program (BTS Bioengineering, Italy) and the parameter analysed was end-expiratory chest wall volume (EEVcw). Individuals remained seated on a stool without a backrest and their arms at their sides, with each collection recorded for 1 minute. Collections where coughing, sneezing and vocalization occurred were excluded.

Statistical analysis

Data were analysed using the Graphpad PRISMA program version 4.0. A p-value of p < 0.05 was considered statistically significant. Descriptive analyses were performed for all anthropometric, clinical, spirometric and OEP data.

The Kolmogorov-Smirnov test was applied to continuous variables used in the study. The unpaired t-test and Mann-Whitney test were employed to compare groups with and without EIA when appropriate.

To obtain the ideal cut-off point, an ROC curve was constructed for the EEVcw. Youden’s index was calculated for each cut-off point on the curve. The highest Youden index was used as criteria to obtain the cut-off point with the best sensitivity and specificity. For the same cut-off point, we calculated the predictive and negative value for the index test. The value above the cut-off point considered was used to confirm a positive test result. Spearman’s correlation was applied to analyse the correlation between EEVcw and FEV1.

Results

Of the 45 children initially assessed, four were excluded due to baseline FEV1 < 75% and one for being unable to adequately perform the spirometric manoeuvres (Figure 1). Of the 40 children included, 16 (40%) exhibited exercise-induced asthma. The general characteristics of the patients are shown in table 1. A difference was recorded between the two groups with relation to time since the last asthma crisis, with no difference between heart rates reached during exercise.

In the positive EIA group 7 children were Caucasians, 1 African-American and 16 were mixed-race. In the negative EIA group, 9 subjects were Caucasian, 2 African-American and 5 were of mixed-race. In regard to asthma severity, 18 children from the EIA group had intermittent asthma, 4 mild persistent and 2 displayed moderate persistent asthma. In the negative EIA group, 5 children exhibited intermittent asthma, 8 mild persistent and 3 had moderate persistent asthma. Nineteen subjects from the EIA group suffered from controlled asthma and 5 exhibited a partially controlled condition, while among negative EIA patients 10 had controlled asthma, 4 partially controlled and 2 uncontrolled. In subjects positive for EIA, 6 children used budesonide, 5 took beclomethasone and 13 used no routine

medication, whereas in those negative for EIA 3 used budesonide, 3 formoterol, 5 beclomethasone and 5 individuals took no routine medication.

Figure 1. Flowdiagram of volunteers during the study according to STARD. Eligible children

(n = 45)

Anamnesis, spirometry and basal optoeletronic plethysmography (n=40)

Exercise test (n=40)

Optoeletronic Plethysmography (n=40)

Excluded individuals (n= 0).

Positive test (n=19) Negative test (n=21)

Spirometry (n=19) Excluded individuals (n= 5): FEV1< 75% (n= 4); Unable to perform spirometry maneuver (n=1). Inconclusive results (n=0) Spirometry (n=21)

EIA + (n=15) EIA - (n=4) EIA + (n=1) EIA - (n=20) Inconclusive (n=0) Inconclusive (n=0)

TABLE 1 General characteristics of non-EIA group and EIA group in asmathic children between 6 to 12 years old.

EIA Group* (n=16) Non-EIA Group (n=24) p Value Age (Years) 9.68 (8.46-10.91) 9.3 (8.6-10.01) 0.49 Gender (Male/Female) 11/5 15/9 -BMI Z score 0.26 (-0.37-0.89) 0.32 (-0.09-0.73) 0.87 SpO2(%) 98.73 (98.20-99.27) 98 (97.55-98.53) 0.11 Heart Rate (bpm) 89.67 (84.37-94.96) 89.67 (86.46-92.62) 0.96

Weekly Leisure Activity 51.00 (33.49-68.51) 41.35 (30.11-52.59) 0.46

Last exacerbation (month) 6.72 (1.21-12.22) 17.75 (8.20-27.30) 0.04*

Basal Espirometry

FEV1(%pred) 96.00 (88.55-103.5) 89.25 (85.08-93.42) 0.08

FVC (%pred) 100.7 (94.59-106.8) 91.58 (87.35-95.81) 0.01*

FEV1/FVC 88.56 (84.27-92.85) 90.63 (87.28-93.97) 0.47

Basal Optoelectronic Plethysmography

Vt/weight (ml/kg) 8.85 (7.4-10.25) 9.07 (7.96-10.18) 0.80

Ti 1.29 (0.98-1.59) 1.39 (1.18-1.61) 0.30

Te 1.90 (1.64-2.18) 2.13 (1.89-2.35) 0.17

VE 5.81 (5.05-6.56) 5.21 (4.46-5.96) 0.13

Frequency 20.58 (18.75-22.42) 18.86 (17.22-20.50) 0.16

Data are presented as mean (95% CI). * % Fall in FEV1 > 10% after exercise. EIA = exercise-induced asthma; BMI: body mass index; SpO2: Saturation of pheripheral oxygen; bpm: beats per

minute; FEV1: forced expiratory volume in the first second; pred: predicted; FVC: forced vital capacity; Vt: tidal volume; Ti: inspiratory time; Te: expiratory time; VE: Minute ventilation.

The mean (95%CI) of the maximum EEVcw variation percentage in the negative EIA group after exercise was -0.36% (-0.81-0.098) and the greatest reduction in FEV1 for this group was -4.30% [-6.27-(-2.35)]. In the EIA group EEVcw was 2.36% (1.20-3.52) and FEV1 was -24.88% [-31.19-(-18.58]). Figure 2 shows the median of EEVcw for both the positive and negative EIA groups. A moderate correlation was observed between EEVcw and FEV1, with r = -0.6625 p < 0.0001 (Figure 3).

-2.5 -0.5 1.5 3.5 5.5 7.5

EIA Group Non-EIA Group

E E V c w %

Figura 2. Larger increase of end-expiratory volume of chest wall (EEVcw) median in EIA group and Non-EIA group after exercise test.

Figure 3. Correlation between the variation of end-expiratory volume of chest wall (EEVcw) versus forced expiratory volume in the first second (FEV1) after exercise.

According to the ROC curve, the cut-off point of 0.185% for the EEVcw provided mean sensitivity (CI 95%) of 93.75% (0.69-0.99) for a specificity of 83.33% (0.63-0.95) with a Youden’s index of 0.77 when using the largest increase in the 5 to 30 minute period after exercise (Table 2). The area below the ROC curve was 0.93 (0.85-1.00) for p < 0.001 (Figure 4). The predictive positive value was 78.95% (54.43%-93.95%) with a predictive negative value of 95.24% (76.18-99.88).

TABLE 2 Accuracy of cut-off points for end-expiratory volume of chest wall (EEVcw) after exercise in asmathic children.

Cut-off points (EEVcw%) Sensitivity% (mean 95% CI) Specificity% (mean 95% CI) Youden ”ndex 0.0296 100.0 (79.41-100.0) 76.18 (53.29-90.23) 0.76 0.1209 93.75 (69.77-99.84) 79.17 (62.62-95.26) 0.73 0.1850 93.75 (69.77-99.84) 83.33 (62.62-95.26) 0.77 0.3512 87.50 (61.65-98.45) 83.33 (62.62-95.26) 0.70 0.5750 81.25 (54.35-95.95) 83.33 (62.62-95.26) 0.65 0.7415 75.00 (47.62-92.73) 83.33 (62.62-95.26) 0.58 0.8781 75.00 (47.62-92.73) 87.50 (67.64-97.34) 0.63 0.9360 68.75 (41.34-88.98) 87.50 (67.64-97.34) 0.56 1.179 62.50 (35.43-84.80) 87.50 (67.64-97.34) 0.50 1.474 62.50 (35.43-84.80) 91.67 (73.00-98.97) 0.54 1.547 62.50 (35.43-84.80) 95.83 (78.88-99.89) 0.58 1.560 56.25 (29.88-80.25) 95.83 (78.88-99.89) 0.52 1.664 50.00 (24.65-75.35) 95.83 (78.88-99.89) 0.46 1.880 43.75 (19.75-70.12) 95.83 (78.88-99.89) 0.40 2.362 37.50 (15.20-64.57) 95.83 (78.88-99.89) 0.33 2.739 37.50 (15.20-64.57) 100.0 (85.75-100.0) 0.38 CI = Confidence Interval. 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 (1 Specificity) % S e n s it iv it y %

Figure 4 ROC curve for end-expiratory volume of chest wall.

Discussion

Until completion of this investigation, the authors found no literature study that assessed the accuracy of OEP in diagnosing EIA among schoolchildren. We found that the increase in EEVcw above 0.185% between five and 30 minutes after exercise testing is an accurate cut-off point for diagnosing EIA in asthmatic

pre-school children. Given that it is a non-invasive technique and does not require patient collaboration, OEP can be an alternative in the diagnosis of EIA in non-collaborative children.

Dellacš et al. [31] studied sedated and anaesthetised patients with respiratory failure on mechanical ventilation and demonstrated that OEP is reproducible in evaluating EEVcw variations resulting from changes in end-expiratory pressure (PEEP) of the ventilator. The author also found a strong positive correlation between EEVcw of OEP and end-expiratory lung volume recorded by the helium dilution technique. The EEVcw tends to decline during exercise to contribute to the increase in tidal volume among healthy individuals [32]. However, in those with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) EEVcw tends to rise during exercise, primarily due to the limited expiratory flow in these patients [18, 33]. In an investigation of children with asthma, Kosmas et al. [34] reported that most the asthmatics studied exhibited limited expiratory flow and dynamic hyperinflation when exercising, including those without EIA. According to Calverley & Koulouris [33], when expiratory flow is already limited at rest any increase in ventilation during exercise can cause dynamic hyperinflation. The present study recorded a rise in EEVcw in the EIA group and a consequent increase in hyperinflation of the chest wall following exercise. However, those without EIA exhibited a decrease in EEVcw after exercise similar to that observed by Vogiatzis et al. [32] in healthy individuals.

Filippelli et al. [20] used OEP to study adults with asthma during a methacoline-induced crisis and observed a rise in EEVcw. The authors also reported a moderate positive correlation between EEVcw and dyspnoea assessed by the Borg scale and that this parameter is superior to FEV1 for evaluating dyspnoea [20]. Gorini et al. [21] promoted bronchoconstriction in asthmatic patients using histamine and reported an increase in EEVcw with OEP. However, the present study showed no correlation between increased EEVcw and reduced FEV1, recording a moderate correlation between these two variables. We found that the greater the decline in FEV1, the greater the increase in EEVcw. In other words, the more significant the obstruction of airways the greater the retention of air in the chest wall and as such, EEVcw can be employed as an alternative parameter for assessing the obstruction of airways after exercise.

The use of asthma-specific respiratory symptom questionnaires during and after exercise has been studied as an alternative method to the exercise test for