Predictive equations for ventilatory muscle strength in the Brazilian population: a systematic review / Equações preditivas da força muscular ventilatória na população brasileira: uma revisão sistemática / Ecuaciones predictivas de la fuerza muscular respiratoria en la población brasileña: una revisión sistemática

ABSTRACT Maximal inspiratory and expiratory pressures (MIP and MEP) assess the strength index of the respiratory muscles. These measures are relevant to assess respiratory muscle strength and for clinical monitoring. This study evaluates papers that suggest predictive equations of MIP and MEP for the Brazilian population. We included studies that established prediction equations for MIP and MEP for the healthy Brazilian population, aged from 4 to 90 years old, both men and women and that had the maximum respiratory pressures measured in a sitting position. A search was carried out in March 2020 on MEDLINE, LILACS, Cochrane, SciELO, CINAHL, Web of Science, and SCOPUS databases, without date or language filters. The descriptors used were "muscle strength," "equations," "predictive respiratory muscles" and their respective synonyms. Out of the 3,920 studies found in databases, 963 were duplicates, 2,779 were excluded, 178 had their full texts analyzed, and only 9 met the inclusion criteria. The predictive equations of ventilatory muscle strength analyzed in this review used age, weight, and stature as variables. However, the studies showed methodological weaknesses, such as lack of cross-validation of the equation, exclusion of outliers, and lack of familiarization of MIP and MEP.

RESUMO As pressões respiratórias máximas (PImáx e PEmáx) avaliam o índice de força dos músculos respiratórios. Essas medidas são relevantes para a avaliação da força muscular respiratória e para o monitoramento clínico. O objetivo deste estudo foi avaliar os artigos que sugerem equações preditivas de PImáx e PEmáx para a população brasileira. Foram incluídos estudos que estabeleceram equações de predição para PImáx e PEmáx da população brasileira saudável, com idades entre 4 e 90 anos e de ambos os sexos, que mediam as pressões respiratórias máximas na posição sentada. Uma pesquisa foi realizada, em março de 2020, nas bases de dados MEDLINE, LILACS, Cochrane, SciELO, CINAHL, Web of Science e SCOPUS, sem filtros de tempo ou idioma. Os descritores utilizados foram "força muscular", "equações" e "músculos respiratórios preditivos", com seus respectivos sinônimos. Dos 3.920 estudos encontrados nas bases de dados, 963 eram duplicados e 2.779 foram excluídos, 178 tiveram seus textos analisados integralmente e apenas 9 atendiam aos critérios de inclusão. As variáveis utilizadas nas equações preditivas de força muscular ventilatória analisadas nesta revisão foram: idade, peso e estatura. No entanto, os estudos mostraram fragilidades metodológicas, como falta de validação cruzada da equação, exclusão de outliers e familiarização do PImáx e PEmáx.

RESUMEN Las presiones inspiratoria y espiratoria máximas (PImáx y PEmáx) evalúan el índice de fuerza muscular respiratoria. Estas medidas son importantes en la evaluación de la fuerza muscular respiratoria y el seguimiento clínico. El objetivo de este estudio fue evaluar los artículos proponen ecuaciones predictivas para PImáx y PEmáx a la población brasileña. Se incluyeron estudios que establecieron ecuaciones predictivas para PImáx y PEmáx a la población brasileña sana de ambos sexos, de entre 4 y 90 años de edad, y que miden las presiones respiratorias máximas en posición sentada. Se realizó, en marzo de 2020, una búsqueda en las bases de datos MEDLINE, LILACS, Cochrane, SciELO, CINAHL, Web of Science y SCOPUS, sin año de publicación específico ni idioma. Los descriptores utilizados fueron "fuerza muscular", "ecuaciones" y "músculos respiratorios predictivos" y sus respectivos sinónimos. De los 3.920 estudios encontrados, 963 eran duplicados y se excluyeron 2.779, así se analizaron 178 textos en su totalidad y solo 9 cumplieron con los criterios de inclusión. Las variables edad, peso y talla fueron las que habían sido utilizadas en las ecuaciones predictivas de fuerza muscular respiratoria analizadas por esta revisión. Sin embargo, los estudios apuntaron limitaciones metodológicas, como falta de validación cruzada de la ecuación, exclusión de outliers y familiaridad de la PImáx y PEmáx.

Correlação entre pressão plantar e força muscular respiratória / Correlation between plantar pressure and respiratory muscle strength

Existem evidências de que alterações posturais possam influenciar no funcionamento da caixa torácica. Além disso, para uma respiração adequada, é necessária boa postura e equilíbrio muscular. O objetivo do presente estudo foi verificar se existe correlação entre a pressão plantar e a força muscular respiratória, visto que ambas sofrem interferência das alterações posturais. Foram avaliados 30 funcionários de uma instituição de Ensino Superior do Médio Paraíba, com idade média de 43,43 ± 13,29 anos, subdivididos em 2 grupos: Grupo experimental (I) e Grupo Controle (II). O grupo I foi submetido a 30 sessões de treinamento muscular respiratório; e ao final da intervenção, ambos os grupos foram reavaliados. Os resultados mostraram que algumas pressões plantares sofreram interferência significativa, com p < 0,05 da força muscular respiratória (PImáx e PEmáx), após o protocolo de exercício, confirmando nossa hipótese sobre a possível associação entre a força muscular respiratória e a pressão plantar, pela correlação positiva apresentada por algumas variáveis avaliadas. (AU)

There are evidences that postural alteration may influence the functioning of the thoracic cage. However, proper breathing requires good posture and muscle balance. The present study aim was to verify whether there is correlation between a plantar pressure and respiratory muscle strength, as both suffer interference of the postural alterations. We evaluated 30 employees from an a higher Education Institution with the average age between 43,43 ± 13,29 years subdivided into two groups: Experimental group (I) and Control group (II). Group I underwent 30 sessions of respiratory muscle training and at the end of the intervention both groups were reevaluated. The results showed that some plantar pressures undergo significant interference with p < 0.05 in respiratory muscle strength (PEmáx e PEmáx) after exercise protocol confirming our hypothesis about the possible association between respiratory muscle strength and plantar pressure by the positive correlation presented by some variables evaluated. (AU)

A importância da medida da força muscular respiratória na prática da pneumologia / The importance of measurement of respiratory muscle strenght in pulmonology practice

A medida da força dos músculos respiratórios é um exame não invasivo, simples, de baixo custo e útil naprática clínica. Dentre os métodos utilizados para mensuração da força muscular respiratória, destaca-se, a medida das pressões respiratórias máximas em nível da boca: PImáx e PEmáx. A Pressão inspiratória máxima (PImáx) reflete a força dos músculos inspiratórios e do diafragma; enquanto a pressão expiratória máxima (PEmáx) reflete a força dos músculos abdominais e expiratórios. As indicações comuns na prática clínica incluem: a confirmação da disfunção muscular respiratória em doenças neuromusculares; diagnóstico diferencial de dispneia, tosse ineficaz; espirometria com distúrbio ventilatório restritivo sem causa aparente; avaliação de resposta à fisioterapia e à reabilitação pulmonar; avaliação pré-operatória da função dos músculos ventilatórios e da possibilidade de desmame da ventilação mecânica; e, avaliação do risco de mortalidade e hospitalizações em pacientes com DPOC e insuficiência cardíaca.Esta revisão teve como objetivo apresentar a importância da aplicação do teste da força muscular respiratória na prática da pneumologia. Descreveremos a técnica e a interpretação dos resultados.

The measurement of respiratory muscle strength is a noninvasive test, simple, inexpensive and useful in clinical practice. Among the used methods to measure the respiratory muscle strength, the determination ofmaximal respiratory pressures in terms of mouth: MIP and MEP have been showed most important. The MaximumInspiratory Pressure (MIP) reflects the strength of the inspiratory muscles and the diaphragm; while the MaximumExpiratory Pressure (MEP) reflects the strength of the abdominal and expiratory muscles. The common indications in clinical practice include: confirmation of respiratory muscle dysfunction in neuromuscular diseases; differential diagnosis of dyspnea, ineffective cough or restrictive lung disease without apparent cause; response evaluation to physical therapy and pulmonary rehabilitation; preoperative evaluation of thefunction of respiratory muscles and the possibility of ventilation weaning ; and mortality and hospitalization riskassessment in patients with COPD and heart failure. This review aims to present the importance of the application of respiratory muscle strength test in the practice of pulmonology. Furthermore, this review also describes the technique and interpretation of results.

Correlação entre a pressão expiratória máxima (pemáx) e pico de fluxo expiratório máximo (pfe) em indivíduos saudáveis / Correlation between maximal expiratory pressure (mpe) and maximal expiratory flow peak (mefp) in healthy individuals

Introdução: A prova de função pulmonar é um recurso que tem colaborado com a validação científica da fisioterapia respiratória. Ela é capaz de estimar, entre outras variáveis, as alterações dos volumes e capacidades pulmonares, e/ ou as alterações da força dos músculos respiratórios. A mensuração da força é realizada através do manovacuômetro, no qual se obtém a pressão expiratória máxima (PEmáx.). Outra forma de avaliar a função pulmonar é a medida do pico de fluxo expiratório (PFE). Objetivos: Investigar a correlação entre a PEmáx. e PFE, em indivíduos saudáveis. Métodos: O estudo foi realizado na Universidade Severino Sombra. Oitenta e um voluntários de ambos os sexos, 55 do sexo feminino (22,69 ± 0,41 anos), e 26 do sexo masculino (23,11 ± 3,51 anos) participaram deste estudo. Um questionário respiratório foi aplicado para investigar parâmetros clínicos. Todos os indivíduos realizaram exame de manovacuometria e medidor de PFE, em posição ortostática. Os dados foram expressos como média ± erro padrão da média. Resultados: Uma correlação positiva foi encontrada entre a PEmáx. e PFE (r = 0,43; r2 = 0,18, p <0,001). Foi estimada a equação de regressão linear (PFE = 2,93 + 148,07 x PEmáx.), e os valores normais estimados foram apresentados em uma tabela. Conclusões: Este estudo mostra a influência da força dos músculos expiratórios no PFE em vias aéreas, e sugeriu uma equação para estimar a função ventilatória normal, na prática clínica.

Introduction: The pulmonary function is a feature that has collaborated with the scientific validation of respiratory therapy. It is able to estimate, among other variables, changes in lung volumes and capacities, and/or changes in respiratory muscle strength. The measurement of force is obtained by the manometer, through which one can obtain the maximum expiratory pressure (MEP). Another way to assess lung function is by the measurement of expiratory flow peak (EFP). Objectives: To investigate the correlation between MEP and EFP in healthy individuals (patients). Methods: This study was developed at the Severino Sombra University. Eighty-one volunteers of both sexes, 55 females (22.69 ± 0.41 years) and 26 males (23.11 ± 3.51 years) participated in this study. A respiratory questionnaire was applied to investigate clinical parameters. All individuals underwent manometer examination and flow peak measurement, in the standing position. Data were expressed as mean ± standard error of mean. Results: A positive correlation was found between MEP and EFP (r = 0.43, r2 = 0.18, p <0.001). The linear regression equation was estimated (PEF = 148.07 + 2.93 x MEP) and normal values were presented in a table. Conclusions: This study shows the influence of expiratory muscle strength in EFP in the airways, and suggested an equation to estimate the normal ventilating function in clinical practice.

Validation of a protocol to evaluate maximal expiratory pressure using a pressure transducer and a signal conditioner

The respiratory muscles can present fatigue and even chronic inability to generate force. So, reliable devices are necessary to their evaluation. The aim of this study is to evaluate the MEP (Maximal Expiratory Pressure) values of individuals between 20 and 25 years old and to validate a protocol using a pressure transducer and a signal conditioner comparing it with the digital manometer. We evaluated the MEP of 10 participants. They remained seated and made six respiratory maneuvers from Total Lung Capacity (TLC) to Residual Volume (RV). The results in the study showed no statistically significant differences when compared to values reported in the literature, and that the pressure transducer provides reliable values for MEP.

Os músculos respiratórios podem apresentar fadiga e até mesmo a incapacidade crônica na geração de força, sendo necessários dispositivos confiáveis para sua avaliação. O objetivo deste estudo foi avaliar a pressão expiratória máxima (PeMáx) de indivíduos entre 20 e 25 anos e validar um protocolo que utiliza um transdutor de pressão e um condicionador de sinais comparando-o com a manovacuometria. Foram avaliadas a PeMáx de 10 participantes. Estes permaneceram sentados e realizaram seis manobras respiratórias a partir da capacidade pulmonar total (CPT) até o volume residual (VR). Os resultados do estudo não apresentaram diferenças estatisticamente significativas quando comparados com os valores de normalidade descritos na literatura e mostraram que o transdutor de pressão fornece valores confiáveis para Pe máx.

Amyotrophic lateral sclerosis: prospective study on respiratory parameters / Esclerose lateral amiotrófica: estudo prospectivo de parâmetros respiratórios

OBJECTIVE: To verify how efficient respiratory parameters are in the follow-up of subjects with amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and to observe possible correlations between respiratory and nutritional functions. METHOD: Sixteen patients with probable or defined ALS were selected and evaluated over eight months using the following respiratory parameters: spirometry, maximum inspiratory pressure (MIP), maximum expiratory pressure (MEP), arterial gasometry and pulse oximetry; and nutritional parameters such as body mass index (BMI) and percentage weight loss. RESULTS: PaCO2 was a significant parameter to follow up disease evolution (p=0.051). There was significant correlation between MIP and MEP (r: 0.83); BMI and MIP (r: 0.70); BMI and MEP (r: 0.72); pulse oximetry and forced vital capacity (r: 0.57). CONCLUSION: PaCO2 was shown to be an efficient and significant parameter in the measurement of respiratory impairment; the correlations among MIP, MEP and BMI indicated that these are significant parameters for periodic clinical evaluation.

OBJETIVO: Verificar a eficácia dos parâmetros respiratórios na evolução de indivíduos com esclerose lateral amiotrófica (ELA) e identificar possíveis correlações entre função respiratória e nutricional. MÉTODO: 16 pacientes com diagnóstico provável ou definido de ELA foram selecionados por critérios definidos e avaliados, durante 8 meses, através de parâmetros respiratórios: espirometria, pressão inspiratória máxima (PIM), pressão expiratória máxima (PEM), gasometria arterial e oximetria de pulso; e parâmetros nutricionais: índice de massa corporal (IMC) e porcentagem de perda de peso. RESULTADOS: PaCO2 foi um parâmetro significativo para acompanhar a evolução da doença (p=0.051). Houve correlação significante entre PIM e PEM (r: 0.83); IMC e PIM (r: 0.70); IMC e PEM (r: 0.72); oximetria de pulso e capacidade vital forçada (r: 0.57). CONCLUSÃO: PaCO2 foi marcador eficaz e significante para medir o comprometimento respiratório; correlações entre PIM, PEM e IMC indicaram ser bons parâmetros nas avaliações clínicas periódicas.

Força muscular respiratória é marcantemente reduzida em mulheres obesas mórbidas / Respiratory muscle strength is markedly reduced in morbid obese women

Comparar a força muscular respiratória (FMR)entre obesas mórbidas com mulheres eutróficas da mesmafaixa etária. Método: Foram avaliadas doze mulheres obesasmórbidas (média de idade de 26 ± 5 anos e IMC – índice demassa corpórea de 47 ± 6 kg/m2) e doze mulheres eutróficas(27 ± 4 anos e IMC de 24 ± 2 kg/m2). Em ambos os grupos,foram realizadas as medidas antropométricas e testada a FMRcom um manovacuômetro (Gerar MVD300) sendo obtidas aspressões inspiratória máxima (PImax) e expiratória máxima(PEmax). As voluntárias foram previamente instruídas quantoà realização correta das manobras, permanecendo sentadas eusando um clipe nasal. A PImax foi obtida a partir do volumeresidual e a PEmax a partir da capacidade pulmonar total. O testet de Student não pareado foi utilizado para comparar os valorespressóricos entre os grupos, e o teste t de Student pareado paracomparar os valores obtidos com os previstos, sendo o nívelde significância de 5%, para ambos os testes. Resultados: Foiverificada redução significativa tanto dos valores da PImax (74± 32 versus 102 ± 9 cmH20) como da PEmax (66 ± 28 versus107 ± 12cmH20) no grupo de mulheres obesas em relação aogrupo de mulheres eutróficas, respectivamente. Quando comparadocom os valores previstos, foi verificado que as mulheres obesasapresentaram menores valores para PImax (76% do predito) epara a PEmax (67% do predito), respectivamente. Conclusão: Aforça muscular respiratória parece estar prejudicada na presençade obesidade mórbida.

To compare respiratory muscle strength betweenmorbid obesity women with matched paired eutrophic women.Method: Twelve morbid obese women (26 ± 5 years and bodymass index – BMI = 47 ± 6 kg/m2) and twelve eutrophic women(27 ± 4 years and BMI = 24 ± 2 kg/m2) were evaluated. In bothgroups, the anthropometric measurements were taken andrespiratory muscle strength (RMS) was tested with a digitalmanovacuometer (Gerar MVD300) obtaining the maximal inspiratoryand expiratory pressures (PImax and PEmax; respectively). Allsubjects were previously instructed regarding the correct conductduring the maneuvers, maintaining sitting position and using anasal clip. PImax was inferred from residual volume and PEmaxwas obtained from total lung capacity. Unpaired Student t testwas used to compare inter-group pressure values, and pairedStudent t test was used to compare the real and predictedvalues, considering significant level 5%, for both tests. Results:It was verified significant reduction in both PImax and PEmaxfor morbid obese women when compared with control grouprespectively (PImax = 74 ± 32 versus 102 ± 9 cmH20 andPEmax = 66 ± 28 versus 107 ± 12 cmH20). When comparedthe reference with obtained values, lower values for PImax andPEmax (76% and 67% of predicted, respectively) in morbid obesewomen were observed. Conclusion: The respiratory musclestrength may be harmed in morbid obesity.