I Universidade Camilo Castelo Branco Instituto de Engenharia Biomédica LUIZ FLÁVIO FRANQUEIRO AVALIAÇÃO DA VARIABILIDADE DA FREQUÊNCIA CARDÍACA DURANTE O USO DE ROUPAS IMPREGNADAS COM NANOCERÂMICA. ASSESSMENT OF HEART RATE VARIABILITY IN SUBJECTS WEARING CERAMIC IMPREGNATED CLOTHES São José dos Campos, SP 2013 II Luiz Flávio Franqueiro AVALIAÇÃO DA VARIABILIDADE DA FREQUÊNCIA CARDÍACA DURANTE O USO DE ROUPAS IMPREGNADAS COM NANOCERÂMICA. Orientador: Prof. Dr. Egberto Munin Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica da Universidade Camilo Castelo Branco, como complementação dos créditos necessários para obtenção do título de Mestre em Engenharia Biomédica. São José dos Campos, SP 2013 III IV V V Dedico este trabalho, com muito carinho: À minha esposa Nicézia que além de companheira foi uma pessoa imprescindível na execução deste trabalho. Aos meus filhos Gabriel e Flávia por serem a força motriz de minha existência. À minha mãe Maria Carmen e aos meus irmãos Luiz Humberto e Maria Lúcia pelo incentivo que sempre me proporcionaram. VI AGRADECIMENTOS Ao meu orientador, Prof. Dr. Egbert Munin, minha eterna gratidão. Aos sujeitos da minha pesquisa que não mediram esforços para que a gravação dos dados ocorresse do modo preconizado. Ao Prof. Dr. Moacir Fernandes de Godoy, da Faculdade de Medicina de São José do Rio Preto, pela disponibilidade, colaboração e compromisso com a elaboração deste trabalho. Ao meu amigo e incentivador Prof. Dr. Nilton César Boer pela ajuda inestimável durante toda esta trajetória. À Universidade Camilo Castelo Branco pelo incentivo que me deu para realização deste trabalho. Ao Centro de Engenharia Biomédica e Pós-graduação da UNICASTELO, por ter me proporcionado a oportunidade de aprimorar os meus conhecimentos. Aos meus colegas companheirismo. de pós-graduação pelos momentos de amizade e VII “Jamais se desespere em meio às sombrias aflições de sua vida, pois das nuvens mais negras cai água límpida e fecunda.” Provérbio Chinês VIII AVALIAÇÃO DA VARIABILIDADE DA FREQUÊNCIA CARDÍACA DURANTE O USO DE ROUPAS IMPREGNADOS COM NANOCERÂMICA. RESUMO Atualmente algumas pesquisas estão sendo realizas com a finalidade de avaliar se as roupas impregnadas com nanocerâmica poderiam promover um incremento da aptidão física em atletas. No entanto, o fato de que a radiação infravermelha longa possa levar a um aumento da temperatura cutânea e vasodilatação, traz a preocupação de que a estimulação de receptores na pele possa induzir a alterações no sistema nervoso autônomo e sua expressão sobre o coração, o que poderia induzir a arritmias cardíacas. A variabilidade da frequência cardíaca descreve as oscilações dos intervalos entre batimentos cardíacos consecutivos (intervalos RR), sendo uma medida não invasiva, que pode ser utilizada para identificar fenômenos relacionados ao sistema nervoso autônomo. O presente estudo propõe avaliar por meio do estudo da variabilidade da frequência cardíaca se o uso de roupas impregnadas com nanocerâmica poderia levar a alterações na ação do sistema nervoso autônomo sobre o coração. Trata-se de um estudo quantitativo, experimental, longitudinal, prospectivo, contemporâneo, duplo-cego e aleatório onde foi avaliada a variabilidade da frequência cardíaca em 24 indivíduos hígidos, com idade entre 18 e 26 anos, em duas situações: com o traje com nanocerâmica incorporada e com o traje sem nanocerâmica. Foram utilizados os índices no domínio do tempo: SDNN- Desvio-padrão de todos os intervalos RR normais e rMSSD- raiz quadrada da média do quadrado das diferenças entre intervalos RR normais adjacentes, ambos expressos em ms. A VFC foi avaliada no domínio da frequência por meio da transformada rápida de Fourrier, sendo dividida em: LFcomponente de baixa frequência (0,04-0,15 Hz) do poder espectral e HFComponente de alta frequência do poder espectral (0,15-0,4 Hz), ambos em valores absolutos e expressos em ms². Usando o teste t de student para comparação entre as médias dos valores de SDNN dos dois grupos verificou-se que a média das diferenças foi de 0,621 ms, com erro padrão de 3,935 (p=0,876). A média das IX IX diferenças dos valores de rMSSD foi de 5,2875, com erro padrão de 4,715 (p=0,2737). Na avaliação da VFC no domínio da frequência os valores de LF encontrados mostraram uma média das diferenças de 29,33, com erro padrão de 147,7 (p=0,844). Para o componente HF foi encontrada uma média das diferenças de 229,125, com erro padrão de 196,766141 (p=0,2562). Não houve, portanto, diferenças estatisticamente significativas nos valores dos índices de VFC entre os dois grupos avaliados, podendo-se com isto inferir que a manipulação da radiação infravermelha longa proporcionada por estas roupas não leva a alterações do sistema nervoso autônomo que inerva o coração. Palavras-chave: radiação infravermelha, nanocerâmica, variabilidade da frequência cardíaca. X ASSESSMENT OF HEART RATE VARIABILITY IN SUBJECTS WEARING CERAMIC IMPREGNATED CLOTHES ABSTRACT Nowadays some research has been developed with the purposes of assess if nanoceramic impregnated garments could lead to an increase in physical fitness in athletes. Nevertheless, the fact that far-infrared radiation could promote an increase in the cutaneous temperature and vasodilation brings some concern over the stimulation of skin receptors that could lead to disturbances of the autonomic nervous system and its expression over the heart, what in turn could induce cardiac arrhythmyas. Heart rate variability describe the oscilation in the intervals between consecutive heart beats (RR intervals), then considered a non-invasive method that can be used to identify autonomic nervous system related phenomena. This work has the purpose to assess, by means of heart rate variability study, if nanoceramic impregnated garments could lead to disturbances on the influence of autonomic nervous system over the heart. It is a quantitative, experimental, longitudinal, prospective, contemporary, double-blind and randomized study in which was assessed the heart rate variability in 24 health subjects, aged 18-26 years old, in two situations: wearing nanoceramic impregnated garment and wearing garment without nanoceramic. It was used the time domain methods: SDNN- standard deviation of the NN intervals and rMSSD- the square root of the mean squared differences of successive NN intervals, both expressed in ms. The HRV was assessed in frequency domain method by the Fast Fourrier Transform, divided in: LF- Low frequency component (0,04-0,15 Hz) and HF- High frequency component (0,15-0,4 Hz) of spectral power, both in absolute values and expressed in ms². Student T test was used to compare the mean of the values of SDNN from the two groups and it was found that the differences of the means was 0,621 ms, with a standard error of 3,935 (p=0,876). The differences of the means of the values of rMSSD was 5,2875, with a standard error of 4,715 (p=0,2737). In the assessment of HRV in frequency domain, the differences of means for LF was 29,33, with a standard error of 147,7 (p=0,844) and for HF the differences of means was 229,125, standard error of 196,766 XI (p=0,2562).Thus, there was not any significative statistical difference in HRV values between the two groups concluding that the manipulation of far infrared radiation taken by those garments do not lead to any disturbance of the autonomic nervous system that innervate the heart. Key-words: infrared radiation, nanoceramic, heart rate variability. XII LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1. Modelo simplificado ilustrando a ação do sistema nervoso autônomo sobre o coração (FC = frequência cardíaca; PA = pressão arterial; VS = volume sistólica).................................................................................................................. 20 Figura 2. Modelo mais elaborado sobre a influência do sistema nervoso autônomo sobre o coração (SNS = sistema nervoso simpático; SNP = sistema nervoso parassimpático; FC = frequência cardíaca; VS = volume sistólico; RVP = resistência vascular periférica; DC = débito cardíaco)........................................ 20 Figura 3. Variação da frequência cardíaca de um indivíduo normal..................... 24 Figura 4. Exemplo simbólico de SDNN - Desvio-padrão de todos os intervalos RR normais gravados em um intervalo de tempo, expresso em ms...................... 26 Figura 5. Exemplo simbólico de SDANN - Desvio-padrão das médias dos intervalos RR normais a cada 5 min gravados em um intervalo de tempo, expresso em ms...................................................................................................... 26 Figura 6. Exemplo simbólico de SDNNindex - Média do desvio-padrão dos intervalos RR normais, a cada 5 min gravados em um intervalo de tempo, expresso em ms...................................................................................................... 27 Figura 7. Exemplo simbólico de RMSSD - Raiz quadrada da média do quadrado das diferenças entre intervalos RR normais adjacentes, gravados em um intervalo de tempo, expresso em ms...................................................................... 27 Figura 8. Exemplo simbólico de PNN50 - Porcentagem dos intervalos RR adjacentes com duração maior que 50 ms. Os intervalos 2º, 8º e 10º apresentam diferença maior que 50 ms................................................................. 27 Figura 9. O índice triangular é obtido dividindo a integral da área de D pelo valor máximo de Y........................................................................................................... 29 Figura 10. Exemplo de Plotagem de Poincaré....................................................... 30 Figura 11. Análise espectral (modelo autorregressivo) de VFC em um indivíduo saudável no repouso e durante “tilt test” em 90º mostrando o aumento do componente LF e diminuição do componente HF do poder espectral total com a posição supina. O gráfico “pizza” mostra a contribuição relativa dos dois componentes........................................................................................................... 32 Figura 12. Aumento no volume sistólico final do ventrículo esquerdo (VSFVE) XIII antes da alta hospitalar e após 12 meses em pacientes após infarto agudo do miocárdio, com índice de variabilidade da frequência cardíaca (IVFC) menor ou igual a 25 e nos pacientes com IVFC maior que 25. Após 12 meses o VSFVE aumentou nos pacientes com IVFC menor que 25................................................. 33 Figura 13. Curva de sobrevida de Kaplan-Meier de 715 pacientes divididos em grupos de alta e baixa variabilidade da frequência cardíaca avaliados por método no domínio da frequência - frequência ultrabaixa (ULF), frequência muito baixa (VLF), frequência baixa (LF) e frequência alta (HF)............................ 34 Figura 14. Gráfico demonstrando as diferenças nos resultados do índice SDNN entre os participantes usando a roupa impregnada com nanocerâmica e com a roupa sem nanocerâmica........................................................................................ 50 Figura 15: Gráfico tipo “box chart” com os valores das médias do índice SDNN dos participantes com roupa impregnada com nanocerâmica (SDNN) e com roupa placebo, i.e. sem nanocerâmica (SDNN_0)................................................. 51 Figura 16. Gráfico demonstrando as diferenças nos resultados do índice rMSSD entre os participantes em uso da roupa com nanocerâmica e com roupa sem nanocerâmica.......................................................................................................... 52 Figura 17. Gráfico tipo “box chart” com os valores das médias do índice rMSSD dos participantes com roupa impregnada com nanocerâmica (rMSSD) e com roupa placebo (rMSSD_0)...................................................................................... 53 Figura 18. Gráfico demonstrando as diferenças nos resultados do componente de baixa frequência LF (0,04-0,15 Hz) em valores absolutos, expresso em ms² entre os participantes usando a roupa placebo e usando a roupa impregnada com nanocerâmica.................................................................................................. 54 Figura 19. Gráfico tipo “box chart” com os valores das médias do índice LF dos participantes com roupa impregnada com nanocerâmica (LF) e com roupa placebo (LF_0)........................................................................................................ 55 Figura 20. Gráfico demonstrando as diferenças nos resultados do índice HF (ms²) entre os participantes usando a roupa placebo e com a roupa impregnada com nanocerâmica.................................................................................................. 56 Figura 21. Gráfico tipo “box chart” com os valores das médias do índice HF dos participantes com roupa impregnada com nanocerâmica (HF) e com roupa sem nanocerâmica (HF_0)............................................................................................. 57 XIV LISTA DE TABELAS Tabela 1. Subdivisão da radiação infravermelha segundo a norma ISO 20473... 39 Tabela 2. Subdivisão da radiação infravermelha segundo a Comissão Internacional em Iluminação................................................................................. 39 Tabela 3. Tabela com os valores de SDNN encontrados em participantes com roupa placebo e com roupa com nanocerâmica (gravados em 20 min, expresso em ms)................................................................................................... 51 Tabela 4. Valores da raiz quadrada da média do quadrado das diferenças entre intervalos RR normais adjacentes (rMSSD), em 20 min, expresso em ms para participantes em uso de roupa placebo e em uso de roupa com nanocerâmica........................................................................................................ 53 Tabela 5. Valores de LF (ms²) em participantes com roupa placebo e com roupa impregnada com nanocerâmica................................................................. 55 Tabela 6. Valores do componente de alta frequência (HF) do poder espectral (0,15-0,4 Hz), em valores absolutos, expressos em ms² para participantes com roupa placebo e com roupa impregnada com nanocerâmica............................... 57 XV LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS bpm Batimentos por minuto DC Débito cardíaco FC Frequência cardíaca HF Componente de alta frequência do poder espectral Hz Hertz IVFC Índice de variabilidade da frequência cardíaca LF Componente de baixa frequência do poder espectral NAV Nó atrioventricular NSA Nó sinoatrial PA Pressão arterial pNN50 Porcentagem dos intervalos RR adjacentes com diferença de duração maior que 50 ms rMSSD Raiz quadrada da média do quadrado das diferenças entre intervalos RR normais adjacentes RVP Resistência vascular periférica SDNN Desvio-padrão de todos os intervalos RR normais SNA Sistema nervoso autônomo SNS Sistema nervoso simpático SNP Sistema nervoso parassimpático ULF Componente de frequência ultrabaixa do poder espectral VFC Variabilidade da frequência cardíaca VLF Componente de frequência muito baixa do poder espectral VSFVE Volume sistólico final de ventrículo esquerdo VS Volume sistólico XVI SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO................................................................................................... 18 1.1. Objetivo geral............................................................................................... 22 1.2. Objetivos específicos................................................................................... 22 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA.............................................................................. 23 2.1. Variabilidade da frequência cardíaca.......................................................... 23 2.1.1. Métodos de análise da variabilidade da frequência cardíaca................... 25 2.1.1.1. Métodos no domínio do tempo.............................................................. 25 2.1.1.2. Métodos no domínio da frequência 31 2.1.2. Aplicações clínicas da variabilidade da frequência cardíaca.................... 32 2.1.2.1. Variabilidade da frequência cardíaca e infarto do miocárdio................. 32 2.1.2.2. Variabilidade da frequência cardíaca e diabetes................................... 35 2.1.2.3. A influência do exercício físico sobre a variabilidade da frequência cardíaca.......................................................................................................... 36 2.2. Radiação infravermelha............................................................................... 38 2.3. Tecidos impregnados com nanocerâmica................................................... 43 3. MATERIAL E MÉTODOS.................................................................................. 46 3.1. Casuística.................................................................................................... 46 3.2. Critérios de inclusão.................................................................................... 46 3.3. Critérios de exclusão................................................................................... 46 3.4. Roupas utilizadas no estudo....................................................................... 47 3.5. Divisão dos grupos...................................................................................... 47 3.6. Índices de variabilidade da frequência cardíaca avaliados......................... 48 3.7. Protocolo da gravação da frequência cardíaca........................................... 48 3.8. Análise estatística........................................................................................ 49 4. RESULTADOS.................................................................................................. 4.1. SDNN - Desvio-padrão de todos os intervalos RR normais........................ 50 50 4.2. rMSSD - Raiz quadrada da média do quadrado das diferenças entre intervalos RR normais adjacentes...................................................................... 52 4.3. LF - Componente de baixa frequência do poder espectral.......................... 54 4.4. HF - Componente de alta frequência do poder espectral........................... 56 5. DISCUSSÃO...................................................................................................... 58 XVII 6. CONCLUSÃO.................................................................................................... 61 REFERÊNCIAS....................................................................................................... 62 ANEXO A. Parecer Consubstanciado do CEP..................................................... 69 ANEXO B. Autorização para uso do Laboratório de Habilidades Médicas........... 71 ANEXO C. Termo de Consentimento Livre e Esclarecido..................................... 72 18 1. INTRODUÇÃO O coração é um órgão muscular cuja função principal é bombear o sangue que chega da circulação venosa sistêmica em direção aos pulmões onde é captado o oxigênio da atmosfera e eliminado o dióxido de carbono proveniente do metabolismo celular. Posteriormente o sangue rico em oxigênio é conduzido através das veias pulmonares ao átrio esquerdo. Durante a diástole ventricular este sangue entra no ventrículo esquerdo através da valva mitral, sendo então bombeado durante a sístole ventricular em direção à circulação arterial sistêmica, com o objetivo de ofertar oxigênio e nutrientes aos tecidos e remover subprodutos do metabolismo destes tecidos e levá-los de volta ao coração (DREW; SINOWAY, 2012). Como todo músculo, o coração necessita de um estímulo elétrico que ao despolarizar as células miocárdicas faz com que haja uma maior disponibilidade de cálcio citoplasmático levando à contração destas células. A ativação elétrica normal do coração começa no nó sinoatrial (NSA), que é o marcapasso cardíaco com frequência espontânea mais elevada (SANCHEZ, 1998). Este está situado a menos de um mm da superfície epicárdica, lateralmente no sulco terminal atrial direito, na junção da veia cava superior com o átrio direito (RUBART; ZIPES, 2005). O sistema cardiovascular, e por consequência o nó sinoatrial, é influenciado pelo sistema nervoso autônomo através de nervos aferentes e eferentes que chegam ao coração, sendo que as fibras simpáticas se distribuem por todo o miocárdio e as parassimpáticas inervam o nó sinoatrial, o miocárdio atrial e o nó atrioventricular (AUBERT; SEPS; BECKERS, 2003; DREW; SINOWAY, 2012). O nó sinoatrial possui uma frequência de despolarização espontânea intrínseca, conhecida como frequência cardíaca intrínseca. Esta é medida na ausência de influência simpática e parassimpática, obtida através da desnervação cardíaca ou do bloqueio farmacológico (LAHIRI; KANNANKERIL; GOLDBERGER, 2008). O sistema nervoso autônomo compreende duas subdivisões: o sistema nervoso parassimpático (SNP) e o sistema nervoso simpático (SNS). O núcleo do vago, localizado no bulbo, é responsável pelo controle parassimpático do coração. Os estímulos aí gerados são transmitidos ao coração 19 através do 10º par craniano (nervo vago), que faz sinapse com gânglios localizados próximos ao nó NSA e nó atrioventricular (NAV). Nestes locais é liberado o neurotransmissor acetilcolina, que se liga a receptores muscarínicos e nicotínicos. A ativação destes receptores leva as ações fisiológicas de diminuição da frequência cardíaca (cronotropismo negativo) e da velocidade de condução no NSA e NAV (dromotropismo negativo), diminuindo a frequência (FC) para aproximadamente 70 batimentos por minuto (bpm) (DREW; SINOWAY, 2012). As fibras simpáticas pré-ganglionares que inervam o coração emergem da medula espinhal torácica superior e fazem sinapse com fibras pós-ganglionares nos gânglios da cadeia ganglionar paravertebral. Nestas sinapses é liberada acetilcolina que se liga a receptores nicotínicos (DREW; SINOWAY, 2012). As fibras pós-ganglionares aí originadas seguem um longo trajeto até o NSA e NAV onde liberam norepinefrina que se liga aos receptores beta-adrenérgicos levando ao aumento da FC (cronotropismo positivo) e aumento da velocidade de condução no NSA e NAV (dromotropismo positivo), podendo elevar a FC até aproximadamente 200 bpm (DREW; SINOWAY, 2012). O sistema nervoso simpático é sensível a diferentes estressores, internos e externos, como mudanças posturais, hipoglicemia, desidratação, exposição ao calor e frio e exerce um papel importante no controle da pressão arterial, termorregulação e redistribuição do fluxo sanguíneo regional durante o exercício e estresse (BENARROCH, 2012). A liberação de acetilcolina pode também levar a uma diminuição na liberação de norepinefrina pelas fibras simpáticas, resultando num antagonismo de neurotransmissão (DREW; SINOWAY, 2012). O sistema nervoso autônomo atua sobre o coração em resposta a vários estímulos oriundos de baroceptores, quimioceptores, receptores atriais e ventriculares, sistema respiratório, sistema vasomotor, sistema renina angiotensinaaldosterona e sistema termorregulador (VANDERLEI et al., 2009) (Figuras 1 e 2). A descarga parassimpática sobre o coração tem um efeito máximo em 0,6 s e o retorno aos níveis basais acontece dentro de 1 s. Já a descarga simpática não mostra nenhum efeito em 1 s, um efeito máximo em 4 s e retorno aos níveis basais em 20 s (SPEAR et al., 1979). A ação do sistema nervoso autônomo sobre a atividade intrínseca do nó sinoatrial acaba por determinar a frequência cardíaca real. A ativação 20 parassimpática diminui a frequência cardíaca via liberação de acetilcolina das vias eferentes vagais, a ativação simpática acelera a frequência cardíaca via epinefrina circulante, liberação neural de norepinefrina ou ambas. (LAHIRI; KANNANKERIL; GOLDBERGER, 2008). Figura 1. Modelo simplificado ilustrando a ação do sistema nervoso autônomo sobre o coração (FC = frequência cardíaca; PA = pressão arterial; VS = volume sistólico). Fonte: Modificado de Aubert, Seps e Beckers (2003). Figura 2. Modelo mais elaborado sobre a influência do sistema nervoso autônomo sobre o coração (SNS = sistema nervoso simpático; SNP = sistema nervoso parassimpático; FC = frequência cardíaca; VS = volume sistólico; RV P= resistência vascular periférica; DC = débito cardíaco). Fonte: Aubert, Seps e Beckers (2003). O coração não é um metrônomo e seus batimentos não possuem a regularidade de um relógio, portanto, alterações na frequência cardíaca, definidas como variabilidade da frequência cardíaca (VFC), são normais e esperadas em indivíduos saudáveis (RASSI, 2000). De forma geral, a variabilidade da frequência cardíaca descreve as oscilações dos intervalos entre batimentos cardíacos 21 consecutivos (intervalos RR), que estão relacionadas às influências do sistema nervoso autônomo sobre o nó sinoatrial, sendo uma medida não invasiva, que pode ser utilizada para identificar fenômenos relacionados ao sistema nervoso autônomo (AUBERT; SEPS; BECKERS, 2003; VANDERLEI et al., 2009). Atualmente, as pesquisas científicas têm buscado técnicas pouco invasivas e que possam auxiliar o organismo a se autorrecuperar, minimizando o uso de medicamentos, promovendo ação anti-inflamatória, aliviando dores e acelerando o processo de reparo. O uso de recursos terapêuticos baseados na manipulação da radiação óptica não ionizante, tais como o laser de baixa potência e os acessórios contendo cerâmica em pó, tem sido cada vez mais pesquisados, com o objetivo de proporcionar benefícios para os pacientes (CONRADO; MUNIN, 2011). A radiação luminosa na região do vermelho e infravermelho próximo catalisam reações bioquímicas que conduzem a variações no metabolismo celular (KARU, 1987; RIGAU, 1996). Alguns trabalhos têm apontado que dispositivos contendo alguns tipos de cerâmicas emissoras de radiação infravermelha com comprimento de onda mais longo, são também capazes de promover o efeito de biomodulação tecidual por mecanismos ainda não completamente esclarecidos (CONRADO; MUNIN, 2013; KO; BERBRAYER, 2002; YOO et al., 2002). A cerâmica é uma classe de emissores de radiação infravermelha que, na forma de partículas ultrafinas e ultrapuras (nanopartículas), permite sua incorporação em cremes e tecidos. Tais materiais cerâmicos emitem radiação infravermelha longa, quando submetidos à temperatura do corpo. Há relatos publicados na literatura sobre uma melhora significativa em condições patológicas, tais como diminuição da sintomatologia na síndrome de Raynauld, tratamento de discrasias sanguíneas e celulite bem como diminuição de medidas corporais, mediante a utilização de acessórios contendo emissores de cerâmica (CONRADO; MUNIN, 2011; KO; BERBRAYER, 2002; YOO et al., 2002). Atualmente algumas pesquisas estão sendo realizas com a finalidade de avaliar se as roupas impregnadas com nanocerâmica poderiam promover um incremento da aptidão física em atletas. No entanto, o fato de que a radiação infravermelha longa possa levar a um aumento da temperatura cutânea e vasodilatação, traz a preocupação de que a estimulação de receptores na pele possa induzir a alterações no sistema nervoso autônomo e sua expressão sobre o coração. Atualmente tem sido bem demonstrado que alterações autonômicas têm 22 um papel importante como modulador na gênese das arritmias cardíacas (MOREIRA; DARRIEUX, 2013). O presente estudo propõe avaliar por meio do estudo da variabilidade da frequência cardíaca se o uso de roupas impregnadas com nanocerâmica poderia levar a alterações na ação do sistema nervoso autônomo sobre o coração. 1.1. Objetivo geral Avaliar o efeito causado por roupas impregnadas com nanocerâmica na variabilidade da frequência cardíaca de participantes sedentários hígidos. 1.2. Objetivos específicos Avaliar comparativamente, por meio do computador de treino Polar RS800CX, as seguintes variáveis: 1- Análise da variabilidade da frequência no domínio do tempo: a- SDNN - Desvio-padrão de todos os intervalos RR normais gravados em 20 min, expresso em ms. b- r-MSSD - Raiz quadrada da média do quadrado das diferenças entre intervalos RR normais adjacentes, em 20 min, expresso em ms. 2- Análise da frequência cardíaca no domínio da frequência (Transformada Rápida de Fourrier): a- LF - Componente de baixa frequência (0,04-0,15 Hz) do poder espectral, em valores absolutos, expresso em ms². b- HF - Componente de alta frequência do poder espectral (0,15-0,4 Hz), em valores absolutos, expresso em ms². 23 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1. Variabilidade da frequência cardíaca A relevância da VFC foi primeiramente apreciada por Hon e Lee (1965) ao notarem que o sofrimento fetal era precedido por alterações nos intervalos entre os batimentos cardíacos, antes que ocorressem alterações na frequência cardíaca. Posteriormente foi observado que uma alta VFC após infarto agudo do miocárdio prognosticava uma menor mortalidade intra-hospitalar (WOLF et al., 1978). Pacientes com valores menores que 50 ms no desvio-padrão de todos os intervalos RR normais (SDNN) obtidos através de monitorização Holter de 24 horas tiveram um risco relativo de morte 5,3 vezes maior que aqueles com valores acima de 100 ms (KLEIGER et al., 2005). Uma baixa VFC antes da alta hospitalar em pacientes com infarto agudo do miocárdio esteve relacionada com maior chance de desenvolver dilatação ventricular esquerda (DAMBRINK et al., 1994). Indivíduos com menor variabilidade da frequência cardíaca obtida através da análise do poder espectral mostraram um risco maior de desenvolver morte cardíaca súbita (MYERS et al., 1986). Em pacientes com diabetes melitus foi encontrada redução na variabilidade da frequência cardíaca mesmo em pacientes sem sinais cardiovasculares de neuropatia autonômica (MURRAY et al., 1975). Akserold et al. (1991) demonstraram que o SNS e o SNP possuíam frequências específicas na análise espectral da VFC e que o sistema reninaangiotensina modulavam fortemente a amplitude do pico espectral na frequência de 0,04 Hz. A VFC descreve as oscilações dos intervalos entre batimentos cardíacos consecutivos (intervalos RR) resultante da interação entre múltiplos mecanismos fisiológicos que regulam a frequência cardíaca (BILCHICK; BERGER, 2006; BUCCELLETTI et al., 2009). Como estes são influenciados pela interação entre o SNP e o SNS, a VFC pode ser usada como uma medida indireta de avaliação do funcionamento do SNA, desde que o coração seja capaz de responder adequadamente a estes estímulos (RAJENDRA et al., 2006). A figura 3 mostra um tacograma com a variação da frequência cardíaca de um indivíduo normal. 24 Figura 3. Variação da frequência cardíaca de um indivíduo normal. Fonte: Rajendra et al. (2006). Indivíduos saudáveis apresentam uma alta VFC, mostrando um sistema nervoso autônomo eficiente, enquanto aqueles que apresentam uma baixa VFC provavelmente estão apresentando alguma alteração fisiológica, indicando a necessidade de uma investigação mais detalhada no sentido de identificar a causa desta alteração (VANDERLEI et al., 2009). Os dados para a análise da VFC são adquiridos de séries temporais de intervalos RR, ou seja, a sequência de intervalos entre pontos fiduciais das ondas R de complexos QRS sucessivos em gravações eletrocardiográficas de 24 horas, usualmente incorporadas em “softwares” de análise de Holter ou através da análise de segmentos de curta duração, estes permitindo comparações da variabilidade da frequência cardíaca durante várias atividades, como no repouso, sono, administração de drogas, estimulação carotídea, mudanças posturais, dentre outras (KUUSELA, 2013; RASSI, 2000; TASK FORCE, 1996). Alguns autores recomendam gravações com um mínimo de 5 a 10 min de duração ou que abarquem pelo menos duas vezes o comprimento de onda do componente de menor frequência quando forem utilizados índices no domínio da frequência (AUBERT; SEPS; BECKERS, 2003). A análise da VFC baseia-se em alterações nos ciclos sinusais, pressupondose então que a detecção de complexos QRS não originados de despolarizações sinusais, a presença de artefatos (mau contato nos eletrodos, movimentos do indivíduo), e a não detecção de complexos QRS levem a alterações nos resultados da análise. Estes problemas podem ser sobrepujados através da inspeção cuidadosa das séries temporais obtidas, selecionando segmentos sem artefatos ou eliminando artefatos e usando de técnicas como a interpolação (substituir 25 batimentos a serem corrigidos pela média de batimentos que precedem e sucedem os artefatos) (AUBERT; SEPS; BECKERS, 2003; KUUSELA, 2013). É recomendada uma frequência de amostragem mínima de 250 Hz e máxima de 1000 Hz com objetivo de conseguir uma resolução temporal e definição de eventos adequada (AUBERT; SEPS; BECKERS, 2003). Um dispositivo que mostrou uma boa acurácia na aquisição dos sinais nos registros em exercícios de baixa intensidade, além de ser bastante acessível devido ao baixo custo é o cardiofrequencímetro, sendo o modelo Polar S810i um dos que possuem estas características (VANDERLEI et al., 2008). O cálculo da VFC tanto no domínio do tempo quanto no domínio da frequência com dados obtidos através do Polar S810i é tão confiável quanto os adquiridos com um conversor de sinais eletrocardiográficos (GAMELIN; BERTHOIN; BOSQUET, 2006; KINGSLEY; LEWIS; MARSON, 2005; VANDERLEI et al., 2008). 2.1.1. Métodos de análise da variabilidade da frequência cardíaca Vários métodos podem ser usados para avaliar a variabilidade da frequência cardíaca, sendo que atualmente eles são divididos em métodos lineares e não lineares, estes baseados na teoria do caos. Os métodos lineares são os mais simples de serem usados e vem sendo empregados há vários anos. Compreendem os baseados no domínio do tempo e os baseados no domínio da frequência. Os vários métodos de análise da VFC se complementam, não existindo nenhum que possa ser considerado superior ao outro ou que possa ser classificado como “gold standard” (LAHIRI; KANNANKERIL; GOLDBERGER, 2008). 2.1.1.1. Métodos no domínio do tempo Os métodos no domínio do tempo são os mais simples de serem empregados. Nestes a frequência cardíaca ou mais comumente o intervalo entre os batimentos cardíacos são mensurados. Estas variáveis podem ser obtidas de traçados eletrocardiográficos de longa duração como no Holter de 24 horas ou de segmentos mais curtos que permitem a comparação da VFC feita durante certas atividades, como sono, repouso, etc... (TASK FORCE, 1996). 26 A variabilidade da frequência cardíaca não se constitui num processo estacionário, onde a média e a variância são independentes da extensão da aquisição dos dados. Portanto, resultados obtidos de segmentos de longa duração (registro de 24 horas), não devem ser comparados com os obtidos dos segmentos de curta duração (BILCHICK; BERGER, 2006) Os métodos no domínio do tempo são divididos em métodos estatísticos e métodos geométricos. Os métodos estatísticos mais empregados são: a) SDNN - Desvio-padrão de todos os intervalos RR normais gravados em um intervalo de tempo, expresso em ms. Figura 4. Exemplo simbólico de SDNN - Desvio-padrão de todos os intervalos RR normais gravados em um intervalo de tempo, expresso em ms. Fonte: Modificado de Rassi (2000). b) SDANN - Desvio-padrão das médias dos intervalos RR normais a cada 5 min gravados em um intervalo de tempo, expresso em ms. Figura 5. Exemplo simbólico de SDANN - Desvio-padrão das médias dos intervalos RR normais a cada 5 min gravados em um intervalo de tempo, expresso em ms. Fonte: Modificado de Rassi (2000). 27 c) SDNNindex - Média do desvio-padrão dos intervalos RR normais, a cada 5 min gravados em um intervalo de tempo, expresso em ms. Figura 6. Exemplo simbólico de SDNNindex - Média do desvio-padrão dos intervalos RR normais, a cada 5 min gravados em um intervalo de tempo, expresso em ms. Fonte: Modificado de Rassi (2000). d) RMSSD - Raiz quadrada da média do quadrado das diferenças entre intervalos RR normais adjacentes, gravados em um intervalo de tempo, expresso em ms. Figura 7. Exemplo simbólico de RMSSD - Raiz quadrada da média do quadrado das diferenças entre intervalos RR normais adjacentes, gravados em um intervalo de tempo, expresso em ms. Fonte: Modificado de Rassi (2000). e) PNN50 - Porcentagem dos intervalos RR adjacentes com duração maior que 50 ms. Figura 8. Exemplo simbólico de PNN50 - Porcentagem dos intervalos RR adjacentes com duração maior que 50 ms. Os intervalos 2º, 8º e 10º apresentam diferença maior que 50 ms. Fonte: Modificado de Rassi (2000). 28 Os métodos SDNN, SDANN e SDNNindex, são obtidos através da medida direta dos intervalos RR usualmente em registros de longa duração e refletem a variabilidade total e portanto todos os componentes cíclicos responsáveis pela variabilidade no segmento analisado. Representam a contribuição dos componentes simpático e parassimpático do SNA e correlacionam-se com os componentes de baixa frequência (LF) do poder espectral. Os métodos RMSSD e PNN50 correspondem à medida das diferenças entre RR consecutivos, sendo por isto considerados métodos de avaliação de curto prazo da VFC. Eles refletem a atividade parassimpática e correlacionam-se com os componentes de alta frequência (HF) do poder espectral (TASK FORCE, 1996). Os métodos geométricos atualmente empregados são o índice triangular e o plotagem de Lorenz (plotagem de Poincaré ou mapa de retorno). O índice triangular é calculado através da construção de um histograma de densidade dos intervalos RR normais. Na construção do histograma estão dispostos no eixo horizontal os valores dos intervalos RR normais e no eixo vertical a frequência com que eles aparecem. A união dos pontos da base do histograma com a sua altura forma um triângulo, sendo que o índice triangular é calculado a partir da divisão do número de RR normais (área do triângulo) pela altura, que corresponde ao número de RR com maior frequência (frequência modal) (RASSI, 2000; VANDERLEI et al., 2009). Ele expressa a variabilidade total e possui uma alta correlação com o SDNN (RAJENDRA et al., 2006). A figura 9 demonstra um exemplo de índice triangular. Os dados para construção do histograma são geralmente obtidos com uma frequência de amostragem de 128 Hz (dados obtidos a cada 0,0078 s). 29 Figura 9. O índice triangular é obtido dividindo a integral da área de D pelo valor máximo de Y. Fonte: Modificado de Task Force (1996). A grande vantagem do índice triangular está na sua relativa independência da qualidade dos dados obtidos, já que os batimentos ectópicos e os batimentos não detectados acabam ficando fora triângulo usado para seu cálculo. Isto reduz a necessidade de pré-processamento dos dados obtidos. A maior desvantagem deste método está na necessidade da obtenção de um número razoável de intervalos RR para a construção do modelo geométrico (no mínimo 20 min e idealmente 24 horas) (TASK FORCE, 1996) Na Plotagem de Lorenz (Plotagem de Poincaré) é usado um plano cartesiano constituído de pares ordenados de valores de RR de uma série temporal. No eixo das abscissas (eixo x) um intervalo RR é correlacionado com o intervalo RR seguinte representado no eixo das ordenadas (eixo y) de modo a formar pontos. A obtenção de dados por períodos longos de monitorização permite a formação de figuras geométricas, podendo estas ser analisadas de modo qualitativo ou quantitativo. A análise qualitativa baseia-se na avaliação da figura formada pelo seu atrator, que pode ter padrões característicos, traduzindo o comportamento da VFC. Indivíduos com variabilidade da frequência cardíaca adequada levam a formação de figuras amplas, tanto na largura como no comprimento, semelhantes à figura de um cometa enquanto aqueles com uma menor variabilidade da frequência cardíaca 30 apresentam formas geométricas mais compactas semelhantes a um torpedo (RASSI, 2000; VANDERLEI et al., 2009). Na avaliação quantitativa da plotagem de Lorenz são obtidos três índices: SD1, SD2 e a razão SD1/SD2 (Figura 10). SD1 representa o desvio padrão dos pontos perpendiculares à linha de identidade e reflete as mudanças batimento a batimento na frequência cardíaca, apresentando uma correlação estreita com o RMSSD e por isto pode ser considerado um índice de atividade parassimpática (KAMEN; KRUM; TONKIN, 1996). SD2 representa o desvio padrão ao longo da linha de identidade e representa a variabilidade da frequência cardíaca em registro de longa duração, apresentando correlação com os índices que traduzem a variabilidade em longo prazo (RASSI, 2000; VANDERLEI et al., 2009). A relação SD1/SD2 representa a razão entre as alterações de curto prazo e as de longo prazo. Figura 10. Exemplo de Plotagem de Poincaré. Fonte: Modificado de Huikuri et al. (2003). 31 2.1.1.2. Métodos no domínio da frequência Na análise no domínio da frequência são usados algoritmos matemáticos que calculam a partir do tacograma a densidade da potência espectral, permitindo a decomposição da VFC em bandas de frequência. Os algoritmos mais empregados são a transformada rápida de Fourier e o modelo auto regressivo. Nos registros de curta duração (2-5 min) são encontrados três componentes: 1- Componente de alta frequência (HF - High frequency) - 0,15-0,4 Hz; 2- Componente de baixa frequência (LH - Low frequency) - 0,04-0,15 Hz; 3- Componente de frequência muito baixa (VLF - Very low frequency) - menor que 0,04 Hz. Nos registros de longa duração ainda é encontrado um quarto componente, de frequência ultrabaixa (ULF), com frequência menor que 0,003 Hz. Este componente contribui para a maior parte do poder espectral total (BIGGER et al., 1992). Os valores das bandas de frequência são normalmente expressos em valores absolutos (ms2). Os componentes LF e HF podem ser também expressos em unidades normalizadas obtidas através da divisão de cada componente pelo poder espectral total subtraído do componente VLF, sendo o resultado multiplicado por 100 (Figura 11). A área sob a curva da densidade de potência espectral representa a variabilidade total e é equivalente à variância do sinal. O componente HF corresponde à VFC relacionada à arritmia sinusal respiratória e é um marcador da atividade vagal sobre o coração. O componente LF tem uma influência do SNS bem estabelecida, porém apresenta também oscilações consequentes à atividade do SNP e é relacionado à sensibilidade baroreflexa (KUUSELA, 2013). A relação LF/HF representa o balanço simpato-vagal sobre o coração (BILCHICK; BERGER, 2006). O componente VLF parece ser relacionado ao tono vasomotor, a termorregulação e ao sistema renina-angiotensina. 32 Figura 11. Análise espectral (modelo autorregressivo) de VFC em um indivíduo saudável no repouso e durante “tilt test” em 90º mostrando o aumento do componente LF e diminuição do componente HF do poder espectral total com a posição supina. O gráfico “pizza” mostra a contribuição relativa dos dois componentes. Fonte: Modificado de Task Force (1996). 2.1.2. Aplicações clínicas da variabilidade da frequência cardíaca 2.1.2.1. Variabilidade da frequência cardíaca e infarto do miocárdio Em alguns pacientes durante a fase aguda do infarto do miocárdio a variabilidade da frequência cardíaca, encontra-se diminuída e está relacionada à presença de alterações clínicas e hemodinâmicas que denotam maior gravidade, podendo ser usada como instrumento para estratificação de risco nestes pacientes (BIGGER et al., 1993). Foi demonstrado que a variabilidade cai em média para 25 a 50% dos valores normais e que após três meses atinge um patamar de estabilidade, embora em valores abaixo do normal (BIGGER et al., 1993). A causa desta baixa variabilidade da frequência cardíaca não está bem estabelecida, porém, parece estar relacionada à diminuição da atividade vagal e/ou ao aumento da atividade simpática atuando sobre o coração (CHRISTOFER et al., 1992). O aumento da atividade simpática evidenciada pela diminuição da variabilidade da frequência cardíaca pode ser prejudicial nas fases iniciais do remodelamento cardíaco, quando a formação do tecido cicatricial não está completada, levando a dilatação do coração (Figura 12) (DAMBRINK et al., 1994). 33 Relaciona-se também a uma maior propensão ao desenvolvimento de arritmias malignas, inclusive à morte súbita (CRIPPS et al., 1991). Figura 12. Aumento no volume sistólico final do ventrículo esquerdo (VSFVE) antes da alta hospitalar e após 12 meses em pacientes após infarto agudo do miocárdio, com índice de variabilidade da frequência cardíaca (IVFC) menor ou igual a 25 e nos pacientes com IVFC maior que 25. Após 12 meses o VSFVE aumentou nos pacientes com IVFC menor que 25. Fonte: Modificado de Dambrink et al. (1994). Farrell et al. (1991) estudando pacientes com infarto do miocárdio antes da alta hospitalar concluíram que uma menor variabilidade da frequência cardíaca avaliada através do índice triangular, associada ou não a presença de potenciais tardios no eletrocardiograma de alta resolução e de formas ventriculares repetitivas no Holter de 24 horas, era um forte preditor de mortalidade e de desenvolvimento de eventos arrítmicos. Em 715 pacientes estudados 2 semanas após a oclusão coronária, Bigger et al. (1992) encontraram uma forte associação entre mortalidade e valores baixos do poder espectral total e dos componentes de frequência ultrabaixa e de frequência muito-baixa (Figura 13). Esta associação se estendeu para todos os componentes do poder espectral quando analisada após um ano do evento coronariano (BIGGER et al., 1993). 34 Figura 13. Curva de sobrevida de Kaplan-Meier de 715 pacientes divididos em grupos de alta e baixa variabilidade da frequência cardíaca avaliados por método no domínio da frequência- frequência ultrabaixa (ULF), frequência muito baixa (VLF), frequência baixa (LF) e frequência alta (HF). Fonte: Modificado de Bigger et al. (1992). Alguns estudos designados para avaliar se estratégias terapêuticas mais recentes, como o uso mais extensivo de betabloqueadores e a revascularização miocárdica, haviam mudado o perfil de risco dos pacientes sobreviventes de infarto agudo do miocárdio mostraram que o SDNN foi incapaz de predizer a ocorrência de morte súbita (HUIKURI et al., 2003; MAKIKALLIO et al., 2005). No entanto, Kunz et al. (2012) encontraram uma baixa variabilidade da frequência cardíaca, avaliada por métodos no domínio do tempo e da frequência, em pacientes no 2º e 7º dia de evolução do infarto agudo do miocárdio. Todos os pacientes haviam sido submetidos à recanalização mecânica ou química e estavam em uso de betabloqueadores. Em metanálise avaliando a associação entre VFC e mortalidade após infarto do miocárdio, Buccelletti et al. (2009) encontraram que pacientes com SDNN menor que 70 ms, obtidos através de gravações de Holter de 24 horas apresentavam uma mortalidade em 3 anos quatro vezes maior que aqueles com SDNN superior a 70 ms. 35 2.1.2.2. Variabilidade da frequência cardíaca e diabetes Uma das principais complicações do diabetes melitus tipo I e tipo II é a neuropatia, particularmente a sua forma cardíaca (neuropatia autonômica cardíaca), consequência de lesões nas fibras nervosas que inervam o coração e vasos sanguíneos, o que ocasiona alterações no controle da frequência cardíaca e do tônus vascular. Ela é relacionada à duração do diabetes e aos níveis sanguíneos de glicose e seu reconhecimento precoce é importante devido à sua associação com uma maior mortalidade (PELTIER; DAVIS, 2012; ZIEGLER et al., 2008). Estudos longitudinais tem mostrado que pacientes com diabetes melitus apresentam um declínio mais rápido nos valores de SDNN e rMSSD, quando comparados com pessoas não diabéticas (AKYEL et al., 2012; SCHROEDER et al., 2005). Estas alterações aparecem precocemente na evolução do diabetes e são de caráter progressivo. O estudo da variabilidade da frequência cardíaca é um método complementar importante no diagnóstico e acompanhamento destes pacientes (EWING; CLARKE, 1982). Tale e Sontakke (2011) encontraram uma menor variabilidade da frequência cardíaca, tanto por métodos baseados no tempo quanto por métodos baseados na frequência, em pacientes diabéticos quando comparados com pacientes não diabéticos. Spallone et al. (1993) estudando a pressão arterial e a variabilidade da frequência cardíaca através de métodos no domínio da frequência em pacientes diabéticos encontraram uma menor queda noturna da pressão arterial, menores valores diurnos do componente de baixa-frequência (LF), menores valores noturnos do componente de alta-frequência (HF), menores valores diurnos da relação LF/HF e um menor decréscimo noturno da relação LF/HF, quando comparados com controles, concluindo que a menor queda noturna da pressão arterial estava associada a uma predominância do tônus simpático neste período o que poderia representar um fator de risco para eventos cardiovasculares nesta população. As manifestações clínicas mais frequentes da neuropatia autonômica cardíaca são a taquicardia em repouso, hipotensão ortostostática, intolerância ao exercício, labilidade cardiovascular no intraoperatório, infarto do miocárdio silencioso e mortalidade aumentada (PELTIER; DAVIS, 2012). 36 Pacientes diabéticos apresentam morbimortalidade cardiovascular perioperatória 2 a 3 vezes maior que pacientes não diabéticos. Os pacientes portadores de neuropatia autonômica cardíaca necessitam do uso de drogas vasopressoras mais frequentemente que os não portadores. São também mais sujeitos a hipotermia com consequente diminuição no clearance de drogas e dificuldade na cicatrização de feridas. Pacientes diabéticos que apresentam uma baixa variabilidade da frequência cardíaca, avaliada tanto por métodos no domínio do tempo quanto no domínio da frequência, são mais propensos a apresentar eventos cardiovasculares relacionados à doença coronária (LIAO et al., 2002). A mortalidade pós-infarto do miocárdio em pacientes com diabetes melitus parece ser maior que nos pacientes sem diabetes e o estudo da variabilidade da frequência cardíaca tem um papel importante na identificação dos pacientes de maior risco (VINIK; ZIEGLER, 2007). Concluindo, a neuropatia autonômica cardíaca relacionada ao diabetes mellitus está associada a uma maior mortalidade e o seu reconhecimento precoce é de suma importância no sentido de se procurar atingir um controle glicêmico mais rígido nos seus portadores. O estudo da variabilidade da frequência cardíaca é um meio de diagnosticar esta afecção mesmo antes do aparecimento dos sintomas. 2.1.2.3. A influência do exercício físico sobre a variabilidade da frequência cardíaca A atividade física regular é um instrumento importante na manutenção da saúde de um modo geral e é associada com a melhora da capacidade funcional em várias condições, como as doenças cardiovasculares, obesidade e diabetes tipo II. Ajuda na prevenção da depressão e na melhora da autoestima (FU; LEVINE, 2012). Existem atualmente evidências de que estes efeitos benéficos são em parte devido a modificações na função do sistema nervoso autônomo (AUBERT; SEPS; BECKERS, 2003; FU; LEVINE, 2012). Mecanismos neurais são responsáveis pela resposta inicial ao exercício levando a modificações na frequência cardíaca e na pressão arterial (AUBERT; SEPS; BECKERS, 2003). 37 Centros corticais, hipotalâmicos e mesencefálicos são responsáveis pela resposta cardiovascular inicial ao exercício, controlando as funções locomotoras, cardiovasculares e ventilatórias. Com a continuação do exercício, sinais oriundos de barorreceptores e de receptores mecânicos e metabólicos localizados em grupos musculares ativos fornecem informações aos centros cardiovasculares cerebrais que vão regular a oferta e o consumo de oxigênio (FU; LEVINE, 2012). Esta resposta ocorre através de vias eferentes parassimpáticas (vagais) e simpáticas, levando a uma ativação simpática e aumento da frequência e contratilidade cardíaca, vasoconstrição na musculatura inativa e vasodilatação nos grupos musculares em atividade. O aumento da frequência cardíaca ocorre por conta da estimulação neural ou por aumento de catecolaminas circulantes (AUBERT; SEPS; BECKERS, 2003; FU; LEVINE, 2012). A atividade física regular resulta em uma melhora do balanço autonômico cardíaco com atenuação da atividade do sistema nervoso simpático, aumento do tônus vagal e melhora da sensibilidade baroreflexa. Indivíduos bem condicionados fisicamente apresentam uma menor frequência cardíaca em repouso quando comparados com pessoas sedentárias (AUBERT; SEPS; BECKERS, 2003). Estas modificações autonômicas estão relacionadas a várias alterações fisiológicas benéficas como redução dos níveis pressóricos, melhora da função endotelial, da função cardíaca e da resistência insulínica, diminuição da obesidade, aumento do volume plasmático e da massa de hemoglobina e melhora da função renal-adrenal (FU; LEVINE, 2012). A atividade física regular tem o potencial de reverter a disfunção autonômica e a redução da atividade baroreflexa que acompanha o envelhecimento (JOYNER; GREEN, 2009). Exercícios de moderada intensidade melhoram a diminuição da variabilidade da frequência cardíaca associada à menopausa (EARNEST et al., 2008). O treinamento físico tem sido usado no tratamento de doenças cardíacas, acreditando-se que o aumento da sensibilidade reflexa e da variabilidade de frequência cardíaca esteja relacionado à prevenção da morte súbita (FU; LEVINE, 2012). Aubert, Beckers e Ramaekers (2001), usando os índices baseados no domínio do tempo rMMSD e pNN50, encontraram um aumento da atividade vagal em atletas condicionados aerobiamente em comparação com aqueles condicionados 38 aerobiamente. Mostraram também que no domínio da frequência o treinamento aeróbico induziu a um aumento dos componentes de alta frequência (HF) e de baixa frequência (LF) na posição ortostática e do componente de baixa frequência na posição supina. Eles concluíram que o condicionamento físico através de exercícios aeróbicos leva a alterações na variabilidade da frequência cardíaca o que poderia trazer benefícios para o sistema cardiovascular. Melanson e Freedson (2001) realizaram um estudo no qual foram comparados onze indivíduos previamente sedentários que participaram em um programa de treinamento físico por dezesseis semanas (três vezes por semana, trinta minutos por dia) com cinco indivíduos controles não participantes de treinamento físico para determinar o efeito temporal de um programa de exercício de intensidade moderada-vigorosa sobre a variabilidade da frequência cardíaca. Foram avaliados os índices no domínio do tempo SDNN, PNN50 e rMSSD e no domínio da frequência os componentes HF e LF através da técnica da transformada rápida de Fourier. Eles encontraram valores significativamente mais elevados de PNN50 após 12 semanas, rMSSD após 12 e 16 semanas e de HF após 12 e 16 semanas no grupo sob treinamento e concluíram que um programa de exercício de intensidade moderada-vigorosa é capaz de elevar as medidas da VFC dentro de 12 semanas. Sandercock, Bromley e Brodie (2005) desenvolveram uma metanálise com a finalidade de avaliar os efeitos do treinamento físico sobre a frequência cardíaca e sobre as medidas da variabilidade da frequência cardíaca associadas com a modulação vagal cardíaca e quantificar a relação entre as alterações nas medidas destas variáveis. Foi analisado o componente de alta frequência (HF) do poder espectral e o cálculo dos intervalos RR. Os autores concluíram que o treinamento físico trouxe um aumento significativo na duração dos intervalos RR e no componente de alta frequência (HF) e sugerem que outros fatores além do aumento do tônus vagal possam estar envolvidos no desenvolvimento da bradicardia relacionada ao condicionamento físico. 2.2 - Radiação infravermelha A radiação óptica infravermelha se encontra na faixa do espectro eletromagnético com comprimento de onda de aproximadamente 780 nm a 1 mm. Ela é subdividida 39 em radiação infravermelha-A ou curta (0,78-1,4 µm), infravermelha-B ou média (1,43 µm) e infravermelha-C ou longa (3 µm-1 mm) (Tabela 1) (ZIEGELBERGER, 2006). Por outro lado, a classificação adotada pela Comissão Internacional em Iluminação define outros limites para as diferentes faixas (Tabela 2). Tabela 1. Subdivisão da radiação infravermelha segundo a norma ISO 20473. NOME COMPRIMENTO DE ONDA R. INFRAVERMELHA CURTA 0,78 - 3 µm R. INFRAVERMELHA MÉDIA 3,0 - 50 µm R. INFRAVERMELHA LONGA 50 - 1000 µm Fonte: Modificado de Vatansever e Hamblin (2012). Tabela 2. Subdivisão da radiação infravermelha segundo a Comissão Internacional em Iluminação. NOME COMPRIMENTO DE ONDA R. INFRAVERMELHA CURTA 0,7 - 1,4 µm R. INFRAVERMELHA MÉDIA 1,4 - 3 µm R. INFRAVERMELHA LONGA 3 - 100 µm Fonte: Modificado de Vatansever e Hamblin (2012). Low e Reed (2001) afirmaram que qualquer corpo aquecido é capaz de emitir, através da vibração molecular, radiação infravermelha e quanto mais alta a temperatura, maior a frequência e menor o comprimento de onda da radiação emitida. O corpo humano também emite radiação infravermelha, principalmente do tipo longo. A radiação infravermelha, também denominada radiação térmica, vem sendo empregada há milênios no tratamento de várias doenças. As saunas aquecidas constituem-se num dos meios mais comuns e mais antigos de proporcionar esta forma de radiação ao corpo humano (VATANSEVER; HAMBLIN, 2012). A radiação óptica pode ser absorvida pela pele sendo a profundidade de penetração dependente primariamente do comprimento de onda da radiação. A radiação infravermelha curta tem a capacidade de penetrar mais profundamente na pele que a radiação infravermelha média e longa (ZIEGELBERGER, 2006). 40 No entanto, a pele é uma estrutura complexa e não homogênea, composta por várias camadas e com formas irregulares, como folículos pilosos e glândulas sudoríparas, fazendo com que a interação com as radiações dependam não somente dos comprimentos de ondas destas, mas também da estrutura, vascularidade e pigmentação da pele (LOW; REED, 2001). Aproximadamente 95% da radiação aplicada perpendicularmente à pele é absorvida, sendo a água e as proteínas os maiores responsáveis por esta absorção (LOW; REED, 2001). Os padrões de penetração diferem muito quando se considera o espectro das radiações infravermelhas e visíveis. O infravermelho com comprimento de onda muito longo (cerca 40 µm) tem um poder de penetração semelhante aos raios de micro-ondas, atingindo vários centímetros de profundidade (LOW; REED, 2001). A radiação infravermelha longa é a única que transfere energia puramente sob a forma de calor e pode ser sentida por termorreceptores da pele humana. Ela é também emitida pelo corpo humano na forma de radiação de corpo negro (VATANSEVER; HAMBLIN, 2012). A interação com os tecidos pode ser de natureza térmica ou fotoquímica, onde os fótons emitidos interagem diretamente com as moléculas levando à alterações químicas (ZIEGELBERGER, 2006). A energia liberada pela radiação infravermelha longa provoca uma movimentação rotacional e vibracional nas ligações moleculares bem como pode entrar em ressonância com as frequências celulares, ocasionando um aumento da temperatura tecidual (VATANSEVER; HAMBLIN, 2012). Efeitos indiretos também são possíveis, como a elevação da temperatura corporal (hipertermia) e alterações celulares que podem interferir com a reparação do DNA e alterações pigmentares (ZIEGELBERGER, 2006). Análise histológica tem mostrado alterações precoces na pele de pessoas expostas agudamente à radiação infravermelha que vão desde vasodilatação, acúmulo perivascular de mastócitos degranulados e indução na expressão de prostaglandinas D2, E2 e F2 (JUHLIN et al., 1983; SCHULZE; SCHMIDT; MAHRLE, 1985). A vasodilatação ocorre nas arteríolas, começa após um período de latência de um a dois minutos e leva a um aumento do metabolismo local (LOW; REED, 2001). Não existem evidencias de que a radiação infravermelha seja carcinogênica, 41 porém ela pode ter um efeito co-carcinogênico por reduzir a reparação do DNA induzida pelos raios ultravioleta (ZIEGELBERGER, 2006). Alguns estudos tem mostrado que a radiação infravermelha longa possui alguns efeitos biológicos que incluem além da vasodilatação, aumento da temperatura local, efeitos analgésicos e anti-inflamatórios (LIN et al., 2008) Estudos pioneiros demonstraram que este tipo de radiação acelera o crescimento em ratos e possui um efeito modulador do sono em ratos e em homens insones (INOUÉ; KABAYA, 1989). A turmalina, uma pedra preciosa composta de silicato de boro, é capaz de quando transformada em pó, emitir radiação infravermelha longa, podendo ser aplicada à pele com o intuito de melhorar o fluxo sanguíneo (VATANSEVER; HAMBLIN, 2012). Yoo et al. (2002) conseguiram elevar em 0,6º a 1,5º centígrados a temperatura da pele de 10 jovens sadios através do uso facial de pó de joias emissoras de radiação infravermelha longa (turmalina e jade), aumento este que provavelmente ocorreu à custa do aumento do fluxo sanguíneo regional. Segundo Low e Reed (2001) o aumento da temperatura tecidual teria como consequência um aumento da taxa metabólica, redução da viscosidade, aumento da extensibilidade do colágeno, estimulação de nervos sensoriais e alterações vasculares, sendo indicado para o alívio da dor, redução do espasmo muscular e aceleração da cicatrização e reparo. A exposição a materiais emissores desta radiação levam ao aumento in vitro do cálcio intracelular de neutrófilos, o que correlaciona com ativação celular e potencialização da função leucocitária e induzindo também a inibição da peroxidação lipídica (NIWA et al., 1993). Existem também evidencias de que este tipo de radiação poderia estimular fibroblastos a produzir colágeno e elastina trazendo benefícios em termos de melhora da textura da pele, diminuição do enrugamento relacionado à idade (LEE; ROH; LEE, 2006) e encurtamento no tempo de cicatrização de feridas (TOYOKAWA et al., 2003). A irradiação de células endoteliais de veia umbilical humana com radiação infravermelha longa induziu a uma maior expressão do gene codificador da hemeoxigenase 1, enzima que além de possuir ação anti-inflamatória, inibe a proliferação de células musculares lisas, agregação plaquetária e vasoespasmo. A produção de 42 hemi-oxigenase 1 foi capaz também de inibir a expressão de moléculas de adesão e diminuir a adesão de monócitos ao endotélio vascular (LIN et al., 2008). A emissão de radiação infravermelha longa com comprimento de onda entre 4 e 20 micrômetros através de incubadora coberta com cerâmica constituída de carbono, sílica, óxido de alumínio e óxido de titânio, mostrou-se eficaz na inibição do crescimento de certas linhagens celulares de câncer de vulva, língua, gengiva, pulmão e mama (ISHIBASHI et al., 2008). Pacientes submetidos à artroplastia total de joelho apresentaram menos dor e menor concentração sérica de interleucina-6 e endotelina-1 quando submetidos à cinco dias de irradiação infravermelha longa nos pontos de acupuntura (WONG et al., 2012). Lin et al. (2007) demonstraram em pacientes portadores de insuficiência renal crônica submetidos à hemodiálise, que o uso de emissor de radiação infravermelha sobre a fístula artério-venosa por 40 min durante as sessões de hemodiálise, resultou em aumento do fluxo sanguíneo e diminuição na incidência de funcionamento inadequado da fístula. Tei et al. (2007) submeteram 20 pacientes portadores de doença arterial periférica de membros inferiores à terapia Waon, que consiste na emissão de radiação infravermelha longa através de sauna seca à 60º centígrados. Os pacientes foram mantidos na sauna por quinze minutos ao dia, durante cinco dias por semana e por dez semanas seguidas. Os pacientes mostraram com o tratamento diminuição no escore de dor, aumento no índice tornozelo-braquial e no fluxo sanguíneo do membro afetado, avaliado através do Doppler, e desenvolvimento de vasos colaterais à angiografia. Houve também melhora parcial ou cicatrização completa das úlceras. Os autores acreditam que o óxido nítrico produzido pela óxido nítrico sintetase endotelial seja o indutor da angiogênese e que a terapia Waon leve a um aumento na expressão da proteína da óxido nítrico sintetase. Acredita-se então que radiação infravermelha longa possa trazer benefícios ao corpo humano melhorando a circulação, revitalizando o metabolismo e aumentando a capacidade dos tecidos em se regenerar. No entanto, pouco se sabe sobre alterações que ela poderia induzir ao sistema nervoso autônomo. No estudo de Lee et al. (2011) foi comparada a variabilidade da frequência cardíaca em cinco indivíduos saudáveis antes e após o emprego de quiropraxia 43 associada ao uso de radiação infravermelha longa e encontraram uma diminuição na relação LF/HF de 1,92 para 1,07 (p < 0,05), indicando uma ativação do sistema nervoso parassimpático e diminuição do tônus simpático. Não foram avaliados outros índices de variabilidade da frequência cardíaca. O dispositivo usado para emissão de radiação infravermelha longa foi o NM-5000P (Nuga Best, Korea) que usa uma cerâmica produzida a partir de turmalina, pedras vulcânicas e germânio natural. Su et al. (2009) compararam 31 pacientes que receberam radiação infravermelha longa em pontos de acupuntura com 30 pacientes nos quais foram utilizadas a aplicação nos mesmos locais de placas aquecidas. Todos os pacientes eram portadores de insuficiência renal crônica terminal. Eles encontraram nos indivíduos que receberam radiação infravermelha, após 12 semanas, um aumento do componente LF de 49,44 ± 79,08 para 131,71 ± 214,36 (p= 0,01). Porém, os outros índices avaliados, SDNN, rMSSD, poder espectral total e HF não mostraram alterações significativas. Liau et al. (2012) investigando o efeito terapêutico da radiação infravermelha longa emitida através de cintas abdominais na dismenorreia encontraram um aumento significativo dos valores de SDNN de 69,2 ± 42,2 ms antes da aplicação da cinta para 97,2 ± 72,8 ms após a aplicação da cinta. Houve um aumento da temperatura e do fluxo sanguíneo abdominal e melhora da sintomatologia nas mulheres tratadas. Leung et al. (2012) estudaram o efeito da administração de radiação infravermelha longa através de placas de biocerâmica em ratos submetidos a estresse audiovisual e em corações isolados de sapos sob infusão de adrenalina e peróxido de hidrogênio (H2O2). A biocerâmica causou um decréscimo significativo na frequência cardíaca e pressão arterial tanto nos ratos como nos corações isolados de sapos com e sem adrenalina e aumentou a contratilidade miocárdica nos corações de sapo sob o efeito inotrópico negativo do H2O2. 2.3. Tecidos impregnados com nanocerâmica Atualmente novas tecnologias foram desenvolvidas visando meios mais simples e eficazes de oferecer a radiação infravermelha longa, ampliando seu espectro de 44 indicações e tornando ela uma modalidade promissora para o manuseio de várias afecções (VATANSEVER; HAMBLIN, 2012). Nos últimos vinte anos a incorporação de conceitos de nanotecnologia permitiu um progresso notável no desenvolvimento de cerâmicas levando à produção de materiais com propriedades e performances incomparáveis (VATANSEVER; HAMBLIN, 2012). As nanocerâmicas são produzidas com partículas ultrafinas e ultrapuras, conceitualmente com diâmetro menor que 100 nanômetros. Elas são constituídas de materiais inorgânicos e sólidos não-metálicos compostos de corpos sintetizados policristalinos, pós finos, cristais únicos, materiais não-cristalinos, filmes espessos e delgados e fibras. Boretos, nitretos, carbonetos e óxidos são os elementos mais empregados na fabricação destas cerâmicas (KHALEEL, 2009). Os processos de produção de cerâmicas a partir de partículas ultrafinas, obtidas tanto por métodos físicos como químicos, incluem a moldagem, extrusão e densificação (compactação). Como resultado, as nanocerâmicas exibem propriedades químicas, físicas, mecânicas e eletromagnéticas únicas que as distinguem de outros materiais o que permite que elas sejam úteis numa ampla gama de aplicações como na eletrônica, indústria aeroespacial, biomedicina, construção e indústria nuclear. Em biomedicina as nanopartículas têm sido usadas em implantes em ortopedia como substitutos de articulação do quadril e em odontologia na confecção de pontes e blocos dentários (KHALEEL, 2009). Outra aplicação promissora é como veículo de drogas que são transportadas encapsuladas, dispersas, absorvidas ou conjugadas às nanopartículas. Esta associação trás algumas vantagens no perfil farmacocinético de algumas drogas uma vez que ela é mais resistente à sedimentação, apresenta uma saturação de solubilidade maior, dissolução rápida e maior adesão ás superfícies biológicas, promovendo um rápido início de ação e melhorando a biodisponibilidade das drogas (BAMRUNGSAP et al., 2012). Meyers et al. (2013) conduziram uma excelente revisão sobre o uso de nanopartículas, inorgânicas e orgânicas, no diagnóstico e tratamento do câncer cerebral e concluíram que apesar do uso destes materiais estar ainda no seu início eles apresentam um papel promissor no manejo desta patologia. Todo material aquecido a certa temperatura, incluindo os materiais cerâmicos emitem radiação eletromagnética, seguindo as leis conhecidas como emissão de 45 corpo negro (black body radiation). Quando aquecidas pelo contato com o corpo humano, à ~36,5°C o corpo emite um espectro de banda larga com pico de emissão em aproximadamente 10 µm, ditado pela conhecida lei de Wien. Além disso, elas também são capazes de refletir parcialmente a radiação infravermelha produzida pelo próprio corpo humano (CONRADO; MUNIN, 2011). Ko e Berbrayer (2002) em estudo duplo-cego encontraram uma melhora na sintomatologia da síndrome de Raynaud em pacientes que usaram luvas impregnadas com cerâmica emissora de radiação infravermelha longa quando comparados com pacientes em uso de luvas placebo, possivelmente pelo efeito vasodilatador deste tipo de radiação. Conrado e Munin (2011) conduziram um estudo no qual avaliaram a eficácia do uso de roupa impregnada com nanocerâmica, na redução de medidas corporais. O estudo foi dividido em dois grupos: um grupo de 22 mulheres sedentárias utilizou roupa feita de tecido impregnado com pó de nanocerâmica composto de alumina, óxido de magnésio, óxido de titânio e sílica e outro grupo utilizou roupa similar sem nanocerâmica. As roupas foram usadas 8 horas por dia e a duração do estudo foi de 30 dias. Foram feitas medidas circunferenciais em oito regiões anatômicas, antes e após o uso das roupas. Os autores encontraram diminuições significativas nas medidas corporais com o uso da roupa contendo nanocerâmica o que poderia ser atribuído a um aumento da microcirculação e do fluxo sanguíneo periférico. Silva et al. (2009) avaliaram o comportamento da dor, intolerância ao frio e índice de movimentos periódicos dos membros em pacientes com síndrome póspoliomielite, com o uso de roupas com biocerâmica MIG3 por 4 semanas. Houve diminuição significativa da dor e dos movimentos periódicos dos membros o que segundo os autores faz com que este tipo de terapia possa ser um coadjuvante no tratamento destas sequelas da poliomielite. 46 3. MATERIAL E MÉTODOS 3.1. Casuística Trata-se de um estudo quantitativo, experimental, longitudinal, prospectivo, contemporâneo, duplo-cego, aleatório, aprovado pelo comitê de ética da Universidade Camilo Castelo Branco sob o protocolo nº 02260612.8.0000.5494. A amostra foi composta por 24 jovens adultos do sexo masculino, entre 18 e 26 anos de idade e hígidos. Foi excluída a participação de mulheres devido a possibilidade de que alterações hormonais inerentes ao ciclo menstrual pudessem levar a alterações autonômicas e da VFC. Primeiramente os candidatos a participarem da pesquisa foram submetidos a uma avaliação médica realizada por cardiologista, com a finalidade de confirmar a ausência de patologias que pudessem levar a alterações na variabilidade da frequência cardíaca. 3.2. Critérios de inclusão a- Jovens hígidos do sexo masculino. 3.3. Critérios de exclusão a- Uso crônico de qualquer tipo de medicamento que pudesse levar à alteração da frequência cardíaca ou de drogas ilícitas. b- Restrições à realização da gravação da frequência cardíaca pelo computador de treino Polar RS800CX. c- Fumantes. d- Portadores de patologias cardíacas ou outras patologias que pudessem levar a alterações na variabilidade da frequência cardíaca. 47 3.4 - Roupas utilizadas no estudo O pó de nanocerâmica, composto basicamente de alumina, óxido de magnésio, óxido de titânio e silício, foi incorporado ao polímero (90% de poliamida e 10% elastano) do qual o tecido foi fabricado. No processo de fabricação, um montante de nanopartículas biocerâmicas foi adicionado ao polímero fundido de modo que as nanopartículas se embutissem no tecido após a extrusão dos fios. A peça de roupa foi então fabricada, sem emenda, a partir dos fios poliméricos. A grande vantagem deste método de fabricação, em comparação com a técnica de colagem de partículas na superfície das fibras do tecido, é que os acessórios terapêuticos podem ser lavados de forma convencional ou serem colocados em uma autoclave, sem risco de perderem a sua propriedade. Também é possível criar diferentes fatores de compressão mecânica em diferentes regiões da mesma peça de roupa com cerâmica impregnada para evitar a distensão da pele e produzir um efeito de drenagem progressiva. Foram utilizadas neste estudo as seguintes peças de roupas: camisetas, bermudas e meias. As peças foram confeccionadas de modo que não havia diferenças visíveis entre as peças com nanocerâmica e as sem nanocerâmica. 3.5. Divisão dos grupos Foi realizado um estudo duplo-cego, de maneira cross-over, ou teste pareado. Todos os participantes da presente pesquisa realizaram o mesmo teste em duas situações: com o traje com nanocerâmica incorporada e também com o traje sem nanocerâmica. A distribuição dos trajes foi feita de maneira aleatória, pois desta forma somente o distribuidor dos trajes teve controle sobre quais sujeitos utilizaram a roupa impregnada com a nanocerâmica emissora de infravermelho longo e quais utilizaram a roupa sem nanocerâmica. Ainda, nem participantes e nem a equipe que aplicou os testes sabiam quais vestimentas continham nanocerâmica e quais não continham. Os 24 participantes foram divididos aleatoriamente em 2 grupos: Grupo A (12 participantes) e Grupo B (12 participantes). 48 A gravação da frequência cardíaca foi realizada utilizando-se o computador de treino Polar RS800CX, versão mais recente do Polar S810i, mas com as mesmas características que permitem uma grande confiabilidade na aquisição dos sinais. No primeiro dia de aplicação da gravação da frequência cardíaca pelo computador de treino Polar RS800CX, o participante utilizou uma das roupas (com ou sem nanocerâmica) e no dia seguinte a outra roupa, ou seja, se no primeiro dia ele usou a roupa com nanocerâmica, no dia seguinte usou a roupa sem nanocerâmica e vice-versa. As roupas foram usadas pelos participantes de acordo com o seu tamanho: pequeno, médio ou grande. As meias foram colocadas até a altura dos joelhos. Todos participantes referiram sentir-se confortáveis com o uso das roupas. 3.6. Índices de variabilidade da frequência cardíaca avaliados a- SDNN - Desvio-padrão de todos os intervalos RR normais gravados em 20 min, expresso em ms. b- rMSSD - Raiz quadrada da média do quadrado das diferenças entre intervalos RR normais adjacentes, em 20 min, expresso em ms. c- LF - Componente de baixa frequência (0,04-0,15 Hz) do poder espectral, em valores absolutos, expresso em ms². d- HF - Componente de alta frequência do poder espectral (0,15-0,4 Hz), em valores absolutos, expresso em ms². 3.7. Protocolo da gravação da frequência cardíaca Todos os participantes foram submetidos à gravação da frequência cardíaca utilizando o Computador de Treino Polar RS800CX, tendo sido realizada no Laboratório de Habilidades Médicas da UNICASTELO, campus Fernandópolis, sob prévia autorização do Coordenador Geral do Campus, Dr. Amauri Piratininga Silva. A aquisição dos dados foi feita sob o mais rigoroso silêncio e com a temperatura ambiente ajustada em 20 graus centígrados. Os participantes vestiram a roupa 2 horas antes da gravação e foram orientados a permanecer sentados, sem fazer atividade física considerável. Vinte minutos previamente à gravação foram levados ao laboratório de habilidades médicas onde permaneceram em repouso no leito. 49 A aquisição do sinal da atividade elétrica cardíaca foi feita por eletrodos previamente umedecidos e conectados a uma cinta elástica colocada na face anterior do tórax na altura do apêndice xifoide, sendo então transmitida pelo Transmissor Polar WearLink® W.I.N.D ao Computador de Treino Polar RS800CX, este instalado no pulso esquerdo do participante. A gravação foi efetuada com os participantes em repouso e na posição supina. Estes foram instruídos a não falarem nem fazerem movimentos durante o exame. A duração da gravação foi de vinte minutos sendo os dados posteriormente transferidos a um microcomputador portátil Dell Vostro 3300® via adaptador IrDA USB Polar® e inseridos no “software” Pró-trainer 5 onde foram submetidos à filtragem para exclusão de erros. Subsequentemente os dados foram inseridos no aplicativo Microsoft Office Excel 2007 e submetidos a uma filtragem manual, tendo sido excluídos os valôres aberrantes (outliers). Os primeiros 1000 intervalos RR foram selecionados para análise da variabilidade da frequência cardíaca. A análise da VFC foi feita utilizando-se o “software” “The Kubios HRV”, desenvolvido pelo Grupo de Análise de Biosinais e Imagem Médica (BSAMIG) do Departamento de Física da Universidade de Kupio, Finlândia. 3.8. Análise estatística As variáveis quantitativas contínuas foram analisadas com auxílio da média e desvio-padrão e comparadas pelo teste t de Student pareado. A representação gráfica dos dados foi feita com auxílio de Gráficos Box-Plot (valor mínimo, quartil inferior, mediana, quartil superior, valor máximo). O software estatístico utilizado foi o StatsDirect versão 1.9.15 (30/11/2011). Foi admitido erro alfa de 5% sendo considerados significantes valores de P≤ 0,05. 50 4. RESULTADOS 4.1. SDNN - Desvio-padrão de todos os intervalos RR normais A tabela 3 mostra os resultados do SDNN encontrado nos participantes em uso de roupa com nanocerâmica e nos participantes em uso de roupa sem nanocerâmica. Usando o teste t de student para comparação entre as médias dos dois grupos verificou-se que a média das diferenças foi de 0,621 ms, com erro padrão de 3,935 e t calculado de 0,15776 para um valor crítico de 2,069. O valor de p foi de 0,876 levando a conclusão de que não houve diferenças significativas nos valores da variabilidade da frequência cardíaca entre os dois grupos quando utilizado o índice SDNN. A figura 14 apresenta as diferenças nos resultados do índice SDNN entre os participantes usando a roupa impregnada com nanocerâmica e com a roupa sem nanocerâmica. A figura 15 mostra um gráfico tipo “box chart” com os valores da média de SDNN dos participantes. Figura 14. Gráfico demonstrando as diferenças nos resultados do índice SDNN entre os participantes usando a roupa impregnada com nanocerâmica e com a roupa sem nanocerâmica. 51 Tabela 3. Tabela com os valores de SDNN encontrados em participantes com roupa placebo e com roupa com nanocerâmica (gravados em 20 min, expresso em ms). Participantes P-1 P-2 P-3 P-4 P-5 P-6 P-7 P-8 P-9 P-10 P-11 P-12 P-13 P-14 P-15 P-16 P-17 P-18 P-19 P-20 P-21 P-22 P-23 P-24 SDNN Sem roupa de Nanocerâmica 43,1 86,6 89,6 29,2 43,0 64,4 119,5 41,1 68,5 51,4 86,4 56,1 39,7 27,4 76,8 78,0 35,4 78,8 63,6 88,8 94,4 41,4 54,6 58,3 SDNN Com roupa de Nanocerâmica 48,4 79,5 120,5 30,6 54,4 35,9 104,3 47,8 77,9 43,1 39,5 51,8 80,4 46,8 58,2 92,9 45,4 61,6 61,8 73,3 77,2 33,6 60,9 75,4 Figura 15. Gráfico tipo “box chart” com os valores das médias do índice SDNN dos participantes com roupa impregnada com nanocerâmica (SDNN) e com roupa placebo, i.e. sem nanocerâmica (SDNN_0). 52 4.2. rMSSD - Raiz quadrada da média do quadrado das diferenças entre intervalos RR normais adjacentes Os valores de rMSSD encontrados nos participantes em uso de roupa com nanocerâmica e nos participantes em uso de roupa placebo são apresentados na tabela 4. O teste t de student usado para comparar as médias dos dois grupos pareados encontrou como média das diferenças de 5,2875, erro padrão de 4,715 e t calculado de 1,1214 para um valor crítico de t de 2,069. O valor de p foi de 0,2737 mostrando não haver diferenças estatisticamente significativas entre os dois grupos avaliados. A figura 16 demonstra as diferenças nos resultados do índice rMSSD entre os participantes em uso da roupa com nanocerâmica e com roupa sem nanocerâmica e a figura 17 um gráfico tipo “box chart” com os valores das médias dos dois grupos. Figura 16. Gráfico demonstrando as diferenças nos resultados do índice rMSSD entre os participantes em uso da roupa com nanocerâmica e com roupa sem nanocerâmica. 53 Tabela 4. Valores da raiz quadrada da média do quadrado das diferenças entre intervalos RR normais adjacentes (rMSSD), em 20 min, expresso em ms para participantes em uso de roupa placebo e em uso de roupa com nanocerâmica. Participantes P-1 P-2 P-3 P-4 P-5 P-6 P-7 P-8 P-9 P-10 P-11 P-12 P-13 P-14 P-15 P-16 P-17 P-18 P-19 P-20 P-21 P-22 P-23 P-24 rMSSD Sem roupa de Nanocerâmica 30,2 61,0 100,7 21,5 28,5 56,4 163,0 46,9 46,5 24,9 28,9 28,9 30,0 9,0 41,5 53,1 20,3 65,4 44,1 42,8 103,6 21,9 47,1 46,3 rMSSD Com roupa de Nanocerâmica 42,8 73,9 99,4 15,0 24,8 19,2 82,7 46,7 44,3 26,2 25,8 27,9 52,3 28,0 33,5 75,9 26,3 49,7 43,0 36,7 68,2 22,4 35,8 66,3 Figura 17. Gráfico tipo “box chart” com os valores das médias do índice rMSSD dos participantes com roupa impregnada com nanocerâmica (rMSSD) e com roupa placebo (rMSSD_0). 54 4.3. LF - Componente de baixa frequência do poder espectral Os valores de LF encontrados nos participantes em uso de roupa com nanocerâmica e nos participantes com roupa placebo são mostrados na tabela 5. O teste t de student usado para comparar as médias dos dois grupos pareados mostrou média das diferenças de 29,33, erro padrão de 147,7 e t calculado de 0,1986 para um valor crítico de t de 2,069. O valor de p encontrado foi de 0,844 mostrando não haver diferenças estatisticamente significativas entre os dois grupos avaliados. A figura 18 mostra as diferenças nos valores de LF encontrados entre os participantes em uso de roupa com nanocerâmica e com roupa placebo. Os valores das médias dos dois grupos são ilustrados na figura 19, tipo “box chart”. Figura 18. Gráfico demonstrando as diferenças nos resultados do componente de baixa frequência LF (0,04-0,15 Hz) em valores absolutos, expresso em ms² entre os participantes usando a roupa placebo e usando a roupa impregnada com nanocerâmica. 55 Tabela 5. Valores de LF (ms²) em participantes com roupa placebo e com roupa impregnada com nanocerâmica. 2 Participantes P-1 P-2 P-3 P-4 P-5 P-6 P-7 P-8 P-9 P-10 P-11 P-12 P-13 P-14 P-15 P-16 P-17 P-18 P-19 P-20 P-21 P-22 P-23 P-24 LF ms Sem roupa de Nanocerâmica 648 1395 2076 267 341 1321 2065 247 1340 556 2863 448 516 210 2044 1233 376 1797 901 1413 1280 438 1028 1183 2 LF ms Com roupa de Nanocerâmica 791 1174 3073 453 296 488 2294 268 1345 725 757 523 1495 1052 700 2340 586 1049 607 1603 1077 327 684 1575 Figura 19. Gráfico tipo “box chart” com os valores das médias do índice LF dos participantes com roupa impregnada com nanocerâmica (LF) e com roupa placebo (LF_0) 56 4.4. HF - Componente de alta frequência do poder espectral A tabela 6 mostra os valores de HF encontrados nos participantes em uso de roupa com nanocerâmica e nos participantes com roupa sem nanocerâmica. Foi usado o teste t de student para comparar as médias dos dois grupos pareados. Foi encontrada uma média das diferenças de 229,125, um erro padrão de 196,766141e o t calculado foi de 1,164453 para um valor crítico de t de 2,069. O valor de p encontrado foi de 0,2562 mostrando não haver diferenças estatisticamente significativas entre os dois grupos avaliados. A figura 20 mostra as diferenças nos valores de HF encontrados entre os participantes em uso da roupa com nanocerâmica e com roupa sem nanocerâmica. Na figura 21, o gráfico estatístico tipo “box chart” demonstra os valores das médias dos dois grupos. Figura 20. Gráfico demonstrando as diferenças nos resultados do índice HF (ms²) entre os participantes usando a roupa placebo e com a roupa impregnada com nanocerâmica. 57 Tabela 6. Valores do componente de alta frequência (HF) do poder espectral (0,15-0,4 Hz), em valores absolutos, expressos em ms² para participantes com roupa placebo e com roupa impregnada com nanocerâmica. 2 Participantes P-1 P-2 P-3 P-4 P-5 P-6 P-7 P-8 P-9 P-10 P-11 P-12 P-13 P-14 P-15 P-16 P-18 P-19 P-20 P-21 P-22 P-23 P-24 HF ms Sem roupa de Nanocerâmica 362 1606 3455 292 445 1371 6582 841 744 154 1228 311 387 34 634 887 1504 655 740 3409 258 742 947 2 HF ms Com roupa de Nanocerâmica 485 1962 3463 92 280 225 2778 831 773 273 253 308 1017 280 508 1701 1194 800 549 1589 164 489 1980 Figura 21. Gráfico tipo “box chart” com os valores das médias do índice HF dos participantes com roupa impregnada com nanocerâmica (HF) e com roupa sem nanocerâmica (HF_0). 58 5. DISCUSSÃO Nosso estudo procurou mostrar por meio da avaliação da variabilidade da frequência cardíaca se o uso de roupas fabricadas com tecidos impregnados com nanocerâmica poderia levar a alterações no sistema nervoso autônomo, uma vez que o processo de emissão de radiação infravermelha longa teoricamente poderia através do aquecimento da pele e estimulação de termorreceptores, induzir respostas autonômicas, o que poderia trazer alguma intranquilidade quanto ao uso destas vestimentas na prática de esportes, haja vista o papel modulador que o sistema nervoso autônomo exerce na gênese das arritmias cardíacas (MOREIRA; DARRIEUX, 2013). Nossos resultados, no entanto, mostraram não haver diferenças estatisticamente significativas nos índices de variabilidade da frequência cardíaca estudados, entre o grupo usando roupa impregnada com nanocerâmica e o grupo com roupa placebo (sem nanocerâmica), podendo-se com isto inferir que a manipulação da radiação infravermelha longa proporcionada por estas roupas não leva a alterações do sistema nervoso autônomo que inerva o coração. Existem poucos estudos publicados avaliando o efeito do emprego da radiação infravermelha longa sobre a variabilidade da frequência cardíaca. Os três estudos encontrados diferem do nosso primeiro pelo fato de terem usados dispositivos diferentes de emissão de radiação infravermelha longa, com comprimentos de onda e níveis de emissividade possivelmente diferentes. Segundo porque em dois deles os participantes apresentavam condições clínicas que intrinsecamente poderiam alterar a variabilidade da frequência cardíaca. No estudo de Su et al. (2009) os participantes eram portadores de insuficiência renal crônica que sabidamente pode ocasionar uma neuropatia com comprometimento do sistema nervoso autônomo, principalmente nos diabéticos, uma vez que o grupo controle apresentava 13 indivíduos com esta patologia. Além disso, a insuficiência renal crônica, principalmente em fases mais avançadas, é um fator de risco para o desenvolvimento de patologias cardíacas, como a cardiopatia isquêmica, a miocardiopatia dilatada, seja ela associada à hipertensão arterial ou ao diabetes mellitus (ZALUNARDO; LEVIN, 2009). Estas cardiopatias poderiam levar a um comprometimento da resposta cardíaca ao “in put” autonômico e com isto a uma 59 alteração nos valores dos índices que medem a variabilidade da frequência cardíaca. Não foi citado se estes pacientes faziam uso de medicações cronotrópicas negativas, frequentemente usadas nestas patologias. No estudo de Liau et al. (2012) foi usada uma cinta abdominal de fibra de carbono, previamente aquecida, para a emissão de radiação infravermelha longa (comprimento de onda entre 4 micrômetros e 16 micrômetros). Foi observado um aumento dos valores de SDNN que reflete todos os componentes cíclicos responsáveis pela variabilidade da frequência cardíaca, mostrando um aumento global da variabilidade. Estes resultados poderiam ser em parte imputados à diminuição da dor causada pela dismenorreia e consequente decréscimo do tônus simpático, e não somente um efeito direto da radiação infravermelha sobre o funcionamento do sistema nervoso autônomo. No estudo de Lee et al. (2011) o dispositivo usado para emissão de radiação infravermelha longa foi o NM-5000P (Nuga Best, Korea) que usa uma cerâmica produzida a partir de turmalina, pedras vulcânicas e germânio natural, aplicado em pontos de acupuntura. O número de participantes foi de cinco pessoas e foi encontrada uma diminuição na relação LF/HF indicando uma ativação do sistema nervoso parassimpático e diminuição do tônus simpático. Não foram avaliados outros índices de variabilidade da frequência cardíaca. No nosso estudo os participantes eram jovens hígidos e em repouso, portanto, em condições estacionárias, como o preconizado na literatura para a aquisição dos dados para o estudo da variabilidade da frequência cardíaca, o que aumentaria a sensibilidade e especificidade do método para a detecção de alterações autonômicas consequentes ao uso da roupa emissora de radiação infravermelha. No entanto, nossos resultados apesar de não mostrarem correlação entre o uso de vestimentas emissoras de radiação infravermelha longa e alterações da variabilidade da frequência cárdica, o que poderia indicar que elas seriam seguras quanto ao fato de não trazerem efeitos colaterais sobre o sistema nervoso autônomo, tem a limitação de que os dados foram adquiridos em repouso, não permitindo com que eles sejam completamente transladados para o seu uso durante a atividade física, uma vez que é bem conhecido que a temperatura corporal tende a subir vertiginosamente durante os exercícios físicos. Nesta situação o sistema nervoso autônomo tem um papel fundamental no controle da temperatura corporal, 60 pois a pele é ricamente inervada por fibras sensitivas e por fibras autonômicas, adrenérgicas e colinérgicas, que proporcionam inervação para folículos pilosos, vasos sanguíneos e glândulas sudoríparas (GIBBONS; FREEMAN, 2012). Uma vez detectado um aumento da temperatura corporal ocorre uma resposta termorregulatória controlada pelo sistema nervoso autônomo que culmina com vasodilatação cutânea e aumento da sudorese, com finalidade de aumentar a troca de calor com o ambiente e diminuição da temperatura corporal (CHARKOUDIAN, 2012). O estudo da variabilidade da frequência cardíaca, durante a atividade física, apresenta problemas técnicos relacionados ao aumento da frequência cardíaca de acordo com a intensidade do exercício, o que levaria a condições não estacionárias, inadequadas para a análise espectral. Isto poderia ser sobrepujado pela utilização de níveis fixos de exercício (AUBERT; SEPS; BECKERS, 2003). Acreditamos que novos estudos poderiam trazer informações valiosas no contexto da atividade física, com o objetivo de avaliar o comportamento da variabilidade da frequência cardíaca e consequentemente da influência do sistema nervoso autônomo sobre o coração relacionado ao uso de roupa impregnada com nanocerâmica emissora de radiação infravermelha longa. Isto poderia ser obtido, como citado acima, por meio da aquisição de dados em níveis fixos de exercício ou imediatamente após atividade física, com os indivíduos em repouso e em condições estacionárias. 61 6. CONCLUSÃO As roupas impregnadas com nanocerâmica não alteram os valores dos índices de variabilidade da frequência cardíaca no domínio do tempo, SDNN e rMSSD e os índices no domínio da frequência, LF e HF, quando estudados em repouso. 62 REFERÊNCIAS AKSEROLD, S.; GORDON, D.; UBEL, F.A. et al. Power spectrum analysis of heart rate fluctuations. A quantitative probe of beat-to-beat cardiovascular control. 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Responsável Legal:.............................................................................................................................. Natureza (grau de parentesco, tutor, curador, etc.): ..................................................... RG Nº:.......................................... Sexo: ( ) M ( ) F Data de Nasc.: ......../........./............. Endereço:...........................................................................Nº:..............Apto:................. Bairro:...........................................................Cidade:..................................................... CEP:...................................................Telefones:........................................................... II – DADOS SOBRE A PESQUISA O estudo será conduzido no Laboratório de Habilidades Médicas da Universidade Camilo Castelo Branco, Campus Fernandópolis-SP. Responsável: Sr. Amauri Piratininga Silva, R.G. 17.139.111-SSP/SP, Coordenador Geral do Campus Fernandópolis da Unicastelo. Título do Protocolo de Pesquisa: Avaliação da variabilidade da frequência cardíaca produzida por tecidos impregnados com nanocerâmica Pesquisador: Luiz Flávio Franqueiro (CV: http://lattes.cnpq.br/)cv_1722661033475559) Documento de Identidade Nº: M2678899 Sexo: ( x ) M ( ) F Cargo/Função: Médico - CRM 44037 e pós-graduando – MESTRADO. Endereço: Rua Aviador Eduardo Borges de Freitas, 117 - Residencial Terra Verde, CEP: 15600-000. E-mail: [email protected] Fones: celular (17 97842002) residencial (17 34422414) Departamento: Pós-graduação - Engenharia biomédica - Universidade Camilo Castelo Branco (UNICASTELO) Orientador: Prof. Dr. Egberto Munin (CV: http://lattes.cnpq.br/3104412068674288) 73 Pesquisa avaliada e autorizada pelo Comitê de Ética em Pesquisa (CEP) da Universidade Camilo Castelo Branco – UNICASTELO, Rua Carolina Fonseca, 584, Itaquera, São Paulo-SP, CEP: 08230-030. Telefone: (11) 20700092. E-mail: [email protected] N° do processo na Plataforma Brasil: III – REGISTRO DAS EXPLICAÇÕES DO PESQUISADOR AO SUJEITO DA PESQUISA OU SEU REPRESENTANTE LEGAL SOBRE A PESQUISA, CONSIGNANDO: Atualmente as pesquisas científicas têm buscado novas técnicas pouco invasivas, ou seja, que não trazem malefícios às pessoas e que possam auxiliar o organismo a se auto-recuperar, minimizando o uso de medicamentos, promovendo ação anti-inflamatória, aliviando dores e acelerando o processo de reparo de feridas. As roupas que serão usadas neste estudo são impregnadas com nanocerâmica e tem a capacidade de quando submetidas à temperatura do corpo emitir radiação infravermelha e levar aos benefícios expostos acima. Vários estudos tem demonstrado que o uso da radiação infravermelha emitida desta maneira não traz malefícios as pessoas. Nesta pesquisa será avaliado se estas roupas tem a capacidade de modificar a frequência de batimentos do coração, através do Polar que é um aparelho que mede a frequência cardíaca. Este aparelho é largamente usado no treinamento físico de atletas e sabidamente incapaz de trazer malefícios à pessoa que faz uso do mesmo. O Polar é constituído de um sensor que deverá ser acoplado ao tórax do sujeito por meio de uma cinta e de um computador colocado no punho, como se fosse um relógio. Ao participar desta pesquisa o sujeito poderá se beneficiar do diagnóstico de eventual anormalidade presente, e ainda contribuir com a coletividade, que se beneficiaria no futuro com os novos conhecimentos. O pesquisador e orientador desde já agradecem aos sujeitos desta pesquisa pela participação. IV – ESCLARECIMENTOS DADOS PELO PESQUISADOR SOBRE GARANTIAS DO SUJEITO DA PESQUISA Asseguro-lhe que serão respeitados os seus direitos de acordo com a Resolução do Conselho Nacional de Saúde nº 196 de 10/10/1996, citados abaixo, tendo você: 1º - a garantia de receber informações gerais sobre a justificativa, os objetivos e os procedimentos que serão utilizados na pesquisa, assim como o esclarecimento e orientação sobre qualquer dúvida referente a esta pesquisa; 2º - a liberdade de retirar o seu consentimento a qualquer momento e/ou deixar de participar deste estudo, sem que isto lhe traga penalização ou prejuízo de qualquer natureza a sua pessoa, ao doente e aos seus familiares; 3º - a segurança de que não será identificado (a) e que será mantido o sigilo e o caráter confidencial de informações relacionadas à sua privacidade; 4º - a garantia de não existência de riscos, danos físicos ou mesmo constrangimento moral e ético; 5º - a garantia de que, se houver despesas decorrentes de sua participação na pesquisa, estas serão garantidas por este pesquisador; 6º - a garantia de que toda e qualquer responsabilidade nas diferentes etapas desta pesquisa é deste pesquisador; 74 7º - a garantia de que todo o material referente à Coleta dos Dados para a construção dessa pesquisa e de outros estudos posteriores correlacionados ficará sob a guarda deste pesquisador, o qual poderá ser solicitado por você a qualquer momento. 8° - o sujeito da pesquisa será encaminhado ao seu médico assistente ou à rede pública, caso julgue necessário o pesquisador médico, mediante guia de encaminhamento. V– CONSENTIMENTO PÓS-ESCLARECIDO Declaro que, após convenientemente esclarecido pelo pesquisador e ter entendido o que me foi explicado, consinto em participar do presente protocolo de pesquisa, e inclusive torná-lo público na dissertação de mestrado e em outros trabalhos científicos do pesquisador médico, Professor Luiz Flávio Franqueiro, e do orientador desta dissertação, o Professor Doutor Egberto Munin, desde que respeitado o aqui estipulado. Sendo assim, declaro o meu consentimento em participar, livre e voluntariamente, como sujeito desta pesquisa, assinando com o pesquisador e rubricamos as páginas anteriores. Fernandópolis,______ de ___________________ de ________. ________________________________________________ Assinatura do participante ou responsável legal Identidade________________________________ Endereço_________________________________ ________________________________________________ Pesquisador: Luiz Flávio Franqueiro RG: M267889 CRM 44037 Endereço: Rua Aviador Eduardo Borges de Freitas, 117- Fernandópolis SP. OBS: Uma cópia deste documento ficará na posse do participante ou seu responsável e outra com o pesquisador. CONTATO / DÚVIDAS: UNICASTELO-FERNANDÓPOLIS [email protected] Fones: 1797842002 (celular) 1734422414 (residencial) 1734654200 (UNICASTELO)