RMMG - Revista Médica de Minas Gerais

Volume: 23. 2 DOI: http://www.dx.doi.org/10.5935/2238-3182.20130035

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Artigos de Revisão

Incentivadores da inspiração: atualidades nas técnicas de espirômetro de incentivo e breath-stacking*

Inspiration boosters: technical updates in incentive spirometers and breath-stacking

Ingrid de Castro Bolina Faria1; Lincoln Marcelo Silveira Freire (in memoriam)2; Walkyria N Oliveira Sampaio3

1. Professora do Centro Universitário de Belo Horizonte. Mestranda em Ciências da Saúde pelo Instituto de Previdência dos Servidores do Estado de Minas Gerais. Belo Horizonte, MG - Brasil
2. Professor Associado do Departamento de Pediatria da Faculdade de Medicina da Universidade Federal de Minas Gerais. Membro do Colegiado do Curso de Pós-Graduaçao em Ciências da Saúde do Instituto de Previdência dos Servidores do Estado de Minas Gerais. Belo Horizonte, MG - Brasil
3. Fisioterapeuta. Professora do Centro Universitário de Belo Horizonte. Belo Horizonte, MG - Brasil

Endereço para correspondência

Ingrid de Castro Bolina Faria
E-mail: ingridcbfaria@hotmail.com

Recebido em: 28/01/2010
Aprovado em: 21/12/2010

Instituiçao: Instituto de Previdência dos Servidores do Estado de Minas Gerais Belo Horizonte, MG - Brasil

Resumo

As técnicas incentivadoras da inspiração foram propostas com o objetivo de promoverem inspirações sustentadas máximas, criando altas pressões transpulmonares, prevenindo o colapso alveolar. Os espirómetros de incentivo são classificados em volume-dependentes e fluxo-dependentes, possuindo mecanismo de biofeedback visual, necessitando da colaboração do indivíduo para efetividade da técnica. Um mecanismo alternativo dos incentivadores inspiratórios que pode ser utilizado em indivíduos pouco ou não cooperativos é denominado breath-stacking. Esta revisão objetiva cotejar a literatura acerca das atualidades dos espirómetros de incentivo volume-dependentes e fluxo-dependentes e a técnica de breath-stacking, comparando os espirómetros de incentivo entre si e ambos com a técnica de breath-stacking. Os espirómetros de incentivo volume-dependentes em relação ao fluxo-dependente possuem vantagens no que se refere a proporcionar menos frequência respiratória, menor volume corrente, maior deslocamento do compartimento abdominal, bem como menos trabalho respiratório adicional. Nas situações em que se comparam os espirómetros de incentivo com a técnica de breath-stacking observam-se mais capacidade inspiratória atingida e mais tempo de expansão pulmonar com a segunda técnica. Além disso, o breath-stacking tem a vantagem de não depender da cooperação do indivíduo e proporcionar significativos volumes pulmonares e promover mais sustentação da inspiração máxima.

Palavras-chave: Inalação/fisiologia; Terapia Respiratória/métodos; Espirometria/métodos; Trabalho Respiratório; Medidas de Volume Pulmonar/métodos; Breath-stacking.

 

INTRODUÇÃO

As técnicas incentivadoras da inspiração foram propostas com o objetivo de promoverem inspirações sustentadas máximas, na tentativa de prevenir e tratar complicações pulmonares pós-operatórias, tais como atelectasias e pneumonias. Essas complicações são decorrentes da depressão do padrao normal da respiração causadas principalmente pela diminuição ou ausência dos suspiros no pós-operatório de cirurgias abdominais superiores e torácicas.

Incentivadores inspiratórios como os aparelhos denominados espirômetro de incentivo (EI) foram propostos1-3 na década de 70 com o intuito de encorajar o paciente, pelo mecanismo de biofeedback visual, a realizar respirações sustentadas máximas, gerando altas pressões transpulmonares, assegurando a estabilidade alveolar e com a participação ativa do paciente. Esses tipos de aparelhos possuem ativação por volume ou fluxo, sendo os EIs volume-dependentes mais eficazes que os EI fluxo-dependentes4-7, possibilitando não só o efeito terapêutico, mas também avaliador.

No entanto, os aparelhos de EI podem ser utilizados somente em pacientes cooperativos que possuam domínio da técnica, para que haja uma resposta avaliadora ou terapêutica satisfatória. Em 1990, Baker et al.8 demonstraram, a partir da técnica desenvolvida por Marini et al.9 para medida de capacidade vital (CV), que pacientes com diferentes diagnósticos etiológicos eram capazes de gerar e sustentar volumes inspiratórios maiores que os alcançados com EI. Essa técnica, denominada de breath-stacking (BS), consiste de inspirações sucessivas através de uma válvula de sentido unidirecional, com bloqueio do ramo expiratório. Possibilita, ainda, o efeito avaliador e terapêutico, mesmo em pacientes não cooperativos.

A técnica de BS parece superior à de EI em relação à capacidade inspiratória (CI) alcançada e ao tempo de expansão pulmonar8,10-13, possivelmente por ser o BS independente da colaboração do paciente.

O objetivo deste artigo é revisar a literatura acerca das atualidades dos Eis volume-dependentes e fluxo-dependentes e a técnica de BS, comparando os EIs entre si e ambos com a técnica de BS.

 

MÉTODOS

Este trabalho constituiu-se na busca por artigos publicados entre janeiro/1970 e novembro/2009, período necessário para a utilização de alguns artigos fundamentais, para a estruturação conceitual e referencial teórico da revisão acerca da relação entre os EI e BS. Foram consultadas as bases de dados Pub-med, Scielo e Cochrane, tendo como palavras-chave os termos espirômetro de incentivo, breath-stacking, capacidade inspiratória, trabalho respiratório, individual e associado, e seus correspondentes na língua inglesa - incentive inspirometers, breath-stacking, ins-piratory capacity, work of breathing.

Os critérios de inclusão foram: a) os termos pesquisados deveriam estar no título e/ou no resumo dos artigos; b) a data de corte para os artigos publicados deveriam estar entre janeiro de 1970 e novembro de 2009; c) os artigos deveriam se relacionar com o tema e objetivo da revisão. O critério de exclusão utilizado foram os artigos que não se adequavam ao objetivo dessa revisão.

 

RESULTADOS

Na revisão bibliográfica realizada foram encontrados 203 artigos e, entre eles, 31 foram selecionados de acordo com os critérios de inclusão e exclusão. Os resultados revelaram que os EIs diferenciam-se em sua efetividade, sendo o EI volume-dependente mais eficaz em reduzir a frequência respiratória (FR), aumentar o volume corrente (VC), gerar menos trabalho respiratório adicional e proporcionar melhor recrutamento do compartimento abdominal. A técnica de BS mostrou-se, entretanto, superior à do EI no volume inspiratório máximo alcançado e tempo de expansão pulmonar, provavelmente por não necessitar da colaboração do paciente, podendo ser indicado não só em pacientes que não compreendem a técnica de EI, mas em situações de dispneia, fraqueza muscular e dor. Esta revisão apresenta a síntese atual de alguns aspectos importantes na abordagem dos EIs volume-dependentes e fluxo-dependentes e a técnica de BS, comparando os EIs entre si e ambos com a técnica de BS.

 

EFICACIA DOS DIFERENTES TIPOS DE ESPIROMETROS DE INCENTIVO

Os aparelhos de EI possuem seu princípio no encorajamento do paciente de realizar inspirações sustentadas máximas, a partir do mecanismo de biofeedback visual, seja através de esferas ou de pistoes contidos no interior no aparelho.

Os EIs são classificados de acordo com seu padrao de ativação, ou seja, por volume (volume-dependente) ou fluxo (fluxo-dependente). Os EIs fluxo-dependentes apresentam esferas em um ou mais cilindros que irao se elevar de acordo com o fluxo inspiratório gerado, demarcando a taxa de fluxo alcançada. Os EI volume-dependentes possuem escalas que demarcam a CI alcançada, ou seja, a capacidade máxima de expansão pulmonar após uma expiração normal, sendo a soma do volume corrente e volume de reserva inspiratório.15,16

A eficácia terapêutica dos EIs ainda não está bem estabelecida, pois vários fatores podem ter impacto sobre seu desempenho, quer sejam relacionados ao paciente ou ao próprio aparelho utilizado. Entretanto, poucos estudos focalizam os aspectos técnicos dos diferentes EIs e o impacto potencial desses aparelhos sobre o desempenho clínico de sua utilização.

Os EIs geram um trabalho respiratório adicional, caracterizado por resistência imposta pelo próprio aparelho, resistência devida ao formato e peso das esferas ou pistoes, diâmetro dos cilindros e traqueia e a relação entre o cilindro e o tamanho e peso das esferas ou pistoes. Weindler et al.4 demonstraram que o aparelho fluxo-dependente testado apresentou elevado trabalho respiratório adicional, quando comparado ao EI volumétrico.

Detectou-se, ainda, que o trabalho respiratório adicional gerado pelo EI apresentou estreita correlação com a medida de pressão inspiratória máxima (PImáx). Altos valores de PImáx, mensurados durante a utilização dos EIs, eram acompanhados de elevado trabalho respiratório imposto pelo próprio aparelho. Esses resultados ressaltam que a medida de PImáx, durante a utilização do EI, pode ser clinicamente útil para estimar o trabalho respiratório adicional imposto pelos aparelhos de EI.4

Os EIs que impoem menos trabalho adicional facilitam a sustentação de grandes volumes inspiratórios e apresentam menos risco de levar à sobrecarga e à fadiga dos músculos inspiratórios, sendo mais apropriados para o tratamento respiratório.4,17

Em população específica, como na doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC), a avaliação com os diferentes EIs destaca mais trabalho respiratório e mais utilização da musculatura acessória durante a utilização do EI fluxo-dependente, quando comparado ao EI volumétrico. A maior expansão da caixa torácica e compartimento abdominal associado a menos utilização da musculatura acessória realizada com EI volume-dependente realça a superioridade dos mesmos nessa população18. No entanto, os estudos que avaliam a eficácia terapêutica dos EIs nos pacientes com DPOC18-21 não relatam o comportamento desses aparelhos sobre a capacidade residual funcional (CRF) e volume residual (VR), o que limita a prática clínica desses aparelhos nesta população específica.

Análises com base na pletismografia de indutância demonstraram diferenças entre os EIs fluxo-dependentes (Respirex e Triflo II) e EI volume-dependentes (Voldyne e Coach), com significativo aumento do volume minuto durante a utilização do EI volumétrico da marca Voldyne. Esse aumento foi obtido à custa de diminuição da frequência respiratória e aumento do volume corrente.25

O deslocamento do compartimento abdominal em relação ao tórax foi maior durante o uso dos EI volume-dependentes, quando comparado aos Eis fluxo-dependentes. Esse resultado pode ser considerado vantagem para os aparelhos volumétricos, pois o aumento do deslocamento abdominal sugere mais ativação do diafragma durante esse procedimento. Os EIs fluxo-dependentes, por sua vez, apresentaram mais uso da musculatura da caixa torácica, evidenciando mais ativação dos músculos acessórios da inspiração.25

Semelhante ao estudo anterior, Tomichi et al.7 evidenciaram mais frequência respiratória (FR) e mais atividade elétrica do músculo esternocleidomastóideo, avaliado por eletromiografia de superfície, com a utilização do EI fluxo-dependente em sujeitos saudáveis. Isso acentua mais a ação de musculatura acessória da inspiração, comprometendo a eficácia terapêutica do EI a fluxo.

Em virtude das comparações entre os diferentes EIs, observa-se desvantagem dos EIs fluxo-dependentes em relação aos volumétricos. Esses achados são importantes na prática clínica, uma vez que o objetivo ao prescrever um incentivador inspiratório é um maior VC, menor FR, menos trabalho respiratório adicional e mais contribuição do compartimento abdominal, efeitos esses conseguidos com os EIs volume-dependentes.

 

EFEITO POSICIONAMENTO DURANTE OS ESPIROMETROS DE INCENTIVOS

A posição corporal influi sobre a efetividade dos EIs na configuração toracoabdominal e padrao de recrutamento muscular. Melendez et al.23, avaliaram as alterações mecânicas dos músculos respiratórios e o deslocamento compartimental (tórax e abdome) nas posições de 30º e 60º em relação ao plano horizontal, em pacientes no pré e pós-operatório de cirurgia torácica. A função diafragmática é o determinante principal do deslocamento compartimental, tórax e principalmente abdome durante a ventilação de repouso. Esses autores observaram que o EI, no pré-operatório, aumentou o volume ventilatório abdominal. Entretanto, as avaliações subsequentes, avaliadas no pós-operatório, evidenciaram acentuada alteração no deslocamento compartimental. Foi verificado aumento do volume ventilatório, associado à maior ativação dos grupos musculares da caixa torácica e redução da excursão diafragmática. Esse achado indica a possibilidade de redução de expansão dos segmentos pulmonares inferiores durante a manobra de EI no pós-operatório de cirurgia torácica. Esse efeito do EI no pós-operatório pode ser atribuído ao padrao restritivo e reflexo de dor na parede torácica, determinados pela incisão cirúrgica.

Durante a análise do ângulo de inclinação, no período pós-operatório, o EI proporcionou melhor recrutamento abdominal na postura recostada, com 30º de inclinação em relação ao plano horizontal. Esse achado resulta de melhora da relação comprimento-tensão do diafragma e mudança na complacência compartimental quando se reclina. Possivelmente, o melhor deslocamento diafragmático resulta em aumento da complacência abdominal na postura de inclinação posterior de tronco a 30º.

O efeito do posicionamento durante a utilização do EI também foi demonstrado em estudo com eletromiografia de superfície, evidenciando maior padrao de ativação da musculatura diafragmática ao mudar o ângulo de inclinação do indivíduo de 60º para 30º em relação ao plano horizontal, com ambos os aparelhos de EI. Nessa posição, 30º em relação ao plano horizontal, o recrutamento muscular diafragmático foi superior ao recrutamento dos músculos escalenos5. O mesmo padrao se observava à pletismografia de indutância, ocorrendo maior recrutamento do compartimento abdominal mudando-se o ângulo de inclinação de 45º para 30º de inclinação posterior de tronco.22

Sugere-se, portanto, que durante a EI o tronco esteja em inclinação a 30º em relação ao plano horizontal, em que se observa mais atividade da musculatura diafragmática e mais deslocamento do compartimento abdominal.

 

BREATH-STACKING: MÉTODO ALTERNATIVO DA ESPIROMETRIA DE INCENTIVO EM SUJEITOS NÃO COOPERATIVOS

Os EIs são utilizados com os objetivos de encorajar a respiração profunda e sua sustentação, gerando altas pressões transpulmonares, objetivando a reexpansão de áreas previamente colapsadas e sua estabilização. Entretanto, sua eficácia é comprometida em situações de fraqueza muscular intensa, dispneia e dor, bem como em pacientes com comprometimento para compreensão da técnica e estado mental alterado.

Em 1990, Baker et al.8 mostraram, a partir da técnica desenvolvida por Marini et al.9, para medida de capacidade vital (CV), que pacientes saudáveis e ambulatoriais eram capazes de gerar e sustentar fluxos inspiratórios maiores que os alcançados com os EIs. Essa técnica foi denominada de breath-stacking (BS) e consiste de inspirações sucessivas através de uma válvula de sentido unidirecional, com bloqueio do ramo expiratório.

Para mensuração da CV, Marini et al.9, utilizaram uma válvula de sentido unidirecional com oclusão do ramo expiratório, de tal forma que o paciente conseguia gerar fluxos inspiratórios, mas a expiração era impedida, uma vez que o ramo expiratório da válvula unidirecional era ocluído.

Com a oclusão da via aérea durante a expiração, o drive respiratório aumenta progressivamente e, consequentemente, há aumento do volume torácico, ocorrendo aprisionamento aéreo involuntário, com distribuição por áreas com diferentes constantes de tempo. Com as respirações sucessivas, o volume corrente tende a diminuir devido ao aumento do volume torácico, desvantagem mecânica dos músculos inspiratórios e redução da complacência do sistema respiratório. O fluxo inspiratório continua até o esforço inspiratório tornar-se insuficiente para vencer a pressão de deflação do recolhimento elástico do sistema respiratório.12,24 Consequentemente, consegue-se estimar a Cl involuntariamente, com a nova técnica denominada BS.

Para estimar o volume de reserva expiratório (VRE), foi realizada a oclusão do ramo inspiratório da válvula de sentido unidirecional, promovendo bloqueio da inspiração e permitindo a expiração. Desta forma, consegue-se estimar a CV com a soma da Cl e do VER, independentemente da cooperação do paciente.

Baker et al.8 extrapolaram a técnica de Marini et al.)9, e demonstraram que a utilização do BS aumentou o volume inspirado e o tempo de sustentação desse volume pulmonar. Nesse estudo os autores avaliaram 26 pacientes, entre eles pacientes com traumatismos torácicos e abdominais e pós-operatórios, e submeteram-nos a três diferentes manobras: Cl convencional; CI convencional e manutenção do esforço inspiratório pela utilização de uma válvula unidirecional; e o BS.

Na manobra de BS o paciente era encorajado a relaxar e fazer esforços inspiratórios normais, descansando contra a via aérea ocluída entre os períodos inspiratórios, de acordo com sua tolerância. Foi realizada uma quarta manobra aleatória em 13 de 26 pacientes de BS em que eles foram orientados a fazer uma inspiração lenta e profunda e a seguir esforços inspiratórios lentos, descansando contra a via aérea ocluída entre os esforços inspiratórios. Todas as manobras finalizaram de acordo com a tolerância do paciente ou quando o examinador percebia que os esforços inspiratórios eram inefetivos para gerar volume. Os volumes inspirados pelas duas formas de BS foram superiores aos alcançados durante a CI, com e sem utilização da válvula unidirecional. A duração da CI convencional e das demais manobras estudadas foi de cinco e 20 segundos, respectivamente. A manutenção do pulmão expandido permite tempo adicional para que as forças de interdependência recrutem volume, um processo que não é comumente completado durante esforço inspiratório único.24

 

ESTUDOS COMPARATIVOS: ESPIROMETRO DE INCENTIVO VERSUS BREATH-STACKING

A literatura atual não consegue comprovar o benefício do EI em pacientes pós-operatórios de cirurgia abdominal alta. Segundo revisão sistemática publicada em 200125, 200326 e 200927, os autores informam falta de evidências científicas para apoiar a utilização dos EIs para prevenir ou tratar as CPPOs.

No entanto, a utilização do BS nesse tipo de cirurgia foi documentada em 2008 por Dias et al.12 Os autores compararam a CI no pré e pós-operatório com a utilização do EI e BS e identificaram que a segunda técnica proporcionou mais mobilização do volume inspirado (CI) no pré e pós-operatório, bem como mais tempo de expansão pulmonar.

Somado a esses dados e com o estudo com Medicina Nuclear, foi possível evidenciar que a utilização do EI fornece um padrao de deposição de radioaerossol em terço médio pulmonar, enquanto que o BS fornece uma deposição em terço inferior e regioes periféricas pulmonares. Esse achados reforçam a forte evidência do BS em ventilar as regioes mais periféricas, áreas sabidamente mais predispostas à CPPO.28

As crianças são muitas vezes incapazes de gerar e sustentar esforços inspiratórios máximos, impossibilitando muitas vezes a reexpansão pulmonar. Não houve diferença significativa ao se comparar o volume inspiratório máximo com as técnicas de EI, BS e CI convencional (medida com ventilômetro de Wright) em crianças com pneumonia, o que sugere que a técnica de BS pode ser usada na infância como método alternativo aos incentivadores inspiratórios.29 Entretanto, estudos prospectivos, controlados e randomizados devem ser realizados para determinar o benefício clínico desse procedimento em longo prazo.

O pós-operatório de cirurgias torácicas, sejam cardíacas ou pulmonares, possui alto índice de CPPO. Sabe-se que a queda da capacidade vital (CV) é estimada em 55% comparando-se à redução de 34% da capacidade residual funcional (CRF).30 No entanto, em revisões sistemáticas realizadas por Overend et al.24 e Freitas et al.31, a espirometria de incentivo não possui evidências satisfatórias na prevenção ou tratamento das CPPOs.

Estudo comparando a efetividade de EI e BS no pós-operatório de cirurgia torácica sugere mais benefício da técnica de BS para recuperar os volumes e capacidades pulmonares após CRVM.

Silva et al.10 avaliaram, longitudinalmente, a recuperação do declínio da Cl de pacientes submetidos à CRVM, utilizando o EI e a técnica de BS. No período pré-operatório, os volumes inspiratórios alcançados pela técnica de BS, EI e CI avaliada com base na capacidade vital lenta (CVL) não diferiram entre si. Os volumes inspiratórios alcançados pelo BS foram significativamente superiores aos do EI no primeiro e terceiro dias de pós-operatório (DPO) e sem diferença significativa no quinto e sétimo DPO. Observou-se, em relação ao BS, que houve significativa redução dos volumes inspiratórios alcançados no primeiro DPO em relação ao pré-operatório e ao terceiro DPO, que por sua vez mostrou-se inferior ao quinto e sétimo DPO; que não diferiram entre si e em relação ao pré-operatório. O comportamento do EI foi similar ao da técnica de BS, porém não houve retorno dos volumes inspiratórios máximos alcançados no sétimo DPO em relação aos valores alcançados no pré-operatório.

Os resultados sugerem superioridade da técnica BS em relação ao EI, provavelmente por não necessitar da cooperação do paciente. Segundo os autores, não houve qualquer treinamento prévio ou encorajamento na realização do BS, sendo, portanto, essa técnica, livre do efeito do aprendizado. Diferentemente, em relação ao EI, o paciente era treinado e orientado a realizar o EI no pré e no pós-operatório. Baixo índice de obtenção de volume ao longo do tempo após a cirurgia foi detectado durante as medidas realizadas com o EI, comprovando, assim, pouca influência do treinamento no alcance de maiores volumes pulmonares.

Campanha et al.11 avaliaram a atividade elétrica a partir da eletromiografia de superfície, de regioes correspondentes aos músculos diafragma e escaleno durante as técnicas de BS e EI, utilizando o EI com bucal (EI-B) e com máscara facial (EI-M). Foi realizada também correlação da duração e intensidade da atividade elétrica entre os dois músculos durante as diferentes técnicas. A posição adotada foi a dorsal, com 30º de elevação da cabeceira do leito e os joelhos fletidos.

O volume inspiratório máximo alcançado durante a técnica de BS foi significativamente superior à técnica de EI-M e este significativamente superior à técnica de EI-B. Também foi verificada diferença significativa em relação à área sobre a curva, isto é, produto da duração e intensidade da atividade elétrica, nas regioes dos músculos diafragma e escaleno. Considerando-se a regiao correspondente ao diafragma, a área sob a curva da técnica de BS foi significativamente maior que as medidas obtidas pelo EI-B e EI-M. Analisando-se a regiao correspondente ao músculo escaleno, observou-se que a técnica BS apresentou a área sobre a curva acentuadamente maior que o EI-M e EI-B e o EI-M foi representativamente superior ao EI-B.

A duração da técnica BS (26,97 segundos) foi expressivamente superior ao EI-M (9,60 segundos), que, por sua vez, foi superior ao EI-B (6,76 segundos).

Os estudos revelam a superioridade da técnica de BS em relação ao EI, provavelmente por ser o BS independente da colaboração do paciente.

 

CONCLUSÃO

Os EIs possuem diferenças em sua efetividade, sendo o EI volume-dependente mais eficaz em reduzir a FR, aumentar o VC, gerar menos trabalho respiratório adicional e proporcionar mais recrutamento do compartimento abdominal. No entanto, a técnica de BS mostrou-se superior ao EI no volume inspiratório máximo alcançado e tempo de expansão pulmonar, provavelmente por não necessitar da colaboração do paciente. Pode, assim, ser indicado não só em pacientes que não compreendem a técnica de EI, mas em situações de dispneia, fraqueza muscular e dor.

 

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*Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde do Instituto de Previdência dos Servidores do Estado de Minas Gerais - IPSEMG, como requisito parcial para obtenção do título de Mestre em Ciências da Saúde.