TESTE DE EFORT CARDIO- RESPIRATORII

A. Principii teoretice

B. Metodologia testelor de efort

C. Protocoale de testare cardio- respiratorie

A. Principii teoretice

Testele de efort realizeaza investigarea functionala a complexului cardio- respirator in conditii de provocare/ solicitare standardizata si controlata. Aceste studii permit extinderea investigatiilor uzuale in vederea clarificarii unor situatii de diagnostic incert sau a completarii informatiilor diagnostice cu date utile pentru masurarea rezervei functionale (restantului) cardio- respirator sau a disponibilului de efort in termeni de performanta. Studiile se efectueaza in conditii de monitorizare atenta a parametrilor vitali, prin supunerea subiectului la o serie de provocari controlate de ordin fizic, electric (stimulare electrica sau pacing cardiac), farmacologica sau combinatii ale acestora. Nivelul de efort fizic va fi adaptat particularitatilor cazului, in general se accepta terminarea sa in momentul in care se atinge 85- 90% din frecventa cardiaca maximala. Valoarea acesteia depinde de virsta si de o serie de alte caracteristici, cum ar fi gradul de antrenament al persoanei respective. Desi nu reprezinta un mijloc de diagnostic absolut, testele de efort cardio- respirator sunt considerate o modalitate convenabila de descoperire a unei afectiuni coronariene latente, in care leziunea obstructiva intereseaza minim 50% din suprafata de sectiune a arterei respective. Studiile experimentale sugereaza ca fluxul sanguin trebuie sa fie redus cu 75% pentru a produce modificari observabile pe ECG.

Utilizate pe scara larga in cardiologie, medicina sportiva sau recuperarea capacitatii de munca, aceste probe de efort prezinta o serie de indicatii clinice precise:

- evaluarea starii pacientilor cu dureri precordiale;

determinarea stadiului si prognosticului afectiunilor coronariene;

aprecierea capacitatii functionale a bolnavului cardiac;

evaluarea efectelor tratamentului medical sau chirurgical la bolnavii cardiaci;

identificarea candidatilor pentru programele de recuperare- reabilitare cardiopulmonara;

stimularea modificarilor stilului de viata;

evaluarea performantei fizice (conditia fizica sau gradul de antrenament).

Pe durata sustinerii efortului dozat, subiectul va trece prin 3 faze

functionale succesive de raspuns la efort:

- faza de adaptare (3 - 4 min) a functiilor respiratorie, circulatorie si metabolica. In aceasta faza incepe sa se acumuleze o "datorie de oxigen" care va fi recuperata in fazele terminale;

- faza de echilibru functional (" steady state"), care poate dura un timp variabil, in functie de gradul de solicitare a organismului. In aceasta perioada, consumul de O₂ si generarea de CO₂ sunt proportionale cu consumul metabolic, ventilatia corespunde necesitatilor schimburilor gazoase, iar debitul cardiac ramine constant;

- faza de revenire (6 - 8 min) reprezinta perioada de timp de dupa intreruperea efortului fizic in care parametrii functionali revin la valorile de repaos. Durata fazei de revenire depinde de intensitatea efortului fizic.

De mentionat si existenta unor factori care pot limita capacitatea de efort a subiectului si desfasurarea probei, cum ar fi:

greutatea corporala excesiva;

virsta sau sexul pacientului;

frecventa pasului care trebuie realizat pe covorul rulant;

inaltimea treptei ( pentru testul scaritei).

Fiecare dintre acesti factori pot determina modificarea rezultatului final al testului de efort. Calculul contributiei individuale este laborios si se prefera cercetarea corespondentei individuale cu cea din tabele sau nomograme.

B. Metodologia testelor de efort

I. Desfasurarea probelor de efort

Exista mai multe variante de realizare a efortului fizic, in functie de modalitatea de crestere a sarcinii impuse subiectului:

efort continuu (rectangular) ;

efort in trepte (cu sau fara repaus intre treptele de efort-fig. 5.1).

Tehnica probei presupune realizarea unor etape succesive:

a) Pretestarea, care include informarea pacientului asupra modului de desfasurare a probei, cu obtinerea acordului scris al acestuia. Se adauga:

- realizarea unui examen clinic complet al pacientului;

inregistrarea unui traseu EGC de repaus pe 12 derivatii.

Fig. 5.1. - Proba de efort cu cresterea in trepte a sarcinii (workload)

b) Testarea este etapa de efectuare propriu- zisa a probei de efort. La inceputul studiului se fixeaza electrozii pentru traseul EKG si manseta de tensiometru pentru monitorizarea TA. Apoi, pacientul va executa o acomodare ('incalzire') prin efectuarea unui efort minimal (ex.: pedalarea pe cicloergometru cu cresterea sarcinii cu 10 Watt timp de 1 minut), dupa care proba va continua prin cresterea treptata a sarcinii de efort pina la valoarea maximala.

Pe parcursul probei se vor monitoriza traseul ECG si TA, cu inregistrarea grafica si stocarea computerizata a datelor la fiecare treapta de efort. In cazul aparitiei complicatiilor (dureri precordiale, dispnee, cianoza, etc.) sau a unor modificari semnificative de puls, traseu ECG sau valori tensionale se va intrerupe proba.

c) Post- testarea: dupa terminarea probei propriu- zise, efortul va fi continuat la un nivel de aproximativ 25 Watt, pentru evitarea colapsului circulator. Se monitorizeaza TA si traseul ECG timp de 5 minute, dupa care pacientul va ramine in repaus in clinostatism timp de 30 de minute, sub stricta supraveghere din partea personalului medical.

In raport cu modalitatea practica de realizare a efortului, se descriu mai multe variante de probe de efort:

a) Cicloergometrul bicicleta ergometrica) prezinta avantaje legate de stabilitatea toracelui si a membrelor superioare in timpul testului, ceea ce amelioreaza calitatea inregistrarilor ECG si de tensiune arteriala. Se adauga costul scazut al testului si necesitatea unui spatiu redus pentru desfasurarea probei. Efortul desfasurat de subiect se masoara in Watt sau kg/ m/ min.

b) Covorul rulant ('treadmill'):

Permite efectuarea unui efort obisnuit, fiziologic pentru persoane neantrenate. Efectuarea probei este mai costisitoare decit in cazul cicloergometrului, dar permite adaptarea vitezei si a inclinatiei covorului in functie de performanta pacientului (fig.5.2). In plus, reprezinta o modalitate de explorare mai apropriata de caracteristicile fiziologice ale efortului fizic uman. Este varianta de testare preferata de autorii americani, in timp ce utilizarea cicloergometrului predomina in Europa. Pe parcursul probei se poate determina si consumul maximal de oxigen al subiectului.

Fig. 5.2. - Sistem de testare cardio- respiratorie

bazat pe covor rulant

c) Proba de efort dinamic cu bratele : se utilizeaza in caz de handicap motor sau arterita la nivelul membrele inferioare, sau in alte contraindicatii ale variantelor clasice de efort fizic. Efortul poate fi realizat prin actionarea unei biciclete ergometrice adaptate pentru membrele superioare, sau prin efectuarea unor contractii izometrice standardizate cu ajutorul unui dinamometru (handgrip). 

d) Proba scaritei (Masters este proba de efort clasica, rareori utilizata in prezent din cauza lipsei de standardizare a efortului.

e) Teste speciale: stimularea cardiaca cu solicitare coronariana poate fi realizata si prin:

administrare de catecolamine (15 mg izoproterenol), injectare i.v. de ergonovina (0, 01- 0, 2 mg) sau histamina (0, 5 - 1 mg/ Kg corp in perfuzie timp de 3 minute)

stress emotional

pacing atrial

testul presor la rece sau vasodilatatie coronariana prin administrare de Dipiridamol 0, 6 mg/ Kg corp in perfuzie timp de 10 minute.

De remarcat ca si reactivitatea specifica a cailor respiratorii poate fi testata independent de testul de efort in conditii de provocare controlata/ dozata prin utilizarea unor agenti farmacologici cu actiune bronhoconstrictoare sau bronhodilatatoare.

II. Monitorizarea probelor de efort

Pe tot parcursul desfasurarii testelor de efort cardio- respirator, pacientii sunt supravegheati prin monitorizarea complexa a parametrilor vitali. Scopul monitorizarii este evaluarea completa a raspunsului la solicitare sau identificarea unor stari de risc pentru pacient.

a) Parametri bioelectrici (ECG)

Utilizarea unui set complet de parametri ECG pentru analiza traseelor de efort, corelarea lor prin analiza multivariana si interpretarea prin software dedicat au ameliorat valoarea diagnostica a inregistrarilor ECG de efort. Analiza parametrilor ECG este un test fundamental in evaluarea pacientilor cu afectiuni coronariene (fig. 5.3).

Se descriu 3 tipuri fundamentale de modificari ECG in cadrul testului de efort:

la indivizii normali se observa reducerea importanta a amplitudinii undei R;

in caz de afectiuni coronariene moderate cu pastrarea functiei ventricolului sting

(VS), reducerea amplitudinii undei R se asociaza cu subdenivelarea segmentului ST;

la pacientii cu afectare coronariana severa (distribuite eventual la

nivelul tuturor celor 3 artere coronare) si ischemie globala, se observa o crestere marcata a amplitudinii undei R cu subdenivelarea ST.

In ceea ce priveste subdenivelarea segmentului ST, se considera in general ca acesta devine ascendent si usor convex revenind la linia de baza, exprimata prin jonctiunea PQ, la 0, 04- 0, 06 sec dupa punctul J (panta = 0, 70 mV/ sec). Pentru clarificarea semnificatiei subdenivelarii ST, se vor lua in considerare forma, panta segmentului si relatia in timp cu unda T.

Subdenivelarea punctului J dupa efortul fizic poate constitui un aspect normal, dar si primul semn al unei serii de anomalii care pot aparea in ischemia miocardica. O panta de peste 30^o a punctului J deasupra orizontalei nu este probabil un semn de ischemie, dar sub aceasta valoare cazul este considerat a fi la limita. Orizontalizarea sau prezenta unei pante asendente sunt considerate aspecte anormale. Cresterea pantei de ascensiune dupa efortul fizic este interpretata ca o ameliorare a situatiei.

Fig. 5.3. Inregistrarea traseului ECG in diverse etape ale testului de efort.

O panta ascendenta a segmentului ST este considerata un indice al ischemiei daca la 0, 06- 0, 08 sec dupa punctul J segmentul se mentine la minim 1- 1, 5 mm sub nivelul de referinta (izoelectric) al jonctiunii PQ. Acceptarea unei limite inferioare valorii de 1 mm va creste numarul de rezultate fals- pozitive, desi scade numarul celor fals- negative. Prelungirea efortului fizic si deci cresterea necesitatilor metabolice poate fi folosita pentru precizarea cazurilor- limita.

Subdenivelarea segmentului ST care dispare rapid dupa testul de efort nu se datoreaza probabil ischemiei, in timp ce accentuarea subdenivelarii este patologica. Utilizarea, alaturi de panta segmentului ST masurata in mV/ sec, a integralei ST, definita prin aria suprafetei acoperite intre linia izoelectrica si panta ST, creste posibilitatile de analiza a modificarilor segmentului ST. Coborirea nivelului ST la 0,08 sec dupa punctul J cu mai mult de 1 - 1, 5 mV este considerata patologica (gradul subdenivelarii apreciaza gravitatea ischemiei).

Pe masura ce frecventa cardiaca creste in timpul efortului fizic, se pot produce o serie de modificari ECG si la persoanele normale. Intervalul PQ se scurteaza, undele P si Ta devin mai ample, ceea ce determina deplasarea in jos a jonctiunii PQ. In aceste conditii, linia de referinta (izolelectrica) a traseului ECG va trebui sa fie reconsiderata in cursul analizei post- inregistrare. Amplitudinea complexului QRS scade, nu insa si durata acestuia, intrucit fortele electrice generate de VS scad pe masura ce volumul- bataie se reduce paralel cu cresterea fortelor electrice ale ventricolului drept (VD). Amplitudinea undei R in derivatiile precordiale stingi scade mai ales la subiectii normali si poate fi corelata cu functia VS. Pacientii cu afectiuni coronariene severe au unde R mai ample in timpul efortului, pina la atingerea unei frecvente de 120- 130/ minut, dupa care amplitudinea acestora scade.

Supusi la un test de efort maximal, 12- 14 % dintre indivizii normali in jurul virstei de 50 de ani prezinta modificari ale segmentului ST, fara dureri precordiale sau alte manifestari clinice. Acestea pot corespunde unor modificari ale functiei cardiace, nu obligatoriu de natura ischemica. Aspectul este corelat cu o serie de rezultate de cateterism cardiac, in cadrul carora au fost identificate disfunctii ale VS si modificari ale segmentului ST, in ciuda absentei leziunilor coronare. Oricum, indivizii la care apar anomalii ST la nivele crescute de efort prezinta leziuni mai usoare decit cei la care aceste modificari apar la niveluri scazute sau submaximale de efort.

De remarcat ca interpretarea corecta a modificarilor de segment ST necesita corelarea cu datele oferite de angiografia coronariana, intrucit majoritatea datelor din literatura considera ca numai o obstructie coronariana de peste 70% este semnificativa. Sensibilitatea metodei nu este doar o functie a prevalentei la nivel populational, ea putind fi crescuta prin cresterea nivelului de efort si a numarului de derivatii ECG. Corelarea dintre datele coronarografice si modificarile ST de pe ECG arata ca pentru o subdenivelare de 1 mm, orizontala sau descendenta, si ingustari de 50- 65% din suprafata de sectiune coronariana, specificitatea testului de efort este de 83- 95%, iar sensibilitatea intre 62- 81%. Prin utilizarea derivatiilor ortogonale Franck, aceste valori cresc la 85% pentru sensibilitate si 91% pentru specificitate.

La barbati, s- a constatat ca afectarea semnificativa a unei artere coronare (peste 70% din suprafata de sectiune) ofera sansa obtinerii unui test de efort anormal in 50- 60% din cazuri. Procentul creste la 65% in cazul afectarii a doua artere coronare sau 78% in afectarea a trei coronare. Peste virsta de 45 de ani, durerea precordiala asociata cu o subdenivelare ST de 1 mm are sansa de a insoti o afectiune coronariana in 90% din cazuri, iar daca subdenivelarea este de peste 2 mm, acest procent creste la 98%.

b) Parametri mecanici:

- frecventa cardiaca: se vor efectua corelatii intre frecventa cardiaca a pacientului (bpm) si puterea dezvoltata de acesta (Watt). Valoarea frecventei cardiace atinse de subiect in timpul probei de efort reprezinta si un parametru de identificare a nivelului maximal (220 - virsta in ani) sau submaximal (90% din valoarea maximala) atins de pacient in timpul desfasurarii testului;

tensiunea arteriala: se vor determina valorile tensiunii arteriale sistolice si diastolice, precum si tensiunea arteriala diferentiala (poate fi convergenta sau divergenta).

c) Consumul de oxigen :

Evaluarea acestui parametru permite evaluarea nivelului de efort si a gradului de adaptare la solicitare a pacientului. In aceasta categorie de parametri se disting:

- consumul maxim de oxigen (V_{O2 max}) , care depinde de modul de efectuare a exercitiului si gradul de antrenament. Evalueaza starea functionala cardio-pulmonara;

- indicele de antrenare (Fitness index - FI ) , care se poate deduce din relatia dintre frecventa cardiaca (HR - heart rate) si consumul maxim de oxigen (VO₂ max):

VO₂ max (ml / kg / min)

FI = ----- ----- --------- ----- ---- ---------

HR (batai / min )

Valorile indicelui de antrenare se interpreteaza astfel:

- foarte bun = peste 20, 5

- bun = 16, 5 - 20, 5

- satisfacator = 12, 5 - 16, 5

- slab = 8, 5 - 12, 5

- foarte slab = sub 8, 5

c. Protocoale de testare cardio- respiratorie

Teste de efort cardio-respirator

In cazul cicloergometrului se pot folosi un numar variabil de programe care difera prin parametrii de lucru. Dintre acestia merita mentionati: nivelul de sarcina (load) la inceperea efortului (Watt); nivelul (gradul) de crestere a efortului la fiecare treapta (Watt); durata perioadei de masurare a tensiunii arteriale (TA) in timpul testului si numarul de determinari ale TA in perioada de incarcare. Alti parametri de interes sunt reprezentati de: durata efectiva a fiecarei faze de lucru; viteza de lucru a covorului rulant sau a cicloergometrului; panta de inclinare a covorului rulant (%) si durata fazei (perioadei) de recuperare.

Pe parcursul desfasurarii testului se vor preciza si semnaliza momentul atingerii criteriilor de intrerupere a testului de efort, care apare la valori maxim admise ale frecventei cardiace, sarcinii de efort sau TA sistolice si diastolice. Acesti parametri vor fi stabiliti pentru fiecare pacient inainte de inceperea testului de efort.

Utilizatorul poate regla inaintea desfasurarii testului de efort toti parametrii de lucru: amplitudinea si durata fazei de incarcare (load), precum si inceputul acesteia; cresterea in trepte a sarcinii, de obicei cu 5 watt/ etapa; parametrii critici care comanda intreruperea testului de efort. Programul include si facilitati de monitorizare ECG pe parcursul testului si la sfirsitul acestuia. Pot fi prevazute facilitati de inregistrare ECG pe 6- 12 canale, monitorizarea frecventei cardiace, a tensiunii arteriale si a segmentului ST. La sfirsitul testului de efort se realizeaza automat analiza rezultatelor si calcularea performantei pacientului. Sunt prezentate grafic si osciloscopic evolutia frecventei cardiace si a presiunii arteriale, variatia in timp a sarcinii de efort, tendinta de evolutie a segmentului ST (ST trend) si a complexului mediu QRS.

Toate sistemele computerizate moderne sunt prevazute cu facilitati pentru stocarea automata a datelor personale ale pacientului (nume, virsta, sex, inaltime si greutate), sub forma unui fisier personal ('patient card').

Pe parcursul testului pot fi urmarite durata scursa de la inceputul testului precum si durata fazei aflate in derulare. Daca s- a atins una din valorile limita prestabilite ca parametru de alarma, testul poate fi continuat la dorinta investigatorului, in caz contrar se intra automat in faza de recuperare post- testare. Pe parcursul acesteia, sarcina va fi redusa la zero sau o valoare minima, dar se va continua monitorizarea parametrilor vitali ai subiectului. Vor fi prezentate grafic la intervale prestabilite (ex.: la 15 secunde) diagramele parametrilor de interes, simultan cu afisarea lor pe display:

frecventa cardiaca si tensiunea arteriala (fig. 5.4);

valorile medii ale amplitudinii (denivelarii) segmentului ST (fig. 5.5).

Raportul final este prezentat sub forma unor diagrame care includ durata si sarcina specifica fiecarei faze a testului de efort, precum si parametrii monitorizati pe parcursul testului. Aspecte particulare se refera la calcularea si afisarea unor parametri calculati pentru segmentul ST: STE, STM si STJ, J80/ J60, J40/ J30. Se adauga afisarea si analiza parametrilor tehnici de lucru (inclinarea si viteza covorului rulant, etc.). Vor fi afisati si calculati: frecventa cardiaca maximala, frecventa cardiaca prezisa (220- virsta in ani), valorile maximale ale TA. Valoarea prezisa a performantei subiectului poate fi determinata in raport cu greutatea si suprafata corporala a acestuia, conform relatiei DuBois.

In cazul unui test de efort efectuat cu ajutorul covorului rulant, pe display va fi afisat consumul de oxigen al subiectului, produsul calculat prin inmultirea frecventei cardiace si a presiunii sistolice, precum si numarul de echivalenti metabolici (MET) consumati de catre subiect. Alti parametri monitorizati si afisati: frecventa cardiaca, presiunea arteriala, frecventa cardiaca prezisa si cea reala.

Fig. 5.4. - Monitorizarea frecventei cardiace si a TA in timpul probei de efort

2. Teste ventilatorii - probe farmacodinamice

In cele 2 faze ale ventilatiei, caile respiratorii isi modifica in mod ritmic diametrul si calibrul, ceea ce duce inevitabil la o diferenta a volumelor mobilizate in inspir fata de expir. In conditii de solicitare (efort fizic dozat, iritanti, substante toxice, etc) sau diverse stari patologice (inflamatii, infectii, alergii), reactivitatea muschilor bronsici creste anormal in sensul instalarii unei hiperreactivitati (spasticitate), care va diminua volumele de aer mobilizate.

Testele ventilatorii au ca scop evaluarea acestei hiperreactivitati si pot fi realizate in doua variante: teste bronhoconstrictoare si teste bronhodilatatoare.

1. Testele bronhoconstrictoare se realizeaza la pacienti cu disfunctii ventilatorii obstructive latente sau la care, in momentul examinarii, valorile masurate sunt apropiate de normal. Ca agent bronhoconstrictor se utilizeaza acetilcolina 1% in aerosoli, in cantitate de 2000 - 3000 gamma, administrata pe o durata de 3 minute, in doza unica sau in doze multiple. Inaintea administrarii se determina CV si VEMS, iar dupa inhalare se vor efectua aceleasi determinari la 5, 10 si 15 minute. Testul este considerat pozitiv atunci cind VEMS scade cu cel putin 15 % fata de valoarea initiala, ceea ce pune in evidenta bronhospasmul. Utilizind substante specifice se poate identifica alergenul care declanseaza bronhospasmul din astmul bronsic.

Testul este contraindicat la pacientii la care VEMS este mai mic de 1200 ml in repaus.

2. Testele bronhodilatatoare se recomanda in sindroamele obstructive diagnosticate anterior sau pentru examinarea pacientului cu astm bronsic aflat in criza astmatica. Se utilizeaza un beta- mimetic (ALUPENT, VENTOLIN, BEROTEC, etc.),

Fig. 5.5. - Monitorizarea ECG a amplitudinii segmentului ST in proba de efort

care are ca efect relaxarea musculaturii bronsice cu cresterea performantei ventilatorii cu minim 10 % fata de valorile initiale (caz in care testul este considerat pozitiv). Testul este mai putin concludent decit cel bronhoconstrictor si are indicatii in special la pacientii cu VEMS mai mic de 1200 ml in repaus (fig. 5.6).

Fig. 5.6 - Model de raport spirometric utilizat in cazul testului cu bronhodilatator