Zátěžové testy – některé patofyziologické aspekty a jejich

důsledky pro volbu testu a interpretaci

J.Radvanský Klinika rehabilitace a tělovýchovného

lékařství UK - 2.LF

Tepové rozpětí (tepová rezerva) pacienta

• HRmax (dosažitelná) - HR klidová• HRmax NORMA: 220-věk , 2 SD cca 15

tepů (!)• Adaptací na zátěž klesá HR klidová• Betablokátory: zásadní roli hraje jejich

farmakokinetika. Lineární vztah zátěž - HR zůstává, ale HR má méně strmý vzestup, závislý na momentální hladině BB

Problematika HRmax a úskalí interpretace

• U mladých v naprosté většině případů lze bez rizika dosáhnout „true“ maximální zátěže. S věkem stoupá četnost těch kteří ukonči zátěž pro patologické symptomy „SLE“

• S věkem významně stoupá i chronotropní inkompetence SA uzlu (ischemická i farmakologická z betablokátorů)

• Při HRmax SLE : W170 i W 170/kg ztrácejí jakoukoliv výpovědní hodnotu

• Interpretaci významně pomůže analýza výměny dých. plynů: byl RER > 1,1 ?. VO2max ?

Fyziologicky versus symptomaticky limitovaná

zátěž (SLE)

• Zdravý dospělý končí pro kombinaci svalové únavy a emočně nepříliš negativně vnímaného zadýchání.

• SLE: zátěž ukončena pro symptomy jiné.• Udávejme vždy příčinu SLE + oběhové

parametry v době ukončení zátěže.

Ukončení zátěžového testu pro symptomy udané pacientem

• oprese, palpitace• dušnost - pro dif. Dg. vhodný pulzní

oxymetr a monitorace výměny dých. plynů• porucha hybného systému (některé typy

poruch vedou k vyšší SLE na běhátku)• nevolnost, závrať• „nevůle pokračovat“.

Ukončení zátěže z objektivních příčin:patologie na EKG

• Progredující těžká porucha repolarizační fáze EKG. ( ad ST deprese: každá unifikace je příliš simplifikující; senzitivita a specificita testu JE funkcí zkušenosti hodnotitele).

• Zátěží indukované závažné poruchy srdečního rytmu. (např. progrese AV bloku, vznik komorové nebo supraventrikulární tachykardie, prudké zvýšení počtu KES a jejich přechod uniformních na polymorfní.)

Ukončení zátěže z objektivních příčin: patologie mimo EKG

- Vzestup systolického TK nad rozumné meze..( hodnocení relativního vzestupu proti klidu > 35 mmHg na každý 1W/kg zátěže a ne pouze absolutně 240 mmHg).

- Pokles STK při vyšším stupni zátěže proti stupni předchozímu o více než 30 mmHg.

- Dezorientace pacienta během zátěže. - Prudký pokles saturace Hb pod 80 %.- Spotřeba kyslíku klesá při stoupající zátěži.

Anaerobní, stresový práh• 1973 Anaerobní práh (AT) - nejvyšší intenzita zátěže

v rovnovážném stavu, na které se ještě neobjevuje metabolická acidóza a biochemické změny + změny ve výměně dých. plynů s tím spojené. Klíčovou úlohu při vzniku SP hraje centrální redistribuce krve v neprospěch jater.

• Zatímco vytrvalostní sportovec při překročení AT riskuje pouze předčasné vyčerpání, pacient s ICHS riskuje při několikaminutovém překročení AT život ohrožující arytmii.

• Paradoxem výbavy zátěžových laboratoří je to, že u kardiologů je analyzátor výměny dýchacích plynů raritou, u sportovců samozřejmostí

Pacient se sníženou koron. rezervou s omezením srd. výdeje v zátěži: pro zátěž

nad AT oproti zátěži pod AT platí:• V ischemických oblastech proarytmogenní situace:

anaerobní glykolýza + acidóza přitékající krve.• Laktacidémie stoupá vysoko nad 4 mmol/l.• Nouzová redistribuce u něj nastává velmi brzy, takže AT

má v nápadně nízkém procentu své „teoretické“ (ne symptomaticky limitované) tepové rezervy.

• HRmax SLE může mít po čase pod i nad AT. Kardiální příčina SLE sníží AT více než třeba artróza kolene.

• Pokud HRmax SLE > HR v AT , ale blízko sebe: pacient v běžném životě často nad AT. Riziko: arytmie, únavnost, neschopnost odhadnout mezní zátěž

Ergometr vs. běhátko

• E+ méně EKG artefaktů z pohybu, méně kardiálních příhod i úrazů, výsledky jsou reproducibilnější, snáze se měří TK.

• E- zapojení menšího množství svalových skupin• E- nelze při artrózách kolene, chodit ještě lze • E- pohybový stereotyp, na který část pacientů není

zvyklá, nelze použít u malých dětí• Normy z ergometru nelze použít na běhátko a

naopak. Např. HRmax, VO2max jsou na ergometru o cca 5 - 15% nižší (neplatí to pro sportovce - cyklisty)

Základní typ ergometrického protokolu

normálně zdatní - schopni rychlé chůze

-0,5

0,5

1,5

2,5

3,5

délka jednoho stupně 150 a více sec, vždy do steady state

zátěž (W/kg)

Kombinovaný protokol pro VO2max + ATzátěž pro čtyřicátníky

méně zdatný muž nebo zdatnější žena

00,51

1,52

2,53

3,54

0 3 6 9čas (min)

zátěž (W/kg)

Méně obvyklé laboratorní formy zátěže u kardiologického

pacienta• Dynamická zátěž: běhátko, klikový

ergometr• Statická zátěž: dynamometrie – nejčastěji

handgrip, 1/3 nebo 1/2 max. volní kontrakce do vyčerpání

• Ortostatický test na sklopném lůžku. • Farmakologická zátěž – Dobutamin,

dipyridamolový test a.j.• HRV: „short term“ příliš závislá na momentálním

ladění pacienta. Věrohodnější výsledky z Holteru

Ruční dynamometr - handgrip• Zejména u hypertoniků s ambicemi na fyzickou práci

horními končetinami (rytí, nošení břemen, stavební práce, windsurfing, silové sporty)

• Typ handgripu a volba protokolu ovlivní výdrž, tlak méně

• Jen malý rozdíl reakce TK vsedě a vleže• !! V žádném případě neměřit TK až po uvolnění stisku. • Na rozdíl od ergometrie dává validní diastolický TK• Hraniční DTK 120 mmHg adolesc.,dospělí 130 mmHg.• Hraniční STK 200 mmHg u dospělých.• Jen raritně nalezneme pacienta s hypertonickou reakcí

systolického tlaku na handgrip a normotonickou reakcí na dynamickou zátěž.

VO2max „true“, skutečné - nelimitované symptomaticky

Spotřeba kyslíku už dále nestoupala, ačkoliv zátěž ještě dále stoupala, nebo spotřeba vytvořila plató délky > 60 sec u velmi rychlého analyzátoru.

• V době dosažení této hodnoty byl výdej CO2 vyšší než spotřeba kyslíku, takže respirační výměnný koeficient RER (poměr vydaného CO2 a přijatého O2 ) byl vyšší než 1,1. RER stoupá i při neurotické hyperventilaci. S touto výjimkou je RER nedostižným markerem dosažení skutečného maxima.

• U pacientů s větší limitací srdečního výdeje je ale i VO2max závislý na zátěžovém protokolu.

Problematika zdatnosti seniorů

• Nedělají se populační normy zdravých - takoví senioři jsou výjimečně zdatní

• „Devastating decondition of senior“• Na 6 stupňové škále zdatnosti se při běžném

infektu senior propadne o 3 stupně, takže jen 2 nejvyšší skupiny jsou soběstačné již v rekonvalescenci.

• Skupiny s vyšší zdatností mají méně pádů.

Maximální spotřeba kyslíku nebo její ekvivalent v podobě maximální

dosažené zátěže u seniora

• jsou zřejmě nejlepší a v podstatě jediné exaktní prediktory mortality starších osob zjištěné opakovaně z více studií.

• Každý 1 MET maximální spotřeby kyslíku (zvýšení spotřeby kyslíku o 3,5 ml/kg/min) snižuje mortalitu v následujících letech o 11 - 18 procent.

• Zdatnost seniora se tak stává nejspolehlivějším celkovým markerem zdraví vůbec.

Vyšetření zdatnosti senioramá tři základní roviny

• Symptomatickou: zdatnost limitována symptomaticky (SLE) – nejčastěji bolestí z poruchy hybného systému, či lokální ischémie pracujících svalů, stenokardie, dušností původu kardiálního i plicního, patologickou únavou při nízkém srdečním výdeji v zátěži

• Funkčně - metabolickou: ta je pouze u vybraných pacientů zjistitelná standardním vyšetřením stupňovanou zátěží do „true“ maxima

• Volní: zdatnost limitována volními vlastnostmi Jestliže je pacient limitován nejistotou, negativní zkušeností s intenzivní zátěží, nebude ochoten tolerovat laboratorní test až do maxima.

Max. spotřeba kyslíku - muži

26

28

30

32

34

36

38

40

42

44

46

48

50

52

54

56

58

60

62

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55

věk (r.)

VO2m

ax/k

g (m

l*min-1

/kg)

+/-

2SD

Závěr• Původní dominantní indikace zátěžového

testu - diagnostika stavů se sníženou koronární rezervou pomocí zátěžového EKG - se postupně přesouvá směrem k hodnocení prognózy, efektu léčby a k terapii pohybem.

• Dobrá znalost zátěžové fyziologie zůstává nutnou podmínkou interpretace testů i léčebného úspěchu pohybové terapie..

Max. spotřeba kyslíku - ženy

1819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55

věk (r.)

VO2m

ax/k

g (m

l*min-1

/kg)

+/-2

SD

HRmax na ergometru - muži

145

150

155

160

165

170

175

180

185

190

195

200

205

210

215

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55

věk (r.)

Tfm

ax +

/-2SD

(min

-1)

HRmax na ergometru - ženy19

319

319

319

319

519

719

919

919

919

919

919

919

919

919

819

719

619

519

419

319

219

119

018

918

818

718

718

618

518

418

318

218

218

118

017

917

817

717

617

517

417

317

217

1

177 177 178 179180182184

184

184

184

184

184184

184

183

182

181

180

179

178

177

175

174

173

172

170

170

168

167

165

164

163

162

161161

161

161

161161161

161

162

162162

209

209

208

207210212214

214

214

214

214

214

214

214

213

212

211

210

209

208

207

207

206

205

204

204 204

204

203

203

202

201 202

201

199

197

195

193

191

189

187

184

182

180

160

165

170

175

180

185

190

195

200

205

210

215

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55

věk (r.)

Tfm

ax +

/-2SD

(min

-1)

Populační hodnoty Wmax, Wmax/kg, W170 Věk[roky]

Wmax [W]

Wmax/kg [W/kg]

W170 [W]

M Ž M Ž M Ž

18 278 190 4,1 3,3 178 10325 283 185 3,8 3,1 193 10935 264 174 3,4 2,7 195 11545 242 164 3,1 2,4 195 12155 220 154 2,7 2,1 195 127

SD 38 31 0,5 0,5 50 29

Srovnání klikového a bicyklového ergometru při přepočtu „poloviční zátěž na horní ¨konč. vyvolá podobnou odezvu“

[rumpál 0,25 - 0,5 - 0,75 W/kg - max][ ergometr 0,5 - 1,0 - 1,5 W/kg - max]

- tepová frekvence:

020406080

100120140160180200

SF [t

ep/m

in]

1.st 2.st 3.st maxZátěž

Graf č.2 SF-KESF-BE

Srovnání klikového a bicyklového ergometru při premise „poloviční zátěž na horní končetiny vyvolá

podobnou odezvu“

- systolický krevní tlak

020406080

100120140160180

TKs

[mm

Hg]

1.st 2.st 3.st maxZátěž

Graf č.3a TKs-KETKs-BE

Srovnání klikového a bicyklového ergometru při premise „poloviční zátěž na horní končetiny vyvolá podobnou odezvu“

- spotřeba kyslíku

0

10

20

30

40

50

VO2/

kg [m

l/min

]

1.st 2.st 3.st maxZátěž

Graf č.4 VO2-KEVO2-BE

Vztah zdatnosti k pracovní kapacitě: příklad I• žena 50 kg a muž 100 kg, zdraví, mají každý nést do kopce

náklad, vyžadující energ. výdej ekvivalentní spotřebě kyslíku 2000 ml/min: ke klidové spotřebě cca 5 ml/kg/min přidá žena 2000/50 tedy 40.. požadovaný energetický výdej bude ekvivalentní spotřebě 45 ml/kg/min, tedy nad hranicí jejích možností. Muž přidá ke svým 5 ml/kg/min klidové spotřeby 2000/100 tedy 20 ml/kg/min. Jeho spotřeba kyslíku 25 ml/kg/min bude u zdravého vnímána jako střední intenzita zátěže.

• Rozdíl hodnocení fyzikálně identické práce je biologicky dán zejména množstvím svalové hmoty, věkem a méně rozdílem pohlaví (+ faktory zdravotní, psychologické, sociálně – motivační).

Vybrané termíny zátěžové fyziologie pro interpretaci testů: Typy zátěže s dominancí anaerobní glykolýzy

• První polovina iniciální fáze zátěže.. cca 2 minuty po začátku každého dalšího stupně

• Práce nad anaerobním prahem v rovnovážném stavu: mezi AT a maximem stoupá jak aerobní tak anaerobní glykolýza

• Supramaximální zátěž (anaerobní glykolýza stoupá, spotřeba kyslíku nikoliv)

• Kontinuální statická zátěž fázických svalů horních končetin

Zátěžový protokol pro ergometrii bez analýzy výměny dýchacích plynů

• 1W/kg odpovídá běžné rychlejší chůzi • Podle odhadu zdatnosti pacienta začínáme od

subjektivně lehké intenzity, obvykle 0,5 - 1 W/kg hmotnosti, se zvyšováním po 0,25 až 1,0 Wattu na kilogram hmotnosti na každý zátěžový stupeň.

• Dobrý odhad protokolu dávkovaného dle hmotnosti zcela kompenzuje pohlavní rozdíly ve zdatnosti.

• Stupňů má být nejméně 3 nejvíce 6. Na nižších stupních zátěže je možno zvýšit intenzitu vždy po dosažení rovnovážného stavu (!)

Zátěžový protokol pro test s analýzou výměny dýchacích plynů

• Výbava: rychlý analyzátor výměny dýchacích plynů + pulzní oxymetr + EKG + ergometr

• nejvhodnější protokol s dvěma stupni zátěže podle hmotnosti pacienta, následovaný kontinuálně zvyšovanou zátěží do maxima. První stupeň do rovnovážného stavu má pacient subjektivně hodnotit jako zátěž lehkou, tedy obvykle 0,5 až 1W/kg.

• druhý stupeň délky tří minut má být pro pacienta nastaven na úroveň subjektivně středně těžké zátěže.

• Místo třetího stupně zvyšujeme kontinuálně zátěž do maxima během dalších 2 až 6 minut.

K čemu spiroergometrie proti ergometrii

• Na protokolu méně závislé stanovení zdatnosti, možnost stanovit AT a tedy optimální tréninkovou zátěž pro pohybovou terapii.

• S moderními analyzátory lze lépe zjisti podíl postižení plic na dušnosti pacienta.

• VO2max vyjadřuje maximální schopnost aerobně produkovat makroergní fosfáty, je globálním ukazatelem výkonnosti celého transportu dýchacích plynů od zevního prostředí až po mitochondrie. Vyjadřuje zároveň také schopnost pacienta zapojit najednou co nejvíce motorických jednotek a vzdorovat ochrannému inhibičnímu reflexu - únavě.