Zátěžové testy některé patofyziologické aspekty a jejich důsledky pro volbu testu a interpretaci J.Radvanský Klinika 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 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, VO 2 max jsou na ergometru o cca 5-15% nižší (neplatí to pro sportovce - cyklisty)
Základní typ ergometrického protokolu normálně zdatní - schopni rychlé chůze 3,5 zátěž (W/kg) 2,5 1,5 0,5-0,5 délka jednoho stupně 150 a více sec, vždy do steady state
Kombinovaný protokol pro VO 2 max + AT zátěž pro čtyřicátníky méně zdatný muž nebo zdatnější žena zátěž (W/kg) 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0 3 6 9 čas (min)
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.
VO 2 max 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 CO 2 vyšší než spotřeba kyslíku, takže respirační výměnný koeficient RER (poměr vydaného CO 2 a přijatého O 2 ) 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 VO 2 max 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 seniora má 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 38 39,87 41,73 43,6 36,6 35,67 38,94 34,75 33,82 32,88 31,95 31,03 30,1 41,26 29,88 29,66 47,2 48,73 50,27 51,8 29,44 29,22 29 28,78 28,56 28,34 28,12 27,9 27,73 51 27,56 50,2 49,4 48,59 27,39 56,4 57,59 58,81 60 60,74 61,46 47,77 46,96 46,14 45,33 27,22 44,51 43,7 27,05 43,3 42,9 26,88 42,5 26,71 42,1 26,54 41,7 41,3 26,37 40,9 26,2 40,5 40,1 26,28 39,7 26,36 39,27 38,84 26,44 38,41 37,98 26,52 37,55 37,12 26,6 62,2 61,51 60,79 60,1 36,69 36,26 26,68 59,4 58,71 57,99 35,83 35,4 26,76 57,3 56,72 35,16 26,84 56,14 55,56 34,92 26,92 54,98 54,4 34,68 27 53,82 53,24 52,66 34,44 52,08 34,2 51,5 50,81 50,12 33,96 49,43 48,74 33,72 48,05 47,36 33,48 46,67 45,98 33,24 45,29 33 44,6 44,04 43,48 42,92 42,36 41,8 41,24 40,68 40,12 39,56 39 62 60 58 56 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36 34 32 30 28 26 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.) VO2max/kg (ml*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 51,1 50,31 49,49 48,7 47,56 46,44 45,3 45,27 45,24 45,21 45,19 45,16 45,13 45,1 44,69 44,28 43,87 43,46 43,05 42,64 42,23 41,82 41,41 41 40,35 40,7 40,37 40,03 39,7 39,7 39,05 39,1 38,4 38,5 37,75 37,9 37,73 37,56 37,1 37,39 37,21 37,04 36,45 36,87 36,7 36,31 35,8 35,92 35,15 35,53 35,14 34,5 34,75 34,16 34,36 33,82 33,97 33,48 33,58 33,14 33,19 32,8 32,46 32,8 32,12 31,78 32,19 31,44 31,58 31,1 30,97 30,36 30,3 30,43 30,57 30,7 30,64 30,56 30,5 29,75 30,19 29,88 29,14 29,57 29,23 28,53 28,92 28,61 27,92 28,3 27,93 27,31 27,56 27,19 26,7 26,66 26,62 26,58 26,54 26,5 26,46 26,42 26,38 26,82 26,34 26,3 26,45 26,08 25,71 25,34 24,97 24,6 24,03 23,46 22,89 22,32 21,75 21,18 20,61 20,04 19,47 18,9 19,16 19,42 19,68 19,94 20,2 20,46 20,72 20,98 21,24 21,5 52 51 50 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 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.) VO2max/kg (ml*min -1 /kg) +/-2SD
HRmax na ergometru - muži 173 175 179 181 188 190 193 195 181 181 180 179 179 177 177 176 175 174 173 172 171 171 170 168 168 195 196 167 166 203 205 207 209 165 196 164 165 195 164 195 163 194 163 194 193 163 193 163 192 162 161 209 211 212 192 191 162 160 159 156 155 153 152 150 148 146 145 191 191 191 190 211 211 190 211 211 190 189 189 188 210 211 188 187 186 210 186 185 211 210 185 184 183 211 183 182 181 179 211 178 177 176 175 173 212 172 171 212 212 213 212 213 212 211 215 210 209 209 207 207 210 206 205 204 204 203 202 205 201 201 200 200 198 198 197 200 195 190 185 180 175 170 165 160 155 150 145 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 (m in -1 )
HRmax na ergometru - ženy 177 177 193 178 179 180 182 184 193 184 193 184 193 195 197 199 184 184 184 184 184 183 182 181 180 179 178 177 175 174 173 172 170 170 199 168 167 165 164 209 163 209 162 208 199 161 161 207 210 212 214 199 161 199 199 161 199 161 199 198 197 196 161 161 195 194 193 192 161 191 190 189 162 214 188 187 214 187 186 162 162 214 185 184 183 214 182 214 182 181 180 214 179 178 177 214 176 175 213 212 174 173 211 172 210 171 209 208 207 207 206 205 204 204 204 204 203 203 202 201 202 201 199 197 195 193 191 189 187 184 182 180 215 210 205 200 195 190 185 180 175 170 165 160 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.) Tfmax +/-2SD (min -1 )
Populační hodnoty Wmax, Wmax/kg, W 170 Věk [roky] Wmax [W] Wmax/kg [W/kg] W 170 [W] M Ž M Ž M Ž 18 278 190 4,1 3,3 178 103 25 283 185 3,8 3,1 193 109 35 264 174 3,4 2,7 195 115 45 242 164 3,1 2,4 195 121 55 220 154 2,7 2,1 195 127 SD 38 31 0,5 0,5 50 29
Nomogram k určení náležitého výkonu problém zátěžové fyziologie..lze 75 procent průměru považovat za individuálně OK?
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: SF [tep/min] 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Graf č.2 1.st 2.st 3.st max Zátěž SF-KE SF-BE
Srovnání klikového a bicyklového ergometru při premise poloviční zátěž na horní končetiny vyvolá podobnou odezvu - systolický krevní tlak Graf č.3a TKs-KE TKs [mmhg] 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 1.st 2.st 3.st max TKs-BE Zátěž
Srovnání klikového a bicyklového ergometru při premise poloviční zátěž na horní končetiny vyvolá podobnou odezvu - spotřeba kyslíku 50 Graf č.4 VO2-KE VO2-BE VO2/kg [ml/min] 40 30 20 10 0 1.st 2.st 3.st max Zátěž
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. VO 2 max 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.