Arq Bras CardiolabcArquivos Brasileiros de CardiologiaArq. Bras. Cardiol.0066-782X1678-4170Sociedade Brasileira de Cardiologia - SBC37LvTKqNSqxp7KxG6mwhBBHS0066-782X202000020021910.36660/abc.20200051Short EditorialCardiopulmonary Exercise Test in the Evaluation of Heart Transplant Candidates with Atrial Fibrillation0000-0002-2756-7934MendesMiguelCentro Hospitalar Lisboa OcidentalHospital de Santa CruzCarnaxidePortugalCHLO - Hospital de Santa Cruz, Carnaxide - PortugalMailing Address: Miguel Mendes, CHLO - Hospital de Santa Cruz - Cardiologia - Av. Prof. Reynaldo dos Santos, Carnaxide 2790-134 - Portugal. E-mail: miguel.mendes.md@gmail.com200320200220201142219221This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.KeywordsHeart FailureAtrial FibrillationHeart TransplantationPatient SelectionOxygen ConsumptionExercise Test
Antonio Valentim Gonçalves et al.,1 authors of the original article “Prognostic Prediction of the Cardiopulmonary Exercise Test Parameters in Patients with Heart Failure and Atrial Fibrillation”,1 published in this issue of Arquivos Brasileiros de Cardiologia, intended to evaluate whether the cutoff points of two parameters of the cardiopulmonary exercise test (CPET), routinely used in the selection of patients for heart transplant (HT), would also be efficient in the presence of permanent or persistent atrial fibrillation (AF) in patients with heart failure with reduced ejection fraction (HFREF).
In their work, the authors assessed whether the study primary endpoint was reached in the presence of two recommendations of the International Society for Heart and Lung Transplantation (ISHLT) guideline:2 1) peak oxygen consumption (pVO2) ≤ 12 (under betablocker therapy) - BB) or 14 mL/Kg/min (in the absence of BB) and, 2) slope of ventilation (VE) / carbon dioxide elimination (VCO2) > 35, when the respiratory exchange ratio (RER) during the exercise is < 1.05.
This study included 274 consecutive patients with left ventricular ejection fraction (LVEF) < 40%, from a single center, assessed by CPET, of which 51 were in AF and 223 in sinus rhythm (SR). The primary endpoint [HT or cardiac death (CD)] was observed in 17.6% of patients with AF and 8.1% of patients in SR (p < 0.0038).
In the context of AF, the VO2-related cutoff point (with or without BB) performed very well, with a positive predictive value (PPV) of 100% and a negative predictive value (NPV) of 95.5%. In contrast, the VE/VCO2 slope cutoff point was found to have a PPV of 33.8% and a NPV of 92.3%.
In the group of patients in SR, the results of the cutoff point related to pVO2 were lower, with a PPV of 38.5% and a NPV of 94.3%, similar to the cutoff point of the VE/VCO2 slope, with a PPV of 29.8% and a NPV of 98.3%.
They concluded that the current cutoff points accurately stratify patients in AF, corroborating the initial hypothesis of their research.
To the best of my knowledge, this is the first study that specifically assessed the application of the ISHLT criteria for the selection of patients with AF and HFREF for HT. The study is valuable for having assessed the application of these criteria in this group that has a significant dimension in heart failure (HF) clinics.
Clinical application of the study findings
The main conclusions of the article are as follows:
The two ISHLT criteria were better suited to patients with AF than to those in SR.
In the context of AF, the performance of the peak VO2 criterion ≤ 12 or 14 mL/Kg/min, depending on whether or not the patient was under betablocker medication, has a much higher value than the VE/VCO2 slope.
In patients in SR, either of the two criteria (peak VO2 and VE/VCO2 slope > 35) have a low PPV (< 40%) and high NPV (> 90%); thus, they are more suitable to identify patients who do not need HT.
It seems logical that patients in AF, with LVEF < 40%, have a lower functional capacity than those in SR, because the AF reduces the maximum cardiac output by a percentage of not less than 25%. On the other hand, many of these patients have advanced HF,3,4 with less capacity to extract oxygen at the muscle level, as a result of the muscular atrophy caused by inactivity and the myopathy inherent to HF. As pVO2 is related not only to the cardiac output at the level of maximum effort, but also to the oxygen extraction capacity at the peripheral level, it is easy to understand why they have decreased pVO2.
It would have been interesting also to evaluate the criterion of pVO2 < 50% of the predicted maximum, in individuals under the age of 50 years or of the female gender, which was classified as class IIa, [level of evidence (LE) B], higher than the criterion VE/VCO2 slope, which was rated as class IIb (LE C). The criterion VE/VCO2 slope is indicated by the ISHLT for alternative use when a respiratory rate > 1.05 is not obtained during the exercise period.
The inefficient performance of the criteria used in the SR group, which obtained a PPV < 40%, is surprising. Part of the explanation may be related to the presence of 40% of women in the SR group, compared to 27.5% in the AF group (although with p < 0.087). Indeed, it has been shown that women have a better prognosis, despite having significantly lower pVO2 values than men.5
The ISHLT criteria for risk stratification in HFREF
The 2016 ISHLT guideline2 for placing patients on a HT list was conservative and generally maintained the recommendations of 2006. It included once more a recommendation (class I, LE B) confirming the suitability of the pVO2 generic cutoff for patients with a cardiac resynchronization device following the COMPANION study and recommended using the prognostic scores [Heart Failure Survival Score (HFSS) and Seattle Heart Failure Model (SHFM)] together with the CPET parameters (class IIb, LE B).
Regarding the pVO2, it maintained the cutoff points pVO2≤ 12 (under BB therapy) and ≤ 14 mL/Kg/min (intolerant to BB therapy) as class I (LE B) recommendations. It considers reasonable to use as a cutoff point a pVO2 value < 50% of the maximum predicted in patients under the age of 50 years and in females, assigning it a IIa classification, LE B.
It recommends using the criterion VE/VCO2 slope > 35 only in cases of submaximal CPET, i.e., when the respiratory exchange ratio (RER) is < 1.05 at peak effort (class IIb, LE C).
Guazzi et al.6 in 2012 considered that mortality would be > 50%, between 1 and 4 years, if the criteria VE/VCO2 slope ≥ 45, pVO2 < 10.0 mL/Kg/min, and ventilatory oscillations (VO),7 the expired CO2 pressure (PETCO2) < 33 mmHg at rest and with an increase of less than 3 mmHg during exercise were present. In addition to the recommendation of using stricter criteria in pVO2 and especially in the VE/VCO2 slope, Guazzi et al.6 introduced two new parameters in the assessment: the oscillatory breathing (OB) and PETCO2. Before this publication, other authors, including Ferreira et al.,8 defined higher cutoff points for the VE/VCO2 slope. In this article, a cutoff point of 43 was defined, which is much stricter and more discriminative than the ISHLT criterion.
In 2016, Malhotra et al.9 demonstrated that patients with HFREF with pVO2 < 12 or 14 mL/Kg/min (with or without BB), VE/VCO2 slope > 36, OB, oxygen uptake efficiency below 1.4, reaching systolic pressure value < 120 mmHg, with a heart rate decrease below 6 bpm from peak effort for the 1(st) minute of recovery, had a mortality rate > 20% at 1 year.
In line with these articles, Wagner et al.,10 reviewed the recommendations in the light of current evidence and classified pVO2, its percentage in relation to the maximum predicted pVO2 and the VE/CO2 slope as class I (LE A) recommendations, and the presence of OB as IIa (LE B) and OUES and PETCO2 as IIb recommendations (LE B).
Cardiac transplant indication: based on CPET and risk scores
The final decision to place a patient without contraindications on the HT waiting list is based on a risk-benefit analysis of the different therapeutic options, based on a clinical, psychological and social assessment, and of parameters provided by the complementary tests.
The CPET parameters can be considered separately or incorporated to scores such as HFSS and MECKI. The HFSS has seven variables, including pVO2. The MECKI, in turn, gives a higher weight to the CPET data when incorporated to the VE/VCO2 slope and the percentage of the maximum expected VO2 among its 5 variables.
Freitas et al.11 recently published an article comparing the value of 4 scores - HFSS, MECKI and two scores that integrate clinical parameters data: SHFM (10 variables) and MAGGIC (13 variables) - and MECKI was the most discriminative for CD or HT in the first year, with an area under the curve of 0.87.
Conclusion
The CPET is indicated for risk stratification in HFREF, particularly in the assessment of candidates for HT and ventricular assistance, aiming to objectively quantify functional limitation and provide relevant clinical information on the etiology of functional limitations that may have a cardiac, pulmonary or mixed cause.9
It is not possible to perform CPET in patients in INTERMACS classes 1 to 3 (cardiogenic shock, receiving inotropic drugs or under circulatory assistance), in the presence of uncontrolled supraventricular or ventricular arrhythmias and in patients unable to exercise due to orthopedic pathology or extreme frailty.
However, in most patients in INTERMACS classes 4 to 7, provided that an exercise protocol adapted to the patient's functional capacity or an ergometer that allows minimizing their orthopedic limitations is selected, it is possible to perform a maximum CPET and obtain parameters with high prognostic value in most patients with HFREF.
Currently, pVO2, maximum predicted pVO2/VO2, VE/VCO2 slope and OB are considered as the parameters provided by the CPET with the highest prognostic value in HFREF.9
The CPET is still little used in Cardiology in the context of HF because its performance and interpretation involve some complexity, and because it has a higher cost than the conventional exercise test. However, it is of great interest as it allows an integrated assessment of the pathophysiology of the circulatory, respiratory and locomotor systems, making it possible to objectively identify the patients’ limitations, their cause, and stratify them in terms of prognosis.
Short Editorial related to the article: Prognostic Prediction of Cardiopulmonary Exercise Test Parameters in Heart Failure Patients with Atrial Fibrillation
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Com o objetivo de avaliar se os pontos de corte de dois parâmetros do teste de esforço cardiopulmonar (TECP), utilizados por rotina na seleção de pacientes para transplante cardíaco (TC), também seriam eficientes na presença de fibrilação atrial (FA) permanente ou persistente em pacientes com insuficiência cardíaca com fração de ejeção reduzida (ICFER), Gonçalves et al.,1 nos apresentam, neste número dos Arquivos Brasileiros de Cardiologia, o artigo original “Previsão prognóstica dos parâmetros do teste de esforço cardiopulmonar em pacientes com insuficiência cardíaca e fibrilação atrial”.1
No âmbito do seu trabalho, os autores avaliaram se foi atingido o endpoint primário do estudo, na presença de duas recomendações das diretrizes da International Society for Heart and Lung Transplantation (ISHLT):2 (1) consumo de oxigênio de pico de esforço (pVO2) ≤ 12 mL/kg/min (sob terapêutica betabloqueadora [BB]) ou ≤ 14 mL/kg/min (na ausência de BB); e (2) relação entre a ventilação (VE) e a eliminação de dióxido de carbono (VCO2), expressa como inclinação VE/VCO2 > 35, quando o quociente respiratório durante o esforço for inferior a 1,05.
Foram incluídos, nesse estudo, 274 pacientes consecutivos, de um único centro, com fração de ejeção do ventrículo esquerdo (FEVE) < 40%. Todos foram avaliados por TECP. Do total, 51 estavam em FA e 223 em ritmo sinusal (RS). Verificou-se o atingimento do endpoint primário [TC ou morte cardíaca (MC)] em 17,6% dos pacientes com FA e em 8,1% dos pacientes em RS (p < 0,0038).
No contexto da FA, o ponto de corte relacionado com a VO2 (com ou sem BB) teve um excelente comportamento, com valor preditivo positivo (VPP) de 100% e valor preditivo negativo (VPN) de 95,5%. Em contrapartida, o ponto de corte da inclinação VE/VCO2 revelou VPP de 33,8% e VPN de 92,3%.
No grupo de pacientes em RS, os resultados do ponto de corte relacionado com o pVO2 foram inferiores, com VPP de 38,5% e VPN de 94,3%. Valores semelhantes foram apresentados pelo ponto de corte da inclinação VE/VCO2, com VPP de 29,8% e VPN de 98,3%.
Os autores concluíram que os pontos de corte atuais estratificam com precisão os pacientes em FA, corroborando a hipótese inicial da sua pesquisa.
Este é o primeiro estudo, de nosso conhecimento, que avaliou especificamente a aplicação dos critérios da ISHLT na seleção de pacientes com FA e ICFER para TC. O trabalho é meritório por ter avaliado a aplicação de tais critérios a um grupo que tem dimensão significativa nas clínicas de insuficiência cardíaca (IC).
Aplicação clínica das conclusões do estudo
As principais conclusões do artigo são as seguintes:
Os dois critérios da ISHLT adequaram-se melhor aos pacientes com FA que aos em RS.
No contexto da FA, o desempenho do critério VO2 de pico ≤ 12 ou 14 mL/kg/min, consoante o paciente estar ou não sob medicação betabloqueadora, tem valor muito superior ao da inclinação VE/VCO2.
Nos pacientes em RS, qualquer dos dois critérios (VO2 de pico e inclinação VE/VCO2 > 35) tem VPP baixo (< 40%) e VPN elevado (> 90%). Por este motivo, são mais indicados para identificar os pacientes que não necessitam de TC.
Parece lógico que os pacientes em FA, com FEVE < 40%, tenham capacidade funcional inferior à daqueles que estão em RS, porque a FA reduz o débito cardíaco máximo em percentagem não inferior a 25%. Por outro lado, muitos desses pacientes apresentam IC avançada,3,4 com menor capacidade de extrair oxigênio ao nível muscular, por conta da atrofia muscular da inatividade e da miopatia inerente à IC. Como o pVO2 se relaciona não só com o débito cardíaco ao nível do esforço máximo, mas também com a capacidade de extração de oxigênio ao nível periférico, é fácil de entender por que apresentam pVO2 diminuído.
Teria sido interessante avaliar também o critério pVO2< 50% do máximo previsto em indivíduos com idade inferior a 50 anos ou no gênero feminino, classificado como classe IIa [nível de evidência (NE) B]. O NE deste critério é superior ao do critério inclinação VE/VCO2, graduado em classe IIb (NE C). O critério inclinação VE/VCO2 é indicado pela ISHLT para utilização alternativa, quando não for obtido um quociente respiratório superior a 1,05 no decorrer do período de exercício.
O desempenho pouco eficiente dos critérios utilizados no grupo em RS, que obtêm VPP inferior a 40%, é surpreendente. Uma parte da explicação pode ter relação com a presença de uma percentagem de 40% de mulheres no grupo RS, comparada com 27,5% no grupo FA (embora com p < 0,087). Está efetivamente demonstrado que as mulheres têm melhor prognóstico, apesar de apresentarem valores de pVO2 significativamente inferiores aos dos homens.5
Critérios da ISHLT na estratificação de risco na ICFER
A diretriz de 2016 da ISHLT,2 para colocar pacientes em lista de TC, foi conservadora e manteve genericamente as recomendações de 2006. Incluiu de novo uma recomendação (classe I, NE B) confirmando a adequação do ponto de corte genérico do pVO2 aos portadores de dispositivo de ressincronização cardíaca na sequência do estudo COMPANION e recomendou utilizar os escores de prognóstico [Heart Failure Survival Score (HFSS) e Seattle Heart Failure Model (SHFM)] em conjunto com os parâmetros do TECP (classe IIb, NE B).
Relativamente ao pVO2, manteve como recomendações de classe I (NE B) os pontos de corte pVO2 ≤ 12 (sob BB) e ≤ 14 mL/kg/min (intolerantes a BB). Considera razoável utilizar como ponto de corte um pVO2 < 50% do máximo previsto nos pacientes com idade inferior a 50 anos e no gênero feminino, atribuindo-lhe classificação IIa, NE B.
As diretrizes da ISHLT recomendam utilizar o critério inclinação VE/VCO2 > 35 apenas nos casos de TECP submáximos, isto é, quando o quociente respiratório for < 1,05 no pico de esforço (classe IIb, NE C).
Guazzi et al.,6 consideraram, em 2012, que a mortalidade seria superior a 50%, entre 1 e 4 anos, caso estivessem presentes os critérios inclinação VE/VCO2 ≥ 45, pVO2 < 10,0 mL/kg/min, oscilações ventilatórias (OV),7 pressão expirada de CO2 (PETCO2) < 33 mmHg em repouso e com aumento < 3 mmHg no exercício. Para além da recomendação da utilização de critérios mais exigentes no pVO2 e, sobretudo, na inclinação VE/VCO2, Guazzi et al.,6 introduziram dois novos parâmetros na avaliação: as OV e a PETCO2. Já antes desta publicação, outros autores, entre os quais Ferreira et al.,8 definiram pontos de corte mais elevados para a inclinação VE/VCO2. Nesse artigo foi definido o ponto de corte de 43, bem mais exigente e discriminativo que o critério da ISHLT.
Em 2016, Malhotra et al.,9 demonstraram que pacientes com ICFER com pVO2 < 12 ou 14 mL/kg/min (com ou sem BB), inclinação VE/VCO2 > 36, OV, eficiência da captação de oxigênio inferior a 1,4, atingimento de valor da pressão sistólica < 120 mmHg e queda da frequência cardíaca inferior a 6 bpm do pico de esforço para o primeiro minuto da recuperação tinham mortalidade superior a 20% em 1 ano.
Na linha desses artigos, Wagner et al.,10 revisaram as recomendações à luz das evidências atuais e classificaram o pVO2, a sua percentagem relativamente ao pVO2 máximo previsto e a inclinação VE/CO2 como recomendações de classe I (NE A), a presença de OV como IIa (NE B) e a eficiência da inclinação de consumo de oxigênio (OUES; do inglês, oxygen uptake efficiency slope) e a PETCO2 como recomendações IIb (NE B).
Indicação para transplante cardíaco com base no TECP e em escores de risco
A decisão final de colocar um doente sem contraindicação na lista de espera de TC baseia-se em análise do risco/benefício das diferentes opções terapêuticas, em função de avaliações clínica, psicológica e social, e em parâmetros fornecidos pelos exames complementares.
Os parâmetros provenientes do TECP podem ser considerados isoladamente ou integrados em escores como o HFSS e o Metabolic Exercise test data combined with Cardiac and Kidney Indexes (MECKI). O HFSS tem sete variáveis, entre elas o pVO2. O MECKI, por sua vez, dá um peso superior aos dados do TECP ao integrar a inclinação VE/VCO2 e a percentagem do VO2 máximo previsto entre as suas cinco variáveis.
Freitas et al.,11 publicaram recentemente um artigo em que comparam o valor de quatro escores - HFSS, MECKI e dois escores que integram dados de parâmetros clínicos (SHFM, 10 variáveis; e MAGGIC, 13 variáveis). O MECKI foi o mais discriminativo para MC ou TC no primeiro ano, com área sob a curva de 0,87.
Considerações finais
O TECP tem indicação para a estratificação de risco na ICFER, em particular na avaliação dos candidatos a TC e assistência ventricular, com o intuito de quantificar a limitação funcional de forma objetiva e fornecer informação clínica relevante sobre a etiologia das limitações funcionais que podem ser de causa cardíaca, pulmonar ou mista.9
Não é possível realizar TECP em pacientes das classes INTERMACS (Interagency Registry for Mechanically Assisted Circulatory Support) 1 a 3 (choque cardiogênico, sob inotrópicos ou sob assistência circulatória), na presença de arritmias supraventriculares ou ventriculares não controladas e nos pacientes incapacitados de se exercitarem por patologia ortopédica ou fragilidade extrema.
Contudo, na maior parte dos pacientes das classes INTERMACS 4 a 7, desde que selecionado um protocolo de esforço adaptado à capacidade funcional do doente ou um ergômetro que permita minimizar as suas limitações ortopédicas, é possível realizar TECP máximo e obter parâmetros com elevado valor prognóstico na maior parte dos pacientes com ICFER.
Considera-se, atualmente, o pVO2, a relação pVO2/VO2 máximo previsto, a inclinação VE/VCO2 e as OV como os parâmetros fornecidos pelo TECP com maior valor prognóstico na ICFER.9
O TECP ainda é pouco utilizado em Cardiologia no contexto de IC porque suas realização e interpretação envolvem alguma complexidade e por ter um custo mais elevado que o teste de exercício convencional. Porém, tem grande interesse por permitir uma avaliação integrada da fisiopatologia dos aparelhos circulatório, respiratório e locomotor, possibilitando identificar objetivamente as limitações dos pacientes, a sua causa, e estratificá-los em termos de prognóstico.
Minieditorial referente ao artigo: Previsão Prognóstica dos Parâmetros do Teste de Esforço Cardiopulmonar em Pacientes com Insuficiência Cardíaca e Fibrilação Atrial