Arq Bras CardiolabcArquivos Brasileiros de CardiologiaArq. Bras. Cardiol.0066-782X1678-4170Sociedade Brasileira de Cardiologia - SBCSDMKqXSFsPQNQppF9nQVSHzS0066-782X2021000600889abc.2019062410.36660/abc.20190624Artigo OriginalO Teste do Degrau de Seis Minutos como Preditor de Capacidade Funcional de Acordo com o Consumo de Oxigênio de Pico em Pacientes Cardíacos0000-0001-9320-7999RittLuiz Eduardo Fonteles12DarzéEduardo Sahade12FeitosaGustavo Freitas1PortoJessica Santana1BastosGabriela1AlbuquerqueRenata Braga Linhares de2FeitosaCristiane Miura1ClaroThaissa Costa1PradoEloisa Ferreira1OliveiraQueila Borges de10000-0003-2357-5176SteinRicardo34Hospital Cárdio PulmonarSalvadorBABrasilHospital Cárdio Pulmonar, Salvador, BA - BrasilEscola Bahiana de Medicina e Saúde PúblicaSalvadorBABrasilEscola Bahiana de Medicina e Saúde Pública, Salvador, BA - BrasilHospital de Clínicas de Porto AlegrePorto AlegreRSBrasilHospital de Clínicas de Porto Alegre, Porto Alegre, RS - BrasilUniversidade Federal do Rio Grande do SulPorto AlegreRSBrasilUniversidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS - BrasilCorrespondência: Luiz Eduardo Fonteles Ritt • Centro de Estudos Clínicos - Hospital Cárdio Pulmonar - Avenida Anita Garibaldi, 2199. CEP 40170-130, Ondina, Salvador, BA - Brasil E-mail: luizritt@hotmail.com, lefr@cardiol.br
Potencial Conflito de Interesses
Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.
Contribuição dos Autores
Concepção e desenho da pesquisa: Ritt LE, Porto JS, Bastos G, Feitosa CM, Claro TC, Prado EF, Oliveira QB, Stein R; Obtenção de dados: Ritt LE, Feitosa GF, Porto JS, Bastos G, Albuquerque RBL, Feitosa CM, Claro TC, Prado EF, Oliveira QB, Stein R; Análise e interpretação dos dados: Ritt LE, Darzé ES, Feitosa GF, Porto JS, Bastos G, Prado EF, Stein R; Análise estatística: Ritt LE, Darzé ES, Porto JS, Bastos G, Albuquerque RBL, Oliveira QB, Stein R; Obtenção de financiamento: Ritt LE, Stein R; Redação do manuscrito: Ritt LE, Darzé ES, Feitosa GF, Porto JS, Bastos G, Albuquerque RBL, Stein R; Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo intelectual importante: Ritt LE, Darzé ES, Feitosa GF, Porto JS, Bastos G, Feitosa CM, Claro TC, Prado EF, Oliveira QB, Stein R.
170520210520211165889895110920191603202008042020This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution LicenseResumoFundamento:
O teste do degrau de seis minutos (TD6) é uma forma simples de avaliar a capacidade funcional, embora tenha sido pouco estudado em pacientes com doença arterial coronariana (DAC) ou insuficiência cardíaca (IC).
Objetivo:
Analisar a associação entre o TD6 e o consumo de oxigênio de pico (VO2pico) e desenvolver uma equação que estime o VO2pico com base no TD6, bem como determinar um ponto de corte para o TD6 que preveja um VO2pico ≥ 20 mL.kg-1.min-1
Métodos:
Nos 171 pacientes submetidos ao TD6 e a um teste de exercício cardiopulmonar, análises da curva ROC, de regressão e de correlação foram usadas, e um p < 0,05 foi admitido como significativo.
Resultados:
A idade média foi 60±14 anos, e 74% eram do sexo masculino. A média da fração de ejeção ventricular esquerda foi 57±16%; 74% apresentavam DAC, e 28%, IC. A média do VO2pico foi 19±6 mL.kg-1.min-1, e o desempenho médio do TD6 foi 87±45 passos. A associação entre o TD6 e o VO2pico foi r 0,69 (p < 0,001). Os modelos VO2pico = 19,6 + (0,075 x TD6) – (0,10 x idade) para homens e VO2pico = 19,6 + (0,075 x TD6) – (0,10 x idade) – 2 para mulheres poderiam prever o VO2pico com base nos resultados do TD6 (R ajustado 0,72; R2 ajustado 0,53). O ponto de corte mais acurado para que o TD6 preveja um VO2pico ≥ 20 mL.kg-1.min-1 foi de > 105 passos [área sob a curva 0,85; intervalo de confiança de 95% 0,79 - 0,90; p < 0,001].
Conclusão:
Uma equação que preveja o VO2pico com base nos resultados do TD6 foi derivada, e foi encontrada uma associação significativa entre o TD6 e o VO2pico. O ponto de corte do TD6, que prevê um VO2pico ≥ 20 mL.kg-1.min-1, foi > 105 passos. (Arq Bras Cardiol. 2021; 116(5):889-895)
Palavras-chave:Insuficiência CardíacaConsumo de OxigênioCapacidade RespiratóriaVolume de Ventilação PulmonarTeste de EsforçoIntrodução
Na doença cardiovascular, a capacidade funcional está diretamente relacionada ao prognóstico.1 O desempenho funcional, conforme determinado pelo consumo de oxigênio de pico (VO2pico) e medido por um teste de exercício cardiopulmonar (TECP), é o padrão-ouro e é utilizado para determinar o prognóstico de insuficiência cardíaca (IC) e seleção de transplante cardíaco, bem como para avaliar a resposta terapêutica.2–4 Pacientes com VO2pico abaixo de 15 mL.kg-1.min-1 apresentam um perfil prognóstico pior, e aqueles com VO2pico acima de 20 mL.kg-1.min-1 apresentam um perfil prognóstico melhor, independentemente da etiologia da IC e da função ventricular.5,6 Embora amplamente utilizado e validado, o TECP não está disponível na maioria dos centros, pois o equipamento é caro e é necessário que um médico especializado administre o teste e interprete seus resultados.
Uma alternativa ao TECP é o teste de caminhada de seis minutos (TC6), o qual é bem validado e apresenta boa correlação com o TECP em pacientes com cardiomiopatia.7 No entanto, o TC6 requer um longo corredor (com pelo menos 30 metros), o que pode limitar seu uso na prática comum.
O teste do degrau de seis minutos (TD6) é um teste simples no qual o paciente sobe e desce uma escada de 2 degraus por 6 minutos em cadência livre, e o número de passos é contabilizado. Não requer equipamentos sofisticados nem espaços grandes. Embora estudado em pacientes com doença pulmonar crônica e em indivíduos normai,8-11 não há dados sobre o desempenho do TC6 em pacientes cardíacos.
Os objetivos deste estudo foram: (1) analisar a associação entre o TD6 e o VO2pico, (2) desenvolver uma equação para estimar o VO2pico com base nos resultados do TD6 e (3) determinar um ponto de corte para a categoria de baixo risco no TD6 (VO2pico ≥ 20 mL.kg-1.min-1).
Métodos
Neste estudo transversal, avaliamos pacientes encaminhados para reabilitação cardíaca entre maio de 2014 e setembro de 2017 que, conforme o protocolo clínico, foram submetidos a TECP limitado a sintomas e TD6 como avaliação basal no programa de reabilitação cardíaca do Hospital Cárdio Pulmonar, em Salvador, Brasil.
Os critérios de inclusão foram pacientes maiores de 18 anos com diagnóstico de doença arterial coronariana (DAC) ou IC, caracterizadas por infarto agudo do miocárdio prévio, angioplastia coronariana/implante de stent pós-cirurgia cardíaca ou vascular ou pacientes com dispositivos implantáveis, como marca-passos ou desfibriladores cardíacos. Esses indivíduos foram encaminhados ao programa de reabilitação cardíaca e submetidos a avaliação inicial com cardiologista e fisioterapeuta. O diagnóstico de DAC e/ou IC foi estabelecido pelo histórico médico (infarto agudo do miocárdio, DAC estável, revascularização do miocárdio ou angioplastia ou sintomas de dispneia ou angina), anormalidades eletrocardiográficas (ondas Q patológicas) e anormalidades ecocardiográficas (disfunção ventricular e anormalidades segmentares).
O critério de exclusão foi incapacidade de realizar o TECP ou o TD6. Pacientes com sintomas de angina ou isquemia em estágio inferior ao limiar anaeróbio também foram excluídos por não terem sido submetidos ao TD6.
Os dados clínicos e demográficos foram obtidos da avaliação cardiológica inicial no dia do TECP, incluindo o ecocardiograma mais recente (nos últimos 3 meses). O TECP e o TD6 foram aplicados separadamente, com 2 a 7 dias de intervalo.
O TD6 foi realizado em um degrau de 20 cm de altura coberto com borracha antiderrapante. Os pacientes foram instruídos a subir e descer o degrau o mais rápido possível por 6 minutos, sem usar os braços para se apoiar; pausas para descanso eram permitidas durante os 6 minutos.
O TECP limitado a sintomas foi realizado em uma esteira com um analisador de gases (Cortex, Leipzig, Alemanha) com medidas a cada respiração. Foi utilizado um protocolo de rampa individualizado baseado na classe funcional de cada paciente, com duração da fase de exercício direcionado entre 8 e 12 minutos. Os dados ventilatórios coletados foram tabulados e analisados em intervalos de 10 segundos.
Aspectos éticos: o protocolo do estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa Celso Figueiroa do Hospital Santa Izabel (processo 1.711.505). O estudo foi conduzido de acordo com a legislação nacional e internacional de pesquisa em humanos, incluindo a Declaração de Helsinque e a resolução 466/12 do Conselho Nacional de Saúde do Brasil. O consentimento informado foi dispensado, uma vez que o estudo utilizou apenas dados de prontuários médicos.
Análise Estatística
Todas as análises foram realizadas no software SPSS, versão 25.0. As variáveis contínuas foram apresentadas como média ± desvio padrão para a distribuição paramétrica. O teste de Shapiro-Wilk e a inspeção visual dos histogramas foram utilizados para determinar a normalidade. As variáveis categóricas foram apresentadas em número ou porcentagem. A correlação de Pearson foi aplicada para determinar associações entre variáveis contínuas, e os gráficos de Bland-Altman foram utilizados para analisar sua concordância. Análises de regressão linear univariada e multivariada (após análise das suposições adequadas) foram realizadas para determinar a previsão de VO2pico do modelo com base no TD6, o qual foi controlado para idade, fração de ejeção, sexo, presença de DAC ou IC e peso. A análise da curva ROC foi aplicada para determinar os melhores pontos de corte para prever VO2pico ≥ 20 mL.kg-1.min-1. Um valor de p de < 0,05 foi considerado estatisticamente significativo.
Resultados
A amostra total consistiu em 171 indivíduos. Suas características clínicas e demográficas são apresentadas na Tabela 1. A maioria dos pacientes apresentou classe funcional I ou II da New York Heart Association (NYHA) com VO2pico médio de 19±6 mL.kg-1.min-1.
Características clínicas e demográficas gerais da população
Variável
Resultado
Sexo masculino % (n)
74% (121)
Idade (anos)
60±14
DAC % (n)
74% (121)
Insuficiência cardíaca % (n)
28% (47)
Valvulopatias % (n)
13% (22)
Diabetes % (n)
25% (44)
Hipertensão % (n)
62% (102)
NYHA I, II, III%
53%/24%/10%
Inibidor de ECA-BRA % (n)
65% (110)
Betabloqueador % (n)
77% (130)
Estatinas % (n)
75% (128)
Fração de ejeção (%)
57±16
VO2pico (mL.kg-1.min-1)
19±6
VO2 no limiar anaeróbio (mL.kg-1.min-1)
12.6±3
RER
1.12±0.8
Inclinação VE/VCO2
36±10
TD6 (passos)
85±47
BRA: bloqueador dos receptores da angiotensina; DAC: doença arterial coronariana; ECA: enzima conversora da angiotensina; NYHA: New York Heart Association; RER: razão de troca respiratória; VE/VCO2: relação entre a ventilação e a produção de dióxido de carbono.
A associação entre o TD6 e o VO2pico é apresentada na Figura 1; o índice de correlação r foi 0,69 (IC95% 0,60 – 0,78; p < 0,001), e o de R2 foi 0,47. A análise do gráfico de Bland-Altman é apresentada na Figura 2; a concordância estava distante do limite de referência superior ou inferior em apenas cinco pacientes.
Associação entre o TD6 e o VO<sub>2pico</sub>.
Gráfico de Bland-Altman para VO<sub>2pico</sub> previsto vs. Determinado.
Na análise multivariada, a idade, o sexo e os resultados do TD6 foram preditores independentes do VO2pico (Tabela 2). As equações para a estimativa do VO2pico com base no TD6 foram: VO2pico = 19,6 + (0,075 x TD6) – (0,10 x idade) para homens e VO2pico = 19,6 + (0,075 x TD6) – (0,10 x idade) – 2 para mulheres. O r ajustado do modelo final foi 0,72, e o R2 ajustado foi 0,53.
Modelo final de regressão linear múltipla para predição do VO<sub>2pico</sub> com base no TD6
Variável
Beta
Beta IC95%
p
TD6
0,075
(0,06) – (0,09)
< 0,001
Idade (anos)
-0,10
(-0,16) – (- 0,5)
< 0,001
Sexo feminino
-2,0
(-3,6) – (-0,33)
0,02
Constante
19,6
(15,2) – (24,1)
< 0,001
Ajustado para idade, fração de ejeção, doença arterial coronariana, insuficiência cardíaca e peso. IC: intervalo de confiança; TD6: teste do degrau de seis minutos.
A curva ROC para o TD6 como preditor de VO2pico ≥ 20 mL.kg-1.min-1 é apresentada na Figura 3. O ponto de corte mais acurado para que o TD6 preveja VO2pico ≥ 20 mL.kg-1.min-1 foi > 105 passos (área sob a curva 0,85; IC95% 0,79-0,90; p <0,001).
Curva ROC para que o TD6 preveja um VO<sub>2pico</sub>≥ 20 mL.kg<sup>1-</sup>.min<sup>-1</sup>. Área sob a curva 0.85 (IC95% 0,79 – 0,90) p < 0,001.
Discussão
A capacidade funcional é um dos parâmetros clínicos mais importantes para a avaliar a capacidade funcional.1 O comprometimento funcional está relacionado a pior prognóstico, independentemente do diagnóstico ou cenário clínico.1,7 A aptidão cardiorrespiratória (ACR) pode ser estimada por diversos métodos, embora o TECP seja o único método que permite determinação direta com base no VO2pico. Uma vez que o TECP requer equipamento específico e equipe médica bem treinada, uma medição indireta e acurada da capacidade funcional é muito desejável. É importante que sejam validados formulários alternativos mais simples para a avaliação de ACR, já que podem ser aplicados de forma mais ampla.
Em uma população de pacientes com DAC e IC, demonstramos que o TD6 apresentou boa correlação com o VO2pico, conforme medido pelo TCEP. Também conseguimos derivar uma equação para prever o VO2pico com base nos resultados do TD6, bem como para determinar um ponto de corte para o número de passos necessários para identificar pacientes de baixo risco (valor mínimo do VO2pico de 20 mL.kg-1.min-1).
Teste do Degrau na Cardiologia
Os testes do degrau não são uma ferramenta nova na cardiologia. Na década de 1930, Master et al.,8 utilizaram um teste de escada de um degrau em um protocolo de 2 minutos para observar eletrocardiogramas de exercício. Esse foi o precursor dos atuais testes de esforço com ergômetros. O teste do degrau de Master era amplamente utilizado como teste provocativo para isquemia coronariana, mas não era rotineiramente utilizado como preditor de ACR/capacidade funcional e prognóstico. O principal objetivo do TD6 como teste submáximo é determinar a ACR e não diagnosticar isquemia coronariana. Assim como o TC6, o TD6 é seguro e pode ser realizado em esforço submáximo, embora com um gasto energético um pouco maior.
Capacidade Funcional como Sinal Vital
A capacidade funcional pode ser considerada um sinal vital e deve ser avaliada em todas as consultas médicas.9,10 Pode ser prevista por testes de exercício regulares ou testes funcionais submáximos, como o TC6; no entanto, o TCEP é a única forma de avaliar e determinar diretamente a capacidade funcional. Com base em estudos clássicos em pacientes cardíacos, um VO2pico acima de 20 mL.kg-1.min-1 é um marcador de bom prognóstico, independentemente de outros parâmetros. Por outro lado, aqueles com VO2pico abaixo de 12 mL.kg-1.min-1 e IC podem ser considerados candidatos a transplante cardíaco.5,6
Como alternativa ao TCEP, o TC6 foi validado e é utilizado para avaliação prognóstica em diferentes doenças.11 É de fácil reprodução e pode ser relacionado ao desfecho, mas a necessidade de um espaço grande impede seu uso no consultório, por exemplo. Portanto, um teste que consiga estimar a capacidade funcional mesmo em espaço pequeno sem a necessidade de equipamentos sofisticados é de grande utilidade. É importante destacar que o TD6 foi previamente comparado ao TC6 em uma população sem doenças pulmonares ou cardíacas, apresentando boa correlação.12
O teste do degrau de seis minutos é uma forma simples de predizer capacidade funcional
O TD6 é um teste simples que não necessita de muito espaço. Pode ser realizado em um consultório médico ou por outros profissionais da saúde. O teste foi usado previamente em pacientes com doença pulmonar crônica, mas ainda não foi validado em pacientes cardíacos.
Em pacientes com doença pulmonar obstrutiva crônica, um ponto de corte de < 78 passos foi associado a pior prognóstico.13 Em uma população saudável com média de idade de 39 anos, a contagem média de passos foi 149±34.14
De acordo com nossos dados, o TD6 apresenta acurácia aceitável para prever o VO2pico em uma amostra de pacientes com DAC/IC, e os profissionais de saúde podem querer usar esses resultados em sua prática clínica.
Observamos que o ponto de corte de > 105 passos está relacionado ao alcance de um VO2pico acima de 20 mL.kg-1.min-1. Esse ponto de corte pode ser útil, por exemplo, quando o TCEP não estiver disponível. Além disso, se o paciente consegue subir mais de 105 degraus, o TCEP pode não ser necessário, pois estima-se um VO2pico acima de 20 mL.kg-1.min-1.
As estimativas de capacidade funcional baseadas em atividades de rotina são imprecisas e não foram validadas diretamente por meio de dados do TCEP15 embora essa estratégia ainda seja utilizada quando estimativas imediatas são necessárias, mesmo para avaliação em série. Assim, o TD6 pode ser aplicado de forma fácil e rápida, porém com mais segurança no que se refere à determinação da capacidade funcional.
Limitações
O presente estudo apresenta algumas limitações. Uma amostra maior e uma validação prospectiva dos resultados em outras populações devem ser consideradas. Nossa população consistiu em pacientes com DAC e/ou IC, os quais foram analisados em conjunto. Pode ser interessante analisar esses fenótipos separadamente. Para atenuar a influência do diagnóstico clínico na realização do teste, controlamos a análise multivariada para o diagnóstico de IC ou DAC e constatamos que o diagnóstico não influenciou o resultado. Também controlamos a análise para a fração de ejeção. Como a DAC é a causa mais prevalente de IC e a capacidade funcional é um fator prognóstico independente para ambos, a existência de um teste e um único ponto de corte que possa ser aplicado em um espectro mais amplo de doenças cardíacas pode ser de grande utilidade, já que o TD6 pode ser mais bem aplicado em triagem e acompanhamento.
A análise dos gráficos de Bland-Altman mostrou que a concordância foi considerada distante dos limites de controle superior ou inferior em apenas cinco pacientes. Desses, quatro apresentaram VO2pico acima de 20 mL.kg-1.min-1, e o valor previsto no TD6 também foi maior de 20 mL.kg-1.min-1. Dessa forma, os quatro pacientes não seriam erroneamente classificados como de menor risco do que o esperado. Em um paciente, o VO2pico previsto pelo TD6 foi maior do que o medido. Ao analisar esse caso, observamos que a razão de troca respiratória do TCEP apresentou compatibilidade de apenas 0,94 com um esforço submáximo, causada pela má adaptação à esteira e à máscara. O mesmo paciente subiu e desceu 91 degraus em 6 minutos. Pode-se entender que o TD6 é mais adequado como ferramenta de triagem e não como um substituto do TCEP. Portanto, embora sejam correlacionados, o TCEP ainda é necessário em casos em que a capacidade funcional precisa ser determinada com exatidão.
No momento, não temos dados de desempenho do TC6 para esses indivíduos, embora uma correlação entre os testes nesses pacientes possa ser útil. Estudos correlacionando o desempenho do TD6 em termos de desfechos clínicos devem fornecer mais informações sobre os melhores pontos de corte. Por fim, embora o TCEP VO2pico seja o padrão-ouro para a avaliação funcional, é possível que o TD6 possa fornecer algumas implicações prognósticas, de acordo com os resultados.
Conclusão
Foi derivada uma equação capaz de prever o VO2pico com base nos resultados do TD6, e foi encontrada associação significativa entre o TD6 e o VO2pico. O ponto de corte do TD6, que prevê um VO2pico ≥ 20 mL.kg-1.min-1, foi >105 passos.
Agradecimentos
Foi fornecido apoio financeiro parcial pelo FIPE-HCPA (Fundo de Amparo à Pesquisa do Hospital de Clínicas de Porto Alegre).
Fontes de Financiamento
O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.
Vinculação Acadêmica
Não há vinculação deste estudo a programas de pós-graduação.
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No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
Author Contributions
Conception and design of the research: Ritt LE, Porto JS, Bastos G, Feitosa CM, Claro TC, Prado EF, Oliveira QB, Stein R; Acquisition of data: Ritt LE, Feitosa GF, Porto JS, Bastos G, Albuquerque RBL, Feitosa CM, Claro TC, Prado EF, Oliveira QB, Stein R; Analysis and interpretation of the data: Ritt LE, Darzé ES, Feitosa GF, Porto JS, Bastos G, Prado EF, Stein R; Statistical analysis: Ritt LE, Darzé ES, Porto JS, Bastos G, Albuquerque RBL, Oliveira QB, Stein R; Obtaining financing: Ritt LE, Stein R; Writing of the manuscript: Ritt LE, Darzé ES, Feitosa GF, Porto JS, Bastos G, Albuquerque RBL, Oliveira QB, Stein R; Critical revision of the manuscript for intellectual content: Ritt LE, Darzé ES, Feitosa GF, Porto JS, Bastos G, Feitosa CM, Claro TC, Prado EF, Stein R.
AbstractBackground:
Six-minute step test (6MST) is a simple way to evaluate functional capacity, although it has not been well studied in patients with coronary artery disease (CAD) or heart failure (HF).
Objective:
Analyze the association between the 6MST and peak oxygen uptake (VO2peak) and develop an equation for estimating VO2peak based on the 6MST, as well as to determine a cutoff point for the 6MST that predicts a VO2peak ≥20 mL.Kg-1.min-1
Methods:
In 171 patients who underwent the 6MST and a cardiopulmonary exercise test, correlation, regression, and ROC analysis were used and a p < 0.05 was admitted as significant.
Results:
mean age was 60±14 years and 74% were male. Mean left ventricle ejection fraction was 57±16%, 74% had CAD and 28% had HF. Mean VO2peak was 19±6 mL.Kg-1.min-1 and mean 6MST performance was 87±45 steps. Association between 6MST and VO2peak was r 0.69 (p <0.001). The model VO2peak =19.6 + (0.075 x 6MST) – (0.10 x age) for men and VO2peak =19.6 + (0.075 x 6MST) – (0.10 x age) – 2 for women could predict VO2peak based on 6MST results (adjusted R 0.72; adjusted R2 0.53). The most accurate cutoff point for 6MST to predict a VO2peak ≥20 mL.Kg-1.min-1 was >105 steps (AUC 0.85; 95% CI 0.79 -0.90; p <0.001).
Conclusion:
An equation for predicting VO2peak based on 6MST results was derived, and a significant association was found between 6MST and VO2peak. The cutoff point for 6MST, which predicts a VO2peak ≥20 mL.Kg-1.min-1, was >105 steps. (Arq Bras Cardiol. 2021; 116(5):889-895)
In cardiovascular disease, functional capacity is directly related to prognosis.1 Functional performance, as determined by peak oxygen consumption (VO2peak) and measured with a cardiopulmonary exercise test (CPET), is the gold standard and is used to determine prognosis in heart failure (HF) and heart transplant selection, as well as to gauge therapeutic response.2–4 Patients with a VO2peak below 15 mL.Kg-1.min-1 have a worse prognosis profile, and those with a VO2peak above 20 mL.Kg-1.min-1 have a better prognosis profile, independent of HF etiology and ventricular function.5,6 Although widely used and validated, the CPET is not available in most centers, since the equipment is expensive and a specialized physician is required to administer the test and interpret its results.
One alternative to CPET is the six-minute walk test (6MWT), which is well validated and has a good correlation with CPET in cardiomyopathy patients.7 However, the 6MWT requires a long corridor (at least 30 meters), which could limit its use in normal practice.
The six-minute step test (6MST) is a simple test in which the patient climbs and descends a 2-step ladder for 6 minutes in free cadence, and the number of steps the patient takes is counted. It requires neither sophisticated equipment nor large spaces. Although studied in patients with chronic lung disease and in normal subjects,8–11 there are no data on 6MST performance in cardiac patients.
The objectives of this study were to: (1) analyze the association between 6MST and VO2peak, (2) develop an equation for estimating VO2peak based on 6MST results, and (3) determine a cutoff point for lower risk category in the 6MST (VO2peak≥ 20 mL.Kg-1.min-1).
Methods
In this cross-sectional study, we evaluated patients referred for cardiac rehabilitation between May 2014 and September 2017 who, as per clinical protocol, underwent symptom-limited CPET and 6MST as their baseline evaluation in the cardiac rehabilitation program of the Hospital Cárdio Pulmonar, Salvador, Brazil.
The inclusion criteria were patients older than 18 years who had been diagnosed with coronary artery disease (CAD) or heart failure (HF), characterized by previous acute myocardial infarction, coronary angioplasty/stent placed post-operatively to cardiac or vascular surgery, or patients with implantable devices such as pacemakers or cardiac defibrillators. These individuals were referred to the cardiac rehabilitation program and underwent an initial evaluation with a cardiologist and a physical therapist. CAD and/or HF diagnosis was established by medical history (acute myocardial infarction, stable CAD, myocardial revascularization or angioplasty, or symptoms of dyspnea or angina), electrocardiographic abnormalities (pathological Q waves) and echocardiographic abnormalities (ventricular dysfunction and segmental abnormalities).
The exclusion criteria were inability to perform the CPET or the 6MST. Patients with symptoms of angina or ischemia at an stage lower than the anaerobic threshold were also excluded as they were not submitted to the 6MST.
Clinical and demographic data were retrieved from the initial cardiologist evaluation on the day of the CPET, including the most recent (within the last 3 months) echocardiogram. The CPET and 6MST were applied separately, 2 to 7 days apart.
The 6MST was performed on a 20 cm high step covered with non-slip rubber. Patients were instructed to go up and down the step as fast as possible for 6 minutes without using their arms to support themselves; rest breaks were permitted.
A symptom-limited CPET was performed on a treadmill with a gas analyzer (Cortex, Leipzig, Germany) with breath-by-breath measurements. An individualized ramp protocol based on the functional class of each patient was used, having a targeted exercise phase duration between 8 and 12 minutes. The collected ventilatory data were tabulated and analyzed at 10-second intervals.
Ethical aspects: the study protocol was approved by the Celso Figueiroa Research Ethics Committee of the Hospital Santa Izabel (case 1.711.505). The study was conducted in accordance with national and international legislation for human research, including the Helsinki guidelines and resolution 466/12 of the Brazilian National Health Council. Informed consent was exempted since the study utilized only medical record data.
Statistical Analysis
SPSS version 25.0 was used for all analyses. Continuous variables were presented as mean ± standard deviation (SD) for parametric distribution. The Shapiro-Wilk test and visual inspection of histograms were used to determine normality. Categorical variables were presented as proportion or percentage. The Pearson correlation was applied to determine associations between continuous variables and Bland-Altman plots to analyze their agreement. Univariate and multivariate linear regression analyses (after adequate assumptions were analyzed) were performed to determine the model’s prediction of VO2peak based on the 6MST, which was controlled for age, ejection fraction, sex, presence of CAD or HF, and weight. ROC curve analysis was applied to determine the best cutoff points for predicting a VO2peak ≥20 mL.Kg-1.min-1. A p-value <0.05 was considered significant for all analyses.
Results
The total sample consisted of 171 patients. Table 1 shows their general demographic and clinical characteristics. Most patients were in NYHA class I or II (54% and 24%, respectively) with a mean VO2peak of 19±6 mL.kg-1.min-1.
General demographic and clinical characteristics of the population
Figure 1 shows the association between 6MST and VO2peak; the r correlation index was 0.69 (95% CI 0.60 – 0.78; p < 0.001) and the R2 was 0.47. Figure 2 shows the Bland-Altman plot analysis, and in only 5 patients the agreement was away from the upper or the lower reference limit.
Association between 6MST and VO<sub>2peak</sub>.
Bland-Altman plot for predicted versus determined VO<sub>2peak</sub>.
In the multivariate analysis, age, sex and 6MST result were independent predictors of VO2peak (Table 2). The equations for estimating VO2peak based on 6MST were: VO2peak=19.6 + (0.075 x 6MST) – (0.10 x age) for men, and VO2peak=19.6 + (0.075 x 6MST) – (0.10 x age) – 2 for women. The final model’s adjusted r was 0.72 and the adjusted R2 was 0.53.
Final multiple linear regression model for predicting VO<sub>2peak</sub> based on the 6MST
Figure 3 shows the ROC curve for the 6MST as a predictor of VO2peak ≥20 mL.kg-1.min-1. The most accurate cutoff point for 6MST prediction of VO2peak ≥20 mL.kg-1.min-1 was >105 steps (AUC 0.85, 95% CI 0.79-0.90, p <0.001).
ROC curve for 6MST to predict a VO<sub>2peak</sub> ≥ 20 mL.Kg<sup>1-</sup>.min<sup>-1</sup> AUC 0.85 (95% CI 0.79 – 0.90) p < 0.001.
Discussion
Functional capacity is one of the most important clinical parameters for measuring functional capacity.1 Functional impairment is related to worse prognosis, independently of the diagnosis or clinical scenario.1,7 Cardiorespiratory fitness (CRF) can be estimated by several methods, although the CPET is the only method that allows direct determination based on VO2peak. Since the CPET requires specific equipment and well-trained medical staff, an accurate indirect measurement of functional capacity is highly desirable. Simpler alternative forms of CRF evaluation are important to be validated as they may be more broadly applied.
In a population of CAD and HF patients, we demonstrated that the 6MST had a good correlation with VO2peak as measured by CPET. We were also able to derive an equation to predict VO2peak based on 6MST results, as well as to determine a cutoff point for the number of steps necessary to identify lower-risk patients (minimum VO2peak of 20 mL.Kg-1.min-1).
Step Test in Cardiology
Step tests are not a new tool in cardiology. Back in the 1930s, Master et al.8 used a 1-step stair test in a 2-minute protocol to observe exercise ECGs. This was the precursor of actual exercise stress tests using ergometers. The Master step test was widely used as a provocative test for coronary ischemia, but was not routinely used for predicting CRF/functional capacity and prognosis. The main purpose of the 6MST as a submaximal test is to determine CRF and not to diagnose coronary ischemia. As well as the 6MWT, the 6MST is safe and can be performed at submaximal effort, although with a slightly higher energy expenditure.
Functional Capacity as a Vital Sign
Functional capacity can be considered a vital sign and should be assessed in each clinical visit.9,10 It can be predicted with a regular exercise test or submaximal functional tests such as the 6MWT, but the CPET is the only way to directly assess and determine functional capacity. Based on classic studies of cardiac patients, a VO2peak above 20 mL.kg-1.min-1 is a marker of good prognosis regardless of other parameters, whereas those with a VO2peak below 12 mL.kg-1.min-1 and HF may even be considered candidates for heart transplant.5,6
As an alternative to CPET, the 6MWT has been validated and is used for prognostic evaluation in different diseases.11 It is easy to replicate and can be related to outcome, but the requirement of a large space prevents its use in office settings. Therefore, a test that can estimate functional capacity in the office without the need for sophisticated equipment is of value.
It is important to point out that the 6MST was previously compared to the 6MWT in a population free of cardiac or pulmonary diseases and showed good correlation.12
The 6-minute Step Test is a Simple Way to Predict Functional Capacity
The 6MST is a simple test that does not require much space. It can be applied in a medical office or by other health professionals. It has been previously used in patients with chronic pulmonary disease, but it has not yet been validated in cardiac patients.
In patients with chronic obstructive pulmonary disease, a cutoff point of <78 steps was associated with worse prognosis.13 In a healthy population with a mean age of 39 years, the mean step count was 149 ± 34.14
According to our data, the 6MST has acceptable accuracy for predicting VO2peak in a sample of CAD/HF patients, and clinicians may want to use these results in their clinical practice.
We found that the cutoff point of >105 steps is related to achieving a VO2peak above 20 mL.kg-1.min-1. This cutoff may be useful, for example, when CPET is not available. Furthermore, if a patient can climb more than 105 steps, a CPET may not be necessary, since a VO2peak above 20 mL.kg-1.min-1 is estimated.
Functional capacity estimates based on daily life activities are inaccurate and have not been directly validated through CPET data,15 although this strategy is still used when prompt estimates are necessary, even for serial evaluation. Thus, the 6MST can be easily and quickly applied, but with more confidence regarding the determination of functional capacity.
Limitations
This study has some limitations. A larger sample size and prospective validation of these results in other populations should be considered. Our population consisted of CAD and/or HF patients who were analyzed together, and one may want to analyze these phenotypes separately. To mitigate the influence of the clinical diagnosis on the performance of the test, we controlled the multivariate analysis for the diagnosis of HF or CAD and found that the diagnosis did not influence the result. Also, we controlled the analysis for ejection fraction. As CAD is the most prevalent cause of HF and functional capacity is an independent prognostic factor for both, having a test and a single cutoff point that can be applied to a broader spectrum of heart disease may be of value as the 6MST may be better applied to triage and follow-up. The Bland-Altman plot analysis showed that in only 5 patients the agreement was considered away from the upper or lower reference limits. Of these, 4 patients had VO2peak above 20 mL.kg-1.min-1 and the predicted value from the 6MST was also greater than 20 mL.kg-1.min-1. Thus, these 4 patients would not be misclassified as having a lower risk than expected. In 1 patient, the VO2peak predicted by the 6MST was higher than the measured one. By analyzing this case, we note that the CPET respiratory exchange ratio was just 0.94 compatible with a submaximal effort, which was due to poor adaptation to the treadmill and mask. This same patient climbed up and down 91 steps in 6 minutes. One may understand that the 6MST is more suitable as a triage tool than as a substitute for the CPET. Therefore, although they are correlated, in cases in which functional capacity needs to be exactly determined, the CPET is still needed. At the present moment, we have no 6MWT performance data for these individuals, although a correlation between the tests in these patients could be of value. Studies correlating the performance of the 6MST in terms of clinical outcomes should provide more information about the best cutoff points. Finally, although CPET VO2peak is the gold standard for functional evaluation, it is possible that the 6MST could provide some prognostic implications according to the results.
Conclusion
An equation capable of predicting VO2peak based on 6MST results was derived, and a significant association was found between 6MST and VO2peak. The cutoff point for the 6MST, which predicts a VO2peak ≥ 20 mL.Kg-1.min-1, was >105 steps.
Acknowledgements
Partial financial support was provided by the FIPE-HCPA (Research Support Fund of the Hospital de Clínicas de Porto Alegre).
Sources of Funding
There were no external funding sources for this study.
Study Association
This study is not associated with any thesis or dissertation work.