OBJETIVO: Comparar, retrospectivamente, os valores de freqüência cardíaca máxima (FCM) e o descenso da freqüência cardíaca no primeiro minuto da recuperação (dFC), obtidos em teste de exercício (TE) realizados em dois ergômetros e momentos distintos. MÉTODOS: Sessenta indivíduos (29 a 80 anos de idade), submetidos a TE cardiopulmonar em ciclo de membros inferiores (CMI) em nosso laboratório e que possuíam TE prévio (até 36 meses) em esteira (EST) em outros laboratórios, nas condições idênticas de medicações de ação cronotrópica negativa. RESULTADOS: FCM foi semelhante no CMI: 156±3 e EST: 154±2 bpm (p=0,125), enquanto o dFC foi maior em CMI: 33±2, EST: 26±3 bpm (média ± erro padrão da média) (p<0,001). Nas variáveis hemodinâmicas estudadas, a pressão arterial sistólica e o duplo produto foram maiores no TE-CMI (p<0,001). O eletrocardiograma (ECG) foi semelhante nos dois TEs, exceto por arritmias supraventriculares mais freqüentes no CMI. CONCLUSÃO: a) É possível, com empenho do examinador e conhecimento prévio do resultado de FCM em um TE anterior, obter níveis altos de FCM em um TE-CMI; b) interromper o TE baseado em FCM prevista por equações tende a levar a esforços submáximos; c) o dFC difere nas recuperações ativa e passiva; d) novas formas de analisar o comportamento da FC no exercício, que não apenas o valor da FCM, são necessárias para caracterizar um TE como máximo.
Freqüência cardíaca máxima em testes de exercício em esteira rolante e em cicloergômetro de membros inferiores
Clínica de Medicina do Exercício - CLINIMEX e Universidade Gama Filho - Rio de Janeiro, RJ
A decisão de utilizar um teste de esforço máximo ou submáximo depende, em grande parte, das razões para a execução do teste, do tipo de indivíduo a ser testado e da disponibilidade de equipamento e de recursos humanos apropriados. Para um melhor resultado clínico, um teste de exercício (TE) deverá ser preferencialmente máximo, permitindo, assim, obter a maior quantidade de informações relevantes1-3.
Existem diferentes protocolos e procedimentos para a realização de um TE4-7, contudo, há sempre uma dificuldade prática e real em se determinar quando um indivíduo efetivamente alcançou o seu máximo. Provavelmente, por sua facilidade de mensuração, a freqüência cardíaca (FC) tem sido uma das variáveis clínicas mais freqüentemente empregadas para caracterizar a obtenção de um esforço máximo no TE convencional (sem medida de gases expirados), a partir da comparação com valores máximos previstos em função da idade, quando é então denominada de FC máxima (FCM)8. A teoria estatística nos informa que pelo menos 50% dos indivíduos saudáveis deverão alcançar valores iguais ou superiores aos previstos por uma equação de regressão, tornando esse critério bastante limitado e, provavelmente, inválido em muitas das situações clínicas cotidianas.
Mais recentemente, estudos provenientes da Cleveland Clinic apontaram para um importante significado clínico prognóstico para a FCM9,10 e a para o descenso da FC no primeiro minuto de recuperação (dFC)11, tornando ainda mais importante que o TE seja levado a níveis verdadeiramente máximos e não interrompidos precocemente em valores teoricamente previstos de FCM.
Ao longo dos últimos anos, o nosso grupo de pesquisa tem procurado discutir vários dos aspectos ligados a freqüência cardíaca e exercício12-15. Teoricamente, pode-se esperar que TE realizados com protocolos distintos e em diferentes ergômetros possam mostrar resultados não coincidentes de FCM. Por exemplo, Araújo e cols.13, através da execução de nove diferentes protocolos de teste máximo, procuraram identificar qual deles proporcionaria a maior FCM, tendo encontrado que isso ocorria no TE em esteira rolante (EST) em protocolos de incrementos progressivos e de natureza contínua. Essa mesma temática foi também analisada por Myers e cols.5, que compararam não somente a FCM mas também as respostas hemodinâmicas e trocas gasosas entre diferentes ergômetros e distintos protocolos, a fim de estabelecer um protocolo que viesse a proporcionar melhor adequabilidade e acurácia das medidas.
Em relação a mensuração das variáveis fisiológicas e a utilização adequada do tipo de ergômetro, embora alguns estudos16,17 sugiram resultados semelhantes para a FCM e o consumo máximo de oxigênio na EST e no cicloergômetro de membros inferiores (CMI), a maioria dos trabalhos apontam valores maiores para essas variáveis na EST18-21.
Atualmente, na realidade prática dos laboratórios clínicos brasileiros de ergometria, percebe-se uma ampla preferência pela execução dos TEs máximos em EST em detrimento do CMI, sendo uma das razões alegadas a possibilidade de alcançar uma FCM mais elevada ao final do esforço. Considerando-se as diferenças hemodinâmicas e metabólicas associadas à realização de um exercício máximo em EST e em CMI, seja pela posição corporal ou pelos grupamentos musculares envolvidos, não seria de se estranhar a existência de diferenças favoráveis à EST na FCM. Contudo, é possível que outras razões, que não aquelas já apontadas, possam interferir nessa questão. Por exemplo, o conhecimento prévio do valor da FCM em um TE anterior e a motivação do examinador em levar o indivíduo a um exercício relativamente máximo podem ser tão ou mais importantes do que o tipo de ergômetro no qual o TE é realizado.
Desta forma, nosso estudo procurou abordar essa questão de uma forma original, procurando verificar se um examinador experiente e motivado conseguiria obter uma FCM em um TE, realizado em CMI, que fosse pelo menos igual a de um TE relativamente recente, feito em EST em outro laboratório, cujo resultado era do seu conhecimento.
Foram analisados retrospectivamente todos os TEs do nosso laboratório, realizados por um único médico, entre janeiro de 2002 e agosto de 2003. Para a definição da amostra os indivíduos deveriam ter: a) disponibilizado os resultados, laudos e traçados eletrocardiográficos de um TE máximo, sem interrupção precoce por critério clínico, em EST realizada nos últimos três anos (50% deles nos últimos 12 meses), b) realizado um teste cardiopulmonar de exercício máximo em CMI; c) serem adultos e se encontrarem em condições idênticas de uso de medicações de ação cronotrópica negativa por ocasião dos dois TE. Considerando esses critérios, foi possível selecionar dados de 60 indivíduos com idade entre 29 e 80 anos (56±10), sendo 43 homens. Na
Após anamnese e exame clínico, os indivíduos foram submetidos a um teste cardiopulmonar de exercício, monitorizados por um eletrocardiógrafo digital com
Todos os TEs em CMI foram realizados por um único e experiente examinador que conhecia previamente a FCM obtida no TE em EST. Além da FCM, foi também analisado o dFC, ou seja, a FCM subtraída da FC no primeiro minuto pós-esforço. As formas de recuperação do exercício máximo diferiam nos dois TEs, sendo na EST, feita através de uma recuperação ativa (caminhada em velocidades lentas entre 2,5 e 3,5 km/h sem inclinação), enquanto no TE em CMI, a medida foi realizada em recuperação passiva, na posição supina, que era adotada rapidamente após o procedimento (em geral, 20 a 40 segundos após a interrupção do exercício).
Em adendo as medidas de FC, outras variáveis também foram analisadas e comparadas nos dois TEs. No aspecto hemodinâmico, foram considerados os valores das pressões arteriais sistólica (PAS) e diastólica (PAD) e do duplo produto - PAS multiplicado pela FC - (DP) atingidos no último minuto de exercício. Os traçados de eletrocardiograma (ECG) foram examinados para a identificação de presença ou ausência de alterações do segmento ST, sendo registrada a presença de infradesnivelamento do segmento ST inferior ou superior a 0,1 mV a 80 ms do ponto J e a ocorrência de arritmias cardíacas, as quais foram simplificadamente classificadas em supraventriculares, ventriculares ou mistas. Finalmente, foi ainda anotado o tempo total de exercício no TE. Antes da realização do TE em CMI, os indivíduos assinaram um termo de consentimento informado, no qual era especificamente autorizada a utilização dos dados para pesquisa. O protocolo de estudo foi aprovado institucionalmente.
Para a comparação entre os dados obtidos nos dois TEs distintos foram utilizados o teste-
Os TEs no CMI duraram entre 5 e 15 minutos, com uma mediana de 10 minutos, exatamente o tempo recomendado para protocolos de TE que objetivam alcançar o consumo máximo de oxigênio. Apesar de uma tendência para uma FCM ligeiramente mais alta no CMI, não houve diferenças significativas para a FCM obtida nos TE em EST e no CMI, respectivamente, 154±2 vs. 156±3 bpm (média±erro padrão) (p=0,125; IC95%=-5,48 a 1,45). Em 57% dos indivíduos, valores mais altos de FCM ocorreram no CMI. Conforme é mostrado na
Ao analisarmos o dFC, o TE realizado em CMI demonstrou uma queda mais acentuada da FC no primeiro minuto do pós-esforço no CMI que na EST, respectivamente, 33±1,4 vs. 26±1,4 bpm (p<0,001; IC95%=-9,43 a -3,83), com uma associação significativa, porém relativamente mais baixa entre as duas respostas (r=0,48; p<0,01; IC95%=-7,35 a -2,66) (
A análise estratificada por condição clínica mostrou, com exceção da PAD, uma tendência a valores mais altos nas variáveis hemodinâmicas para os indivíduos assintomáticos. De interessante há uma tendência a uma maior diferença a favor da CMI na FCM em indivíduos assintomáticos (EST: 163±4 vs. CMI: 169±4 bpm, p=0,348) que naqueles portadores de sinais de doença cardiovascular (EST: 152±3 vs CMI: 154±7, p=0,737). Fenômeno semelhante ocorreu em relação ao dFC, com os indivíduos assintomáticos mostrando maior similaridade entre os dois ergômetros (EST: 26±3 vs. CMI: 33±2, p=0,085; IC95%=-14,62 a 1,079), enquanto para os coronariopatas a velocidade de descenso da FC no pós-esforço era bem maior no CMI que na EST (EST: 26±1 vs. CMI: 33±2 bpm, p=0,001; IC95%=-10,49 a 2,69).
Em relação ao ECG de exercício, 33% dos indivíduos não apresentaram alterações de segmento ST (mesmo mínimas, i.e., ascendente rápido com 0,5 a 1 mm a 80 ms da origem) ou quaisquer arritmias cardíacas nos dois TEs. Contudo, analisando separadamente por procedimento, no CMI e na EST, exatamente 50% dos indivíduos não mostrava alterações de ECG. Sendo assim, tínhamos indivíduos que mostravam alterações em apenas um dos procedimentos. Havia uma tendência para que as alterações do segmento ST fossem mais freqüentes nos TEs em EST (p=0,066), enquanto que as arritmias cardíacas foram mais comumente encontradas nos TEs em CMI (p=0,003), notadamente as supraventriculares (18 vs. 3 casos).
Inicialmente vamos discutir algumas características específicas e potenciais limitações do presente estudo. Diferente dos outros estudos da literatura, os dois TEs não foram realizados em ordem randômica e com um intervalo mínimo de tempo, como por exemplo, dois ou três dias. Em adendo, os TEs em EST foram realizados em vários laboratórios e por muitos examinadores distintos, enquanto os TEs no CMI foram realizados por um único e experiente examinador, o qual conhecia previamente a FCM obtida no TE em EST, o que de certa forma, pode ter facilitado a obtenção de uma FCM mais alta em alguns casos do TE em CMI. É ainda possível que a obtenção de medidas de gases expirados durante todos os TEs em CMI e em apenas cerca de 10% dos TEs em EST possa ter influenciado na obtenção de um teste verdadeiramente máximo, seja por um lado pelas dificuldades adicionais provocadas pelo bocal e, por outro lado, pela leitura das variáveis e índices ventilatórios que favorecem a identificação de um esforço realmente máximo. Postas essas considerações, ficam limitadas algumas das comparações efetuadas, notadamente as de ECG. No entanto, cabe ressaltar que este estudo envolveu uma análise retrospectiva de dados, não havendo intenção de forma alguma em contribuir ou influenciar os resultados obtidos. É uma situação comum na prática médica, quando o examinador recebe um indivíduo para submeter-se a um TE que já lhe traz os resultados de exames semelhantes, anteriormente realizados naquele ou em outro laboratório.
Em teoria, pode-se pensar que o CMI apresenta-se como uma habilidade motora que nem todos os indivíduos possuem e que, por se restringir a uma massa muscular limitada, teria uma tendência a ser interrompido precocemente com grande componente de fadiga periférica, sem que o máximo de desempenho cardiovascular fosse alcançado13,22, levando-nos a concluir que o indivíduo finalizaria o TE-CMI mais precocemente que o TE-EST, apresentando, assim, menores valores para FCM. Porém, apesar de todas essas dificuldades apresentadas e ao contrário do que seria de se esperar teoricamente, os indivíduos do nosso estudo alcançaram uma FCM no CMI semelhante e até ligeiramente, porém sem significado estatístico, superiores às obtidas na EST. Na prática, foi mais comum obter valores maiores no TE-CMI – 57% vs 43% – que no TE-EST.
Poderíamos especular também sobre a condição clínica dos indivíduos não serem semelhantes, após um a três anos do TE-EST, quando foi realizado o TE-CMI. No entanto, analisando de forma lógica, alguns fatores que poderiam influenciar nos resultados, como valor previsto de FCM e a presença ou progressão de DAC, na verdade direcionam-se no sentido oposto, ou seja, prejudicando o resultado do TE-CMI realizado em nosso laboratório, já que a FCM decresce linearmente com a idade23, entre 5 a 10 batimentos para cada década24,25. Além disso, indivíduos com o diagnóstico de DAC tendem a apresentar um quadro progressivo da doença ou, analisando de forma mais positiva, uma estabilização do quadro clínico, contribuindo para um TE em CMI com valores inferiores aos obtidos em TE na EST, o que não foi encontrado em nossos resultados.
Nosso estudo não controlou de forma sistemática o nível de treinamento aeróbico, muito embora saibamos que nenhum dos indivíduos testados em nosso laboratório participava de programas de exercício supervisionado. Porém, isso não parece ser relevante, a partir do fato que a FCM parece não variar apreciavelmente com o nível do treinamento físico17,26,27.
Em nossos resultados, constatamos valores semelhantes para FCM para os dois TEs realizados em ergômetros distintos, o que não deveria ocorrer em condições fisiológicas preconizadas para um TE máximo, onde valores mais altos deveriam ter sido encontrados para EST. Quando analisamos os resultados em função da condição clínica, pudemos observar que os coronariopatas apresentaram menores valores para FCM em ambos ergômetros, o que provavelmente se deve tanto a utilização regular de medicações de ação cronotrópica negativa, como também a presença de doenças cardiovasculares, as quais tenderiam a comprometer a resposta cronotrópica ao exercício, o que tem mostrado acarretar um maior risco de mortalidade 9,28,29.
Em relação ao descenso da FC no início da recuperação, pudemos observar uma maior velocidade no TE em CMI. Contudo, isso muito provavelmente ocorreu pelo fato da recuperação no CMI ser realizada de modo passivo e na posição supina e não de forma ativa, na posição ortostática, como tipicamente observada nos TEs realizados em EST. Recentemente, Gaibazzi e cols.30 observaram uma queda mais rápida da FC no 1º minuto da recuperação em indivíduos testados em CMI e com forma similar de recuperação no pós-esforço, sugerindo que possa haver uma diferença verdadeira entre os TEs realizados nos dois tipos de ergômetros. Certamente, essa questão merece estudos posteriores com metodologia cuidadosamente controlada para seu maior esclarecimento.
Outro ponto a ser ressaltado foi a presença de maiores níveis de PAS no CMI. Uma possibilidade teórica interessante é que a diferença nos valores seja devida apenas a uma maior facilidade, função da maior estabilidade da posição do braço do avaliado e do menor ruído do ergômetro, e de uma maior precisão de leitura (de 2 em 2 mmHg) durante o TE em CMI, quando comparado a EST e não a uma diferença real. Não obstante, o achado de níveis sistólicos mais elevados no esforço em CMI é suportado pelos dados de Wicks e cols.19 e de Niederberger e cols.31. A maior elevação da PAS contribuiu de forma expressiva para que os valores do DP fossem significativamente maiores no CMI, principalmente para os indivíduos assintomáticos, quando comparados aos coronariopatas. Já para a PAD, os resultados encontrados não diferiram entre os ergômetros e nem entre os subgrupos por condição clínica.
A interpretação dos resultados de ECG deve ser abordada com cautela. Na realidade, há possibilidades reais de que a condição clínica dos pacientes não fosse exatamente a mesma nos dois TEs, em função do período de tempo decorrido entre eles e a não randomização da seqüência dos TEs. Não obstante essa ressalva, parece peculiar que uma tendência a maiores alterações de ST tenha ocorrido no TE em EST e que as arritmias fossem mais freqüentes no TE em CMI realizado meses ou até alguns anos mais tarde. Ao nosso ver, considerando o nível excelente de condição socioeconômica e de acompanhamento clínico dos nossos indivíduos, é possível que a condição clínica deles e, mais especificamente, a condição cardiovascular tivessem sido otimizadas após eventuais alterações observadas no TE-EST, o que resultaria em menos isquemia miocárdica eletrocardiograficamente identificada no TE feito posteriormente em CMI. Já no que se refere às arritmias cardíacas, existem, ao nosso ver, duas explicações plausíveis. A primeira delas refere-se ao fato de que o tônus vagal cardíaco tende a diminuir com a idade32 e, portanto, a incidência de arritmias tende a aumentar com o passar dos anos. A segunda possibilidade é que os examinadores dos outros laboratórios não tenham relatado ou valorizado nos seus laudos nem tenham registrado extrassístoles supraventriculares isoladas e em baixa freqüência ao longo do TE. Como é rotina do nosso laboratório salvar digitalmente todos os traçados de ritmo dos TEs, talvez tenhamos uma maior possibilidade de identificar essas arritmias. Não obstante esses comentários, observamos três casos de taquicardia supraventricular, duas de curta duração e uma sustentada por 65 segundos, nos TEs em CMI, em indivíduos que não possuíam esse padrão de arritmias ao exercício (dois deles possuíam raras e isoladas extrassístoles supraventriculares e o outro não apresentara qualquer arritmia no TE anterior em EST). De modo geral, há controvérsias na literatura sobre esse tema19-21 que deverão ser contempladas em estudos futuros, já que o nosso estudo, pelo seu delineamento, não permite responder.
Finalmente, cabe tentar explicar a razão pela qual obtivemos uma FCM relativamente tão alta no TE em CMI nos indivíduos estudados em nosso laboratório. Talvez a explicação mais plausível seja a motivação do examinador em obter um TE verdadeiramente máximo, utilizando a FCM obtida anteriormente em um TE em EST como um referencial a ser ultrapassado e sem considerar eventuais valores previstos por equações para a FCM, como critério para interrupção. Na prática, 30% dos nossos indivíduos (40% dos que não faziam uso de ß-bloqueadores) excederam o valor de FCM previsto pela equação mais comumente utilizada de 220 – idade no TE em CMI. É possível que outros laboratórios e examinadores não possuam o mesmo empenho e motivação, levando a TE eventualmente interrompidos em níveis submáximos. Fica, nesse momento, sem resposta uma questão provavelmente relevante, será que os nossos indivíduos, com o mesmo examinador, teriam alcançado valores mais altos de FCM no TE-EST? Em adendo, pode-se considerar a possibilidade de que os pacientes tenham se sentido mais seguros para alcançar o seu máximo verdadeiro, em um TE no qual eles possuíam controle absoluto sobre o momento de término, já que no CMI precisariam apenas parar de pedalar, enquanto na EST, eles provavelmente se sentiriam na dependência do médico finalizar o exame e diminuir a velocidade. Finalmente, nossos dados sugerem que outras formas de análise do comportamento da FC durante o exercício, que não apenas a FCM obtida, devem ser pesquisadas, visando à aplicação clínica de caracterização de um exercício físico ou TE como máximo.
Considerando os resultados obtidos, pode-se sugerir que: parece ser útil o conhecimento prévio da FCM obtida em um TE anterior para balizar a FCM a ser alcançada em um novo TE; não se deve utilizar a FCM prevista por equações de regressão como critério para caracterizar um TE como verdadeiramente máximo; com o devido empenho do examinador, pode se alcançar valores de FCM adequados em TE realizados em CMI; o comportamento do dFC não é diretamente comparável quando os TE são realizados em CMI e EST com formas distintas de postura (em pé versus deitado) e de estado (exercício leve versus repouso); valores de PAS e, conseqüentemente, de DP, parecem ser maiores em TEs realizados no CMI; podem existir diferenças no comportamento do segmento ST e na ocorrência de arritmias, notadamente supraventriculares, quando são comparados resultados de TEs obtidos em CMI e EST.
Claudio Gil Soares de Araújo Rua Siqueira Campos, 93/101 - 22031-070 - Rio de Janeiro, RJ E-mail:
Recebido em 13/07/2004
Aceito em 20/01/2005
OBJECTIVE: To compare, retrospectively, the values of maximum heart rate (MHR) and the decrease of the heart rate at the first minute of recovery, which were obtained in an exercise test (ET) performed in two different ergometers and at different moments. METHODS: Sixty individuals (from 29 to 80 years old), submitted to cardiopulmonary ET in a cycle of lower limbs (CLL) in our laboratory and who had previous ET (up to 36 months) in a treadmill (TRM) in other laboratories, under identical conditions of medications of negative chronotropic action. RESULTS: MHR was similar in CLL: 156±3 and TRM: 154±2 bpm (p=0.125), whereas dHR was higher in CLL: 33±2, EST: 26±3 bpm (mean ± standard error of the mean) (p<0.001). In hemodynamic variables studied, the systolic blood pressure and the double product were higher in the ET-CLL (p<0.001). The electrocardiogram (ECG) was similar in both ETs, except due to more frequent supraventricular arrhythmias in CLL. CONCLUSION: a) With some diligence from the examiner and previous knowledge of MHR in a previous ET it is possible to obtain high levels of MHR in an ET-CLL; b) interrupting the MHR-based ET forecast through equations tends to lead to sub-maximum efforts; c) dHR differs in active and passive recoveries; d) new ways to analyze the HR behavior under exercise, which is not only the value of MHR, are necessary to characterize an ET as maximum.
Maximal heart rate in exercise tests on treadmill and in a cycloergometer of lower limbs
Clínica de Medicina do Exercício - CLINIMEX and Universidade Gama Filho - Rio de Janeiro, RJ - Brazil
The decision of using a maximum or sub-maximum exercise test depends greatly on the reasons to perform the test, the type of individual to be tested and the availability of equipment and proper human resources. For a better clinical result, an exercise test (ET) must be preferably maximum, thus allowing for obtaining a greater quantity of relevant information1-3.
There are different protocols and procedures for the performance of an ET4-7. However, there are always some practical and real difficulties to determine when an individual has effectively reached his/her maximum. Probably due to its easiness of measurement, the heart rate (HR) has been one of the most frequently used clinical variables used to characterize the obtention of a maximum effort in a conventional ET (without the measurement of exhaled gases), from the comparison with maximum values forecast due to age, when it is called maximal HR (MHR)8. The statistic theory tells us that at least 50% from healthy individuals must reach values equal to or higher than those forecast through a regression equation, which makes this criterion very limited and probably not valid in many day-to-day clinical situations.
More recently, studies from Cleveland Clinic have shown an important prognostic clinic meaning for MHR9,10 and for the decrease of HR at the first minute of recovery (dHR)11, making even more important that ET is taken to real maximum levels and not early interrupted in theoretically forecast values of MHR.
Along the last years our research group has been trying to discuss many of the aspects connected to heart rate and exercise12-15. Theoretically it is possible to expect that ETs performed with different protocols and in different ergometers can show non-coincident results of MHR. For instance, Araújo et al.13, through the performance of nine different protocols of maximum test, tried to identify which one would provide the highest MHR, by having found that it would happen in a ET on a treadmill (TRM) in progressive increment and continuous nature protocols. That same theme was also analyzed by Myers et al.5, who not only compared the MHR but also the hemodynamic responses and gases exchanges among different ergometers and different protocols, with the aim of establish a protocol that would provide better suitability and accuracy of measurements.
Concerning the measurement of physiologic variables and the proper use of the type of ergometer, although some studies16,17 suggest similar results for MHR and the maximum consumption of oxygen in the TRM and in the cycloergometer of lower (CLL), most works point out to greater values for those variables in the TRM18-21.
Currently, in the practical reality of Brazilian clinical laboratories of ergometry, a wide preference for the performance of maximum ETs in TRM to the detriment of CLL has been noticed, which is one of the reasons alleged to the possibility of reaching a higher MHR at the end of the exercise. By considering the hemodymamic and metabolic differences associated to the performance of a maximum exercise in TRM and in CLL, either by the body position or by the muscular groups involved, the differences favorable to TRM in MHR would not be strange. However, it is possible that other reasons, other than those already mentioned, could interfere in such matter. For example, the previous knowledge of the value of MHR in a previous ET and the motivation of the examiner in taking the individual to a relatively maximum exercise can be as or more important than the type of ergometer in which the ET is performed.
So, our study tried to approach that matter in an original way, by trying to verify whether an experienced and motivated examiner could obtain an MHR in an ET, performed in CLL, that would be at least equal to one from a relatively recent ET, carried out on a TRM in another laboratory, whose result was known by him/her.
All ETs from our laboratory, performed by a single physician, between January 2002 and August 2003 were retrospectively analyzed. For sample definition, the individuals should have: a) made available the electrocardiographic results, reports and tracings of a maximum ET, without early interruption due to clinical criterion, in a TRM performed in the last three years (50% of them in the last 12 months), b) been submitted to a maximum exercise cardiopulmonary test in CLL; c) be adults and be under identical conditions of use of medications of negative chronotropic action at the time of the two ETs. By taking those criteria under consideration, it was possible to select data from 60 individuals with age ranging from 29 to 80 years old (56±10), being 43 men. On
After anamnesis and clinical examination, the individuals were submitted to an exercise cardiopulmonary test, monitored by a digital electrocardiograph with specific software (ErgoPC Elite version 3.2.1.5,
All ETs in CLL were carried out by a single and experienced examiner, who previously knew the MHR obtained in ET on TRM. In addition to MHR, the dHR was also analyzed, which means the MHR subtracted from the HR at the first post-exercise minute. The ways of maximum exercise recovering differed in both ETs, and in the TRM, made through an active recovery (walking at slow speeds between 2.5 and 3.5 km/h without incline), whereas in the Et in CLL, the measurement was done under passive recovery, at supine position, which was quickly adopted after the procedure (generally, 20 to 40 seconds after the interruption of the exercise).
In addition to HR measurements, other variables were also analyzed and compared in the two ETs. In the hemodynamic aspect, the values of the systolic blood pressure (SBP), diastolic blood pressure (DBP) and rate-pressure product (RPP) - SBP multiplied by HR - (RPP) reached at the last minute of exercise were taken into consideration. The tracings of electrocardiogram (ECG) were examined for the identification of the presence or absence of changes in the segment ST, being recorded the presence of infraunlevelling of the segment ST lower or higher than 0.1 mV at 80 ms from point J and the occurrence of heart arrhythmias, which were simply classified as supraventricular, ventricular or mixed. Finally, the total time of exercise in ET was also marked down. Before the ET in CLL, the individuals signed an informed consent term, in which the use of data for research was specifically authorized. The study protocol was institutionally approved.
For the comparison between the data from the two different both ETs, the matching t-test for continuous variables and the chi-square test for dichotomous variables. The association between data was assessed through linear and regression correlation, as suitable. Afterwards, the sample was subdivided in terms of clinical condition in apparently healthy and coronary artery disease carriers. In all cases, the threshold of 5% as significance level and the confidence interval of 95% were adopted.
The ETs in the CLL lasted between 5 and 15 minutes, with a median of 10 minutes, which is exactly the time recommended for ET protocols aiming at reaching the maximum consumption of oxygen. Despite a slightly higher tendency for MHR in CLL, there were no significant differences for the MHR obtained in ETs in TRM and in CLL, respectively, 154±2 vs. 156±3 bpm (mean±standard error) (p=0.125; CI95%=-5.48 to 1.45). In 57% of individuals, higher values of MHR happened in CLL. As shown in
When we analyzed the dHR, the ET performed in CLL showed a sharper decrease of HR at the first minute post-exercise in CLL than in TRM, respectively, 33±1.4 vs. 26±1.4 bpm (p<0.001; CI95%=-9.43 to -3.83), with a significant association, but relatively lower between the two responses (r=0.48; p<0.01; CI95%=-7.35 to -2.66) (
The clinical condition-stratified analysis showed, except for DBP, a trend to higher values in hemodynamic variables for asymptomatic individuals. There is a very interesting tendency to a greater difference in favor of CLL in MHR in asymptomatic individuals (TRM: 163±4 vs. CLL: 169±4 bpm, p=0.348) than in those carriers of signs of cardiovascular disease (TRM: 152±3 vs. CLL: 154±7, p=0.737). A similar phenomenon took place in relation to dHR, with asymptomatic individuals showing greater similarity between the two ergometers (TRM: 26±3 vs. CLL: 33±2, p=0.085; CI95%=-14.62 to 1.079), whereas for the coronary artery disease carriers the decrease speed of post-exercise HR was much higher in CLL than in TRM (TRM: 26±1 vs. CLL: 33±2 bpm, p=0.001; CI95%=-10.49 to 2.69).
Regarding exercise ECG, 33% of individuals did not show changes in the segment ST (even minimal, i.e., fast ascendant with 0.5 to 1 mm at 80 ms from the origin) or any cardiac arrhythmias in the two ETs. However, by analyzing separately per procedure, in CLL and in TRM, 50% of individuals did not show changes of ECG. So, we had individuals who showed changes in only one procedure. There was a trend so that the changes in segment ST were more frequent in ETs in TRM (p=0.066), whereas cardiac arrhythmias were more usually found in ETs in CLL (p=0.003), notably the supraventricular (18 vs. 3 cases).
Initially we are going to discuss some specific characteristics and potential limitations in the present study. Different from other studies in the literature, the two ETs were not performed in random order and with a minimum time interval, as for example, two or three days. Besides, the ETs in TRM were carried out in many laboratories and by many different examiners, whereas the ETs in CLL were performed by a single and experienced examiner, who previously knew the MHR obtained in the ET in TRM, which somehow could have facilitated the obtainment of a higher MHR in some cases of ET in CLL. It is also possible that the obtainment of measurements of exhaled gases during all ETs in CLL and in only 10% of ETs in TRM can be influenced in the obtainment of a truly maximum test, either due to additional difficulties caused by the mouthpiece or for the reading of ventilation variables and indexes that favor the identification of a truly maximum exercise. With those considerations shown, some of the comparisons made, notably those of ECG, were limited. However, it is important to mention that this study involved a retrospective data analysis, without any intention in contributing or influencing the results obtained. When the examiner has an individual to be submitted to an ET, who brings the results from similar examinations, previously performed in that or another laboratory, is a common situation in medical practice.
Theoretically it is possible to think that CLL is shown with physical coordination that not all individuals have and that for being restricted to a limited muscular mass, it would have a tendency to be early interrupted with a great component of peripheral fatigue, without the maximum cardiovascular performance being reached13,22, which leads us to conclude that the individual would finish the ET-CLL earlier than the ET-TRM, thus showing lower values for MHR. However, despite all these difficulties shown and as opposed to would be theoretically expected, the individuals in our study reached an MHR in CLL similar and even slightly, though without statistic meaning, higher than those obtained in TRM. In practice, it was more usual to obtain higher values in ET-CLL – 57% vs. 43% – than in ET-TRM.
We could also speculate on the clinical condition of the individuals not being similar, after one to three years from ET-TRM, when the ET-CLL was performed. However, by analyzing logically, some factors that could influence the results, as the forecast value of MHR and the presence or progression of CAD, in fact they direct in the opposite way, which means, impairing the result from ET-CLL carried out in our laboratory, as the MHR decreases linearly with the age23, between 5 to 10 heartbeats for each decade24,25. Besides, individuals with CAD diagnosis tend to show a progressive record of the disease or, analyzing positively, a stabilization of the clinical features, contributing for a ET in CLL with lower values than those obtained in ET in TRM, which was not found in our results.
Our study did not control systematically the level of aerobic training, although we know that none of the individuals tested in our laboratory participated in supervised exercise programs. However, that does not seem to be relevant, from the fact that MHR does not seem to vary appreciably in accordance to the level of physical training17,26,27.
In our results, we verified similar values for MHR for the two ETs carried out in different ergometers, which should not happen under physiological conditions recommended for a maximum ET, in which higher values should have been found for TRM. When we analyze the results in terms of clinical condition, we could note that the coronary artery disease carriers showed lower values for MHR in both ergometers, which probably is due to the regular use of medications of negative chronotropic action, as well as the presence of cardiovascular diseases, which tend to compromise the chronotropic response to exercise, which has been showing to bring about a greater mortality risk9,28,29.
Regarding the decrease of HR in the beginning of recovery, we were able to notice a higher speed in ET in CLL. However, that probably happened due to the fact that the recovery in CLL being performed passively and in supine position, and not in active way, in orthostatic position, as typically observed in ETs carried out in TRM. Recently, Gaibazzi et al.30 observed a faster decrease of HR at the 1st minute of recovery in individuals tested in CLL and with a similar way of post-exercise recovery, which suggests that may be a real difference between the two ETs performed in the two types of ergometers. That matter surely deserves further studies with a thoroughly controlled methodology for its better clarifying.
Another point to be emphasized was the presence of higher levels of SBP in CLL. An interesting theoretical possibility is that the difference in the values is due only to a greater facility, in terms of greater stability of the arm position of the assessed individual and the lower noise from the ergometer, and a better accuracy of reading (every 2 mmHg) during the ET in CLL, when compared to TRM, and not due to a real difference. Notwithstanding, the finding of higher systolic levels due to exercise in CLL is corroborated by the data of Wicks et al.19 and of Niederberger et al.31. The greatest rise of SBP contributed expressively for the values of DP were significantly higher in CLL, especially for asymptomatic individuals, when compared to coronary artery disease carriers. For the DBP, the results found did not differ between the ergometers and between the subgroups per clinical condition either.
The interpretation of ECG results must be carefully approached. In fact, there are real possibilities that the clinical condition of the patients was not exactly the same in both ETs, in terms of the period of time elapsed between them and the non-randomization of the sequence of ETs. Nevertheless, it seem peculiar that a tendency to greater changes in ST had happened in ET in TRM and that the arrhythmias were more frequent in ET in CLL carried out months or even some years later. From our point of view, considering the excellent level of socioeconomic condition and clinical follow-up of our individuals, it is possible that their clinical condition and, more specifically, the cardiovascular condition had been optimized after casual changes observed in the ET-TRM, which would result in less myocardial ischemia electrocardiographically identified in the ET carried out afterwards in CLL. In our opinion, concerning cardiac arrhythmias, there are two plausible explanations. The first refers to the fact that the cardiac vagal tonus tends to diminish with the age32 and, therefore, the incidence of arrhythmias tends to increase along the years. The second possibility is that the examiners from other laboratories have not reported or valued in their reports and have not either recorded isolated and low frequency supraventricular extrasystoles along the ET. As saving digitally all rhythm tracings of ETs is a routine in our laboratory, we maybe have a greater possibility of identifying such arrhythmias. Notwithstanding such comments, we observed three cases of supraventricular tachycardia, two of short duration and one sustained for 65 seconds, in ETs in CLL, in individuals who did not have that pattern of arrhythmias due to exercise (two of them had rare and isolated supraventricular extrasystoles and the other did not show any arrhythmia in the previous ET in TRM). Generally, there are controversies in literature on this theme19-21 that should be observed in future studies, as our study, due to its delineation, does not allow for answering.
Finally, it is worthy trying to explain the reasons for which we had a relatively high MHR in ET in CLL in individuals studied in our laboratory. Maybe the most plausible explanation is the motivation of the examiner in obtaining a truly maximum ET, by using the MHR previously obtained in an ET in TRM as reference to be overcome and without considering casual values forecast through equations for MHR, as a criterion for interruption. In practice, 30% of our individuals (40% of those who did not use ß-blockers) exceeded the value of MHR forecast by the most commonly used equation of 220 – age in the ET in CLL. It is possible that other laboratories and examiners did not have the same diligence and motivation, leading to ETs casually interrupted in submaximum levels. In this moment, a probably relevant mater stays without answer, would our individuals, with the same examiner, have reached higher levels of MHR in ET-TRM? Besides, it is possible to consider the possibility that the patients could have felt safer to reach their true maximum, in a Et in which they had total control over the moment of end, as in the CLL they would only need to stop pedaling, whereas in the TRM, they would probably feel depending on the physician to finish the exam and decrease the speed. Finally, our data suggest that other ways of analysis of behavior of HR during exercise, that not only the MHR obtained, must be researched, aiming at the clinical application for the characterization of a new physical exercise or ET as maximum.
Considering the results obtained, it is possible to suggest that: the previous knowledge of the MHR obtained in a prior ET to distinguish from the MHR to be reached in a new ET seems to be useful; we should not use the MHR forecast through regression equations as a criterion to characterize an ET as truly maximum; with the duly diligence from the examiner it is possible to reach suitable MHR values in ETs carried out in CLL; the behavior of dHR is not directly comparable when the ETs are performed in CLL and TRM with different forms of posture (standing versus laying down) and of status (light exercise versus rest); values of SBP and, consequently, of RPP, seem to be higher in ETs performed in CLL; there can be differences in the behavior of the segment ST and the occurrence of arrhythmias, notably supraventricular, when the results from ETs obtained in CLL and TRM are compared.
Claudio Gil Soares de Araújo Rua Siqueira Campos, 93/101 22031-070 - Rio de Janeiro, RJ - Brazil E-mails:
Received for publishing on 07/13/2004
Accepted on 01/20/2005