OBJETIVO: Determinar a viabilidade da utilização de traçado convencional de eletrocardiografia (ECG) para avaliação da atividade vagal cardíaca (AVC). MÉTODOS: Foram analisados, retrospectivamente, 1.395 indivíduos (995 homens), na faixa de idade de 46 + 17,2 anos (média ± desvio padrão), com traçados de ECG convencional para medida do Delta RR, que representa a diferença, em ms, entre o maior e o menor intervalo RR, e com resultados da avaliação autonômica parassimpática, o teste de exercício de quatro segundos (T4s), que quantifica a AVC por meio do índice vagal cardíaco (IVC). Foram obtidas curvas ROC para determinar os valores de Delta RR com melhor relação entre sensibilidade e especificidade para os pontos de corte de baixa e alta AVC, respectivamente, de 1,20 e 1,95. RESULTADOS: Os valores de delta RR correlacionaram-se significativamente com os de IVC (r = 0,40; p < 0,001). Foram identificados < 60 ms e > 120 ms como os melhores pontos de corte para baixa e alta AVC, com sensibilidade de 75% e 57%, especificidade de 62% e 79% e áreas das curvas ROC de 0,76 e 0,74, respectivamente. CONCLUSÃO: A medida visual do delta RR em um traçado de ECG parece ser válida para a avaliação clínica preliminar e rápida da AVC, podendo ser útil em consultórios, emergências ou situações nas quais o uso de métodos mais sofisticados de avaliação autonômica não seja viável, oportuno ou conveniente.
IPrograma de Pós-Graduação em Educação Física da Universidade Gama Filho
IIFaculdade de Ciências Médicas e da Saúde de Juiz de Fora – SUPREMA
IIICLINIMEX – Clínica de Medicina do Exercício – Juiz de Fora, MG - Rio de Janeiro, RJ
Condição autonômica adversa está freqüentemente associada a maior risco de mortalidade por razões cardiovasculares e por todas as causas1-4, primariamente em função da diminuição da atividade vagal cardíaca (AVC)1,5-7. Essa menor cardioproteção vagodependente pode ser avaliada pelos diferentes comportamentos da freqüência cardíaca (FC), como, por exemplo, em situações de repouso2 e exercício8-10. Dessa forma, a modulação da FC tem sido amplamente utilizada como uma ferramenta para a análise da AVC, sendo considerada potente e independente indicador prognóstico de mortalidade11.
A AVC, na prática clínica, pode ser mensurada por diferentes procedimentos, como a variabilidade da freqüência cardíaca (VFC) em seus domínios do tempo e da freqüência, em traçados curtos e longos na eletrocardiografia (ECG), pela sensibilidade barorreflexa (SBR)12 e por diversas manobras, como arritmia sinusal respiratória (ASR)13 e os transientes inicial e final de um exercício14,15. Dentro dessa perspectiva, Araújo e cols.16 propuseram e validaram um protocolo denominado teste de exercício de quatro segundos (T4s), que objetiva avaliar, reflexa e isoladamente, a AVC por meio do transiente inicial da FC em exercício dinâmico súbito, realizado em condições respiratórias controladas, sendo expresso adimensionalmente pelo índice vagal cardíaco (IVC). Esse teste, validado farmacologicamente16 e altamente fidedigno17, vem sendo aplicado nas áreas de investigação clínica e de medicina do exercício, demonstrando ser extremamente útil, não só como instrumento diagnóstico18,19 mas também no acompanhamento longitudinal da AVC20.
Diversos grupos de pesquisa17,21-23 já evidenciaram que a redução da AVC, mensurada pela variabilidade da freqüência cardíaca, é o principal preditor de arritmias complexas, como a taquicardia ventricular sustentada, em ECG de 24 horas24, precedendo inclusive os episódios de morte súbita25. Entretanto, desconhece-se a possibilidade de avaliar a AVC com base em simples medidas visuais da duração dos intervalos RR em traçados eletrocardiográficos convencionais de curta duração, obtidos em repouso e sem controle do padrão respiratório ou influência de manobras respiratórias específicas.
O objetivo do presente estudo foi testar a viabilidade da utilização de um traçado convencional de ECG em 10 segundos para avaliar a AVC, observando sua sensibilidade e especificidade em função do IVC.
Todos os indivíduos foram submetidos, voluntariamente, a avaliação em medicina do exercício, voltada para diagnóstico clínico ou orientação de exercício físico, composta por consulta médica com história clínica detalhada e exame físico, ECG convencional de repouso, espirometria, T4s e teste cardiopulmonar de exercício máximo, todos realizados em uma mesma visita e sempre nessa ordem.
Em adendo, os indivíduos leram e assinaram um termo de consentimento informado antes da realização dos procedimentos, o qual foi previamente aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa. A quase totalidade dos indivíduos era de cor de pele clara e com elevado nível socioeconômico.
O Delta RR nesse traçado, expresso em ms, foi obtido pela diferença entre o maior e o menor intervalos RR contidos nesse registro, excluindo-se os ciclos extra-sistólicos ou de escape. Os intervalos RR foram medidos visualmente (eventualmente com auxílio de lente milimetrada) por médico treinado, com resolução de 10 ms (0,25 mm), antes de o mesmo ter conhecimento do resultado do T4s.
As curvas ROC foram calculadas para determinar os valores de Delta RR que teriam melhor sensibilidade e especificidade para os pontos de corte propostos para baixa e alta AVC, respectivamente IVCs de 1,20 e 1,95. O ponto de corte inferior foi baseado em estudos anteriores de nosso laboratório9,17, enquanto a escolha do ponto de corte superior foi baseada no percentil 95 para o IVC na amostra jovem (entre 18 e 35 anos) e saudável do extenso banco de dados de nosso laboratório. As análises foram feitas no
Os valores de Delta RR associaram-se significativamente com o IVC (r = 0,40; p < 0,001). Com base nos pontos de corte utilizados para o IVC, 199 indivíduos foram classificados como portadores de baixa AVC e 106, como de alta AVC. Estratificando pelas características da amostra, observou-se que entre os 113 atletas apenas um apresentou baixa AVC e que entre os 100 portadores de doença arterial coronariana (DAC) somente três apresentaram elevada AVC.
Os valores de Delta RR em ms, expressos como média (intervalo de confiança de 95% [IC 95%]), nos três grupos foram de 57 (51-63), 105 (100-110) e 188 (159-218). Os resultados da análise de variância e do
Analisando as curvas ROC, < 60 ms e > 120 ms foram identificados como os melhores pontos de corte correspondentes a baixa (IVC < 1,20) e alta (IVC > 1,95) AVC, com valores de sensibilidade de 75% e 57% e de especificidade de 62% e 79%, respectivamente. As curvas e suas respectivas áreas estão apresentadas nas
As
O transiente rápido da FC no início de exercício tanto passivo29 como ativo ocorre exclusivamente pela retirada vagal, como validado farmacologicamente por Araújo e cols.16, e é a base fisiológica do T4s. Sabe-se que a magnitude e a parte da variabilidade da FC em repouso são dependentes do ramo parassimpático do sistema nervoso autônomo, e, embora representem momentos fisiológicos distintos de atividade autonômica, constatou-se haver associação entre os resultados encontrados nesses dois métodos para avaliação da AVC.
Observou-se, na literatura científica, a proposição de métodos diagnósticos, habitualmente, em decorrência dos valores encontrados por meio das curvas ROC. Considera-se válido o método cuja curva possui área superior a 0,5030. Além disso, de grande relevância clínica são os valores encontrados para sensibilidade e especificidade do método proposto. Roche e cols.31 identificaram ser a redução na variabilidade da FC no domínio do tempo um instrumento de
No passado, a ASR era o método mais utilizado para a avaliação da AVC. Media-se a diferença entre os intervalos RR em momentos distintos de manobras respiratórias. No entanto, Piepoli e cols.32, há alguns anos, demonstraram que a ASR podia ser modificada de acordo com a estimulação barorreflexa de receptores arteriais, fazendo com que novos métodos fossem desenvolvidos e empregados.
Atualmente, os principais estudos que versam sobre o tema utilizam os métodos de análise espectral com medidas no domínio do tempo ou da freqüência33, gráficos de Poincaré, análise da turbulência da freqüência cardíaca34 e análise fractal24. Existem, entretanto, diferenças metodológicas importantes, além de alguns desses métodos apresentarem resultados conflitantes, possibilitando críticas como a descrita por Goldberger e cols.35. Segundo esses autores, o nível basal de atividade parassimpática e a intensidade do estímulo são determinantes da magnitude da variabilidade de FC, pelo efeito observado no nódulo sinusal. Na realidade, a multiplicidade de fatores que interferem nos componentes autonômicos e que são praticamente impossíveis de serem controlados em traçado de 24 horas dificulta ainda mais a interpretação dessas análises ou limita seu uso clínico.
Em pesquisa anterior, realizada por especialistas36, o achado de ASR em um traçado de ECG de repouso foi considerado um dos critérios de maior suspeição para aumento da AVC. Assim, o objetivo dessa pesquisa foi propor uma estratégia simples, rápida e não-invasiva, extremamente prática, para a avaliação da AVC a partir de um traçado de ECG convencional em salas de emergência, em ambulâncias de resgate, em consultórios médicos ou até em ambientes não-médicos, como estádios desportivos, tratamentos domiciliares (
Um estudo prévio de nosso grupo de pesquisa37 identificou elevada associação entre IVC e duração dos intervalos RR em ECG de repouso em atletas. Buscando identificar critério eletrocardiográfico para vagotonia, foi utilizada a curva ROC, que evidenciou que uma média de intervalos RR acima de 990 ms teria adequada acurácia (75%) para identificação de vagotonia, definida em tal estudo como IVC acima de 2,0, em decorrência do menor número da amostra e da participação exclusiva de atletas.
Nossos resultados corroboram a impressão de boa associação entre o IVC e a medida de Delta RR em um traçado de ECG de repouso sem manobras respiratórias em uma amostra propositadamente ampla e heterogênea, englobando adultos saudáveis e não-saudáveis e atletas, o que sugere que a informação fornecida nessa medida é clinicamente relevante e pode ter ampla aplicabilidade prática. Destaca-se, ainda, que os valores propostos pelas curvas ROC para o Delta RR se mostraram bastante robustos para os extremos populacionais, ou seja, portadores de DAC e saudáveis, conforme foi evidenciado nos resultados.
Um questionamento de natureza prática poderia ser colocado em relação à medida do Delta RR. Seria necessário e operacional medir com resolução de 10 ms em situações de emergência? Em princípio, considerando que baixa e alta AVC são representadas, respectivamente, por 60 ms e 120 ms, torna-se bastante simples e rápido visualmente distinguir e medir esses valores (1,5 mm e 3 mm) em um traçado de DII longo, permitindo estimar com facilidade a AVC em diversas circunstâncias da prática médica, mesmo sem precisar medir cuidadosamente o Delta RR com a resolução utilizada em nossa análise.
Reconhecemos, entretanto, que o controle ao se realizar o traçado de ECG, como tempo de decúbito, ausência de ruídos, temperatura estável, bem como estado emocional dos indivíduos avaliados, pode ser uma limitação à validade externa do estudo. Contudo, diante da vasta utilização de um traçado de ECG em diversas situações clínicas e da simplicidade do método aqui apresentado, contrapondo-se à complexidade dos outros atualmente disponíveis para a mesma finalidade, reconhecemos o potencial da medida do Delta RR como método prático para avaliação clínica preliminar da AVC.
Em síntese, pode-se concluir que a medida visual do Delta RR em 10 s de um traçado de ECG em uma única derivação parece ser um instrumento válido para se estimar preliminarmente, de modo simples e com baixo custo, a integridade vagal cardíaca, o que poderá ser potencialmente útil em quaisquer situações nas quais o uso de métodos mais sofisticados de avaliação autonômica não seja viável, oportuno ou conveniente.
Claudio Gil S. de Araújo Clinimex - Rua Siqueira Campos, 93/101 22031-070 – Rio de Janeiro, RJ E-mail:
Artigo recebido em 18/08/06; revisado recebido em 18/08/06; aceito em 05/10/06.
OBJECTIVE: To determine the viability of using a conventional electrocardiogram (ECG) tracing for assessment of CVA. METHODS: We retrospectively analyzed 1395 individuals (995 males), aged 46 ± 17.2 years (mean ± standard deviation) with conventional ECG tracings to measure the delta RR (which represents the difference in milliseconds (ms) between the greatest and smallest RR interval) and results of a second autonomic parasympathetic evaluation, the 4-second exercise test (T4s), that quantifies CVA by the cardiac vagal index (CVI). ROC curves were obtained to determine the values of Delta RR for a closer correlation with sensitivity and specificity for 1.20 and 1.95 ms, the low and high CVA cutoff points, respectively. RESULTS: The delta RR levels correlated significantly with those of the CVI (r=0.40; p<0.001). We identified < 60 and > 120 ms as the best cutoff points for low and high CVA. Sensitivity was 75% and 57%, specificity was 62% and 79%, and the areas of the ROC curves were 0.76 and 0.74, respectively. CONCLUSION: The visual measurement of delta RR on an ECG tracing seems to be a valid quick preliminary clinical evaluation of CVA and can be useful in medical offices, emergency units, or situations in which the use of more sophisticated methods may not be feasible, appropriate, or convenient.
IGraduate course in Physical Educaton at the Educação Física da Universidade Gama Filho
IIFaculdade de Ciências Médicas e da Saúde de Juiz de Fora – SUPREMA
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An adverse autonomic condition is frequently associated with a greater mortality risk due to cardiovascular causes and all causality1-4, primarily because of a decrease in cardiac vagal activity (CVA)1,5-7. This lower vago-dependent cardioprotection can be evaluated by the different heart rate (HR) behaviors, such as in situations of rest2 and exercise8-10. Therefore, HR modulation has been widely used as a tool for analysis of the CVA, and is considered a potent and independent prognostic indicator of mortality11.
In clinical practice, CVA can be measured by different procedures such as heart rate variability (HRV) in the domains of time and frequency, on short and long electrocardiograph (ECG) tracings, by baroreflex sensitivity (BRS)12, and by diverse maneuvers such as respiratory sinus arrhythmia (RSA)13 and the initial and final transients of an exercise14,15. In this perspective, Araújo et al16 proposed and validated a protocol called the 4-second exercise test (T4s) in order to evaluate, both reflectively and isolatedly, the CVA by means of the initial HR transient in a sudden dynamic exercise carried out under controlled respiratory conditions, expressed adimensionally by the cardiac vagal index (CVI). This pharmacologically validated16 and highly reliable17 test has been increasingly applied in areas of clinical research and exercise medicine, proving extremely useful not only as a diagnostic tool18,19, but as a longitudinal follow-up of CVA20 as well.
Several research groups17,21-23 have already showed that the reduction of the CVA, measured by HRV, is the main predictor of complex arrhythmias such as sustained ventricular tachycardia, in a 24-hour ECG24, and even precedes episodes of sudden death25. However, the possibility of evaluating the CVA based on simple visual measurements of the duration of RR intervals on short conventional electrocardiographic tracings at rest, with no control of the respiratory pattern or influence of specific respiratory maneuvers, is not known.
The objective of this study was to test the viability of using conventional 10-second ECG tracings to assess the CVA, observing its sensitivity and specificity regarding CVI.
All subjects evaluated were voluntarily submitted to an exercise medicine assessment geared towards a clinical diagnosis or physical exercise orientation. This appraisal was comprised of a clinical visit that included a detailed medical history and physical examination, a conventional resting electrocardiogram, a 4-second exercise test (T4s), spirometry test and a maximal exercise cardiopulmonary test, all carried out during the same visit and in this order.
Additionally, before any of the procedures took place, subjects read and signed an informed consent form that had been previously approved by the Research Ethics Committee. Most subjects were light-skinned and came from a high socioeconomic bracket.
The delta RR on this tracing, expressed in ms, was obtained by the difference between the longest and the shortest RR intervals contained in this recording, excluding extrasystole or escape rhythm. The RR intervals were measured visually (sometimes with the aid of a millimeter lens) by a trained physician, using a 10 ms resolution (0.25 mm), before he was informed of the T4s result.
The ROC curves were calculated in order to determine the values of delta RR with the best sensitivity and specificity for the proposed cutoff points for a high and low CVA, respectively, CVIs of 1.20 and 1.95. The lower cutoff point was based on previous studies at our laboratory9,17, while the upper cutoff point was based on the 95th percentile for CVI in the young (between 18 and 35 years of age) and healthy sample of the extensive database of our laboratory. The analyses were performed with the SPSS statistics software, 13.0 version, USA, except for the ROC curves that were calculated using Medcalc 7.3.0.1 version software, Belgium. Financial support was provided by the CNPq and FAPERJ.
The values of delta RR showed a significant correlation with the CVI (r=0.40; p<0.001). Based on the cutoff points used for the CVI, 199 individuals were classified as having low CVA and 106 as having high CVA. When stratified by sample characteristics, we found that among the 113 athletes, only one had low CVA, and among the 100 subjects with CAD, only three had elevated CVA.
The values of the delta RR in ms, expressed as means (95% CI) in the three groups were 57 (51 - 63), 105 (100 - 110), and 188 (159 - 218). The results of the variance analysis and of the Bonferroni
Analyzing the ROC curves, we identified
The rapid HR transient at the beginning of a passive29 or active exercise occurs exclusively by vagal removal, as was pharmacologically validated by Araújo et al16; it is the physiological basis of the T4s. We know that the magnitude and part of the variability of the resting HR depend on the parasympathetic branch of the autonomic nervous system. Although they represent distinct physiological moments of autonomic activity, we noted an association between results found with these two methods for CVA evaluation.
In scientific literature we observe the proposition of diagnostic methods habitually stemming from the results obtained by ROC curves, considering as valid a method with a curve area greater than 0.5030. Additionally, the levels obtained for sensitivity and specificity of the method proposed have great clinical relevance. Roche et al31 noted that the reduction in HR variability in the time domain is a valid screening tool for the sleep apnea syndrome, with results of 89.7% in sensitivity and 98.1% in specificity.
In the past, the RSA was the most utilized method for CVA evaluation. The difference was measured between the RR intervals in distinct respiratory maneuvers. However, some years ago, Piepoli et al32 showed that the RSA could be modified according to the baroreflex stimulation of arterial receptors, thus leading to the development and implementation of new methods.
At present, the main studies on the theme use spectral analysis methods with measurements in the time or frequency domains33, graphics of Poincaré, analysis of heart rate turbulence34, and fractal analysis24. Nonetheless, there are significant methodological differences, and some showed conflicting results that allowed criticism of the referred methods, such as that by Goldberger et al35, who suggested that the baseline level of parasympathetic activity and the stimulus intensity determine the magnitude of the HR variability, by the effect observed in the sinus node. In fact, considering the multiplicity of factors that interfere in the autonomic components and are practically impossible to control by a 24-hour tracing, this makes the interpretation of these analyses even more difficult and limits their clinical use.
In a prior investigation conducted by specialists36, the presence of RSA in a resting ECG was considered one of the criteria of greatest suspicion for an increased CVA. Thus, the objective of this research was to propose a simple, quick, non-invasive, and extremely practical strategy for the evaluation of CVA based on a conventional ECG tracing in emergency rooms, rescue vehicles, medical offices, or even non-medical environments such as sports arenas, home care, or airports.
An earlier study by our research group37 identified an important correlation between the CVI and the duration of RR intervals on a resting ECG in athletes. Seeking to identify an electrocardiographic criterion for vagotonia, we used the ROC curve, showing that a mean of RR intervals over 990 ms would have sufficient accuracy (75%) to identify vagotonia, which was defined in that study as a CVI over 2.0 because of the smaller sample and the exclusive participation of athletes.
Our results corroborated the impression of a significant association between the CVI and the delta RR measurement on a resting ECG tracing without respiratory maneuvers in an intentionally ample and heterogeneous sample, encompassing healthy and non-healthy adults and athletes. This suggests that the information provided by this measurement is clinically relevant and may have wide practical applicability. We further note that the values proposed by the ROC curves for delta RR proved very robust for the populational extremes, i.e., subjects with CAD and healthy subjects, as shown in the results.
A practical question could be asked regarding the delta RR measurement. Is it necessary and feasible to measure with a 10 ms resolution in emergency situations? Considering that high and low CVAs are represented by 60 and 120 ms, respectively, it is simple to visually distinguish and measure these values (1.5 and 3 mm) on a long DII tracing, thus allowing an easy estimate of the CVA in several circumstances of the medical practice, even without carefully measuring the delta RR with the resolution adopted in our analysis.
We recognize, however, that control difficulties in producing an ECG tracing such as the time of decubitus, absence of noise, and the emotional state of the individuals analyzed, may constitute limitations to the external validity of the study. Nevertheless, considering the wide use of an ECG tracing in different clinical situations and the simplicity of the method we present, in contrast to the complexity of other methods currently available for the same purpose, we recognize the potential of the delta RR measurement as a practical method for a preliminary clinical evaluation of CVA.
We conclude that the visual measurement of delta RR in 10s of an ECG tracing in one single lead seems to be a valid tool for a simple and low-cost preliminary estimate of cardiac vagal integrity; this may prove to be potentially useful in situations where more sophisticated methods of autonomic evaluation may not be feasible, timely or convenient.
Claudio Gil S. de Araújo Clinimex - Rua Siqueira Campos, 93/101 22031-070 – Rio de Janeiro, RJ E-mail:
Manuscript received August 18, 2006; revised manuscript received August 18, 2006; accepted October 5, 2006