FUNDAMENTO: Recomenda-se que a intensidade dos exercícios na reabilitação de coronariopatas não deva produzir isquemia miocárdica. OBJETIVO: Comparar a capacidade da cintilografia tomográfica do miocárdio com a do eletrocardiograma na detecção de isquemia durante sessão de reabilitação. MÉTODOS: Vinte e seis pacientes coronariopatas, em programa de reabilitação e com cintilografia prévia com hipocaptação transitória, receberam nova injeção de MIBI-Tc-99m durante uma sessão de treinamento, quando também foram monitorizados pela eletrocardiografia dinâmica. As cintilografias de repouso, após teste ergométrico em esteira e após sessão de reabilitação, foram analisadas de forma semiquantitativa utilizando-se um escore, de 0 a 4, classificando cada um dos segmentos escolhidos (0 = normal; 1 = hipocaptação discreta; 2 = moderada; 3 = intensa; 4 = ausência da captação). RESULTADOS: As médias dos somatórios dos escores encontrados foram: repouso = 12,9; após teste em esteira = 19,3; após sessão de reabilitação = 15,1. Houve diferenças estatisticamente significativas entre elas. Uma análise individual mostrou que em 14 casos (53,8 %) foi identificado algum grau de hipocaptação durante a reabilitação, e em 12 (46,6%), não. Monitorização com sistema Holter não revelou, em nenhum caso, depressão do segmento ST, igual ou maior do que 1 mm. CONCLUSÃO: Exercícios prescritos em doentes coronariopatas, conforme recomendações da literatura, podem desencadear isquemia miocárdica, avaliada pela cintilografia, durante sessão de reabilitação.
ARTIGO ORIGINAL
CORONARIOPATIA AGUDA
Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia, São Paulo, SP - Brasil
O conceito de reabilitação cardiovascular confunde-se hoje com o de prevenção secundária, especialmente na doença arterial coronária1. Entretanto, o exercício físico é fundamento básico dos programas e, isoladamente, é capaz de propiciar benefícios como o desaparecimento ou minimização dos sintomas2,3 e as adaptações periféricas4-6 que determinam aumento da capacidade física7-10 capazes de reduzir as manifestações isquêmicas para cargas submáximas. Ele tem ainda papel destacado no auxílio ao combate dos fatores de risco: diabete, sedentarismo, hipertensão, dislipidemias e obesidade. A despeito dos benefícios incontestes, exercitar pacientes coronariopatas pode ser potencialmente maléfico. Eventos coronários agudos podem levar a morte súbita, embora de pequena incidência11. A prescrição de exercícios que propiciam longos períodos de isquemia miocárdica pode ser o substrato para o desencadeamento de fibrilação ventricular e poderia, a longo prazo, propiciar necrose miocárdica12, considerando-se trabalhos realizados em animais13,14. Portanto, a intensidade dos exercícios prescritos deve ficar abaixo daquela capaz de produzir isquemia miocárdica, geralmente avaliada por sintomas ou depressões do segmento ST. Essa premissa é recomendada por diretrizes vigentes15. A nossa preferência, entre as diversas formas de se prescrever esses exercícios, é limitá-los à capacidade funcional útil16, que é o maior nível de esforço que não causa sintomas, alterações clínicas, eletrocardiográficas e hemodinâmicas. Nos pacientes sem essas alterações, a escala de Borg17 entre 13 a 15 é utilizada, o que corresponde à sensação subjetiva de ligeiramente cansativo a cansativo. A maior sensibilidade da cintilografia de perfusão miocárdica para diagnosticar isquemia miocárdica, em relação à ocorrência de angina e às depressões do segmento ST, propiciou o interesse em se estudar o nível de segurança dessa prescrição. O objetivo do presente trabalho foi comparar a capacidade da cintilografia tomográfica do miocárdio com a do eletrocardiograma, na detecção de isquemia durante sessão de reabilitação. O estudo foi aprovado pelo comitê de ética da instituição.
Foram selecionados, entre 143 pacientes que participavam do programa de reabilitação supervisionada em nossa instituição, 39 que apresentavam: tempo de permanência no programa superior a seis meses; diagnóstico de doença arterial coronária feito por cinecoronariografia prévia com pelo menos uma lesão obstrutiva, igual ou maior do que 70%, numa das três principais artérias coronárias; depressão do segmento ST, desencadeado pelo esforço, de pelo menos um milímetro em teste ergométrico realizado no intervalo de um ano antes; ausência de bloqueio de ramo esquerdo e de pré-excitação ao eletrocardiograma de 12 derivações. Após os respectivos consentimentos informados terem sido assinados, foi realizada uma cintilografia miocárdica com MIBI-Tc-99m, associada ao teste ergométrico em esteira no protocolo de Bruce. No prazo não superior a uma semana, foi realizada cintilografia de repouso. Por análise visual, foram selecionados os casos que apresentavam estudo cintilográfico compatível com isquemia miocárdica transitória, em pelo menos um segmento do ventrículo esquerdo. Nessa análise inicial da cintilografia, foram excluídos 13 casos, nos quais não se conseguiu diagnosticar evidente isquemia transitória induzida pelo exercício. Assim, os outros 26 pacientes prosseguiram no estudo e tinham idades entre 49 e 81 anos (média = 63,2 anos). Um total de 13 pacientes (50%) havia sido submetido à cirurgia de revascularização. Infarto do miocárdio havia ocorrido em 10 pacientes (38,5%), não submetidos a cirurgia ou angioplastia posteriormente. Angioplastia na fase aguda de infarto do miocárdio havia sido feita em dois pacientes (7,7%) e angioplastia eletiva, em um paciente (3,8%). Entre os 10 pacientes não submetidos a revascularização, cinco (50%) tinham lesões uniarteriais; um (10%) em duas artérias; e quatro (40%) em três vasos. As cinecoronariografias, prévias aos procedimentos de revascularização, nos demais 16 pacientes, mostraram que dois (12,5 %) tinham lesões uniarteriais; oito (50 %) biarterias; e seis (37,5 %) triarteriais.
Todos os pacientes, depois das cintilografias iniciais, foram conectados a um gravador de eletrocardiografia dinâmica, antes do início da sessão de reabilitação destinada à obtenção de nova cintilografia associada ao exercício prescrito. A gravação, em gravador de fita cassete da Cardios®, nas derivações MC2 e MC5, cobriu toda a sessão. Antes da fase denominada de aeróbica contínua, realizada por 20 minutos em bicicleta ergométrica com a carga prescrita, foi cateterizada uma veia periférica, de um dos membros superiores. No penúltimo minuto do exercício foi administrada a dose de MIBI-Tc-99m e se acionou o botão de eventos para que se pudesse avaliar com precisão o traçado eletrocardiográfico da ocasião. Cerca de uma hora após, foi obtida nova cintilografia de esforço. Traçados eletrocardiográficos de cinco a 10 segundos, no início da gravação e no momento em que foi injetado o MIBI-Tc-99m foram identificados e impressos em papel para que o segmento ST fosse analisado, visualmente, em complexos sucessivos, com linha de base estável.
O teste prévio para a prescrição do exercício, sinal e/ou sintoma limitado e na vigência da medicação em uso foi realizado previamente em bicicleta ergométrica mecânica, com carga inicial de 25 watts e incrementos a cada cinco minutos de 25 watts. A prescrição do exercício de reabilitação teve como base a carga e a freqüência cardíacas do final da etapa do teste imediatamente anterior àquela que produziu sintomas, alterações hemodinâmicas ou eletrocardiográficas. Nos indivíduos que não apresentaram sintomas e nenhuma alteração clínica e eletrocardiográfica, a carga e a freqüência cardíacas foram aquelas em que o paciente apresentou nível de percepção do esforço entre 13 a 15 da escala de Borg, ou seja, entre ligeiramente cansativo e cansativo.
As cintilografias de perfusão do miocárdio foram realizadas pela técnica de tomografia por emissão de fóton único (SPECT), usando-se como indicador de perfusão a 2-metoxi--isobutil-isonitrila marcada com tecnécio-99m (MIBI-Tc-99m).
As interpretações das cintilografias foram feitas por consenso de dois observadores, utilizando-se um sistema de pontuação para cada um dos 20 segmentos de quatro cortes tomográficos assim escolhidos: corte do eixo menor apical, corte do eixo menor medial, corte do eixo menor basal, corte medial do eixo maior vertical. O segmento de maior intensidade de captação de radioatividade, para cada corte, de cada uma das cintilografias, foi escolhido como referência. A esse segmento foi dado o valor 0 (zero). Os segmentos adjacentes do mesmo corte receberam pontuação segundo o seguinte critério:
• 0 = se estavam com a mesma intensidade de captação da radioatividade;
• 1 = se havia uma hipocaptação discreta;
• 2 = se havia uma hipocaptação moderada;
• 3 = se havia uma hipocaptação intensa; e
• 4 = se havia ausência de captação.
O somatório da pontuação dada a cada um dos segmentos dos quatro cortes escolhidos foi definida como o escore de cada cintilografia, duas de esforço e uma de repouso. Com esse método, a igualdade entre os escores de esforço e de repouso indica a ausência de hipocaptação induzida pelo esforço e, conseqüentemente, ausência de isquemia induzida pelo esforço. Maior escore no esforço do que no repouso indica a presença de hipocaptação induzida pelo esforço e, conseqüentemente, isquemia induzida pelo esforço.
A sessão de reabilitação na qual foi administrada a dose de MIBI-Tc-99m para a obtenção da segunda cintilografia de esforço foi semelhante a todas as sessões que os pacientes cumpriam, e foi assim constituída:
a) Aquecimento: caminhada, a passo normal, durante cinco minutos;
b) Fase aeróbia com pausa ativa: caminhadas de dois a três minutos, intercaladas com pequenas corridas de um a dois minutos, durante 15 minutos;
c) Fase aeróbica contínua: exercício em bicicleta ergométrica mecânica com carga aplicada conforme a prescrição baseada na capacidade funcional útil, com duração de 20 minutos;
d) Exercícios localizados de resistência e alongamento durante 20 minutos.
As variáveis referentes aos testes ergométricos em esteira e em bicicleta, a carga prescrita e a freqüência cardíaca correspondente, a freqüência cardíaca no início da monitorização pelo sistema Holter e a freqüência cardíaca no momento da injeção foram resumidas sob a forma de médias e desvios-padrão. A comparação entre a freqüência cardíaca prescrita e a freqüência cardíaca observada quando da injeção do MIBI-Tc-99m foi feita pelo teste
O tempo médio de exercício no protocolo de Bruce foi de 7,4 minutos (DP=2,1). A média da freqüência cardíaca variou de 73,6 bpm em repouso a 137,1 bpm (DP=18,5) no pico do esforço. A média da pressão arterial em repouso foi de 141,3 (DP=21,3) / 83,4 (DP=8,9) mmHg, atingindo 197,3 (DP=32)/82,6 (DP=7,2) mmHg no pico do exercício (
A carga média máxima atingida foi de 76 watts (DP = 14,9). A média da freqüência cardíaca variou de 71,3 bpm (DP = 12,8) em repouso a 111,7 bpm (DP = 22,9), no pico do esforço. Os valores médios da pressão arterial variaram de 129,8 (DP=17,5)/75,5 (DP = 10,1) (mmHg) nos controles prévios a 183,6 (DP = 22,5)/85,4 mmHg (DP = 15,4) no pico do exercício (
A carga média prescrita foi de 49 watts (DP = 8,6). A freqüência cardíaca média para o treinamento foi de 104,7 bpm (DP = 15,7) o que representou, também em média, 66,7% (DP = 9,4) da freqüência cardíaca máxima teórica para a idade (
Depressão do segmento ST menor do que um milímetro ou depressão adicional também menor do que 1 mm ocorreu em apenas três casos (11,5%) no momento da injeção do MIBI-Tc-99m durante a sessão de reabilitação. Em nenhum doente houve depressão igual ou maior do que um milímetro. A média da freqüência cardíaca em repouso foi de 82,7 bpm (DP = 14,3) e no momento da injeção foi de 102,6 bpm (DP = 15,1). Não houve diferença estatisticamente significativa entre essa freqüência cardíaca observada no momento da injeção do MIBI-Tc-99m e da freqüência cardíaca prescrita para este momento cuja média foi de 104,7 (DP = 15,6). (P = 0,45).
Na
A diferença média entre o escore de repouso e o escore da cintilografia associada ao teste em esteira foi de 6,3 IC (95%) [4,3; 8,3] (P<0,0001). Entre o escore de repouso e o escore obtido com a cintilografia realizada quando da sessão de reabilitação foi de 2,2 IC (95%) [0,8; 3,6] (P<0,001). A diferença média entre o escore da cintilografia durante sessão de reabilitação e o escore da cintilografia associada ao teste em esteira foi de 4,1 IC (95%) [2,3; 5,8] (P<0,001). Analisados individualmente, todos os casos apresentaram maior escore na cintilografia de esforço em esteira do que no repouso, uma vez que essa condição era determinante para que o caso fosse incluído no estudo. Entretanto, durante a sessão de reabilitação 12 pacientes (46,2%) apresentaram o mesmo escore obtido no repouso. Em 11 (42,3%), o escore obtido no exercício em bicicleta foi maior do que o escore do repouso, mas menor do que o escore observado no teste em esteira. Um total de três pacientes (11,5%) tiveram o mesmo escore nos dois testes. Portanto, em 14 casos (53,8%), o escore observado na cintilografia durante sessão de reabilitação foi maior do que no repouso, indicando a presença de hipocaptação transitória durante a sessão de reabilitação. Sugestiva isquemia miocárdica não ocorreu em 12 casos (46,6%) que tiveram o mesmo escore na cintilografia miocárdica durante a sessão de reabilitação e no repouso.
As regras atualmente vigentes determinam que a prescrição de exercício para pacientes com doença coronária deve ser feita em níveis que não produzam isquemia miocárdica caracterizada por angina do peito e ou depressão do segmento ST15. A vigilância dessa regra pode ser feita facilmente hoje pela monitorização clínica e eletrocardiográfica numa sessão de reabilitação. Entretanto, em algumas condições como: após infarto agudo do miocárdio, hipertrofias ventriculares, prévias alterações do segmento ST e outras, a cintilografia de perfusão miocárdica permite que se avalie com mais acurácia a presença de eventual isquemia miocárdica, no âmbito da reabilitação cardiovascular. Nesse sentido, a presente investigação é inédita e amplia a eventual utilização da cardiologia nuclear.
Os doentes selecionados para a investigação não constituíam um grupo homogêneo quanto às condições clínicas no momento da inclusão, mas todos eram coronariopatas, identificados por prévia cinecoronariografia e, portanto, com justificativa para apresentarem cintilografia miocárdica com hipocaptação induzida pelo esforço. Um total de 10 pacientes (38,5%) não tinha sido submetido a nenhum tipo de revascularização, e os demais 16 (61,5%) eram revascularizados por cirurgia e/ou angioplastia. Embora, pela história clínica, em 13 havia sido identificado claramente episódio de infarto do miocárdio, em 23 foi reconhecido escore maior do que zero na cintilografia de repouso, indicando que apenas três não tinham infarto do miocárdio pregresso. Essas características conferem ao grupo similaridade com os grupos em reabilitação segundo as indicações atuais para a reabilitação supervisionada.
Na escolha do protocolo utilizado, procurou-se modificar o mínimo possível a sessão de reabilitação, para que os resultados não sofressem interferência de procedimentos complexos que gerassem insegurança e ansiedade nos pacientes. Diferentemente de uma sessão habitual, foi instalado um gravador de Holter e se fez uma cateterização de veia periférica, apenas no início do exercício em bicicleta. Cuidou-se também para que o ambiente da sessão não apresentasse características de um grande experimento. Contudo, não se pode afastar a hipótese de que algum grau de ansiedade possa ter interferido nos resultados.
As características do teste em bicicleta para prescrição do exercício, utilizado na nossa instituição, empregado também nessa investigação, têm como escopo identificar valores de freqüência cardíaca e alterações eletrocardiográficas, as mais próximas possíveis do estado estável, numa determinada carga. Minimizam-se assim os erros cometidos quando a prescrição é feita a partir de um teste com duração mais curta do que cinco minutos em cada etapa, empregados na maioria dos protocolos convencionais. Os valores médios da freqüência cardíaca preconizada de 104,7 (DP 15,6) e os valores médios observados no 19º minuto do exercício em bicicleta na sessão de reabilitação de 102,6 (DP=15,1) não foram diferentes do ponto de vista estatístico (p<0,005). Esses dados mostram a boa precisão do teste de prescrição em prever os valores de freqüência cardíaca depois de 20 minutos de esforço, numa carga prescrita para o mesmo ergômetro, em ambas as situações.
Os valores médios da carga prescrita de 49 watts (DP = 8,6) e de freqüência cardíaca de 104,7 (DP = 15,6), correspondendo a um percentual médio da freqüência cardíaca máxima de 66,7% (DP = 9,4), são relativamente modestos para o treinamento de indivíduos normais, mas perfeitamente aceitáveis para a reabilitação de coronariopatas, segundo os níveis de prescrições recomendados por diretrizes em vigor15.
O emprego da monitorização eletrocardiográfica, no presente estudo, possibilitou, de modo simples e mais acurado, a obtenção da freqüência cardíaca e a avaliação do segmento ST quando da injeção do MIBI-Tc-99m. O sistema utilizado permitiu boa correlação dessas duas variáveis, uma vez que, no momento da injeção, foi acionado o botão de eventos que grava um sinal eletrônico coincidente com o traçado eletrocardiográfico daquele instante.
As médias dos escores observados nas cintilografias de repouso, esteira e bicicleta durante sessão de reabilitação foram diferentes do ponto de vista estatístico. O maior escore médio foi observado durante o exercício em esteira, ratificando as características da população selecionada que, para inclusão no estudo, deveria ter hipocaptação transitória em cintilografia associada ao teste ergométrico convencional. Entretanto, durante a sessão de reabilitação, a média dos escores da cintilografia foram maiores, com significância estatística, do que no repouso, indicando a presença de possível isquemia miocárdica induzida pelo exercício prescrito (p<0,001). Entretanto, o valor médio observado nessa situação (15,07), menor do que o escore médio de 19,3, observado durante o teste ergométrico convencional (p<0,0001), indicou que o grau de hipocaptação durante a sessão de reabilitação foi menor.
Pela análise individual dos pacientes, pode-se notar que durante a sessão de reabilitação, 12 pacientes (46,2%) apresentaram o mesmo escore obtido no repouso, indicando que esses não apresentavam provável isquemia miocárdica induzida pelo exercício prescrito. Em 11 (42,3%), o escore obtido no exercício em bicicleta foi maior do que o escore do repouso, mas menor do que o escore observado no teste em esteira, indicando provável isquemia miocárdica induzida pelo exercício prescrito, mas de menor grau do que aquela do teste convencional. Um total de três pacientes (11,5%) teve o mesmo escore nas duas cintilografias de esforço, o que indica que esses pacientes tiveram, em ambas as situações, o mesmo grau de isquemia miocárdica.
Considerando todos os casos com escore maior na cintilografia de bicicleta durante sessão de reabilitação do que no repouso, 14 casos (53,8%) apresentaram provável isquemia e 12 (46,6%) não. No presente estudo, o eletrocardiograma, monitorizado pelo sistema Holter, não foi capaz de identificar nenhum dos 14 casos com hipocaptação transitória durante a reabilitação, se considerar-se o critério de um milímetro de depressão como indicativo de resposta isquêmica. Contudo, depressão ou depressão adicional, igual ou maior do que 0,5 mm ocorreu em três casos (sensibilidade de 21,4%). Deve ser lembrado que todos esses pacientes estavam em uso de medicação para tratamento de insuficiência coronária e a medicação em uso pode ter sido a causa da não existência de manifestações isquêmicas ao eletrocardiograma.
Com efeito, entre os 12 pacientes sem isquemia durante a sessão de reabilitação, apenas dois (16,6%) não tomavam antianginosos e 10 (83,4 %) usavam betabloqueadores e ou vasodilatadores. No grupo de 16 pacientes com isquemia, cinco (35%) não tomavam antianginosos e nove (64,2%) utilizavam betabloqueadores e/ou vasodilatadores. Outra possibilidade para a discordância entre os resultados da cintilografia e do eletrocardiograma são os fenômenos do "aquecimento"18 e do pré-condicionamento isquêmico19,20.
Kay e cols.18 demonstraram que exercícios prévios de baixa intensidade podem reduzir posteriores manifestações isquêmicas, quando exercícios mais intensos são realizados, em doentes com doença arterial coronária. Todos os pacientes da presente investigação realizaram vários exercícios de aquecimento antes do exercício mais intenso realizado em bicicleta ergométrica. Já o fenômeno do pré-condicionamento isquêmico constitui-se numa resposta atenuada das manifestações anginosas e eletrocardiográficas até duas horas depois de um exercício que provoque isquemia miocárdica. Entretanto, após 24 horas do desencadeamento da isquemia, do exercício prévio, há uma segunda janela de proteção que pode durar até 72 horas20.
Todos os pacientes do nosso trabalho já estavam, há pelo menos seis meses, em programa e realizavam pelo menos três sessões semanais de exercícios físicos. Se esse mecanismo ocorreu nos nossos pacientes, o pré-condicionamento pode ser um fenômeno com manifestação apenas eletrocardiográfica, mas sem interferência nos achados da perfusão miocárdica detectada pela cintilografia. Bogaty e cols.21, realizando três testes ergométricos sucessivos em 12 coronariopatas, encontraram atenuação significativa da depressão do segmento ST no terceiro teste, mas que não foi acompanhada de concomitante redução da hipoperfusão miocárdica na cintilografia com tálio 201.
Os achados da presente investigação alertam para a necessidade de se obedecer à regra de prescrição de exercícios que determina a maior individualização possível. Todos os cuidados tomados não foram capazes de evitar a isquemia miocárdica, quando se empregou método mais sofisticado, como a cintilografia, para identificá-la. Não se pode deixar de supor, contudo, que o fenômeno isquêmico nas sessões de reabilitação não tenha ocorrido na maioria dos doentes, nos quais já se documentou efeitos benéficos inequívocos. Assim sendo, esse grau de isquemia aqui documentado pode, quiçá, ser estímulo para que as ações benéficas se manifestem. Os resultados obtidos não determinam uma mudança de conduta na avaliação de coronariopatas em reabilitação. Não se pode, a partir deles, recomendar o emprego rotineiro da cintilografia miocárdica para avaliar a acurácia da prescrição nos programas de reabilitação. Entretanto, o presente estudo abre a possibilidade de se utilizar a medicina nuclear na avaliação do grau de isquemia produzida por exercícios regulares de reabilitação, em alguns pacientes especiais.
Nossa investigação é limitada pelo pequeno número de pacientes incluídos, por não contemplar o sexo feminino e por não terem sido relatados os eventuais desfechos clínicos dos pacientes ao longo do tempo. Não se podem também extrapolar os dados para as outras formas de prescrição do exercício, dentre elas a utilização do limiar anaeróbico ventilatório que se encontra em ascensão no país. Novas investigações poderão esclarecer essas pendências.
Os resultados obtidos nesta investigação permitem a elaboração das seguintes conclusões:
1) A aplicação de exercícios, prescritos com base na capacidade funcional útil, pode produzir isquemia miocárdica, em coronariopatas, durante sessão habitual de reabilitação supervisionada, identificada pela cintilografia miocárdica com MIBI-Tc-99m.
2) A monitorização eletrocardiográfica, nas derivações MC2 e MC5 do sistema Holter, não foi capaz de identificar os pacientes com isquemia induzida pelo exercício prescrito, durante uma sessão habitual de reabilitação supervisionada, considerando-se como critério de positividade a presença de depressão do segmento ST, igual ou maior do que 0,1 mV.
Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.
O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.
Este artigo é parte da tese de doutorado de Romeu S. Meneghelo pela Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo.
Romeu Sérgio Meneghelo Rua Nicolau de Souza Queiroz, 194/161 Cep: 04105-000, São Paulo - SP - Brasil E-mail:
Artigo enviado em 23/10/2007; revisado enviado em 29/01/2008; aceito em 01/02/2008.
BACKGROUND: It is advisable that the intensity of the exercises for rehabilitation of patients with coronary artery disease does not cause myocardial ischemia. OBJECTIVE: Compare the capacity of myocardial tomographic scintigraphy with the electrocardiogram capacity in ischemia detection during rehabilitation session. METHODS: Twenty six patients with coronary artery disease, undergoing the rehabilitation program and with previous scintigraphy, with transient hypo-uptake have been administered a new injection of MIBI-Tc-99m during a training session when they were also monitored with dynamic electrocardiography. The rest scintigraphies, after ergometric treadmill test and rehabilitation session, were assessed in a semi-quantitative way using scores from 0 to 4 to classify each one of the chosen segments (0 = normal; 1 = discrete hypo-uptake; 2 = moderate; 3 = intense; 4 = lack of uptake). RESULTS: The means of the total scores found were: at rest = 12.9; after treadmill test = 19.3; after rehabilitation session = 15.1. There were statistically significant differences among them. An individual assessment showed that in 14 cases (53.8 %) hypo-uptake to some degree was identified during rehabilitation and in 12 cases (46.6%) it was not. Monitoring with the Holter system didn't show in any of the cases a ST segment depression equal or greater than 1mm. CONCLUSION: The exercises prescribed for patients with coronary artery disease, according to recommendations found in the literature, may trigger myocardial ischemia, assessed by scintigraphy during a rehabilitation session.
Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia, São Paulo, SP - Brazil
Mailing address
The concept of cardiovascular rehabilitation is currently confounded with that of secondary prevention, especially in the case of coronary arterial disease1. However, physical exercise is the basic foundation of programs and, alone, is able to promote benefits such as symptom minimization or extinction2,3, and the peripheral adaptations4-6 which determine increase in the physical capacity7-10 capable of reducing the ischemic manifestations to sub maximum charges. It also has an important role as aid in the fight against diabetes risk factors, sedentariness, hypertension, dyslipidemia and obesity. In spite of the unquestionable benefits, to exercise patients with coronary heart disease can be potentially harmful. Acute coronary events can cause sudden death, despite their low incidence11. The prescription of exercises that cause long periods of myocardial ischemia can be the foundation for triggering ventricular fibrillation and could, in the long term, cause myocardial necrosis12, considering trials carried out with animals13,14. Thus, the intensity of the prescribed exercises must remain below the intensity capable of causing myocardial ischemia, which is generally assessed through symptoms or ST segment depression. Such proposition is recommended by current guidelines15. Our option, among the several ways of prescribing these exercises, is to restrict them to the useful functional capacity16, which is the maximum effort level with absence of symptoms or clinical, electrocardiographic and hemodynamic changes. In patients without these changes, the Borg scale17 between 13 and 15 is used, corresponding to the subjective sensation of somewhat hard - steady pace to hard. The greater sensitivity of the myocardial perfusion scintigraphy for diagnosing myocardial ischemia, as related to the occurrence of angina and to the ST segment depression, spurred the interest in studying the safety level of that prescription. The objective of this study is to compare the capacity of myocardial tomographic scintigraphy with the electrocardiogram capacity in ischemia detection during a rehabilitation session. The study was approved by the ethical committee of the institution.
Out of the 143 patients participating in the supervised rehabilitation program in our institution, 39 were selected presenting: period of permanence in the program higher than six months; diagnosis of coronary arterial disease made through previous cinecoronary arteriography with at least one obstructive lesion, equal or greater than 70%, ST segment depression in one of the main coronary arteries, triggered by effort of at least one millimeter in ergometric test done within one year before; lack of obstruction of the left branch and of pre-excitation to 12-derivation electrocardiogram. After signature of the respective informed consents, a myocardial scintigraphy was conducted with MIBI-Tc-99m, associated with ergometric treadmill test according to Bruce protocol. After a period not greater than a week, a rest scintigraphy was conducted. The cases presenting scintigraphic study compatible with transient myocardial ischemia in at least one segment of the left ventricle, were selected through visual assessment. In this initial scintigraphic analysis, 13 cases were excluded, where transient evident ischemia induced by exercise could not be diagnosed. Thus, the other 26 patients between 49 and 81 years of age (mean = 63,2 years) continued in the trial. A total of 13 patients (50%) were submitted to revascularization surgery. Myocardial infarction had occurred in 10 patients (38.5%), not submitted to subsequent surgery or angioplasty. An angioplasty during acute phase of myocardial infarction was conducted in two patients (7.7%) and elective angioplasty in one patient (3.8%). Among the 10 patients not submitted to revascularization, five (50%) had lesions in one artery, one (10%) in two arteries, and four (40%) in three vessels. The cinecoronary arteriography, before the revascularization, in the other 16 patients, showed that two (12.5 %) had lesions in one artery, eight (50%) in two arteries, and six (37.5 %) in three arteries.
All patients, after the initial scintigraphies, were connected to a dynamic ECG recorder, before the beginning of the rehabilitation session, in order to obtain a new scintigraphy associated with the prescribed exercise. The recording, in Cardios® cassette tape recorder, in the MC2 and MC5 derivations covered all session. Before the stage known as continuous aerobics, done during 20 minutes in an ergometric bicycle with a prescribed charge, a peripheral vessel of one of the upper limbs was catheterized. On the next to last minute of the exercise the MIBI-Tc-99m dose was administered and the event button was activated in order to precisely evaluate the electrocardiographic tracing of the moment. Around one hour later, a new stress scintigraphy was obtained. ECG tracings of five and ten seconds, in the beginning of recording and when MIBI-Tc-99m was injected, were identified and printed in paper for visual analysis of the ST segment in successive complexes, with stable baseline.
A previous test for exercise prescription, limited sign and/or symptom, and during use of the medication was previously conducted in mechanical ergometric bicycle, with initial charge of 25 watts and 25-watts increments at every five minutes, The rehabilitation exercise prescription was based on cardiac rate and frequency at the end of the test immediately previous to the stage that caused symptoms, and hemodynamic or electrocardiographic changes. In individuals not presenting symptoms or any clinical and electrocardiographic changes, the cardiac rate and frequency were those when the patient showed stress perception level, between 13 and 15 of the Borg scale, that is, somewhat hard - steady pace to hard.
Myocardial perfusion scintigraphies were conducted through Single-Photon Emission Computed Tomography (SPECT), using as perfusion marker 2-Methoxyisobutylisonitrile marked with Technetium-99m (MIBI Tc 99m).
The scintigraphies interpretations were done by consensus of the two observers, using a score system for each of the 20 segments of the four tomographic sections, chosen as follows: section of the minor apical axis, section of the minor medial axis, section of the minor basal axis, medial section of the vertical major axis. The highest intensity segment of radioactivity uptake, for each section, of each scintigraphy, was chosen as a reference. To this segment a value 0 (zero) was given. The adjacent segments of the same section received scores according to the following criteria:
• 0 = if they presented the same radioactivity reception intensity;
• 1 = if they showed a discrete hypo-uptake;
• 2 = if they showed moderate hypo-uptake;
• 3 = if they showed an intense hypo-uptake; and
• 4 = in the absence of uptake.
The total of scores given to each segment of the four chosen sections was defined as the score of each scintigraphy, two of stress and one at rest. With this method, the scores of stress and at rest being equal indicate the absence of hypo-uptake induced by stress, and consequently the absence of ischemia induced by stress. If the score at stress is greater than at rest, this indicates the presence of hypo-uptake induced by stress, and consequently, ischemia induced by stress.
The rehabilitation session when the MIBI-Tc-99m dose was administered for a second stress scintigraphy was similar to all the sessions undergone by the patients, and was thus composed:
The variables referring to ergometric tests in treadmill and bicycle, the prescribed charge and corresponding heart rate, the heart rate at the beginning of monitoring by the Holter system, and the heart rate during injection were summarized as means and standard deviations. The comparison between the prescribed heart rate and the observed heart rate when injecting MIBI-Tc-99m was made by paired Student's t test. The scores obtained in the rest scintigraphy, after treadmill ergometric test and during the rehabilitation session were presented as means and 95% confidence intervals (CI95%). The comparisons between the scores in the three situations were made with the analysis of variance technique (ANOVA) with repeated measurements. To localize the differences, the Bonferroni method for multiple comparisons was used.
The average exercise time on Bruce protocol was 7.4 minutes (SD=2.1). The heart rate mean varied from 73.6 bpm at rest to 137.1 bpm (SD=18.5) at stress peak. The blood pressure mean at rest was 141.3 (SD=21.3) / 83.4 (SD=8.9) mmHg, reaching 197.3 (SD=32)/82.6 (SD=7.2) mmHg at stress peak (
The maximum average charge attained was 76 watts (SD = 14.9). The cardiac frequency mean varied from 71.3 bpm (SD = 12.8) at rest to 111.7 bpm (SD=22.9) at stress peak. Mean values of blood pressure varied from 129.8 (SD=17.5)/75.5 (SD = 10.1) (mmHg) on previous controls to 183.6 (SD = 22.5)/85.4 mmHg (SD = 15.4) at stress peak (
The average charge was 49 watts (SD = 8.6). The mean cardiac frequency for training was 104.7 bpm (SD = 15,7) representing, also in average, 66.7% (SD = 9.4) of the theoretical maximum cardiac frequency for the age (
ST segment depression less than one millimeter or additional depression also less than one millimeter occurred in three cases only (11.5%) when MIBI-Tc-99m was injected during rehabilitation session. No patient had depression equal or greater than one millimeter. The mean cardiac frequency at rest was 82.7 bpm (SD = 14.3) and on injection was 102.6 bpm (SD = 15.1). There was no statistically significant difference between the cardiac frequency observed during injection of MIBI-Tc-99m, and the prescribed cardiac frequency for this moment with a mean of 104.7 (SD = 15.6). (P = 0.45).
The mean difference between score at rest and score of scintigraphy associated with treadmill test was 6.3 CI (95%) [4.3; 8.3] (P<0.0001), and between the score at rest and the score of the scintigraphy executed during the rehabilitation session was 2.2 CI (95%) [0.8; 3.6] (P<0.001). The mean difference between the score of the scintigraphy executed during the rehabilitation session and the score of scintigraphy associated with treadmill test was 4.1 CI (95%) [2.3; 5.8] (P<0.0001). Analyzed alone, all the cases presented a higher score in the stress scintigraphy in treadmill than at rest, as this condition was determinant for inclusion of the case in the trial. However, during the rehabilitation session, 12 patients (46.2%) had the same score obtained at rest. In 11 (42.3%), the score obtained in the bicycle exercise was higher than the score at rest, but less than the score at the treadmill test. A total of three patients (11.5%) had the same score in the two tests. Thus, in 14 cases (53.8%), the score observed in the scintigraphy during rehabilitation session was higher than that obtained at rest, indicating the presence of transient hypo-uptake during the rehabilitation session. Suggestive myocardial ischemia has not occurred in 12 cases (46.6%), which presented the same score in myocardial scintigraphy during the rehabilitation session and at rest.
Current guidelines determine that the prescription of exercise for patients with coronary heart disease must be made at levels that do not produce myocardial ischemia characterized by angina pectoris and/or ST segment depression15. The observance of this rule can be easily done today through clinical and electrocardiographic monitoring in a rehabilitation session. However, under conditions such as: after acute myocardial infarction, ventricular hypertrophies, previous changes of the ST segment and others, the myocardial perfusion scintigraphy allow the precise evaluation of possible myocardial ischemia presence during cardiovascular rehabilitation. In this sense, the present investigation is original and extends the possible use of nuclear cardiology.
The patients selected for the investigation did not constitute a homogeneous group as to clinical conditions at the time of inclusion, but all of them presented coronary heart disease, identified through coronary angiography and, thus, justifying to present myocardial scintigraphy with hypo-uptake induced by stress. A total of 10 patients (38.5%) was not submitted to any kind of revascularization, and the remaining 16 (61.5%) were revascularized through surgery and/or angioplasty. Although, through clinical history, in 13 an episode of myocardial infarction was clearly identified, in 23 a score higher than zero was recognized in rest scintigraphy, showing that only three had not had previous myocardial infarction. Such characteristics make the group similar to the groups in rehabilitation, according to current indications for supervised rehabilitation.
To select the protocol used, we tried to change as little as possible the rehabilitation session so that the results would not suffer the interference of complex procedures likely to generate insecurity and anxiety in the patients. Unlike a usual session, a Holter recorder was installed, and a peripheral vessel catheterization was conducted at the beginning of the exercise with bicycle only. Also, the session environment should not present characteristics of a great trial. However, we cannot discard the hypothesis that some degree of anxiety may have interfered with the results.
The characteristics of the bicycle test for exercise prescription, used by our institution, and also in this investigation, have the scope of identifying cardiac frequency values and electrocardiographic changes, as close as possible to the stable state at a given charge. The errors made are thus minimized when the prescription is done from a test shorter than five minutes in each stage, used by the majority of conventional protocols. The mean advised values of cardiac frequency of 104.7 (SD 15.6) and the mean observed values at the 19th minute of exercise in bicycle during rehabilitation session of 102.6 (SD=15.1) were not different from the statistical viewpoint (p<0.005). Such data show the good accuracy of the prescription test to foresee the cardiac frequency values after 20 minutes of stress, with a prescribed charge for the same ergometer, in both situations.
The mean values of the prescribed charge of 49 watts (SD = 8.6) and cardiac frequency of 104.7 (SD = 15.6), corresponding to an average percentage of maximum cardiac frequency of 66.7% (SD = 9.4), are relatively modest for the normal individual training, but perfectly acceptable for the rehabilitation of patients with coronary heart disease, according to the prescription levels recommended by guidelines in use15.
The use of electrocardiographic monitoring in the present trial enabled in a simple and accurate way, obtaining the cardiac frequency and the ST segment evaluation during injection of MIBI-Tc-99m. The system used allowed a good correlation between these two variables, given that, at the time of the injection, an event button was activated, recording an electronic signal concurrent with the electrocardiographic tracing of that moment.
The mean scores observed in scintigraphies at rest, in treadmill and bicycle during the rehabilitation session were different from the statistical viewpoint. The higher mean score was observed during the treadmill exercise, confirming the characteristics of the selected population which, for inclusion in the trial, should have transient hypo-uptake in scintigraphy associated with the conventional ergometric test. However, during the rehabilitation session, the mean scintigraphy scores were higher, with statistic relevance than at rest, indicating the presence of possible myocardial ischemia induced by the prescribed exercise (p<0.001). However, the mean value observed in that situation (15.07), less than the mean score of 19.3 observed during ergometric conventional test (p<0.0001), indicated that the hypo-uptake degree during the rehabilitation session was smaller.
Through individual evaluation of the patients it was possible to observe that during the rehabilitation session, 12 patients (46.2%) showed the same score obtained at rest, indicating that they did not present probable myocardial ischemia induced by the prescribed exercise. In 11 patients (42.3%), the score at the bicycle exercise was higher than the score at rest, but smaller than the score observed in the treadmill test, indicating probable myocardial ischemia induced by the prescribed exercise, but of a lesser degree than the one observed in a conventional test. A total of three patients (11.5%) had the same score in both stress scintigraphies, indicating that those patients had, in both situations, the same degree of myocardial ischemia.
Considering all the cases with a score in the bicycle scintigraphy during the rehabilitation session higher than at rest, 14 cases (53.8%) presented probable ischemia and 12 (46.6%) did not. In this trial, the electrocardiogram monitored by the Holter system was unable to identify any of the 14 cases with transient hypo-uptake during rehabilitation, if the criteria of one millimeter depression are to be considered as indicative of ischemic answer. However, depression or additional depression equal or higher than 0.5 mm occurred in three cases (sensitivity of 21.4%). It must be noted that all these patients were using medication for coronary failure, and the medication in use may be the cause of absence of ischemic manifestations at the electrocardiogram.
Indeed, among the 12 patients without ischemia during the rehabilitation session, only two (16.6%) didn't take antianginal agents, and 10 (83.4%) used beta blockers and/or vasodilators. In the group of 16 patients with ischemia, five (35%) didn't take antianginal agents and nine (64.2%) used beta blockers and/or vasodilators. Another possibility for the discrepancy between the results of the scintigraphy and electrocardiogram were the "warming"18 and ischemic preconditioning19,20 phenomenons.
Kay e cols.18 showed that previous low intensity exercises can reduce posterior ischemic manifestations, when more intense exercises are made, in patients with coronary arterial disease. All the patients of this investigation have done several warming exercises before the more intense exercises done in ergometric bicycle. On the other hand, the ischemic preconditioning phenomenon was an attenuated response of the anginal and electrocardiographic manifestations, up to two hours after an exercise that caused myocardial ischemia. However, after 24 hours of the ischemia setting in from the previous exercise, there is a second protection window that can last up to 72 hours20.
All our trial patients were, at least for six months, in a program and had at least three weekly sessions of physical exercises. If this mechanism occurred with our patients, the preconditioning can be a phenomenon with electrocardiographic manifestation only, but which does not interfere with the findings of myocardial perfusion detected by scintigraphy. Bogaty et al21, doing three successive ergometric tests in 12 patients with coronary heart disease, found significant attenuation of the ST segment depression during the third test, which was not followed by concurrent reduction of myocardial hypo perfusion in scintigraphy with thallium 201.
The findings of the present investigation alert to the need of obeying the rule of exercise prescription determining the greatest individualization possible. All care taken could not avoid myocardial ischemia when a more sophisticated method, such as scintigraphy, was used to identify it. However, we cannot but presume, that the ischemic phenomenon during the rehabilitation sessions has not occurred in the majority of the patients, in whom unequivocal benefic effects have already been documented. Therefore, such degree of ischemia as documented here can perhaps be a stimulant for the manifestation of beneficial actions. The results obtained do not determine a change in behavior when evaluating patients with coronary heart disease in rehabilitation. Based on them, we cannot recommend the routine use of myocardial scintigraphy to evaluate the accuracy of the prescription in rehabilitation programs. However, the present study opens the possibility of using nuclear medicine in evaluating the degree of ischemia produced by regular rehabilitation exercises in some special patients.
Our trial is limited by the small number of patients included, for not considering the female gender, and because the possible clinical outcomes on the long run have not been reported. Neither can we extrapolate the data to other types of exercise prescription, among which the use of ventilatory anaerobic threshold that is on the rise in the country. New investigations can clarify these matters.
The results obtained in this investigation allow drawing the following conclusions:
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
There were no external funding sources for this study.
This article is part of the thesis of Doctoral submitted by Romeu S. Meneghelo, from Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo.