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Arquivos Brasileiros de Cardiologia

Arq. Bras. Cardiol.

0066-782X 1678-4170

Sociedade Brasileira de Cardiologia - SBC

São Paulo, SP, Brazil

Qhw5sLtbjqgChLrrwsNFdSh

00009

S0066-782X2010000600009

S0066-782X(10)09400609

10.1590/S0066-782X2010005000054

Artigos Originais

Equações para a previsão da potência aeróbia (VO2) de jovens adultos brasileiros

Magrani

Paula

Pompeu

Fernando Augusto Monteiro Saboia

Rio de Janeiro

Universidade Federal do Rio de Janeiro Brazil Hospital dos Servidores do Estado

06 2010

94 6 763 770 31 01 2009 22 10 2009 09 08 2009

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

FUNDAMENTO: O VO2 pode ser previsto, com base em parâmetros antropométricos e fisiológicos, para determinadas populações. OBJETIVO: Propor modelos preditivos do VO2 submáximo e máximo para jovens adultos brasileiros. MÉTODOS: Os 137 voluntários (92 homens) foram submetidos ao teste progressivo de esforço máximo (GXT) no ciclo ergômetro (Monark®, Br). Medidas de trocas gasosas e ventilatórias foram realizadas em circuito aberto (Aerosport® TEEM 100, EUA). Em outro grupo, 13 voluntários foram submetidos ao GXT e a um teste de onda quadrada (SWT), para avaliar a validade externa das fórmulas do ACSM, de Neder et al e do nomograma de Åstrand-Ryhming. Adotou-se o delineamento experimental de validação cruzada e o nível de significância de p < 0,05. RESULTADOS: Para homens durante esforços submáximos deduziu-se um modelo matemático, com base na carga de trabalho, massa corporal e idade, que explicou 89% da variação do VO2 com o EPE (erro padrão da estimativa) = 0,33 l.min-1. Para a carga máxima do grupo masculino outro modelo, com as mesmas variáveis, explicou 71% da variação VO2 com EPE = 0,40 l.min-1. Para as mulheres foi possível explicar 93% da variação VO2 com EPE = 0,17 l.min-1, no esforço submáximo e máximo, com apenas uma equação que empregava as mesmas variáveis independentes. CONCLUSÃO: Os modelos derivados no presente estudo demonstraram ser acurados para a previsão do VO2 submáximo e máximo em jovens adultos brasileiros.

Ventilação voluntária máxima esforço físico exercício teste de esforço

28 05 2010

ARTIGO ORIGINAL

ERGOESPIROMETRIA

Equações para a previsão da potência aeróbia (VO₂) de jovens adultos brasileiros

Paula Magrani^{I, II}; Fernando Augusto Monteiro Saboia Pompeu^{I, II}

^IUniversidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ - Brasil

^IIHospital dos Servidores do Estado, Rio de Janeiro, RJ - Brasil

Correspondência

RESUMO

FUNDAMENTO: O VO₂ pode ser previsto, com base em parâmetros antropométricos e fisiológicos, para determinadas populações.

OBJETIVO: Propor modelos preditivos do VO₂ submáximo e máximo para jovens adultos brasileiros.

MÉTODOS: Os 137 voluntários (92 homens) foram submetidos ao teste progressivo de esforço máximo (GXT) no ciclo ergômetro (Monark^®, Br). Medidas de trocas gasosas e ventilatórias foram realizadas em circuito aberto (Aerosport^® TEEM 100, EUA). Em outro grupo, 13 voluntários foram submetidos ao GXT e a um teste de onda quadrada (SWT), para avaliar a validade externa das fórmulas do ACSM, de Neder et al e do nomograma de Åstrand-Ryhming. Adotou-se o delineamento experimental de validação cruzada e o nível de significância de p < 0,05.

RESULTADOS: Para homens durante esforços submáximos deduziu-se um modelo matemático, com base na carga de trabalho, massa corporal e idade, que explicou 89% da variação do VO₂ com o EPE (erro padrão da estimativa) = 0,33 l^.min^-1. Para a carga máxima do grupo masculino outro modelo, com as mesmas variáveis, explicou 71% da variação VO₂ com EPE = 0,40 l^.min^-1. Para as mulheres foi possível explicar 93% da variação VO₂ com EPE = 0,17 l^.min^-1, no esforço submáximo e máximo, com apenas uma equação que empregava as mesmas variáveis independentes.

CONCLUSÃO: Os modelos derivados no presente estudo demonstraram ser acurados para a previsão do VO₂ submáximo e máximo em jovens adultos brasileiros.

Palavras-chave: Ventilação voluntária máxima, esforço físico, exercício, teste de esforço.

Introdução

A tolerância ao exercício é um importante preditor da saúde cardiovascular, pulmonar, metabólica e músculo-articular. A capacidade dos músculos de consumir oxigênio durante o esforço é também um índice de aptidão física¹. Para mensuração desse parâmetro (VO₂) geralmente realiza-se um teste de esforço máximo, contínuo e escalonado (GXT) na esteira ou no ciclo ergômetro². No Brasil utiliza-se em maior escala a esteira ergométrica, porém muitos laboratórios também utilizam o ciclo ergômetro. Esse equipamento apresenta vantagem no caso de lesão ortopédica e proporciona poucos artefatos no eletrocardiograma e na medida de pressão arterial. O ciclo ergômetro mecânico é também vantajoso pelo menor custo, peso e por não necessitar de eletricidade³.

A potência aeróbia (VO₂) é uma medida prioritária no teste ergométrico por sua estreita correspondência com o débito cardíaco, pelo princípio de Fick, e por sua aplicação na calorimetria indireta^1,4. A calorimetria indireta é um método não invasivo utilizado para a medição do VO₂ através de um ergoespirômetro⁵. O acesso pouco frequente e o alto custo da avaliação ergoespirométrica, no entanto, fazem com que os métodos preditivos sejam mais utilizados que a ergoespirometria na avaliação da capacidade funcional⁶. Consequentemente foram propostas várias equações para estimar o consumo de oxigênio, máximo e/ou submáximo, baseadas em variáveis morfofuncionais facilmente mensuráveis, tais como: massa corporal, idade, gênero, estatura, percepção de esforço, tempo da caminhada, tempo da corrida e carga em watt^1,7-15. Essas equações podem ser usadas para determinar a intensidade do exercício. Esses métodos, no entanto, apresentam consideráveis erros (15-20%)¹, que são incrementados de forma imprevisível quando aplicados em populações diferentes daquela utilizada para desenvolvê-los. Até o presente momento, as equações geralmente utilizadas neste país provêm de populações com características antropométricas, cardiopulmonares e biomecânicas diferentes da brasileira.

Com a finalidade de melhorar a predição do consumo de oxigênio, para a nossa população, dois estudos foram realizados. O objetivo do estudo 1 foi desenvolver equações para a previsão do VO₂ no GXT, em intensidades submáximas e/ou máximas, com a mesma ou superior validade externa das equações desenvolvidas por Storer e cols.¹⁵. O estudo 2 teve o objetivo de confrontar a validade externa das equações aqui desenvolvidas com as previsões obtidas pelo ACSM⁸ , Neder e cols.¹⁴ e Åstrand-Ryhming¹⁶.

Métodos

Estudo 1 - Proposta de modelo preditivo do VO₂

Foram sujeitos deste estudo 137 voluntários adultos aparentemente saudáveis, não tabagistas e não atletas. Os sujeitos foram ordenados através da massa corporal e divididos em dois grupos, por amostragem aleatória sistemática. Setenta e sete homens (24 ± 5 anos, 76,6 ± 10,9 kg, 178,4 ± 6,8 cm, VO₂ = 3,68 ± 0,74 l^.min^-1, W_máx = 271 ± 57 watts e LAn = 1,63 ± 0,31) e trinta mulheres (25 ± 6 anos, 58,4 ± 6,9 kg, 162,7 ± 7,1 cm, VO₂ = 2,29 ± 0,48 l^.min^-1 e W_máx = 184 ± 39 watts e LAn = 1,13 ± 0,22) foram sorteados para o grupo de validade interna (VI), e quinze homens (27 ± 7 anos, 75,6 ± 9,3 kg, 176,9 ± 6,7 cm, VO₂ = 3,92 ± 0,70 l^.min^-1, W_máx = 273 ± 44 watts e LAn = 1,67 ± 0,34) e quinze mulheres (25 ± 6 anos, 59,3 ± 7,9 kg, 161,9 ± 8,1 cm, VO₂ = 2,22 ± 0.55 l^.min^-1, W_máx = 182 ± 35 watts e LAn = 1,08 ± 0,23) formaram o grupo de validade externa (VE). Antes da realização dos testes, os voluntários preencheram um Termo de Consentimento e Esclarecimento. O protocolo experimental deste ensaio foi aprovado pela Comissão de Ética para Estudos com Seres Humanos da instituição a que pertence o nosso laboratório. Recomendou-se, para o dia prévio ao exame, a abstinência de atividades físicas extenuantes (> 5 METs) e a manutenção da dieta mista. Recomendou-se, também, evitar cafeína e alimentos nas três horas antecedentes ao esforço.

Protocolo de teste

Empregou-se o protocolo escalonado contínuo e máximo¹⁷ (GXT), constituído do repouso inicial por seis minutos, sentado sobre o ciclo ergômetro (Monark^®, Brasil), seguido pelo aquecimento de quatro minutos, pedalando sem carga, e pela etapa progressiva, com incrementos de 10%VO_2máx por min¹⁸. A carga máxima foi estimada por parâmetros antropométricos¹⁹. A fase escalonada teve duração máxima ocorrendo entre 8 e 12 minutos e a cadência do pedal não foi alterada durante o esforço (aprox. 1,23 Hz). O teste que não foi interrompido por fadiga na faixa de tempo estabelecida foi descartado.

As variáveis de trocas gasosas e ventilatórias foram computadas a cada 20 segundos e medidas por um analisador metabólico (Aerosport^® TEEM 100, EUA) com pneumotacógrafo (Hans Rudolph^®, EUA). A frequência cardíaca (FC) foi medida por um cardiotacômetro (Polar^® Vantage NV, Finlândia) a cada cinco segundos.

Os procedimentos de calibragem dos equipamentos foram feitos previamente à realização de cada teste. Todos os testes foram realizados no mesmo ciclo ergômetro e a cadência do pedal controlada por meio de um metrônomo audiovisual. Calibrou-se o ergoespirômetro através de uma mistura certificada de gases (AGA^®, Brasil) contendo 17,01% de oxigênio, 5,00 % de dióxido de carbono e balanceada com nitrogênio. O fluxo foi calibrado através de uma seringa de três litros (Hans Rudolph^®, EUA) e o ciclo ergômetro por meio de um lastro de 3kg.

Os testes foram considerados máximos quando observados pelo menos três dos seguintes critérios, conforme Howley e cols.⁴: platô no VO₂ (aumento < 150ml^.min^-¹ ou 2 ml^.kg^-¹^.min^-¹), RER (respiratory exchange ratio) > 1,15, FC_máx> 90% da prevista pela idade (220 - idade), índice de percepção de esforço > 18, e fadiga voluntária máxima com incapacidade de manutenção do ritmo preestabelecido. O VO_2máx foi determinado como o valor mais alto obtido durante o esforço máximo. No presente estudo, a carga máxima foi definida como aquela observada no VO_2máx. O limiar anaeróbio (LAn) foi determinado a partir do método V-slope²⁰, determinando-se o ponto de inflexão na curva VO₂ x VO₂²¹. As medições referidas foram feitas por dois observadores independentes e o LAn foi a média das duas observações.

Estudo 2 - Validade externa dos modelos do ACSM⁸, Neder e cols.¹⁴ e de Åstrand-Ryhming¹⁶ para previsão do VO₂

Participaram do segundo estudo 13 voluntários adultos, oito homens (24 ± 3 anos, 81,5 ± 13,6 kg, 181,9 ± 5,6 cm) e cinco mulheres (22 ± 3 anos, 63,2 ± 11,7 kg, 163,9 ± 2,2 cm), aparentemente saudáveis, não tabagistas e não atletas.

Protocolo de teste

Seguindo os mesmos procedimentos de calibragem e controle usados no estudo 1, os sujeitos foram submetidos ao GXT e a um teste de onda quadrada¹ (SWT), entremeados pelo período de 1 a 14 dias. O SWT foi composto por duas cargas, sendo a primeira submáxima (SWT_sub) e a segunda máxima (SWT_max). Os indivíduos pedalaram por 6 minutos com a carga submáxima e a média da FC medida nos 2 últimos minutos foi utilizada para estimar o VO_2máx através do nomograma de Åstrand-Ryhming¹⁶. Após descansar por 10 minutos, sentado sobre o ciclo ergômetro e conectado ao ergoespirômetro, iniciou-se a segunda carga com 110% a 115% da carga estimada para o VO_2máx. A última carga foi manipulada durante o esforço para gerar exaustão entre dois e três minutos.

Análise estatística

O tratamento estatístico foi realizado por meio dos aplicativos Statistical Package for the Social Sciences^® (SPSS, EUA) e Microsoft Excel^® para Windows XP^® (EUA). Empregou-se a estatística descritiva com a média ± desvio padrão (DP). Derivou-se para o grupo VI equações de regressão para a predição do VO₂ em diversas intensidades do esforço. A validade externa das equações derivadas foi testada, em validação cruzada, aplicando-as no grupo VE. Os valores previstos e medidos foram confrontados por meio do teste t pareado. A validade externa das equações de Storer e cols.¹⁵ para homens e mulheres (03M e 03F, respectivamente), propostas para o mesmo protocolo GXT, foram analisadas no grupo VE através da ANOVA two-way, e teste post-hoc de Tukey-HSD. Com os valores máximos obtidos do grupo VI foi derivada também uma equação de regressão específica para a previsão do VO_2máx para o grupo masculino. A validade externa dessa equação foi testada no grupo VE, tendo os valores previstos e medidos confrontados por meio da ANOVA two-way e teste post-hoc de Tukey-HSD, juntamente com os valores máximos previstos para o mesmo grupo pela equação de Storer e cols.¹⁵.

Os limites de concordância de Bland e Altman²² foram empregados entre os resultados medidos e calculados. O erro da predição também foi observado por meio do erro técnico da medida (s = D.P._dif ÷Ö2) e do coeficiente de variação (CV).

Os valores medidos no GXT e no SWT foram comparados, por meio da ANOVA two-way e teste post-hoc de Tukey-HSD, com o VO_2máx estimado através do nomograma de Åstrand-Ryhming¹⁶ utilizando a carga de trabalho (06M-NC e 06F-NC) e utilizando o valor de VO₂ medido (06M-NV e 06F-NV). As estimativas do nomograma de Åstrand-Ryhming¹⁶ corrigidas pela idade através das equações propostas por Siconolfi e cols.²³ (07M e 07F) também foram confrontadas com os valores medidos. A acurácia do VO_2máx e do VO₂ estimados pelas equações recentes (05M e 05F) e antigas (04M e 04F) propostas pelo ACSM⁸ foi checada. O modelo de Neder e cols.¹⁴ (08M e 08F), para a população Brasileira, foi confrontado apenas com os valores medidos no SWT. O nível de significância adotado para todos os teste estatísticos foi < 0,05.

Resultados

Os valores submáximos medidos do VO₂ e Watt para o grupo VE foram 2,01 (±1,11) l^.min^-1 e 273 (±44) watts para os homens e 1,25 (±0,63) l^.min^-1 e 182 (±35) watts para as mulheres. A equação para a predição do consumo de oxigênio derivada para o grupo masculino foi:

Equação 01M

VO₂ = -0,131 + (0,01103 x Watt) + (0,007786 x Massa Corporal) - (0,00617 x Idade)

R² = 0,89 e EPE = 0,33 l^.min^-1

Para o grupo feminino foi:

Equação 01F

VO₂ = -0,461 + (0,01043 x Watt) + (0,007096 x Massa Corporal) + (0,01006 x Idade)

R² = 0,93 e EPE = 0,17 l^.min^-1

Sendo: R² - coeficiente de determinação; EPE - erro padrão da estimativa.

Os resultados das predições por meio das equações 01M, 01F e 03F para os valores submáximos não diferiram significativamente dos valores medidos no grupo VE. A diferença significativa entre os valores submáximos medidos e preditos foi detectada para a equação 03M (p = 0,02). No pico do esforço, as equações 01F e 03F também não apresentaram diferença significativa entre os valores medidos e preditos. Já as equações 01M e 03M, quando utilizadas para a predição do VO_2máx, apresentaram diferenças significativas (p = 0,001 e p = 0,04, respectivamente). A validade externa das equações 01M, 03M, 01F e 03F encontram-se nas Figuras 01 e 02. Para determinar a qualidade das equações 01M e 01F em outras intensidades, confrontaram-se os valores medidos e preditos em três cargas submáximas. Não foram encontradas diferenças significativas para a equação 01M a 40%VO_2máx (p = 0,40), 60%VO_2máx (p = 0,72) e 80%VO_2máx (p = 0,13); nem para a equação 01F a 40%VO_2máx (p = 0,06), 60%VO_2máx (p = 0,15) e 80%VO_2máx (p = 0,70). A fim de aprimorar a predição do VO_2máx para o grupo masculino foi derivada outra equação a ser aplicada no esforço máximo:

Equação 02M

VO_2máx = 0,518 + (0,01016 x Watt_máx) + (0,01482 x Massa Corporal) - (0,0292 x Idade)

R² = 0,71 e EPE = 0,40 l^.min^-1

Não houve diferença significativa entre os valores máximos medidos e preditos no grupo VE quando a equação 02M foi utilizada.

No segundo estudo os valores submáximos do VO₂ e da carga obtidos no SWT_sub foram 1,55 (±0,46) l^.min^-1 e 100 (±19) watts para os homens, e 0,93 (±0,35) l^.min^-1 e 70 (±21) watts para as mulheres. Os valores submáximos de VO₂ preditos por todos os modelos não diferiram significativamente dos valores medidos (Tabela 1). O valor máximo de consumo de oxigênio (VO_2máx) obtido no teste GXT foi 3,09 (±0,99) e 1,49 (±0,13) l^.min^-1 para homens e mulheres, respectivamente. Para o grupo feminino, não houve diferença significativa entre os valores de VO_2máx preditos e medidos no GXT. Para o grupo masculino, os valores de VO_2máx medidos no GXT foram diferentes estatisticamente dos valores previstos por 07M-NV (p = 0,04, CV = 35,31%, s = 0,90 l.min^-1, r² = 0,46) e por 07M-NC (p = 0,03, CV= 39,3%, s = 1,01 l.min^-1, r² = 0,25) quando a correção de Siconolfi e cols.²³ foi aplicada no nomograma de Åstrand-Ryhming¹⁶. O VO_2máx e W_máx obtidos no teste SWT_máx foram 3,12 (±0,73) l^.min^-1 e 215 (±46) watts para os homens, e 1,63 (±0,14) l^.min^-1 e 139 (±22) watts, para as mulheres. Para o grupo feminino, não houve diferença significativa entre os valores de VO_2máx preditos e medidos em SWT_máx_. Já o grupo masculino, no teste SWT_máx, obteve valores de VO_2máx estatisticamente diferentes dos valores previstos por 07M-NV (p = 0,01) e por 07M-NC (p = 0,01), quando a correção de Siconolfi e cols.²³ foi aplicada no nomograma de Åstrand-Ryhming¹⁶. O grupo masculino, além disso, obteve valores de VO_2máx estatisticamente diferentes dos valores preditos pela equação 08M (p = 0,02). A Tabela 1 apresenta os resultados da análise realizada com os métodos preditivos do VO_2máx comparados com os valores medidos no SWT_máx.

Discussão

Apesar do grande número de equações para predição do VO₂ são raras as que não são específicas para uma determinada população. A alta correlação e o moderado erro padrão da estimativa, encontrados no presente estudo, mostraram que o VO₂ pode ser previsto com satisfatória acurácia utilizando a massa corporal, a idade e a carga de trabalho como variáveis independentes.

O controle de qualidade das medidas, através dos procedimentos de calibragem e da operação dos equipamentos por técnicos experientes²⁴, é fundamental para que os parâmetros de trocas gasosas e ventilatórias sejam reproduzidos com precisão. Testes em que esses cuidados são tomados, há baixa variação nas medidas repetidas em momentos próximos^24,25. O ergoespirômetro aqui adotado foi validado por outro grupo²⁶. Já a qualidade das medidas realizadas pelo nosso equipamento foi determinada por meio do coeficiente de correlação intraclasse para medidas de teste e reteste das trocas gasosas e ventilatórias, que foram: 0,91 para VE; 0,95 para o VO₂ e 0,93 para o VO₂. Esses dados foram obtidos em cargas de 15 a 340 watts no ciclo ergômetro. A diferença na precisão da medida obtida por meio dos equipamentos mais sofisticados do que o nosso (3,8%²⁷versus 5,5%) pode levar a um pequeno erro na aplicação das nossas fórmulas que não pôde ser determinado.

Os resultados obtidos pela validação cruzada das equações 01M e 01F (estudo 1), demonstraram uma predição acurada do VO₂. Quando utilizadas as equações 01M e 03M para a predição do VO_2máx, foi observada diferença significativa entre os valores medidos e preditos. Diferentemente do resultado encontrado para o grupo masculino, as equações 01F e 03F foram acuradas para a previsão do VO_2máx do grupo feminino. Esse resultado pode ser explicado pela maior agressividade masculina durante o esforço máximo, elevando o componente anaeróbio e a ativação de fibras musculares rápidas, consequentemente aumentando a produção de força e alterando a relação linear VO_2/watt²⁸. A fim de melhorar a predição do VO_2máx para o grupo masculino a equação 02M foi proposta e esta demonstrou ser superior a equação 03M.

Malek e cols.²⁹ analisaram a validade externa das equações de Storer e cols.¹⁵ para predição do VO_2máx de indivíduos aerobiamente treinados e elas apresentaram o menor erro padrão da estimativa (EPE) dentre as equações por eles analisadas. O EPE encontrado por Malek e cols.²⁹ foi de 0,32 e 0,27 l^.min^-1 para homens e mulheres, respectivamente, enquanto no estudo original, Storer e cols.¹⁵ encontraram EPE de 0,20 e 0,13 l^.min^-1 para homens e mulheres, respectivamente. No presente estudo, o EPE encontrado para essas equações foram de 0,41 e 0,15 l^.min^-1, respectivamente para homens e mulheres. Esses valores foram próximos aos encontrados para as equações 01F e 02M aqui derivadas.

Os resultados obtidos no estudo 2 demonstraram acurácia na predição dos valores de VO₂ pelas equações 01M, 01F e 02M. As equações 01M e 01F demonstraram ser tão boas quanto às do ACSM⁸ e de Neder e cols.¹⁴ (04M, 04F, 05M, 05F, 08M e 08F) para a predição de valores submáximos (Tabela 1). Na tentativa de analisar a aplicabilidade das equações 01M, 01F e 02M, em diferentes protocolos, foram realizados dois testes máximos, sendo um escalonado (GXT) e um de onda quadrada (SWT_máx). Nos dois protocolos as equações 01M, 01F e 02M previram o VO_2máx com acurácia. A equação 02M, porém, foi superior por apresentar menor coeficiente de variação e erro total (ET= - 0,10 l^.min^-1), quando comparados com a equação 01M (ET= 0,39 l^.min^-1). Os valores máximos obtidos em GXT e em SWT_máx diferiram apenas dos valores preditos pelo nomograma de Åstrand-Ryhming¹⁶, usando a carga de trabalho (NC) e o VO₂(NV), quando corrigidos pela equação 07M. Siconolfi e cols.²³ derivaram equações (07M e 07F) que modificam os valores de VO_2máx obtidos pelo método original do nomograma de Åstrand-Ryhming¹⁶. Percebemos que a equação 07M piora a predição original, feita pelo método de Åstrand-Ryhming¹⁶, produzindo um erro total de 1,03 l^.min^-1. Os altos incrementos da carga de trabalho em estágios de 1 min de duração e o critério de platô de 250 ml.min^-1 e RER > 1,00 no esforço máximo podem ter subestimado o VO_2máx no estudo de Siconolfi e cols.²³. Houve também uma significativa diferença entre os valores medidos e preditos de VO_2máx quando a equação 08M foi aplicada¹⁴. Este método, que foi desenvolvido para a população brasileira, não apresentou acurácia na predição do VO_2máx de sujeitos ativos no SWT.

A análise dos limites de concordância revelou que há uma tendência para superestimar o VO_2máx quando é utilizado o nomograma de Åstrand-Ryhming¹⁶ no grupo feminino (Tabela 1). Zwiren e cols.³⁰ analisaram a validade externa do nomograma de Åstrand-Ryhming¹⁶ em mulheres entre 30 e 39 anos com VO_2máx de 2,4 (± 0,45) l^.min^-1 e os autores concluíram que o método de Åstrand-Ryhming¹⁶ superestimou o VO_2máx em 20%. Quando o nomograma de Åstrand-Ryhming¹⁶ foi utilizado para inferência desse parâmetro no grupo masculino os valores preditos não diferiram significativamente dos medidos. Por outro lado, a Tabela 1 mostra que 06M-NC e 06M-NV apresentaram maiores coeficiente de variação, erro típico da medida, e menor correlação, quando comparados com as equações masculinas 01M e 02M. Davies e cols.³¹, em um grupo masculino de 22 (± 2) anos e com maior VO_2máx (50,7 ml.kg^-1.min^-1), encontraram o intervalo de confiança (IC = 95%) de -0,96 (±0,47) l.min^-1 (FC = 120<140bpm) e -0,64 (±0,39) l.min^-1 (FC = 140<180), preditos pela carga de trabalho, usando o nomograma de Åstrand-Ryhming. Para Davies e cols.³¹ esse método tem o CV de 15% para estimativa através do VO₂ e de 21% pela carga.

Estudos recentes mostraram que a relação entre o consumo de oxigênio e a carga de trabalho é linear até a intensidade de 50% a 60%VO_2máx. Após esse ponto a função torna-se exponencial³². Nós analisamos esta relação através do modelo linear com uma ou com duas fases. No último, entende-se que há uma função linear até o ponto de transição, a partir do qual o VO₂ passa a aumentar numa função exponencial. Para o grupo masculino, o modelo linear obteve R² = 0,88, EPE = 0,34 e quadrado médio dos resíduos (MSE) = 0,12. O modelo com duas fases obteve o ajuste de R² = 0,80, EPE = 0,34 e MSE = 0,11. Esses resultados foram bem similares e sugerem que o modelo com duas fases não foi superior.

Conclui-se que, os modelos derivados no presente estudo demonstraram ser acurados para a previsão do VO₂ submáximo e máximo em jovens adultos brasileiros. Com base no estudo 1, a equação 01M não demonstrou ser válida em intensidades máximas. As demais equações (01F e 02M) podem ser utilizadas com satisfatória validade externa no pico do esforço. A predição do VO_2máx melhorou significativamente para o grupo masculino quando a equação 02M foi utilizada. As equações derivadas por Storer e cols.¹⁵ não apresentaram maior acurácia na previsão do VO_2máx. No estudo 2 as equações derivadas foram válidas tanto para intensidades submáximas quanto máximas. A equação proposta por Siconolfi e cols.²³ (07M), para corrigir o método de Åstrand-Ryhming¹⁶, e as equações de Neder e cols.¹⁴, para homens, não mostraram um resultado satisfatório para a população local. Conclui-se também que as equações derivadas nesse estudo apresentam satisfatória validade externa em protocolos com ou sem steady state.

Limitações

Fatores como: variação na eficiência mecânica numa dada carga de trabalho, ingestão de medicamentos ou de álcool, calor, ambientes hipobáricos e indivíduos portadores de patologias ou com massa corporal e idades distintas dos aqui estudados podem aumentar o erro das previsões. Logo, esse estudo não apresenta uma forma de substituir, com a mesma precisão, a medida direta do VO₂. Recomenda-se que outras equações sejam derivadas para as demais faixas etárias e para os diversos grupos de pacientes.

Agradecimentos

À Associação dos Amigos do Centro de Estudos e Aperfeiçoamento do Hospital dos Servidores do Estado do Rio de Janeiro, pela contribuição significativa para a realização deste trabalho, e à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro - FAPERJ. Agradecemos aos colegas Lucenildo Cerqueira e Fernando Nogueira, pela valiosa ajuda técnica.

Correspondência:

Fernando A. M. S. Pompeu

Av. Carlos Chagas Filho, 540 - Ilha do Fundão

21941-599 - Rio de Janeiro, RJ - Brasil

E-mail:

pompeu_fernando@hotmail.com

Artigo recebido em 31/01/09; revisado recebido em 24/08/09; aceito em 22/10/09.

1. Åstrand PO, Rodahl K, Dahl HA, Stromme SB. Textbook of work physiology. Champaign: Human Kinetics; 2003. p. 273-97.

Textbook of work physiology 2003

Åstrand

Rodahl

Dahl

Stromme

2. Sanada K, Midorikawa T, Yasuda T, Kearns CF, Abe T. Development of nonexercise prediction models of maximal oxygen uptake in healthy Japanese young men. Eur J Appl Physiol. 2007; 99 (2): 143-8.

Development of nonexercise prediction models of maximal oxygen uptake in healthy Japanese young men

Eur J Appl Physiol 2007 143 8 2 99

Sanada

Midorikawa

Yasuda

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An accurate VO2max nonexercise regression model for 18-65-year-old adults

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A new nonexercise-based VO2max equation for aerobically trained females

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Non-linear relationship between oxygen uptake and power output in the Astrand nomogram - old data revisited

J Physiol Pharmacol 2007 265 73 2 58

Zoladz

Szkutnik

Majerczak

Duda

Pedersen

Original Articles

Equations for predicting aerobic power (VO2) of young Brazilian adults

BACKGROUND: VO2 may be predicted with base on anthropometric and physiological parameters for determined populations. OBJECTIVE: To propose models for submaximal and maximal VO2 prediction in young Brazilian adults. METHODS: A total of 137 volunteers (92 men) underwent graded maximal exercise test (GXT) in a cycle ergometer (MonarkTM, Br). Gas exchange and respiratory measurements were performed in an open circuit (AerosportTM TEEM 100, USA). In another group, 13 volunteers underwent GXT and a square wave test (SWT) in order to evaluate the external validity of Neder et al's formula, ACSM's formula, and of Åstrand-Ryhming nomogram. The study design chosen was a cross-validation and the significance level was set at p < 0.05. RESULTS: For men during submaximal exercises, a mathematical model was deduced with base on workload, body mass, and age, which explained 89% of the VO2 variation, with SEE (standard error of the estimate) = 0.33 l.min-1. For the maximum load in the male group, another model with the same variables explained 71% of VO2 variation, with SEE = 0.40 l.min-1. For women, 93% of VO2 variation could be explained, with SEE = 0.17 l.min-1, both in submaximal and maximal exercise, with only one equation by use e of the same independent variables. CONCLUSION: The models derived in the present study proved to be accurate to predict submaximal and maximal VO2 in young Brazilian adults. (Arq Bras Cardiol. 2010; [online]. ahead print, PP.0-0)

Maximal voluntary ventilation physical exertion exercise exercise test

Equations for predicting aerobic power (VO₂) of young Brazilian adults

Paula Magrani^{I, II}; Fernando Augusto Monteiro Saboia Pompeu^{I, II}

^IUniversidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ - Brazil

^IIHospital dos Servidores do Estado, Rio de Janeiro, RJ - Brazil

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ABSTRACT

BACKGROUND: VO₂ may be predicted with base on anthropometric and physiological parameters for determined populations.

OBJECTIVE: To propose models for submaximal and maximal VO₂ prediction in young Brazilian adults.

METHODS: A total of 137 volunteers (92 men) underwent graded maximal exercise test (GXT) in a cycle ergometer (Monark^TM, Br). Gas exchange and respiratory measurements were performed in an open circuit (Aerosport^TM TEEM 100, USA). In another group, 13 volunteers underwent GXT and a square wave test (SWT) in order to evaluate the external validity of Neder et al's formula, ACSM's formula, and of Åstrand-Ryhming nomogram. The study design chosen was a cross-validation and the significance level was set at p < 0.05.

RESULTS: For men during submaximal exercises, a mathematical model was deduced with base on workload, body mass, and age, which explained 89% of the VO₂ variation, with SEE (standard error of the estimate) = 0.33 l^.min^-1. For the maximum load in the male group, another model with the same variables explained 71% of VO₂ variation, with SEE = 0.40 l^.min^-1. For women, 93% of VO₂ variation could be explained, with SEE = 0.17 l^.min^-1, both in submaximal and maximal exercise, with only one equation by use e of the same independent variables.

CONCLUSION: The models derived in the present study proved to be accurate to predict submaximal and maximal VO₂ in young Brazilian adults.

Key words: Maximal voluntary ventilation; physical exertion; exercise; exercise test.

Introduction

Exercise tolerance is an important predictor of cardiovascular, pulmonary, metabolic, and muscle and joint health. The ability of muscles to take up oxygen during exercise is also an index of physical fitness¹. In order to measure this parameter (VO₂), a continuous graded maximal exercise test (GXT) is usually performed in a treadmill or cycle ergometer². In Brazil, treadmills are more frequently used; however many laboratories also use cycle ergometers, which are more adequate in the case of orthopedic lesions and lead to few artifacts on electrocardiogram and blood pressure measurement. Mechanical cycle ergometers are also more advantageous because of their lower cost and weight, and for not requiring electricity³.

Aerobic capacity (VO₂) is an important measurement in exercise test because of its close correlation with cardiac output, according to Fick's principle, and its application in indirect calorimetry^1,4. Indirect calorimetry is a noninvasive method used for VO₂ measurement by means of an ergospirometer⁵. Difficulty of access to and high costs of ergospirometric evaluation, however, cause predictive methods to be more frequently used than ergospirometry in the assessment of functional capacity⁶. Consequently, several equations have been proposed to estimate maximal and/or submaximal oxygen uptake based on easy-to-measure morphological and functional variables such as: body mass; age; gender; height; perceived exertion; walk time; run time; and load in watts^1,7-15. These equations may be used to determine exercise intensity. However, these methods have considerable errors (15-20%)¹ which increase unpredictably when applied to populations different from the one used to develop them. And,to date, equations generally used in this country come from populations with anthropometric, cardiopulmonary and biomechanical characteristics different from those of the Brazilian population.

With the purpose of improving oxygen uptake prediction in our population, we conducted two studies. The objective of study 1 was to develop equations to predict VO₂ in GXT, at submaximal and/or maximal intensities, with external validity equal to or higher than that of the equations developed by Storer et al¹⁵. Study 2 had the purpose of comparing the external validity of the equations developed here with predictions obtained by ACSM⁸, Neder et al¹⁴, and Åstrand -Ryhming¹⁶.

Methods

Study 1 - Model proposed for VO₂ prediction

The subjects of this study were 137 apparently healthy non-smoker, non-athlete adult volunteers. The subjects were classified according to their body mass and divided into two groups, by randomized systematic sampling. Seventy seven men (24 ± 5 years, 76.6 ± 10.9 kg, 178.4 ± 6.8 cm, VO_2max= 3.68 ± 0.74 l^.min^-1, W_max = 271 ± 57 watts and AnT = 1.63 ± 0.31) and thirty women (25 ± 6 years, 58.4 ± 6.9 kg, 162.7 ± 7.1 cm, VO_2max = 2.29 ± 0.48 l^.min^-1 and W_max = 184 ± 39 watts and AnT = 1.13 ± 0.22) were drawn for the internal validity group (VI); fifteen men (27 ± 7 years, 75.6 ± 9.3 kg, 176.9 ± 6.7 cm, VO_2max = 3.92 ± 0.70 l^.min^-1, W_max = 273 ± 44 watts and AnT = 1.67 ± 0.34) and fifteen women (25 ± 6 years, 59.3 ± 7.9 kg, 161.9 ± 8.1 cm, VO_2max = 2.22 ± 0.55 l^.min^-1, W_max = 182 ± 35 watts and AnT = 1.08 ± 0.23) comprised the external validity group (EV). Prior to undergoing the tests, the volunteers gave a written informed consent. The experimental study protocol was approved by our institutional Ethics Committee on Human Research. On the day before the test, the individuals were advised to refrain from engaging in strenuous physical activity (> 5 METs) and to keep a mixed diet. They were also advised to avoid caffeine and food in the three hours prior to the exercise.

Test protocol

The continuous graded maximal exercise (GXT) protocol¹⁷ was adopted, consisting of an initial six-minute rest with the individual sitting on the cycle ergometer (Monark^TM, Brazil), followed by a four-minute warm-up of pedaling with no load, and by the progressive phase with increments by 10% in VO_2max per minute¹⁸. The maximum load was estimated by using anthropometric parameters¹⁹. The graded phase lasted between 8 and 12 minutes at most, and the pedal cadence was not changed during the exercise (approximately 1.23 Hz). Tests not interrupted by fatigue within the established time were disregarded.

The respiratory and gas exchange variables were recorded every 20 seconds and measured by a metabolic analyzer (Aerosport^TM TEEM 100, USA) with a pneumotachograph (Hans Rudolph^TM, USA). Heart rate (HR) was measured by a cardiotachometer (Polar^TM Vantage NV, Finland) every five seconds.

Equipment was calibrated before each test was performed. All tests were performed in the same cycle ergometer and the pedal cadence was controlled by means of an audiovisual metronome. The ergospirometer was calibrated by means of a certified gas mixture (AGA^TM, Brazil) containing 17.01% oxygen, 5.00% carbon dioxide, and balanced with nitrogen. Flow was calibrated by using a three-liter syringe (Hans Rudolph^TM, USA), and the cycle ergometer by using a 3-kg weight.

The tests were considered maximal when at least three of the following criteria were observed, according to Howley et al⁴: VO₂ plateau (increase < 150ml^.min^-¹ or 2 ml^.kg^-¹^.min^-¹); RER (respiratory exchange ratio) > 1.15; HR_max> 90% of age-predicted HR (220 - age); perceived exertion rate > 18. Maximal volitional fatigue with inability to keep the pre-established rhythm. VO_2max was determined as the highest value obtained during maximal exertion. In the present study, the maximum load was defined as that observed at VO_2max. The anaerobic threshold (AnT) was established by using the V-slope method²⁰, by determining the inflexion point in the VO₂ x VO₂ curve²¹. The measurements mentioned were taken by two independent observers and AnT was the mean of the two observations.

Study 2 - External validity of ACSM⁸, Neder et al¹⁴ and Åstrand-Ryhming¹⁶ VO₂ prediction models

Thirteen adult volunteers participated in the second study; of these, eight were men (24 ± 3 years, 81.5 ± 13.6 kg, 181.9 ± 5.6 cm) and five were women (22 ± 3 years, 63.2 ± 11.7 kg, 163.9 ± 2.2 cm), all apparently healthy, non smokers and non-athletes.

Test protocol

Following the same procedures for calibration and control used in study 1, the subjects underwent GXT and square wave test¹ (SWT) alternated within a period from one to 14 days. SWT comprised two loads, the first one submaximal (SWT_sub) and the second one maximal (SWT_max). The individuals cycled for six minutes at the submaximal load, and the mean HR measured in the last two minutes was used to estimate VO_2max by means of the Åstrand-Ryhming nomogram¹⁶. After a 10-minute rest with the individual sitting on the cycle ergometer and connected to the ergospirometer, the second load of 110% to 115% of the estimated load for VO_2max was started. The last load was controlled during the exercise in order to lead to exhaustion at between two and three minutes.

Statistical analysis

The statistical analysis was carried out by using the Statistical Package for the Social Sciences^TM (SPSS, USA) and Microsoft Excel^TM for Windows XP^TM (USA). Descriptive statistics was used with mean ± standard deviation (SD). For group VI, regression equations were derived for VO₂ prediction at several exercise intensities. The external validity of the derived equations was tested in cross-validation by applying them to group EV. The values predicted and measured were compared by using the paired t test. The external validity of Storer et al's equation¹⁵ for men and women (03M and 03F, respectively) proposed for the same GXT protocol were analyzed in group EV by using two-way ANOVA and post-hoc Tukey-HSD test. With the maximum values obtained in group VI, a specific regression equation was also derived to predict VO_2max for the male group. The external validity of this equation was tested in group EV, and the values predicted and measured were compared by using two-way ANOVA and post-hoc Tukey-HSD test, together with the maximum predicted values for the same group by using Storer et al's equation¹⁵.

Bland and Altman's limits of agreement²² were used between the measured and calculated results. The prediction error was also observed by means of the technical error of measurement (s = SD_dif ÷Ö2) and of the coefficient of variation (CV).

Values measured in GXT and SWT were compared by using two-way ANOVA; post-hoc Tukey-HSD test with VO_2max estimated by Åstrand-Ryhming nomogram¹⁶ by using the workload (06M-NW and 06F-NW); and the VO₂ value measured (06M-NV and 06F-NV). Åstrand-Ryhming¹⁶ normogram estimates corrected for age by using the equations proposed by Siconolfi et al²³ (07M and 07F) were also compared to the values measured. VO_2max and VO₂ accuracy, as estimated by recent (05M and 05f) and old equations (04M and 04F) proposed by ACSM⁸, was checked. Neder et al ¹⁴ model (08M and 08F) for the Brazilian population was compared only to the values measured in SWT. The level of significance for all statistical tests was set at < 0.05.

Results

Submaximal VO₂ values measured and Watt for group EV were 2.01 (±1.11) l^.min^-1 and 273 (±44) watts for men and 1.25 (±0.63) l^.min^-1 and 182 (±35) for women. The prediction equation for oxygen uptake derived for the male group was:

Equation 01M

VO₂ = -0.131 + (0.01103 x Watt) + (0.007786 x Body Mass) - (0.00617 x Age)

R² = 0.89 and SEE = 0.33 l^.min^-1

For the female group:

Equation 01F

VO₂ = -0.461 + (0.01043 x Watt) + (0.007096 x Body Mass) + (0.01006 x Age)

R² = 0.93 and SEE = 0.17 l^.min^-1

Where: R² = coefficient of determination; SEE = standard error of the estimate.

The results of the predictions through equations 01M, 01F, and 03F for submaximal values were not significantly different from the values measured in group EV. A significant difference between the submaximal values measured and predicted was detected for equation 03M (p = 0.02). Likewise, at peak exercise, equations 01F and 03F did not show significant differences between the values measured and predicted. Equations 01M and 03M, in turn, showed significant differences when used for VO_2max prediction (p = 0.001 and p = 0.04, respectively). The external validity of equations 01M, 03M, 01F and 03F are shown in Figures 1 and 2. In order to determine the quality of equations 01M and 01F at other intensities, the values measured and predicted at three submaximal loads were compared. No significant differences were found for equation 01M at 40% VO_2max (p = 0.40), 60%VO_2max (p = 0.72) and 80% VO_2max (p = 0.13); or for equation 01F at 40%VO_2max (p = 0.06), 60% VO_2max (p = 0.15) and 80% VO_2max (p = 0.70). In order to improve VO_2max prediction for the male group, another equation was derived to be applied at peak exercise:

Equation 02M

VO_2max = 0.518 + (0.01016 x Watt_max) + (0.01482 x Body Mass) - (0.0292 x Age)

R² = 0.71 and SEE = 0.40 l^.min^-1

No significant difference was found between the maximum values measured and predicted in group EV when equation 02M was used.

In the second study, submaximal values of VO₂ and of the load obtained in SWT_sub were 1.55 (±0.46) l^.min^-1 and 100 (±19) watts for men, and 0.93 (±0.35) l^.min^-1 and 70 (±21) watts for women. Submaximal VO₂ values predicted by all models were not significantly different from the values measured (Table 1). The maximum oxygen uptake value (VO_2max) obtained in GXT was 3.09 (±0.99) and 1.49 (±0.13) l^.min^-1 for men and women, respectively. For the female group, there were no significant differences between VO_2max values predicted and measured by GXT. For the male group, VO_2max values measured by GXT were statistically different from the values predicted by 07M-NV (p = 0.04, CV = 35.31%, s = 0.90 l.min^-1, r² = 0.46) and by 07M-NW (p = 0.03, CV= 39.3%, s = 1.01 l.min^-1, r² = 0.25) when Siconolfi et al's correction²³ was applied to Åstrand-Ryhming nomogram¹⁶. VO_2max and W_max obtained in SWT_max were 3.12 (±0.73) l^.min^-1 and 215 (±46) watts for men, and 1.63 (±0.14) l^.min^-1 and 139 (±22) watts for women. For the female group, no significant difference was found between VO_2max values predicted and measured in SWT_max. For the male group, in turn, VO_2max values obtained in SWT_max were statistically different from the values predicted by 07M-NV (p = 0.01) and by 07M-NW (p = 0.01), when the Siconolfi et al's correction²³ was applied to Åstrand-Ryhming nomogram¹⁶. The male group also showed VO_2max values statistically different from those predicted by equation 08M (p = 0.02). Results from the analysis carried out by using VO_2max predictive methods compared to values measured in SWT_max are shown in Table 1.

Discussion

Despite the large number of VO₂ prediction equations, very few of them are not specific for a determinate population. The high correlation and moderate standard error of the estimate found in the present study showed that VO₂ can be predicted with satisfactory accuracy by using body mass, age, and workload as independent variables.

Quality control of measurements by means of calibration procedures and operation of equipment by experienced technicians²⁴ is fundamental for respiratory and gas exchange parameters to be accurately reproduced. In tests where these procedures are adopted, there is low variation in measurements repeated a short time apart^24,25. The ergospirometer used in this study was validated by another group²⁶. The quality of measurements taken by our equipment, in turn, was determined by means of the intraclass correlation coefficient for test and retest measurements of the respiratory and gas exchanges, which were 0.91 for EV; 0.95 for VO₂ and 0.93 for VO₂. These results were obtained at loads between 15 and 340 watts in the cycle ergometer. The difference in the accuracy of the measurements obtained with equipments more sophisticated than the one we used (3.8%²⁷versus 5.5%) may lead to a small error in the application of our equations, but this error could not be determined.

The results obtained by cross-validation of equations 01M and 01F (study 1) showed an accurate VO₂ prediction. When equations 01M and 03M were used to predict VO_2max, a significant difference was observed between values measured and predicted. Unlike the results found for the male group, equations 01F and 03F were accurate for VO_2max prediction in the female group. This result can be explained by the fact that men are more aggressive during peak exercise, which leads to an increased aerobic component and activation of fast muscle fibers, consequently increasing power production and changing the linear VO_2/watt ratio²⁸. In order to improve VO_2max prediction for the male group, equation 02M was proposed, which proved to be superior to equation 03M.

Malek et al²⁹ analyzed the external validity of Storer et al's equations¹⁵ for VO_2max prediction in aerobically trained individuals, and showed that these had the lower standard error of the estimate (SEE) among the equations they analyzed. The SEE found by Malek et al²⁹ was 0.32 and 0.27 l^.min^-1 for men and women, respectively, whereas in the original study, Storer et al¹⁵ found SEE of 0.20 and 0.13 l^.min^-1 for men and women, respectively. In the present study, the SEE found for these equations were 0.41 and 0.15 l^.min^-1, for men and women, respectively. These values were close to those found for equations 01F and 02M derived here.

The results obtained in study 2 demonstrated accuracy in the prediction of VO₂ values by equations 01M, 01F and 02M. Equations 01M and 01F proved to be as good as ACSM's⁸ and Neder et al¹⁴ (04M, 04F, 05M, 05F, 08M and 08F) for the prediction of submaximal values (Table 1). In an attempt to analyze the applicability of equations 01M, 01F and 02M in different protocols, two maximal tests were performed, one graded (GTX) and another by using square wave (SWT_max). In both protocols, equations 01M, 01F and 02M predicted VO_2max accurately. Equation 02M, however, was superior for it showed a lower coefficient of variation and total error (TE= - 0.10 l^.min^-1), in comparison to equation 01M (TE= 0.39 L^.min^-1). Maximum values obtained in GXT and in SWT_max were only different from the values predicted by Åstrand-Ryhming nomogram¹⁶ when using the workload (NW) and VO₂ (NV), when corrected by equation 07M. Siconolfi et al²³ derived equations (07M and 07F) that modify VO_2max values obtained by the original method of Åstrand-Ryhming nomogram¹⁶. We noticed that equation 07M worsens the original prediction made by Åstrand-Ryhming method¹⁶, producing a total error of 1.03 l^.min^-1. The high workload increments in 1-minute-duration stages and the plateau criterion of 250 ml.min^-1 and RER > 1.00 at peak exercise may have caused VO_2maxto be underestimated in Siconolfi et al's study²³. There was also a significant difference between the VO_2max values measured and predicted when equation 08M was applied¹⁴. This method, which was developed for the Brazilian population, did not prove accurate in predicting the VO_2max of active subjects in SWT.

Analysis of limits of agreement showed a trend to overestimate VO_2max when the Åstrand-Ryhming nomogram¹⁶ was used in the female group (Table 1). Zwiren et al³⁰ analyzed the external validity of Åstrand-Ryhming nomogram¹⁶ in women aged between 30 and 39 years with VO_2max of 2.4 (± 0.45) l^.min^-1 and concluded that the Åstrand-Ryhming method¹⁶ overestimated VO_2max by 20%. When Åstrand-Ryhming nomogram¹⁶ was used to infer this parameter in the male group, the values predicted were not significantly different from those measured. On the other hand, Table 1 shows that 06M-NW and 06M-NV had higher coefficients of variation, typical measure error, and lower correlation in comparison to the male equations 01M and 02M. Davies et al³¹ studied a male group aged 22 (± 2) years with higher VO_2max (50.7 ml.kg^-1.min^-1) and found a confidence interval (CI = 95%) of -0.96 (±0.47) l.min^-1 (HR = 120<140 bpm) and -0.64 (±0.39) l.min^-1 (HR = 140<180), as predicted by the workload, by using Åstrand-Ryhming nomogram. For Davies et al³¹, this method has a CV of 15% for estimates using VO₂ and of 21% using the load.

Recent studies showed that the relationship between oxygen uptake and workload is linear up to the intensity of 50% to 60%VO_2max. After this point, the function becomes exponential³². We analyzed this relationship by using the single-phase or two-phase linear model. In the latter, it is understood that there is a linear function up to the transition point, from which VO₂ starts to increase in exponential function. For the male group, the linear model showed R² = 0.88, SEE = 0.34 and mean square errors (MSE) = 0.12. When the two-phase model was used, the values obtained were adjustment of R² = 0.80, SEE = 0.34 and MSE = 0.11. These results were quite similar and suggest that the two-phase model was not superior.

In conclusion, the models derived in the present study proved to be accurate in predicting submaximum and maximum VO₂ in young Brazilian adults. Based on study 1, equation 01M did not prove to be valid at maximal intensities. The other equations (01F and 02M) may be used with satisfactory external validity at peak exercise. VO_2max prediction significantly improved for the male group when equation 02M was used. The equations derived by Storer et al¹⁵ did not show a higher accuracy in predicting VO_2max. In study 2, the equations derived were valid both for submaximal and maximal intensities. The equation proposed by Siconolfi et al²³ (07M) to correct Åstrand-Ryhming method¹⁶, and Neder et al's equations¹⁴ for men did not show a satisfactory result for the local population. We also concluded that the equations derived in this study showed satisfactory external validity in protocols with or without steady state.

Limitations

Factors such as variation in the mechanical efficiency at a given workload, medication or alcohol intake, heat, hypobaric environments and individuals with diseases or body mass and age different from those of the subjects of this study may increase prediction error. Thus, this study does not present a form of replacing, with the same accuracy, direct VO₂ measurement. Other equations for other age ranges and different patient groups should be further derived.

Acknowledgements

To Associação dos Amigos do Centro de Estudos e Aperfeiçoamento do Hospital dos Servidores do Estado do Rio de Janeiro, for its significant contribution to the realization of this study, and to Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro - FAPERJ. We also thank our colleagues Lucenildo Cerqueira and Fernando Nogueira for their invaluable technical help.

References