FUNDAMENTO: Apesar das inúmeras evidências de aumento da morbimortalidade, a incompetência cronotrópica (IC) ainda não é um diagnóstico rotineiro e bem definido nos protocolos de avaliação cardiológica e sua importância clínica ainda é subestimada. OBJETIVO: Avaliar os parâmetros clínicos e ecocardiográficos associados à IC em pacientes não idosos submetidos à ecocardiografia sob estresse físico (EEF). MÉTODOS: Foram avaliados 1.798 pacientes com idade média de 48,4 ± 7,5 anos submetidos à EEF entre Janeiro/2000 e Agosto/2009. Pacientes com índice cronotrópico menor que 0,8 foram considerados incompetentes cronotrópicos e comparados aos competentes quanto às características clínicas e ecocardiográficas. RESULTADOS: A duração do esforço físico foi em média de 9,3 ± 2,4 minutos. Duzentos e setenta (15%) pacientes eram incompetentes cronotrópicos. O índice cronotrópico de tal grupo foi de 0,7 ± 0,1 vs. 1,0 ± 0,1 para os competentes. A análise de regressão logística multivariada identificou os seguintes parâmetros como independentemente associados à IC: dispneia no exame [odds ratio (OR) = 4,27; p < 0,0001], dor torácica prévia na história clínica (OR = 1,51; p = 0,0111), maiores valores de índice de massa do ventrículo esquerdo nos incompetentes (IMVE) (OR = 1,16; p = 0,0001), equivalentes metabólicos (METs) (OR = 0,70; p = 0,0001), infradesnivelamento do segmento ST (OR = 0,58; p = 0,0003) e elevação da pressão arterial sistólica (ΔPAS) (OR = 0,87; p = 0,0011). Isquemia miocárdica não se associou à IC. CONCLUSÃO: A IC está associada a parâmetros funcionais, tais como: dispneia ao esforço, história de dor torácica e menores valores de METS. Está também associada ao parâmetro estrutural índice de massa do ventrículo esquerdo. Além disso, incompetência cronotrópica não parece aumentar a chance de isquemia miocárdica em pacientes não idosos. (Arq Bras Cardiol. 2012; [online].ahead print, PP.0-0)
IUniversidade Federal de Sergipe
IILaboratório de Ecocardiografia da Clínica e Hospital São Lucas - ECOLAB
A atenuação da elevação da frequência cardíaca (FC) ao exercício, conhecida como incompetência cronotrópica (IC), tem sido associada à isquemia miocárdica e DAC mesmo em pacientes saudáveis1-5. Apesar disso, ainda não é um diagnóstico rotineiro e bem definido nos protocolos de avaliação cardiológica, sendo seus mecanismos fisiopatológicos desconhecidos e suas implicações clínicas subestimadas.
O teste ergométrico (TE) apresenta-se como uma metodologia bem estabelecida no diagnóstico e estratificação de risco dos pacientes com DAC6,7. Os pacientes incapazes de atingir a FC submáxima são classificados como incompetentes do ponto de vista cronotrópico e qualificam o teste como "ineficaz", mas não necessariamente anormal, já que a não elevação da FC pode limitar o aparecimento das alterações do segmento ST, o que constitui uma limitação potencial deste método8,9.
A ecocardiografia sob estresse físico (EEF) é uma metodologia não invasiva, bem estabelecida no diagnóstico da isquemia e viabilidade miocárdica, estratificação de risco e prognóstico da DAC10. Além disso, está demonstrado que apresenta acurácia diagnóstica superior à do TE, sobretudo nos pacientes com IC11.
No Brasil, a ecocardiografia sob estresse farmacológico tem seu valor bem estabelecido12-16. Contudo, estudos sobre a EEF são escassos. Já foi demonstrado, em uma população não selecionada, incluindo portadores de DAC prévia, que IC está associada a uma maior frequência de isquemia miocárdica à EEF11. Os mesmos autores estudaram apenas os idosos e encontraram que a IC nesse grupo também está associada à maior frequência de alterações contráteis e adiciona valor preditivo positivo à EEF ao identificar pacientes com DAC obstrutiva17.
Visto que a população geral e a de idosos já foram analisadas quanto a fatores associados à IC, sobretudo isquemia, este estudo objetiva avaliar as características clínicas e ecocardiográficas independentemente associadas à IC em pacientes não idosos, sem DAC prévia e sem uso de betabloqueadores e antagonistas do cálcio, submetidos à EEF.
Estavam aptos a participar da análise 1.798 pacientes. Os princípios éticos que regem a experimentação humana foram cuidadosamente seguidos, e todos os pacientes assinaram termo de consentimento informado. O trabalho foi aprovado pelo Comitê de Ética e Pesquisa da Universidade Federal de Sergipe.
Para qualquer estágio do exercício, o percentual de FC de reserva alcançado é:
[(FCestágio - FCrepouso) / (220 - idade - FCrepouso)] x 100
Já o percentual de reserva metabólica é:
[(METsestágio - METsrepouso) / (METspico - METsrepouso)] x 100
Onde METs se referem aos equivalentes metabólicos medidos pela análise de gases, estágio refere-se a qualquer estágio do exercício físico e pico refere-se ao pico máximo do exercício.
Quando se considera o índice cronotrópico no pico, por definição, a taxa de reserva metabólica nesse estágio tem valor de um (100% da reserva metabólica). Nessas condições, o índice deve-se à taxa da FC de reserva utilizada, baseada apenas nas variáveis FC de repouso, FC de pico e idade. Índice cronotrópico menor que 0,8 define incompetência cronotrópica18-21. Com base nesse índice, os pacientes foram divididos em: grupo incompetente (GI) e grupo competente (GC).
Definiu-se hipercolesterolemia como nível sérico de colesterol total superior a 200 mg/dL (após jejum de 12 horas) e hipertrigliceridemia como nível sérico de triglicérides superior a 150 mg/dL (após jejum de 12 horas) ou uso de agente antilipidêmico (estatinas e/ou fibratos). Considerou-se hipertensão arterial sistêmica quando os níveis pressóricos aferidos no membro superior, em repouso, eram maiores ou iguais a 140 x 90 mmHg, ou quando faziam uso de medicação anti-hipertensiva.
O diabetes melito foi definido pela presença de glicemia em jejum, acima de 126 mg/dL, ou pelo uso de insulina ou agentes hipoglicemiantes orais.
Definiu-se infarto do miocárdio antigo por meio de história clínica e/ou exames complementares prévios, como eletrocardiograma (ECG), ecocardiograma e/ou cineangiocoronariografia.
Todos os pacientes foram submetidos ao protocolo padrão de Bruce durante o teste ergométrico. Foi realizada monitoração contínua da FC, e os pacientes, encorajados a alcançar o seu pico máximo de esforço físico. Para cálculos metabólicos, o volume de oxigênio inspirado no pico do exercício (VO2max) foi obtido indiretamente através da seguinte fórmula: VO2max = 14,76 - 1,379t + 0,451t2 - 0,012t3, em que t é a duração em minutos do teste22. A carga foi expressa em equivalentes metabólicos, em que 1 MET corresponde a 3,5 mL/kg·min de VO2 inspirado, referente ao repouso21. Durante o teste, os indivíduos foram continuamente monitorados com ECG de três derivações.
Foram denominadas alterações eletrocardiográficas isquêmicas ao exercício a ocorrência de infradesnivelamento do segmento ST horizontal ou descendente
A motilidade regional da parede do ventrículo esquerdo foi acessada semiquantitativamente por ecocardiografista experiente, com nível III de treinamento, conforme preconizado pela Sociedade Americana de Ecocardiografia. A motilidade no repouso e em exercício foi graduada de 1 a 5 (1 = normal), de acordo com o modelo de 16 segmentos23. O índice de escore da motilidade do ventrículo esquerdo (IEM) foi determinado em repouso e imediatamente após o exercício e expresso como a soma do escore dos segmentos dividida pelo número de segmentos visualizados.
Ademais, a função sistólica ventricular esquerda também foi estudada. Com base no IEM, os pacientes eram classificados em normais (igual a 1), com disfunção ventricular leve (entre 1,01 e 1,6), com disfunção ventricular moderada (entre 1,61 e 2) e com disfunção ventricular grave (maior que 2).
O desenvolvimento de alterações de motilidade segmentar induzida pelo esforço foi considerado indicador de isquemia miocárdica.
Para identificar os parâmetros independentemente associados com a incompetência cronotrópica, determinou-se um modelo de regressão logística. Variáveis que apresentavam valor p < 0,25 na análise univariada foram incluídas na análise multivariada. Foi utilizado procedimento
Quando comparados os grupos (GI
Não houve diferença relevante da FC de repouso, hipertensão reativa e arritmias entre os grupos. Entretanto, a elevação da pressão arterial sistólica (ΔPAS) durante o pico do esforço físico foi maior no GC (p < 0,001). Esses pacientes foram capazes de atingir, com significância estatística, uma maior velocidade e um maior estágio de Bruce. Esse mesmo grupo apresentou também maior frequência de alterações eletrocardiográficas isquêmicas (p < 0,001) durante o teste que o GI. Por outro lado, o GI apresentou maior frequência de dispneia que o GC (p < 0,001) (
As motilidades de parede, que definiram o IEM, revelaram um maior índice no GI em ecocardiografia realizada imediatamente após o esforço (p < 0,001). Quanto à função sistólica do ventrículo esquerdo (VE), apenas disfunção leve foi identificada entre os isquêmicos. Ademais, observou-se um maior índice de massa nesses pacientes (p < 0,001). Não houve diferença significante na espessura relativa do VE entre os grupos (
Houve diferença entre os grupos apenas nas alterações de parede inferior e de septo inferior do VE, com maior frequência destas em pacientes incompetentes (p < 0,001 e p = 0,003, respectivamente) (
Ao teste de Hosmer-Lemeshow, foi observado p = 0,531, sendo, portanto, o modelo final considerado adequado. Apresentou também AUC de 0,78 (IC 95% 0,75 - 0,81, p < 0,001), sendo a capacidade de discriminação do modelo final considerada razoável (
Neste estudo, avaliaram-se os parâmetros clínicos e ecocardiográficos associados à IC, segundo o índice cronotrópico, em pacientes não idosos. Dos 1.798 avaliados, 270 (15%) eram incompetentes cronotrópicos. História de dor torácica prévia, dispneia ao exame e maiores valores de índice de massa do ventrículo esquerdo (IMVE) demonstraram-se independentemente associados à maior chance de IC. Maiores valores de METs e de ΔPAS e infradesnivelamento do segmento ST revelaram-se independentemente associados à menor chance de IC.
A prevalência da IC varia conforme a população estudada e o critério definidor de incompetência. Neste estudo, encontrou-se uma prevalência de IC similar aos dados de estudos prévios em que a prevalência variou de 15 a 25%24.
A análise de regressão logística multivariada identificou dispneia ao esforço como um parâmetro associado à IC. A presença desse sintoma confere ao paciente uma chance quatro vezes maior de ser incompetente (p < 0,0001). Ao avaliar os pacientes com IC, os estudos na literatura relatam o sintoma, mas não analisam sua associação de forma independente quanto à anormalidade da FC. A manifestação de dispneia durante testes de estresse para avaliação cardíaca é de enorme relevância prognóstica. A presença desse sintoma no esforço físico se associa com um risco de morte por causas cardíacas quatro vezes maior em relação aos pacientes assintomáticos e duas vezes em relação aos que manifestam angina típica, como foi demonstrado em uma extensa população de pacientes com história desconhecida de DAC 25,26.
No que se refere à capacidade física, foi observada uma menor tolerância ao esforço nos indivíduos incompetentes. Para cada incremento de três unidades no METs, a chance de incompetência é reduzida em 66% (p < 0,0001). Resultados semelhantes foram encontrados por outros estudos, que corroboram a relação inversa entre presença de incompetência e capacidade física11,18,20,21,27,28. Num trabalho comparativo entre usuários de marca-passo com taxa ventricular fixa e taxa variável ao exercício, observou-se que o primeiro grupo, que se comporta como pacientes com IC, apresentou pior tolerância ao esforço físico29.
A análise da depressão do segmento ST permanece como grande marco definidor da isquemia cardíaca induzida pelo exercício30,31. No entanto, a acurácia do TE em pacientes com IC tem sido questionada, sendo o exame frequentemente caracterizado como ineficaz ou não diagnóstico8,9. Apesar de ser descrita a associação entre incompetência e isquemia miocárdica11, o desequilíbrio oferta-consumo de oxigênio em pacientes incompetentes não seria tão estimulado a ponto de desenvolver alterações eletrocardiográficas sugestivas de isquemia, como normalmente ocorre em competentes, o que diminuiria a sensibilidade do TE em pacientes incompetentes. No presente estudo, maior frequência de infradesnivelamento de ST se associou a menor chance de IC (OR = 0,58; p = 0,0003), de forma semelhante ao que foi descrito por Cay e cols.32. Maddox e cols.33 encontraram isquemia ao ECG em apenas 17% dos incompetentes, e Dresing e cols.27, em 52% contra 65% dos competentes. Oliveira e cols.11 descreveram 30% de alterações no grupo incompetente contra 43% no grupo competente (p < 0,0001). Dessa forma, esses dados não devem ser interpretados como uma tentativa de estudo da associação entre isquemia miocárdica e IC, mas como um reflexo da interferência da própria IC na manifestação do marcador de isquemia miocárdica do TE (depressão do segmento ST). De maneira que há uma menor frequência de depressão do segmento ST entre os incompetentes não por causa de uma menor frequência de isquemia miocárdica neste grupo, mas devido a uma menor frequência da manifestação eletrocardiográfica em questão no grupo incompetente. Portanto, o eletrocardiograma de esforço não parece ser um bom parâmetro para avaliar isquemia em pacientes incompetentes, mesmo não idosos.
A ΔPAS durante o TE tem sido relacionada ao desempenho do ventrículo esquerdo34. Pacientes com bom desempenho ventricular apresentaram menor chance de apresentar IC (OR = 0,87, p = 0,001). A cada incremento de 10 mmHg, a chance de o paciente ser incompetente é reduzida em 13%. De forma semelhante, Elhendy e cols.18 descreveram uma menor ΔPAS em pacientes incompetentes (35 ± 30 vs. 50 ± 24; p = 0,0001). Em outros estudos, foi avaliada a pressão sistólica no pico do exercício, que também se revelou menor nesses pacientes11,20,21,27,28,35.
Não apenas variáveis funcionais estiveram associadas à IC. Os maiores valores do IMVE associaram-se com a resposta cronotrópica inadequada ao exercício mesmo após análise multivariada. Por ser uma medida no repouso, sugere-se que pacientes incompetentes, mesmo não idosos, têm alterações cardíacas estruturais, e não simplesmente alterações funcionais, como menor capacidade de elevar a frequência cardíaca no esforço. A cada incremento de 10 g/m2 no IMVE, a chance de o paciente ser incompetente é aumentada em 16% (p = 0,0001). Tais resultados foram também encontrados por Lauer e cols.36 em indivíduos de meia-idade, assintomáticos, onde a massa do ventrículo esquerdo aumentada e a dilatação desta câmara cardíaca representavam maior probabilidade de resposta cronotrópica reduzida ao exercício. Outro estudo descreveu um índice de massa do VE maior em pacientes incompetentes com tendência à significância estatística (p = 0,06)20. Além disso, a hipertrofia ventricular esquerda já esteve associada a uma menor probabilidade de atingir a frequência cardíaca predita para a idade em homens e mulheres37.
Embora, em análise univariada isolada, o índice de escore da motilidade do ventrículo esquerdo, que representa a isquemia à EEF, tenha sido maior em pacientes com IC, este não se associou de forma independente a IC em pacientes não idosos. Apesar disso, na literatura, há relatos de IC como importante fator associado à isquemia miocárdica e morte cardiovascular11,18,21,25,27,35. No entanto, essas pesquisas ou se valeram de análise univariada, ou não realizaram multivariada com controle para as variáveis utilizadas no presente estudo, sobretudo aquelas referentes ao teste de esforço.
Apesar de a isquemia miocárdica não estar independentemente associado à IC na presente pesquisa, em análise multivariada, a presença de dor torácica prévia elevou em 51% a chance de incompetência (p = 0,0111). Há outros relatos semelhantes na literatura: Elhendy e cols.18 descreveram a maior presença de angina típica em pacientes incompetentes (25% vs. 13%; p < 0,001), assim como Oliveira e cols.11 (18% vs. 7%; p < 0,0001). Essa atenuação da elevação da frequência cardíaca durante o exercício pode ser, por meios fisiopatológicos desconhecidos, um mecanismo de proteção com a intenção de diminuir a demanda miocárdica por oxigênio. Dessa forma, IC estaria associada à isquemia miocárdica sintomática (pacientes com dor torácica) e não a isquemia miocárdica
Dentre as limitações deste estudo está a avaliação metabólica realizada através de método indireto do cálculo do VO2max. Em estudos futuros, seria necessário avaliar os pacientes através da ergoespirometria para confirmar a associação entre IC e menor tolerância ao esforço físico. Por tratar-se de estudo transversal, os achados não permitem conclusões diagnósticas e preditivas. Portanto, estudos adicionais de desenho longitudinal abordando a IC são necessários. Como foi analisada uma amostra altamente selecionada, deve-se ter cautela ao estender os resultados aqui encontrados para outras populações, como pacientes idosos, com insuficiência cardíaca ou DAC estabelecida.
A IC ainda é um diagnóstico subestimado na prática clínica com significado ainda pouco claro, podendo ser, inclusive, multifatorial. O presente trabalho identificou alguns fatores associados à IC no subgrupo de pacientes não idosos, podendo servir de ponto de partida para novos estudos de enfoque fisiopatológico ou até mesmo prognósticos. Porém, o mais interessante para o clínico frente a um paciente não idoso com incompetência cronotrópica é considerá-lo como um indivíduo com possível índice de massa do ventrículo esquerdo alterado, com a clínica de dor torácica e dispneia aos esforços; portanto, acompanhá-lo de forma mais minuciosa.
A IC está associada ao parâmetro estrutural índice de massa do ventrículo esquerdo e aos parâmetros funcionais, tais como: dispneia ao esforço, história de dor torácica e menores valores de METS. Além disso, incompetência cronotrópica não parece aumentar a chance de isquemia miocárdica em pacientes não idosos.
Joselina Luzia Menezes Oliveira • Praça Graccho Cardoso, 76/402 - São José - 49015-180 - Aracaju, SE - Brasil E-mail:
Artigo recebido em 07/10/11; revisado recebido em 07/10/11; aceito em 27/01/12.
BACKGROUND: Despite abundant evidence of increased morbidity and mortality, chronotropic incompetence (CI) is not a routine diagnosis well defined in protocols of cardiac evaluation and its clinical importance is still underestimated. OBJECTIVE: To evaluate the clinical and echocardiographic parameters associated with HF in non-elderly patients submitted to stress echocardiography (SE). METHODS: One thousand seven hundred ninety-eight patients with a mean age of 48.4 ± 7.5 years, who underwent SE between January/2000 and August/2009 were evaluated. Patients with chronotropic index smaller than 0.8 were considered chronotropic incompetent as compared to competent patients as to clinical and echocardiographic characteristics. RESULTS: The duration of the exercise was 9.3 ± 2.4 minutes on average. Two hundred and seventy (15%) patients were chronotropic incompetent. The chronotropic index of this group was 0.7 ± 0.1 vs. 1.0 ± 0.1 for competent patients. Multivariate logistic regression analysis identified the following parameters as independently associated with HF: dyspnea on examination [odds ratio (OR) = 4.27, p <0.0001], previous chest pain on medical history (OR = 1.51; p = 0.0111), higher left ventricular mass rate in incompetent patients (LVMI) (OR = 1.16, p = 0.0001), metabolic equivalents (METs) (OR = 0.70, p = 0 , 0001), ST segment depression (OR = 0.58, p = 0.0003) and high systolic blood pressure (ΔSBP) (OR = 0.87, p = 0.0011). Myocardial ischemia was not associated with HF. CONCLUSION: HF is associated with functional parameters, such as dyspnea on exertion, history of chest pain and lower METS. It is also associated with structural benchmark index of left ventricular mass. In addition, chronotropic incompetence does not appear to increase the chance of myocardial ischemia in non-elderly patients. (Arq Bras Cardiol. 2012; [online].ahead print, PP.0-0)
IUniversidade Federal de Sergipe
IILaboratório de Ecocardiografia da Clínica e Hospital São Lucas - ECOLAB
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Attenuation of increase in heart rate (HR) during exercise, known as chronotropic incompetence (CI), has been associated with myocardial ischemia and CAD even in healthy patients1-5. Nevertheless, it is not a routine diagnosis well defined in cardiac evaluation protocols. Its pathophysiological mechanisms are unknown and clinical implications are underestimated.
The exercise testing (ET) is presented as a well established methodology in the diagnosis and risk stratification of patients with CAD6,7. Patients unable to reach submaximal HR are classified as incompetent in chronotropic terms and qualify the test as "ineffective", but not necessarily abnormal, since no increase in HR may limit the appearance of ST segment changes, which constitutes a potential limitation of this method8,9.
Stress echocardiography (SE) is a noninvasive method well established in the diagnosis of myocardial ischemia and viability, risk stratification and prognosis of CAD10. Moreover, it is confirmed to present diagnostic accuracy superior to that of the ET, especially in patients with HF11.
In Brazil, the value of pharmacological stress echocardiography is well defined12-16. However, studies on SE are scarce. It has been demonstrated in an unselected population, including patients with prior CAD, that HF is associated with an increased frequency of myocardial ischemia on SE11. The same authors studied only the elderly and found that HF in this group is also associated with higher frequency of contractile alterations and adds to a positive predictive value to SE in identifying patients with obstructive CAD17.
Since the general population and the elderly have been analyzed for factors associated with HF, particularly ischemia, this study aims to evaluate the clinical and echocardiographic characteristics independently associated with HF in nonelderly patients without previous CAD and under no use of beta-blockers and calcium antagonists submitted to SE.
One thousand seven hundred ninety-eight patients were able to participate in the analysis. The ethical principles governing human experimentation were followed closely, and all patients signed an informed consent. The study was approved by the Ethics and Research of the Universidade Federal de Sergipe.
For any stage of the exercise, the percentage of reserve HR reached is:
[(stage HR - resting HR)/(220 - age - resting HR)] x 100
The percentage of metabolic reserve is:
[(stage METs - resting METs) / (peak METs - resting METs)] x 100
Where METs refer to metabolic equivalents measured by gas analysis, stage refers to any stage of exercise, and peak refers to the peak of exercise.
When considering the chronotropic index at peak, by definition, the metabolic reserve rate at this stage has a value of one (100% of the metabolic reserve). Under these conditions, the index should be at the rate of reserve HR used, based only on variables of resting HR, peak HR and age. Chronotropic index smaller than 0.8 defines chronotropic incompetence18-21. Based on this index, patients were divided into incompetent group (IG) and competent group (CG).
Hypercholesterolemia was defined as total serum cholesterol above 200 mg/dL (after fasting for 12 hours) and hypertriglyceridemia as serum triglycerides above 150 mg/dL (after fasting for 12 hours) or use of antilipidemic agent (statins and/or fibrates). We considered hypertension when blood pressure levels measured in the upper limb at rest were greater than or equal to 140 x 90 mmHg, or when making use of antihypertensive medication.
Diabetes mellitus was defined by fasting glucose above 126 mg/dL, or use of insulin or oral hypoglycemic agents.
We defined old myocardial infarction by clinical history and/or previous exams, such as electrocardiogram (ECG), echocardiogram and/or coronary artery angiography.
All patients underwent a standard Bruce protocol exercise testing. We performed continuous monitoring of HR, and patients were encouraged to reach their peak physical effort. For metabolic calculations, the volume of inspired oxygen at peak exercise (VO2max) was obtained indirectly using the following formula: VO2max = 14.76 to 1.379 t + 0.451t2 - 0.012t3, where t is the duration in minutes22. The load was expressed as metabolic equivalents, in which 1 MET corresponds to 3.5 mL/kg·min VO2 inspired, referring to rest21. During testing, the individuals were continuously monitored with three-lead ECG.
Ischemic electrocardiographic abnormalities on exercise were considered to be horizontal or downsloping ST segment depression
The left ventricular wall motion was accessed semiquantitatively by an experienced echocardiographer with level III training as recommended by the American Society of Echocardiography. Wall motion at rest and on exercise was scored 1-5 (1 = normal) according to the 16-segment model23. Left ventricular wall motion score index (MSI) was determined at rest and immediately after exercise and expressed as the sum score of segments divided by the number of segments viewed.
Furthermore, left ventricular systolic function was also studied. Based on the MSI, patients were classified as normal (equal to 1), with mild ventricular dysfunction (between 1.01 and 1.6), with moderate ventricular dysfunction (between 1.61 and 2) and severe ventricular dysfunction (greater than 2).
The development of segmental wall motion abnormalities induced by stress was considered an indicator of myocardial ischemia.
To identify the parameters independently associated with chronotropic incompetence, a logistic regression model was determined. Variables that presented p <0.25 in the univariate analysis were included in the multivariate analysis. A variable selection backward procedure was used. p <0.05 was adopted as a criterion for keeping variables in the model. The capacity to discriminate the final model between competent and incompetent patients was evaluated using the area under the curve (AUC) of a receiver operating characteristic, and model fit was assessed by the Hosmer-Lemeshow test (p> 0.05). All calculations were carried out using the Statistical Package for Social Sciences version 17 (SPSS 17, Chicago IL).
Clinical characteristics: We studied 867 (48.2%) men and 931 (51.8%) women with a mean age of 48.4 ± 7.5 years (ranging between 21-59 years). Among the 1798 patients eligible for the study, the IG was composed of 270 (15%) patients and the CG, 1528 (85%).
Comparing the groups (IG vs. CG), some clinical variables showed a higher frequency in IG. These variables include history of chest pain and coronary risk factors, such as systemic hypertension, smoking, family history and obesity (
There was no significant difference in resting HR, reactive hypertension and arrhythmias between the groups. However, the elevation of systolic blood pressure (ΔSBP) during peak exercise was higher in the CG (p < 0.001). These patients were able to achieve, with statistical significance, a higher speed and a greater Bruce stage. This same group also showed higher frequency of ischemic electrocardiographic abnormalities (p < 0.001) during the test than the IG. On the other hand, the GI presented a higher frequency of dyspnea than the GC (p < 0.001) (
Wall motions, which defined the MSI, revealed a higher rate in IG on echocardiography performed immediately after exercise (p < 0.001). With regard to left ventricular (LV) systolic function, only a mild dysfunction was observed among ischemic individuals. Furthermore, there was a greater mass index in these patients (p < 0.001). There was no significant difference in LV relative wall thickness among the groups (
There were differences between the groups only on changes in the inferior wall and LV inferior septum, with greater frequency in incompetent patients (p <0.001 and p = 0.003, respectively) (
On the Hosmer-Lemeshow test, p = 0.531 was observed, therefore, the final model was considered appropriate. AUC of 0.78 (95% CI, 0.75 to 0.81, p < 0.001) was observed, and the capacity of discrimination of the final model was considered reasonable (
This study evaluated the clinical and echocardiographic parameters associated with HF, according to the chronotropic index in nonelderly patients. Out of the 1798 patients evaluated, 270 (15%) were chronotropic incompetent. Prior history of chest pain, dyspnea on examination and higher left ventricular mass indexes (LVMI) were shown to be independently associated with increased odds of HF. Higher values of METs and ΔPAS and ST segment depression were independently associated with lower odds of HF.
The prevalence of HR varies according to the population studied and the defining criterion of incompetence. In this study, we found a prevalence of HR similar to data from previous studies in which the prevalence ranged from 15 to 25%24.
Multivariate logistic regression analysis identified dyspnea on exertion as a parameter associated with HF. The presence of this symptom represents four-fold greater odds of being incompetent (p <0.0001). When evaluating patients with HF, studies in the literature report the symptom but do not examine its independent association regarding the abnormality of HR. The manifestation of dyspnea during stress testing for cardiac evaluation is of great prognostic relevance. The presence of this symptom on exertion is associated with a risk of death from cardiac causes four times higher than in asymptomatic patients and two-fold higher compared to those presenting typical angina, as demonstrated in a large population of patients with unknown history of CAD25,26.
With regard to physical capacity, incompetent individuals had a lower tolerance to stress. For each increment of three units in the METs, the odds of incompetence is reduced by 66% (p <0.0001). Similar results were found by other studies that confirm the inverse relationship between the presence of incompetence and physical capacity11,18,20,21,27,28. In a comparative study among users of pacemaker with fixed ventricular rate and variable rate during exercise, it was observed that the first group, which behaves like HF patients, presented worse tolerance to exertion29.
The analysis of ST segment depression is still a major marker of ischemia induced by exercise30,31. However, the accuracy of ST in patients with HF has been questioned; the examination is often characterized as ineffective or not diagnostic8,9. Although there is an association between incompetence and myocardial ischemia11, the imbalance between oxygen supply-consumption in incompetent patients would not be so encouraged to the point of developing electrocardiographic abnormalities suggesting ischemia, as typically occurs in competent patients, which would decrease the sensitivity of ST in incompetent patients. In this study, the higher incidence of ST-segment depression was associated with lower odds of HF (OR = 0.58; p = 0.0003), similar to what was described by Cay et al32. Maddox et al33 found ischemia on ECG in only 17% of incompetent patients, and Dresing al27, in 52% versus 65% of competent patients. Oliveira et al11 described 30% of abnormalities in the incompetent group versus 43% in the competent group (p <0.0001). Thus, these data should not be interpreted as an attempt to study the association between myocardial ischemia and heart failure, but as a reflection of the interference of HF in the manifestation of the marker of myocardial ischemia on ST (ST segment depression). Hence, there is a lower incidence of ST segment depression among incompetent patients not because of a lower frequency of myocardial ischemia in this group, but due to a lower frequency of electrocardiographic manifestation in the incompetent group. Therefore, stress electrocardiogram does not seem to be a good parameter to assess ischemia in incompetent patients, even in non-elderly patients.
ΔSBP during ET has been related to left ventricular performance34. Patients with good ventricular function were less likely to have HF (OR = 0.87, p = 0.001). At each increment of 10 mmHg, the odds of being incompetent are reduced by 13%. Similarly, Elhendy et al18 described a smaller ΔSBP in incompetent patients (35±30 vs. 50 ± 24, p = 0.0001). In other studies, we evaluated the systolic pressure at peak exercise, which also proved lower in these patients11,20,21,27,28,35.
Not only functional variables were associated with HF. The highest values of LVMI were associated with inadequate chronotropic response on exercise even after multivariate analysis. Because it is a measure at rest, it is suggested that incompetent patients, even the non-elderly ones, have structural cardiac changes, rather than simply functional changes, such as a smaller capacity to raise heart rate on exertion. At each increment of 10 g/m2 in LVMI, the odds of being incompetent is increased by 16% (p = 0.0001). These results were also found by Lauer et al36 in middle-aged asymptomatic individuals, where increased left ventricular mass and dilation of this heart chamber represented greater likelihood of reduced chronotropic response to exercise. Another study described a higher LV mass index in incompetent patients with a trend towards statistical significance (p = 0.06)20. In addition, left ventricular hypertrophy has been associated with a decreased probability of reaching the heart rate predicted for age in men and women37.
Although in the univariate analysis alone the index score of left ventricular wall motion, which represents ischemia on SE, was higher in patients with HF, this was not independently associated with HF in nonelderly patients. Nevertheless, in the literature, there are reports of HF as an important factor associated with myocardial ischemia and cardiovascular death11,18,21,25,27,35. However, these surveys either relied on univariate analysis or did not perform multivariate analysis with control for the variables used in this study, especially those related to the stress test.
Although myocardial ischemia is not independently associated with HF in this study, on multivariate analysis, the presence of previous chest pain raised 51% the odds of incompetence (p = 0.0111). There are other similar reports in the literature: Elhendy et al18 described the increased presence of typical angina in incompetent patients (25% vs. 13%; p <0.001), as well as Oliveira et al11 (18% vs. 7%, p <0.0001). This attenuation of heart rate increase during exercise may be, through unknown pathophysiological means, a protection mechanism intended to reduce myocardial oxygen demand. Thus, HF would be associated with symptomatic ischemia (patients with chest pain) rather than myocardial ischemia per se. Further studies with control for confounding factors are needed to elucidate the presumed association between heart failure and myocardial ischemia in non-elderly patients.
The limitations of this study include the metabolic evaluation performed using the indirect method of calculation VO2max. In future studies, we would need to evaluate patients by cardiopulmonary exercise testing to confirm the association between HF and reduced exercise tolerance. Because it is a cross-sectional study, the findings do not allow diagnostic and predictive conclusions. Therefore, additional studies addressing the longitudinal design of HF are needed. As a highly selected sample was analyzed, we must be cautious in extrapolating the results found to other populations, such as elderly patients or patients with established CAD.
HF is still an underestimated diagnosis in clinical practice whose significance remains unclear, and may even be multifactorial. This study identified some factors associated with HF in the subgroup of nonelderly patients and may serve as a starting point for further pathophysiological or prognostic studies. But the most interesting point of attention for clinicians facing a non-elderly patient with chronotropic incompetence is to consider him/her as an individual with a potentially abnormal left ventricular mass index with chest pain and dyspnea on exertion and therefore monitoring him/her in greater detail.
HF is associated with the structural parameter of left ventricular mass index and functional parameters, such as dyspnea on exertion, history of chest pain and lower values of METS. In addition, chronotropic incompetence does not appear to increase the chance of myocardial ischemia in non-elderly patients.