abcimgABC Imagem CardiovascularArq Bras Cardiol: Imagem cardiovasc.2675-312XSociedade Brasileira de Cardiologia10.36660/abcimg.20240042iabcimg.20240042iReview ArticleMy Approach to Semi-Supine Bicycle Stress Echocardiography: Is It the Best Modality for Brazil?https://orcid.org/0000-0002-9971-8236StangenhausCarolinaConception and design of the researchacquisition of datawriting of the manuscript and critical revision of the manuscript for intellectual content1OliveiraFernando Rodrigues da CamaraConception and design of the researchacquisition of datawriting of the manuscript and critical revision of the manuscript for intellectual content1CordovilAdrianaConception and design of the researchacquisition of datawriting of the manuscript and critical revision of the manuscript for intellectual content1Hospital Israelita Albert EinsteinSão PauloSPBrazilHospital Israelita Albert Einstein, São Paulo, SP – Brazil • Hospital Israelita Albert Einstein. Avenida Albert Eisbtein, 726. Postal Code: 05652-900. São Paulo, SP – Brazil E-mail: adriana.cordovil@hotmail.com
Editor responsible for the review: Marcelo Tavares
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
260820242024373e20240042220520242705202431052024This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution LicenseKeywordsEchocardiographyCoronary Artery DiseaseExerciseIntroduction
Physical stress echocardiography is a firmly established method in the diagnosis and prognosis of coronary artery disease.1–3 Compared to pharmacological stress echocardiography, it is physiological, does not depend on venoclysis, and is free of side effects. Physical exercise preserves the normal electromechanical response and provides valuable prognostic information about a patient's functional status. Therefore, physical stress is the test of choice for assessment of myocardial ischemia in patients who are capable of exercise.4 The main differences between methods are displayed in Table 1.
Different stress modalities and their respective characteristics
Exercise (Bicycle/treadmill)
Inotropes/chronotropes (Dobutamine)
Vasodilator (Dipyridamole/adenosine)
Physiology
Preserves electromechanical response
Beta-1 adrenergic agonist with the effect of increased heart rate and/or contractility
Effect on A2A adenosine receptors; increased coronary blood flow
Test selection
Test of choice for patients who can perform adequate level of exercise Bicycle is preferrable for assessing diastolic function
Patients who are not able to perform physical exercise Preferrable for assessing myocardial viability
Test of choice for myocardial perfusion
Characteristics
Increases myocardial oxygen demand
Increases myocardial oxygen demand
Increases coronary blood flow
Hemodynamic response
Heart rate
↑↑
↑↑
↑
Stroke volume
↑↑
↓ or no change
No significant change
SBP
↑↑ (50%)
↑
↓
Contractility
↑
↑
No change
Myocardial blood flow
↑
↑
↑
Contraindications
Unstable or complicated ACS Severe cardiac arrhythmias (VT, complete AVB) Resting SBP > 180 mmHg
Bronchospasm Significant hypotension Unstable or complicated ACS Severe cardiac arrhythmias (VT, complete AVB)
AVB: atrioventricular block; ACS: acute coronary syndrome; LV: left ventricle; SBP: systolic blood pressure; VT: ventricular tachycardia. Adapted from the Guidelines for Performance, Interpretation, and Application of Stress Echocardiography in Ischemic Heart Disease: From the American Society of Echocardiography.
The most frequently used tools for this method are treadmill and cycle ergometer (ergometric bicycle or semi-supine bicycle). Echocardiography performed during physical exertion on a bicycle offers an advantage in relation to a treadmill, because it is possible to obtain images in real time, rather than after exercise.5 Continuous monitoring of myocardial contractility makes it possible to define the exact moment, that is, at which heart rate the change occurs in patients with a positive test. If this alteration occurs at low heart rates or low double product, the presence of severe coronary stenosis or multivessel disease is inferred, thus providing valuable prognostic information.6 A semi-supine bicycle offers advantages in relation to a supine bicycle due to its structure, which consists of coupling a cycle ergometer system to a hospital bed, where the patient can lie or sit to pedal while the doctor acquires the images.
In addition to detecting myocardial ischemia and viability, bicycle stress echocardiography is also indicated for assessment of patients who complain of dyspnea, making it possible to study diastole,7–9 detect and follow pulmonary hypertension,4 and monitor hypertrophic cardiomyopathy.10
Contraindications to physical stress include unstable or complicated acute coronary syndrome, severe cardiac arrhythmias (ventricular tachycardia, complete atrioventricular block), and moderate to severe systemic arterial hypertension (resting systolic blood pressure above 180 mmHg).4
My approach
To perform physical stress echocardiogram using a semi-supine bicycle accurately and safely, we follow a specific protocol. The nursing team responsible for the initial interview receives patients with the application of a questionnaire and preparation for the test. Patients are advised to consume their usual diet up to 2 hours before the exam or a light meal up to 1 hour before. During the interview, we consult the medical request and the reason for referral, personal and family cardiovascular history, presence of manifest atherosclerotic disease or its risk factors, comorbidities, and current or previous symptoms. A brief review of medical records is performed, and previous cardiovascular exams are made available to the examiner.
The physician responsible for the exam must fill out our institution's safety checklist, verifying absolute contraindications to the test. A free and informed consent form is applied. The patient is positioned on the semi-supine bicycle and monitored with 12-lead electrocardiogram, with appropriate skin preparation if necessary, non-invasive blood pressure, and pulse oximetry (Figure 1). We use a semi-supine bicycle made by the company Inbramed, which allows vertical inclination of up to 40 degrees and horizontal rotation of up to 30 degrees using an electronic control (Figure 2). It accommodates patients weighing up to 150 kg and allows the load to be increased by 1 watt up to a maximum level of 240 watts at 60 rotations per minute. The semi-supine bicycle has a panel so that rotations per minute can be viewed in real time. Patients are instructed to maintain 60 rotations per minute. Load control and electrocardiographic recording are done using a compatible TEB APEX ergometry system (Figure 3). A particular feature of our service is that we requested a safety belt adapted to the semi-supine bicycle in order to increase patients’ perception of stability. Movements of longitudinal and transverse rotation allow for ideal adjustment of the patient's position to optimize both physical effort in the supine or semi-sitting position and image quality by allowing the patient to lean to the left (Video 1).
The patient is positioned on the semi-supine bicycle and monitored with 12-lead electrocardiogram, with appropriate skin preparation if necessary, non-invasive blood pressure, and pulse oximetry.
Semi-supine bicycle made by the company Inbramed allows vertical inclination of up to 40 degrees and horizontal rotation of up to 30 degrees using an electronic control.
Load control and electrocardiographic recording are done using a compatible TEB APEX ergometry system.
The echocardiography device should have all usual preset adjustments made, including the use of harmonics to better visualize the endocardial border. The examination then begins with a resting echocardiogram; at this moment, special attention must be paid to conditions that contraindicate physical stress or that may cancel the need to conduct the examination under stress.
After conducting a complete resting examination, images are captured during physical exertion using a specific protocol, which allows comparative analysis of images in different phases of exertion in quad-screen format. Physical or pharmacological stress presets can be used, depending on the examining physician's recording preference.
The ramp protocol is applied during the test, with a load increase every 2 minutes. In our service, we have chosen to use the formula recommended by Wasserman et al.11 to calculate the load increase (Figure 4), with a 50% reduction if the patient has previous heart disease. We use the Borg scale12 to analyze subjective perception of effort. According to the examiner's experience, the capture of peak images begins before the patient interrupts exertion due to exhaustion. Throughout the examination, a nursing professional records vital signs and the load used in the specific protocol. The test is concluded when the patient reaches physical exhaustion, when maximum heart rate is reached, when any of the diagnostic targets are obtained, or when interruption criteria occur.
Image of the system using the formula recommended by Wasserman to calculate load increase, with a 50% reduction if the patient has previous heart disease.
Conclusion
Physical stress echocardiography provides physiological parameters, with the advantage of lower cost compared to pharmacological stress echocardiography. It is the exam of choice in patients who are physically capable. The semi-supine bicycle is a valuable alternative to the treadmill and conventional bicycle in the evaluation of patients with heart disease, and it is easily adapted in echocardiography laboratories and widely accepted by patients. It allows real-time image visualization with accuracy and quality. In addition to providing information about myocardial contractility, it makes it possible to assess gradients in native valves, prostheses, hypertrophic cardiomyopathy, measurement of pulmonary artery pressure, and diastole. It is an excellent choice for echocardiography laboratories in Brazil.
Special thanks to the nursing technician Silvio Marcos Pereira da Cruz who participated in the photographs.
There were no external funding sources for this study.
This study is not associated with any thesis or dissertation work.
This article does not contain any studies with human participants or animals performed by any of the authors.
ReferencesRyanTBicycle Stress EchocardiographyEchocardiography19929210711610.1111/j.1540-8175.1992.tb00446.xRyan T. Bicycle Stress Echocardiography. Echocardiography. 1992;9(2):107-16. doi: 10.1111/j.1540-8175.1992.tb00446.x.PicanoEStress Echocardiography2nd ed.BerlinSpringer1994Picano E. Stress Echocardiography. 2nd ed. Berlin: Springer; 1994.RyanTFeigenbaumHExercise EchocardiographyAm J Cardiol19926920828910.1016/0002-9149(92)90650-nRyan T, Feigenbaum H. Exercise Echocardiography. Am J Cardiol. 1992;69(20):82-9. doi: 10.1016/0002-9149(92)90650-n.PellikkaPAArruda-OlsonAChaudhryFAChenMHMarshallJEPorterTRGuidelines for Performance, Interpretation, and Application of Stress Echocardiography in Ischemic Heart Disease: From the American Society of EchocardiographyJ Am Soc Echocardiogr202033114110.1016/j.echo.2019.07.001Pellikka PA, Arruda-Olson A, Chaudhry FA, Chen MH, Marshall JE, Porter TR, et al. 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São Paulo: Manole; 2000.10.36660/abcimg.20240042Artigo de RevisãoComo Eu Faço Ecocardiograma sob Estresse em Ciclomaca: É a Melhor Modalidade para o Brasil?https://orcid.org/0000-0002-9971-8236StangenhausCarolinaConcepção e desenho da pesquisaobtenção de dadosredação do manuscrito e revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo intelectual importante1OliveiraFernando Rodrigues da CamaraConcepção e desenho da pesquisaobtenção de dadosredação do manuscrito e revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo intelectual importante1CordovilAdrianaConcepção e desenho da pesquisaobtenção de dadosredação do manuscrito e revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo intelectual importante1São PauloSPBrasilHospital Israelita Albert Einstein, São Paulo, SP – Brasil • Hospital Israelita Albert Einstein. Avenida Albert Eisbtein, 726. CEP: 05652-900. São Paulo, SP – Brasil E-mail: adriana.cordovil@hotmail.com
Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.
Editor responsável pela revisão: Marcelo Tavares
Palavras-chaveEcocardiografiaDoença da Artéria CoronarianaExercício FísicoIntrodução
O ecocardiograma sob estresse físico é um método consagrado no diagnóstico e prognóstico de doença arterial coronariana.1–3 Comparado ao ecocardiograma sob estresse farmacológico, é fisiológico, não depende de venóclise e é isento de efeitos colaterais. O exercício físico preserva a resposta eletromecânica normal e fornece informações prognósticas valiosas sobre o estado funcional do paciente. Assim, o estresse físico é o teste de escolha para avaliar isquemia miocárdica em pacientes capazes de se exercitar.4 As principais diferenças entre os métodos estão expostas na Tabela 1.
As diferentes modalidades de estresse e suas respectivas características
Exercício (Bicicleta/esteira)
Inotrópico/cronotrópico (Dobutamina)
Vasodilatador (dipiridamol/adenosina)
Fisiologia
Preserva a resposta eletromecânica
Agonista Beta-1 adrenergético com efeito de aumento da FC e/ou contratilidade
Efeito nos receptores de adenosina A2A – aumento do fluxo sanguíneo coronário
Seleção do teste
Teste de escolha para pacientes que podem realizar nível adequado de exercício Bicicleta é preferível para avaliar função diastólica
Pacientes incapazes de realizar exercício físico Preferível para se avaliar viablilidade miocárdica
Teste de escolha para perfusão miocárdica
Características
Aumenta demanda de oxigênio miocárdico
Aumenta demanda de oxigênio miocárdico
Aumenta o fluxo sanguíneo coronário
Resposta hemodinâmica
Frequência cardíaca
↑↑
↑↑
↑
Volume sistólico
↑↑
↓ ou sem alteração
Sem alteração significativa
Pressão arterial sistólica
↑↑ (50%)
↑
↓
Contratilidade
↑
↑
Sem alteração
Fluxo sanguíneo miocádico
↑
↑
↑
Contraindicações
SCA instável ou complicada Arritmias cardíacas graves (TV, BAV completo) PAs > 180 mmHg no repouso
Obstrução hemodinâmica significativa da via de saída do VE SCA instável ou complicada Arritmias cardíacas graves (TV, BAV completo) PAs > 180 mmHg no repouso
BAV: bloqueio atrioventricular; PAS: pressão arterial sistólica; SCA: síndrome coronariana aguda; TV: taquicardia ventricular; VE: ventrículo esquerdo. Adaptação de Guidelines for Performance, Interpretation, and Application of Stress Echocardiography in Ischemic Heart Disease: From the American Society of Echocardiography.
Os meios mais utilizados no método são esteira ergométrica e cicloergômetro (bicicleta ergométrica ou ciclomaca). O ecocardiograma realizado durante esforço físico em bicicleta oferece vantagem em relação à esteira ergométrica por permitir a obtenção das imagens em tempo real, e não após o exercício.5 A monitorização contínua da contratilidade miocárdica permite definir o exato momento, isto é, com qual frequência cardíaca ocorre a alteração em pacientes com teste positivo. Se tal alteração ocorre em baixas frequências cardíacas ou baixo duplo-produto, infere-se a presença de estenose coronariana severa ou doença multiarterial, informações prognósticas preciosas.6 A ciclomaca oferece vantagens em relação à bicicleta supina devido à sua estrutura, que consiste em um acoplamento do sistema cicloergômetro à uma maca, onde o paciente pode deitar-se ou sentar-se para pedalar enquanto o médico adquire as imagens.
Além da detecção de isquemia e viabilidade miocárdica, a ecocardiografia sob estresse físico em bicicleta também é indicada na avaliação de pacientes com queixa de dispneia, proporcionando o estudo da diástole,7–9 a detecção e acompanhamento de hipertensão pulmonar4 e monitorização da miocardiopatia hipertrófica.10
As contraindicações ao estresse físico incluem a síndrome coronária aguda instável ou complicada, arritmias cardíacas graves (taquicardia ventricular, bloqueio atrioventricular completo) e hipertensão arterial sistêmica moderada a severa (pressão arterial sistólica em repouso acima de 180 mmHg).4
Como eu faço
Para a realização do ecocardiograma sob estresse físico em ciclomaca com acurácia e segurança, seguimos um protocolo específico. O paciente é recebido pela equipe de enfermagem responsável pela entrevista inicial com aplicação de questionário e preparo para o teste. Orienta-se consumo da dieta habitual até duas horas antes do exame, ou de refeição leve até uma hora antes. Na entrevista, são conferidos o pedido médico e o motivo de sua solicitação, antecedentes pessoais e familiares cardiovasculares, presença de doença aterosclerótica manifesta ou de seus fatores de risco, comorbidades e sintomas atuais ou pregressos. Uma breve revisão do prontuário é realizada e exames cardiovasculares anteriores são disponibilizados ao examinador.
O médico responsável pelo exame deve preencher o checklist de segurança da nossa instituição, verificando as contraindicações absolutas ao teste. Termo de consentimento livre e esclarecido é aplicado. O paciente é posicionado na ciclomaca, monitorizado com eletrocardiograma de 12 derivações, com devido preparo da pele se necessário, a pressão arterial não invasiva e oximetria de pulso (Figura 1). Utilizamos a ciclomaca da empresa Inbramed que permite a inclinação vertical de até 40 graus e rotação horizontal de até 30 graus por meio de controle eletrônico (Figura 2). Ela comporta pacientes de até 150 kg e permite o incremento de carga de um em um watt até o nível máximo de 240 watts a 60 rotações por minuto. A ciclomaca dispõe de painel para que as rotações por minuto sejam visualizadas em tempo real. O paciente é orientado a manter as rotações em 60 por minuto. O controle da carga e registro eletrocardiográfico é feito através de sistema de ergometria compatível TEB APEX (Figura 3). Como particularidade do nosso serviço, foi solicitada a adaptação de cinto de segurança à ciclomaca, para aumento da percepção de estabilidade do paciente. Os movimentos de rotação longitudinal e transversal possibilitam o ajuste ideal da posição do paciente para otimizar tanto esforço físico na posição supina ou semissentada quanto a qualidade de imagem ao possibilitar que o paciente fique inclinado para a esquerda (Vídeo 1).
O paciente é posicionado na ciclomaca, monitorizado com eletrocardiograma de 12 derivações com devido preparo da pele se necessário, pressão arterial não invasiva e oximetria de pulso.
Ciclomaca da empresa Inbramed que permite a inclinação vertical de até 40 graus e rotação horizontal de até 30 graus por meio de controle eletrônico.
O controle da carga e registro eletrocardiográfico é feito através de sistema de ergometria compatível TEB APEX.
O aparelho de ecocardiografia deve ter todos os ajustes habituais de preset realizados, incluindo o emprego da harmônica para melhor visualização da borda endocárdica. Inicia-se então o exame com a realização do ecocardiograma ao repouso, momento em que deve ser dada especial atenção às condições que contraindiquem o estresse físico ou que possam anular a necessidade de realização do exame sob estresse.
Após a realização de exame completo sob repouso, é iniciada a captura de imagens durante o esforço físico com a utilização de protocolo dedicado, que possibilite a análise comparativa das imagens nas diferentes fases do esforço no formato quad-screen. Podem ser utilizados presets de estresse físico ou farmacológico de acordo com a preferência de registro do médico examinador.
O protocolo aplicado no teste é o de rampa, com incremento da carga a cada 2 minutos. Em nosso serviço, optamos por utilizar a fórmula indicada por Wasserman et al.11 para cálculo do incremento de carga (Figura 4) com redução de 50% caso o paciente seja portador de alguma cardiopatia prévia. Utilizamos a escala de Borg12 para análise da percepção subjetiva de esforço. De acordo com a experiência do examinador, inicia-se a captura das imagens de pico antes que o paciente interrompa o esforço por exaustão. Durante todo o exame um profissional de enfermagem registra os sinais vitais e carga empregada em protocolo específico. O teste é finalizado por exaustão física do paciente, frequência cardíaca máxima atingida, se algum dos alvos diagnósticos forem alcançados ou na ocorrência de critérios de interrupção.
Imagem do sistema que utiliza a fórmula indicada por Wasserman para cálculo do incremento de carga com redução de 50% caso o paciente seja portador de alguma cardiopatia prévia.
Conclusão
O ecocardiograma sob estresse físico fornece parâmetros fisiológicos e tem a vantagem do menor custo em relação ao ecocardiograma sob estresse farmacológico. É o exame de escolha em pacientes capazes fisicamente. A ciclomaca é uma alternativa valiosa à esteira ergométrica e à bicicleta convencional na avaliação de pacientes cardiopatas, sendo facilmente adaptada nos serviços de ecocardiografia e amplamente aceita pelos pacientes. Permite com acurácia e qualidade a visibilização da imagem em tempo real. Além de fornecer informações sobre contratilidade miocárdica, permite avaliação dos gradientes em valvas nativas, próteses, em miocardiopatia hipertrófica, mensuração da pressão da artéria pulmonar e avaliação da diástole. É uma excelente escolha para os laboratórios de ecocardiografia do nosso país.
Agradecimento especial ao nosso técnico de enfermagem Silvio Marcos Pereira da Cruz que participou das fotos.
O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.
Não há vinculação deste estudo a programas de pós-graduação.
Este artigo não contém estudos com humanos ou animais realizados por nenhum dos autores.