Zátěžové testy – některé patofyziologické aspekty a jejich důsledky pro volbu testu a interpretaci J.Radvanský Klinika rehabilitace a tělovýchovného lékařství UK - 2.LF
Feb 10, 2016
Zátěžové testy – některé patofyziologické aspekty a jejich
důsledky pro volbu testu a interpretaci
J.Radvanský Klinika rehabilitace a tělovýchovného
lékařství UK - 2.LF
Tepové rozpětí (tepová rezerva) pacienta
• HRmax (dosažitelná) - HR klidová• HRmax NORMA: 220-věk , 2 SD cca 15
tepů (!)• Adaptací na zátěž klesá HR klidová• Betablokátory: zásadní roli hraje jejich
farmakokinetika. Lineární vztah zátěž - HR zůstává, ale HR má méně strmý vzestup, závislý na momentální hladině BB
Problematika HRmax a úskalí interpretace
• U mladých v naprosté většině případů lze bez rizika dosáhnout „true“ maximální zátěže. S věkem stoupá četnost těch kteří ukonči zátěž pro patologické symptomy „SLE“
• S věkem významně stoupá i chronotropní inkompetence SA uzlu (ischemická i farmakologická z betablokátorů)
• Při HRmax SLE : W170 i W 170/kg ztrácejí jakoukoliv výpovědní hodnotu
• Interpretaci významně pomůže analýza výměny dých. plynů: byl RER > 1,1 ?. VO2max ?
Fyziologicky versus symptomaticky limitovaná
zátěž (SLE)
• Zdravý dospělý končí pro kombinaci svalové únavy a emočně nepříliš negativně vnímaného zadýchání.
• SLE: zátěž ukončena pro symptomy jiné.• Udávejme vždy příčinu SLE + oběhové
parametry v době ukončení zátěže.
Ukončení zátěžového testu pro symptomy udané pacientem
• oprese, palpitace• dušnost - pro dif. Dg. vhodný pulzní
oxymetr a monitorace výměny dých. plynů• porucha hybného systému (některé typy
poruch vedou k vyšší SLE na běhátku)• nevolnost, závrať• „nevůle pokračovat“.
Ukončení zátěže z objektivních příčin:patologie na EKG
• Progredující těžká porucha repolarizační fáze EKG. ( ad ST deprese: každá unifikace je příliš simplifikující; senzitivita a specificita testu JE funkcí zkušenosti hodnotitele).
• Zátěží indukované závažné poruchy srdečního rytmu. (např. progrese AV bloku, vznik komorové nebo supraventrikulární tachykardie, prudké zvýšení počtu KES a jejich přechod uniformních na polymorfní.)
Ukončení zátěže z objektivních příčin: patologie mimo EKG
- Vzestup systolického TK nad rozumné meze..( hodnocení relativního vzestupu proti klidu > 35 mmHg na každý 1W/kg zátěže a ne pouze absolutně 240 mmHg).
- Pokles STK při vyšším stupni zátěže proti stupni předchozímu o více než 30 mmHg.
- Dezorientace pacienta během zátěže. - Prudký pokles saturace Hb pod 80 %.- Spotřeba kyslíku klesá při stoupající zátěži.
Anaerobní, stresový práh• 1973 Anaerobní práh (AT) - nejvyšší intenzita zátěže
v rovnovážném stavu, na které se ještě neobjevuje metabolická acidóza a biochemické změny + změny ve výměně dých. plynů s tím spojené. Klíčovou úlohu při vzniku SP hraje centrální redistribuce krve v neprospěch jater.
• Zatímco vytrvalostní sportovec při překročení AT riskuje pouze předčasné vyčerpání, pacient s ICHS riskuje při několikaminutovém překročení AT život ohrožující arytmii.
• Paradoxem výbavy zátěžových laboratoří je to, že u kardiologů je analyzátor výměny dýchacích plynů raritou, u sportovců samozřejmostí
Pacient se sníženou koron. rezervou s omezením srd. výdeje v zátěži: pro zátěž
nad AT oproti zátěži pod AT platí:• V ischemických oblastech proarytmogenní situace:
anaerobní glykolýza + acidóza přitékající krve.• Laktacidémie stoupá vysoko nad 4 mmol/l.• Nouzová redistribuce u něj nastává velmi brzy, takže AT
má v nápadně nízkém procentu své „teoretické“ (ne symptomaticky limitované) tepové rezervy.
• HRmax SLE může mít po čase pod i nad AT. Kardiální příčina SLE sníží AT více než třeba artróza kolene.
• Pokud HRmax SLE > HR v AT , ale blízko sebe: pacient v běžném životě často nad AT. Riziko: arytmie, únavnost, neschopnost odhadnout mezní zátěž
Ergometr vs. běhátko
• E+ méně EKG artefaktů z pohybu, méně kardiálních příhod i úrazů, výsledky jsou reproducibilnější, snáze se měří TK.
• E- zapojení menšího množství svalových skupin• E- nelze při artrózách kolene, chodit ještě lze • E- pohybový stereotyp, na který část pacientů není
zvyklá, nelze použít u malých dětí• Normy z ergometru nelze použít na běhátko a
naopak. Např. HRmax, VO2max jsou na ergometru o cca 5 - 15% nižší (neplatí to pro sportovce - cyklisty)
Základní typ ergometrického protokolu
normálně zdatní - schopni rychlé chůze
-0,5
0,5
1,5
2,5
3,5
délka jednoho stupně 150 a více sec, vždy do steady state
zátěž (W/kg)
Kombinovaný protokol pro VO2max + ATzátěž pro čtyřicátníky
méně zdatný muž nebo zdatnější žena
00,51
1,52
2,53
3,54
0 3 6 9čas (min)
zátěž (W/kg)
Méně obvyklé laboratorní formy zátěže u kardiologického
pacienta• Dynamická zátěž: běhátko, klikový
ergometr• Statická zátěž: dynamometrie – nejčastěji
handgrip, 1/3 nebo 1/2 max. volní kontrakce do vyčerpání
• Ortostatický test na sklopném lůžku. • Farmakologická zátěž – Dobutamin,
dipyridamolový test a.j.• HRV: „short term“ příliš závislá na momentálním
ladění pacienta. Věrohodnější výsledky z Holteru
Ruční dynamometr - handgrip• Zejména u hypertoniků s ambicemi na fyzickou práci
horními končetinami (rytí, nošení břemen, stavební práce, windsurfing, silové sporty)
• Typ handgripu a volba protokolu ovlivní výdrž, tlak méně
• Jen malý rozdíl reakce TK vsedě a vleže• !! V žádném případě neměřit TK až po uvolnění stisku. • Na rozdíl od ergometrie dává validní diastolický TK• Hraniční DTK 120 mmHg adolesc.,dospělí 130 mmHg.• Hraniční STK 200 mmHg u dospělých.• Jen raritně nalezneme pacienta s hypertonickou reakcí
systolického tlaku na handgrip a normotonickou reakcí na dynamickou zátěž.
VO2max „true“, skutečné - nelimitované symptomaticky
Spotřeba kyslíku už dále nestoupala, ačkoliv zátěž ještě dále stoupala, nebo spotřeba vytvořila plató délky > 60 sec u velmi rychlého analyzátoru.
• V době dosažení této hodnoty byl výdej CO2 vyšší než spotřeba kyslíku, takže respirační výměnný koeficient RER (poměr vydaného CO2 a přijatého O2 ) byl vyšší než 1,1. RER stoupá i při neurotické hyperventilaci. S touto výjimkou je RER nedostižným markerem dosažení skutečného maxima.
• U pacientů s větší limitací srdečního výdeje je ale i VO2max závislý na zátěžovém protokolu.
Problematika zdatnosti seniorů
• Nedělají se populační normy zdravých - takoví senioři jsou výjimečně zdatní
• „Devastating decondition of senior“• Na 6 stupňové škále zdatnosti se při běžném
infektu senior propadne o 3 stupně, takže jen 2 nejvyšší skupiny jsou soběstačné již v rekonvalescenci.
• Skupiny s vyšší zdatností mají méně pádů.
Maximální spotřeba kyslíku nebo její ekvivalent v podobě maximální
dosažené zátěže u seniora
• jsou zřejmě nejlepší a v podstatě jediné exaktní prediktory mortality starších osob zjištěné opakovaně z více studií.
• Každý 1 MET maximální spotřeby kyslíku (zvýšení spotřeby kyslíku o 3,5 ml/kg/min) snižuje mortalitu v následujících letech o 11 - 18 procent.
• Zdatnost seniora se tak stává nejspolehlivějším celkovým markerem zdraví vůbec.
Vyšetření zdatnosti senioramá tři základní roviny
• Symptomatickou: zdatnost limitována symptomaticky (SLE) – nejčastěji bolestí z poruchy hybného systému, či lokální ischémie pracujících svalů, stenokardie, dušností původu kardiálního i plicního, patologickou únavou při nízkém srdečním výdeji v zátěži
• Funkčně - metabolickou: ta je pouze u vybraných pacientů zjistitelná standardním vyšetřením stupňovanou zátěží do „true“ maxima
• Volní: zdatnost limitována volními vlastnostmi Jestliže je pacient limitován nejistotou, negativní zkušeností s intenzivní zátěží, nebude ochoten tolerovat laboratorní test až do maxima.
Max. spotřeba kyslíku - muži
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
52
54
56
58
60
62
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55
věk (r.)
VO2m
ax/k
g (m
l*min-1
/kg)
+/-
2SD
Závěr• Původní dominantní indikace zátěžového
testu - diagnostika stavů se sníženou koronární rezervou pomocí zátěžového EKG - se postupně přesouvá směrem k hodnocení prognózy, efektu léčby a k terapii pohybem.
• Dobrá znalost zátěžové fyziologie zůstává nutnou podmínkou interpretace testů i léčebného úspěchu pohybové terapie..
Max. spotřeba kyslíku - ženy
1819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55
věk (r.)
VO2m
ax/k
g (m
l*min-1
/kg)
+/-2
SD
HRmax na ergometru - muži
145
150
155
160
165
170
175
180
185
190
195
200
205
210
215
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55
věk (r.)
Tfm
ax +
/-2SD
(min
-1)
HRmax na ergometru - ženy19
319
319
319
319
519
719
919
919
919
919
919
919
919
919
819
719
619
519
419
319
219
119
018
918
818
718
718
618
518
418
318
218
218
118
017
917
817
717
617
517
417
317
217
1
177 177 178 179180182184
184
184
184
184
184184
184
183
182
181
180
179
178
177
175
174
173
172
170
170
168
167
165
164
163
162
161161
161
161
161161161
161
162
162162
209
209
208
207210212214
214
214
214
214
214
214
214
213
212
211
210
209
208
207
207
206
205
204
204 204
204
203
203
202
201 202
201
199
197
195
193
191
189
187
184
182
180
160
165
170
175
180
185
190
195
200
205
210
215
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55
věk (r.)
Tfm
ax +
/-2SD
(min
-1)
Populační hodnoty Wmax, Wmax/kg, W170 Věk[roky]
Wmax [W]
Wmax/kg [W/kg]
W170 [W]
M Ž M Ž M Ž
18 278 190 4,1 3,3 178 10325 283 185 3,8 3,1 193 10935 264 174 3,4 2,7 195 11545 242 164 3,1 2,4 195 12155 220 154 2,7 2,1 195 127
SD 38 31 0,5 0,5 50 29
Srovnání klikového a bicyklového ergometru při přepočtu „poloviční zátěž na horní ¨konč. vyvolá podobnou odezvu“
[rumpál 0,25 - 0,5 - 0,75 W/kg - max][ ergometr 0,5 - 1,0 - 1,5 W/kg - max]
- tepová frekvence:
020406080
100120140160180200
SF [t
ep/m
in]
1.st 2.st 3.st maxZátěž
Graf č.2 SF-KESF-BE
Srovnání klikového a bicyklového ergometru při premise „poloviční zátěž na horní končetiny vyvolá
podobnou odezvu“
- systolický krevní tlak
020406080
100120140160180
TKs
[mm
Hg]
1.st 2.st 3.st maxZátěž
Graf č.3a TKs-KETKs-BE
Srovnání klikového a bicyklového ergometru při premise „poloviční zátěž na horní končetiny vyvolá podobnou odezvu“
- spotřeba kyslíku
0
10
20
30
40
50
VO2/
kg [m
l/min
]
1.st 2.st 3.st maxZátěž
Graf č.4 VO2-KEVO2-BE
Vztah zdatnosti k pracovní kapacitě: příklad I• žena 50 kg a muž 100 kg, zdraví, mají každý nést do kopce
náklad, vyžadující energ. výdej ekvivalentní spotřebě kyslíku 2000 ml/min: ke klidové spotřebě cca 5 ml/kg/min přidá žena 2000/50 tedy 40.. požadovaný energetický výdej bude ekvivalentní spotřebě 45 ml/kg/min, tedy nad hranicí jejích možností. Muž přidá ke svým 5 ml/kg/min klidové spotřeby 2000/100 tedy 20 ml/kg/min. Jeho spotřeba kyslíku 25 ml/kg/min bude u zdravého vnímána jako střední intenzita zátěže.
• Rozdíl hodnocení fyzikálně identické práce je biologicky dán zejména množstvím svalové hmoty, věkem a méně rozdílem pohlaví (+ faktory zdravotní, psychologické, sociálně – motivační).
Vybrané termíny zátěžové fyziologie pro interpretaci testů: Typy zátěže s dominancí anaerobní glykolýzy
• První polovina iniciální fáze zátěže.. cca 2 minuty po začátku každého dalšího stupně
• Práce nad anaerobním prahem v rovnovážném stavu: mezi AT a maximem stoupá jak aerobní tak anaerobní glykolýza
• Supramaximální zátěž (anaerobní glykolýza stoupá, spotřeba kyslíku nikoliv)
• Kontinuální statická zátěž fázických svalů horních končetin
Zátěžový protokol pro ergometrii bez analýzy výměny dýchacích plynů
• 1W/kg odpovídá běžné rychlejší chůzi • Podle odhadu zdatnosti pacienta začínáme od
subjektivně lehké intenzity, obvykle 0,5 - 1 W/kg hmotnosti, se zvyšováním po 0,25 až 1,0 Wattu na kilogram hmotnosti na každý zátěžový stupeň.
• Dobrý odhad protokolu dávkovaného dle hmotnosti zcela kompenzuje pohlavní rozdíly ve zdatnosti.
• Stupňů má být nejméně 3 nejvíce 6. Na nižších stupních zátěže je možno zvýšit intenzitu vždy po dosažení rovnovážného stavu (!)
Zátěžový protokol pro test s analýzou výměny dýchacích plynů
• Výbava: rychlý analyzátor výměny dýchacích plynů + pulzní oxymetr + EKG + ergometr
• nejvhodnější protokol s dvěma stupni zátěže podle hmotnosti pacienta, následovaný kontinuálně zvyšovanou zátěží do maxima. První stupeň do rovnovážného stavu má pacient subjektivně hodnotit jako zátěž lehkou, tedy obvykle 0,5 až 1W/kg.
• druhý stupeň délky tří minut má být pro pacienta nastaven na úroveň subjektivně středně těžké zátěže.
• Místo třetího stupně zvyšujeme kontinuálně zátěž do maxima během dalších 2 až 6 minut.
K čemu spiroergometrie proti ergometrii
• Na protokolu méně závislé stanovení zdatnosti, možnost stanovit AT a tedy optimální tréninkovou zátěž pro pohybovou terapii.
• S moderními analyzátory lze lépe zjisti podíl postižení plic na dušnosti pacienta.
• VO2max vyjadřuje maximální schopnost aerobně produkovat makroergní fosfáty, je globálním ukazatelem výkonnosti celého transportu dýchacích plynů od zevního prostředí až po mitochondrie. Vyjadřuje zároveň také schopnost pacienta zapojit najednou co nejvíce motorických jednotek a vzdorovat ochrannému inhibičnímu reflexu - únavě.