04 Morawska.p65

Małgorzata Morawska1, Tomasz Rechciński2
1I
Oddział Wewnętrzny Szpitala w Pabianicach
2II
Katedra i Klinika Kardiologii Uniwersytetu Medycznego w Łodzi
Ergospirometryczna próba wysiłkowa
— problemy w interpretacji
i zastosowanie kliniczne
Cardiopulmonary exercise testing — clinical application and interpretation
Cardiopulmonary exercise testing (CPET) is a modern,
intensively developing diagnostic method. The basic
assessed parameters are VO2peak, VCO2, RER, VO2 AT.
The paper presents problems in interpretation of the
CPET measurements. The main reason of such problems are dependency of VO2peak on age, gender,
body mass and other factors. CPET is used to qualify
patients to a heart transplantation, surgical treatment in valvular heart diseases, differentiation of the
genetically induced hypertrophic cardiomiopathy
and left ventricle hypertrophy, to prognostic assessment of patients with chronic heart failure, and to
arrange physical rehabilitation of cardiac patients.
Key words: cardiopulmonary exercise test, heart
failure
Ergospirometryczna próba wysiłkowa (CPET, cardiopulmonary exercise testing) stanowi metodę łączącą test
wysiłkowy z pomiarami gazów w powietrzu oddechowym.
Pochłanianie tlenu (VO2) u chorych z niewydolnością
serca stało się wiarygodnym parametrem określającym
wydolność wysiłkową. Dostarcza on powtarzalnej
i obiektywnej informacji o stanie klinicznym i czynnikach
ograniczających tolerancję wysiłku. Dotyczy to dwóch
parametrów. Pierwszy z nich to maksymalne zużycie tlenu (VO2max), które zwiększa się wraz ze wzrostem obciążenia aż do osiągnięcia plateau, kiedy mimo wzrostu
Adres do korespondencji: dr med. Tomasz Rechciński
II Katedra i Klinika Kardiologii Uniwersytetu Medycznego w Łodzi
Szpital im. Władysława Biegańskiego
ul. Kniaziewicza 1/5, 91–347 Łódź
Tel./faks: (0 42) 653 99 09
Cardiovascular Forum 2007, 12, 3–4, 92–95
Copyright © 2007 Via Medica, ISSN 1897–1180
92
obciążenia już nie rośnie. Jest to tak zwany pułap tlenowy, czyli wydolność aerobowa organizmu. Drugim parametrem jest zużycie tlenu w szczytowej fazie wysiłku
(VO2peak). Wartość tę zwykle ocenia się u chorych z niewydolnością serca, którzy kończą wysiłek przed osiągnięciem VO2max ze względu na duszność ograniczającą ten
wysiłek. Krótkookresowy współczynnik zmienności dla
VO2peak wynosi 4,1–6,0%. Rezultatem przemian beztlenowych jest wzrost stężenia mleczanów we krwi do
2 mmol/l, co wyznacza próg beztlenowy, czyli RER = VCO2/
/VO2 = 1 (AT, anaerobe threshold lub RQ, respiratory
quotient). Osoby zdrowe osiągają próg beztlenowy przy
50–60% maksymalnego zużycia tlenu [1].
Próg beztlenowy i VO2peak wykorzystano w klasyfikacji niewydolności serca według Webera opartej na parametrach próby ergospirometrycznej (tab. 1).
Trudności interpretacyjne polegają na tym, że VO2peak
zależy między innymi od masy ciała, wieku i płci. Wpływ
masy ciała na VO2peak może prowadzić do myląco niskich
wartości VO2peak u pacjentów otyłych. Zwiększenie
objętości tłuszczu w organizmie człowieka może przyczyniać się do zmniejszania się VO2peak wraz z wiekiem,
dlatego lepsze byłoby odniesienie do tak zwanej beztłuszczowej masy ciała [2]. Rutynowe wykorzystanie
pomiaru VO2peak skorygowanego względem wartości
beztłuszczowej masy ciała jest utrudnione ze względu na
pułapki pomiarowe, koszty (absorbcjometria) i powtarzalność metody (technika fałdu skórnego).
Ergospirometryczna próba wysiłkowa
Tabela 1. Klasyfikacja Webera niewydolności serca oparta
na parametrach ergospirometrycznej próby wysiłkowej
Klasa niewydolności
serca[ml/kg/min]
VO2peak
beztlenowy
VO2 próg
[ml/kg/min]
A. Łagodna
> 20
> 14
B. Umiarkowana
16–20
11–14
C. Ciężka
10–16
8–11
D. Bardzo ciężka
< 10
<8
Opis próby ergospirometrycznej powinien uwzględniać należne dla wieku VO2peak. Na przykład: VO2peak
poniżej 14 ml/kg/min może oznaczać dobrą wydolność
wysiłkową dla 70-letniej kobiety z przewlekłą niewydolnością serca, osiągając prawie 80% przewidywanej
VO2peak, ale jest równoznaczne z upośledzeniem wydolności wysiłku dla 20-letniego mężczyzny, odpowiadając
mniej niż 50% wartości należnej. Oprócz czynników, takich jak wiek, płeć, masa mięśniowa i stan zdrowia, na
VO2peak wpływają też czynniki psychologiczne i metodologiczne [3]. Do czynników psychologicznych należą:
dostarczenie choremu informacji o przebiegu próby
przez personel medyczny, motywacja pacjenta do jak
największego wysiłku i zdolność tolerowania dyskomfortu, zaś do czynników metodologicznych: protokół testu
wysiłkowego i sposób opracowania danych. Próba na
bieżni ruchomej w porównaniu z ergometrią na rowerze daje 8–12% wyższe VO2peak. W przypadku wybranych
pacjentów z przewlekłą niewydolnością serca różnice dotyczące VO2peak mogą osiągać wartości 5–7 ml/kg/min.
Zmienność w analizie danych może wpływać na wartość
VO2peak, która może się zmieniać o około 20% w zależności od momentu oceny parametrów gazometrycznych.
W praktyce preferuje się metodę obliczenia VO2peak stanowiącą średnią z ostatnich 30 s [3].
Większość pacjentów z przewlekłą niewydolnością
serca nie jest w stanie uzyskać VO2max przewidywanego
dla płci i wieku. W badaniach wykazano, że VO2peak jest
rzetelnym wskaźnikiem maksymalnego obciążenia wysiłkiem, podobnie jak VO2max, kiedy jest spełnione przynajmniej jedno z poniższych wymagań:
— uzyskanie przewidywanej wartości VO2peak;
— osiągnięcie przez pacjenta poziomu 9–10 w skali wysiłku według Borga;
— łatwo przewidzieć częstość serca lub wentylację minutową;
— stężenie mleczanów jest większe niż 8 mmol/l;
— szczytowy oddechowy stosunek wymiany gazowej
jest większy niż 1,1–1,15 (RER, VCO2/VO2 potwierdza
ważność testu).
www.cf.viamedica.pl
Testy zakwestionowane z innych względów (ból
w klatce piersiowej, niedokrwienie w EKG, spadek ciśnienia,
zwolnienie tętna serca lub arytmie) nie powinny być rozważane do oceny testu VO2peak [1].
TERAPIA FARMAKOLOGICZNA
— OCENA SKUTECZNOŚCI
Nie bez znaczenia jest wpływ przyjmowanych przez
pacjenta leków na VO2peak. Inhibitory konwertazy angiotensyny i antagoniści receptora AT1 mają podobne działanie terapeutyczne i wpływają na poprawę VO2peak.
Przewlekłe leczenie beta-blokerami ma mniejszy wpływ
na wartość VO2peak [4].
TERAPIA RESYNCHRONIZACYJNA
Terapia resynchronizacyjna (CRT, cardiac resynchronization therapy) jest rozwijającą się metodą leczenia
niewydolności serca, która zmniejsza objawy kliniczne,
poprawia tolerancję wysiłku u pacjentów z zaawansowaną niewydolnością serca, dysfunkcją skurczową lewej
komory i opóźnieniem przewodzenia międzykomorowego. Dobre efekty terapii resynchronizacyjnej w CPET odzwierciedla zwiększenie VO2peak, wzrost progu beztlenowego, spadek VE/VCO2 (nachylenie krzywej zależności)
przy porównaniu wyniku CPET przed zabiegiem i po jego
zakończeniu [5–8].
Towarzystwa kardiologiczne zalecają leczenie wysiłkiem fizycznym chorych w stanie stabilnym z przewlekłą
niewydolnością serca. Zużycie tlenu w szczytowej fazie
wysiłku jest lepszym parametrem w ustalaniu obciążenia wysiłkiem niż tętno docelowe. Preferuje się pomiar
wymiany gazowej w czasie ćwiczeń i dobieranie ich intensywności do częstości tętna odpowiadającej 50–70%
VO2peak. W przypadku pacjentów z przewlekłą niewydolnością serca ze znacznym upośledzeniem tolerancji wysiłku korzystniejszy jest program treningu ćwiczeniowego
o niskiej intensywności — 40–50% VO2peak, mierzonej
w CPET na początku cyklu rehabilitacji. Po różnych programach ćwiczeniowych poprawa w zakresie VO2peak
wynosi 10–26% wartości początkowej [9–12].
Ważnym parametrem CPET jest wentylacja minutowa (VE, ventilation equivalent), a dokładnie wskaźnik VE–
–CO2 oraz stosunek VE/VCO2 w szczytowej fazie i na początku wysiłku fizycznego. U chorych z przewlekłą niewydolnością serca, w porównaniu z osobami zdrowymi,
obserwuje się istotnie podwyższony wskaźnik VE–VCO2,
co świadczy o wzmożonej wentylacji minutowej. Wskaźnik VE–VCO2 jest pomocny w ocenie rokowania w grupie chorych z przewlekłą niewydolnością serca, ale ze
względnie dobrą tolerancją wysiłku. U tych pacjentów
VO2peak było nieistotnym parametrem prognostycznym,
zaś rokowanie 6-miesięczne i 3-letnie zależało od wskaźnika VE–VCO2. Wartość ilorazu VE/VCO2 stanowi istot-
93
Cardiovascular Forum 2007, tom 12, nr 3–4
Tabela 2. Zestawienie parametrów ergospirometrycznych dwóch mężczyzn z kardiomiopatią rozstrzeniową w wieku
52 lat (A) i 55 lat (B) oraz z porównywalnym stopniem dysfunkcji mięśnia sercowego ocenianym na podstawie
echokardiograficznego pomiaru frakcji wyrzutowej lewej komory — 28% (A) i 32% (B) — badanie czynnościowe
wykazuje lepszą tolerancję wysiłku przez pacjenta A
Parametr
Jednostki
Wynik
Wartość należna
Odsetek wartości należnej
[min:s]
A. 6:24; B. 3:21
A, B. > 6:00
–
[W]
A. 123; B. 118
A. 210; B. 160
A. 59; B. 74
Produkcja CO2 VCO2
[l/min]
A. 2,2; B. 1,0
A. 3,9; B. 2,7
A. 56; B. 39
Pochłanianie O2 VO2
[l/min]
A. 2,3; B. 1,1
A. 3,0; B. 2,1
A. 77; B. 55
–
A. 0,96; B. 0,91
A, B. 1,07–1,25
A. 82; B. 79
[ml/kg/min]
A. 21,2; B. 17,7
A. 31,8; B. 30,8
A. 66; B. 57
Czas trwania wysiłku
Obciążenie
VCO2 /VO2
VO2 /kg/min
ny czynnik rokowniczy, niezależnie od etiologii niewydolności serca, klasy wydolności według NYHA, VO2peak
i parametrów echokardiograficznych [13–16].
WARTOŚCI GRANICZNE VO2PEAK [17]
Wartości VO2peak mniejsze od 10 ml/kg/min wiążą się
z bardzo złym rokowaniem. Jeśli nie istnieją przeciwwskazania, pacjentów, u których stwierdzi się powyższe wartości, powinno się kierować do transplantacji.
Wartości VO2peak większe od 18 ml/kg/min wiążą się
z dobrym rokowaniem w perspektywie jednego roku.
U takich pacjentów przeżywalność bez transplantacji jest
większa niż w przypadku kwalifikacji do transplantacji.
Jeśli wartości VO2peak wynoszą 10–18 ml/kg/min,
podejmując decyzję o sposobie leczenia, należy uwzględnić inne parametry z CPET oraz inne badania diagnostyczne. W erze beta-blokerów to odcięcie powinno być
zmniejszone przynajmniej o 2 ml/kg/min. Oznacza to, że
wynik badania pacjentów z VO2peak na poziomie 11–12
ml/kg/min, przyjmujących beta-blokery może nie być
gorszy niż u osób z VO2peak wynoszącym 14 ml/kg/min,
które nie stosują tych leków.
ZASTOSOWANIE KLINICZNE CPET
W POSZCZEGÓLNYCH PRZYPADKACH
Kobiety
Choroby sercowo-naczyniowe są jedną z głównych
przyczyn zgonów u kobiet. Mimo to grupa ta stanowi
mniejszość w badaniach naukowych u chorych z przewlekłą niewydolnością serca ze wskazaniami do wykonania CPET. Do wieloośrodkowych programów badawczych zwykle włącza się mężczyzn w średnim wieku
z ciężką niewydolnością serca. U kobiet z przewlekłą niewydolnością serca stwierdza się znacząco niższe wartości VO2peak niż u mężczyzn, co wiąże się z różnicą w wymiarach ciała, masie mięśni, ilości hemoglobiny przenoszącej tlen i stopniu wytrenowania [18].
94
Populacja osób w starszym wieku
W przypadku większości osób powyżej 65. roku życia
kwalifikacja do CPET wiąże się z wieloma problemami
spowodowanymi osłabieniem mięśni i gorszym stanem
ogólnym pacjentów. Jednak więcej niż połowa starszych
chorych z przewlekłą niewydolnością serca dobrze radzi
sobie podczas CPET, a VO2peak dostarcza cennych i niezależnych informacji prognostycznych [19].
Stenoza zastawki aortalnej
Ciężka stenoza aortalna stanowi przeciwwskazanie do
przeprowadzenia testów wysiłkowych. Wysiłkową próbę
ergospirometryczną powinno się wykonywać u pacjentów
bez objawów, mało aktywnych życiowo oraz w celu oceny efektów leczenia operacyjnego chorych z tą wadą [20].
Niedomykalność aortalna
U osób z niedomykalnością aortalną frakcja wyrzutowa jest rzetelnym parametrem oceny funkcji lewej
komory. Decyzja dotycząca operacji kardiochirurgicznej
opiera się na badaniu echokardiograficznym. Nie jest
wymagane wykonywanie testów wysiłkowych u pacjentów z tą wadą, chyba że objawy kliniczne są niejednoznaczne. Ostatnio przeprowadzono badanie, w którym
wykazano, że przedoperacyjna wartość VO2peak większa
lub równa 19 ml/kg/min wiąże się z dobrym rokowaniem
w 12-miesięcznej obserwacji po zabiegu [21].
Stenoza mitralna
U osób ze stenozą mitralną CPET stanowi wartościowy test, zwłaszcza u pacjentów bez objawów, mało aktywnych fizycznie lub gdy istnieje rozbieżność między
stanem klinicznym pacjenta a polem powierzchni ujścia
zastawkowego [22].
Niedomykalność mitralna
Frakcja wyrzutowa lewej komory w badaniu echokardiograficznym u pacjentów z niedomykalnością mitralną
www.cf.viamedica.pl
Ergospirometryczna próba wysiłkowa
jest parametrem, który służy do kwalifikowania chorego do zabiegu operacyjnego. Uzupełnienie diagnostyki
przedoperacyjnej o CPET ma wartość prognostyczną [23].
Kardiomiopatia przerostowa
Ergospirometryczna próba wysiłkowa stanowi bardzo użyteczne badanie w diagnostyce kardiomiopatii
przerostowej. Wartość VO2peak powyżej 50 ml/kg/min lub
ponad 20% przewidywanej wartości maksymalnej
pozwala odróżnić sportowców z przerostem lewej komory od sportowców z genetycznie uwarunkowaną kardiomiopatią przerostową [24].
Ergospirometryczna próba wysiłkowa (CPET) jest nowoczesną, szybko rozwijającą się metodą diagnostyczną. Do podstawowych ocenianych parametrów
należą: szczytowe pochłanianie tlenu (VO2peak), zawartość dwutlenku węgla w powietrzu wydychanym
(VCO2), współczynnik wymiany oddechowej (RER =
= VCO2/VO2), pochłanianie tlenu na progu beztlenowym, gdy RER = 1 (VO2 AT). W niniejszym artykule
opisano problemy dotyczące interpretacji CPET
w związku z zależnością VO2peak od wieku, płci, masy
ciała i innych czynników. Ergospirometryczną próbę
wysiłkową wykorzystuje się, kwalifikując pacjentów
do przeszczepu serca, ustalając termin leczenia operacyjnego w przypadku wad zastawkowych serca,
różnicując kardiomiopatię przerostową uwarunkowaną genetycznie z przerostem lewej komory, dokonując oceny prognostycznej chorych z przewlekłą
ciężką niewydolnością serca, a także ustalając stopień
obciążenia wysiłkiem chorych ze stabilną przewlekłą
niewydolnością serca.
Słowa kluczowe: ergospirometryczna próba
wysiłkowa, niewydolność serca
PIŚMIENNICTWO
1. Task Force of the Italian Group on Cardiac Rehabilitation and
Prevention. Statement on cardiopulmonary exercise testing
in chronic heart failure due left ventricular dysfunction: recommendations for performance and interpretation. Part III:
Interpretation of cardiopulmonary exercise testing in chronic heart failure and future applications. Eur. J. Cardiovasc.
Prev. Rehab. 2006; 13: 485–494.
2. Osman A.F., Mehra M.R., Lavie C.J. i wsp. The incremental
prognostic importance of body fat adjusted peak oxygen
consumption in chronic heart failure. J. Am. Coll. Cardiol.
2000; 36: 2126–2131.
3. Myers J. How should peak oxygen uptake be expressed in
heart failure? J. Cardiopulm. Rehabil. 2002; 22: 89–92.
4. O’Neil J.O., Young J.B., Pothier C.E. i wsp. Peak oxygen consumption as a predictor of death in patients with heart failure receiving beta-blockers. Circulation 2005; 111: 2313–
–2318.
5. Abraham W., Fisher W., Smith A. i wsp. Long-term improvement in functional status, quality of life, and exercise capacity with cardiac resynchronization therapy: the Miracle
trial experience. J. Am. Coll. Cardiol. 2002; 39: 159A.
www.cf.viamedica.pl
6. Auricchio A., Stellbrink C., Sack S. i wsp. Long-term clinical
effect of hemodynamically optimized cardiac resynchronization therapy in patients with heart failure and ventricular
conduction delay. J. Am. Coll. Cardiol. 2002; 39: 2026–2033.
7. Varma C., Firoozi S., McKenna W.J. i wsp. Atriobiventricular pacing improves exercise capacity in patients with heart failure and intraventricular conduction delay. J. Am. Coll.
Cardiol. 2003; 41: 582–588.
8. Young J., Abraham W., Smith A. i wsp. Combined cardiac
resynchronization and implantable cardioversion defibrillation in advansed chronic heart failure. JAMA 2003; 289:
2685–2694.
9. Working Group on Cardiac Rehabilitation and Exercise Physiology and Working Group on Heart Failure of the European Society of Cardiology. Recommendations for exercise training in chronic heart failure patients. Eur. Heart
J. 2001; 22: 125–135.
10. American Heart Association Committee on Exercise, Rehabilitation and Prevention, Exercise and Heart Failure. A statement from the American Heart Association Committee on
Exercise, Rehabilitation and Prevention. Circulation 2003;
107: 1210–1225.
11. Smart N., Marwick T.H. Exercise training for patients with
heart failure: a systematic review of factors that improve
mortality and morbidity. Am. J. Med. 2004; 116: 693–706.
12. Piepoli M.F., Davos C., Francis D.P. i wsp. Exercise training
meta-analysis of trials in patients with chronic hart failure
(ExTraMATCH). BMJ 2004; 328: 189.
13. Milani R., Cavie C.J., Mehra M.R. Cardiopulmonary exercise
testing. How do we differentiate the cause of dyspnea. Circulation 2004; 110; 27–31.
14. Francis D.P., Shamim W., Davies L.C. i wsp. Cardiopulmonary exercise testing for prognosis in chronic hart failure:
continuous and independent prognostic value from VE/
/VCO2 slope and peak VO2. Eur. Heart J. 2002; 21: 154–161.
15. Ponikowski P., Francis D.P., Piepoli M.F. i wsp. Enhanced
ventilatory response to exercise in patients with chronic
heart failure and preserved exercise tolerance: marker of abnormal cardiorespiratory reflex control land predictor of
poor prognosis. Circulation 2001; 103: 967–972.
16. Arena R., Humphrey R. Comparison of ventilatory expired
gas parameters used to predict hospitalization in patients
with heart failure. Am. Heart J. 2002; 143: 967–972.
17. Corra U., Mezzani A., Bosimini E. i wsp. Cardiopulmonary
exercise testing and prognosis in chronic heart failure:
a prognostic algorithm for the individual patent. Chest
2004; 126: 942–950.
18. Richards D.R., Mehra M.R., Ventura H.O. i wsp. Usefulness
of peak oxygen consumption in predicting outcome of heart failure in women versus men. Am. J. Cardiol. 1997; 80:
1236–1238.
19. Mejhert M., Linder-Klingsell E., Edner M. i wsp. Ventilatory
variables are strong prognostic markers in elderly patients
with heart failure. Heart 2002; 88: 239–243.
20. Cramariuc D., Gerdts E., Segadal L. Impact of hypertension
on left ventricular hypertrophy regression and exercise capacity in patients operated for aortic valve stenosis. Scand.
Cardiovasc. J. 2006; 40: 167–174.
21. Kim H.J., Park S.W., Cho B.R. i wsp. The role of cardiopulmonary exercise test in mitral and aortic regurgitation: it can
predict post-operative results. Korean J. Intern. Med. 2003;
18: 35–39.
22. Ueshima K., Chiba I., Saitoh M. i wsp. Factors affecting ST
depression during cardiopulmonary exercise testing in patients with mitral stenosis without significant coronary lesions. Jpn. Heart J. 2004; 45: 251–255.
23. Messika-Zeitoun D., Johnson B.D., Nkomo V. i wsp. Cardiopulmonary exercise testing determination of functional
capacity in mitral regurgitation: physiologic and outcome
implications. J. Am. Coll. Cardiol. 2006; 47: 2521–2527.
24. Sharma S., Firozzi S., McKennaW.J. Value of exercise testing
assessing clinical state and prognosis in hypertrophic cardiomyopathy. Cardiol. Rev. 2001; 2: 70–76.
95