Validação do teste de exercício de 4 segundos em posição ortostática

Resumos

OBJECTIVE: To test the operational viability of and validate the 4-second exercise test (4sET) protocol in the orthostatic position (ORTHO). METHODS: The ORTHO protocol, an alternative to the conventional protocol (CYCLO), was used. The ORTHO protocol consists of performing sudden exercise in the orthostatic position - accelerated stationary walking (alternate upward flexion of the thighs) - from the fourth to the eighth second of a 12-second maximum inspiratory apnea, instead of rapid cycling without load. The adimensional cardiac vagal index (CVI) was calculated using the ratio between the longest RR interval (RRB) - the one immediately before, or the first during exercise - and the shortest RR interval during exercise - usually the last (RRC) - measured on electrocardiographic tracings at a 10-ms resolution. Forty-seven individuals (40±17 years, 169±9 cm, 72±14 kg) of both sexes, healthy or unhealthy, randomly underwent 3 consecutive repetitions of the 2 protocols, the first being performed only to acquaint patients with the procedure. RESULTS: Although differences in the CVI were found in both protocols (1.48±0.04 vs 1.42±0.04; P<0.001), no physiological relevance was observed. In 5 (11%) cases, a clinically significant difference between the ORTHO and CYCLO protocols was observed for CVI. The results of RRB, RRC, and CVI in the 2 protocols were strongly correlated, being 0.84, 0.85, and 0.93, respectively (P<0.001). CONCLUSION: The 4sET performed in the orthostatic position proved to be a valid option for assessing the vagal cardiac tonus in laboratories lacking a cycloergometer, without jeopardizing clinical interpretation. In addition to simplicity and applicability, the procedure also provides low operational costs.

4-second exercise test; orthostatic position; exercise; vagal; heart rate

ARTIGO ORIGINAL

Validação do teste de exercício de 4 segundos em posição ortostática

Marcos Bezerra de Almeida; Djalma Rabelo Ricardo; Claudio Gil Soares de Araújo

Rio de Janeiro, RJ

Programa de Pós-graduação em Educação Física da Universidade Gama Filho e Clínica de Medicina do Exercício

^{Endereço para correspondência}

RESUMO

OBJETIVO: Testar a viabilidade operacional e validar um protocolo do teste de exercício de 4s (T4s) realizado em posição ortostática (ORTO).

MÉTODOS: O ORTO, similar ao protocolo convencional (CICLO), ou seja, exercício súbito do 4º ao 8º segundo de uma apnéia inspiratória máxima de 12s, ao invés da pedalada rápida (sem carga), em caminhada estacionária acelerada (flexão alternada dos quadris). Índice vagal cardíaco (IVC), adimensional, calculado pela razão entre as durações dos intervalo RRs imediatamente antes do exercício (RRB) e o mais curto durante o exercício (RRC), medido em traçado de eletrocardiograma a uma resolução de 10ms. Avaliados 47 indivíduos (40±17 anos, 169±9 cm, 72±14 kg) de ambos os sexos, saudáveis ou não, que realizaram randomicamente três repetições consecutivas nos dois protocolos, sendo a primeira utilizada apenas para familiarização dos procedimentos.

RESULTADOS: Embora tenha havido diferenças no IVC para os dois protocolos (1,48±0,04 vs 1,42±0,04; p<0,001), não houve relevância fisiológica. Em 5 (11%) casos observou-se diferença clinicamente relevante entre ORTO e CICLO para o IVC. Os resultados de RRB, RRC e IVC nos dois protocolos foram fortemente correlacionados, respectivamente, 0,84; 0,85 e 0,93, (p<0,001).

CONCLUSÃO: O T4s realizado em posição ortostática demonstrou ser uma opção válida para avaliação do tônus vagal cardíaco nos laboratórios que não dispõem de cicloergômetro, sem prejuízo da interpretação clínica, além da simplicidade e aplicabilidade do procedimento, de baixo custo operacional.

Palavra-chave: teste de exercício de 4 segundos, posição ortostática, exercício, vagal, freqüência cardíaca

As doenças cardiovasculares representam a principal causa de mortalidade no Brasil, e são responsáveis por cerca de 32% de todos os óbitos registrados e 10% de todas as internações em 2000¹. O risco de eventos cardiovasculares diversos aumenta, muitas vezes, em decorrência de disfunção autonômica, frequentemente às custas de uma redução da atividade parassimpática², um potente e independente indicador de prognóstico negativo³, tanto em indivíduos com insuficiência cardíaca^4,5, como em pós-infartados⁶ e, até mesmo, na população em geral⁷.

Para investigar a condição autonômica de um indivíduo, existem vários procedimentos validados que podem trazer contribuições clínicas e/ou fisiológicas relevantes^8-10, dentre os quais, destacamos o teste de exercício de 4 segundos (T4s) proposto originalmente por Araújo e cols.¹¹, baseado na participação praticamente exclusiva da retirada do tônus vagal cardíaco nos primeiros segundos de um exercício envolvendo grandes grupamentos musculares e realizado de forma rápida. O T4s é um teste autonômico, farmacologicamente validado, cuja finalidade é a análise isolada da modulação vagal da freqüência cardíaca no transiente inicial do exercício dinâmico¹². Desde sua publicação, o T4s vem sendo aplicado na área clínica em alguns laboratórios de medicina do exercício e cardiologia, além de ser utilizado como um instrumento de investigação científica em pesquisas desenvolvidas por nosso grupo^11,13-18 e também por outros centros de pesquisa¹⁹.

Apesar da simplicidade da execução, do custo relativamente baixo para sua realização e da fácil interpretação de seus resultados, permanece um óbice para a utilização mais ampla do T4s decorrente da necessidade de um cicloergômetro, conforme consta do protocolo original. Considerando que esse equipamento é relativamente raro para testes de exercício nos laboratórios e clínicas especializados, torna-se necessário analisar a possibilidade de realização do T4s em outras condições, mais apropriadas para esses locais. O objetivo deste estudo foi testar a viabilidade operacional e validar um protocolo do T4s realizado em posição ortostática e sem a utilização de um ergômetro.

Métodos

Participaram do estudo 47 indivíduos adultos, de ambos os sexos (40±17 anos, 169±9 cm, 72±14 kg) e com diferentes condições clínicas, que realizaram randomicamente três repetições consecutivas do T4s nos dois protocolos sugeridos, um em cicloergômetro (CICLO) conforme descrição original do T4s¹², e outro, em protocolo alternativo, realizado na posição ortostática (ORTO). A primeira repetição em cada protocolo serviu como familiarização dos indivíduos com os procedimentos e o melhor resultado entre as duas últimas repetições foi considerado como representativo do índice vagal cardíaco do indivíduo. Todos os participantes assinaram termo de consentimento antes da realização dos testes. O protocolo e o delineamento do estudo foram aprovados pela instituição.

Protocolos

Teste de 4 segundos - (CICLO)

O objetivo do T4s é avaliar, isoladamente a integridade do ramo parassimpático do sistema nervoso autônomo no transiente inicial da frequência cardíaca (transição repouso-exercício). O T4s consiste em pedalar, o mais rápido possível, um cicloergômetro sem carga, do 4º ao 8º segundo de uma apnéia inspiratória máxima de 12s. São dados quatro comandos das ações a serem realizadas a cada quatro segundos: a) inspiração máxima e rápida, primariamente pela boca; b) pedalar o mais rápido possível; c) parada brusca da pedalada e d) expiração.

Para minimizar eventuais respostas antecipatórias aos comandos, o indivíduo não deve visualizar o cronômetro nem o eletrocardiógrafo, de onde se obtém um traçado contínuo de única derivação de eletrocardiograma (usualmente CC₅ ou CM₅) durante 35s a 25mm/s de velocidade e com uma resolução de 10ms, iniciada 5s antes do comando para a inspiração máxima.

Para a determinação da magnitude do tônus vagal, são identificados os intervalos RR imediatamente antes ou o primeiro do exercício, aquele que for mais longo (RRB), e o mais curto durante o exercício, geralmente o último (RRC). A razão entre esses dois intervalos indica o índice vagal cardíaco (IVC), um índice adimensional, obtido pelo T4s.

Estudos anteriores mostraram que a magnitude do IVC independe da presença ou ausência de resistência oposta ao movimento dos pedais¹³, da execução ativa ou passiva^15,16 ou se realizado com membros inferiores ou superiores²⁰.

• Teste de 4 segundos ortostático - (ORTO)

Para reproduzir as condições provavelmente encontradas nos laboratórios convencionais de fisiologia do exercício e ergometria, os indivíduos foram posicionados com monitorização eletrocardiográfica sobre uma esteira rolante, mantida desligada durante todo o procedimento. Esta estratégia objetiva facilitar a introdução do procedimento dentro de uma rotina que antecede o teste de exercício convencional.

Para desencadear a resposta de frequência cardíaca no T4s ORTO, realizou-se uma caminhada estacionária acelerada, i.e., flexão alternada dos quadris até a coxa alcançar um ângulo aproximado de 90º com o tronco, com os joelhos flexionados ao mesmo tempo que os quadris, sem fase de vôo, ou seja, sem que os dois pés perdessem contato com o chão ao mesmo tempo. Para um maior equilíbrio do executante, foi solicitado que as mãos fossem posicionadas sobre a barra de segurança frontal da esteira.

O intervalo entre repetições de um mesmo protocolo teve a duração entre 1 a 2 min e entre os dois protocolos, de 5 a 10 min, sempre de acordo com o comportamento da frequência cardíaca em repouso, esperando-se que a mesma retornasse aos níveis pré-manobra antes de se repetir o protocolo.

Para o CICLO foi utilizado um cicloergômetro EC-1600 (Cateye, Japão) enquanto o protocolo ORTO foi realizado sobre uma esteira rolante ATL 10200 (Inbramed, Brasil), mantida desligada durante toda a realização do experimento. Em ambos os protocolos, para o registro eletrocardiográfico, foi utilizado um equipamento e software específico de eletrocardiograma digital (ErgoPC Elite versão 3.2.1.5, Micromed, Brasil), permitindo o armazenamento dos traçados e a medida dos intervalos RR com precisão de 10ms. Todas as medidas foram feitas por um único avaliador com ampla experiência na técnica de identificação dos intervalos RRB e RRC e na medida da suas durações com o auxílio do software.

Além da análise feita para a amostra como um todo, verificou-se se as respostas dependiam da magnitude do IVC ou da condição clínica, dividindo-se a amostra em dois grupos, segundo o índice vagal cardíaco do CICLO (valor de referência), utilizando-se a mediana como ponto de corte. Assim, pudemos verificar se havia diferença no IVC, entre os protocolos, para os valores mais baixos e mais altos das distribuições. Finalmente, para observar a possível influência da condição clínica sobre eventuais diferenças no IVC obtido nos dois protocolos, a amostra foi dividida em um grupo assintomático cardiorrespiratório e um grupo com doença cardiovascular conhecida.

Inicialmente foi testada a normalidade (Kolmogorov-Smirnov) e a homocedasticidade da distribuição (teste de Hartley), validando a utilização da estatística paramétrica. Utilizamos o teste-t emparelhado de Student para comparar os resultados dos dois protocolos e a correlação de Pearson para quantificar a associação em ORTO e CICLO para as variáveis RRB e RRC (ambos medidos em ms) e IVC (adimensional). Foi também determinada a regressão linear entre os valores de IVC nos dois protocolos e aceito como nível de significância p<0,05 e intervalo de confiança de 95%, sendo utilizado o software estatístico SPSS versão 10.0 (SPSS, Chicago, EUA) para o tratamento dos dados.

Resultados

Todas as variáveis possuíam homocedasticidade, com as razões entre as variâncias dos dois protocolos, apresentando valores inferiores a 1,69 (ponto de corte para 46 graus de liberdade), e também normalidade na distribuição (p>0,10), justificando a análise paramétrica dos dados.

Em apenas 5 (11%) casos observou-se diferença clinicamente relevante nos resultados do IVC nos dois protocolos, de acordo com os pontos de corte originais do T4s para indicação de disfunção autonômica (<1,20) e vagotonia (>1,70), ainda que dois desses casos tivessem se aproximado dos limites (1,11 vs 1,22 e 1,32 vs 1,18, para CICLO vs ORTO, respectivamente). Observamos também que somente 13 (27,7%) casos a diferença ultrapassou o erro padrão da estimativa calculado na análise de regressão (±0,14). Houve uma pequena diferença entre os resultados no IVC e no RRB, mas não quanto ao RRC (tab. I). Encontramos coeficientes de correlação de r=0,84; 0,85 e 0,93, respectivamente, para IVC, RRB e RRC medidos nos dois protocolos, (p<0,001 para todas) e uma equação de regressão linear IVC_CICLO=0,73•IVC_ORTO+0,33±0,14 (fig. 1, 2 e 3).

Ao separar a amostra em dois grupos segundo o IVC do CICLO (valor de referência), as diferenças no IVC do CICLO e do ORTO desapareceram entre os indivíduos com IVC mais baixo (1,26±0,03 tanto para CICLO como ORTO; p=1,00; IC95%=-0,06 a 0,06), enquanto na outra metade dos indivíduos – IVC mais alto – os resultados foram significativamente maiores no CICLO (1,71±0,04 vs 1,58±0,05; p<0,001; IC95%=0,06 a 0,20).

Com relação à influência da condição clínica sobre os resultados, os indivíduos com doença cardiovascular conhecida apresentaram, como esperado, IVC mais baixo que seus pares assintomáticos em ambos os protocolos (tab. II). Houve, ainda, forte associação entre os resultados do IVC nos dois protocolos tanto para o grupo com doença cardiovascular como para o grupo assintomático (r=0,79 vs r=0,84, respectivamente, p<0,001).

Discussão

O objetivo deste estudo foi testar a viabilidade operacional e validar um protocolo de teste de 4 segundos sem a utilização do cicloergômetro, facilitando, assim, a utilização do procedimento em laboratórios convencionais de ergometria. Observou-se que a simples explanação, seguida de uma única tentativa de experimentação, era suficiente para que os indivíduos conseguissem realizar o protocolo ORTO com êxito e sem qualquer outro problema maior ou acidente, mesmo considerando que alguns indivíduos apresentavam idade > 50 anos. Para a validação de um instrumento de medida é necessário confrontar os resultados do protocolo proposto com aqueles de referência (padrão-ouro).

Apesar da diferença encontrada entre o IVC dos dois protocolos, observou-se tendência dos resultados expressar, fisiologicamente, o mesmo fenômeno, com os valores do IVC minimamente maiores no CICLO (fig. 1), nitidamente em função de um RRB mais longo (fig. 2). A postura adotada no ORTO é a razão mais provável da diferença encontrada nos intervalos RR³ na fase de inspiração pré-manobra. A sustentação do corpo na posição ereta induz a uma menor estimulação vagal²¹, possivelmente em conseqüência de uma ação mais importante da gravidade, dificultando o retorno venoso, quando comparado à posição sentada^22,23 no cicloergômetro. No entanto, cabe ressaltar que as medidas de RRC foram iguais em ambos os protocolos (fig. 3), sinalizando que, mesmo sem a utilização de ergômetro, o movimento proposto no protocolo ORTO (caminhada estacionária acelerada) foi suficiente para desencadear uma mesma magnitude de inibição vagal na modulação da freqüência cardíaca, provavelmente, por ação dos mecanorreceptores localizados nas articulações²⁴.

A condição clínica dos indivíduos, aparentemente, não interferiu nos resultados do ORTO, tendo em vista que o grupo com doença cardiovascular conhecida apresentou valores semelhantes de IVC para os dois protocolos. Não obstante tal fato não foi observado no grupo assintomático, embora essas diferenças não tenham se expressado, fisiologicamente, ou representado relevância clínica, uma vez que a diferença entre as médias não ultrapassou, novamente, o erro padrão da estimativa. Os coeficientes de correlação de ambas as condições clínicas foram elevados para o IVC, denotando uma forte associação entre os protocolos.

Do ponto de vista prático, considerando-se a magnitude da associação entre as variáveis RRB, RRC e IVC nos dois protocolos e a ocorrência de apenas um número reduzido de casos com diferença relevante na avaliação do tônus vagal cardíaco, sugere-se que o protocolo ORTO seja clinicamente válido, utilizando os mesmos pontos de corte da proposta inicial na condição CICLO. Isto é especialmente verdadeiro para os casos em que ocorre um IVC relativo ou anormalmente baixo, portanto casos de maior interesse clínico, nos quais os valores de IVC são virtualmente idênticos. Por outro lado, os indivíduos com IVC mais alto apresentaram discrepância, embora a diferença entre as médias tenha permanecido dentro do erro padrão da estimativa determinado pela equação de regressão. Na realidade, as eventuais discrepâncias encontradas nos valores de IVC entre os protocolos ORTO e CICLO ficaram restritas, na sua quase totalidade, a indivíduos que poderiam ser caracterizados como portadores de vagotonia, com valores bastante altos de IVC (fig. 1). Em adendo, a equação de regressão demonstrou possuir um alto valor preditivo para a medida do IVC nos dois protocolos, suportando, assim, a consistência do instrumento proposto para a avaliação do IVC.

Não podemos deixar de comentar, especificamente, dois casos que apresentaram resultados bastante discrepantes, quando comparados os valores de IVC entre os protocolos (fig. 1). Um caso foi de homem de 72 anos, que não respondeu ao CICLO na mesma magnitude do ORTO (1,09 vs 1,58, respectivamente), talvez por má adaptação ao cicloergômetro, tendo dificuldade para pedalar em frequência mínima necessária para desencadear a inibição vagal esperada no T4s. Na realidade, tem sido prática do nosso laboratório ajudar, eventualmente, na movimentação das pernas durante a pedalada em indivíduos idosos ou sarcopênicos, que manifestem dificuldades na sua execução. O outro foi de mulher de 29 anos, que embora fosse diagnosticada como extremamente vagotônica em ambos os protocolos (resultado > percentil 99 dentro do nosso banco de dados do laboratório), apresentou melhor resposta no CICLO com uma diferença entre os resultados numericamente expressiva (2,42 vs 1,90, para CICLO e ORTO, respectivamente), porém sem significado clínico. Esse achado individual está de acordo com a nossa experiência que indica uma reprodutibilidade menor para valores de IVC em vagotônicos²⁵. Portanto, dentro de um contexto mais genérico, os resultados de IVC encontrados em nosso estudo corroboram a validade do protocolo ORTO, sem necessidade de uso de uma equação de correção.

Conclui-se que o T4s em posição ortostática demonstrou ser viável do ponto de vista operacional e válido para avaliação do tônus vagal cardíaco nos laboratórios de fisiologia do exercício e ergometria que não dispõem de cicloergômetro, sem prejuízo da interpretação clínica de indivíduos assintomáticos ou com alguma doença cardiovascular. Ressaltamos, também, a simplicidade e aplicabilidade do instrumento, além do baixo custo operacional, sugerindo, ainda, sua execução sobre a esteira rolante desligada, previamente ao teste de esforço ou exercício para facilitar os procedimentos e sua realização no cotidiano dos laboratórios.

Diretrizes recentes da Sociedade Brasileira de Cardiologia^26,27 têm valorizado a utilização do esforço máximo como instrumento de investigação clínica. A incorporação rotineira do T4s pré-teste de exercício²⁸ - convencional ou com medida de gases expirados, possui o potencial de ampliar as informações clinicamente relevantes a serem obtidas com o uso do exercício físico em indivíduos saudáveis ou não-saudáveis^29-32.

Agradecimentos

Ao CNPq (Processo 304891/2002-9), à CAPES, e à Micromed Biotecnologia Ltda. pela oportunização de software especialmente desenvolvido para o armazenamento, leitura e impressão dos traçados eletrocardiográficos do teste de 4 segundos.

Recebido para Publicação 19/5/03

Aceito 15/9/03

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  18 Ago 2004
• Data do Fascículo
  Ago 2004

Histórico

• Recebido
  19 Maio 2003
• Aceito
  15 Set 2003