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Arquivos Brasileiros de Cardiologia

Print version ISSN 0066-782XOn-line version ISSN 1678-4170

Arq. Bras. Cardiol. vol.87 no.2 São Paulo Aug. 2006

http://dx.doi.org/10.1590/S0066-782X2006001500011 

ARTIGO ORIGINAL

 

Modelos para predição da carga máxima no teste clínico de esforço cardiopulmonar

 

 

Fernando dos Santos Nogueira; Fernando Augusto Monteiro Sabóia Pompeu

Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ - Rio de Janeiro, RJ

Correspondência

 

 


RESUMO

OBJETIVO: Este estudo buscou derivar equações generalizadas para predição da carga máxima para homens e mulheres jovens.
MÉTODOS: O método da ergoespirometria direta (Aerosport® TEEM 100, Estados Unidos da América do Norte) foi empregado para determinar o VO2máx e a carga máxima (Wmáx), no cicloergômetro (Monark®, Brasil), de 30 homens (25 ± 5 anos, 75,0 ± 10,7 kg; 48,4 ± 8,8 mL . kg -1 . min -1 e 243 ± 51 Watts) e 30 mulheres (26 ± 5 anos, 56,7 ± 5,9 kg, 39,8 ± 7,6 mL . kg -1 . min -1 e 172 ± 37 Watts). A idade e a massa corporal foram empregadas como variáveis independentes. Para todos os testes estatísticos aceitou-se o nível de significância de p < 0,05.
RESULTADOS: No ajuste linear múltiplo a carga máxima foi explicada pela da idade e massa corporal em 54% (r = 0,73), para homens, e em 76% (r = 0,87), para mulheres, com erros padrões respectivamente de 0,66 W . kg -1 e de 25 Watts. As equações propostas passaram pela validação cruzada, empregando-se outra amostra com características similares de idade e VO2máx composta por 15 homens e 15 mulheres. A correlação intraclasse entre os valores de Wmáx preditos e os medidos através da ergoespirometria foram de 0,70 e 0,69, com erros padrões de 28,4 e 15,8 Watts, respectivamente, para homens e mulheres.
CONCLUSÃO: Este estudo exibe equações generalizadas válidas para determinação da carga máxima no cicloergômetro para homens e mulheres.

Palavras-chave: Consumo de oxigênio, esforço físico, teste de esforço, limiar anaeróbio, limiar ventilatório.


 

 

O termo ergoespirometria ou espiroergometria nasceu em 1929, sugerido por Knipping & Brauer (veja a abrangente revisão de Hollmann & Prinz1). A principal medida metabólica nesse exame é a potência aeróbia (VO2). A potência aeróbia máxima (VO2máx) é a mais elevada captação de oxigênio que o indivíduo pode alcançar, durante um trabalho físico, respirando ar no nível do mar2. Essa variável, segundo o princípio de Fick, é determinada pelo débito cardíaco e pela diferença arteriovenosa mista do oxigênio. O teste ergoespirométrico, portanto, permite um valioso estudo da integração entre os sistemas pulmonar, cardiovascular e músculo-esquelético2,3, sendo, em alguns casos, o único meio para compreensão de mecanismos fisiopatológicos, como na severa doença vascular pulmonar sem hipertensão direita, no forame oval aberto com desenvolvimento de shunt esquerda-direita durante o exercício, na dispnéia de esforço, na hipoxemia de esforço, entre outras4. Sua aplicação em grandes grupos de cardiopatas e pneumopatas é vantajosa antes de procedimentos invasivos ou de alto custo3,4.

O protocolo cicloergométrico de esforço máximo com incrementos de carga de 1 min foi primariamente proposto por Wasserman e cols.5 e posteriormente aprimorado por Buchfuhrer e cols.6. Tal protocolo consiste em adicionar continuamente incrementos de carga a cada minuto a fim de atingir a carga máxima (Wmáx), caracterizada por critérios objetivos7, em 10 ± 2 min. Torna-se necessária, portanto, a predição da Wmáx a partir de variáveis disponíveis antes do início do teste para os incrementos de 10% da Wmáx por min. As equações normalmente empregadas8-12 não são muito acuradas, uma vez que provêm de populações com características antropométricas, cardiopulmonares e biomecânicas diferentes da brasileira. Valiosos ensaios experimentais e revisões normativas publicadas por grupos de pesquisadores brasileiros, contudo, falharam em apresentar uma alternativa para essas equações13-16. Diante dessa dificuldade, o presente estudo teve como objetivo: a) desenvolver equações matemáticas para predição de Wmáx no cicloergômetro em teste contínuo e escalonado com duração de 10 ± 2 min, e b) testar a validade externa das equações aqui desenvolvidas e confrontá-las com a validade daquelas derivadas para população estrangeira.

 

MÉTODOS

Foram sujeitos desse estudo 90 voluntários adultos, 45 homens e 45 mulheres, aparentemente saudáveis, não-tabagistas e não-atletas (tab. 1). Os sujeitos foram divididos randomicamente em dois grupos semelhantes em relação a idade e massa corporal, sendo o número de sujeitos estabelecido conforme o sugerido por Hopkins17. Trinta homens e 30 mulheres foram sorteados para o grupo validade interna (VI), e 15 homens e 15 mulheres para o de validade externa (VE). Recomendou-se para o dia prévio ao exame, a abstinência de atividades físicas extenuantes (> 5 METs) e a manutenção da dieta mista. Recomendou-se também, evitar a ingestão de alimentos e cafeína nas três horas precedentes ao esforço. Antes da realização dos testes, os sujeitos preencheram um termo de consentimento e esclarecimento. Os procedimentos aqui adotados foram aprovados pelo Comitê de Ética local para estudos com seres humanos.

 

 

Protocolo de teste - Empregou-se o protocolo escalonado, contínuo e máximo5, constituído do repouso inicial de 6 minutos sentado sobre o cicloergômetro (Monark®, Brasil), seguido pelo aquecimento de 4 minutos pedalando sem carga e, posteriormente, pela fase escalonada com duração máxima ocorrendo entre 8 e 12 minutos6. O teste que não foi interrompido por fadiga nessa faixa de tempo foi descartado. Os incrementos na sobrecarga foram determinados, para uma cadência constante, de forma empírica e invidualizada. Esses incrementos foram mantidos ao longo do exame (aprox. 25 W . min -1). A cadência foi controlada por meio de um metrônomo audiovisual (aprox. 74 rev . min -1).

As variáveis de trocas gasosas e ventilatórias foram medidas por um analisador metabólico (Aerosport® TEEM 100, Estados Unidos da América do Norte) em circuito aberto e por um pneumotacômetro de fluxo médio (Hans Rudolph®, Estados Unidos da América do Norte). Esses dados foram registrados a cada vinte segundos. A freqüência cardíaca foi monitorada ao longo do exame por meio de um cardiotacômetro (Polar® Vantage NV, Finlândia).

Previamente a cada exame, realizaram-se os procedi­mentos de calibragem dos equipamentos. Calibrou-se o ergoespirômetro em circuito fechado, fornecendo uma mistura de gases (AGA®, Brasil) contendo 17,01% de oxigênio, 5,00% de dióxido de carbono e balanceada com nitrogênio. O fluxo de gases foi calibrado através de uma seringa de três litros (Hans Rudolph®, Estados Unidos da América do Norte) e o cicloergômetro por meio de um lastro de 3 kg.

Os testes foram considerados máximos quando observado pelo menos três dos seguintes critérios7: platô no VO2 (aumento < 150 mL . min -1 ou 2 mL . kg -1 . min -1), FCmáx > 90% da prevista pela idade (220 - idade), conceito de esforço percebido > 18, RER (respiratory exchange ratio) > 1,15 e fadiga voluntária máxima com incapacidade de manutenção do ritmo preestabelecido. O VO2máx foi determinado como sendo o mais alto valor encontrado ao final do teste. No presente estudo, a carga máxima foi definida como sendo aquela observada no VO2máx.

Análise estatística - O tratamento estatístico foi realizado por meio dos aplicativos Statistical Package for the Social Sciences® (SPSS, Estados Unidos da América do Norte) versão 13.0 e Microsoft Excel® para Windows XP® (Estados Unidos da América do Norte). Empregou-se a estatística descritiva com a média ± desvio padrão (DP). Deduziu-se para o grupo VI, mediane análise de regressão múltipla passo a passo, modelos matemáticos para predição da carga máxima expressa em Watts (W). Oito equações8-12 (Quadros 1 e 2) para o mesmo fim (gêneros masculino e feminino) foram analisadas em validação cruzada18 com os sujeitos do grupo VI. Os valores previstos para o grupo VI, por meio das equações estrangeiras e os valores medidos foram confrontados por meio de análise de variância com um fator e teste post-hoc de Tukey-HSD. A validade externa das equações derivadas na presente investigação foi testada empregando-as no grupo VE. Os limites de concordância de Bland-Altman19 e Bland-Altman modificado20 foram empregados entre os resultados medidos e calculados pelas fórmulas de predição. O grau de associação entre os valores medidos e preditos foi determinado pelo coeficiente de correlação intraclasse (CCI)21. O erro da predição também foi observado por meio do erro técnico da medida (s=D.P.dif÷ Ö2) e do coeficiente de variação (CV %). Todos os testes estatísticos foram realizados no nível de significância < 0,05.

 

 

 

 

RESULTADOS

As características de VO2máx e Wmáx dos voluntários encontram-se na tabela 1. A equação de predição da carga máxima derivada para o grupo masculino foi:

Equação 1

W . kg-1=6,413–(0,0531.idade)–(0,0242.peso)
R2 = 0,54 e EPE = 0,66 W . kg-1

Para o grupo feminino foi:

Equação 2

Wmáx=-115,756+(2,271 . idade)+(4,043 . peso)
R2 = 0,76 e EPE = 25,03 W

Sendo: R2 = coeficiente de determinação e EPE = Erro Padrão da Estimativa.

Os resultados das predições por meio das equações 1 e 2 derivadas nesse estudo não diferiram significativamente dos valores medidos para o grupo VE (fig. 1). Detectou-se para as equações estrangeiras diferença significativa entre valores medidos e preditos, tanto para o grupo masculino quanto para o feminino (fig. 1 e quadro 2).

 

 

A tabela 2 apresenta os resultados da análise realizada com as equações estrangeiras. O grupo VI apresentou limites de concordância de 0,93 ± 95,0 W para o grupo masculino e -20,5 ± 47,6 W para o grupo feminino (fig. 2). Esses índices para o grupo VE foram de 34,2 ± 86,0 W para o grupo masculino e -4,14 ± 47,87 W para o grupo feminino (fig. 3). Houve moderada associação entre valores medidos e preditos (CCI = 0,70 e 0,69), respectivamente para homens e mulheres. O EPE para o grupo masculino foi de 28,42 W (CV = 10,45%) e para o grupo feminino de 15,78 W (CV = 9,55%).

 

 

 

 

 

 

DISCUSSÃO

Recomenda-se a progressão de 10% da carga máxima por minuto no protocolo escalonado, contínuo e máximo em cicloergômetro para detecção do limiar anaeróbio e VO2máx. O teste deve ser finalizado por meio de critérios de esforço máximo6 entre 8 e 12 minutos6. Baseando-se nessas exigências, diversas equações foram apresentadas para determinação da Wmáx, geralmente utilizando-se de variáveis antropométricas obtidas em repouso, tais como: gênero, idade, peso e estatura. Apesar do grande número de equações de predição encontradas na literatura, nenhuma se apresentou suficientemente adequada para a população brasileira. Parece possível esperar um razoável poder de predição quando a equação é aplicada na população para qual foi derivada. Os resultados do atual estudo sugerem uma boa validade externa para as equações aqui propostas quando comparadas com as equações oriundas de populações estrangeiras.

Buchfuhrer e cols.6 observaram em testes curtos (< 8 minutos) uma baixa medida do VO2máx. Possivelmente, isso se deve as limitações de força muscular. Entretanto, também se espera uma redução no VO2máx em testes longos (> 17 minutos), provavelmente por causa do aumento da temperatura central, desidratação, desconforto ou fadiga dos músculos ventilatórios6. Pelo fato de os testes longos despenderem mais tempo, não apresentarem informações adicionais e não produzirem valores máximos, recomendaram-se protocolos com duração de 10 ± 2 minutos.

A precisão das medidas das trocas gasosas e ventilatórias é essencial para que os dados sejam reproduzidos, sendo necessário o controle da qualidade das medidas por meio dos procedimentos de calibragem, de operação e de análise por técnicos experientes15. Testes em que esses cuidados são tomados apresentam baixa variação nas medidas repetidas em momentos próximos15,22-25. A variação diária intra-indivíduo, em razão do erro e das flutuações fisiológicas do consumo de oxigênio, ventilação-minuto e freqüência cardíaca são25, respectivamente, de 3,8%, 8,0% e 3,0%. Granja Filho e cols.22 observaram um índice de variação intra-indivíduo de 5,5% para o VO2máx em trabalho recentemente realizado. Concluímos que esse resultado deveu-se aos nossos equipamentos, que se destinam a aplicação clínica. Mesmo com a maior imprecisão, o ergoespirômetro aqui adotado foi validado por outro grupo23 e é amplamente empregado em laboratórios brasileiros por causa do menor custo. Essa diferença na precisão da medida obtida por meio dos equipamentos mais sofisticados e o nosso (3,8% versus 5,5%) pode levar a um pequeno erro na aplicação das nossas fórmulas que não pôde aqui ser determinado.

Os coeficientes de determinação das equações de predição do atual estudo foram moderado para o grupo masculino (R2 = 0,54) e alto para o grupo feminino (R2 = 0,76). Optou-se por enunciar a carga máxima em Wmáx e em W . kg -1, respectivamente para as mulheres e os homens. Esse ajuste na variável dependente foi necessário para se obter maior poder preditivo no segundo caso. Isso provavelmente se deve a menor adiposidade corporal do grupo masculino26,27; portanto, a maior variação do peso implicaria a maior heterogeneidade da massa corporal magra e, conseqüentemente, da força muscular. Esses índices encontram-se próximos aos de outros estudos9-11. Ong e cols.11 buscaram aprimorar o modelo preditivo da Wmáx mediante transformação logarítmica. A utilização de um modelo não-linear foi proposta para corrigir a influência da idade no declínio do condicionamento. O trabalho de Ong e cols.11, no entanto, não obteve resultados mais precisos do que os outros estudos8-10.

Os índices de EPE para as equações do presente estudo foram similares aos de outras equações8-10. Para comparação, em razão da diferença nas unidades adotadas (W . kg -1, W, kp . m . min -1), dividiu-se o EPE pela média do grupo estudado a fim de enunciar o EPE em porcentagem da média (EPE%). Jones e cols.8 encontraram índices de 15% para o grupo masculino e 26% para o grupo feminino. Já Hsi e cols.9 e Neder e cols.10 encontraram valores de 14% e 17% para o grupo masculino, e 12% e 13% para o grupo feminino, respectivamente. No atual estudo, esses índices foram de 20% para o grupo masculino, e de 14% para o feminino. Os índices de EPE% para estimativa indireta do VO2máx em vários métodos de campo tais como: teste de banco, teste submáximo no cicloergômetro ou teste de caminhada/corrida em pista representam 10%-20% do VO2máx medido28.

Nenhum outro autor, dentre os aqui levantados, realizou um estudo em validação cruzada das suas equações de predição da Wmáx. Observa-se na tabela 2 que os coeficientes de correlação intraclasse para a validade externa das principais equações levantadas na literatura variaram de CCI = 0,01 (6F) até CCI = 0,38 (2F). Esses índices, como esperado, foram menores do que aqueles encontrados nos ensaios originais e no estudo atual. Analisando-se a proporção de testes possivelmente invalidados, quando empregadas as equações aqui estudadas8-12, nota-se que há perda de 40% a 64% dos testes (tab. 3). As equações aqui propostas apresentaram índices de 27% e 20% para o grupo masculino e feminino, respectivamente (tab. 3). As figuras 4 e 5 apresentam diagramas de dispersão entre os valores preditos e medidos para as equações com os menores índices de testes invalidados (1M e 1F). Observa-se que a inclinação da linha de tendência é próxima de zero, o que sugere ausência de covariância. Distorções como essas são comuns quando considerada a validade populacional de modelos preditivos9,11.

 

 

 

 

 

 

A análise dos limites de concordância revela que há grande variação entre as equações. O erro total (medido menos predito) variou consideravelmente entre os modelos preditivos. Observou-se uma tendência em subestimar a Wmáx empregando-se os modelos estrangeiros. O atual estudo, no entanto, apresentou limites de concordância aceitáveis (fig. 2). Alguns pontos apresentaram um considerável afastamento referente ao erro no grupo masculino. Porém, para essa análise, deve-se considerar a faixa de ± 2 min recomendada previamente6 e o índice de testes invalidados apresentados na tabela 3. Para o grupo feminino, observou-se uma pequena supra-estimativa do valor medido.

O erro da técnica preditiva aqui sugerida encontra-se próximo à faixa de variação recomendada por Buchfuhrer e cols.6. Conclui-se, assim, que as equações de inferência da Wmáx derivadas nesse estudo para o protocolo escalonado e contínuo em cicloergômetro, com duração de 8 a 12 minutos, podem ser utilizadas com satisfatória validade externa. Conclui-se também que as equações derivadas para populações estrangeiras aqui estudadas não apresentaram resultados plenamente satisfatórios para a população local. Recomenda-se, no futuro, repetir esse ensaio para outras faixas etárias e para os diversos grupos de pacientes que não puderam ser aqui incluídos.

Agradecimentos

À Associação dos Amigos do Centro de Estudos e Aperfeiçoamento do Hospital dos Servidores do Estado do Rio de Janeiro, na pessoa do Dr. Aluysio S. Aderaldo Jr., pela contribuição significativa para a realização deste trabalho e à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro - FAPERJ. Agradecemos a valiosa revisão dos colegas Verônica Salerno, Martha M. Sorenson, Ricardo Gancz e Michelle Porto.

Potencial Conflito de Interesses

Declaro não haver conflitos de interesses pertinentes.

 

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Correspondência:
Fernando A. M. S. Pompeu
Av. Brigadeiro Trompowisky, 212 s/nº
Cidade Universitária – 29141-590 – Rio de Janeiro, RJ
E-mail: cineantropo@oi.com.br

Recebido em 09/10/05
Aceito em 30/03/06

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