Prueba de Ejercicio Cardiopulmonar Integrada, Umbral Anaeróbico

Es el valor de VO2 en el cual el metabolismo anaeróbico suplementa el metabolismo aeróbico, el cual ocurre en el 50 a 60% del VO2 máx predicho en individuos sedentarios normales. Es una de las mediciones que en forma no invasiva provee información sobre la respuesta cardiovascular al estímulo del ejercicio ya que es una variable disminuida casi exclusivamente en pacientes con enfermedad cardíaca, a tal punto que los pacientes con EPOC que presentan umbral anaeróbico menor a 40% se les debe estudiar coomorbilidad cardiovascular.

Frecuencia cardíaca y relación frecuencia cardíaca – VO2 máx

Durante el aumento de la frecuencia cardíaca debido al incremento del ejercicio, el gasto cardíaco inicialmente se eleva debido a aumento del volumen sistólico, y de la frecuencia cardíaca, mientras que en ejercicio intenso, está aumentado casi exclusivamente a expensas de frecuencia cardíaca, por tanto la relación FC/VO2 máx es lineal. En enfermedad cardiovascular debido a que hay un volumen latido bajo, la frecuencia cardíaca se eleva más de lo esperado desplazando la curva FC/VO2 máx hacia arriba y hacia la izquierda.

Factores respiratorios

VE-VO2

Una respuesta ventilatoria anormal está representada por una ventilación excesiva a un VO2 bajo. La ventilación aumentada puede ser el reflejo de una hiperventilación, o de una ventilación ineficiente.

Capacidad ventilatoria máxima

Como no existe un “standard de oro” se prefiere utilizar la Ventilación Voluntaria Máxima (MVV), la cual puede ser medida directamente o calculándola a partir de: MVV = VEF1 x 40 (18).

Reserva respiratoria

Este concepto se utiliza para denotar la limitación ventilatoria que ocurre durante el ejercicio. Se expresa como la relación que hay entre la MVV y la ventilación máxima lograda durante el ejercicio. Una reserva respiratoria disminuida o ausente es un criterio para establecer limitación ventilatoria al ejercicio (18). Figura 5.

Figura 5. Ventilación voluntaria máxima en el panel izquierdo, e hiperpnea de ejercicio en el panel de la derecha. Un ejemplo de la diferencia en el patrón de respiración cuando la maniobra de VVM es realizada comparada con el mismo sujeto normal, cerca del ejercicio máximo. La VVM es realizada a volúmenes pulmonares altos, volumen pulmonar de fin de espiración (EELV) aumentado resultando en una carga elástica elevada para la respiración y requiere grandes presiones pleurales espiratoiras para obtener flujos altos en el inicio de la espiración (aumentando el trabajo respiratorio). Por el contrario, durante el ejercicio el EELV es reducido lo cual conlleva a un volumen corriente en una posición más óptima en la relación presión-volumen del pulmón y la pared torácica, resultando en menor trabajo respiratorio.

Patrones respiratorios

VT/VC

Aunque tanto el volumen corriente (VT) como la frecuencia respiratoria se elevan durante el ejercicio, para aumentar la ventilación minuto, (VE) el inicio de ésta está dado por el incremento en el VT el cual si permanece constante representa el 50 a 60% de la CVF, mientras que el incremento final de la VE está dado por aumento en la FR. En los pacientes con EPID la magnitud de los cambios en el patrón respiratorio se correlacionan con la severidad.

Intercambio gaseoso pulmonar

VE/VCO2

Es un dato útil para el cálculo de la relación VD/VT y estimar la eficiencia de la ventilación minuto durante el ejercicio. Durante el ejercicio máximo en personas normales, la VE/VCO2 usualmente disminuye al inicio y gradualmente alcanza un nadir el cual corresponde al umbral anaeróbico y se aumenta luego hasta valores similares a los del trabajo inicial. Se consideran valores normales VE/VCO2 en UA de 31,9 +/- 4,3. Valores superiores sugieren ineficiencia de la ventilación y puede ser dada por dos causas: Aumento de VD/VT o hiperventilación. Si ocurre hiperventilación ésta produce disminución marcada de la PaCO2 y aumento de la PETCO2, por tanto un aumento de VE/VCO2 con PETCO2 normal descartan hiperventilación y sugieren aumento de VD/VT. Figura 4.

Figura 4. En esta gráfica se observa la relación entre la VE y la VCO2 y el VO2. Durante la etapa inicial del ejercicio se observa hiperventilación, seguido de un aumento del VO2 y del VCO2 lo que disminuye la relación. Durante el umbral anaeróbico hay nuevamente aumento de la ventilación por tanto la relación aumenta. El nadir se correlaciona con el umbral anaeróbico.

Respuesta Normal al Ejercicio

En la Figura 1 se observa el comportamiento de algunas de las variables mencionadas, comparadas contra tiempo de ejercicio (eje X). La línea vertical corresponde al umbral anaeróbico, y las líneas horizontales a los predichos máximos de las diferentes variables. Normalmente y como se observa en la gráfica el VCO2 y la VE aumentan a medida que aumenta la proporción de trabajo. El aumento del VO2 y de la VCO2 se realiza en forma homogénea hasta llegar al umbral anaeróbico donde se presenta un gran aumento de la VCO2.

Figura 1 . La curva de VCO2 (Cuadros) y VE (+) inician y aumentan linealmente hasta que aparece la hiperventilación justo antes del Umbral anaeróbico, donde aumenta la VCO2. El VO2 (triángulos) aumenta en forma lineal con respecto a la VCO2 hasta que se llega al umbral anaeróbico.

Durante el ejercicio hay aumento de todas las variables medidas hasta el final del ejercicio, en proporción descrita en la Tabla 5.

Tabla 5. Valores normales promedio

Variable	Reposo	Pico	Aumento
VO2 (L/min.) FC (L/min) VS (mL) Q (L/min) VE(L/min) C(a-v)O2 (ml/L)	0.250 70 70 5 8 50	3.0-4.5 180 105-040 20-25 180 150	12-18 veces 2.5-3 veces 1.5-2 veces 4-5 veces 20-25 veces 3 veces

Interpretación

A pesar de que existen diferentes algoritmos de lectura de PECPI son muchos los errores que se pueden cometer al leer la prueba sin tener en cuenta otras variables clínicas y fisiológicas del paciente. La mejor estrategia para una adecuada lectura es:

1. Identificación de la variable más importante que se correlacione con un fenómeno determinado.
2. Establecer factores que limitaron el ejercicio (cansancio, dolor, claudicación).
3. Correlacionar los resultados con la clínica.

Muchos factores contribuyen a la intolerancia al ejercicio en pacientes con enfermedad cardiovascular incluyendo aporte inadecuado de oxígeno, anormalidades en la distribución de la circulación periférica, anormalidad musculoesquelética, y desacon-dicionamiento físico. En los pacientes con enfermedad cardiovascular el ejercicio se interrumpe tempranamente con VO2máx bajo (16,17).

Una de las características de la enfermedad pulmonar es la reducción de la reserva respiratoria, asociada a un VO2 máx bajo con oxígeno latido proporcional al VO2 máx.

A continuación se enumeran los patrones más frecuentes en enfermedad cardíaca y pulmonar (Tablas 3 y 4).

Tabla 3. Anormalidades Cardiovasculares

Anormalidades EKG

Depresión ST

Arritmia

Respuesta tensional anormal

VO2 máx bajo

O2 latido reducido (meseta)

Umbral Anaeróbico < 40% VO2 máx predicho

VO2 máx / WR reducida

Tabla 4. Anormalidades ventilatorias

Reducción de Reserva REspiratoria

Patrones respiratorios anormales

FR, VT, VD/VT,

Anormalidad espirometría

VO2máx bajo

Ineficacia ventilatoria (VE/VCO2anormal)

Anormalidades gasimétricas

Hipoxemia, aumento D (A-a) O2 SatO2

Bibliografia 

1. American Thoracic Society (ATS) and the American College of Chest Physicians (ACCP) ATS/ACCP Statement on Cardiopulmonary Exercise Testing. Am. Journal Of Respir. Crit. Care Med; 2003; 167: 211-277.
2. Wasserman K, Hansen JE, Sue DY, et al. Principles of exercise testing and interpretation. 3rd ed. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins; 1999. p. 198-200.
3. Oren A, Sue DY, Hansen JE, et al. The role of exercise testing in impairment evaluation. Am Rev Respir Dis 1987;135:230-235.
4. Smith TP, Kinasewitz GT, Tucker WY, et al. Exercise capacity as a predictor of post-thoracotomy morbidity. Am Rev Respir Dis 1984;129:730-734.
5. Itoh H, Taniguichi K, Koike A, et al. Evaluation of severity of heart failure using ventilatory gas analysis. Circulation 1990;81:II31-II37.
6. Weber KT. Cardiopulmonary exercise testing and the evaluation of systolic dysfunction. In: Wasserman K ed. Exercise Gas Exchange in Heart Disease. Armonk, NY: Futura Publishing Company; 1996. p. 55-62.
7. Flaherty KR, Wald J, Weisman IM, et al. Unexplained exertional limitation: Characterization of patients with a mitochondrial myopathy. Am J Respir Crit Care Med 2001;164: 425-432.
8. Cohn JN, Ziesche S, Johnson G, et al. Use of exercise gas exchange measurements in multicenter drug studies. In: Wasserman K, ed. Exercise Gas Exchange in Heart Disease. Armonk, NY: Futura Publishing Company; 1996. p. 245-256.
9. ACSM’s Guidelines for Exercise Testing and Prescription. Baltimore: Williams & Wilkins; 1995. p. 151-235.
10. Itoh H, Kato K. Short-term exercise training after cardiac surgery. In: Wasserman K, ed. Exercise Gas Exchange in Heart Disease. Armonk, NY: Futura Publishing Company; 1996. p. 229-244.
11. Casaburi R. Deconditioning. In: Fishman AP, ed. Pulmonary Rehabilitation. Lung Biology in Health and Disease Series. New York: Marcel Dekker; 1996. p. 213-230.
12. Zeballos RJ, Weisman IM. Reliability of ear oximetry during exercise and hypoxia in black subjects. Chest 1989;96:162S.
13. Smyth RJ, D’Urzo AD, Slutsky, et al. Ear oximetry during combined hypoxia and exercise. J Appl Physiol 1986;60:716-719.
14. Wasserman K, Hansen JE, Sue DY, et al. Principles of exercise testing and interpretation. 3rd ed. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins; 1999. p. 124-125.
15. Weisman IM, Zeballos RJ. Clinical Exercise Testing In: Chupp GL ed. Pulmonary Function Testing. Clin Chest Med 2001;22:679-701.
16. Hansen JE, Sue DY, Wasserman K. Predicted values for clinical exercise testing. Am Rev Respir Dis 1984; 129:S49-S55.
17. Bruce RA, Kusumi F, Hosmer D. Máximal oxygen intake and nomographic assessment of functional aerobic impairment in cardiovascular disease. Am Heart J 1973;85:546-562.
18. Johnson BD, Weisman IM, Zeballos RJ, et al. Emerging concepts in the evaluation of ventilatory limitation during exercise: The exercise tidal flow-volume loop. Chest 1999; 116:488-503.
19. Jones NL. Clinical Exercise Testing 3 rd Ed. Philadelphia : W.B. Saunders, 1988.
20. Wasserman K, Hansen JE, Sue DY, et al. Principles of exercise testing and interpretation. 3rd ed. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins; 1999. p. 165-177.
21. Carlson DJ, Ries AL, Kaplan RM. Prediction of máximum exercise tolerance in patients with COPD. Chest 1991;100:307-11.
22. Gilbreth EM, Weisman TM. Role of exercise stress testing in preoperative evaluation of patients for lung resection. Clin Chest Med 1994:389-403.
23. Howard DK, lademarco EJ, Trulock EP. The role of cardiopulmonary exercise testing inlung and heart-lung transplantation. Clin Chest Med 1994;15:405-20.
24. Johnson B, Beck K, O’Malley K, et al. Pulmonary mechanics during exercise in patients with chronic heart failure. Eur Respir J 1998; 12(suppl):428S.
25. Johnson B, Beck K, Zeballos J, Weisman I. Advances in Pulmonary Laboratory Testing Chest 1999; 116:1377–1387.
26. Johnson BD, Weisman IM, Zeballos RJ, et al. Emerging concepts in the evaluation of ventilatory limitation during exercise: the exercise tidal flow-volume loop. Chest 1999; 116:488 –503.
27. Martinez FJ, Orens JB, Whyte RI, et al. Lung mechanics and dyspnea after lung transplantation for chronic airflow obstruction. Am J Respir Crit Care Med 1996; 153:1536 –1543.
28. Martinez FJ, Stanopoulos I, Acero R, et al. Graded comprehensive cardiopulmonary exercise testing in the evaluation of dyspnea unexplained by routine evaluation. Chest 1994;105:168-74.
29. O’Donnell DE, Bertley JC, Chau LK, et al. Qualitative aspects of exertional breathlessness in chronic airflow limitation: pathophysiologic mechanisms. Am J Respir Crit Care Med 1997; 155:109 –115.
30. Ortega F, Montemayor T, Sanchez A, et al. Role of cardiopulmonary exercise testing and the criteria used to determine disability in patients with severe COPD. Am J Respir Crit Care Med 1994;150:747-51.
31. Ries AL. The importance of exercise in pulmonary rehabilitation. Clin Chest Med 1994;15:327-37.
32. Sue DY. Exercise testing in the evaluation of impairment and disability. Clin Chest Med 1994;15:369-87.
33. Weisman IM, Zeballos RJ. An integrated approach to the interpretation of cardiopulmonary exercise testing. Clin Chest Med 1994;15:421-45.
34. Weisman IM, Zeballos RJ. Cardiopulmonary exercise testing the need for standardization. Pulmonary Perspectives (ACCP) 1992;9:5-8.
35. Zeballos RJ, Weisman IM. Behind the scenes of cardiopulmonary exercise testing. Clin Chest Med 1994;15:193-213.