Probele de efort 71 PROBELE DE EFORT Dr. Dobreanu Dan Efortul fizic reprezintă o suprasolicitare funcţională care produce o modificare a homeostaziei organismului, în scopul acoperirii necesităţilor metabolice crescute ale musculaturii în activitate. Modificările interesează aparatul cardiovascular şi respirator, permiţând evidenţierea unor tulburări în funcţia acestora, nedecelabile în repaus. EVALUAREA CAPACITĂŢII DE EFORT Parametrul care caracterizează cel mai exact capacitatea de efort a subiectului este reprezentat de consumul de oxigen al organismului. Măsurarea exactă a acestuia se poate face utilizând sisteme de respiraţie în circuit închis; întrucât această metodă este greu accesibilă, în practică se foloseşte o estimare aproximativă, pe baza unor nomograme sau tabele. echivalentul metabolic (MET) reprezintă consumul de oxigen de repaus al organismului; acesta este estimat a fi de 3.5 ml O 2 / kg corp / minut. Răspundeţi la întrebarea din Fişa de lucru! capacitatea aerobă maximă (VO 2 max) reprezintă nivelul maxim al consumului de oxigen al organismului. Acesta depinde de capacitatea de adaptare a funcţiei respiratorii şi cardiovasculare; la subiecţii normali, VO 2 max este atinsă datorită imposibilităţii creşterii debitului cardiac peste un anumit nivel. Calcularea VO 2 max se face pe baza nomogramei Astrand-Ryhming (Figura nr. 63); exprimarea se face fie în ml O 2 /kg/min fie sub forma de multiplu al MET. Rezultatul obţinut se compară cu valoarea teoretică, care se calculează conform formulei: VO2 max teoretic 45.8 (0.17 Vârsta) deficitul aerobic funcţional (DAF) reprezintă scăderea procentuală a capacităţii aerobe maxime faţă de valoarea sa teoretică; se calculează conform formulei: VO DAF 2 max teoretic VO2 max realizat 100 VO max teoretic 2 Valoarea DAF este o măsură a scăderii capacităţii de efort faţă de valoarea teoretică. DAF între 0-25%: reducere minimă sau absentă a capacităţii de efort DAF între 25-50%: reducere uşoară a capacităţii de efort DAF între 50-75%: reducere moderată a capacităţii de efort DAF peste 75%: reducere importantă a capacităţii de efort. CLASIFICAREA PROBELOR DE EFORT După modalitatea de efectuare a efortului (Figura nr. 60) se disting: efortul rectangular care utilizează un nivel unic de efort cu o durată determinată. Nu realizează modificări similare la nivelul aparatului cardiovascular la subiecţi cu grade de antrenament diferite, existând riscul suprasolicitării la cei neantrenaţi şi a unei solicitări insuficiente la cei antrenaţi.
72 Lucrări practice de fiziologie efortul triangular care presupune o creştere progresivă ("în trepte") a intensităţii efortului, până la un nivel ţintă, stabilit pe baza capacităţii de efort a subiectului. Intensitatea efortului (Watt) EFORT RECTANGULAR EFORT ÎN TREPTE timpul Figura nr. 60. Tipurile de efort. Răspundeţi la întrebarea din Fişa de lucru! După intensitatea efortului se disting: testele maximale la care efortul este realizat până la atingerea capacităţii aerobe maxime. testele submaximale în care efortul este realizat până la atingerea unei fracţii de 80-90% din capacitatea aerobă maximă. PROBA HARVARD Principiu. Proba Harvard este o probă de efort maximală, bazată pe măsurarea frecvenţei cardiace în perioada de revenire după efort. Este în general folosită pentru a studia comportarea aparatului cardiovascular în timpul unor eforturi intense (muncă fizică grea, sport de performanţă). Descrierea probei În ritmul metronomului, subiectul execută urcări şi coborâri pe scăriţa de efort, în ritm de 30/min timp de 5 minute; dacă nu mai poate executa efortul în ritmul impus de metronom se întrerupe proba, notându-se durata efortului efectuat. Imediat după efort, se determină pulsul în 3 perioade, fiecare de 30 secunde, astfel: în primul minut după efort: primele 30" (0-30") = P1 în al doilea minut după efort: primele 30" (1'00"-1'30") = P2 în al treilea minut după efort: primele 30" (2'00"-2'30") = P3 Se foloseşte apoi următoarea formulă pentru determinarea Indicelui de aptitudine fizică: Indicele de aptitudine T ( timpul efortului / sec) 100 fizică ( P1 P2 P3) 2 Interpretarea se face în funcţie de valoarea indicelui de aptitudine fizică astfel: sub 55 = condiţie fizică slabă 55-79 = condiţie fizică medie 80-89 = condiţie fizică bună peste 90 = condiţie fizică excelentă
Probele de efort 73 Efectuaţi proba şi treceţi rezultatele în Fişa de lucru! PROBA ASTRAND Principiu. Proba Astrand este o probă de efort maximală prin care se determină în mod indirect capacitatea aerobă maximă. Ea permite astfel aprecierea posibilităţilor maximale ale funcţiei respiratorii şi cardiovasculare. Descrierea probei. se urmăreşte ca subiectul să efectueze un efort cunoscut (exprimat în W) care să producă creşterea frecvenţei cardiace peste 120/min. Efortul se face la cicloergometru, timp de 6 minute, contra unei rezistenţe de 120 W pentru bărbaţi şi 100 W pentru femei. după terminarea exerciţiului se măsoară imediat frecvenţa cardiacă, în primele 10 secunde, subiectul fiind în poziţie ortostatică, iar rezultatul se raportează pe minut. de pe nomograma Astrand se citeşte capacitatea aerobă maximă exprimată în litri/min. Ea se raportează la greutatea ideală calculată după formula lui Lorentz: Inaltimea ( cm) 150 Greutatea ideală Inaltimea ( cm) 100 4 din tabele (Tabelul nr. 4 şi Tabelul nr. 5) se apreciază capacitatea de efort a subiectului în funcţie de capacitatea aerobă maximă, vârstă şi sex. Tabelul nr. 4. Aprecierea calitativă a capacităţii de efort în funcţie de capacitatea aerobă maximă (ml/min/kg corp) şi vârstă la bărbaţi. Vârsta Capacitatea de efort (ani) F. Scăzută Scăzută Medie Ridicată 20-29 sub 38 39-43 44-51 peste 52 30-39 sub 34 35-39 40-47 peste 48 40-49 sub 30 31-35 36-43 peste 44 50-59 sub 25 26-31 32-39 peste 40 60-69 sub 21 22-26 27-35 peste 36 Tabelul nr. 5. Aprecierea calitativă a capacităţii de efort în funcţie de capacitatea aerobă maximă (ml/min/kg corp) şi vârstă la femei. Vârsta Capacitatea de efort (ani) F. scăzută Scăzută Medie Ridicată 20-29 sub 28 29-34 35-43 peste 44 30-39 sub 27 28-33 34-41 peste 42 40-49 sub 25 26-31 32-40 peste 41 50-65 sub 21 22-28 29-36 peste 37 Efectuaţi proba şi completaţi Fişa de lucru!
74 Lucrări practice de fiziologie PROBA RUFFIER Principiu. Proba Ruffier este o probă de efort submaximală care se bazează pe măsurarea frecvenţei cardiace în perioada de recuperare după efort. Descrierea probei se măsoară pulsul în poziţie şezândă, notând valoarea cu P1. se execută 30 de genuflexiuni; în primele 15 secunde după încetarea efortului, subiectul fiind în clinostatism, se măsoară pulsul şi se notează valoarea cu P2. se determină numărul de pulsaţii după 1 minut de repaus în clinostatism, notând valoarea obţinută cu P3. se calculează Indicele Ruffier după următoarea formulă: ( P2 70) ( P3 P1) Indicele Ruffier 10 Interpretarea se face în funcţie de valoarea indicelui Ruffier: 0-2.9 = indice bun 3-6 = indice mijlociu peste 6 = indice deficitar Efectuaţi proba şi completaţi Fişa de lucru! PROBA SCHELLONG II Principiu. Proba Schellong este o probă de efort submaximală, bazată pe măsurarea frecvenţei cardiace şi tensiunii arteriale în perioada de revenire după efort. Descrierea probei se execută 20-30 genuflexiuni, după care se trece în clinostatism; imediat şi apoi succesiv, la intervale de 1 min se măsoară pulsul şi PA continuând determinarea până este atinsă valoarea de repaus. Interpretare. La subiecţi sănătoşi se produc următoarele modificări: frecvenţa cardiacă creşte moderat ( până la 120/min). PA sistolică creşte cu 15-20 mmhg; PA diastolică scade uşor sau nu se modifică, diferenţa între ele crescând. revenire rapidă a pulsului şi PA în 2-3 minute. Efectuaţi proba şi completaţi Fişa de lucru!
Probele de efort 75 EVALUAREA CIRCULAŢIEI CORONARIENE Principiu. Miocardul fiind un organ cu metabolism aproape exclusiv aerob, necesită o adaptare rapidă a fluxului coronarian la necesităţi. Creşterea necesarului de oxigen în timpul efortului permite deci diagnosticarea tulburărilor circulaţiei coronariene. Aceasta se face în primul rând prin înregistrarea ECG de efort, hipoxia determinând modificări în procesele de depolarizare şi repolarizare miocardică. Este utilă de asemenea estimarea consumului miocardic de oxigen, pe baza unor parametrii hemodinamici. A B C Figura nr. 61. Modalităţi de efectuare a efortului. A. Testul Master. B. Testul la cicloergometru. C. Testul la covorul rulant. Modalitatea de efectuare şi intensitatea efortului. Efortul se efectuează la cicloergometru, covor rulant, sau folosind o scăriţă specială cu două trepte (testul Master). Cel mai răspândit este testul în trepte la cicloergometru, care permite o adaptare mai exactă a efortului la gradul de antrenament. Se preferă un efort submaximal, până la atingerea unei frecvenţe ţintă (FT), reprezentând 85% din frecvenţa cardiacă maximă teoretică (FCMT), la care debitul cardiac atinge valoarea maximă. Aceasta se apreciază prin formula: FCMT 220 Vârsta ( ani) Descrierea probei. subiectului, în repaus, aşezat la cicloergometru, i se măsoară pulsul, TA, şi se înregistrează ECG de repaus. se realizează efortul, pedalând la cicloergometru, contra unei rezistenţe progresiv crescute, în trepte de 25 W, câte 2 minute la fiecare treaptă, până la atingerea FT. La sfârşitul fiecărei trepte de efort se măsoară frecvenţa cardiacă,ta şi se înregistrează un traseu ECG. după oprirea efortului se urmăreşte continuu subiectul timp de 10 minute, înregistrând din minut în minut un traseu ECG. Efectuaţi proba. Măsuraţi FC şi PA dup fiecare treaptă. Opriţi efortul la 125W sau la atingerea FT. Înregistraţi ECG în repaus şi după terminarea efortului. Completaţi Fişa de lucru!
76 Lucrări practice de fiziologie Interpretare. Criteriile de după care se apreciază ca pozitiv un test de efort în trepte la cicloergometru sunt următoarele: Criterii clinice: apariţia durerii precordiale de tip angină pectorală, în mod reproductibil, la aceeaşi intensitate a efortului. Criterii electrocardiografice: 1. Subdenivelarea segmentului ST a. Subdenivelare ST de tip orizontal sau descendent cu amplitudine 1 mm şi durată 0.08 secunde b. Subdenivelare ST de tip descendent (joncţional) cu amplitudine 2 mm şi durată 0.08 secunde Figura nr. 62. Electrocardiogramă înregistrată în derivaţiile V5 şi V6 pe parcursul unui test de efort la cicloergometru. Se remarcă subdenivelarea progresivă a segmentului ST, care depăşeşte 2 mm şi negativarea undei T. Testul de efort este pozitiv. 2. Negativarea undei U 3. Modificări ale undei T: negativarea undei T în timpul efortului sau "pseudo-normalizarea" undei T (negativă pe traseul de repaus) în timpul efortului. Sunt nespecifice pentru diagnostic în absenţa (1) şi/sau (2). 4. Tulburări de ritm: extrasistole ventriculare repetitive, polifocale, sau tahicardie paroxistică supraventriculară sau ventriculară, a căror apariţie impune oprirea efortului. Sunt de asemenea nespecifice pentru diagnostic în absenţa (1) şi/sau (2). Criterii hemodinamice: bazate pe calcularea produsului dintre presiunea arterială şi frecvenţa cardiacă atinse la sfârşitul ultimei trepte de efort (dublul produs); acesta defineşte indicele tensiune-timp (ITT) şi este un indicator al consumului miocardic de oxigen. Valoarea obţinută se compară cu ITT teoretic, calculat conform formula de mai jos: ITT teoretic ( 364 Vârsta) 100 Rezultatul se exprimă sub forma deficitului aerobic miocardic (DAM) care se calculează conform formulei: DAM ITT teoretic ITT realizat 100 ITT teoretic
Probele de efort 77 Interpretarea valorii DAM se face în modul următor: DAM între 0-20%: deficit nesemnificativ sau absent DAM între 20-40%: deficit redus DAM între 40-60%: deficit moderat DAM peste 60%: deficit important Compararea valorii deficitului aerobic funcţional cu cea a deficitului aerobic miocardic, permite aprecierea măsurii în care reducerea capacităţii de efort se datorează unei tulburări a circulaţiei coronariene.
78 Lucrări practice de fiziologie Figura nr. 63. Nomograma Astrand- Ryhming modificată.
Probele de efort 79 ÎNREGISTRAREA MODIFICĂRILOR FIZIOLOGICE DIN TIMPUL EFORTULUI UTILIZÂND SISTEMUL BIOPAC Dr. Orbán-Kis Károly OBIECTIVELE LUCRĂRII înregistrarea simultană a electrocardiogramei, a ratei respiratorii şi a temperaturii în timpul probei de efort urmărirea modificărilor fiziologice induse de efortul fizic APARATURA NECESARĂ calculator cu software BIOPAC instalat (sistem operare Windows) BIOPAC DAU (Data Acquisition Unit): MP30 (Figura nr. 39) BIOPAC cabluri SS2L pentru electrocardiogramă (Figura nr. 39), traductor SS6L pentru înregistrarea temperaturii corporale şi traductor SS11LA pentru înregistrarea ratei respiratorii electrozi de unică folosinţă, gel conductor ÎNREGISTRAREA MODIFICĂRILOR FIZIOLOGICE DIN TIMPUL EFORTULUI 1. Se porneşte calculatorul şi apoi programul Biopac Student Lab. 2. Se conectează cablurile şi electrozii pentru derivaţia standard II, traductorul de temperatură precum şi traductorul pentru respiraţie (Figura nr. 64). Figura nr. 64. Conectarea traductorilor pentru înregistrarea modificărilor fizice din timpul efortului.
80 Lucrări practice de fiziologie Electrozii pentru ECG se aşează pe membre în ordinea: alb membrul superior drept, roşu membrul inferior stâng şi negru membrul inferior drept. 3. Se selectează Lesson 15 (Exercise physiology test). 5. Se introduce numele. 6. Pentru înregistrare subiectul stă în ortostatism, relaxat. În vederea unei înregistrări bune verificaţi următoarele: scoateţi orice obiect de metal de pe mână (ceas, brăţară) verificaţi conexiunile de la cabluri. 7. Click pe butonul Setup. Va urma o înregistrare de 30 de secunde, timp în care nu trebuie să efectuaţi exerciţii fizice. Respiraţi normal, relaxat. La sfârşitul acestei perioade ar trebui să vedeţi trei trasee (de sus în jos: spirogramă, electrocardiogramă şi temperatura corpului). Dacă există un traseu artefactat înseamnă că electrozii nu realizează contact corespunzător. În acest caz verificaţi conexiunile şi daţi click pe "Redo setup". 8. Click pe butonul Record 15. Va urma o înregistrare de de 2 minute care însă se poate opri prin apăsarea butonului Stop" în orice moment. După pornirea înregistrării staţi în ortostatism relaxat 30 secunde (condiţii bazale) apoi urcaţi şi coborâţi prima treaptă a scăriţei cât mai rapid posibil timp de 90 de secunde. În momentul începerii efortului propriu zis se apasă tasta F9, acesta inseră un marker. Figura nr. 65. Înregistrarea parametrilor fiziologici din timpul unei probe de efort. De sus în jos: electrocardiogramă (derivaţia standard II), frecvenţa cardiacă, temperatura periferică, rata respiraţiei. Triunghiul negru: markerul inserat cu tasta F9 în momentul începerii efortului fizic. Porţiunea selectată (cu negru): interval de 10 secunde (Δt=10.00sec) din perioada de repaus.
Probele de efort 81 În timpul probei ar trebui să înregistraţi ceva asemănător cu Figura nr. 65. Deşi am înregistrat o spirogramă completă pentru simplitate o să vizualizăm doar rata respiraţiei. De asemenea pentru simplitate softul ne afişează direct variaţia frecvenţei cardiace respectiv a temperaturii periferice. Se poate observa că imediat după începerea efortului frecvenţa cardiacă creşte respectiv temperatura periferică scade în timp ce rata respiraţiei se modifică doar după o scurtă perioadă de timp. De asemenea se poate observa variabilitatea frecvenţei cardiace cu respiraţia. Explicaţi fenomenele observate! De ce creşte frecvenţa cardiacă? De ce scade treptat temperatura măsurată pe suprafaţa pielii? Care este motivul întârzierii ajustării ratei respiratorii la efort? Răspundeţi la aceste întrebări completând Fişa de lucru! Folosiţi unealta de selecţie a softului ( ) şi selectaţi o porţiune de 10 secunde din perioada de repaus (Figura nr. 65). În acest moment la căsuţa Δt trebuie să scrie 10.00sec. Citiţi valorile medii ale frecvenţei cardiace (ch40), valoarea medie a temperaturii periferice (ch42) respectiv valoarea medie a ratei respiratorii (ch43) în perioada selectată. Selectaţi apoi consecutiv perioade de 10 secunde din timpul efortului (selectaţi perioadele: secundele 40-50 al înregistrării, secundele 80-90 ale înregistrării, secundele 110-120 ale înregistrării). De fiecare dată citiţi valorile mai sus amintite. Completaţi Fişa de lucru! Dacă se doreşte şi vizualizarea revenirii după efort se procedează în felul următor: 1. Înainte de a începe înregistrarea propriu zisă se selectează File -> Measurement length ->10 minutes 2. Se începe la fel cu o perioadă de bază de 30 de secunde urmată (se apasă tasta F9 la începutul efortului) de o perioadă de 90 de secunde de efort. La terminarea celor 120 de secunde înregistrarea nu se opreşte ci continuă, subiectul stând relaxat în ortostatism după terminarea efortului (se apasă din nou tasta F9 pentru a insera un marker în vederea cunoaşterii momentului terminării efortului). Se continuă înregistrarea până la revenirea la valorile de repaus ale parametrilor fiziologici.