Prueba cardiopulmonar de ejercicio. Recomendaciones y procedimiento

Cardiopulmonary exercise testing. Procedure and recommendations

Silvia Cid-Juárez, José Luis Miguel-Reyes, Arturo Cortés-Télles, Laura Gochicoa-Rangel, Uri de Jesús Mora-Romero, Mónica Silva-Cerón, Luis Torre-Bouscoulet

Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias Ismael Cosío Villegas, Ciudad de México.

RESUMEN. La prueba cardiopulmonar de ejercicio (PCPE) es una herramienta que permite la evaluación de la respuesta fisiológica tanto en ejercicio submáximo como máximo, brinda información acerca del proceso metabólico, muscular, neurosensorial, cardiovascular y ventilatorio; aunque su uso clínico es cada vez mayor debido a las ventajas clínicas que ofrece en muchos escenarios clínicos y a que los avances en la tecnología han facilitado y agilizado la realización como la interpretación de la prueba, en nuestro medio sigue siendo una prueba poco conocida y no es considerada para el abordaje de los pacientes con intolerancia al ejercicio. El objetivo de este artículo es ofrecer a los neumólogos una visión general de los aspectos prácticos de los principios, de la realización y de la interpretación de la prueba, con la intención de que sea incluida como abordaje de los padecimientos en beneficio de los pacientes.

Palabras clave: Cardiopulmonar, ejercicio, fisiología respiratoria, cardiovascular.

ABSTRACT. Cardiopulmonary exercise testing (CPET) makes it possible to evaluate, simultaneously, the physiological integration of the cardiovascular, respiratory, metabolic, musculoskeletal and neurosensory systems during exercise. CPET provides a physiological response profile that is useful for diagnosis and follow-up of patients in diverse clinical scenarios. Technological advances have facilitated the performance and interpretation of this test; however, in Mexico it is still little-utilized, in part because it is not widely-known. The objectives of this document are, first, to present a general view of the practical aspects of CPET to pneumologists and the medical community as a whole, and, second, to describe the standard procedure for successful test performance. Finally, the text elucidates basic aspects of the interpretation of test results.

Key words: Cardiopulmonary, exercise, respiratory physiology, cardiovascular.

Abreviaturas:

Bloqueo AV: Bloqueo auriculoventricular

EELV: Volumen pulmonar al final de la espiración

EKG: Electrocardiograma

EPID: Enfermedad pulmonar intersticial difusa

EPOC: Enfermedad pulmonar obstructiva crónica

FC: Frecuencia cardíaca

FeCO₂: Fracción espirada de bióxido de carbono

FeO₂: Fracción espirada de oxígeno

FiO₂: Fracción inspirada de oxígeno

H₂O: Agua

ICC: Insuficiencia cardíaca crónica

L: Litros

mmHg: Milímetros de mercurio

Mseg: Milisegundos

N₂: Nitrógeno

O₂: Oxígeno

O₂/FC: Pulso de oxígeno

^ºC: Grados centígrados

PAD: Presión arterial diastólica

PAS: Presión arterial sistólica

Pb: Presión barométrica

PECP: Prueba cardiopulmonar de ejercicio

PETCO₂: CO₂ al final de la espiración

PH₂O: Presión de agua

RPM: Revoluciones por minuto

SaO₂: Saturación arterial de oxígeno (medición directa: gasometría arterial)

SpO₂: Saturación arterial de oxígeno (medición indirecta: oximetría de pulso)

T: Tiempo

VE: Ventilación minuto

VE/VVM-1: Reserva ventilatoria

VI: Volumen inspirado

VO₂: Consumo de oxígeno

VO₂ máx.: Consumo máximo de oxígeno

VO₂ pico: Consumo pico de oxígeno

VVM: Ventilación voluntaria máxima

La prueba cardiopulmonar de ejercicio (PCPE) permite evaluar la integración fisiológica al ejercicio de los sistemas cardiovascular, respiratorio, metabólico, musculoesquelético y neurosensorial. Desde el punto de vista clínico, la PCPE nos permite cuantificar la capacidad de ejercicio que tiene un individuo ya sea en condiciones de salud o de enfermedad, explorar los factores limitantes al ejercicio, llevar a cabo el seguimiento funcional de los pacientes mediante la tolerancia al ejercicio, evaluar el pronóstico y la respuesta a las intervenciones realizadas; además, la PCPE permite definir con precisión el riesgo quirúrgico y seleccionar a los candidatos para trasplante de corazón; mediante esta prueba se planifican los programas de rehabilitación cardíaca y pulmonar.^1,2 La PCPE ofrece un perfil de respuesta al ejercicio y en raras ocasiones permite establecer un diagnóstico nosológico. Los diagnósticos nosológicos que se pueden establecer en esta prueba incluyen al asma inducido por ejercicio, cardiopatía isquémica e insuficiencia arterial periférica. En el resto de los casos, los resultados de la PCPE deben ser analizados a la luz de los antecedentes del paciente así como de examen físico y de las pruebas fisiológicas obtenidas en condiciones de reposo. Es el conjunto de pruebas diagnósticas lo que más ayuda para integrar el diagnóstico definitivo. Salvo en casos que se desee conocer la capacidad de ejercicio, la PCPE no debe ser considerada una prueba de escrutinio para enfermedad cardíaca o pulmonar. Este manuscrito tiene el propósito de ofrecer al lector aspectos prácticos acerca de la PCPE. Es relevante que el neumólogo moderno conozca las indicaciones de esta prueba y aspectos sencillos de interpretación. Creemos que de esta manera, la PCPE será utilizada de forma más extensa en beneficio de los pacientes y se extenderá el conocimiento acerca de la fisiología dinámica pulmonar en su interacción con la función cardiovascular. Al final del documento presentamos el procedimiento a seguir para llevar a cabo la PCPE. Aunque ya existen recomendaciones internacionales, nosotros aclaramos algunos aspectos poco definidos en guías internacionales lo que podría facilitar la realización de la prueba. A lo largo de este documento observamos la metodología y los procesos de estandarización utilizados a nivel global.

Las indicaciones para realizar una PCPE se resumen a continuación

Evaluación de la disnea no explicada por pruebas funcionales estáticas Aunque las pruebas de función respiratoria y cardíaca en reposo son útiles en el abordaje inicial de la disnea de esfuerzo, no predicen el rendimiento físico ni la capacidad funcional de una persona; además, correlacionan mal con la sintomatología asociada al esfuerzo. Realizar esta prueba permitiría la detección oportuna de algunas enfermedades cardíacas o respiratorias que de otra manera no podrían ser diagnosticadas en reposo. La PCPE es de utilidad para conocer mecanismos fisiopatológicos como isquemia cardíaca, hipertensión arterial reactiva, hiperreactividad bronquial asociada al ejercicio, atrapamiento aéreo, hiperinflación dinámica, anormalidades en el intercambio gaseoso (hipoxemia durante el ejercicio) y acidosis metabólica temprana.³ En la esfera psicológica, la PCPE permite evaluar estados de hiperventilación, pánico o ansiedad durante el ejercicio. El desacondicionamiento físico se puede documentar durante la PCPE. Si la PCPE es normal, se garantiza la integridad de la respuesta fisiológica al ejercicio y hace innecesario realizar otros estudios complementarios.

Evaluación funcional en enfermedad cardiovascular. Es recomendable que, siempre y cuando estén compensados, todos los pacientes con insuficiencia cardíaca (IC) de cualquier causa sean sometidos a esta prueba debido a que el consumo máximo de oxígeno (VO₂max) es el mejor predictor de mortalidad. La PCPE ayuda a seleccionar a los candidatos a trasplante de corazón.^4,5 La prueba es útil en la prescripción y evaluación de la respuesta a los programas de rehabilitación cardíaca y respiratoria. Al igual que la prueba de esfuerzo "clásica" (en banda sin fin con protocolo de Bruce o Bruce modificado), la PCPE también es útil para demostrar isquemia miocárdica.

Evaluación funcional en enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC). Una proporción significativa de pacientes con EPOC mueren de causas diferentes a la insuficiencia respiratoria; más del 20% fallecen por enfermedades cardiovasculares. Cuando los síntomas asociados al esfuerzo son desproporcionados al daño estructural y funcional estático (GOLD B), la PCPE es ideal para detectar enfermedades coexistentes que estén contribuyendo con la disnea y, en consecuencia, con la limitación funcional.⁶ Algunos de dichos factores incluyen, isquemia miocárdica, alteración vasculopulmonar o disfunción musculoesquelética. La PCPE permite conocer si la hipoxemia contribuye a la disminución de la capacidad funcional al esfuerzo y permite cuantificar de forma precisa la necesidad de O₂ suplementario, también permite evaluar la respuesta de la enfermedad a los tratamientos instituidos.^6-8

Evaluación funcional en ejercicio en otras enfermedades respiratorias

Asma: La evaluación funcional durante el ejercicio en pacientes con asma puede ser útil para alentar una mayor actividad física y prescribir un programa de ejercicio específico. En quienes se sospecha clínicamente de asma, pero que tienen espirometría en reposo normal, el diagnóstico podrá realizarse si se documenta broncoespasmo, atrapamiento aéreo y obstrucción al flujo aéreo posterior al ejercicio; sin embargo, una respuesta negativa no debe excluir el diagnóstico.⁹ En tales casos se debe de realizar una prueba de reto con metacolina.

Enfermedad pulmonar intersticial difusa (EPID): La detección temprana de alteraciones en el intercambio gaseoso durante el ejercicio, aun cuando las pruebas de función respiratoria estática sean normales, debe de hacernos sospechar en este diagnóstico y realizar estudios complementarios como lo es la tomografía computada de tórax de alta resolución. En pacientes con EPID, las anormalidades en el intercambio de gases, muchas veces sólo evidentes durante la PCPE, suelen preceder a las anormalidades de la mecánica de la respiración. En el seguimiento de los pacientes con EPID, la PCPE es de utilidad debido a que permite analizar la respuesta a las intervenciones terapéuticas y proporciona valor pronóstico.

Enfermedad vascular pulmonar: En pacientes con hipertensión arterial pulmonar, el VO₂max correlaciona con la disminución del gasto cardíaco y con la cantidad del lecho vascular pulmonar que está "disponible" Por lo tanto, el VO₂max estima la gravedad de la enfermedad.¹⁰ La eficiencia ventilatoria expresada como el cociente VE/VCO₂ es otro indicador de gravedad y pronóstico en pacientes con hipertensión arterial pulmonar. Mientras mayor es el cociente, mayor es la presión pulmonar y la probabilidad de morir.¹¹ La hipertensión pulmonar no es, como lo era hace algunos años, una contraindicación para realizar la PCPE.

Foramen oval permeable: Este defecto congénito, que cursa con cortocircuito de derecha a izquierda, puede ser diagnosticado cuando el paciente cursa con hipoxemia durante el ejercicio y no mejora tras la administración de oxígeno al 100%.^4,5

Las contraindicaciones para la realización de la PCPE se pueden clasificar en absolutas y relativas,^3,15,16 éstas se muestran en la tabla 1. La tabla 2 muestra las causas de interrupción de la prueba.

Aspectos técnicos acerca de la prueba:

Existen dos modalidades de la PCPE comúnmente empleadas: la cinta de correr (banda sin fin) y la bicicleta ergométrica (cicloergómetro) (figura 1). En la mayoría de los casos, el cicloergómetro es el modo preferido de ejercicio; sin embargo, dependiendo de las razones por las que se solicite la PCPE y la disponibilidad del equipo, la banda sin fin puede llegar a ser una alternativa aceptable. En casos particulares, en que esta prueba esté indicada para la evaluación del ejercicio en situaciones especiales (alteraciones en extremidades inferiores o deportistas), se puede disponer de ergómetros específicos (ergómetro de brazos, PCPE portátil, etc.); sin embargo, estas últimas modalidades tienen menor sensibilidad para detectar limitación cardiopulmonar.^3,14-16 En la tabla 3 se mencionan las principales diferencias entre ambas modalidades.

PCPE en banda sin fin:

Consiste en una cinta sin fin que es movida por un motor eléctrico sobre la cual el paciente debe caminar a distintas velocidades e inclinación según el protocolo usado.

Desventajas: Existe un mayor riesgo de artefacto en el registro del ECG y de la tensión arterial. Algunos pacientes pueden sentirse inseguros y aferrarse a las barandillas lo que podría subestimar la capacidad de ejercicio. Es más costosa y requiere mayor espacio.^3,14-16

PCPE en cicloergómetro:

Es una bicicleta estática cuya carga de trabajo puede ser regulada. Es recomendado que durante la prueba se mantenga un "pedaleo" constante entre 55-65 revoluciones por minuto (rpm). El cicloergómetro puede tener dos tipos de frenado:

Freno electromecánico: Se aplica una resistencia fija al pedaleo regulando la potencia mediante fricción de bandas ajustables. Es un sistema barato, fácil de manejar y de calibrar y permite un registro nítido del electrocardiograma; sin embargo, es difícil cuantificar la carga porque requiere un ritmo constante de pedaleo (próximo a 55-65 rpm).^3,14-16

Freno electromagnético: Aplica una resistencia precisa y controlada de forma electromagnética. Permite mantener constante la potencia la cual es independiente de la frecuencia de pedaleo. La medición del trabajo es más fiable porque depende poco de la colaboración del paciente. Es más costoso y difícil de calibrar.

Ventajas del cicloergómetro: Se puede cuantificar fácilmente la carga de trabajo. Genera pocos artefactos en la medición de la presión arterial, oximetría de pulso y el registro del EKG. Ocupa poco espacio y relativamente de menor costo que la banda sin fin.³

Desventajas del cicloergómetro: Requiere coordinación motora en las piernas; las personas no familiarizadas con el uso de la bicicleta, pueden mostrar dificultades para mantener un pedaleo constante. Implica esfuerzo para mover las piernas, especialmente en pacientes obesos. Se obtiene un VO₂ pico menor comparado con la banda sin fin.

Medición del flujo de aire (sensores de flujo)

Los sensores de flujo comprenden una gama de dispositivos que son colocados cerca de la boca y detectan el flujo aéreo de manera bidireccional. En las tablas 4 y 5 se mencionan los diferentes tipos de sensores de flujo y las diferencias entre ellos.

Analizadores de gases: Son instrumentos que miden la composición del gas inspirado y espirado durante la prueba y por lo tanto permiten la evaluación del intercambio de gases. Sus requerimientos son la estabilidad y la rapidez en la respuesta; esta última, a su vez, depende de dos componentes: el retraso en el transporte (tiempo requerido para que el gas llegue desde el lugar de muestreo al analizador) y de la respuesta del análisis (la cinética de la respuesta al cambio en la composición del gas introducido en el analizador). Ambos retrasos deberían tenerse en cuenta para el cálculo del retraso o rapidez de la señal. Actualmente el software del equipo permite compensar por retraso de transporte de gas (de 0.2 a 0.4 segundos).³ Los analizadores de gases son de dos tipos:

• Espectrómetro de masas: Es un instrumento que analiza la composición de los diferentes elementos químicos del aire (O₂, CO₂, incluso N₂). Se prefiere por su exactitud, gran precisión, alta estabilidad y rapidez de respuesta (20-50 mseg). Puede ser configurado para "ignorar" la presión de vapor de agua (proporcionando concentraciones de gas en condiciones de PH₂O=0 mmHg). Tiene un alto costo económico.

• Analizadores independientes de O₂ y CO₂: Son comercialmente los más usados. Los más comunes son: para la medición del CO₂, los analizadores de absorción de luz infrarroja; y para la medición del O₂ los paramagnéticos y los electroquímicos. Para eliminar el artefacto del vapor de agua, se utiliza un tubo de muestreo fabricado con polímero Nafion (sus grupos sulfidrilo absorben el vapor de agua sin retrasar el análisis de las señales de O₂ y CO₂).

Medición del intercambio respiratorio de gases

Implica la medición del volumen de O₂ y CO₂ que entra y sale de los pulmones durante un período dado de tiempo (generalmente intervalos de 1 minuto). El consumo de O₂ y la producción de CO₂ pueden ser medidos por la diferencia de O₂ y CO₂ que existe entre el aire inspirado y espirado.³ Los métodos usados para esta medición son:

Bolsa meteorológica: Es la técnica más simple para medir la fracción espirada de O₂ y CO₂ (FEO₂ y FECO₂) a través de la recolección de muestras de gas espirado. Al conocer la FiO₂, la medición de FEO₂, FECO₂ y del volumen ventilado, permite el cálculo del VO₂ y VCO₂:

VO₂ = VI (FiO₂) - VE (FEO2)/t

VCO₂ = FECO₂ (VE)/t

Caja de mezclas: Es una caja de 6 L que permite el muestreo del gas espirado y la medición del VE, con la monitorización continua del VO₂ y VCO₂. Es adecuado para la medición de gases en un estado estacionario, pero en protocolo de tipo incremental tiene limitaciones para el análisis detallado de los gases respiratorios.

Técnica de respiración a respiración

Es un sistema automatizado que mide el VO₂ sin la necesidad de reunir grandes volúmenes de gas o de realizar cualquier análisis o cálculo a mano. Utiliza un esquema para el procesamiento de las tres principales señales utilizadas en la PCPE: flujo, concentración de O₂ (%) y concentración de CO₂ (%). Con cada espiración, el tiempo espiratorio es dividido en segmentos (cada uno de 10 mseg de duración) y se mide por segmento el VE, VO₂ y VCO_2; posteriormente los valores de todos los segmentos se suman para obtener la VE, VO₂, VCO₂ de la respiración, al final el resultado es extrapolado a un minuto de respiración.³

EKG:

Durante la prueba se recomienda el registro de:

EKG de 12 derivaciones (en pacientes con sospecha o diagnóstico de enfermedad cardiovascular) para la detección de la enfermedad isquémica (depresiones del segmento ST y cambios en la onda T propios de la isquemia miocárdica) y arritmias secundarias al ejercicio.

EKG de 3 derivaciones (en pacientes jóvenes sin factores de riesgo o antecedentes de enfermedad cardíaca) para el registro de la frecuencia cardíaca y establecer el nivel de tolerancia del ejercicio, pero no para explorar la existencia de enfermedad.

Los electrodos deben ser colocados utilizando adhesivos resistentes al sudor y el diseño del circuito electrónico debe estar preparado para evitar los artefactos generados por los movimientos durante el ejercicio. El software debe permitir una monitorización continua de los complejos del EKG en la pantalla durante la PCPE.

Baumanómetro: La toma de la presión arterial suele ser imprecisa durante el transcurso de la prueba de ejercicio debida al incremento del ruido ambiental. Siendo más difícil de medir con la auscultación que con la palpación. Idealmente se debería de colocar un catéter arterial.

Aunque el oxímetro de pulso tiene un papel central en la monitorización durante el ejercicio, no es útil para estimar los valores de PaO₂ arterial. Aunque no forma parte del estándar, en nuestro laboratorio colocamos catéter arterial con fines de realizar un análisis preciso del intercambio de gases.

Otros aditamentos:

• Escala de Borg: Ésta debe de ser de un tamaño apropiado para que pueda ser de utilidad para pacientes con limitaciones visuales.

• Hoja de recolección de datos.

• Una silla de descanso o cama de exploración para el reposo y vigilancia del paciente posterior a la prueba de esfuerzo cardiopulmonar.

• Desfibrilador externo automático y carro rojo.

• Acceso a teléfono para casos de emergencia.

I. METODOLOGÍA

Control de calidad y calibración

El fabricante debe demostrar la calidad de las mediciones y la información sobre los métodos de medición; sin embargo, el usuario es el responsable de la calibración diaria del equipo. Siempre se debe de disponer de un libro de registro de las calibraciones e incidencias del equipo de medición o cambios en los procedimientos.

Durante el proceso de calibración debe:

• Registrar diariamente las condiciones ambientales (Presión barométrica, temperatura y vapor de H₂O).

• Se debe calibrar:

- El medidor de flujo o volumen con una jeringa de precisión de 3 L.

]]> - Los analizadores de O₂ y CO₂ en tanques con mezclas de gases de alta precisión, como mínimo en 2 puntos (0 y 8% para CO₂; 13 y 21% para O₂).

- El cicloergómetro se debe calibrar (revoluciones por minuto) cada 6 meses o cada vez que se traslade; la banda sin fin también debería ser calibrada, tanto en las revoluciones por minuto como en su grado de inclinación.

- Las mediciones de ventilación y de los gases respiratorios se realizarán mediante la colección de bolsas de gas espirado mezclado (esta calibración puede ser muy laboriosa). La precisión para las variables básicas VO₂, VCO₂ y VE debe ser de aproximadamente un 2-3%.

- Para los transductores de presión deberá usarse un manómetro.