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7/25/2019 test cardiopolmonari.doc

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TEST CARDIOPOLMONARI IN MEDICINA DELLOSPORT

Aspetti Fisiologici e Aspetti CliniciFranco Sardella

Istituto di Scienza dello Sport del CONI

Nelle indagini cliniche sempre pi frequentemente ci si imbatte per scopi diagnostici e/o valutativi nei testcardiopolmonari. uesti sono test sicuramente complessi che necessitano! per essere correttamente eseguiti e/ointerpretati! di essere a conoscenza di nozioni fisiologiche! oltre che cliniche! abbastanza approfondite. Scopodell"articolo # appunto evidenziare alcuni di questi aspetti.uando si parla di test cardiopolmonari si dovrebbe sempre tenere a mente quale # l"obiettivo da raggiungere$

misurare la capacit% di adattamento allo sforzo e gli eventuali fattori limitanti analizzando le riposteventilatorie! cardiovascolari! e metaboliche indotte dall"eserciziofisico.

&er far ci' # necessario quantificare in maniera accurata il carico di lavoro somministrato e misurare nel migliore deimodi il costo energetico relativo al lavoro effettuato.uindi una corretta esecuzione di un test cardiopolmonare richiede di$

quantificare in modo accurato la sollecitazione in termini di lavoro esterno prodotto (ergometria)misurare con la maggior precisione possibile il costo energetico (consumo di O*e produzione di CO*) dellavoro effettuato.

&er far ci' # necessario utilizzare degli ergometri dove sia possibile impostare un carico di lavoro ben quantificato.uesta necessit% ci costringe ad evidenziare alcuni aspetti collegati alla scienza dell"egometria (scienza che si interessadella misura del lavoro meccanico o della potenza muscolare).In effetti pu' essere utile analizzare da un punto di vista dell"ergometria gli strumenti pi in uso per proporre i carichidi lavoro nei test cardiopolmonari.Il cicloergometro# senz"altro uno di quelli pi utilizzati+ quali sono i pro e i contro di questo strumento quando sisomministra un test cardiopolmonare,In sintesi si pu' dire che lo strumento # economico! poco ingombrante e normalmente! dato il limitato e ordinatomovimento richiesto! ha il vantaggio di presentare un basso numero di artefatti sul tracciato elettrocardiografico chemonitorizza la prova ed infine! particolare da non trascurare! con questo ergometro # possibile quantificare conprecisione il lavoro prodotto (fig. -).

Fig. - Cicloergometron altro ergometro abbastanza diffuso # ilnastrotrasportatore$ quest"ultimo ha il vantaggio di impegnare lamuscolatura che usiamo pi regolarmente! infatti su questo ergometro il lavoro che pu' essere proposto # il
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camminare o il correre! sicuramente gesti pi vicini alla usuali attivit% quotidiane con pieno coinvolgimento delle grandimasse muscolari degli arti inferiori e con minori problemi di 0fatica locale0 rispetto ai lavori proposti al cicloergometro.1i negativo ilnastrotrasportatorepresenta una maggiore difficolt% per definire l"intensit% di lavoro perch2 usualmentei test si effettuano variando sia la velocit% che la pendenza (fig. *).

Fig. * 3est al nastro trasportatore con carico 0distribuito0 tra pendenza e velocit% del nastroInfine non sono da dimenticare gli 0armoergometri0 ossia quegli ergometri che coinvolgono solo gli arti superiori (fig.4).

Fig. 4 5sempio di ergometro per gli arti superiori

Normalmente questi strumenti sono utilizzati nel campo medico per lo studio di quei pazienti inabili all"esecuzione diesercizi coinvolgenti gli arti inferiori.
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Con questi ultimi il carico di lavoro # ben definibile essendo in pratica dei cicloergometri modificati ma c"# da segnalareche il coinvolgimento dei muscoli respiratori accessori rende questo tipo di esercizio meno tollerato dai pazienti conmalattie polmonari.5saminati brevemente i pro e i contro degli ergometri pi comunemente utilizzati # necessario ora spendere qualcheparola sulle modalit% per raggiungere il massimo consumo di ossigeno in soggetti sani allenati e non.In primo luogo # importante utilizzare protocolli di lavoro che oltre ad impegnare le masse muscolari siano validi percoinvolgere il soggetto per tempi di lavoro abbastanza lunghi e abbastanza intensi da attivare al massimo il sistema

cardiopolmonare.Se # un atleta! i carichi e le modalit% di lavoro dovrebbero avvicinarsi il pi possibile a quelli che sono gli esercizispecifici di gara dove l"atleta pu' esprimere il massimo essendovi specificamente adattato per il tipo di allenamentoeffettuato.uindi l"ideale sarebbe poter proporre degli ergometri specifici per ogni disciplina e ci'! per quanto possibile! # quelloche viene praticato presso l"Istituto di Scienza dello Sport dove oltre a cicloergometri specifici (adattabili per il telaio ele possibilit% di carico) per ciascun ciclista! ci sono nastri trasportatori capaci di pendenze e velocit% che coprono tuttala gamma di discipline che hanno a che fare con il camminare e il correre o ergometri specifici per simulare il gesto delvogare (remoergometro)! del pagaiare (6a7a6ergometro) o del nuotare (vasca ergometrica).Se non # un atleta bisogner% cercare di proporre al soggetto un ergometro! quando # possibile! il pi adatto alle suecapacit% di prestazione muscolare e un protocollo di lavoro che gli permetta di esprimere il massimo delle suepotenzialit% in termini di carico lavorativo e di impegno cardiopolmonare.Sicuramente l"avvento dei metabolimetri che analizzano i gas polmonari respiro per respiro ha facilitato moltissimo lacomprensione di alcune dinamiche fisiologiche che si realizzano quando intraprendiamo un carico di lavoro.n esempio dei dati che si possono raccogliere con un metabolimetro 0respiro per respiro0 # riportato in tabella -.

POTENZA (Watt Riposo !" #"" #!" $"" $!"

%O$(l&min'# 8.48 -.-9 -.:; *.** *.;* 4.:8D del @O*ma! possiamo vedere che in corrispondenza della seconda soglia ventilatoria si pu' notareanche un brusco incremento della produzione del lattato ipotizzando cosG che la cosiddetta soglia anaero*icadellattato possa essere determinata in maniera incruenta (fig. --).

Fig. -- Bndamento dei parametri respiratori edella lattatemia in un test a carichi crescenti

In effetti con il monitorare l"equivalente respiratorio dell"ossigeno (@5/@O*) e l"equivalente respiratorio della CO*(@5/@CO*) # stato dimostrato che # possibile identificare la soglia anaerobica del lattato in maniera incruenta (fig. -*).


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Fig. -* 1eterminazione della soglia anaerobica del lattatotramite l"equivalente respiratorio dell"ossigeno (@5/@O*)

e della anidride carbonica (@5/@CO*)n test cardiopolmonare con carichi di lavoro di durata sufficiente per creare condizioni di stato stazionario pu' darciinformazioni anche semplicemente osservando l"andamento della frazione espiratoria dell"ossigeno (F5O*). Infattiquest"ultima # un buon indice per valutare gli adattamenti aerobici di base! la cosiddetta resistenza aerobica! che sar%tanto migliore quanto pi basso sar% il valore di frazione espiratoria. Con l"incremento del livello di lavoro la maggiorestimolazione ventilatoria porter% ad una riduzione dell"estrazione (ovvero un livello maggiore di F5O*) fino ad un rapidoincremento di tale parametro nei carichi superiori alla soglia anaerobica (fig. -4).

Fig. -4 Bndamento della frazione espiratoria dell"ossigenoBnche prestare attenzione all"andamento della frequenza cardiaca! in un test a carichi crescenti! pu' darci delleindicazioni sulla soglia anaerobica$ la perdita di linearit% tra intensit% del carico e frequenza cardiaca # infatti alla basedel metodo proposto da Conconi per determinare la soglia anaerobica (fig. -


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Fig. -< 3est Conconi&rima di procedere su alcune considerazioni di carattere clinico sui test cardiopolmonari pu' essere utile ricordarealcuni aspetti fisiologici collegati alle curve di dissociazione dell"emoglobina (bO*) perch2 strettamente collegate almassimo consumo di ossigeno (fig. -=).

Fig. -= Curva di dissociazione dell"emoglobina

Ae prime due cose che dobbiamo notare # che pi elevata # la &O*! maggiore # l"associazione dell"O*con la emoglobina(b)+ e che pi bassa # la &O*! maggiore # la dissociazione dell"O*dalla b. Aa terza cosa che dobbiamo notare # chela forma della curva # pressoch2 piatta nella parte superiore. Ci' significa che in questa porzione della curva una fortevariazione di &O*si accompagna solo ad una lieve modificazione della quantit% di O*legato alla b. In questo caso laporzione superiore appiattita della curva indica l"esistenza di una protezione contro una inadeguata ossigenazione delsangue malgrado forti diminuzioni della &O*. Ae ripidi porzioni intermedia e inferiore della curva hanno anch"essefunzioni protettive ma di natura diversa. In questi tratti della curva una piccola variazione della &O*si accompagna aduna grande variazione della saturazione della b. 1i conseguenza! una lieve diminuzione della &O*tessutale rende itessuti capaci di estrarre un quantitativo relativamente grande di ossigeno. 1urante un esercizio muscolare aumentidell"acidit% del sangue (p diminuito) della temperatura e della CO*provocano uno spostamento a destra della curva didissociazione della bO*. uesto spostamento risulta estremamente importante perch2 una maggiore quantit% diossigeno pu' essere disponibile per i tessuti a parit% di &O*tessutale (maggiore differenza arterovenosa Hdiff a@O*) eperch2 il carico di O*portato dal sangue non viene fortemente interessato.&assando ora a considerare un paziente con scompenso cardiaco cronico sottoposto ad un test cardiopolmonare!

possiamo schematizzare differenti fenomeni di adattamento emodinamico! sia centrale che periferico (tabella *).

A)attamenti Emo)inamici


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Centrali Peri-erici

Frequenza Cardiaca @asoregolazione &eriferica

Funzione Sistolica O* 1eliver7

Jettata Sistolica/&olso O* ?idistribuzione della &ortata Cardiaca

Contrattilit% 5ffetto Kohr

Funzione 1iastolica 5moconcentrazione3abella * &aziente con scompenso cardiaco$ adattamenti

emodinamici durante test cardiopolmonareA"importanza dei parametri elencati a sinistra nella tabella * si possono concretizzare! in un test cardiopolmonare!osservando il diverso comportamento del polso di ossigeno! parametro che mette in rapporto il consumo di ossigenocon la frequenza cardiaca (@O*/FC) (fig. -:)$ nei pazienti con scompenso cardiaco vi # un lieve incremento del polsodell"O*solo nella fase iniziale dell"esercizio.

Fig. -: nei pazienti con scompenso cardiaco vi # un lieveincremento del polso di O* solo nella prima fase dell"esercizio

1"altra parte considerando che nello scompenso cardiaco cronico ci sono anche alterazioni della ventilazioneconseguenza dell"aumentato contenuto idrico del polmone! delle elevate pressioni vascolari intratoraciche edell"aumento delle dimensioni del cuore! possiamo valutare questi aspetti analizzando il rapporto tra ventilazione (@5)!consumo di ossigeno (@O*) e frequenza respiratoria$ infatti a parit% di consumo di O*! nei soggetti con scompensocardiaco c"# un incremento di ventilazione che si realizza incrementando la frequenza respiratoria e riducendoparallelamente il volume corrente (fig. ->).


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Fig. -> 1urante test incrementali! i soggetti con scompenso cardiaco!a parit% di ventilazione! presentano una pi elevate frequenza respiratoria

Inoltre! poich2 uno dei fattori che contribuisce all"incremento della ventilazione # un aumento dello spazio mortodurante esercizio! mentre nel soggetto normale si ha una diminuzione! il rapporto spazio morto/volume corrente(@1/@3) # uno dei criteri di differenziazione tra le diverse patologie che possono indurre una limitazione funzionale(fig. -9).

Fig. -9 Bndamento del rapporto spazio morto/volumecorrente (@1/@3) durante esercizio (vedi testo)

In fig. -9 si ha l"andamento di questo rapporto (@1/@3) durante l"esercizio nei pazienti con grave alterazione delrapporto ventilazione/perfusione (0mismatch0)! nei pazienti con scompenso cardiaco e nei soggetti normali.3ra gli aspetti clinici e fisiologici al contempo vorrei ricordare che ad aumento o riduzione delle dimensioni del cuore odel polmone ne consegue una modificazione opposta dell"altro$ concettualmente prima della interdipendenza cuore

polmone! esiste quella dei due settori cardiaci. uesta # mediata primariamente dalla presenza del settointerventricolare che appartiene ad ambedue i settori cardiaci (destro e sinistro). 1ato che il flusso del sangue # dalcuore di destra a quello di sinistra si parla di interdipendenza di serie. uesta # resa manifesta durante manovre in cui# possibile modificare il ritorno venoso senza variare significativamente la respirazione! quali l"ortostatismo passivo!l"innalzamento degli arti inferiori oppure manovre che modificano il ritorno venoso mediante fenomeni respiratori. Lverosimile che durante l"esercizio ci sia una accentuazione dell"interdipendenza cuorecuore! ma la sua presenza #mascherata da fenomeni di interdipendenza cuorepolmone (interdipendenza in parallelo).uesto fenomeno diventa pi rilevante quando entrambi gli organi aumentano il loro lavoro come fisiologicamenteavviene durante l"esercizio fisico. Intorno al cuore vi sono delle sierose! pericardio e pleura! che devono scivolare traloro! l"una sull"altra! in modo da garantire le modificazioni volumetriche dei due organi in assenza di punti diapplicazione di forza. Ci' implica che le variazioni volumetriche sono possibili per fenomeni di adesivit% tra le sierose+questi fenomeni! inoltre! sono energeticamente costosi in funzione della compliance di cuore e polmone (fig. -;).


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Fig. -; (vedi testo)

L chiaro che in sistole! quando il volume del cuore diviene pi piccolo! il cuore deve attrarre a s2 il polmone e questosar% energeticamente tanto pi costoso quanto pi il polmone # rigido. 1urante l"esercizio un altro fenomeno concorread aumentare la resistenza vascolare polmonare (?&@) ed # l"aumento volumetrico del polmone. L noto! infatti! che laresistenza vascolare polmonare deriva dalla somma di due resistenze! quella dei vasi alveolari e quella dei vasi etraalveolari! le quali hanno un comportamento opposto durante le variazioni volumetriche del polmone (fig. *8).

Fig. *8 (vedi testo)5saminando gli adattamenti all"esercizio moderato e costante di un paziente con broncopneumopatia cronica ostruttiva(K&CO) pu' essere utile evidenziare che in questi pazienti la cinetica dell"O*# rallentata (fig. *-).


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Fig. *- (vedi testo)Eentre se consideriamo in tali soggetti il costo in O*del lavoro (@O*/Matt) pu' risultare simile a quello osservato insoggetti normali! ovvero una pendenza di circa -8 ml O*min-Matt-perch2 consumano meno ma producono anchemeno lavoro.Infine per concludere si pu' ricordare che la ridotta capacit% allo sforzo e la sensazione di dispnea nei pazienti conmalattie respiratorie croniche sono la conseguenza di molti fattori tra i quali # compreso$

-. l"aumento delle resistenze delle vie aeree in fase espiratoria e del costo energetico della respirazione cheportano ad una pi facile fatica dei muscoli respiratori

*. all"aumento della richiesta ventilatoria! a riposo e durante l"esercizio! legata per lo pi all"aumento della quotadi ventilazione inefficace! alle resistenze del circolo polmonare e al rapporto ventilazione/perfusione.

ltima riflessione a conclusione di queste note # che quando il test cardiopolmonare si rivolge a un soggetto concardiopatia o broncopatia bisogna anche tener conto che quest"ultimo! in virt della sua patologia! pu' presentare gi%di per s2 una riduzione della capacit% aerobica sia per un ridotto uso delle masse muscolari! sia per una ridottafunzionalit% di queste ultime a causa di altri fattori nutrizionali o farmacologici.

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