14
ABSTRACT
Background: Myocardial ischemia may occur during an exercise session in cardiac
rehabilitation programs. However, it has not been established whether it is elicited
when exercise prescription is based on heart rate corresponding to the anaerobic
threshold as measured by cardiopulmonary exercise testing. Objectives: To assess
the incidence of myocardial ischemia in cardiac rehabilitation programs according to
myocardial perfusion SPECT in exercise programs based on the anaerobic
threshold. Methods: Thirty-nine patients (35 men and 4 women) diagnosed with
coronary artery disease by coronary angiography and stress technetium-99msestamibi gated SPECT associated with a baseline cardiopulmonary exercise test
were assessed. Ages ranged from 45 to 75 years. A second cardiopulmonary
exercise testing determined training intensity at the anaerobic threshold. Repeat
gated-SPECT was obtained after a third cardiopulmonary exercise testing at the
prescribed workload and heart rate. Results: Myocardial perfusion images, analyzed
using a score system: 6.4 at rest, 13.9 at peak stress, and 10.7 during the prescribed
exercise (p<0.05).
The presence of myocardial ischemia during exercise was
defined as a difference ≥ 2 between the summed stress score and summed rest
score. Accordingly, 25 (64%) patients were classified as ischemic and 14 (36%) as
nonischemic. Conclusion: MIBI-SPECT has shown myocardial ischemia during
exercise within the anaerobic threshold. The 64% prevalence of ischemia observed
in the study should not be looked on as representative of the whole population of
patients undergoing exercise program. The changes in patient care and exercise
program were implemented as a result of our findings (ischemia during the
prescribed exercise).
Keywords: Exercise test, anaerobic threshold, myocardial ischemia, coronary artery
disease, Technetium Tc 99m Sestamibi
15
Introduction
According to current guidelines, exercise intensity in cardiac rehabilitation
programs should not precipitate myocardial ischemia during a training session1-6.
It has already been shown by SPECT myocardial perfusion imaging that
physical exercise within the functional capacity, based on standard exercise stress
testing, may cause ischemia, characterized by reversible perfusion defect, even
without angina symptoms or ST-segment depression7.
With the current widespread use of cardiopulmonary exercise testing, exercise
intensity can be defined on the basis of the anaerobic threshold
8-11
. At this level of
physical exertion, exercise training improves patients’ overall functional capacity, and
may be conducted even for those with coronary artery disease and ventricular
dysfunction12,
13
.
However, it has not yet been established whether exercise
intensity determined by this method elicits myocardial ischemia.
Myocardial perfusion studies are more effective in identifying exercise-induced
ischemia than other methods used for the diagnosis and risk stratification of
obstructive atherosclerotic coronary artery disease14-16.
The goal of this study was to assess the incidence of myocardial ischemia in
exercise prescription based on the anaerobic threshold in cardiac rehabilitation
programs, based on myocardial perfusion SPECT test.
16
Methods
From June 2005 to September 2006, one hundred and fifty-three
consecutive patients referred to the Nuclear Medicine Department of the Instituto
Dante Pazzanese de Cardiologia were assessed. All of them showed reversible
defect on myocardial perfusion SPECT images and
70% diameter stenosis on
coronary angiography in at least one of the three main coronary arteries (left anterior
descending artery, right coronary artery, left circumflex artery and their branches). At
the initial analysis, 95 patients with at least one of the following were excluded: age
over 75 years, presence of atrial fibrillation, pacemaker, left bundle branch block,
preexcitation syndrome, hemodynamically significant valvular heart disease, difficulty
in undergoing study procedures appropriately, impossibility to participate in an
exercise program after the study, and patients already attending a cardiac
rehabilitation program. The remaining 58 patients underwent history taking, clinical
examination, and standard 12-lead electrocardiography, in addition to repeat SPECT
myocardial perfusion following a cardiopulmonary exercise test, which was
performed without discontinuation of any medication taken regularly, using a Medical
Graphics Cardio2 system (Minnesota, EUA). An individualized ramp protocol with
cycle ergometer was used. Criteria for exercise termination were those established
by the American College of Cardiology and American Heart Association guidelines17.
A 740-Mbq (or 20 mCi) of
99m
Tc-sestamibi was administered to patients weighing 85
kg or less, and of 0.31 mCi/Kg to those weighing more than 85 kg. The radiotracer
was injected at near-maximum heart rate (defined as 220-age) or in the presence of
impending exhaustion, exertional ST-segment depression equal to or greater than
0.3 mV, or angina pectoris. After the injection, exercise was continued for 30 to 60
seconds, and myocardial perfusion SPECT was performed 60 minutes later. Rest
myocardial perfusion SPECT was performed within a week of
the first
cardiopulmonary exercise testing. Under regular medication, only 39 patients showed
persistent reversible defect on myocardial perfusion SPECT images and were eligible
for the next phase of the study, the flow chart of which is shown in Figure 1. Of them,
35 were men (89%) and four were women (10.3%). Ages ranged from 45 to 73
(mean 59.76), and mean body mass index was 28.4.
17
The second cardiopulmonary exercise testing was similar to the first, but was
not associated with myocardial perfusion imaging, and was used to determine the
anaerobic threshold using the V-slope method18. Training level was set at the
workload and heart rate corresponding to the anaerobic threshold. The third
cardiopulmonary exercise testing was performed at the workload prescribed for tests
on mechanically braked bicycles, the same used in the cardiac rehabilitation
program, during 20 minutes, corresponding to the continuous aerobic phase of a
cardiac rehabilitation programs session. The
99m
Tc-sestamibi dose was injected
approximately 19 minutes into the test, and images were acquired 60 minutes later.
Both stress and rest SPECT images were processed using the QGS (CEDAR)
dedicated software19. Qualitative and semiquantitative analyses were performed.
Radiotracer uptake was compared in 17 segments of the myocardium. Myocardial
perfusion images were analyzed by three observers blind to patients’ data using a
score system for each of the 17 segments based on five tomographic views: basal
short-axis slice, midventricular short-axis slice, apical short-axis slice, vertical longaxis slice, and horizontal long-axis slice. For each slice, the segment with the highest
uptake was graded zero. The remaining segments were graded according to the
following criteria: one, mildly reduced uptake; two, moderately reduced uptake; three,
severely reduced uptake; and four, absent uptake. For each SPECT image, a
summed score was obtained by adding the 17 segmental scores. No difference
between the summed stress score and summed rest score indicated absence of
stress-induced hypoperfusion, that is to say, absence of ischemia. Myocardial
ischemia was defined as a difference ≥ 2 between stress and rest scores, according
to the study by Berman et al20, a criterion that has been used in recent landmark
studies21.
Statistical analysis was performed using repeated-measures analysis of
variance (ANOVA).
Bonferroni's multiple comparison test was used to detect
differences between cardiopulmonary exercise tests and the scores derived from
SPECT images obtained at rest, at peak stress, and during the prescribed exercise.
Summed difference score (peak – rest and prescription exercise – rest) were
compared by Wilcoxon. P values ≤ 0.05 were considered statistically significant. All
scores for the three situations mentioned above are presented as means and 95%
18
confidence intervals (95% CI). Mean heart rate was compared using the paired
Student’s t-test. ST-segment changes between rest, MIBI injection at peak stress,
and prescribed exercise was analyzed by McNemar’s test. To verify association
among groups with summed difference score (≥ 2 and < 2) relation to clinical,
angiographic and electrocardiographic data it was performed Pearson’s Chi-square
Test or Fischer Exact Test. Age was compared for Student’s t-Test.
The study protocol was approved by the Research Ethics Committees of
UNIFESP (Universidade Federal de São Paulo - Escola Paulista de Medicina) and
Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia,
and all patients signed an informed
consent after being fully informed about the procedures involved.
Results
Clinical and angiographic characteristics of the patients are shown in Table 1.
Coronary angiography revealed significant stenosis involving the left anterior
descending artery in 27 patients, right coronary artery in 25 patients, and left
circumflex artery in 28 patients.
The cardiopulmonary variables evaluated in all three cardiopulmonary
exercise testing are shown in Table 2.
Baseline cardiopulmonary exercise testing for the first myocardial perfusion
SPECT
Mean workload achieved was 75 watts ± 4.23. Mean heart rate ranged from
69.62 ± 2.32 bpm at rest to 119.2 ± 2.84 bpm at peak stress. Technetium-99msestamibi was injected at approximately 114.61 ± 2.70 bpm, corresponding to 71.47
± 1.67% of age-predicted maximal heart rate and 52.66 ± 1.84 % of predicted
VO2max. ST-segment depression ≥ 1 mm occurred in 20 patients (51.20%), angina
pectoris in 11 (28.20%), and intermittent claudication in one (2.56%).
Second cardiopulmonary exercise testing to determine the level of exercise
prescription
19
The anaerobic threshold was reached at mean workload of 33.57 ± 2.7 watts
and mean heart rate of 89.89 ± 2.47 bpm, corresponding to 56.12 ± 1.62% of agepredicted maximal heart rate.
Third cardiopulmonary exercise testing during prescribed exercise based on
anaerobic threshold to obtain the 2nd myocardial perfusion SPECT
Mean prescribed workload was 32.87 ± 2.56 watts. Mean heart rate during
exercise training was 90.36 ± 2.37 bpm, corresponding to 55.92 ± 1.46% of agepredicted maximal heart rate and 40.89 ± 1.46% of predicted VO2max. Heart rate at
the
99m
Tc-sestamibi injection was 91.41 ± 2.38 bpm, corresponding to 57.01 ± 1.58%
of age-predicted maximal heart rate and 40.89 ± 1 46% of predicted VO2max. Only
seven patients (18%) had ST- segment depression ≥ 1 mm, while 32 patients (82%)
showed no ECG changes. Only two patients (5.12%) experienced angina pectoris.
Heart rate comparison
There was a significant difference between heart rate at peak stress (114 ±
2.70 bpm) and prescribed exercise (91 ± 2.38 bpm; p = 0.001) regarding
99m
Tc-
sestamibi injection, corresponding to 71 ± 1.67% and 57 ±1.52% of age-predicted
maximal heart rate, respectively. No differences were found between heart rate at the
99m
Tc-sestamibi injection during exercise prescribed (91 ± 2.38 bpm) and the heart
rate prescribed (90 ± 2.37 bpm). Peak HR was significantly higher during prescribed
exercise than at rest (67 ± 2.49 bpm; p < 0.0001). Peak heart rate (119 ± 2.84 bpm)
was significantly higher then the heart rate prescribed (p < 0.0001).
Myocardial perfusion SPECT
Significant differences (p<0.0001) were found between mean scores of
SPECT images at rest (6.44; 95% CI 4.09-8.79), peak stress (13.90, 95% CI 10.4817.32), and
prescribed exercise
(10.77, 95% CI
7.69-13.85), Table 3. When
myocardial ischemia was defined as a difference ≥ 2 between the summed stress
score and summed rest score, the summed difference score was 10.09 ± 1.40 at
peak exercise and
6.83 ± 0.99 during prescription exercise (Table 3). An individual
analysis showed that during prescription exercise the summed difference score was
20
≥ 2 in 25 (64%) patients and < 2 in 14 (36%) patients. Among clinical characteristics
considered, namely, prior history of myocardial infarction, prior revascularization, STsegment depression, and angiographic features, only the latter was significantly
different between both groups. The incidence of three-vessel disease was greater in
the group with summed difference score ≥ 2 (Table 4).
Discussion
Among the several methods to prescribe exercise intensity for coronary artery
disease patients, cardiopulmonary exercise testing to determine the anaerobic
threshold has come to the forefront, not only because of its widespread availability
but also because it is an extremely valuable tool for risk stratification of patients with
congestive heart failure in tertiary cardiac centers. In post-myocardial infarction
patients receiving beta-blockers, the anaerobic threshold has been considered as a
gold standard for exercise prescription22. The use of the V-slope method to determine
training intensity is individualized, since it depends on the patient‘s age and fitness
level. It is submaximal and predominantly aerobic, allowing exercises to be
performed for prolonged periods23. The anaerobic threshold has the advantage of
being independent of patient motivation and thus more objective and reproducible
than maximal oxygen uptake23, 24. However, it has not been established whether this
type of prescription is sufficiently safe according to the current guidelines, which
recommend that exercise should be prescribed for patients with coronary artery
disease at a level that does not elicit myocardial ischemia, characterized by angina
pectoris and/or ST-segment depression2. This study is justified, since exercise
intensity immediately below the ischemic threshold has been proven to produce
myocardial ischemia, as measured by SPECT scanning7,25.
This may be
accomplished by clinical and electrocardiographic monitoring of the rehabilitation
session. Yet, in some conditions such as post-acute myocardial infarction, ventricular
hypertrophy, and previous ST-segment changes, among others, myocardial
perfusion SPECT allows the presence of myocardial ischemia to be more accurately
identified during a cardiac rehabilitation program. This method was used in this study
because of its diagnostic superiority.
In this regard, this study is unique and
contributes to broaden the use of nuclear cardiology.
21
Despite not constituting a homogeneous group, patients included in this study
had coronary artery disease previously documented by coronary angiography. Thirtyone (79,5%) had at least two-vessel disease and eight (20.5%) had single-vessel
disease, but with at least 70% stenosis, justifying the presence of reduced uptake on
stress images.
All 39 patients had stable angina or were asymptomatic and were being
medically treated by their cardiologists based on clinical and angiographic criteria.
These characteristics make this group similar to those referred for supervised
rehabilitation. It can be noted that the group of 39 patients studied was significantly
smaller than the initial sample of 153 selected among patients routinely treated at the
Department of Nuclear Cardiology of our institution. This may be explained by the
need to exclude all patients in whom ST-segment interpretation would be impaired by
their baseline conditions. In a Tertiary Center of Nuclear Cardiology, an elevated
number of patients are referred for myocardial perfusion SPECT exactly because
they cannot be properly assessed by standard exercise stress testing. Another
reason for exclusion was patients’ difficulty in attending a rehabilitation program.
By performing qualitative and semiquantitative SPECT analyses, we could
minimize potential biases associated with qualitative interpretation alone. The use of
a summed difference score equal to or greater than 2 followed the recommendations
of the studies that introduced this technique21.
Recently, a summed difference score of 2 was considered indicative of
myocardial ischemia in the Courage trial21, a large multicenter study highly influential
among cardiologists. Therefore, the summed difference score ≥ 2 found in 25
patients (64%) suggests the presence of exercise-induced myocardial ischemia.
Although the accuracy of SPECT imaging was not specifically evaluated for this
study, this had already been done in a previous study performed in our institution,
showing a high degree of agreement among interpretations (k = 0.810)26. Based on
the difference between the summed stress score and summed rest score, myocardial
ischemia, as measured by SPECT perfusion studies, has been quantified as follows:
0-1 = no ischemia; 2-6 = mild-to-moderate ischemia, and > 6 = severe ischemia
(Courage). According to these criteria, 14 patients (35.89%) had no ischemia, 15
(38.47%) had mild-to-moderate ischemia, and 10 (25.64%) had severe ischemia.
22
One-fourth of our patients, therefore, had severe ischemia, suggesting that these
patients should have their clinical and electrocardiographic parameters monitored
during the first sessions of a rehabilitation program. No significant differences were
found regarding age or clinical, angiographic, and electrocardiographic data of
patients with Summed Difference Score ≥ 2 and < 2, except for the presence of
three-vessel disease (p = 0.048). (Table 4). Perhaps these would the candidates for
a more thorough clinical evaluation. Patients with myocardial ischemia documented
by myocardial SPECT were prescribed workloads below their anaerobic threshold
and referred to a special program consisting of interval training during all aerobic
phase of rehabilitation. Alternatively, these patients were prescribed muscular
resistance exercise at about 40% of maximal contraction, for complementation. The
aim of this study is not to recommend the routine use of myocardial perfusion SPECT
to evaluate the accuracy of exercise prescription in rehabilitation programs. It opens
the possibility, however, of using nuclear medicine to assess the degree of ischemia
induced by regular rehabilitation exercises in selected patients.
Limitations: this study was conducted in a single center with a small number of
patients, and the female gender was underrepresented. The study sample was a
convenience sample, i. e., composed of patients with ischemic heart disease due to
diffuse, extensive atherosclerotic disease recruited from a tertiary center, and should
not be considered representative of the larger universe of patients with ischemic
heart disease for whom supervised exercise programs are indicated.
Clinical implications: our results suggest that, in supervised exercise training
programs, exercise prescription based on the anaerobic threshold is still
recommended for coronary artery disease with stress-induced myocardial ischemia.
Nevertheless, because myocardial ischemia may be present, the presence of STsegment depression and angina pectoris should determine a reduction in exercise
intensity. These recommendations are valid, even after publication of the study by
Noel et al27, which did not find significant changes in the course of only 11 patients in
the presence of ST-segment depression of 1 mm.
In patients with diffuse and
severe CAD, myocardial perfusion SPECT may be a useful adjunct for a more
appropriate and accurate detection of ischemia, since it enables exercise to be
23
prescribed more safely below the ischemic zone, regardless of the anaerobic
threshold.
Conclusions
Based on our results, the following conclusions can be drawn: In patients
with ischemic heart disease due to severe, diffuse atherosclerosis, myocardial
ischemia was detected by 99mTc-sestamibi myocardial perfusion SPECT during the
continuous aerobic phase prescribed based on the anaerobic threshold, even in
clinically stable patients. Angina pectoris and/or ischemic ECG changes have low
sensitivity to identify myocardial ischemia during the aerobic phase of a cardiac
rehabilitation session. The 64% prevalence of ischemia observed in the study should
not be considered representative of the entire population of patients undergoing
exercise program. The changes in patient care and exercise program were
implemented as a result of our findings (ischemia during the prescribed exercise).
24
Potential conflict of interests
None of the authors has any conflict of interest.
Sources of support
No external funding was provided for this study.
Academic link
This paper is part of the doctoral dissertation of Angela Rúbia C. Neves Fuchs,
submitted to the Universidade Federal de São Paulo – Escola Paulista de Medicina
25
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29
1st Cardiopulmonary Exercise Testing for
99m
Tc-MIBI injection
1st Stress SPECT
Rest SPECT
After 3 days –2nd Cardiopulmonary
Exercise Testing to determine Exercise
Prescription at the Anaerobic threshold
After 4 days – 3rd Cardiopulmonary
Exercise Testing during Exercise
Prescription for 99mTc-MIBI injection
2nd Stress SPECT
Figure 1: Flow chart and timing of the protocol. Number of patients (100%) - 39P.
30
Table1. Clinical and Angiographic Characteristics of the population – 39P
Variables
N%
Hypertension
37 (94.9%)
Dyslipidemia
37 (94.9%)
Diabetes mellitus
18 (46.2%)
Smoking
Past smoking
Angina pectoris
4 (10.3%)
18 (46.2%)
18 (46.17%)
Intermittent claudication
2 (5.13%)
Myocardial infarction
8 (20.51%)
Myocardial infarction and CABG and/or PCI
9 (23.07%)
CABG and/or PCI
12 (30.77%)
Uneventful
10 (25.65%)
Aspirin
35 (89.7%)
Beta-blockers
24 (61.5%)
Statins
34 (87.2%)
Ace inhibitors
30 (76.9%)
Vasodilators
23 (59%)
Oral hypoglycemic drugs
16 (41%)
Diuretics
8 (20.5%)
Single-vessel disease
8 (20.5%)
Two-vessel disease
21 (53.9%)
Three-vessel disease*
10 (25.6%)
CABG = coronary artery bypass graft surgery, PCI = percutaneous coronary
intervention
* 9 patients underwent revascularization procedures. Of these, 7 were reevaluated
later, with failures of at least one graft in 5 and patency identified in 2.
31
Table 2. Cardiopulmonary Exercise Testing Variables of the 3 tests (standard error
of mean (SEM) and ANOVA p – values) – 39P
1st CPET
Baseline HR
69.62 ±
2nd CPET
3rd
CPET
P-value
2.32
67.23 ±
2.14
67.21 ±
2.49
0.04*
38.46 ±
4.17
33.57 ±
2.70
32.87 ±
2.57
0.21
HR
90.77 ±
2.44
89.89 ±
2.47
90.36 ±
2.37
0.25
% HRmax.
56.32 ± 1.52%
55.92 ± 1.46%
0.32
VO2
732.6 ±
28.61 745.86 ±
25.16 871.77 ±
0.880 ±
0.010
0.870 ±
0.010
8.22 ±
0.33
8.43 ±
0.35
Anaerobic threshold
WORKLOAD
(WATTS)
56.12 ± 1.62%
26.43
<0.0001*
0.91 ±
0.02
0.10
9.51 ±
0.32
<0.0001*
(mL.min¯ ¹)
RER
VO2/HR
Peak stress
WORKLOAD
75.05 ±
4.23
75.79 ±
3.62
32.87 ±
2.56
0.0001*
119.2 ±
2.84 116.03 ±
2.85
90.36 ±
2.37 <0.0001*
(WATTS)
HR
% HRmax.
VO
2
74.45 ± 1.78%
1148.15 ±
72.35 ± 1.77%
40.32 1187.1 ±
55.92 ± 1.46% <0.0001*
45.11 871.77 ±
26.33 <0.0001*
(mL.min¯ ¹)
% predicted
52.66 ± 1.84%
53.16 ±
2.1%
40.89 ± 1.46% <0.0001*
VO2max
RER
1.13 ±
0.02
1.12 ±
0.02
0.91 ±
0.02 <0.0001*
VO2/HR
9.79 ±
0.37
10.28 ±
0.43
9.51 ±
0.32
0.03*
HR = heart rate (beat.min¯ ¹), VO2(mL.min¯ ¹) = oxygen uptake, RER (VCO2/VO2) =
respiratory exchange ratio, VO2/HR(mL.bat¯ ¹) = oxygen pulse, % HRmax =
percentage of maximal HR, % predicted VO2max = percentage of predicted maximal
exercise oxygen uptake.
32
Table 3.
Summed Stress Score (SSS), Summed Difference Score (SDC)
Peak/Prescription Exercise, Summed Rest Score (SRS): mean (median) ± standard
error of mean (SEM) and p-value - (39 P)
SCORE
(1) vs (2)
Mean (Median) ± SE (1)
Mean (Median) ± SE(2)
P-value
13.90 (12) ± 1.69
6.44 (4) ± 1.16
<0.0001
10.77 (9) ± 1.52
6.44 (4) ± 1.16
<0.0001
13.90 (12) ± 1.69
10.77 (9) ± 1.52
<0.0001
7.46 (5) ± 1.00
4.33 (2) ± 0.76
<0.0001w
10.09 ( 9) ± 1.40
6.83 (6) ± 0.99
0,003w
SSS Peak vs. Summed
Rest Score
SSS Prescription Exercise
vs. Summed Rest Score
SSS Peak vs. SSS
Prescription Exercise
SDS-Peak vs. SDSPrescription Exercise
SDS-Peak - SDSPrescription Exercise ( ≥ 2)
W: Wilcoxon.
33
Table 4. Clinical, Angiographic and Electrocardiographic Data according to Summed
Difference Score in Exercise Prescription – 39P
Number
Group A
Group B
≥2
<2
P-value
25 (64%)
14 (36%)
60.4 ± 7.37
58.64 ± 8.22
0.497t
Hypertension
24 (96%)
13 (92.9%)
0.676f
Dyslipidemia
25 (67.6%)
12 (32.4%)
0.120f
12 (48%)
6 (42.9%)
0.757p
3 (12%)
1 (7.1%)
0.870f
11 (44%)
7 (5%)
0.870f
1 (4%)
1 (7.1%)
1.000
12 (48%)
5 (35.7%)
0.458p
7 (28%)
2 (14.3%)
0.330f
3 (12%)
3 (21.4%)
0.647f
2 (8%)
5 (35.7%)
0.075f
14 (56%)
8 (57.1%)
0.945f
Three-vessel disease
9 (36%)
1 (7.1%)
0.048f*
ST segment depression=1mm
6 (24%)
0%
0.139f
1 (7%)
0.359f
Age
Diabetes mellitus
Smoking
Past smoking
Angina pectoris
Myocardial infarction
Myocardial infarction and coronary artery
bypass graft surgery and/or percutaneous
coronary intervention
Coronary artery bypass graft surgery and/or
percutaneous coronary intervention
Single-vessel disease
Two-vessel-disease
ST segment depression>1mm
-
* P < 0,05. T: t-test; f: Fisher Exact test; p: Pearson Chi-Square
34
1.3 Discussão
As diretrizes atuais do American College of Sports Medicine para os testes de
esforço e sua prescrição, recomendam que nos programas de reabilitação
cardiovascular, a intensidade prescrita do exercício deve ficar acima de um nível
mínimo necessário para induzir um “efeito de treinamento”, porém abaixo da carga
metabólica que induz sinais ou sintomas clínicos que podem significar ocorrência de
isquemia117. Na cascata de eventos que sucedem à isquemia miocárdica, o
aparecimento de angina do peito, e ou, alterações do segmento ST, são mais
demorados do que a disfunção miocárdica regional, devido a anormalidades
perfusionais44,58. A associação, agora rotineira, dos testes ergométricos com a
cintilografia miocárdica de perfusão, mostra que infradesnivelamento do segmento
ST, mesmo na ausência de angina do peito, se relaciona com redução de perfusão
de grandes segmentos do ventrículo esquerdo90. De acordo com os resultados do
estudo de Meneghelo et al57, a aplicação de exercícios, prescritos com base na
capacidade funcional útil, pode produzir isquemia miocárdica em coronariopatas,
durante sessão habitual de reabilitação supervisionada, identificada pela cintilografia
miocárdica com MIBI-99mTc. Nem o teste ergométrico convencional, nem a
monitorização eletrocardiográfica, nas derivações MC2 e MC5 do sistema Holter
foram capazes de identificar os pacientes com isquemia induzida pelo exercício
prescrito,
considerando-se
como
critério
de
positividade
a
presença
de
infradesnivelamento do segmento ST, igual ou maior do que 0,1mV. Não há dúvidas
de que a prescrição deva contemplar essas regras, não mais se aceitando que o
esforço, em coronariopatas, seja feito nos programas de reabilitação, numa
intensidade capaz de produzir angina e ou infradesnivelamento do segmento ST. O
presente estudo se justifica uma vez que a prescrição em nível imediatamente
35
abaixo do limiar isquêmico mostrou-se capaz de produzir isquemia miocárdica
avaliada pela cintilografia do miocárdio57,118. A melhor justificativa para isso é que a
presença de isquemia é um substrato importante para o desenvolvimento de
arritmias ventriculares graves como taquicardia e fibrilação ventriculares. A despeito
dessas regras, nos estudos sobre o tema, pouca ênfase tem sido dada para se
evitar isquemia miocárdica nas sessões de reabilitação quando se ensina as
diversas maneiras de prescrição36. A prescrição do exercício, com base no limiar
anaeróbico ventilatório, tornou-se muito utilizada após a difusão do teste
cardiopulmonar. A prescrição neste nível permite a realização de esforço por
períodos prolongados, aceito confortavelmente pelos pacientes, uma vez que não se
produz excessiva lacticidemia81.
Os
pacientes
selecionados
não
constituiu
um
grupo
homogêneo,
apresentavam doença de artéria coronária documentada previamente ao estudo por
cinecoronariografia: 8 (20,5%) uniarterial, 21 (53,9%) biarterial e 10 (25,6%) com
doença triarterial. Entre os 10 pacientes com lesão de 3 vasos, 8 deles foram
submetidos a cirurgia de revascularização miocárdica e um outro a intervenção
percutânea com stent. Apenas um paciente não foi submetido à revascularização
cirúrgica, que foi o procedimento indicado para o caso, devido redução importante
do número de plaquetas, sendo a cirurgia contra-indicada. Dos 9 pacientes
submetidos
a
procedimentos
de
revascularização,
7
foram
reestudados
posteriormente, com falência de pelo menos um enxerto em 5 e patência identificada
nos enxertos em 2 (Tab.1). Todos os 39 pacientes estavam em tratamento clínico
por decisão do cardiologista. Esta decisão baseou-se em critérios clínicos e
angiográficos.
Apresentavam
angina
estável
ou
assintomáticos.
Havia
36
predominância de participantes do sexo masculino, 35 homens (89,7%) e baixa
representatividade do sexo feminino, 4 mulheres (10,3%). A população foi
semelhante a encontrada na Seção de Reabilitação do Instituto Dante Pazzanese de
Cardiologia com 89,10% do sexo masculino e 10,90% do feminino. Pode-se
observar que o grupo estudado de 39 pacientes foi significativamente inferior a
amostra inicial de 153 selecionados, dentro do atendimento rotineiro de nossa
instituição, no Serviço de Medicina Nuclear. Tal fato se deveu à necessidade de
serem excluídos todos os pacientes cuja análise do segmento ST ficasse
prejudicada por suas condições basais. Num Serviço Terciário de Cardiologia
Nuclear a incidência de pacientes indicados para cintilografia, justamente por
apresentarem dificuldades diagnóstica pelo teste ergométrico convencional, é
bastante elevada. Outra condição que propiciou exclusões adicionais foi a
dificuldade dos pacientes seguirem num programa de reabilitação.
O teste cardiopulmonar tem sido considerado como o exame de maior
eficácia para identificar-se o ponto de treinamento físico com a determinação do
limiar anaeróbico ventilatório59-64. Oferece uma avaliação mais completa que o teste
ergométrico convencional, fornecendo informação do nível do exercício que o
paciente pode realizar sem estresse indevido. Os resultados do teste orientam para
a prescrição do exercício, que realizado ao nível do limiar anaeróbico ventilatório,
determina um consumo de oxigênio mais alto, que pode ser sustentado sem o
desenvolvimento de acidose láctica e também permite, evidências quantitativas do
benefício do programa de reabilitação e do avanço na tolerância do exercício, o que
pode ser objetivamente determinado119. A realização do teste cardiopulmonar com
protocolo de rampa, permite que o consumo de oxigênio aumente suavemente com
37
o trabalho realizado na bicicleta ergométrica num padrão contínuo de um minuto de
duração, com vantagens na facilidade, com a qual o paciente percebe a adição da
taxa de trabalho durante a avaliação81. Foi utilizado o limiar anaeróbico ventilatório,
localizado graficamente pelo método V-slope79 por meio do programa Breeze3 e o
exercício prescrito foi determinado na carga e na freqüência cardíaca ocorrida em
torno do limiar anaeróbico ventilatótio durante 20 minutos. Os pacientes foram
submetidos a três testes cardiopulmonares, no primeiro houve predominância de
valores mais elevados das variáveis cardiopulmonares, antes do exercício, em
relação aos dois últimos (Tab. 2), talvez devido ao estresse natural do primeiro
teste.
Foram feitas comparações entre o limiar anaeróbico ocorrido durante o
primeiro e o segundo testes e não houve diferenças significantes do ponto de vista
estatístico, para todas as variáveis cardiopulmonares como também entre os dois
primeiros testes e a prescrição do exercício no terceiro em relação a: CARGA em
WATTS, FC, % FC MÁXIMA, PAS, PAD, RER (VCO2/VO2), VE/VCO2, com
indicação de que a carga em watts e a freqüência cardíaca prescritas para o
exercício, encontravam-se no limiar anaeróbico, igualmente como nos dois primeiros
testes, ambas situações semelhantes (Tab. 5). Também foram comparados os dois
primeiros testes, em relação ao pico do esforço, sem diferenças significantes para
todas as variáveis cardiopulmonares, o que mostra a semelhança entre ambos (Tab.
7). Nas comparações entre o pico do esforço dos dois primeiros testes com a
prescrição do exercício no terceiro ocorreram diferenças significantes para a maioria
das variáveis cardiopulmonares (p-valor<0,05), mostrando valores inferiores na
intensidade durante a prescrição do exercício, com valores médio na carga prescrita
38
de 32,87watts±2,56 e da freqüência cardíaca de 90,36±2,37, o que corresponde a
um percentual médio de 55,92±1,46 da freqüência cardíaca máxima, um percentual
de 40,89±1,46 do VO2 máximo, que são relativamente modestos para o treinamento
de indivíduos normais, mas aceitáveis para a reabilitação de pacientes com doença
de artéria coronária com isquemia miocárdica durante o esforço38,39, utilizando-se
exercícios de baixa intensidade, compensando com uma duração mais prolongada.
Não ocorreram diferenças significantes para o VO2/FC (Tab.13, Fig.15), indicando a
não ocorrência do aumento esperado do pulso de oxigênio entre o limiar anaeróbico
ventilatório e o pico do esforço, dado compatível com a ocorrência de isquemia
miocárdica com repercussão hemodinâmica de não-elevação do débito cardíaco no
esforço44. Não ocorreram diferenças significantes entre os valores médios da
freqüência cardíaca prescrita e os valores da freqüência cardíaca observados
durante a administração da MIBI no 19° minuto do exercício prescrito na bicicleta, o
que demonstrou a boa precisão do teste de prescrição em prever os valores da
freqüência cardíaca após 20 minutos de esforço, numa carga prescrita no limiar
anaeróbico ventilatório.
A presença de angina do peito ocorreu em 11 (28,20%) pacientes e de
claudicação intermitente em 1 (2,56%) durante o pico do esforço nos dois primeiros
testes cardiopulmonares. Não houve sintomatologia durante o limiar anaeróbico dos
testes e na prescrição do exercício ocorreu angina do peito em 2 (5,12%) pacientes.
O comportamento do segmento ST foi avaliado entre o repouso e a injeção da
MIBI no exercício prescrito. Durante o repouso 37 (94,90%) pacientes não
apresentaram alterações, 1 (2,60%) infradesnivelamento em torno de 1mm, 1
(2,60%) infradesnivelamento ≥ 1,5mm. Na injeção da MIBI no exercício prescrito 32
39
(82,10%) pacientes não apresentaram alterações, 6 (15,40%) infradesnivelamento
de 1mm, 1 (2,60%) infradesnivelamento ≥ 1,5mm. A avaliação também foi realizada
durante a injeção da MIBI no pico do esforço com 19 (48,70%) pacientes que não
apresentaram alterações do segmento ST, 10 (25,60%) infradesnivelamento em
torno de 1mm e 10 (25,60%) infradesnivelamento ≥ 1,5mm. Dados mostrados nas
tabelas 9 e 10 e, com ilustração nas figuras 11 e 12, evidenciaram a superioridade
da medicina nuclear em identificar isquemia miocárdica na intensidade do exercício
prescrito em relação a outros métodos diagnósticos e estratificação de risco para
coronariopatia aterosclerótica obstrutiva 90,92 .
O objetivo principal do estudo foi verificar a ocorrência de isquemia
miocárdica na prescrição do exercício, utilizando-se da avaliação da perfusão
miocárdica. A utilização da medicina nuclear para identificar isquemia é superior aos
outros métodos de diagnóstico e estratificação de risco para coronariopatia
aterosclerótica obstrutiva
90,92
. Da mesma forma que para o estudo da perfusão, foi
realizada a análise para avaliação da função ventricular sistólica do ventrículo
esquerdo pelas informações obtidas da sincronização dos ciclos cardíacos às
imagens de perfusão. A escolha da medicina nuclear com MIBI permitiu avaliar a
função ventricular esquerda, o que até então, não foi disponível com os outros
exames detectores de isquemia
90-92
. Apesar de não ser o objetivo principal deste
estudo, foi importante observar os dados que se encontravam disponíveis para
avaliação da função ventricular.
Para analisar a função ventricular esquerda foram comparadas as variáveis
qualitativas: contratilidade, espessamento sistólico, dilatação transitória após
estresse, captação pulmonar no pico e na prescrição do exercício. A comparação
40
das variáveis qualitativas entre as duas situações não demonstrou diferenças
significantes. A fração de ejeção, variável quantitativa, foi comparada entre o
repouso, o pico do esforço e a prescrição do exercício. As diferenças ocorreram
entre o repouso e o pico do esforço, com valores, em média, maior no repouso
53,36% que no pico do esforço 50,92%. Não houve diferença importante entre o
repouso e a prescrição do exercício. Ocorreu queda dos valores, em média, da
fração de ejeção em torno de 6,3% durante o pico do esforço. De acordo com os
dados da literatura, a resposta normal ao exercício ocorre com o aumento de 5% da
fração de ejeção e a resposta anormal quando não há aumento ou o mesmo diminui
90,92
. Uma queda dos valores, em média em torno de 6,3% no pico do esforço, pode
ser atribuída à presença de isquemia miocárdica, que foi mais significativa nesta
situação.
As médias dos escores nas cintilografias de repouso, no pico do esforço e no
exercício prescrito na bicicleta foram diferentes do ponto de vista estatístico. O
maior escore
médio
foi observado
durante
o
exercício,
confirmando
as
características da população selecionada que, para inclusão no estudo, deveriam
apresentar hipocaptação transitória em cintilografia associada ao teste ergométrico
convencional. Durante a prescrição do exercício em bicicleta, a média dos escores
da cintilografia foi superior, do que no repouso, indicando a presença de possível
isquemia miocárdica induzida pelo exercício prescrito (p= 0,0001). Entretanto, o
valor médio observado nesta situação 10,77 foi menor que o escore médio de 13,9,
observado durante o pico do esforço (p<0,0001), o que indica grau de hipocaptação
durante a prescrição de exercício, menor. Pela análise individual dos pacientes, em
relação ao escore ocorrido na prescrição do exercício, 31 casos (79,49 %)
41
apresentaram menor escore no exercício prescrito do que o observado no pico do
esforço, indicando provável isquemia miocárdica induzida pelo exercício prescrito,
mas de menor grau do que aquela do pico do esforço. Dois pacientes (5,13%)
apresentaram o mesmo escore nas duas cintilografias de esforço o que indica que
os mesmos tiveram, em ambas as situações, o mesmo grau de isquemia miocárdica;
outros seis (15,38%), apresentaram um escore maior no exercício prescrito na
bicicleta do que no pico do esforço, com maior grau
de isquemia no exercício
prescrito. Considerando-se todos os casos com escore maior na cintilografia de
prescrição do exercício na bicicleta do que no repouso, 32 casos (82, 05%)
apresentaram provável isquemia e 7 pacientes (17, 95%), durante a prescrição do
exercício, apresentaram o mesmo escore obtido no repouso, indicando ausência de
isquemia miocárdica. Quando a isquemia miocárdica foi definida pela diferença de
pelo menos 2, entre o escore de esforço e o de repouso, uma análise individual
mostrou que durante a prescrição do exercício 25 pacientes (64%) apresentavam
isquemia miocárdica e 14 (36%) não apresentavam. Com base na diferença dos
escores entre o esforço e o repouso, a isquemia miocárdica avaliada pela
cintilografia de perfusão tem sido quantificada da seguinte maneira: escore 0 – 1 =
ausência de isquemia; 2 – 6 = isquemia leve a moderada e >6 = isquemia grave,
(Courage)113. Segundo estes conceitos 14 pacientes (35,89%) não apresentaram
isquemia; 15 (38,47%) apresentaram isquemia leve a moderada e 10 (25,64%)
isquemia grave. Considerando-se apenas a isquemia grave como significativa, ¼
dos nossos pacientes a apresentaram, justificando-se que, em pacientes similares,
deve-se considerar, nas primeiras sessões de um programa de reabilitação, a
necessidade de uma monitorização dos parâmetros clínicos e eletrocardiográficos.
42
Na análise entre os dados clínicos, angiográficos, eletrocardiográficos e a idade dos
pacientes que apresentaram a diferença da soma dos escores entre a prescrição do
exercício e o repouso ≥2 e <2 não ocorreram diferenças significativas, com exceção
para o acometimento de doença triarterial (p=0,048) (Tab.15). Os pacientes
do
estudo que mostraram isquemia miocárdica pela cintilografia foram programados em
cargas mais baixas do que aquela do limiar anaeróbico e um programa especial lhes
foi prescrito. Neles foi aplicada a técnica de exercícios intervalados, até se completar
o tempo habitual da parte aeróbica da reabilitação. A eles também, como alternativa,
foram prescritos exercícios de resistência em torno de 40% da capacidade de
contração máxima, para complementação. Talvez sejam estes os candidatos a essa
avaliação mais criteriosa. Nossa investigação, entretanto , não tem a pretensão de
recomendar o emprego rotineiro da cintilografia miocárdica para avaliar a acurácia
da prescrição nos programas de reabilitação. Contudo, ela abre a possibilidade de
se utilizar a medicina nuclear
na avaliação do grau de isquemia produzida por
exercícios regulares de reabilitação, em alguns pacientes especiais.
Embora não tenha sido feita uma validação da acurácia da análise
cintilográfica para a presente observação, ela foi feita em publicação anterior do
Serviço, onde se observou alto grau de concordância
nas interpretações
(k=0,810)120.
A intensidade do exercício ao nível do limiar anaeróbico ventilatório
demonstrou um nível de trabalho seguro e eficiente para o treinamento em
coronariopatas, segundo trabalho realizado por Itoh e Kato121.
Os autores
concluíram que, neste nível de esforço, os pacientes encontravam-se aptos para
fornecer o oxigênio requerido para realizar o trabalho, porque não havia uma
43
acidose láctica significativa e o coração não sofria sobrecarga. O sistema nervoso
simpático não foi excessivamente estimulado com alterações menores nos níveis
plasmáticos de norepinefrina e epinefrina. Os pacientes aceitavam melhor este
programa de treinamento, e o trabalho ao nível do LAV foi realizado por um período
mais prolongado de exercícios121.
Dubach et al122 compararam o efeito de um programa de dois meses de
treinamento de resistência por exercícios, utilizando uma combinação de
treinamento por meio de caminhada e de pedalar a uma taxa de trabalho que se
aproximaria do LAV do indivíduo, sem um programa formal de treinamento por
exercícios. O treinamento foi iniciado aproximadamente 36 dias após o infarto do
miocárdio. Os pacientes treinados aumentaram o pico de VO2 e do limiar de lactato,
de 26% e 39% respectivamente, e não ocorreu nenhum aumento significativo no
grupo- controle composto por pacientes não-treinados122.
Os resultados deste estudo alertam para necessidade de se obedecer a regra
de prescrição de exercícios que determina a maior individualização possível.
Embora exista recomendação de que não se deve prescrever o exercício em um
nível de esforço que produza isquemia miocárdica, isto não tem sido tão enfatizado.
O valor do limiar anaeróbico ventilatório é anunciado como padrão-ouro na
prescrição87. Esta situação leva muitas vezes a não se atentar para o fato de que
isquemia miocárdica pode acontecer a este nível. O que foi demonstrado neste
estudo é que ocorre isquemia miocárdica, mesmo com treinamento ao nível do limiar
anaeróbico ventilatório.
44
1.3.1 Limitações do estudo
Este estudo foi conduzido em um único Centro, com um número pequeno de
pacientes e baixa representatividade feminina. A amostra foi de conveniência pacientes selecionados em Serviço de Atendimento Terciário, com cardiopatia
isquêmica por doença aterosclerótica difusa e extensa -, não deve ser, portanto,
considerada representativa do universo de pacientes com cardiopatia isquêmica,
para os quais está indicada a reabilitação por meio de programas de exercícios
físicos supervisionados.
45
1.3.2 Implicações clínicas
Os resultados sugerem que a prescrição do exercício em programa de
treinamento físico supervisionado ao nível do limiar anaeróbico ventilatório deve ser
recomendado para os pacientes com coronariopatia e isquemia miocárdica ao
esforço. Entretanto, pela possibilidade de ocorrência de isquemia miocárdica, a
angina do peito e o infradesnivelamento do segmento ST devem ser valorizados e
determinam uma redução da intensidade da prescrição. Essas recomendações são
válidas mesmo após a publicação de Noel et al123 que não encontraram alterações
significativas na evolução de apenas 11 pacientes treinados na vigência de 1mm de
infradesnivelamento do segmento ST.
Em pacientes selecionadas e com doença grave e difusa, o uso da
cintilografia miocárdica pode ser útil como coadjuvante mais apropriado para
detectar isquemia, desde que o exercício possa ser prescrito com maior segurança
abaixo da zona de isquemia, independente do limiar anaeróbico.
46
1.4 Conclusões
Os resultados obtidos nesta investigação permitem as seguintes conclusões:
em pacientes com cardiopatia isquêmica por doença aterosclerótica grave e difusa
houve a observação de isquemia miocárdica, identificada pela cintilografia
miocárdica com MIBI-99mTc durante a fase aeróbica contínua prescrita com base no
limiar anaeróbico ventilatório, mesmo em pacientes já considerados estáveis do
ponto de vista clínico. Angina do peito e ou, alterações eletrocardiográficas
isquêmicas são fracos indicadores de isquemia nesta situação. A prevalência de
64% de isquemia observada no estudo não deve ser interpretada como uma
representatividade da população de pacientes que são submetidos a programa de
exercício. As alterações no cuidado do paciente e no programa de exercício foram
implementadas como resultado dos nossos achados (isquemia durante exercício
prescrito).
A cintilografia miocárdica com MIBI-99mTc mostra ser um método importante
na detecção de isquemia por meio dos achados da perfusão miocárdica (escores).
Os resultados das variáveis da função ventricular esquerda durante a
prescrição de exercício não foram indicadores sensíveis à presença de isquemia
miocárdica, exceto a fração de ejeção do ventrículo esquerdo.
A contribuição da medicina nuclear em identificar isquemia na intensidade do
exercício prescrito por meio do estudo de perfusão miocárdica, é superior a outros
métodos de diagnóstico e estratificação de risco para coronariopatia aterosclerótica
obstrutiva.
47
1.5 Demonstrativos da Cintilografia do Miocárdio no Pico do Esforço
e na Prescrição do Exercício
MS
1. Cintilografia de perfusão miocárdica durante o pico do esforço do paciente MS,
caso n° 25