Med Sport Boh Slov
1999; 8(2): 40-43

Původnívráce
Zátěžové testování dětí a adolescentů -nejčastěji
používané odvozené parametry
J. Radvanský, M. Matouš
Klinika tělo výchovného lékařství 2. LF UK a FNM, Praha
Klfčová slova: zátěžové vyšetfenf dětských pacientů, anaerobnf práh u děti; tepový kyslík; interpretace zátěžového testu
Key words: pediatric exercise testing, anaerobic threshold in children, pulse oxygen, exercise test interpretation
o Souhrn
Autoři shrnují v dětském zátěžovém testování nejvíce používané a citované odvozené (sekundární, indexové) funkční kardiorespirační parametry, jejich teoretický základ, technická a interpretační úskalí. Anae- robní (stresový) práh má, kromě chabého teoretického podkladu a řady úskalí známých z funkční diagnostiky dospělých, také řadu specifických problémů vyplý- vajících z obtížné motivovatelnosti dětských pacientů. Fyzikální termín práce v podobě celkové práce při zátě- žovém testu má v diagnostice dětí jen minimální interpre- tační význam. Naproti tomu výkon a výkonnost jsou klinicky dobře použitelné parametry, u kterých je pouze nutné akceptovat technická a interpretační specifika dětského věku. Tepový kyslík je relativně spolehlivým nepřímým ukazatelem dynamiky systolického objemu srdečního, pokud jej vyjadřujeme vztažený na kilogram hmotnosti a za předpokladu, že pacient má normální reakci sinoatriálního uzlu na zátěž a nezhoršenou transportní kapacitu krve pro kyslík.
o Summary
Radvanský, J., Matouš, M.: Exercise testing in children -main index-parameters.
Main index-parameters i. e. calculated ones from more directly measured parameters are discussed for use in pediatric exercise testing. Anaerobic (stress) threshold brings in pediatric exercise testing diffi- culties both theoretical and also additional practical problems assotiated with necessity of continual gas exchange monitoring and from our disability to moti- vate pediatric patients for a sufficient time. Pulse oxygen -as long as calculated as a simple quotient of oxygen consumption and heart rate -has almost no interpretative value. Expressed in relation to body weight is a valuable indirect marker of stroke volume in patients with normal exercise heart rate response and oxygen transport capacity of blood.
Do redakce došlo: 9. 3. 1999
K publikaci pňjato: 16.3.1999
Úvod
Za odvozené, indexové parametry považujeme v dětské zátěžové fyziologii ty, které nejsou primárně regulované ani primárně měřené. V porovnání s para- metry dospělé zátěžové fyziologie musíme ovšem do jisté míry považovat za odvozené -z emočního ladění a motivace dítěte během testu -parametry téměř všechny. Jako příklad takového parametru jsme do odvozených zařadili i jeden fyzikálně spíše primární: výkon. Naopak jeden z tradičně nejužívanějších, typických indexových parametrů -W170, byl pro srovnání s primárním parametrem, ze kterého vychází (tepovou frekvencí), uveden již dříve (11).
Anaerobní práh
(A T) -od anglického anaerobic threshold, (VAT) -od neinvazivně měřeného ventilačního prahu -anglicky venti- latory anaerobic threshold
[jednotky dle parametru vyjadřujícího intenzitu zatí- žení: ~Ol, % ~Ozmax, fH, % tepového rozpětí, Watt, km. hod-1 aj. ]
V poněkud zjednodušujícím, s teorií nekonfliktním pohledu, můžeme A T, nazývaný výstižněji také "stresový práh", definovat u zdra- vého člověka jako takovou hraniční intenzitu zátě- že, jejíž překročení vede k ochranné fyziologické únavě řádově během minut, zatímco při intenzitách zátěže pod A T nastává únava podstatně později. Původní Margariovy představy o aerobním a anae- robním metabolismu, kde tyto dva systémy pracují do značné míry systémem buď jeden -nebo druhý, jsou v podstatě překonány a nahrazeny modelem chápajícím A T jako regulační změnu.
Zpočátku byl v praxi AT měřen jako taková intenzi- ta zátěže v rovnovážném stavu, při které dochází k překročení jisté kritické hladiny krevního laktátu; u dospělých se za kritickou hladinu považuje obvykle nad nad 4 mmol. I-I. Od konkrétní hodnoty hladiny laktátu jako referenčního bodu pro AT se postupně upustilo, hledáme zlom v regulacích spojený se zrychleným
40

vzestupem koncentrace laktátu v krvi, OBLA (onset of blood lactate accumulation). A T se dnes v praxi stanovuje graficky či aproximačními numerickými metodami. Detailní matematický přístup k proble- matice je uveden v jiné naší práci (4). Pozdější vývoj názorů na problematiku praktické apli- kovatelnosti A T vyústil v zaměření na zátěžový protokol vhodný ke stanovení AT. Většina firemních algoritmů přešla od testování jednotli- vých intenzit zátěže v rovnovážném stavu na poma- lu kontinuálně zvyš ovanou zátěž. Referenční stanovení A T neexistuje, v pediatrické praxi se A T stanovuje téměř výlučně neinvazivně z parametrů výměny dýchacích plynů a tepové frekvence v průběhu zvyšující se zátěže (ventilatory anaerobic threshold, VAT).
Technika měření VAT
a její sporná místa
VAT je dnes stanovován nejčastěji za použití rychlých analyzátorů výměny dýchacích plynů spolu s měřením tepové frekvence, a to během kontinuálně zvyšované zátěže. Postup je málo vhodný pro dětské pacienty vzhledem k nutnosti kontinuální monitorace výměny dýchacích plynů po řadu minut a nemožnosti přizpůsobit momentální zátěž aktuálnímu emočnímu stavu dětského pacienta.
Dle některých údajů (12,13) je VAT spolehli- vějším ukazatelem zdatnosti pacienta než maximální spotřeba kyslíku, protože na rozdíl od ,,"02max koreluje A T i VAT s celkovou dobou zátěže během zátěžového laboratorního testu. Proti preferování AT před ,,"02max naopak svědčí jednak velmi nízká korelace mezi "laktátovým" a "ventilačním" anaerobním prahem i mezi oběma těmito parametry a maximální rovno- vážnou dosažitelnou hladinou laktátu u dětí (8). Navíc některé práce ukazují, že tréninkem lze zvýšit intenzitu zátěže, ve které nastává regulační zlom (A T), aniž se zvýší ""02 max, a to i u dětí (7). U dospělých byla rovněž prokázána i značná závislost naměřených hodnot na předcházející zátěži posledních dní (3). Nízkou repro- ducibilitu neinvazivního stanovení A T u dětí potvrzují také laboratorní výsledky našeho pracoviště. Zejména stano- vení anaerobního prahu u dívek je nespolehlivé až nemožné (6). Vzhledem k větší variabilitě výměny dýcha- cích plynů u dětí jsou proti dospělým výsledky pň stano- vování A T podstatně méně reproducibilní. Další důvod, proč pokládáme za zcela nevhodné (na rozdíl od posledních doporučení Americké kardiologické společnosti) dávat u dětí přednost anaerobnímu prahu před
"" 02max, je ryze praktický. Většina méně moti- vovatelných pacientů školního věku netoleruje po dostatečnou dobu dýchání do zařízení pro analýzu výměny dýchacích plynů. Pro A T je nutno dýchat do masky či náústku 6 minut kontinuálně. V extrémně zredukované verzi s drahými rychlými analyzátory výměny dýchacích plynů by snad stačily 3 minuty. Naproti tomu ke stanovení maximální spotřeby kyslíku
41
stačí i 3 intermitentní úseky s dýcháním do náústku délky řádově do jedné minuty -pro" Ozmax nepotřebujeme analyzovat výměnu dýchacích plynů po celou dobu zátěže.
Alternativní volba zátěžového protokolu -s pěti a více rovnovážnými stupni -by u dětí prodloužila vyšetření na motivačně neudržitelnou dobu 15 a více minut.
Problémem (např. u dětí s korigovanými srdečními vadami) může být i způsob, jak intenzitu zátěže odpo- vídající A T vůbec vyjádřit: při použití kontinuálně stou- pající zátěže (dnes nejčastější metoda) lze pro vědecké účely použít dosaženého výkonu v okamžiku zlomu, ale pro zatěžování (kondiční trénink) je to nepoužitelná hodnota -vyšší, než jakou je pacient schopen dlouhodobě tolerovat. Jindy se kondiční cvičení odvozuje od tepové frekvence v místě zlomu ventilačních parametrů. Kontraindikací tohoto způsobu určení je pak zátěžová arytmie a její použití je sporné i v případě zhoršené schopnosti sinoatriálního uzlu akcelerovat v zátěži. (Obdobně jako u pacientů farmakologicky ovlivněných beta blokátory sympatiku).
Některé práce v poslední době nicméně opět spolehlivost vyšetření AT v rozporu s našimi zkuše- nostmi potvrzují. (9).
Výkon [W]
Fyzikálně definován jako síla * dráha/čas.
Výkon je primární, neodvozený parametr, ale v dětské zátěžové fyziologii jej udáváme relativně - vzhledem k různému stupni ontogeneze dítěte jej vzta- hujeme k hmotnosti, výšce, BMI, povrchu těla nebo svalové hmotě. V klinické praxi se udává nejčastěji hodnota vztažená na kilogram hmotnosti. Pro zdravou školní dětskou populaci a mladší dospělé platí pňbližně, že zátěž, pň níž pacient podává výkon 1 W na kilogram hmotnosti, odpovídá lehkému zatížení, zátěž 2 W na kg hmotnosti pak odpovídá zatížení střednímu, dosta- tečnému pro většinu denních úkonů i většinu sportovních rekreačních činností.
Při zátěži na běhátku lze výkon přepočítat z rychlosti pohybu a úhlu sklonu běhátka, pokud se dítě nepřidržovalo madel (vzhledem k různému podílu hmotnosti dítěte, o který může být nadlehčeno madly, je pak nutno stanovit spotřebu kyslíku která je ekvivalentní výkonu zhruba do intenzity A T).
Až do hranice anaerobní zátěže lze přibližně říci, že vzestup energetického výdeje o 1 MET (metabolický ekvivalent, hodnota klidového energetického výdeje, obvykle udávaná jako 3,5 ml * kg -1 * min-I) odpovídá u dítěte či adolescenta vzestupu výkonu o 0,28 až 0,31 W na kilogram hmotnosti pacienta (10).
Výkonnost
Od fyzikálního termínu výkon je odvozen i medi- cínský pojem výkonnost. Je definován jako schopnost jedince podávat výkon v určité činnosti, Je to tedy

odvozený parametr od konkrétního druhu činnosti. Výkonnost závisí nejen na zdravotním stavu, ale i na emočním vztahu k činnosti, míře adaptace na ni (tréno- vanosti), nadání, psychologických faktorech, jako je moti- vace, vytrvalost a emoční stabilita, i na vnějších podmínkách, jako je klima, hluk, denní doba, činnosti předcházející testované zátěži. Anamnestický údaj o tom, že pacient stačí při běžných pohybových hrách, je většinou dostatečný pro to, abychom při laboratorním zátěžovém testování zvyšovali výkon kardiorespiračně či pohybově limitovaného dítěte obdobně jako u zdravého -při stupňovitém zátěžovém testu od intenzity 1 W na kilogram hmotnosti se zvyšováním po 0,5 až 1 W na kilogram hmotnosti.
Technika měření výkonnosti
Použijeme-li k zátěžovému vyšetření bicyklový ergometr s nastavitelnou zátěží, nezávislý na rychlosti šlapání, stačí pouze nastavit předem požadovaný výkon. Jestliže dítě dodržuje regulovatelný rozsah otáček (a nemění rychlost šlapání často a rychle), je výkon pacienta udržován v požadované hodnotě obvykle s chybou pod 5-10 %.
Použijeme-li k zátěži běhátka, pak výkon závisí na rychlosti pohybu a sklonu běhátka, dále na tom, zda pacient jde či běží a u dítěte (oproti dospělému podstatně více) i na biomechanických parametrech. U výkonnějších adolescentů a dospělých je výhodné použít místo výkonu jeho ekvivalent, založený na tom, že máme všichni velmi obdobnou mechanickou účinnost pohybu-spotřebu kyslíku. Lze použít roynice pro vztah mezi spotřebou kyslíku ("'\l 02) a rychlostí běhu dle Bunce (1):
"'\l02 * kg-I= 3,063 * rychlo~t benu + 3,881
(rychlost v kilometrech za hodinu, rovnice platí pro rychlost mezi 10 a 20 km/hod).
Pro měření výkonnosti mladších školních dětí dává- me přednost ergometru pro lepší reproducibilitu výsledků. Výkonnost předškolního dítěte lze stanovit jen orientačně; na speciálním dětském ergometru neudrží rytmické šlapání, na běhátku se obvykle přidržuje madel, což snižuje intenzitu zátěže a následně energetický výdej až o třetinu.
Maximální výkon (Wmax) je hodnota nejvyšší dosa- žené zátěže, s výhradami použitelná pouze při identickém zátěžovém protokolu (za použití výkonu v závislosti na váze či povrchu těla). U dětských pacientů lze často pozorovat maximální spotřebu kyslíku až v okamžiku, kdy předem nastavený výkon na ergometru již snižujeme (pacient jinak neudrží otáčky ergometru). Výpovědní hodnota Wmax je nízká, navíc nutí k přesné- mu, rigidnímu dodržování zátěžového protokolu, čímž hůře motivovaní dětští pacienti vůbec nedosáhnou maxi- mální zátěže.
Práce [J]
Ud~vá výkon krát čas, je vyjadřována v Ioulech [W * s]. S výjimkou přepočtu na energetický výdej pro
dietologické potřeby postrádá tato veličina v interpretaci
zátěžedětskýchidospělýchpacientůvýpovědníhodnotu
-interpretovat musíme oba činitele zvlášť. Například: všichni zdraví lidé jsou schopni vykonat na ergometru práci odpovídající výkonu lW na kilogram hmotnosti po dobu jedné hodiny, ale téměř nikdo z nás není schopen vy konat fyzikálně stejně velkou práci vzniklou výkonem 10 W na kilogram hmotnosti prováděným po dobu šesti minut.
Celkový čas zátěže [min]
Dlouhodobě je srovnatelný při zachování identického zátěžového protokolu u jednoho pacienta pokud nezměnil výrazně hmotnost. Pak je celkový čas úměrný tělesné zdatnosti. (Při přiměřeně častém zvyšování zátěže lze v omezeném rozsahu zdatností uvažovat i o přímé úměře. ) U dítěte se ale občas stane, že hubne a zároveň roste -pak opět výsledek není srovnatelný ani pň stejné hmotnosti. S určitou chybou lze výsledky srovnávat, i pokud je dávko- vání zátěže odvozené od hmotnosti, a ta se od minulého vyšetření změnila.
V dětském věku je ale celkový čas zátěže relativně více ovlivněn momentální motivací pacienta, je tedy podstatně méně spolehlivým údajem proti stejnému parametru u dospělých.
Pracovní kapacita,
("symptom limited exercise")
[jednotky dle způsobu jakým vyjádříme intenzi-
tu zatížení, nejčastěji W * kg-I]
Pracovní kapacita je maximální dosažitelný výkon před vznikem subjektivních či objektivních příznaků, které by mohly vést k přerušení testu (5). V interpretaci zátě- žového testu dětských pacientů je méně užívaná vzhledem k časté limitaci testu sníženou motivací pacienta. V anglo- saském písemnictví se používá častěji termínu "symptom limited exercise", což je (s trochou nadsázky) míněno jako pracovní kapacita, pň které "nevydržel s nervy" buď pacient nebo vyšetřující nebo jeho rodiče.
Tepový kyslík [ml * tep-I * kg-I]
Množství kyslíku, transportované jedním stahem
srdce.
Je to indexový parametr, svědčící v zátěžové fyziologii zdravých jedinců nepřímo o velikosti systolického objemu
srdečního.
Pokud není vyjádřen na kilogram hmotnosti, tedy pokud je udáván pouze podíl ~R na dané zátěži, nelze jej porovnávat s hodnotami jiných pacientů, protože je úměrný hmotnosti pacienta. Budou-li dva pacienti s identickou výkonností a maximální tepovou frekvencí, jeden 150 cm a 50 kg, druhý 200 cm a IDO kg, pak větší z nich vykazuje dvojnásobný tepový kyslík, ale nemá pňtom lepší adaptaci oběhu ani přesně dvojnásobný systo- lický objem srdeční.
Někteří autoři (2) uvádějí tepový kyslík jako nepřímý ukazatel systolického objemu srdečního u pacientů po
42

chirurgické korekci vrozených srdečních vad. Vyšší tepový kyslík přitom bývá často mylně interpretován přímo jako známka vyššího systolického objemu.
Teprve tepový kyslík dělený hmotností pacienta ['(o2f /kg/HR]je indexem, který svědčí nepřímo o velikosti systo- lického objemu srdečního, pokud pacient nemá sníženou akceleraci tepové frekvence v zátěži a pokud vyjdeme z premisy (spíše tradované, než exaktně ověřené), že peri- ferní extrakce kyslíku a živin je tou proměnnou, jejíž zvýše- ní přichází až na posledním místě v časovém sledu regulací
oběhu.
Poměr mrtvý prostor/dechový objem
(VDNT)[]
Relativně spolehlivý a rychle změňtelný parametr svědčící o regulaci poměru ventilace perfuze pň stou- pajících nárocích na kardiorespirační systém během zvyšo- vané intenzity zátěže.
Měří se kapnometrem s krátkou dobou odezvy (řádu desetin sekundy). Poměr průměrné výdechové koncentrace a koncentrace CO2 na konci výdechu je roven (1 -poměr VD/VT). Neklesá-li VD/VT v zátěži proti klidu, případně VD/VT v těžké zátěži proti zátěži lehké, je to suspektní známka nepoměru venti- lace/perfuze v zátěži. Neinvazivně měřený poměr nutno korigovat pro alveolo-arteriální gradient oxidu uhličitého chceme-li VD/VT srovnávat v absolutních číslech, jinak se snižuje senzitivita vyšetření v zátěži (14). V praxi vystačíme s nekorigovanou hodnotou, kterou opakovaně měříme z 5-10 dechů na vzestupných intenzitách zátěže. Poměr VD/VT musí mezi klidem či velmi lehkou zátěží a střední či těžkou intenzitou zátěže klesnout. Tento parametr pova- žujeme (spolu se saturací hemoglobinu v zátěži) za jeden z mála spolehlivých časných markerů postižení dýchacího systému, který někdy i předchází vzniku jasně patologického nálezu při klidovém spiro- metrickém vyšetření. U dětí reagujících extrémní hyperventilací na náústek použijeme masku a namě- řené hodnoty hodnotíme jen při sledování dynamiky parametru v zátěži, absolutní čísla bychom museli korigovat o mrtvý prostor masky.
Závěr
Odvozené kardiorespirační parametry mají své místo v neivazivní diagnostice kardiorespiračního systé- mu. Jejich interpretace v zátěžovm vyšetření nicméně vyžaduje značnou zkušenost vzhledem k řadě omezení, jejichž počet v dětském věku podstatně stoupá. Zejména u odvozených parametrů je proto žádoucí zrevidovat jejich praktický význam, zjistit které přepočty (vzta- hování k výšce, váze, BMI, ploše těla, procentu maxi-
mální tepové frekvence a další) dávají v normální populaci nejnižší variační koeficienty jako výrazjejich homogenity a poté změřit nové normy. Poslední referenčníhodnoty naší dětské populace jsou téměř 30 let staré, takže nemohou odrážet vývoj, který od té doby prodělala zátěžová fyzio- logie, funkční diagnostika i dětská populace samotná.
Literatura
1) Bunc V, Heller J. Exercise intensity conversion from
a bicycle ergometer to a treadmi11. J Sports Med (Minerva)
1991;31:490-3.
2) Douard H, Labbe L, Barrat IL, et a!. Cardiorespiratory response to exercise after venous switch operation for transposition of great arteries. Chest 1997;111:23-9.
3) Frič J Jr, Frič J, Boldrt F, et al. Reproducibility of post- exercise lactate and anaerobic threshold. Int J Sports Med 1988;9:310-2.
4) K váča P, Radvanský J. Metody pro automatizované určení anaerobního prahu. Med Sport Boh et Slov 1999,8:.. 5) Lange Andersen KL. (ed.) Habitual physical activity and
hea!th. Copenhagen: World Hea!th Org, 1978.
6) Máček M, V ávra J. Anaerobic Threshold in Children. In: Binkhorst RA, Kemper HCG, Saris WHM. (ed. ) Children and Exercise XI. Champaign IL USA: Human Kinetics Pub- lishers, 1985:110-8.
7) Mahon AD, Vaccaro P. Ventilatory threshold and VO2max changes in children following endurance training. Med Sci Sports Exerc 1989;21:425.
8) Mocellin R, Heusgen M, Gildein HP. Anaerobic threshold and maxima! steady -state blood lactate in prepuberta! boys. Eur J Appl PhysioI1991;62:56-60.
9) Ohuchi H, Nakajima T, Kwade M, Matsuda M, Kamyia
T. Measurement and va!idity of the ventilatory threshold in patients with congenita! heart disease. Pediatric cardiology 1996;17:7-14.
10) Radvanský J. Tabulky některých fyziologických parametrů vzhledem k zátěžové intenzitě. In: Máček M, Vávra J. (ed.) Fyziologie a patofyziologie tělesné zátěže. Praha: A vice- num 1988:229-32.
11) Radvanský J, Matouš M. Zátěžové testování dětí
a adolescenru -hlavní sledované parametry a specifika
jejich měření a hodnocení v dětském věku. Med Sport Boh Slov 1999;8:2-6.
12) Vago P, Rencier J, Amontaxo M, et a!. Is ventilatory anae- robic threshold a good index of endurance capacity? Int
J Sports Med 1978;8:190-5.
13) Washinghton RL. Anaerobic threshold. In: Rowland TW (ed.) Pediatric laboratory exercise testing:Clinical Guide- lines. Champaign IL. USA: Human Kinetic Publishers, 1993:115-30.
14) Zimmerman MI, Miller A, Brown LK, Bhuptani MD, Sloa- ne MF, Teirstein AS. Estimated vs actua! va!ues for dead space/tida! volume ratios during incrementa! exercise in patients eva!uated for dyspnea. Chest 1994; I 06: 131-6.
MUDr. Jiří Radvanský, CSc. Klinika tělovýchovného lékařství V Úvalu 84
150 18 Praha 5 -Motol e-mail:radvan@ktl.lf2. cuni. cz
43