Tačnost procjene VO2 max Bruceovim protokolom kod netreniranih osoba

Standardni Bruceov test na traci procjenjuje maksimalni primitak kisika (VO₂ max)—maksimalnu brzinu kojom tijelo može unijeti, transportovati i iskoristiti kisik tokom intenzivnog vježbanja—na osnovu ukupnog vremena do iscrpljenosti [3, 4]. Iako kalkulacije zasnovane na trajanju snažno koreliraju s direktnim mjerenjima putem metaboličkih uređaja (spiroergometrije) na nivou populacije, individualne procjene obično nose varijansu od ±10% do 15% [4]. Kod netreniranih pojedinaca, brza progresija nagiba u protokolu često uzrokuje prijevremeni prekid testa zbog lokalnog umora mišića nogu, a ne zbog stvarnog kardiorespiratornog iscrpljenja, što iskrivljuje izračunavanje rezultata na osnovu vremena [6, 8].

Struktura Bruceovog protokola

Prvobitno razvijen za probir kliničkih pacijenata na koronarnu bolest i aritmije, standardni Bruceov protokol slijedi kruti višestepeni dizajn [6, 8]. Test napreduje kroz trostruke (3-minutne) faze, počevši od 1. faze s brzinom hodanja od 1,7 mph (2,7 km/h) pri strmom nagibu od 10% (intenzitet od približno 3 do 4,7 metaboličkih ekvivalenata, ili MET-a) [3, 6, 16]. Opterećenje raste svake 3 minute istovremenim povećanjem brzine i dodavanjem 2% na nagib trake, dostižući 6,0 mph pri nagibu od 22% do 7. faze (približno 20 do 21 MET) i do 7,0 mph pri nagibu od 26% u 9. fazi [3, 6, 11, 16].

Kada se za direktno mjerenje respiratornih plinova ne koriste metabolički uređaji metodom udah-po-udah, VO₂ max se procjenjuje iz ukupnog trajanja testa ($T$, u minutama) pomoću utvrđenih regresijskih formula [4, 6]:

• Opća formula: ${\text{VO}}_2\text{ max }(\text{ml}\cdot {\text{kg}}^{-1}\cdot {\text{min}}^{-1})=14,76-(1,379\times T)+(0,451\times T^2)-(0,012\times T^3)$ [4, 6, 16]
• Muškarci: ${\text{VO}}_2\text{ max}=2,94\times T+7,65$ [4, 6]
• Mlađi muškarci: ${\text{VO}}_2\text{ max}=3,62\times T+3,91$ [4, 6]
• Žene: ${\text{VO}}_2\text{ max}=2,94\times T+3,74$ ili $4,38\times T-3,9$ [4, 6, 16]

Ovi regresijski modeli dobro koreliraju s mjerenjima metaboličkih uređaja ($r=0,85$ do $0,95$) uz standardnu grešku procjene od oko 3,0 ml·kg⁻¹·min⁻¹ [4, 16]. Međutim, budući da jednačine pretpostavljaju da ukupno trajanje direktno odražava aerobni kapacitet, svaki faktor koji vještački skraćuje ili produžava vrijeme na traci unosi grešku u izračunati rezultat [15, 16].

Strmi nagibi i lokalni mišićni umor

Početak s nagibom od 10% i povećanje od 2% u svakoj fazi stvara biomehanički profil različit od trčanja po ravnom [6, 8]. Hodanje uzbrdo mijenja mehaniku donjih ekstremiteta: skraćuje dužinu koraka, smanjuje kadencu, povećava trajanje faze oslonca i dvostrukog oslonca, pomjera centar pritiska prema naprijed i lateralno, te smanjuje vertikalne sile reakcije podloge i unutrašnje momente adukcije koljena u poređenju s trčanjem po ravnom [19, 20].

Uprkos smanjenju udarnih sila na zglobove, strmi nagibi nameću visoke lokalne zahtjeve muskulaturi donjih ekstremiteta [8, 19]. Kod zdravih, ali netreniranih učesnika, nenaviknuto hodanje uzbrdo često izaziva akutni umor u nogama, grčeve ili nelagodu nalik klaudikaciji prije nego što se dostignu centralna kardiopulmonalna ograničenja [6, 8]. Kriteriji za prekid Bruceovog protokola uključuju teški mišićni umor, grčeve u nogama i klaudikaciju [6]. Kada pojedinac prekine test prijevremeno zbog lokalnog pečenja u nogama, a ne zbog centralne iscrpljenosti, ukupno trajanje na traci se skraćuje, što dovodi do vještački snižene procjene VO₂ max [8].

Studije direktne razmjene plinova potvrđuju da protokol može ograničiti maksimalno fiziološko naprezanje. U randomiziranom ukrštenom ispitivanju koje je upoređivalo Bruceov protokol s protokolom koji su vodili sportisti kod 29 učesnika (od kojih 22 nije imalo prethodnog iskustva s maksimalnim testovima trčanja), direktna mjerenja VO₂ max bila su gotovo identična (46,8 ± 10,7 naspram 47,0 ± 9,1 ml·kg⁻¹·min⁻¹; Spearmanov $r=0,93$) [1]. Međutim, maksimalni puls bio je znatno niži na standardnom Bruceovom protokolu (179,7 ± 8,7 bpm) u poređenju s protokolom koji su vodili sportisti (182,8 ± 10,5 bpm), što ukazuje na to da dizajn testa može dovesti do prekida prije nego što se postigne stvarni kardiovaskularni vrhunac [1].

Veliki skokovi među fazama i problemi s tempom

Za razliku od ramp protokola koji opterećenje povećavaju kontinuirano ili u malim koracima od po 1 minutu, 3-minutne faze Bruceovog protokola proizvode velike, nagle skokove opterećenja koji stvaraju akutni fiziološki stres [12]. Štaviše, neaktivni i netrenirani pojedinci često se muče s biomehaničkim prelazom sa strmog hodanja na trčanje, što se zahtijeva u 3. i 4. fazi (počevši od 3,4 mph i 4,2 mph pri nagibima od 14% i 16%) [2, 6].

Komparativna studija koja je procjenjivala novi protokol na traci—koji je započeo višim brzinama s manjim nagibima i koristio intervale od 1 minute—pokazala je da su učesnici postigli ekvivalentne vrijednosti VO₂ max (Bland-Altmanova pristranost naspram Brucea = 0,824 ± 3,163 ml·kg⁻¹·min⁻¹, srednja apsolutna procentualna greška < 10%) za znatno manje vremena do iscrpljenosti, izbjegavajući pri tome prijevremeni lokalni otkaz nogu [8].

Zbunjujući efekat držanja za rukohvate

Netrenirani pojedinci koji se osjećaju nestabilno na strmim nagibima često se čvrsto drže za rukohvate trake [15, 16]. Držanje za rukohvate znatno iskrivljuje trajanje testa i rezultirajuće izračune VO₂ max [15, 16]:

• Držanje za prednji rukohvat smanjuje metabolički trošak opterećenja za 10% do 20% [16].
• Ova smanjena metabolička potražnja vještački produžava ukupno vrijeme na traci ($T$), što navodi regresijske formule na izračun preuveličanog VO₂ max [15, 16].
• Ograničavanje kontakta na vrhove dva prsta jedne ruke smanjuje ovu razliku u trajanju kod zdravih muškaraca, ali se značajno vještačko produženje vremena i dalje javlja kod žena i kliničkih pacijenata [15].

Da bi izračunati rezultati VO₂ max ostali validni, test se mora izvoditi bez naslanjanja ili držanja za rukohvate [15, 16].

Alternative za netrenirane i neaktivne pojedince

Kako bi se ublažio strmi početni skok standardnog testa, u kliničkom testiranju opterećenjem često se koriste modifikovani protokoli:

• Modifikovani Bruceov protokol: Dodaje dvije preliminarne 3-minutne faze niskog opterećenja prije prelaska na standardnu 1. fazu: Faza 0/1 pri 1,7 mph i nagibu od 0% (~2,3 MET-a), nakon čega slijedi Faza 0,5/2 pri 1,7 mph i nagibu od 5% (~3,5 MET-a) [4, 6]. Ovaj postepeni uvod prilagođen je neaktivnim ili starijim osobama prije uvođenja nagiba od 10% [4, 6].
• Protokoli samo s hodanjem pod velikim nagibom: Za pojedince koji ne mogu trčati, protokoli hodanja konstantnom brzinom (kao što je 3,6 mph uz povećanje nagiba od 5% svake 3 minute do nagiba od 25%, postižući približno 3,88 W/kg) postižu stvarne vrijednosti VO₂ max koje se značajno ne razlikuju od standardnih Bruceovih rezultata ($44,97\pm 7,71$ naspram $45,99\pm 7,57$ ml·kg⁻¹·min⁻¹, $R=0,95$), pri čemu 93% tačaka podataka pada unutar ±4,5 ml·kg⁻¹·min⁻¹ prema Bland-Altmanovoj analizi [2].
• Ramp protokoli: Protokoli s kraćim fazama (obično od 1 minute ili kontinuiranim povećanjima) osiguravaju glatkiju progresiju koja smanjuje iznenadni lokalni umor i omogućava jasnije prepoznavanje metaboličkih pragova i platoa potrošnje kisika [8, 12].