Precisión del VO2 máx con el protocolo de Bruce en personas no entrenadas

La prueba estándar en caminadora con el protocolo de Bruce estima el consumo máximo de oxígeno (VO₂ máx)—la tasa máxima a la que el cuerpo puede absorber, transportar y utilizar oxígeno durante el ejercicio intenso—a partir del tiempo total hasta el agotamiento [3, 4]. Aunque los cálculos basados en la duración se correlacionan fuertemente con las mediciones directas con carro metabólico en diversas poblaciones, las estimaciones individuales suelen presentar una variación de ±10 % a 15 % [4]. En personas no entrenadas, la rápida progresión de la inclinación del protocolo suele provocar la interrupción prematura de la prueba debido a la fatiga localizada en las piernas y no al verdadero agotamiento cardiorrespiratorio, lo que distorsiona el cálculo del puntaje basado en el tiempo [6, 8].

Estructura del protocolo de Bruce

Desarrollado originalmente para evaluar a pacientes clínicos en busca de arteriopatía coronaria y arritmias, el protocolo estándar de Bruce sigue un diseño rígido de varias etapas [6, 8]. La prueba avanza en etapas de 3 minutos, comenzando en la Etapa 1 con una velocidad de caminata de 1.7 mph (2.7 km/h) con una pendiente pronunciada del 10 % (una intensidad de aproximadamente 3 a 4.7 equivalentes metabólicos, o METs) [3, 6, 16]. La carga de trabajo aumenta cada 3 minutos incrementando simultáneamente la velocidad y añadiendo un 2 % a la inclinación de la caminadora, alcanzando 6.0 mph con una pendiente del 22 % en la Etapa 7 (aproximadamente 20 a 21 METs) y hasta 7.0 mph con una pendiente del 26 % en la Etapa 9 [3, 6, 11, 16].

Cuando no se utilizan carros metabólicos de respiración por respiración para medir directamente los gases respiratorios, el VO₂ máx se estima a partir de la duración total de la prueba ($T$, en minutos) mediante fórmulas de regresión establecidas [4, 6]:

• Fórmula general: ${\text{VO}}_2\text{ máx }(\text{ml}\cdot {\text{kg}}^{-1}\cdot {\text{min}}^{-1})=14.76-(1.379\times T)+(0.451\times T^2)-(0.012\times T^3)$ [4, 6, 16]
• Hombres: ${\text{VO}}_2\text{ máx}=2.94\times T+7.65$ [4, 6]
• Hombres jóvenes: ${\text{VO}}_2\text{ máx}=3.62\times T+3.91$ [4, 6]
• Mujeres: ${\text{VO}}_2\text{ máx}=2.94\times T+3.74$ o $4.38\times T-3.9$ [4, 6, 16]

Estos modelos de regresión se correlacionan bien con las mediciones de carros metabólicos ($r=0.85$ a $0.95$) con un error estándar de estimación cercano a 3.0 ml·kg⁻¹·min⁻¹ [4, 16]. Sin embargo, dado que las ecuaciones asumen que la duración total refleja directamente la capacidad aeróbica, cualquier factor que acorte o prolongue artificialmente el tiempo en la caminadora introduce un error en el puntaje calculado [15, 16].

Pendientes pronunciadas y fatiga muscular localizada

Comenzar con una inclinación del 10 % y subir un 2 % en cada etapa genera un perfil biomecánico distinto al de correr en plano [6, 8]. Caminar en pendiente altera la mecánica de las extremidades inferiores: acorta la longitud de la zancada, reduce la cadencia, aumenta la duración del apoyo simple y del doble apoyo, desplaza el centro de presión hacia adelante y hacia los lados, y reduce las fuerzas de reacción verticales del suelo y los momentos internos de abducción de la rodilla en comparación con correr en superficie plana [19, 20].

A pesar de reducir las fuerzas de impacto articular, las pendientes pronunciadas imponen altas demandas localizadas en la musculatura de las extremidades inferiores [8, 19]. En participantes sanos pero no entrenados, caminar cuesta arriba sin estar acostumbrado induce con frecuencia fatiga aguda en las piernas, calambres o molestias similares a la claudicación antes de alcanzar los límites cardiopulmonares centrales [6, 8]. Los criterios para finalizar la prueba en el protocolo de Bruce incluyen fatiga muscular severa, calambres en las piernas y claudicación [6]. Cuando una persona termina la prueba prematuramente debido al ardor localizado en las piernas y no al agotamiento central, la duración total en la caminadora se reduce, lo que produce una estimación de VO₂ máx artificialmente baja [8].

Los estudios con intercambio directo de gases confirman que el protocolo puede limitar el esfuerzo fisiológico máximo. En un ensayo cruzado aleatorizado que comparó el protocolo de Bruce con un protocolo guiado por el propio atleta en 29 participantes (22 de los cuales no tenían experiencia previa en pruebas de carrera máxima), las mediciones directas de VO₂ máx fueron casi idénticas (46.8 ± 10.7 frente a 47.0 ± 9.1 ml·kg⁻¹·min⁻¹; $r$ de Spearman = 0.93) [1]. Sin embargo, la frecuencia cardíaca máxima fue significativamente menor en el protocolo de Bruce estándar (179.7 ± 8.7 lpm) en comparación con el protocolo guiado por el atleta (182.8 ± 10.5 lpm), lo que indica que el diseño de la prueba puede concluir antes de que se produzca el verdadero esfuerzo cardiovascular máximo [1].

Grandes saltos de etapa y problemas de ritmo

A diferencia de los protocolos en rampa que incrementan la carga de trabajo de forma continua o en pequeños incrementos de 1 minuto, las etapas de 3 minutos del protocolo de Bruce generan saltos de carga grandes y repentinos que provocan un estrés fisiológico agudo [12]. Además, las personas sedentarias y no entrenadas a menudo tienen dificultades con la transición biomecánica de caminar en pendiente pronunciada a correr, lo cual se exige en las etapas 3 y 4 (comenzando a 3.4 mph y 4.2 mph con inclinaciones del 14 % y 16 %) [2, 6].

Un estudio comparativo que evaluó un protocolo novedoso en caminadora—que iniciaba a velocidades más altas con pendientes menores y utilizaba incrementos de 1 minuto—demostró que los participantes alcanzaron valores equivalentes de VO₂ máx (sesgo de Bland-Altman frente a Bruce = 0.824 ± 3.163 ml·kg⁻¹·min⁻¹, error porcentual absoluto medio < 10 %) en un tiempo hasta el agotamiento significativamente menor, al tiempo que se evitaba la falla muscular localizada prematura en las piernas [8].

El efecto de confusión del apoyo en los pasamanos

Las personas no entrenadas que sienten inestabilidad en pendientes pronunciadas con frecuencia se sujetan de los pasamanos de la caminadora [15, 16]. Apoyarse en los pasamanos distorsiona sustancialmente la duración de la prueba y los cálculos resultantes de VO₂ máx [15, 16]:

• Sujetarse del pasamanos frontal reduce el costo metabólico de la carga de trabajo entre un 10 % y un 20 % [16].
• Esta menor demanda metabólica extiende artificialmente el tiempo total en la caminadora ($T$), lo que lleva a que las fórmulas de regresión calculen un VO₂ máx inflado [15, 16].
• Limitar el contacto a las puntas de dos dedos de una mano reduce esta diferencia de duración en hombres sanos, pero persiste una inflación significativa del tiempo en mujeres y pacientes clínicos [15].

Para que los puntajes calculados de VO₂ máx sigan siendo válidos, la prueba debe realizarse sin apoyarse ni sujetarse de los pasamanos [15, 16].

Alternativas para personas no entrenadas y sedentarias

Para mitigar el marcado incremento inicial de la prueba estándar, las pruebas de esfuerzo clínico a menudo utilizan protocolos modificados:

• El protocolo de Bruce modificado: Añade dos etapas preliminares de 3 minutos y baja intensidad antes de llegar a la Etapa 1 estándar: la Etapa 0/1 a 1.7 mph con 0 % de pendiente (~2.3 METs), seguida de la Etapa 0.5/2 a 1.7 mph con 5 % de pendiente (~3.5 METs) [4, 6]. Esta rampa gradual permite la adaptación de personas sedentarias o de edad avanzada antes de introducir la inclinación del 10 % [4, 6].
• Protocolos exclusivos de caminata en alta pendiente: Para personas que no pueden correr, los protocolos de caminata a velocidad constante (como 3.6 mph con aumentos de inclinación del 5 % cada 3 minutos hasta el 25 % de pendiente, alcanzando aproximadamente 3.88 W/kg) provocan valores verdaderos de VO₂ máx que no difieren significativamente de los resultados del Bruce estándar ($44.97\pm 7.71$ frente a $45.99\pm 7.57$ ml·kg⁻¹·min⁻¹, $R=0.95$), con el 93 % de los puntos de datos dentro de ±4.5 ml·kg⁻¹·min⁻¹ en el análisis de Bland-Altman [2].
• Protocolos en rampa: Los protocolos con etapas más cortas (generalmente de 1 minuto o con incrementos continuos) ofrecen progresiones más fluidas que reducen la fatiga local repentina y permiten una identificación más clara de los umbrales metabólicos y las mesetas de oxígeno [8, 12].