Точност на Bruce протоколот за VO2 max кај нетренирани лица

Стандардниот Брус тест на лента за трчање врши проценка на максималната потрошувачка на кислород (VO₂ max) — максималната стапка со која телото може да прими, транспортира и искористи кислород за време на интензивно вежбање — врз основа на вкупното време до исцрпеност [3, 4]. Иако пресметките засновани на времетраењето силно корелираат со директните мерења со метаболички анализатор кај општата популација, индивидуалните проценки обично имаат варијација од ±10% до 15% [4]. Кај нетренирани лица, брзата прогресија на наклонот во протоколот често предизвикува предвремено прекинување на тестот поради локален замор во нозете наместо вистинска кардиореспираторна исцрпеност, што ги искривува временските пресметки на резултатот [6, 8].

Структура на Брус протоколот

Првично развиен за клинички скрининг на пациенти за коронарна артериска болест и аритмии, стандардниот Брус протокол следи строг повеќефазен дизајн [6, 8]. Тестот напредува низ триминутни фази, почнувајќи од Фаза 1 со брзина на одење од 1,7 mph (2,7 km/h) при остар наклон од 10% (интензитет од приближно 3 до 4,7 метаболички еквиваленти, односно MET) [3, 6, 16]. Оптоварувањето се зголемува на секои 3 минути со истовремено зголемување на брзината и додавање на 2% на наклонот на лентата, достигнувајќи 6,0 mph при наклон од 22% до Фаза 7 (приближно 20 до 21 MET) и до 7,0 mph при наклон од 26% во Фаза 9 [3, 6, 11, 16].

Кога не се користат метаболички колички за директно мерење на респираторните гасови здив по здив, VO₂ max се проценува од вкупното времетраење на тестот ($T$, во минути) со помош на воспоставени регресиски формули [4, 6]:

• Општа формула: ${\text{VO}}_2\text{ max }(\text{ml}\cdot {\text{kg}}^{-1}\cdot {\text{min}}^{-1})=14.76-(1.379\times T)+(0.451\times T^2)-(0.012\times T^3)$ [4, 6, 16]
• Мажи: ${\text{VO}}_2\text{ max}=2.94\times T+7.65$ [4, 6]
• Млади мажи: ${\text{VO}}_2\text{ max}=3.62\times T+3.91$ [4, 6]
• Жени: ${\text{VO}}_2\text{ max}=2.94\times T+3.74$ или $4.38\times T-3.9$ [4, 6, 16]

Овие регресиски модели добро корелираат со мерењата од метаболички анализи ($r=0.85$ до $0.95$) со стандардна грешка на проценката од околу 3,0 ml·kg⁻¹·min⁻¹ [4, 16]. Сепак, бидејќи равенките претпоставуваат дека вкупното времетраење директно го одразува аеробниот капацитет, секој фактор што вештачки го скратува или продолжува времето на лентата внесува грешка во пресметаниот резултат [15, 16].

Стрмни наклони и локален мускулен замор

Почетокот со наклон од 10% и неговото зголемување за 2% во секоја фаза создава биомеханички профил различен од трчањето на рамна површина [6, 8]. Одењето по нагорнина ја менува механиката на долните екстремитети: ја скратува должината на чекорот, ја намалува каденцата, го зголемува времетраењето на фазата на потпирање и двојно потпирање, го поместува центарот на притисок нанапред и странично и ги намалува вертикалните сили на реакција на подлогата и внатрешните моменти на абдукција на коленото во споредба со рамното трчање [19, 20].

И покрај тоа што ги намалуваат ударните сили врз зглобовите, стрмните наклони наметнуваат големи локални барања врз мускулатурата на долните екстремитети [8, 19]. Кај здрави, но нетренирани учесници, ненавикнатото одење по нагорнина често предизвикува акутен замор во нозете, грчеви или болка слична на клаудикација пред да се достигнат централните кардиопулмонални ограничувања [6, 8]. Критериумите за прекин на Брус тестот вклучуваат тежок мускулен замор, грчеви во нозете и клаудикација [6]. Кога некое лице предвреме ќе го заврши тестот поради локално печење во нозете наместо поради централна исцрпеност, вкупното времетраење на лентата се скратува, што резултира со вештачки намалена проценка на VO₂ max [8].

Студиите со директна анализа на гасната размена потврдуваат дека протоколот може да го ограничи максималниот физиолошки напор. Во рандомизирано вкрстено истражување што го споредувало Брус протоколот со протокол воден од спортисти кај 29 учесници (од кои 22 немале претходно искуство со максимални тестови за трчање), директните мерења на VO₂ max биле речиси идентични (46,8 ± 10,7 наспроти 47,0 ± 9,1 ml·kg⁻¹·min⁻¹; Спирманов $r=0.93$) [1]. Сепак, максималниот пулс бил значително понизок при стандардниот Брус протокол (179,7 ± 8,7 отчукувања во минута) во споредба со протоколот воден од спортисти (182,8 ± 10,5 отчукувања во минута), што укажува дека дизајнот на тестот може да заврши пред да се достигне вистинскиот врвен кардиоваскуларен напор [1].

Големи скокови меѓу фазите и проблеми со темпото

За разлика од рамп-протоколите кои континуирано или во мали чекори од 1 минута го зголемуваат оптоварувањето, триминутните фази на Брус протоколот создаваат големи, ненадејни скокови во оптоварувањето што предизвикуваат акутен физиолошки стрес [12]. Дополнително, лицата што водат седечки начин на живот и нетренираните лица често имаат потешкотии со биомеханичката транзиција од стрмно одење кон трчање што се бара во Фазите 3 и 4 (почнувајќи со 3,4 mph и 4,2 mph при наклон од 14% и 16%) [2, 6].

Компаративна студија која евалуирала нов протокол на лента за трчање — кој започнувал со поголеми брзини при помал наклон и користел зголемувања од 1 минута — покажала дека учесниците постигнале еквивалентни вредности на VO₂ max (Бланд-Алтманово отстапување наспроти Брус = 0,824 ± 3,163 ml·kg⁻¹·min⁻¹, средна апсолутна процентна грешка < 10%) за значително пократко време до исцрпеност, притоа избегнувајќи предвремен локален замор на нозете [8].

Збунувачкиот ефект од држењето за ракофатите

Нетренираните лица кои се чувствуваат нестабилно на стрмни наклони честопати се држат за ракофатите на лентата за трчање [15, 16]. Потпирањето на ракофатите значително го искривува времетраењето на тестот и последователните пресметки за VO₂ max [15, 16]:

• Држењето за предниот ракофат ја намалува метаболичката побарувачка на оптоварувањето за 10% до 20% [16].
• Оваа намалена метаболичка побарувачка вештачки го продолжува вкупното време на лентата ($T$), поради што регресиските формули пресметуваат преценета вредност за VO₂ max [15, 16].
• Ограничувањето на контактот само на врвовите од два прста од едната рака ја намалува оваа временска разлика кај здравите мажи, но кај жените и клиничките пациенти сè уште опстојува значително вештачко продолжување на времето [15].

За да бидат валидни пресметаните вредности за VO₂ max, тестот мора да се изведува без потпирање или фаќање за ракофатите [15, 16].

Алтернативи за нетренирани и седечки лица

Со цел да се ублажи стрмниот почетен скок на стандардниот тест, клиничките тестирања на физичкото оптоварување често користат модифицирани протоколи:

• Модифициран Брус протокол: Додава две прелиминарни триминутни фази со ниско оптоварување пред да се стигне до стандардната Фаза 1: Фаза 0/1 при 1,7 mph и наклон од 0% (~2,3 MET), проследена со Фаза 0.5/2 при 1,7 mph и наклон од 5% (~3,5 MET) [4, 6]. Ова постепено зголемување им одговара на лицата со седечки начин на живот или постарите лица пред да се воведе наклонот од 10% [4, 6].
• Протоколи само со одење под голем наклон: За лица кои не се во можност да трчаат, протоколите со одење со константна брзина (како што е 3,6 mph со зголемување на наклонот за 5% на секои 3 минути сè до 25%, постигнувајќи приближно 3,88 W/kg) предизвикуваат вистински вредности на VO₂ max што не се разликуваат значително од стандардните резултати на Брус тестот ($44,97\pm 7,71$ наспроти $45,99\pm 7,57$ ml·kg⁻¹·min⁻¹, $R=0.95$), при што 93% од податочните точки паѓаат во рамките на ±4,5 ml·kg⁻¹·min⁻¹ според Бланд-Алтмановата анализа [2].
• Рамп-протоколи: Протоколите со пократки фази (обично од 1 минута или континуирани зголемувања) овозможуваат порамномерен напредок што го намалува ненадејниот локален замор и овозможува појасно идентификување на метаболичките прагови и платото на кислородната потрошувачка [8, 12].