Natančnost Bruceovega protokola za oceno VO2 max pri netreniranih posameznikih

Standardni Bruceov test na tekalni stezi ocenjuje maksimalni sprejem kisika (VO₂ max) – največjo hitrost, s katero lahko telo med intenzivno vadbo sprejme, prenese in porabi kisik – iz celotnega časa do izčrpanosti [3, 4]. Čeprav izračuni na podlagi trajanja pri različnih populacijah močno korelirajo z neposrednimi meritvami z metabolnimi analizatorji plinov, imajo posamezne ocene običajno odstopanje ±10 % do 15 % [4]. Pri netreniranih posameznikih hitro naraščanje naklona v protokolu pogosto povzroči prezgodnjo prekinitev testa zaradi lokalne utrujenosti nog namesto dejanske kardiorespiratorne izčrpanosti, kar popači časovno določene izračune rezultatov [6, 8].

Struktura Bruceovega protokola

Standardni Bruceov protokol, ki je bil prvotno razvit za odkrivanje koronarne arterijske bolezni in aritmij pri kliničnih bolnikih, sledi togi večstopenjski zasnovi [6, 8]. Test poteka v 3-minutnih stopnjah, pri čemer se 1. stopnja začne s hitrostjo hoje 1,7 mph (2,7 km/h) pri strmem 10-odstotnem naklonu (intenzivnost približno 3 do 4,7 metaboličnega ekvivalenta oziroma MET) [3, 6, 16]. Obremenitev se vsake 3 minute poveča z hkratnim povišanjem hitrosti in dodajanjem 2 % naklona tekalne steze, pri čemer v 7. stopnji doseže 6,0 mph pri 22-odstotnem naklonu (približno 20 do 21 MET) in v 9. stopnji do 7,0 mph pri 26-odstotnem naklonu [3, 6, 11, 16].

Kadar se za neposredno merjenje dihalnih plinov ne uporabljajo metabolni analizatorji, se VO₂ max oceni iz celotnega trajanja testa ($T$, v minutah) z uporabo uveljavljenih regresijskih formul [4, 6]:

• Splošna 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]
• Moški: ${\text{VO}}_2\text{ max}=2.94\times T+7.65$ [4, 6]
• Mladi moški: ${\text{VO}}_2\text{ max}=3.62\times T+3.91$ [4, 6]
• Ženske: ${\text{VO}}_2\text{ max}=2.94\times T+3.74$ ali $4.38\times T-3.9$ [4, 6, 16]

Ti regresijski modeli dobro korelirajo z meritvami z metabolnimi analizatorji ($r=0,85$ do $0,95$) s standardno napako ocene okoli 3,0 ml·kg⁻¹·min⁻¹ [4, 16]. Ker pa enačbe predpostavljajo, da celotno trajanje neposredno odraža aerobno kapaciteto, vsak dejavnik, ki umetno skrajša ali podaljša čas na tekalni stezi, v izračunani rezultat vnese napako [15, 16].

Strmi nakloni in lokalna mišična utrujenost

Začetek pri 10-odstotnem naklonu in dvig za 2 % v vsaki stopnji ustvarita biomehanski profil, ki se bistveno razlikuje od teka po ravnem [6, 8]. Hoja v klanec spremeni mehaniko spodnjih okončin: skrajša dolžino koraka, zmanjša kadenco, podaljša trajanje oporne faze in faze dvojne opore, premakne center pritiska naprej in lateralno ter zmanjša vertikalne sile reakcije podlage in notranje abdukcijske momente v kolenu v primerjavi s tekom po ravnem [19, 20].

Kljub manjšim udarnim silam na sklepe strmi nakloni močno lokalno obremenijo mišičje spodnjih okončin [8, 19]. Pri zdravih, a netreniranih preizkušancih neprilagojena hoja v klanec pogosto povzroči akutno utrujenost nog, krče ali klavdikaciji podobno nelagodje, še preden so dosežene osrednje kardiopulmonalne omejitve [6, 8]. Kriteriji za prekinitev Bruceovega protokola vključujejo hudo mišično utrujenost, krče v nogah in klavdikacijo [6]. Ko posameznik test predčasno prekine zaradi lokalnega pekočega občutka v nogah namesto osrednje izčrpanosti, se celotno trajanje na tekalni stezi skrajša, kar privede do umetno znižane ocene VO₂ max [8].

Neposredne študije izmenjave plinov potrjujejo, da lahko ta protokol omeji maksimalni fiziološki napor. V randomiziranem križnem preskusu, ki je primerjal Bruceov protokol s protokolom, ki ga vodi športnik, pri 29 udeležencih (od katerih jih 22 še nikoli ni opravljalo maksimalnega tekaškega testa), so bile neposredne meritve VO₂ max skoraj enake (46,8 ± 10,7 v primerjavi s 47,0 ± 9,1 ml·kg⁻¹·min⁻¹; Spearmanov $r=0,93$) [1]. Vendar je bil maksimalni srčni utrip pri standardnem Bruceovem protokolu statistično značilno nižji (179,7 ± 8,7 utripov/min) v primerjavi s protokolom, ki ga je vodil športnik (182,8 ± 10,5 utripov/min), kar kaže na to, da se lahko zasnova testa zaključi, še preden je dosežen dejanski vrhunec kardiovaskularnega napora [1].

Veliki skoki med stopnjami in težave s tempom

Za razliko od rampnih protokolov, ki obremenitev povečujejo zvezno ali v majhnih 1-minutnih korakih, 3-minutne stopnje Bruceovega protokola ustvarjajo velike, nenadne skoke v obremenitvi, ki povzročajo akuten fiziološki stres [12]. Poleg tega imajo sedeči in netrenirani posamezniki pogosto težave z biomehanskim prehodom s strme hoje na tek, ki se zahteva v 3. in 4. stopnji (z začetkom pri 3,4 mph in 4,2 mph pri 14- in 16-odstotnem naklonu) [2, 6].

Primerjalna študija, ki je ocenjevala nov protokol na tekalni stezi – ta je začel z višjimi hitrostmi pri manjših naklonih in uporabljal 1-minutne korake –, je pokazala, da so udeleženci dosegli enakovredne vrednosti VO₂ max (Bland-Altmanovo odstopanje v primerjavi z Bruceovim protokolom = 0,824 ± 3,163 ml·kg⁻¹·min⁻¹, povprečna absolutna odstotna napaka < 10 %) v bistveno krajšem času do izčrpanosti, pri čemer so se izognili prezgodnji lokalni odpovedi nog [8].

Vpliv oprijemanja ograje na rezultate

Netrenirani posamezniki, ki se na strmih naklonih počutijo nestabilne, se pogosto oprimejo ograje tekalne steze [15, 16]. Opiranje na ograjo bistveno popači trajanje testa in posledične izračune VO₂ max [15, 16]:

• Držanje za sprednjo ograjo zmanjša metabolični strošek obremenitve za 10 % do 20 % [16].
• Ta zmanjšana metabolična zahteva umetno podaljša celotni čas na tekalni stezi ($T$), zaradi česar regresijske formule izračunajo previsok VO₂ max [15, 16].
• Omejitev stika na konici dveh prstov ene roke zmanjša to razliko v trajanju pri zdravih moških, vendar znatno podaljšanje časa ostaja prisotno pri ženskah in kliničnih bolnikih [15].

Da bi izračunani rezultati VO₂ max ostali veljavni, je treba test izvesti brez naslanjanja ali oprijemanja ograje [15, 16].

Alternative za netrenirane in sedeče posameznike

Za ublažitev strmega začetnega skoka standardnega testa se pri kliničnem testiranju zmogljivosti pogosto uporabljajo prilagojeni protokoli:

• Modificirani Bruceov protokol: Doda dve uvodni 3-minutni stopnji z nizko obremenitvijo pred dosego standardne 1. stopnje: stopnjo 0/1 pri 1,7 mph in 0 % naklonu (~2,3 MET), ki ji sledi stopnja 0,5/2 pri 1,7 mph in 5 % naklonu (~3,5 MET) [4, 6]. To postopno zviševanje obremenitve ustreza sedečim ali starejšim posameznikom, preden se uvede 10-odstotni naklon [4, 6].
• Protokoli zgolj s hojo pri visokem naklonu: Za posameznike, ki ne morejo teči, protokoli hoje s konstantno hitrostjo (kot je 3,6 mph s 5-odstotnim povečanjem naklona vsake 3 minute do 25-odstotnega naklona, kar doseže približno 3,88 W/kg) izzovejo prave vrednosti VO₂ max, ki se statistično značilno ne razlikujejo od standardnih rezultatov Bruceovega protokola ($44,97\pm 7,71$ v primerjavi s $45,99\pm 7,57$ ml·kg⁻¹·min⁻¹, $R=0,95$), pri čemer 93 % podatkovnih točk pade znotraj ±4,5 ml·kg⁻¹·min⁻¹ pri Bland-Altmanovi analizi [2].
• Rampni protokoli: Protokoli s krajšimi stopnjami (običajno 1 minuta ali zvezno naraščanje) zagotavljajo bolj enakomerno stopnjevanje, kar zmanjša nenadno lokalno utrujenost ter omogoča jasnejšo prepoznavo presnovnih pragov in platoja porabe kisika [8, 12].