Brusov protokol i tačnost procene VO2 max kod netreniranih osoba

Standardni Brusov (Bruce) test na traci procenjuje maksimalni utrošak kiseonika (VO₂ max)—maksimalnu brzinu kojom telo može da unese, transportuje i iskoristi kiseonik tokom intenzivnog vežbanja—na osnovu ukupnog vremena do otkaza [3, 4]. Iako su proračuni zasnovani na trajanju testa u snažnoj korelaciji sa direktnim merenjima pomoću metaboličkih kolica na nivou populacije, pojedinačne procene obično nose odstupanje od ±10% do 15% [4]. Kod netreniranih osoba, brzo povećanje nagiba u ovom protokolu često dovodi do prevremenog prekida testa zbog lokalnog zamora mišića nogu, a ne zbog stvarnog kardiorespiratornog iscrpljenja, što narušava tačnost proračuna zasnovanih na vremenu [6, 8].

Struktura Brusovog protokola

Prvobitno razvijen za klinički skrining pacijenata na koronarnu arterijsku bolest i aritmije, standardni Brusov protokol prati krut višestepeni dizajn [6, 8]. Test napreduje kroz trominutne faze, počevši od 1. faze sa 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 na svaka 3 minuta istovremenim povećanjem brzine i dodavanjem 2% nagiba trake, dostižući 6,0 mph pri nagibu od 22% u 7. fazi (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 merenje respiratornih gasova ne koriste metabolička kolica koja mere dah po dah, VO₂ max se procenjuje iz ukupnog trajanja testa ($T$, u minutima) pomoću utvrđenih regresionih formula [4, 6]:

• Opšta 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]
• Mladi 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 regresioni modeli su u dobroj korelaciji sa merenjima na metaboličkim kolicima ($r=0,85$ do $0,95$) sa standardnom greškom procene od oko 3,0 ml·kg⁻¹·min⁻¹ [4, 16]. Međutim, pošto ove jednačine pretpostavljaju da ukupno trajanje direktno odražava aerobni kapacitet, svaki faktor koji veštački skraćuje ili produžava vreme provedeno na traci unosi grešku u izračunati rezultat [15, 16].

Strmi nagibi i lokalni mišićni zamor

Početak na nagibu od 10% i povećanje od 2% u svakoj fazi stvara biomehanički profil koji se značajno razlikuje od trčanja po ravnom [6, 8]. Hodanje pod nagibom menja mehaniku donjih ekstremiteta: skraćuje dužinu koraka, smanjuje kadencu, produžava fazu oslonca i dvostrukog oslonca, pomera centar pritiska ka napred i lateralno, i smanjuje vertikalne sile reakcije podloge i unutrašnje momente abdukcije kolena u poređenju sa trčanjem po ravnom [19, 20].

Uprkos smanjenju sila udara na zglobove, strmi nagibi nameću visoke lokalne zahteve muskulaturi donjih ekstremiteta [8, 19]. Kod zdravih, ali netreniranih učesnika, neuobičajeno hodanje uzbrdo često izaziva akutan zamor nogu, grčeve ili nelagodnost sličnu klaudikaciji pre nego što se dostignu centralna kardiopulmonalna ograničenja [6, 8]. Kriterijumi za prekid testa u Brusovom protokolu uključuju težak mišićni zamor, grčeve u nogama i klaudikaciju [6]. Kada pojedinac prerano prekine test zbog lokalnog peckanja u nogama, a ne zbog centralnog iscrpljenja, ukupno trajanje na traci se skraćuje, što dovodi do veštački umanjene procene VO₂ max vrednosti [8].

Studije sa direktnim merenjem razmene gasova potvrđuju da ovaj protokol može ograničiti maksimalno fiziološko naprezanje. U randomizovanom ukrštenom ispitivanju koje je upoređivalo Brusov protokol sa protokolom koji su vodili sami sportisti kod 29 učesnika (od kojih 22 nisu imali prethodno iskustvo sa maksimalnim testovima trčanja), direktna merenja VO₂ max bila su skoro identična (46,8 ± 10,7 naspram 47,0 ± 9,1 ml·kg⁻¹·min⁻¹; Spirmanov $r=0,93$) [1]. Međutim, maksimalna srčana frekvencija bila je znatno niža tokom standardnog Brusovog protokola (179,7 ± 8,7 bpm) u poređenju sa protokolom koji su vodili sportisti (182,8 ± 10,5 bpm), što ukazuje na to da se test može završiti pre nego što dođe do pravog kardiovaskularnog vršnog naprezanja [1].

Veliki skokovi u opterećenju i problemi sa tempom

Za razliku od ramp protokola koji opterećenje povećavaju kontinuirano ili u malim jednominutnim intervalima, trominutne faze Brusovog protokola donose velike, nagle skokove u opterećenju koji stvaraju akutan fiziološki stres [12]. Pored toga, neaktivne i netrenirane osobe često imaju poteškoća sa biomehaničkim prelaskom sa strmog hodanja na trčanje, što se zahteva u 3. i 4. fazi (koje počinju na 3,4 mph i 4,2 mph pri nagibima od 14% i 16%) [2, 6].

Komparativna studija koja je procenjivala novi protokol na traci—koji je započinjao većim brzinama uz manje nagibe i koristio jednominutne intervale—pokazala je da su učesnici postigli ekvivalentne VO₂ max vrednosti (Bland-Altmanovo odstupanje u odnosu na Bruce = 0,824 ± 3,163 ml·kg⁻¹·min⁻¹, prosečna apsolutna procentualna greška < 10%) za znatno manje vremena do otkaza, izbegavajući prevremeni lokalni otkaz mišića nogu [8].

Ometajući uticaj držanja za rukohvate

Netrenirane osobe koje se osećaju nestabilno na strmim nagibima često se čvrsto drže za rukohvate trake [15, 16]. Oslanjanje na rukohvate znatno remeti trajanje testa i rezultujuće proračune VO₂ max [15, 16]:

• Držanje za prednji rukohvat smanjuje metabolički trošak zadatog opterećenja za 10% do 20% [16].
• Ova smanjena metabolička potreba veštački produžava ukupno vreme na traci ($T$), zbog čega regresione formule izračunavaju precenjen VO₂ max [15, 16].
• Ograničavanje kontakta na vrhove dva prsta jedne ruke smanjuje ovu razliku u trajanju kod zdravih muškaraca, ali značajno produženje vremena ostaje prisutno kod žena i kliničkih pacijenata [15].

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

Alternative za netrenirane i neaktivne osobe

Da bi se ublažio strmi početni skok standardnog testa, u kliničkom testiranju fizičkog opterećenja često se koriste modifikovani protokoli:

• Modifikovani Brusov protokol: Dodaje dve preliminarne trominutne faze niskog opterećenja pre standardne 1. faze: Faza 0/1 pri 1,7 mph i 0% nagiba (~2,3 MET-a), nakon čega sledi Faza 0,5/2 pri 1,7 mph i 5% nagiba (~3,5 MET-a) [4, 6]. Ovo postepeno uvođenje olakšava testiranje neaktivnim ili starijim osobama pre nego što se uvede nagib od 10% [4, 6].
• Protokoli samo sa hodanjem pod velikim nagibom: Za osobe koje nisu u stanju da trče, protokoli hodanja konstantnom brzinom (kao što je 3,6 mph sa povećanjem nagiba od 5% na svaka 3 minuta do 25% nagiba, čime se postiže približno 3,88 W/kg) izazivaju stvarne VO₂ max vrednosti koje se ne razlikuju značajno od standardnih Brusovih 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 spada u opseg od ±4,5 ml·kg⁻¹·min⁻¹ prema Bland-Altmanovoj analizi [2].
• Ramp protokoli: Protokoli sa kraćim fazama (obično od 1 minuta ili sa kontinuiranim povećanjem) pružaju ravnomerniju progresiju koja smanjuje nagli lokalni zamor i omogućava jasniju identifikaciju metaboličkih pragova i platoa potrošnje kiseonika [8, 12].