Проби з фізичним навантаженням на тредмілі

Проби з фізичним навантаженням, або навантажувальні проби (НП), є одним з основних компонентів алгоритмів діагностики та визначення функціонального стану пацієнтів з ішемічною хворобою серця (ІХС). Протягом кількох десятиліть традиційним засобом для проведення навантажувальних проб був велоергометр. Останнім часом дедалі частіше в якості ергометра використовується бігова доріжка – тредміл. Методика проведення НП на тредмілі має низку особливостей. В узгоджених рекомендаціях Американської колегії кардіологів/Американської кардіологічної асоціації (ACC/AHA) 2002 року тредміл розглядається як еталонний засіб для виконання НП.

Фізіологічні особливості навантаження на тредмілі
Тредміл – доріжка, яка рухається під дією електричного двигуна зі швидкістю до 20 км/год. Пацієнт, який знаходиться на доріжці, йде або біжить із швидкістю, яка відповідає руху доріжки. Величина навантаження при проведенні тредмілергометрії регулюється не тільки рухом доріжки, а й кутом її нахилу. Застосування НП на тредмілі (тредмілергометрії) більш фізіологічне, оскільки під час обстеження пацієнт рухається по рівній або незначно нахиленій площині. Під час виконання тредмілергометрії показники фізичної працездатності та реакції частоти серцевих скорочень (ЧСС) на навантаження приблизно на 10% вищі, ніж під час велоергометрії. Крім того, на велоергометрі пацієнт змушений крутити педалі з певною частотою. За цих обставин частина пацієнтів передчасно припиняють НП через втому в детренованих м’язах ніг, не досягаючи максимального рівня споживання кисню. Деякі пацієнти не мають навичок їзди на велосипеді і не в змозі педалювати ритмічно із заданою частотою.

Показання
Тредмілергометрію здійснюють з метою уточнення діагнозу ІХС, а також пацієнтам із встановленим діагнозом для оцінки ступеня ризику та прогнозу захворювання. Тредмілергометрія має також важливе значення для оцінки ефективності медикаментозної терапії та процедур реваскуляризації міокарда.
У рекомендаціях ACC/AHA показання щодо проведення НП систематизовані за класами залежно від інформативності та очікуваної користі для пацієнта. Тредмілергометрія найбільш показана (клас І) для діагностики ІХС у дорослих пацієнтів (включаючи хворих із повною блокадою правої ніжки пучка Гіса або депресією сегмента ST менше 1 мм) з проміжною ймовірністю наявності атеросклеротичного ураження коронарних артерій, визначеною за показниками статі, віку та вираженістю симптомів захворювання. Проведення тредмілергометрії дає очевидну користь (клас ІІа) для обстеження пацієнтів із вазоспастичною стенокардією. Менш переконливими (клас ІІb) є підстави для її виконання у пацієнтів із високою або низькою ймовірністю стенозуючого атеросклерозу коронарних артерій, а також із депресією сегмента ST менше 1 мм, які приймають дигоксин, або з ознаками гіпертрофії лівого шлуночка на ЕКГ. Проведення тредмілергометрії недоцільне для діагностики ІХС у пацієнтів з ознаками синдрому Вольфа-Паркінсона-Уайта, штучним водієм ритму, депресією сегмента ST більше 1 мм у спокої, з повною блокадою лівої ніжки пучка Гіса.
У пацієнтів із болем у грудній клітці чутливість тредмілергометрії становить 78%, специфічність – 70%, якщо порівнювати з результатами ангіографії коронарних артерій. Отже, у 22% пацієнтів з ІХС результат проби буде негативний, тоді як у 30% пацієнтів без ІХС – позитивний. Втім, за діагностичною цінністю тредмілергометрія переважає інші неінвазивні тести.
Показання для проведення тредмілергометрії з метою оцінки ступеня ризику і прогнозу пацієнтів із діагностованою ІХС:
• первинне обстеження при підозрюваній або раніше діагностованій ІХС, включаючи пацієнтів із блокадою правої ніжки пучка Гіса або депресією сегмента ST у спокої менше 1 мм;
• погіршення стану раніше обстежених пацієнтів із підозрюваною або діагностованою ІХС;
• нестабільна стенокардія з низьким ступенем ризику, через 8-12 год після початку симптомів, якщо немає активних проявів ішемії або серцевої недостатності;
• нестабільна стенокардія з проміжним ступенем ризику через 2-3 дні після початку симптомів, якщо немає активних проявів ішемії або серцевої недостатності.
Абсолютні протипоказання до НП на тредмілі:
• гострий ІМ у перші дні захворювання;
• прогресуюча стенокардія; 
• неконтрольовані серцеві аритмії, які викликають симптоми або порушення гемодинаміки;
• гострий ендокардит, міокардит або перикардит;
• розшаровуюча аневризма аорти;
• симптомний аортальний стеноз;
• декомпенсована серцева недостатність;
• гостра тромбоемболія або інфаркт легень;
• виражена дихальна недостатність;
• гострі несерцеві розлади, що впливають на працездатність, або коли НП може призвести до погіршення стану (інфекція, ниркова недостатність, тиреотоксикоз);
• гострий тромбофлебіт;
• відсутність згоди пацієнта.
Відносні протипоказання до НП на тредмілі:
– стеноз стовбура лівої коронарної артерії або еквівалентне ураження;
– некритичний стеноз клапанів серця;
– електролітні порушення;
– тахіаритмії або брадіаритмії;
– фібриляція передсердь із неконтрольованою ЧСС;
– гіпертрофічна кардіоміопатія;
– атріовентрикулярна блокада ІІ ступеня типу Мобітц 1;
– порушення функції мозку пацієнта, які обмежують співпрацю з ним.
Критерії несприятливого прогнозу або тяжкого перебігу ІХС за даними НП на тредмілі:
– неможливість виконати другу сходинку навантаження за стандартним протоколом Брюса (<6,5 МЕТ);
– неможливість досягнути ЧСС 120 (вік до 45 років) або 110 за хвилину (вік понад 45 років);
– поява патологічної депресії сегмента ST при ЧСС менше 120 за хвилину, депресія сегмента ST≥2 мм, наявність патологічної депресії сегмента ST у п’яти і більше відведеннях, тривалість відновлення депресії сегмента ST до вихідного рівня більше 6 хв;
– зниження систолічного артеріального тиску (АТ) більш ніж на 20 мм рт. ст., відсутність приросту систолічного АТ у відповідь на навантаження, систолічний АТ нижче 150 мм рт. ст. при максимальному навантаженні;
– підйом сегмента ST (крім відведення aVR), типовий напад стенокардії, викликані навантаженням, брадикардія чи шлуночкові аритмії високих градацій [2].

Методика
У лабораторії, крім тредмілергометра, повинні бути вільно розміщені робочий стіл лікаря, кушетка, шафа з обладнанням та препаратами, необхідними для надання медичної допомоги, дефібрилятор. Рекомендована температура приміщення для проведення навантажувальних проб становить 22°С, вологість – 50-60%. 
Лікар, який проводить НП, повинен уміти вірно інтерпретувати зміни гемодинаміки та ЕКГ обстежуваного, розрізняти типи нормальної і патологічної відповіді на навантаження, швидко й правильно діагностувати ускладнення та вчасно запобігати їх виникненню. Персонал лабораторії повинен бути готовим до проведення реанімаційних заходів. 
Обладнання, необхідне для надання медичної допомоги в лабораторії тредмілергометрії: дефібрилятор, дихальна маска (мішок Амбу), дихальні трубки, відсмоктувач, шприци та голки, внутрішньовенні канюлі, системи і штатив для внутрішньовенного введення розчинів та препаратів, лейкопластир; препарати: атропін, адреналін, аденозин, анальгін, валідол, верапаміл, допамін, добутамін, димедрол, аміодарон, морфін, промедол, нітрогліцерин, нітросорбід, новокаїнамід, фізіологічний розчин в ампулах і у флаконах, глюкоза 5% у флаконах.
Для успішного проведення тредмілергометрії потрібно здійснити ряд підготовчих заходів. Обстежуваному cлід утримуватися від прийому їжі та паління щонайменше протягом 2-3 год перед дослідженням. З іншого боку, НП бажано проводити не натще, а після легкого сніданку. Принаймні протягом 12 год перед проведенням проби не слід виконувати значних фізичних навантажень. Перед проведенням НП із діагностичною метою пацієнт не повинен приймати бета-блокатори, блокатори кальцієвих каналів груп верапамілу та дилтіазему, а також нітрати тривалої дії як мінімум протягом 12 год, а якщо дозволяє клінічна ситуація – протягом доби. У пацієнтів, які приймають препарати дигіталісу, результати проби можуть бути хибнопозитивними внаслідок характерної для насичення серцевими глікозидами депресії сегмента ST. Тому за кілька днів перед проведенням НП потрібно оцінити можливість відміни препаратів дигіталісу. Пацієнтам з артеріальною гіпертензією не слід відміняти антигіпертензивні засоби, зокрема інгібітори ангіотензинперетворювального ферменту (АПФ), антагоністи рецепторів ангіотензину ІІ, діуретики, оскільки надмірне підвищення АТ під час навантаження може призвести до передчасного припинення проби. 
Безпосередньо перед проведенням тредмілергометрії потрібно підготувати шкіру пацієнта для накладання електродів. Для зменшення шумів і покращання якості сигналу ЕКГ слід акуратно зголити волосся з грудної клітки, обробити шкіру абразивною губкою і 70° спиртовим розчином. Для зняття ЕКГ під час проведення НП найкраще використовувати одноразові електроди, контакти яких покриті спеціальним електропровідним гелем, подібно до холтерівського моніторування ЕКГ. Використання багаторазових металічних електродів, які фіксуються ґумовими пасками до тіла пацієнта, можливе, але не бажане, з огляду на велику кількість артефактів при швидкій ходьбі та інтенсивних дихальних рухах на висоті навантаження. 
Для однієї процедури тредмілергометрії з реєстрацією ЕКГ у 12 відведеннях використовуються десять електродів. Утім, слід враховувати можливість часткового або повного відлипання одноразових електродів від шкіри пацієнта, що іноді трапляється при сильному потовиділенні під час значного навантаження. У такому випадку електрод потрібно швидко замінити, витерши шкіру пацієнта в місці відлипання одноразовим паперовим рушником. Як правило, ця процедура триває 10-15 с, і зупиняти пробу при заміні електрода не обов’язково.
Перед початком навантаження потрібно зняти ЕКГ у 12 відведеннях у положенні лежачи, а пізніше – стоячи. Це дає можливість зафіксувати позиційні зміни на ЕКГ, які можуть виникати у пацієнтів при переході з горизонтального положення у вертикальне. Вимірювання АТ також потрібно провести у положенні сидячи, а потім стоячи. Це дозволяє виявити можливі порушення судинного тонусу і запобігти розвитку гіпотензії під час і після навантаження. Важливе значення має проведення проби з гіпервентиляцією – пацієнт глибоко дихає протягом 30-40 с, з одночасним моніторуванням ЕКГ. Ця проба дає можливість виключити хибнопозитивні зміни ЕКГ при глибокому і частому диханні на висоті навантаження. 
Від початку першої стадії навантаження пацієнт повинен іти плавним і доволі широким кроком, м’яко ступаючи на рухоме полотно доріжки. Положення його тіла на доріжці повинно бути близьким до вертикального. Для того щоб зменшити кількість артефактів, пацієнт не повинен напружувати м’язи рук та плечового поясу, не переносити вагу тіла на руки, спираючись на поручні доріжки, а також не робити зайвих рухів руками чи головою, не жестикулювати. На запитання лікаря потрібно відповідати чітко й коротко. Водночас потрібно просити пацієнта інформувати про будь-які зміни в самопочутті під час НП. Найбільшу увагу звертають на відчуття болю чи дискомфорту в грудній клітці та задухи. Причиною припинення навантаження можуть бути також запаморочення, головний біль та біль у ногах при наростаючому навантаженні.
Вимірювання АТ найчастіше проводять звичайним сфігмоманометром, який повинен бути добре закріплений на руці пацієнта, не зміщуватися під час виконання навантаження і не створювати дискомфорту для обстежуваного. АТ реєструють кожні 2-3 хв, тобто в кінці кожного етапу дослідження, не припиняючи навантаження. Починати вимірювати АТ варто за 45-50 с до закінчення кожної сходинки навантаження, оскільки іноді на висоті навантаження для точної оцінки рівня АТ доводиться здійснити кілька послідовних вимірювань. Під час вимірювання АТ пацієнта просять зафіксувати руку, на якій здійснюються вимірювання, у максимально розігнутому положенні і не здійснювати рухів у ліктьовому суглобі.
Практично всі тредмілергометри оснащені магнітним замком, розміщеним на передній панелі приладу. Під час його розмикання доріжка зупиняється. За допомогою шнурка довжиною 50-60 см до цього магнітного замка прикріплюється пояс, який одягають на пацієнта під час навантаження. Під час проведення проби обстежуваний не повинен зміститися надто далеко від передньої панелі тредміла, щоб не відбулося розмикання магнітного замка з раптовою зупинкою тредміла.
При досягненні пацієнтом субмаксимальної або максимальної ЧСС або при виникненні інших причин, які потребують припинення проби, не бажано раптово зупиняти доріжку. Перехід від піку навантаження до його повної зупинки повинен бути плавним. Тому найкраще продовжити ходьбу по доріжці з поступовим зменшенням кута нахилу та швидкості доріжки. Таким чином вдається запобігти виникненню гіпотензії після припинення навантаження. Особливо важливе плавне припинення навантаження в детренованих пацієнтів.

Протоколи
Величина навантаження, виконаного пацієнтом під час НП на тредмілі, оцінюється за рівнем споживання кисню (VO₂). Його виражають у метаболічних еквівалентах (МЕТ). Один МЕТ – одиниця споживання кисню в спокої, яка приблизно відповідає 3,5 мл кисню на один кілограм маси тіла за хвилину. Виконане навантаження 5 МЕТ означає, що на висоті навантаження пацієнт споживав у 5 разів більше кисню, ніж у спокої.
Після проведення НП рівні споживання кисню, встановлені для кожної сходинки навантаження, переводять у Вати: 
ППН (Ват) = [VO₂ max х (МЕТ) х вага тіла (кг) – 90] / 3,44, де ППН – порогова потужність навантаження.
З часу впровадження тредмілергометрії в клінічну практику розроблено багато протоколів дослідження. Більшість із них мають ступінчасту структуру: навантаження поступово збільшується через однакові проміжки часу. Найбільш поширений протокол, запропонований американським вченим Робертом Артуром Брюсом у 1963 р., а також його модифікація з двома послідовними етапами «розігріву». Протокол НП на тредмілі за Брюсом та два етапи «розігріву» у модифікованому протоколі Брюса наведені в таблицях 1 і 2 .
Протокол Брюса використовується для діагностики ІХС та оцінки прогнозу захворювання у достатньо тренованих і стабільних пацієнтів, без інших факторів, які б обмежували здатність виконувати навантаження. Модифікований протокол Брюса застосовується у детренованих пацієнтів, осіб похилого віку, а також у пацієнтів, стабілізованих після прогресуючої стенокардії. Клінічні та електрокардіографічні ознаки, характерні для ІХС, швидше з’являються при проведенні тредмілергометрії за звичайним, а не модифікованим протоколом.
Вдало підібраним вважається протокол, під час виконання якого пацієнт досягає субмаксимальної ЧСС за 6-12 хв. За період часу менше 6 хв пацієнт може не встигнути адаптуватися до навантаження. Натомість, при тривалості НП понад 12 хв надмірна втома пацієнта може перешкодити досягненню цільового рівня ЧСС. 

Критерії припинення проби
Нормальна відповідь на фізичне навантаження виявляється у збільшенні ЧСС без суттєвих відхилень сегмента ST, порушень ритму чи провідності серця. Проведення тредмілергометрії припиняється при досягненні пацієнтом субмаксимальної або максимальної ЧСС. Максимальна частота серцевих скорочень розраховується за формулою (220 – вік обстежуваного), а субмаксимальна ЧСС становить 85% від максимальної. 
Інші критерії припинення НП:
– горизонтальна або косонизхідна депресія сегмента ST≥2 мм;
– елевація сегмента ST у відведеннях без зубців Q (крім V₁ і aVR);
– помірна або тяжка стенокардія;
– відчуття нестачі повітря, значна задишка;
– відсутність підвищення систолічного АТ або його зниження ≥10 мм рт. ст. при збільшенні потужності навантаження, що супроводжується або не супроводжується ознаками ішемії міокарда;
– шлуночкова тахікардія, часта шлуночкова екстрасистолія, суправентрикулярна тахікардія, атріовентрикулярна блокада ІІ або ІІІ ступеня, брадикардія, вперше виявлена блокада ніжки пучка Гіса;
– підвищення АТ понад 230/115 мм рт. ст.;
– симптоми з боку центральної нервової системи (атаксія, запаморочення, передсинкопе);
– ознаки недостатньої периферичної перфузії (ціаноз, блідість, судоми в нижніх кінцівках, минуща кульгавість);
– значна слабкість, втома, прохання пацієнта припинити навантаження;
– технічні труднощі контролю ЕКГ або АТ.
Діагностично значущими змінами ЕКГ при проведенні тредмілергометрії є депресія та елевація сегмента ST. Депресія сегмента ST відображає виникнення субендокардіальної ішемії у відповідних ділянках міокарда. За конфігурацією депресія сегмента ST може бути косовисхідною, горизонтальною та косонизхідною. Патологічною вважається депресія ST на 0,10 мВ, яка зберігається через 60-80 мс (залежно від ЧСС) від точки J. Горизонтальна і косонизхідна депресії є більш специфічними для ішемії міокарда, ніж косовисхідна депресія сегмента ST. Елевація сегмента ST у відведеннях без зубця Q (крім V1 і aVR) є відображенням трансмуральної ішемії у відповідних ділянках міокарда. Відсутність адекватного підвищення систолічного АТ або виражені порушення серцевого ритму і провідності, що не супроводжуються появою об’єктивних критеріїв ішемії, вимагають припинення тредмілергометричної проби, але не дають достатніх підстав оцінювати її як позитивну. 

Діагностичне заключення
Підсумком НП на тредмілі є діагностичне заключення. У ньому повинні бути відображені:
• Демографічні дані: прізвище та ім’я пацієнта, дата народження, стать, зріст, маса тіла, а також дата дослідження.
• Мета проведення НП.
• Клінічні особливості пацієнта: фактори ризику ІХС, застосування препаратів, зміни ЕКГ у спокої.
• Результати дослідження:
– використаний протокол, розрахункова субмаксимальна і максимальна ЧСС, розрахункова субмаксимальна потужність навантаження;
– причина припинення навантаження;
– гемодинамічні параметри у спокої, на піку навантаження, а також проміжні значення під час навантаження та у відновлювальному періоді, досягнутий відсоток від максимальної ЧСС;
– пікова потужність навантаження, піковий показник МЕТ, загальна тривалість навантаження у хвилинах;
– наявність і характер больового синдрому, час початку та виникнення стенокардії, що лімітує виконання навантаження;
– ознаки ішемії міокарда: відведення з патологічними змінами ЕКГ, максимальна глибина депресії ST, період часу до появи та зникнення ішемічних відхилень сегмента ST.
• Загальні коментарі.
Варіанти результатів тредмілергометрії, проведеної з метою діагностики ІХС, можуть бути такими:
Проба позитивна: поєднання типового ангінозного болю та електрокардіографічних ознак ішемії міокарда; достовірні ознаки ішемії міокарда на ЕКГ без ангінозного болю; типовий ангінозний напад.
Проба негативна: досягнення субмаксимальної або максимальної ЧСС без змін на ЕКГ та без ангінозного болю та інших ознак ішемії.
Проба неповна або неінформативна: пацієнт не досягнув субмаксимальної ЧСС через причини, не пов’язані з ангінозним болем або характерним для ішемії міокарда зміщенням сегмента ST.
Проба сумнівна: припинення навантаження внаслідок атипового болю без ішемічних змін сегмента ST; припинення проби через появу порушень ритму і провідності; зниження систолічного АТ при збільшенні потужності навантаження, коли немає рубцевих змін на ЕКГ; горизонтальна депресія сегмента ST не більше 0,5 мм або косовисхідна до 1 мм. 

Висновок
Тредмілергометрія є фізіологічним, доступним і високоінформативним методом неінвазивної діагностики кардіологічних захворювань, передусім ІХС. За діагностичною цінністю цей метод переважає інші неінвазивні тести. Тредмілергометрія має принципово важливе значення у визначенні функціонального стану пацієнтів із діагностованою раніше ішемічною хворобою серця, при підборі медикаментозного лікування та визначенні ефективності реваскуляризації коронарних артерій. Впровадження тредмілергометрії дозволяє суттєво підвищити якість обстеження пацієнтів з ІХС.