04 Mar 2013
FREQUENZA CARDIACA MASSIMA (FCmax)
Posted by Forrest Group Minerva
Creato: 04 Marzo 2013

Articolo tratto da JACC Journals (Journal of the American College of Cardiology)
Volume 37, Issue1, January 2001
Age-predicted maximal heart rate revisited
Hirofumi Tanaka, PhD; Kevin D Monahan, MS; Douglas R Seals, PhD
http://content.onlinejacc.org/article.aspx?articleid=1126908

Sommario della pubblicazione

MASSIMA FREQUENZA CARDIACA PREDETTA IN FUNZIONE DELL’ETÀ. RIVISITAZIONE

OBIETTIVI
Abbiamo cercato di determinare un’equazione generalizzata per prevedere la massima frequenza cardiaca (FCmax) in adulti sani.

CONOSCENZE
La FCmax in funzione dell’età, prevista dall'equazione 220 – età è comunemente usata come base per la prescrizione di programmi di esercizio, come criterio per raggiungere lo sforzo massimo e come guida clinica durante i test da sforzo diagnostico. Nonostante la sua importanza e diffusione, la validità dell’equazione FCmax non è mai stata stabilita in un campione che comprendesse un numero sufficiente di adulti più anziani.

METODI
Per primo, un approccio meta-analitico è stato utilizzato per raccogliere valori medi di FCmax da 351 studi che coinvolgono 492 gruppi e 18.712 soggetti. Successivamente, la nuova equazione è stata cross-validata in un ben controllato studio di laboratorio in cui la FCmax è stata misurata su 514 soggetti sani.

RISULTATI
Nella meta-analisi, la FCmax era fortemente correlata all'età (r = -0,90), utilizzando l'equazione 208 - 0,7 x età. L'equazione di regressione ottenuta in laboratorio in base allo studio 209 - 0,7 x età era praticamente identica a quella ottenuta dalla meta-analisi. La retta di regressione non è risultata differente tra uomini e donne, e non è stata influenzata da ampie variazioni abituali nei livelli di attività fisica.

CONCLUSIONI
1) un’equazione di regressione per prevedere la FCmax in adulti sani è 208 - 0,7 x età.
2) la FCmax è dipendente, in larga misura, dalla sola età ed è indipendente dal sesso e dallo stato di attività fisica abituale. I nostri risultati suggeriscono che l'equazione attualmente utilizzata sottostima la FCmax negli adulti più anziani. Ciò avrebbe l'effetto di sottostimare il vero livello di stress fisico imposto durante gli esercizi del test e l'intensità appropriata nei programmi di esercizio prescritti.


La frequenza cardiaca massima (FCmax) è uno dei valori più comunemente usati in medicina clinica e fisiologia. Ad esempio, una percentuale diretta della FCmax o una percentuale fissa della frequenza di riserva cardiaca (FCmax - frequenza cardiaca a riposo) (n.d.r. in ambito medico viene più correttamente definita come riserva cronotropa), è usata come base per la prescrizione degli esercizi d’intensità in entrambi i programmi di riabilitazione e di prevenzione delle malattie (1, 2). Inoltre, in alcune situazioni cliniche, il test da sforzo è terminato quando i soggetti raggiungono una percentuale arbitraria della loro frequenza cardiaca massima stimata in base all’età (ad es., l'85% della FCmax) (3). La frequenza cardiaca massima è ampiamente utilizzata anche come criterio per raggiungere lo sforzo di picco nella determinazione della massima capacità aerobica (1, 4, 5).

Poiché il test da sforzo massimo non è possibile praticarlo in molti ambienti, FCmax è spesso stimata utilizzando l'età, nell’equazione 220 - età. Tuttavia, la validità della FCmax ottenuta dall’equazione dell’età non è stata stabilita, soprattutto in un campione di studio che includeva un numero sufficiente di adulti anziani (ad esempio,> 60 anni di età). Quest'ultima limitazione è cruciale perché gli adulti più anziani mostrano la più alta prevalenza di malattie cardiovascolari e croniche di altro tipo. Come tale, questa è la popolazione più diffusa da sottoporre agli esercizi diagnostici del test, e rappresenta un obiettivo chiave clinico per la prescrizione degli esercizi. È importante sottolineare che gli adulti anziani sono una popolazione in cui vi è spesso una riluttanza o l'incapacità di misurare direttamente la FCmax, a causa di preoccupazioni legate allo stress fisiologico imposto da un intenso esercizio fisico. Così, paradossalmente, l’equazione di calcolo 220 - età per predire la FCmax è usata per questa popolazione più che in ogni altra.

Di conseguenza, lo scopo del presente studio era di determinare un'equazione per predire la FCmax in soggetti sani, non trattati farmacologicamente, che variano ampiamente in età. Per raggiungere questo obiettivo, abbiamo prima usato un approccio meta-analitico nel cui gruppo i valori della FCmax media sono stati ottenuti dai dati pubblicati. Successivamente, abbiamo convalidato incrociando l'equazione appena derivata in un ben controllato studio di laboratorio. Con ogni approccio, abbiamo cercato di stabilire la generalità dell'equazione per determinare se il sesso o lo stato di attività fisica abituale esercitavano una significativa influenza di modulazione sulla relazione FCmax - età.

METODI

Studio meta-analitico

La meta-analisi è un insieme di procedure quantitative per integrare sistematicamente e analizzare i risultati delle ricerche precedenti. Nel presente studio la meta-analisi è stata condotta, come descritto precedentemente in dettaglio, dal nostro laboratorio (6). Come passo iniziale, una ricerca approfondita dei dati pubblicati è stata condotta per identificare più studi possibile in cui la FCmax è stata misurata. Inizialmente, questo è stato fatto utilizzando le ricerche computerizzate. Inoltre, l’estesa ricerca manuale ed i controlli incrociati sono stati eseguiti utilizzando bibliografie di studi già reperiti. Sono stati utilizzati i seguenti criteri di inclusione:

  1. studi in lingua inglese pubblicati in riviste sottoposte a revisione scientifica;
  2. i dati sugli uomini e sulle donne riportati separatamente;
  3. almeno cinque soggetti per ogni gruppo;
  4. solo i risultati più recenti pubblicati per un particolare gruppo di studio;
  5. soggetti adulti;
  6. sforzo massimo documentato utilizzando criteri oggettivi (5);
  7. gruppi sani (per es., la risposta elettrocardiografica non ischemica), non trattati farmacologicamente e non fumatori.

Una lista degli studi inclusi nella meta-analisi può essere ottenuta, su richiesta, dagli autori. Poiché gli studi inclusi nella meta-analisi utilizzano termini diversi per descrivere lo stato dell’esercizio aerobico del loro gruppo di soggetti, abbiamo classificato e analizzato i gruppi in tre categorie arbitrariamente definite:

  1. allenati alla resistenza, riferendoci al regolare svolgimento di impegnativi allenamenti di resistenza ≥ 3 volte a settimana per oltre un anno;
  2. attiva, con riferimento alla prestazione occasionale o irregolare di esercizio aerobico ≤ 2 volte a settimana;
  3. sedentaria, riferendoci alla non esecuzione di qualsiasi esercizio aerobico.

I dati del tappeto mobile ed i cicli ergometri sono stati valutati insieme e separatamente. Non ci sono state differenze nei risultati tra le due analisi. Pertanto, i dati provenienti da entrambe le modalità di esercizio sono stati raggruppati e presentati insieme. Questa meta-analisi ha incluso un totale di 351 studi che hanno coinvolto 492 gruppi di soggetti (gruppi di 161 femmine e 331 maschi) e 18.712 soggetti. Poiché abbiamo precedentemente dimostrato che i risultati ponderati in base alla dimensione del campione non erano significativamente differenti dai risultati non ponderati (6), nessun sistema di ponderazione è stato utilizzato nella presente meta-analisi.

Studio di laboratorio

Cinquecentoquattordici soggetti (237 uomini e 277 donne) sono stati studiati (età compresa dai 18 agli 81 anni). Tutti i soggetti erano apparentemente sani e privi di conclamata malattia coronarica, come determinato da un questionario di anamnesi. I soggetti > 50 anni di età sono stati ulteriormente valutati da esame fisico dal massimo esercizio elettrocardiografico ECG e a riposo (3). Nessuno dei soggetti è stato fumatore o ha utilizzato altri farmaci diversi dalla sostituzione ormonale (le donne in post-menopausa). Per eliminare la potenziale influenza di errore dovuta all’obesità grave, solo i soggetti con un indice di massa corporea <35 kg/m2 sono stati inclusi. Due diversi gruppi sono stati studiati: soggetti allenati alla resistenza (N.d.r: es. runners) e sedentari. I soggetti allenati alla resistenza (n = 229) erano stati allenati almeno negli ultimi due anni. I soggetti nel gruppo sedentario (n = 285) non avevano eseguito alcun esercizio fisico regolare. Prima della partecipazione, i soggetti hanno fornito il loro consenso scritto per partecipare a questa investigazione. Questo studio è stato esaminato e approvato dal Comitato di Ricerca Umana presso l'Università del Colorado a Boulder.

La massima frequenza cardiaca è stata determinata da un continuo, incrementale protocollo del tappeto mobile, come precedentemente descritto in dettaglio dal nostro laboratorio (4). Le frequenze cardiache sono state continuamente monitorate con elettrocardiografia. Il consumo di ossigeno al minuto (V̇1O2) è stato anche misurato utilizzando on-line l’assistenza del computer e la spirometria a circuito aperto (4). Dopo un periodo di riscaldamento da 6 a 10 min, ogni soggetto correva o camminava  ad una velocità confortevole ma vivace. La pendenza del tappeto mobile è stata aumentata del 2,5% ogni 2 min fino all’esaurimento volitivo. Al termine di ogni test, ai soggetti è stato chiesto di valutare la loro percezione dello sforzo utilizzando la scala di valutazione di Borg (da 6 a 20). La massima frequenza cardiaca è stata definita come il valore massimo registrato durante la prova. Per garantire che ogni soggetto avesse raggiunto lo sforzo massimo, almeno tre dei seguenti quattro criteri dovevano essere soddisfatti:

  1. il raggiungimento di un plateau nel V2 ( V2 costante ) durante l’esercizio con intensità crescente (<100 ml);
  2. un rapporto di scambio respiratorio di almeno 1,15;
  3. una frequenza respiratoria massimale di almeno 35 respiri al minuto;
  4. un punteggio dello sforzo percepito di almeno 18 unità della scala di Borg (5).

borg

Analisi statistica

Analisi di regressione lineare sono state effettuate per determinare l'associazione tra le variabili. In tutti i casi, l'età è stata usata come predittore variabile. I momenti del prodotto dei coefficienti di correlazione di Pearson sono stati utilizzati per indicare la grandezza e la direzione delle relazioni tra variabili. Le pendenze delle rette di regressione sono state confrontate mediante l'analisi della covarianza. Analisi di regressione multipla sono state usate per identificare importanti determinanti indipendenti per le correlate diminuzioni dovute all'età della FCmax. Per fare ciò, solo quelle variabili che hanno avuto significative correlazioni univariate con FCmax (ad esempio, età, massa corporea) sono state inserite nel modello. Tutti i dati sono riportati come medie ± SD (N.d.r: SD cioè Standard Deviation, in italiano scarto quadratico medio, s.q.m.). Il livello di significatività statistica è stato fissato, a priori, a p <0.01 per tutte le analisi.

RISULTATI

Studio meta-analitico

La figura 1 illustra il decremento della FCmax negli uomini e nelle donne inclusi nella meta-analisi. La frequenza cardiaca massima è fortemente ed inversamente correlata con l'età sia negli uomini, sia nelle donne (r = -0,90). Il tasso di decremento e le intercette della y non sono risultate differenti tra uomini e donne, né tra i soggetti sedentari (211 - 0,8 x età), attivi (207 - 0,7 x età) ed allenati alla resistenza (206 - 0,7 x età). L'equazione di regressione, quando tutti i soggetti sono stati combinati (n.d.r: uniti), è 208 - 0,7 x età. L'analisi di regressione ha rivelato che l'età, da sola, spiega ~ 80% della varianza individuale della FCmax.

FCmax 01

Studio di laboratorio

Il massimo rapporto di scambio respiratorio (1,17 ± 0,06) e la massima valutazione dello sforzo percepito (19,1 ± 0,8) non sono risultati differenti tra le età, suggerendo sforzi massimi volontari costantemente simili. La relazione tra la FCmax e l’età, ottenuta dallo studio di laboratorio, è presentata nella (Figura 2). La massima frequenza cardiaca è inversamente correlata all'età sia negli uomini, sia nelle donne. C'è una sostanziale variazione della FCmax su tutta l’intera gamma di età, con deviazioni standard (N.d.r: s.q.m.) che vanno da 7 a 11 battiti/minuto. L'equazione di regressione per la FCmax (209 - 0,7 x età) è praticamente identica a quella ottenuta dalla meta-analisi. Anche in questo caso, differenze non significative nell’equazione di regressione della FCmax sono state osservate tra uomini e donne o tra i soggetti sedentari (212 - 0,7 x età) e gli attivi e gli allenati alla resistenza (205 - 0,6 x età).

FCmax 02

Discussione

I risultati primari di questo studio sono i seguenti.

In primo luogo, un’equazione di regressione per stimare la FCmax negli esseri umani adulti sani è (208 - 0,7 × età), che è significativamente diversa dall’equazione tradizionale (220 - età).

In secondo luogo, la FCmax è predetta, primariamente, dalla sola età ed è indipendente dal sesso e dallo stato di attività fisica. Questi risultati sono stati ottenuti da una meta-analisi di studi pubblicati in precedenza e poi confermata da uno studio prospettico di laboratorio, ben controllato. I nostri risultati suggeriscono che l'equazione tradizionale (N.d.r: cioè 220 - età) sottostima significativamente la FCmax negli adulti più anziani. Ciò avrebbe l'effetto di sottostimare il vero livello di stress fisico imposto durante i test da sforzo, così come l'intensità dei programmi di allenamento che si basano su livelli di frequenza cardiaca derivata dalla FCmax.

Confronto con l'equazione tradizionale

Gli originali rapporti che propongono l’equazione per la FCmax come (220 – età) sembrano recensiti da Fox e Haskell nel 1970 (7-8). L’equazione in funzione dell’'età è stata determinata "arbitrariamente" da un totale di 10 studi. La più vecchia età compresa era <65 anni, con la maggior parte dei soggetti che erano ≤ 55 anni. A causa di queste limitazioni, ci sono stati alcuni tentativi di stabilire un’equazione più appropriata per predire la FCmax (9-11). Tuttavia, analogamente alle relazioni originali di Fox e Haskell (7-8), questi studi probabilmente o definitivamente includevano soggetti con malattie cardiovascolari che fumavano e/o stavano assumendo farmaci cardiaci. Ciascuna di queste condizioni influenza la FCmax indipendentemente dall'età (10, 12-13). Pertanto, il presente studio è il primo a determinare l’equazione predetta in funzione dell’età per esseri umani adulti sani, non trattati farmacologicamente e non fumatori. Un altro unico aspetto di questo studio è che ciascun soggetto raggiunto un verificato livello massimo di sforzo, come stabilito dai convenzionali criteri di esercizio massimale (ad esempio, il plateau della VO2, massimo rapporto respiratorio di scambio > 1.15).

Abbiamo ottenuto l'equazione di regressione di (208 - 0,7 × età) per predire la FCmax nel presente studio. Quando questa equazione è stata confrontata con la tradizionale equazione (220 - età) (Figura 3), ha mostrato che l'equazione tradizionale sovrastima la FCmax nei giovani adulti, si interseca con l'equazione attuale all'età di 40 anni e quindi sottostima sempre la FCmax, con l’ulteriore aumento dell’età.

FCmax 03

Ad esempio, a 70 anni, la differenza tra le due equazioni è ~ 10 battiti/minuto. Considerando l'ampio campo dei singoli valori soggettivi attorno alla linea di regressione per la FCmax (SD ~ 10 battiti/minuto), la sottostima della FCmax potrebbe essere > 20 battiti/min per alcuni adulti più anziani. Anche se l'attuale equazione FCmax fornisce, in media, una stima più accurata però, come le equazioni precedenti, non può predire esattamente la vera FCmax in alcuni individui, a causa della deviazione standard (n.d.r: s.q.m.). Come tale, nonostante la praticità e facilità d'uso della predizione età vs. FCmax, quando è possibile devono essere utilizzate misure dirette della FCmax come un indicatore dello stress fisico. In alternativa, gli individui possono scegliere di utilizzare i punti finali più soggettivi dell’esercizio, come la dispnea e/o un livello di affaticamento considerato "un po' difficile" a "duro" sulla scala percepita dello sforzo di Borg (2).

Le implicazioni cliniche

Queste differenze di FCmax potrebbero avere una serie di importanti implicazioni cliniche per gli anziani. Primo, perché il test da sforzo in alcuni contesti clinici (3), è terminato quando i soggetti raggiungono una certa percentuale della predetta FCmax (per esempio, l'85% della FCmax); l’uso dell'equazione previsionale prevalente comporterebbe la cessazione anticipata del test ed eventualmente il mancato raggiungimento del livello di sforzo richiesto per la validità diagnostica. In secondo luogo, per i programmi di attività fisica di intervento, una prescrizione dell’esercizio aerobico basata sull’equazione tradizionale determinerebbe una frequenza cardiaca inferiore all'intensità voluta, che può anche essere ottimale per produrre benefici per la salute. In terzo luogo, per gli esercizi di fitness e della salute, la massima capacità aerobica è comunemente prevista per estrapolazione sub massimale della frequenza cardiaca ottenuta dall’equazione FCmax (per esempio, ciclo di protocollo YMCA) (1). In queste condizioni, l'uso dell'equazione prevalente porterebbe ad una sottostima dei livelli di capacità aerobica.

Fattori che influenzano la FCmax

Abbiamo trovato che il tasso di decremento della frequenza cardiaca massima non era associato sia al sesso sia allo stato di attività fisica. Ancor più importante, una grande porzione di variabilità è stato spiegata solamente dall'età. Questi risultati indicano che collettivamente la stessa equazione basata sull'età può essere utilizzata da vari gruppi di adulti sani per stimare i loro valori della FCmax. Vogliamo sottolineare, tuttavia, che poiché abbiamo escluso gli individui con malattie cardiovascolari conclamate ed i fumatori (10, 12-13), l'equazione attuale potrebbe non essere applicabile a tali soggetti.

Meccanismi

Il meccanismo alla base della correlata riduzione età-FCmax non è chiaro. E 'stato ipotizzato che il meccanismo primario è legato al decremento intrinseco, relativo all'età, della frequenza cardiaca (cioè indipendente da influenze autonomiche) (14-15).
In questo contesto, è interessante notare che il tasso di decremento della FCmax osservata in questo studio è molto simile a quello riportato in precedenza per la frequenza cardiaca intrinseca determinata dopo il blocco cardiaco autonomico (-0,6; -0,8 battiti/min per anno) (14-15).
Inoltre, coerentemente con i presenti risultati, il sesso (14) e l'attività fisica abituale (16) non sembrano influenzare la frequenza cardiaca intrinseca nell'uomo. Questi risultati suggeriscono che collettivamente, una diminuzione della FCmax con l'età può essere principalmente dovuta alla riduzione della frequenza cardiaca intrinseca.

Conclusioni

I risultati del presente studio non riescono a convalidare l'equazione tradizionale per predire la FCmax in tutte le fasce d’età adulta nei soggetti sani. In particolare, l'equazione tradizionale sottostima la FCmax dopo i 40 anni di età e più marcatamente negli adulti più anziani. Sulla base delle conferme incrociate dei risultati della nostra meta-analisi e del complementare studio prospettico, presentiamo una nuova equazione per un utilizzo futuro, che dovrebbe fornire risultati più precisi. Questi risultati hanno importanti implicazioni cliniche legate alle prescrizioni del test da sforzo.

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Riferimenti

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