L’elettrocardiogramma e l’ecocardiogramma vengono normalmente eseguiti mentre siamo fermi, sdraiati su un lettino, in condizioni molto lontane da quelle nelle quali il cuore viene sottoposto alle maggiori richieste. Eppure molti disturbi cardiovascolari compaiono proprio durante l’attività fisica: dolore toracico, mancanza di fiato, palpitazioni, capogiri o ridotta tolleranza allo sforzo.
Studiare il cuore mentre lavora permette quindi di raccogliere informazioni che a riposo semplicemente non sono disponibili.
Con il termine generico di “test da sforzo” vengono però spesso indicati esami anche piuttosto diversi tra loro. Uno step test, un test ergometrico massimale ed un ecocardiogramma da sforzo hanno tutti in comune l’esercizio fisico, ma differiscono molto per modalità di esecuzione, quantità di informazioni raccolte e indicazioni.
Il cuore durante l’esercizio
I muscoli che lavorano hanno bisogno di una quantità crescente di ossigeno. Per trasportarlo è necessario aumentare il flusso di sangue e, di conseguenza, il lavoro del cuore.
La frequenza cardiaca aumenta, così come la quantità di sangue che il cuore riesce a pompare ogni minuto. La pressione arteriosa sistolica normalmente sale, mentre i vasi dei muscoli si dilatano per accogliere una maggiore quantità di sangue.
Anche il cuore necessita di più ossigeno. Le arterie coronarie aumentano quindi il loro flusso sfruttando una notevole capacità di vasodilatazione, soprattutto a livello del piccolo circolo coronarico.
Contemporaneamente cambia l’attività del sistema nervoso autonomo. All’inizio dello sforzo si riduce rapidamente il tono parasimpatico, mentre con l’aumento dell’intensità cresce progressivamente l’attivazione simpatica. Terminato l’esercizio avviene il processo inverso.
Già da questa breve descrizione si comprende quante cose possano essere osservate durante un test: frequenza cardiaca, pressione, ritmo, elettrocardiogramma, capacità di sostenere un determinato carico, eventuali sintomi e loro relazione temporale con ciò che sta accadendo. Aggiungendo l’ecografia possiamo osservare direttamente anche come il cuore modifica la propria funzione durante lo sforzo.
Il test da sforzo massimale
Il test ergometrico massimale può essere eseguito su cicloergometro oppure su tapis roulant. In entrambi i casi lo sforzo viene progressivamente aumentato mentre vengono continuamente controllati elettrocardiogramma e frequenza cardiaca, assieme a misurazioni ripetute della pressione arteriosa.
Il paziente parte da un carico basso, che viene aumentato a intervalli regolari. L’esame prosegue, quando possibile, fino ad uno sforzo elevato, limitato dalla capacità individuale oppure dalla comparsa di sintomi o altri criteri che suggeriscano di interrompere il test.
La parola “massimale” merita un chiarimento. Non significa semplicemente raggiungere l’85% di una frequenza cardiaca teorica calcolata sulla base dell’età. Questo valore può essere utile come riferimento in alcuni contesti, ma non rappresenta necessariamente il punto al quale interrompere l’esercizio.
Due individui della stessa età possono avere risposte della frequenza cardiaca molto differenti. Una persona allenata, un paziente in terapia con betabloccante oppure un soggetto con incompetenza cronotropa non possono essere interpretati correttamente applicando in modo rigido una sola formula. Il vero interesse del test sta nell’osservare la risposta complessiva allo sforzo.
La capacità funzionale
Il primo dato è apparentemente banale: quanto esercizio riesce a sostenere il paziente?
In realtà la capacità funzionale possiede un notevole valore clinico e prognostico. Sul cicloergometro il carico è direttamente misurabile in watt. Con il tapis roulant la capacità di esercizio può essere espressa o stimata anche attraverso i MET, cioè multipli del consumo energetico a riposo.
Riuscire a sostenere carichi elevati senza sintomi e con una risposta cardiovascolare appropriata rappresenta generalmente un elemento favorevole. Al contrario, una precoce interruzione del test può diventare il punto di partenza per comprendere la causa della limitazione.
L’ergometria non misura però direttamente il consumo di ossigeno. Quando la domanda clinica riguarda precisamente metabolismo, VO₂, soglie ventilatorie e meccanismo della dispnea da esercizio, l’esame di riferimento diventa il test cardiopolmonare, o CPET.
La risposta della frequenza cardiaca
La frequenza cardiaca dovrebbe aumentare progressivamente insieme al carico di lavoro. Se questo incremento è inadeguato può essere presente una condizione definita incompetenza cronotropa.
Anche in questo caso il problema non può essere ridotto al semplice mancato raggiungimento di una frequenza teorica. Devono essere considerati la frequenza di partenza, il carico realmente raggiunto, l’età, i farmaci assunti e la capacità funzionale del paziente.
Altrettanto interessante è ciò che accade quando il test termina. Nei primi minuti di recupero la frequenza cardiaca dovrebbe ridursi rapidamente, soprattutto grazie alla riattivazione del sistema parasimpatico. Un recupero anomalo può fornire ulteriori informazioni sul controllo autonomico cardiovascolare.
La pressione arteriosa
Con l’aumentare del lavoro la pressione sistolica normalmente cresce.
Una risposta particolarmente marcata può indicare una tendenza all’ipertensione da esercizio e, in alcuni pazienti, suggerire l’opportunità di approfondire il comportamento pressorio anche nella vita quotidiana.
Più delicata è la situazione opposta. Se la pressione sistolica non aumenta nonostante un carico crescente, oppure tende addirittura a ridursi, il dato deve essere attentamente interpretato, soprattutto nel paziente con cardiopatia nota o sospetta.
Anche qui non osserviamo un singolo numero, ma la sua evoluzione durante tutto il test.
Le aritmie
Una registrazione ECG di pochi secondi eseguita a riposo può naturalmente non documentare un’aritmia che compare soltanto durante attività fisica.
Il test da sforzo permette invece di osservare il ritmo durante un aumento progressivo della stimolazione adrenergica e successivamente durante il recupero.
Possono comparire extrasistoli atriali o ventricolari, tachicardie sopraventricolari, disturbi di conduzione e, più raramente, aritmie ventricolari complesse. Anche il comportamento di un’aritmia già conosciuta può essere interessante: alcune extrasistoli scompaiono con l’aumento della frequenza, altre aumentano; alcune compaiono soprattutto durante esercizio, altre nel recupero.
I sintomi
Un paziente può raccontare di avere dolore toracico ogni volta che sale velocemente una rampa di scale. Oppure di sentire palpitazioni correndo. Oppure ancora di percepire una fatica sproporzionata rispetto allo sforzo che sta compiendo.
Riprodurre il sintomo durante un test controllato permette di vedere cosa stia accadendo nello stesso momento.
Un dolore toracico può comparire in associazione ad alterazioni dell’ECG, oppure senza alcuna modificazione significativa. Una dispnea può presentarsi con frequenza cardiaca e pressione perfettamente appropriate oppure accompagnarsi ad una risposta cardiovascolare anomala.
La relazione tra sintomo e dati strumentali è spesso molto più informativa del sintomo considerato isolatamente.
E l’ischemia?
Storicamente il test da sforzo è stato utilizzato soprattutto per cercare modificazioni del tratto ST suggestive di ischemia miocardica.
Questa possibilità rimane, ma oggi sappiamo bene che l’ergometria non rappresenta una fotografia delle arterie coronarie. Una stenosi può esistere senza produrre modificazioni diagnostiche dell’ECG durante esercizio. Viceversa, possono comparire alterazioni del tratto ST in assenza di una stenosi coronarica significativa.
Per questo la diagnostica moderna della cardiopatia ischemica utilizza spesso metodiche che aggiungono informazioni anatomiche o di imaging funzionale, come la TC coronarica o l’ecocardiografia da stress.
Questo non rende il test da sforzo meno utile. Una TC può mostrarci molto bene come sono fatte le coronarie; il test da sforzo ci mostra cosa accade alla persona quando le chiediamo di aumentare progressivamente il proprio lavoro cardiovascolare.
Cicloergometro e tapis roulant
Il test massimale può essere eseguito con entrambi.
Il cicloergometro consente una quantificazione particolarmente precisa del carico in watt e rende abbastanza agevoli la registrazione dell’ECG e la misurazione della pressione.
Il tapis roulant riproduce invece un gesto molto naturale come camminare e correre e permette spesso di raggiungere una capacità di esercizio superiore.
Non esiste necessariamente uno strumento migliore in assoluto. La scelta dipende dal paziente, dalla domanda clinica e dall’esperienza del laboratorio.
Lo step test
Lo step test appartiene ad una categoria differente.
Consiste nell’esecuzione ripetuta e ritmica della salita e discesa da uno scalino secondo un protocollo predefinito, con valutazione elettrocardiografica legata allo sforzo. È una metodica semplice e molto utilizzata soprattutto nell’ambito della medicina dello sport e delle valutazioni certificative.
Il carico è molto meno finemente graduato rispetto ad un cicloergometro o ad un tapis roulant, la durata è relativamente breve e l’esercizio non ha necessariamente l’obiettivo di condurre il soggetto ad uno sforzo massimale.
Lo step test permette quindi di osservare il comportamento del ritmo e dell’ECG in relazione ad uno stimolo fisico standardizzato, ma non caratterizza la risposta cardiovascolare all’esercizio con la stessa precisione di un test massimale.
Un normale step test e un normale test ergometrico massimale non sono quindi due risultati perfettamente sovrapponibili.
L’ecosforzo: osservare direttamente il cuore mentre lavora
Con l’ecocardiogramma da sforzo il principio dell’ergometria viene arricchito dall’ecografia.
Il paziente esegue attività fisica, generalmente su cicloergometro o tapis roulant, mentre vengono acquisite immagini del cuore a riposo e durante lo sforzo o immediatamente al picco. Utilizzando una cyclette semi-supina è possibile continuare ad acquisire immagini anche durante i diversi gradini di carico.
La prima informazione è quella classica: osservare se durante esercizio compaiano alterazioni regionali della contrattilità. Una regione del ventricolo che riceve una quantità insufficiente di sangue può infatti contrarsi peggio durante lo sforzo, permettendo di riconoscere un’ischemia inducibile.
L’ecografia da sforzo moderna permette però di raccogliere molte altre informazioni.
Già a riposo si può integrare l’esame con la valutazione del global longitudinal strain (GLS), una misura quantitativa della deformazione longitudinale del ventricolo, e con l’ecocolordoppler della coronaria discendente anteriore, registrandone la velocità di flusso. Sono informazioni diverse da quelle dell’ecocardiogramma convenzionale e possono aggiungere elementi sulla funzione miocardica e sulla fisiologia coronarica.
Il GLS può essere nuovamente valutato durante lo sforzo quando frequenza cardiaca e qualità delle immagini lo consentono. Un cuore normale tende ad aumentare la propria deformazione longitudinale con l’esercizio; una risposta ridotta può indicare una minore capacità del miocardio di aumentare la propria funzione. Alle frequenze più elevate la misurazione diventa tecnicamente più difficile, per cui il dato va utilizzato quando l’acquisizione è sufficientemente affidabile.
Un concetto molto utile è quello di riserva contrattile. A riposo il ventricolo deve sviluppare una certa forza per espellere il sangue; durante esercizio un cuore sano deve essere capace di aumentarla. La riserva contrattile può essere stimata confrontando la risposta del ventricolo allo sforzo con quella basale, considerando anche il carico pressorio contro il quale il cuore sta lavorando. Una riserva ridotta può emergere anche quando non sono evidenti le classiche anomalie regionali della contrattilità e fornisce quindi un’informazione aggiuntiva sulla capacità funzionale del miocardio. Questo approccio fa parte dell’evoluzione dello stress echo da semplice ricerca dell’ischemia a valutazione multiparametrica della funzione cardiovascolare.
L’ecosforzo può inoltre essere particolarmente utile nelle valvulopatie. Una valvola relativamente ben compensata a riposo può comportarsi diversamente durante attività fisica: può aumentare un rigurgito, modificarsi un gradiente transvalvolare o comparire un incremento importante delle pressioni polmonari.
Lo stesso accade in alcune cardiomiopatie. Nella cardiomiopatia ipertrofica, ad esempio, un paziente può avere un gradiente minimo o assente a riposo e sviluppare durante esercizio una significativa ostruzione dinamica.
Anche nella dispnea da sforzo apparentemente inspiegata l’ecografia può mostrare variazioni delle pressioni di riempimento, della funzione ventricolare, della pressione polmonare o della risposta delle valvole che a riposo non erano presenti.
Ne deriva un esame molto più ampio della semplice ricerca di alterazioni dell’ECG o della contrattilità: lo sforzo diventa un modo per osservare come l’intero sistema cardiovascolare si adatti all’aumento della richiesta.
Step test, test massimale ed ecosforzo a confronto
| Informazione | Step test | Test da sforzo massimale | Ecosforzo |
|---|---|---|---|
| ECG durante/legato allo sforzo | Sì | Sì, continuo | Sì, continuo |
| Pressione arteriosa | Valutazione limitata | Sì, durante i carichi | Sì, durante i carichi |
| Sforzo progressivo | Limitato | Sì | Sì |
| Sforzo massimale | Non necessariamente | Sì, quando possibile | Sì, quando possibile |
| Capacità funzionale | Limitata | Buona | Buona |
| Risposta cronotropa | Parziale | Molto utile | Molto utile |
| Aritmie da sforzo | Valutabili | Ben valutabili | Ben valutabili |
| Ischemia ECG | Valutazione limitata | Sì | Sì |
| Contrattilità regionale | No | No | Sì |
| Funzione delle valvole sotto sforzo | No | No | Sì |
| GLS | No | No | Riposo e da sforzo |
| Riserva contrattile | No | No | Sì |
| Doppler coronarico | No | No | Può essere associato a riposo |
| Anatomia coronarica | No | No | No |
Quale test scegliere?
Se l’obiettivo è una valutazione medico-sportiva nel contesto previsto dai protocolli certificativi, può essere sufficiente uno step test.
Quando è necessario caratterizzare realmente risposta cronotropa, pressione, aritmie, capacità funzionale e comportamento dell’ECG a carichi progressivamente elevati, il riferimento è il test da sforzo massimale.
Quando interessa invece osservare direttamente cosa succede al cuore durante esercizio, l’ecosforzo aggiunge informazioni sulla contrattilità, sulle valvole, sull’emodinamica e, attraverso misure avanzate come GLS e riserva contrattile, sulla capacità del ventricolo di adattarsi allo sforzo.
Nessuno di questi esami ricostruisce però l’anatomia delle arterie coronarie. Se la domanda è sapere se siano presenti placche, dove si trovino e quanto restringano il lume, servono metodiche anatomiche come la TC coronarica e, quando indicata, la coronarografia.
La scelta dell’esame dovrebbe quindi partire dalla domanda clinica. Sottoporre il cuore ad esercizio è utile proprio perché permette di trasformare un esame statico in un’osservazione dinamica del suo funzionamento.