Circulation 1994 Washington 2166 79

8/9/2019 Circulation 1994 Washington 2166 79

1/15

2 1 6 6

AHA

M e d i c a l / S c i e n t i f i c

S t a t e m e n t

S p e c i a l

R e p o r t

G u i d e l i n e s

f o r

E x e r c i s e

T e s t i n g

i n

t h e

P e d i a t r i c A g e

G r o u p

From

t h e

C o m m i t t e e

o n A t h e r o s c l e r o s i s a n d

H y p e r t e n s i o n

i n

C h i l d r e n ,

C o u n c i l o n C a r d i o v a s c u l a r

D i s e a s e

i n t h e

Y o u n g ,

t h e

A m e r i c a n H e a r t

A s s o c i a t i o n

R e g i n a l d

L .

W a s h i n g t o n , MD;

J .

T i m o t h y

B r i c k e r ,

MD;

B r u c e

S .

A l p e r t ,

MD;

S t e p h e n

R .

D a n i e l s ,

MD, P h D ;

R i c h a r d J .

D e c k e l b a u m ,

MD;

E d w a r d A .

F i s h e r , MD;

S a m u e l

S .

G i d d i n g ,

MD; J o s e p h i n e I s a b e l - J o n e s ,

MD;

R a e - E l l e n W.

K a v e y ,

MD;

G e r a l d

R .

M a r x , MD;

W i l l i a m

B .

S t r o n g , MD;

D o u g l a s

W.

T e s k e , MD;

J a c k H .

W i l m o r e ,

P h D ;

M a r y

W i n s t o n ,

EdD

T

e

p u r p o s e

o f

t h i s

r e p o r t

i s t o

u p d a t e

g u i d e l i n e s

f o r

e x e r c i s e

t e s t i n g

i n

b o t h n o r m a l

c h i l d r e n

a n d

c h i l d r e n

w i t h

c a r d i o v a s c u l a r d i s e a s e . T h i s r e -

p o r t

i s i n t e n d e d f o r

p h y s i c i a n s , n u r s e s ,

e x e r c i s e

s p e c i a l -

i s t s , p h y s i c a l e d u c a t o r s ,

t e c h n o l o g i s t s ,

a n d o t h e r

h e a l t h

p r o f e s s i o n a l s

i n v o l v e d i n t h e

e x e r c i s e

t e s t i n g

a n d t r a i n -

i n g

o f c h i l d r e n .

T h e s e

s t a n d a r d s

a n d

g u i d e l i n e s

a r e

i n t e n d e d

t o

c o m p l e m e n t

t h e A m e r i c a n H e a r t

A s s o c i a -

t i o n s a d u l t e x e r c i s e

t e s t i n g

s t a n d a r d s 1

a s w e l l a s t o

s u p p l e m e n t

a n d

u p d a t e

a n

e a r l i e r

p u b l i c a t i o n

o f t h e

AHA o n e x e r c i s e

t e s t i n g

i n c h i l d r e n . 2

B e c a u s e

e x e r c i s e

i s

o n l y

o n e

o f

many

s t r e s s e s t o

w h i c h

h u m a n s

c a n

b e

e x p o s e d ,

we

p r e f e r

t h e t e r m

e x e r c i s e

t e s t

t o s t r e s s t e s t .

E x e r c i s e c a n

b e

u s e f u l a s a

p h y s i o l o g i c a l

s t r e s s t o

e l i c i t

f i n d i n g s

a n d

a b n o r m a l i t i e s

t h a t a r e

n o t

e v i d e n t a t r e s t . T h i s

r e p o r t e m p h a s i z e s

e x e r c i s e

l a b o r a t o r y t e s t i n g

a n d

d o e s n o t

a t t e m p t

t o

a d d r e s s

t h e u s e s

o f

e x e r c i s e i n

p h y s i c a l

e d u c a t i o n

c l a s s e s

o r

o t h e r

n o n l a b o r a t o r y

s e t t i n g s .

B u t

b e c a u s e

l a b o r a t o r y

e x e r c i s e

t e s t i n g may

n o t

r e p r o d u c e

t h e s t r e s s

o f a

s p e c i f i c

s p o r t

o r

a c t i v i t y ,

e v a l u a t i o n

may

n e e d

t o b e

t a i l o r e d

f o r i n d i v i d u a l s who

r e p o r t

t h e

o c c u r r e n c e o f

s y m p t o m s

d u r i n g s p e c i f i c s p o r t s .

B a s i c E x e r c i s e

P h y s i o l o g y

An

u n d e r s t a n d i n g

o f t h e


c h a n g e s

t h a t

o c c u r

d u r i n g

e x e r c i s e

i s o f p r a c t i c a l

i m p o r t a n c e t o

t h e

c l i n i c i a n

who

p e r f o r m s e x e r c i s e

t e s t i n g o f c h i l d r e n . I n

p a r t i c u l a r ,

t h e


a d a p t a ti o n s o f

n o r m a l

c h i l -

d r e n t o

e x e r c i s e p r o v i d e

i n s i g h t

i n t o

t h e a b n o r m a l i t i e s

f o u n d

a t

r e s t

i n

c h i l d r e n w i t h

c o n g e s t i v e

h e a r t

f a i l u r e .

B e c a u s e

o b t a i n i n g

u s e f u l

a n d a c c u r a t e

l a b o r a t o r y m e a -

s u r e m e n t s a n d

i n t e r p r e t i n g t e s t r e s u l t s

d e p e n d o n a n

G u i d e l i n e s f o r

E x e r c i s e

T e s t i n g

i n

t h e P e d i a t r i c Ag e

G r o u p

w a s

a p p r o v e d

b y t h e A m e r i c a n

H e a r t

A s s o c i a t i o n S A C / S t e e r i n g

C o m m i t t e e

o n

F e b r u a r y

1 6 , 1 9 9 4 .

R e q u e s t s

f o r

r e p r i n t s

s h o u l d

b e s e n t t o

t h e O f f i c e o f S c i e n t i f i c

A f f a i r s , A m e r i c a n H e a r t

A s s o c i a t i o n , 7 2 7 2

G r e e n v i l l e A v e n u e ,

D a l l a s ,

TX

7 5 2 3 1 - 4 5 9 6 .

X A m e r i c a n H e a r t

A s s o c i a t i o n ,

1 9 9 4 .

a p p r e c i a t i o n

o f

n o r m a l


r e s p o n s e s ,

t h i s

s e c t i o n

p r o v i d e s

a n o v e r v i e w

o f t h e t e r m i n o l o g y

a n d

m e a s u r e m e n t s

u s e d i n t h e e x e r c i s e

t e s t i n g

o f

c h i l d r e n

t h a t

h a v e

come

f r o m

t h e f i e l d o f

e x e r c i s e

p h y s i o l o g y .

Work

E x e r c i s e i s d e f i n e d a s

a n y

a c t i v i t y i n v o l v i n g

t h e

g e n -

e r a t i o n o f f o r c e

b y

a c t i v a t e d

m u s c l e ( s )

t h a t

r e s u l t s i n a n

a l t e r a t i o n

o f

t h e

h o m e o s t a t i c s t a t e .

I n

d y n a m i c e x e r c i s e ,

t h e

m u s c l e

may p e r f o r m

s h o r t e n i n g

( c o n c e n t r i c

c o n t r a c -

t i o n s )

o r b e

o v e r c o m e

b y

e x t e r n a l

r e s i s t a n c e

a n d

p e r -

f o r m

l e n g t h e n i n g

( e c c e n t r i c c o n t r a c t i o n s ) .

When

m u s -

c l e

f o r c e r e s u l t s

i n

n o

m o v e m e n t ,

t h e c o n t r a c t i o n

i s

t e r m e d s t a t i c

o r

i s o m e t r i c .

S t a t i c e x e r c i s e

( e g ,

h a n d

g r i p )

i m p o s e s

a

r e l a t i v e l y g r e a t e r p r e s s u r e - l o a d t h a n

v o l u m e - l o a d

o n

t h e

h e a r t ; d y n a m i c

e x e r c i s e ( e g , r u n -

n i n g )

r e s u l t s

p r i m a r i l y

i n a

v o l u m e - l o a d . T h e

c a r d i o v a s -

c u l a r

r e s p o n s e

i s

p r o p o r t i o n a l

t o

t h e

i n t e n s i t y

o f

d y -

n a m i c e x e r c i s e

u p t o m a x i m a l

l e v e l s

o f

e x e r c i s e .

D y n a m i c

e x e r c i s e

i s p r e f e r r e d

f o r

m o s t

t e s t i n g

b e c a u s e

i t c a n

e l i c i t m a x i m a l

o r n e a r - m a x i m a l

c a r d i o v a s c u l a r

a n d

m e t a b o l i c

r e s p o n s e s . W i t h

i s o m e t r i c e x e r c i s e ,

i n

c o n t r a s t ,

t h e

s u b j e c t

i s

more

l i k e l y

t o

b e

l i m i t e d

b y

a c u t e

m u s c u l a r

f a t i g u e

b e f o r e

c a r d i a c l i m i t a t i o n s

a r e a p -

p r o a c h e d .

M o s t

a c t i v i t i e s

c o m b i n e

v a r y i n g

a m o u n t s

o f

b o t h

i s o m e t r i c

a n d

d y n a m i c e x e r c i s e . E s t i m a t e s o f

t h e

a m o u n t

o f

e x e r c i s e p e r f o r m e d

a r e made

b y

u s i n g

t h e

f o l l o w i n g

d e f i n i t i o n s .

W o r k . F o r c e

e x p r e s s e d

t h r o u g h

a

d i s t a n c e

b u t w i t h

n o

l i m i t a t i o n

o n t i m e . T h e

u n i t s f o r w o r k a r e

j o u l e s o r

k i l o p o n d * m e t e r .

P o w e r . T h e

r a t e o f

p e r f o r m i n g w o r k , i e , t h e

d e r i v a t i v e

o f

w o r k

w i t h

r e s p e c t

t o

t i m e o r

t h e

p r o d u c t

o f

f o r c e a n d

v e l o c i t y .

T h e

u n i t s

f o r

p o w e r a r e

u n i t o f

w o r k p e r u n i t o f

t i m e .

On e j o u l e

p e r s e c o n d e q u a l s

o n e w a t t .

K i l o p o n d * m e t e r p e r

m i n u t e

i s a l s o u s e d

t o

e x p r e s s

p o w e r .

M a x i m a l

p o w e r o u t p u t .

T h e

h i g h e s t r a t e

o f

w o r k

a c h i e v e d

d u r i n g

e x e r c i s e

t e s t i n g .

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2/15

AHA C o u n c i l

o n

CVDY

G u i d e l i n e s

f o r P e d i a t r i c E x e r c i s e

T e s t i n g

E n d u r a n c e t i m e . T h e t o t a l t e s t t i m e

t o

e x h a u s t i o n

f o r

a n

i n d i v i d u a l

p e r f o r m i n g

a

c o n t i n u o u s

g r a d e d

t e s t .

T h e

d u r a t i o n

o f

t e s t i n g

i s c o m p a r e d

w i t h

t h e

e n d u r a n c e

t i m e

o b t a i n e d

b y n o r m a l

s u b j e c t s

m a t c h e d f o r a g e

a n d

g e n -

d e r who

w e r e t e s t e d b y

u s i n g

a n

i d e n t i c a l

p r o t o c o l .

P h y s i c a l

w o r k i n g

c a p a c i t y - i

7 0

( P W C - 1

7 0 ) .

T h e h i g h e s t

r a t e o f

s u b m a x i m a l

s t e a d y - s t a t e w o r k

c o r r e s p o n d i n g t o

a

h e a r t

r a t e

o f

1 7 0

b e a t s

p e r

m i n u t e

i d e n t i f i e d

d u r i n g

c o n t i n u o u s

g r a d e d

c y c l e e r g o m e t r y .

T o t a l w o r k .

A c c u m u l a t e d w o r k

t o

e x h a u s t i o n o r

t o a

p r e d e t e r m i n e d

e n d

p o i n t d u r i n g

e x e r c i s e

t e s t i n g .

T h e u n i t s o f

w o r k h a v e

t r a d i t i o n a l l y

v a r i e d

w i t h

t h e

t y p e o f e r g o m e t e r u s e d

d u r i n g

t h e t e s t .

W i t h t h e u s e

o f

a

c y c l e e r g o m e t e r

t h e

u n i t s

o f w o r k a r e e x p r e s s e d

a s

w a t t s o r

j o u l e s , w h e r e a s u n i t s

o f k i l o p o n d * m e t e r / m i n u t e

a r e t y p i c a l l y

u s e d t o

e x p r e s s w o r k

w i t h t r e a d m i l l t e s t i n g .

T h e

e x p e c t e d

a m o u n t

o f

w o r k

p e r f o r m e d d u r i n g a

p a r t i c u l a r t e s t v a r i e s w i t h t h e

a g e , g e n d e r , a n d

f i t n e s s

o f

t h e s u b j e c t

a n d

t h e t y p e o f p r o t o c o l u s e d .

P e r c e i v e d

E x e r t i o n

T h e

s u b j e c t i v e r a t i n g

o f

i n t e n s i t y

o f

p e r c e i v e d

e x e r -

t i o n b y t h e p e r s o n e x e r c i s i n g i s a

g o o d i n d i c a t o r

o f

r e l a t i v e

f a t i g u e

a n d

i s

u s e d i n

c o n j u n c t i o n w i t h t h e h e a r t

r a t e . T h e

c o n c e p t o f

p e r c e i v e d

e x e r t i o n

h a s b e e n

i n t e r -

p r e t e d

t o

q u a n t i f y

e f f o r t d u r i n g e x e r c i s e . 3 A 6 -

t o

2 0 - p o i n t B o r g s c a l e

may

b e u s e d

t o a s s e s s

p e r c e i v e d

e x e r t i o n . 4

S p e c i a l

v e r b a l

a n d w r i t t e n i n s t r u c t i o n s

a b o u t t h e

r a t i n g

o f

p e r c e i v e d

e x e r t i o n

a r e

p r o v i d e d

t o t h e t e s t

s u b j e c t . A l t h o u g h p e r c e i v e d e x e r t i o n v a r i e s

a m o n g

c h i l -

d r e n

a t

g i v e n

r a t e s

o f

w o r k ,

r e s u l t s

a r e

r e p r o d u c i b l e

f r o m t e s t

t o

t e s t . T h e

B o r g

s c a l e

may

b e u s e d i n

j u d g i n g

t h e d e g r e e o f

f a t i g u e

r e a c h e d f r o m

t e s t t o

t e s t

p e r -

f o r m e d

b y

t h e

s a m e

c h i l d o r t o

c o m p a r e

t h e l e v e l o f

f a t i g u e

d u r i n g

t e s t i n g

w i t h

t h a t

e x p e r i e n c e d d u r i n g

d a i l y

a c t i v i t i e s o r

t r a i n i n g .

H e a r t R a t e

T h e i m m e d i a t e

r e s p o n s e

o f t h e c a r d i o v a s c u l a r

s y s t e m

t o e x e r c i s e i s

a n

i n c r e a s e

i n

h e a r t r a t e d u e t o

a

d e c r e a s e

i n

v a g a l

t o n e .

T h i s

r e s p o n s e

i s f o l l o w e d

b y

a n i n c r e a s e i n

s y m p a t h e t i c

o u t f l o w t o t h e h e a r t

a n d

s y s t e m i c

b l o o d

v e s s e l s .

D u r i n g d y n a m i c

e x e r c i s e ,

t h e h e a r t

r a t e

i n -

c r e a s e s

l i n e a r l y

w i t h t h e

r a t e

o f w o r k .

D u r i n g

l o w t o

m o d e r a t e

l e v e l s o f e x e r c i s e

a t a

c o n s t a n t w o r k

r a t e ,

t h e

h e a r t

r a t e

r e a c h e s

a

s t e a d y

s t a t e

w i t h i n

1

m i n u t e a n d

i n c r e a s e s

p r o p o r t i o n a l

t o

t h e r a t e o f w o r k i n

s u b j e c t s

w i t h

a n o r m a l

s i n u s n o d e .

V a r i a b l e s

t h a t a f f e c t

h e a r t

r a t e

d u r i n g

e x e r c i s e

i n c l u d e t h e

t y p e

o f

e x e r c i s e ,

b o d y

p o s i t i o n d u r i n g t e s t i n g ,

g e n d e r ,

s t a t e

o f h e a l t h

a n d

f i t n e s s o f t h e

s u b j e c t ,

a n d

e n v i r o n m e n t a l c o n d i t i o n s

( s u c h

a s

h e a t ,

c o l d , h u m i d i t y ,

o r

a l t i t u d e ) .

Y o u n g

c h i l d r e n

c o m p e n s a t e

f o r a s m a l l e r h e a r t a n d

l o w e r

s t r o k e v o l u m e

b y

a n i n c r e a s e d

h e a r t

r a t e a t

a

g i v e n

r a t e o f

w o r k ;

t h u s ,

t h e y

a t t a i n

h i g h e r

m a x i m a l

h e a r t r a t e s

t h a n

a d u l t s .

A f t e r

p u b e r t y ,

m a x i m a l

h e a r t

r a t e d e c r e a s e s

w i t h

a g e

a t a r a t e o f 0 . 7 o r 0 . 8 b e a t s

p e r

m i n u t e

p e r y e a r

o f

a g e .

F e m a l e s

h a v e a

h i g h e r

h e a r t r a t e

t h a n

m a l e s a t

a n y g i v e n

r a t e

o f

w o r k

a f t e r

p u b e r t y .

O b e s e c h i l d r e n

h a v e

h i g h e r

s u b m a x i m a l

h e a r t

r a t e s

t h a n l e a n c h i l d r e n

a t t h e same r a t e

o f w o r k . E x e r c i s e

i n

a h o t o r h u m i d c l i m a t e

r e s u l t s

i n

h i g h e r

h e a r t

r a t e s

f o r

a

g i v e n

r a t e

o f

w o r k

t h a n

e x e r c i s e

i n

a

n e u t r a l

t h e r m a l

A

d e c r e a s e

i n

r e s t i n g h e a r t r a t e

i s c h a r a c t e r i s t i c

o f

c o n d i t i o n i n g . P e a k r a t e t h a t c a n

b e

a c h i e v e d

b y

t h e

s i n u s

n o d e i s l a r g e l y i n d e p e n d e n t o f t h e s t a t e o f c o n d i -

t i o n i n g . I n c r e a s e d m e c h a n i c a l

e f f i c i e n c y

w i t h

r e t e s t i n g

may p r o v i d e an i n c r e a s e d

i n t e n s i t y

o f e xe rc i s e t h a t

r a i s e s

t h e o b s e r v e d p e a k h e a r t

r a t e

a t m a x i m a l v o l u n -

t a r y

e f f o r t .

T h e

p e a k

h e a r t r a t e

o b s e r v e d may

d e c r e a s e

on

s u b s e q u e n t

t e s t s

w i t h

e n d u r a n c e

t r a i n i n g

i n

t h o s e

w i t h

i n i t i a l h i g h

m a x i m a l

h e a r t

r a t e s .

H e a r t

r a t e a l o n e i s

a n

i n a d e q u a t e

d e t e r m i n a n t

o f f i t n e s s . A d d i t i o n a l

p h y s -

i o l o g i c a l d e t e r m i n a n t s t o assess t h e

l e v e l o f c o n d i t i o ni n g

may i n c l u d e

p e a k

o x y g e n

c o n s u m p t i o n , t h e a n a e r o b i c

t h r e s h o l d ,

e n d u r a n c e

t i m e ,

a n d t o t a l w o r k .

M o t i v a t i o n a l

f a c t o r s , s u b j e c t c o o p e r a t i o n , m e c h a n i c a l

e f f i c i e n c y , a n d

t h e

t y p e o f p r o t o c o l a re

a l s o

i m p o r t a n t

d e t e r m i n a n t s

o f

h e a r t

r a t e

w i t h

e x e r c i s e t e s t i n g . T r e a d -

m i l l

e x e r c i s e

r e s u l t s

i n a

s l i g h t l y h i g h e r m a x i m a l h e a r t

r a t e t h a n

d o e s

c y c l e

e r g o m e t r y .

T a b l e

1

g i v e s

e x a m p l e s

o f

p e a k

h e a r t

r a t e s

i n

c h i l d r e n o f

v a r i o u s a g e s

u s i n g

e i t h e r t r e a d m i l l

or

c y c l e .

E l e c t r o c a r d i o g r a p h i c

C h a n g e s

E l e c t r o c a r d i o g r a p h i c

c h a n g e s d u r i n g

v e n t r i c u l a r

r e -

p o l a r i z a t i o n h a v e b e e n

u s e d t o i d e n t i f y m i s m a t c h o f

m y o c a r d i a l o x y g e n demand a n d s u p p l y .

I n v e s t i g a t o r s

d i f f e r

i n

t h e i r

a n a l y s e s

a n d i n t e r p r e t a t i o n

o f ST

s e g m e n t c h a n g e s o n e x e r c i s e

e l e c t r o c a r d i o g r a p h y . 2 0

F i g

1 i l l u s t r a t e s

t w o m e t h o d s o f

m e a s u r i n g

t h e d e p r e s s i o n

o f

t h e

ST s e g m e n t

a n d

t h e

J p o i n t .

I n

t h e upper p a n e l ,

t h e

b a s e l i n e

( P - R

i s o e l e c t r i c

l i n e )

i s

s u p e r i m p o s e d

o n t h e P - R

s e g m e n t

o f t h e

QRS-T c o m p l e x

f o r

i d e n t i f y i n g

t h e

J - p o i n t

d e p r e s s i o n .

I n

t h e l o w e r

p a n e l , t h e b a s e l i n e

i s

d r a w n

c o n n e c t i n g s e v e r a l

P - Q p o i n t s o f

a t

l e a s t

t h r e e c o n s e c u t i v e

QRS-T

s e g m e n t s

f o r

i d e n t i f y i n g

t h e

J - p o i n t a n d ST

d e -

p r e s s i o n .

T h e

c r i t e r i a

f o r

s i g n i f i c a n t

S T - s e g m e n t

J - p o i n t

d e p r e s s i o n

i n c l u d e

a

J - p o i n t

d e p r e s s i o n

22

mm

a n d

a n

ST

d e p r e s s i o n

>

1

mm

w i t h a

f l a t

or

d o w n s l o p i n g

ST

s e g m e n t

a t 6 0

m i l l i s e c o n d s .

N o r m a l

p h y s i o l o g i c a l J - p o i n t d e p r e s s i o n w a s

f o u n d i n

9

o f

b o y s

a n d

18

o f

g i r l s

w i t h

t h e

PQ-PQ

i s o e l e c t r i c

l i n e m e t h o d

a n d

2 . 3

o f b o y s or g i r l s i n

t h e

same s t u d y

b y u s i n g

t h e

P R

i s o e l e c t r i c l i n e

m e t h o d . 2 1

The

ST

s e g m e n t

i n

n o r m a l

s u b j e c t s

w i t h


ST

d e p r e s s i o n r a p i d l y

r e t u r n s t o b a s e l i n e

( w i t h i n

8 0 m i l l i -

s e c o n d s )

a n d i s

n o t

f l a t

or

d o w n s l o p i n g

( F i g 2 ) .

I n t e r p r e t a t i o n s

o f a b n o r m a l

r e p o l a r i z a t i o n

are

i m p o s -

s i b l e

i f

d e p o l a r i z a t i o n

i s a l s o a b n o r m a l . B u n d l e b r a n c h

b l o c k ,

w h i c h i s

o f t e n

p r e s e n t

i n

c h i l d r e n

w h o

h a v e

h e a r t

d i s e a s e ,

r e n d e r s

t h e

ST

s e g m e n t s u n i n t e r p r e t a b l e

w i t h

e x e r c i s e

t e s t i n g .

T h i s i s a l s o t r u e w i t h a

v e n t r i c u l a r

p a c e m a k e r

o r

w i t h

W o l f f - P a r k i n s o n - W h i t e

s y n d r o m e .

C a r d i a c

O u t p u t

and

S t r o k e Volume

C a r d i a c

o u t p u t ( C O )

i s

t h e

p r o d u c t

o f s t r o k e

volume

( S V )

a n d h e a r t

r a t e

( H R ) .

T h e r e l a t i o n i s a s

f o l l o w s :

CO=SVxHR

S t r o k e

v o l u m e

d e p e n d s

on

p r e l o a d ,

a f t e r l o a d ,

and

c o n t r a c t i l i t y .

C a r d i a c

o u t p u t

i n c r e a s e s

i n

a n

a l m o s t

l i n e a r manner

d u r i n g e x e r c i s e ,

c o n c o m i t a n t

w i t h

i n c r e a s i n g

oxygen

c o n s u m p t i o n , i n c r e a s i n g

a t

e a c h

h i g h e r

e x e r c i s e

l e v e l

during

a

graded

t e s t .

A

s t e a d y - s t a t e

c a r d i a c

o u t p u t

is

e n v i r o n m e n t .

2 1 6 7

a c h i e v e d i n n o r m a l

c h i l d r e n

w i t h i n

2 t o 3 m i n u t e s

o f




3/15

2 1 6 8

C i r c u l a t i o n

V o l

9 0 ,

No

4

O c t o b e r

1 9 9 4

T A B L E 1 .

M a x i m a l H e a r t

R a t e W i t h

T r e a d m i l l ,

C y c l e E r g o m e t e r ,

a n d

S u p i n e

C y c l e

A u t h o r , Y e a r

A g e ,

y P o p u l a t i o n

S e x P e a k

H R ,

bpm

P r o t o c o l

T r e a d m i l l

S h e p h a r d ,

1 9 6 9 5

S k i n n e r ,

1 9 7 1 6

H e r m a n s e n ,

1 9 7 1 7

W i l m o r e ,

1 9 7 4 8

W i l m o r e ,

1 9 8 2 9

C u m m i n g ,

1 9 7 8 1 0

R i o p e l ,

1 9 7 9 1 1

1 1 - 1 3

6 - 1 5

1 0 - 1 2

8 - 1 2

1 3 - 1 5

4 - 1 8

4 - 2 1

C a n a d a

B o t h

USA

M a l e

F e m a l e

M a l e

F e m a l e

S c a n d i n a v i a

M a l e

USA M a l e

M a l e

C a n a d a

B o t h

U S A ,

b l a c k

M a l e

F e m a l e

U S A ,

w h i t e M a l e

F e m a l e

1 9 3

1 9 7 . 7 - 2 0 0 . 9

2 0 3 . 0 - 2 0 3 . 5

1 9 9 . 1

2 0 2 . 7

2 0 5 . 9 - 2 0 6 . 6

1 9 6 . 8 ± 7 . 7

( 1 7 7 - 2 1 3 )

2 0 2 . 1

± 8 . 5

( 1 7 3 - 2 2 2 )

1 9 3 - 2 0 6

1 7 9 - 1 8 6

1 8 1 - 1 9 4

1 8 3 - 1 9 2

1 8 7 - 1 9 1

C o n t i n u o u s , p r o g r e s s i v e

C o n t i n u o u s , p r o g r e s s i v e

I n t e r m i t t e n t ,

m u l t i s t a g e

B r u c e

B a l k e ,

m o d i f i c a t i o n s o f

A u s t i n

C y c l e

E r g o m e t e r

A s t r a n d ,

1 9 5 2 1 2

G o l d b e r g ,

1 9 6 6 1 3

W i l m o r e ,

1 9 6 7 1 4

E r i c k s s o n ,

1 9 7 1 1 5

J a m e s ,

1 9 8 0 1 6

A l p e r t ,

1 9 8 2 1 7

7 - 9

7 - 9

1 0 - 1 1

1 0 - 1 1

1 2 - 1 3

1 2 - 1 3

6 - 1 6

7 - 9

1 0 - 1 1

1 2 - 1 3

6 - 1 5

5 - 3 3

( m e a n ,

1 4 . 3 )

6 - 1 5


M a l e

F e m a l e

M a l e

F e m a l e

M a l e

F e m a l e

USA M a l e

F e m a l e

USA F e m a l e


U S A , 95

w h i t e ,

5

b l a c k

M a l e

B o t h

U S A ,

B l a c k

M a l e

F e m a l e

U S A ,

W h i t e

M a l e

F e m a l e

2 0 8

2 1 1

2 1 1

2 0 9

2 0 5

2 0 7

1 9 4 + 9

1 9 3 ± 8

1 9 5

1 9 6

1 9 4

2 0 0 . 5 ± 2 . 9

1 8 7 - 1 9 9

1 8 8 - 1 9 4

1 8 5 - 1 9 5

1 9 1 - 1 9 4

1 9 1

- 1 9 5

C o n t i n u o u s


m u l t i s t a g e

C o n t i n u o u s

C o n t i n u o u s , p r o g r e s s i v e ,

C o n s t a n t

w o r k l o a d ,

e l e c t r i c a l l y b r a k e d

C o n t i n u o u s , g r a d e d

M e c h a n i c a l l y b r a k e d

S u p i n e

C y c l e

C u m m i n g ,

1 9 7 7 1 8

5 - 1 6 C a n a d a

M a l e

1 7 0 + 1 7


g r a d e d

F e m a l e

1 7 4 ± 1 1

L o c k ,

1 9 7 8 1 9

5 - 1 6

USA

B o t h 1 4 2 + 4 . 9

F i x e d r a t e o f

w o r k ,

s u b m a x i m a l

HR

i n d i c a t e s h e a r t

r a t e ;

b p m ,

b e a t s p e r

m i n u t e .

e a c h r a t e

o f

w o r k i n c r e a s e . 6 2 2 U s u a l l y c a r d i a c

o u t p u t

s h o w s a

t h r e e f o l d

t h r o u g h

f i v e f o l d i n c r e a s e

f r o m r e s t t o

m a x i m a l

e x e r c i s e ,

as

i l l u s t r a t e d

i n

T a b l e 2 .

C h i l d r e n

t y p i c a l l y

h a v e a m a r k e d l y

l o w e r

s t r o k e

v o l u m e

b e c a u s e

o f

s m a l l e r b o d y

s i z e ,

b u t i n f or m at i o n

i s

l i m i t e d .

T a b l e

3 p r o v i d e s

v a l u e s

f o r

s t r o k e

v o l u m e d e r i v e d

f r o m

f i v e s t u d i e s

o f

h e a l t h y

c h i l d r e n

p e r f o r m i n g

e i t h e r s u p i n e

o r

s i t t i n g

e x e r c i s e

u s i n g

a

c y c l e

e r g o m e t e r .

T h e

c a r d i a c

o u t p u t

i n

a

g i v e n

i n d i v i d u a l

d e p e n d s

o n

t h e

t y p e

o f

e x e r c i s e

b e i n g

p e r f o r m e d. U p r i g h t

e x e r c i s e




4/15

A I A 4 C o u n c i l

o n

CVDY

G u i d e l i n e s

f o r

P e d i a t r i c E x e r c i s e

T e s t i n g

2 6

~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ .

A ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ; J . . . .

t w o ~ . . . . .

measurement

.. t

isel ti

to tp

from set o the

be~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

isoe ectric lin

one

QRS to

~~~~~~~~~~~~~

for~~.....

0~

~~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~

ullt ls

o I

At o m

a r i

g i v e n t w

r a t e h o

f s

wo

r k , t

r

i n n er i s

u p i n e c

i s e x erc t i s e will

m

e h a v e

a

v e n o u s n

udawn m

an

d e h i g t h e

r P

ca

os

tp th

h t p l

e

x e r c i

e t

o

e.

i l l v e

r g t o

- e

l e t r y

i n f e p e d i a t i c

g e t i n e a r a l l y c r e s u T s e

higheercmaimaln

c a r d i

a c i n output n e t h a n h i

t e r g

ometry

v

n

i o

a

m

t od

Blood

P r s l i e s i s u r e e d

dfracpa

Ts g

etm

aue

R

p

r

ss u

r e t h e m

pr c

ro

ea0a

resistancr a n d o

okanaiaardiac

output

tcrultrycane

f r o m s

r s t p i t o

exercise

a r e c o m p l e x . f

mexerncise

t e f i

o f i e s i s o f t a n e , w h e r i c h

cause t h e l i s y s t o l a c i c e b l o o

p r g e s s r e

rto

at

o f i

va u l a w

r

kb

d

h

o

w

v

e

r,

t h e r d i a s o t o l c p r e s s a n u r e t o i n c r e a s e r o n l y

s li g htly.

Inrs ome

norma

p d i v t i d u a s ,

v e e a s d l a t i o n u l t w i t h a

x r i s h e r

m a yxe ve n

t h e s

ueuo

unchsangedadcricotu.Th.icltr

hne

FIG 2.

Comparison

of

physio lo gical

ST

segment

depression

(top)

with

ischemic

changes (bottom).

lschemic

changes

are

characterized

by

flat

or

downsloping

ST

d e p r e s s i o n .

Repro-

duced from Bricker.20

Alack

of increase

ora decrease

in

systolic

blood

pressure

below

the

normal

resting

level

has been

widely

held as

an

ominous

indication ofsevere

cardiac

dys func -

ti o n . 2 3

A

decrease in

blood

pressure

during

exercise

occurswhen the

peripheral

vascular resistance

drops

n o r m a l l y

but

a

cardiac

a bn o r m a lit y

limits

the

subject s

ability

to

increase

cardiac

output

with exercise.

This

may

occurwith severe

aortic

stenosis

or

c a r di o m y op a -

t h y .

Anexertional

d r o p

in blood

pressure

i s ,

however,

not as

specific

as

once

t h o u g h t

and

canoccur

in

normal

individuals.24

Systolic

blood

pressure

increases with

prog res sive

workloads.

In

adults,

a maximal

exercise

s y s t o l i c

pres-

sure

above 220

mm

Hg

has been

considered

anexcessive

rise. Maximal

systolic

blood

pressure

in

children

rarely

exceeds 200mm

Hg,

and there is

noevidence of

danger

when the

systolic

blood

pressure

reaches the

250 mm

Hg range during

exercise

in

an

asymptomatic

child

or

adolescent. For

optimal

safety

of

the

exercise

testing

p r o c edu r e ,

however,

the

systolic

blood

pressure

gener-

a l l y

should not

be

permitted

to exceed a

range

that

can

be

measured

during

the test.

The normal

diastolic

blood

pressure

response

to

exercise in

children

is

not known with confidence

be-

cause

ambient

noise

and

movement

of the

child s

arm

during

an

exercise

study

make the

response

dif fic u lt

to

( A N

0.

v

2 1 6 9




5/15

2 1 7 0

C i r c u l a t i o n V o l

9 0 ,

No

4

O c t o b e r

1 9 9 4

T A B L E 2 .

E x e r c i s e

C a r d i a c

O u t p u t

A u t h o r , Y e a r

A g e ,

y

R e s t

V a l u e Maximum V a l u e

I n s t r u m e n t

P r o t o c o l

E r i c k s s o n , 1 9 7 1 1 5 1 3 - 1 4

5 . 2 5 ± 0 . 5 0 L / m i n

p e r m 2

1 7 . 4 1

± 0 . 8 8

L / m i n

p e r

m 2

C y c l e C o n t i n u o u s

E r i c k s s o n , 1 9 7 3 2 3

1 1 - 1 3

3 . 9

L l m i n

p e r

m 2 1 2 . 5

L l m i n

p e r

m 2

S e a t e d

c y c l e

i n

C o n t i n u o u s

c a t h e t e r i z a t i o n

l a b o r a t o r y

d e t e r m i n e

a c c u r a t e l y .

T h i s i s

g e n e r a l l y

a

more

d i f f i c u l t

p r o b l e m

w i t h

t r e a d m i l l

t e s t i n g

t h a n

w i t h

c y c l e ergome-

t r y .

H o w e v e r ,

i t i s u n u s u a l f o r c h i l d r e n

e x e r c i s i n g

on

a

t r e a d m i l l

t o h a v e a

s i g n i f i c a n t

i n c r e a s e

i n

d i a s t o l i c

pressure.

T h e

m a g n i t u d e o f i n c r e a s e o f

p e a k

s y s t o l i c

a n d

d i a -

s t o l i c

b l o o d

pressure

v a l u e s

d u r i n g

e x e r c i s e

i n c r e a s e s

w i t h

a g e

a n d

b o d y

s i z e .

B e c a u s e

m a l e s

h a v e a

h i g h e r

m a x i m a l s t r o k e

v o l u m e

t h a n

f e m a l e s ,

t h e y

r o u t i n e l y

h a v e a h i g h e r

s y s t o l i c

b l o o d

pressure

response.

O x y g e n

C o n s u m p t i o n

O x y g e n

u p t a k e ( V o 2 )

i n c r e a s e s

r a p i d l y

when

d y n a m i c

e x e r c i s e b e g i n s .

A f t e r

t h e

s e c o n d

m i n u t e

a t

e a c h

l e v e l

o f

i n t e n s i t y

o f

e x e r c i s e , oxygen

u p t a k e u s u a l l y

r e a c h e s a

p l a t e a u .

I n a

s t e a d y s t a t e

a t a

g i v e n

w o r k l o a d ,

h e a r t

r a t e , c a r d i a c

o u t p u t ,

b l o o d

p r e s s u r e ,

a n d

p u l m o n a r y

v e n t i l a t i o n a re

m a i n t a i n e d a t

r e a s o n a b l y

c o n s t a n t

l e v e l s . 2 5

T h e

maximum

oxy ge n

u p t a k e

( V o 2 m a x )

i s

t h e

h i g h e s t

amount

o f

oxygen

t h a t

a

g i v e n

i n d i v i d u a l

c a n

c o n s u m e

w h i l e

p e r f o r m i n g

d y n a m i c

e x e r c i s e ;

i n

c o n t r a s t ,

p e a k

oxygen c o n s u m p t i o n

i s

t h e

m a x i m a l

amount o f

oxygen

u p t a k e o b s e r v e d

d u r i n g

a

s p e c i f i c e x e r c i s e

s t u d y .

P e a k


may or

may

n o t e q u a l maximum

oxygen u p t a k e .

I n

a d u l t s , Vo2 r e a c h e s a

p l a t e a u a t

Vo2max

a n d no

f u r t h e r

i n c r e a s e

i s o b s e r v e d

w i t h

f u r t h e r i n c r e a s e s

i n

t h e

r a t e o f w o r k .

T h i s

p l a t e a u i s

i n f r e q u e n t l y f o u n d

w h e n

t e s t i n g

c h i l d r e n , a n d

Vo2max c a n n o t

b e p r e c i s e l y

d e t e r m i n e d i n

many p e d i a t r i c

s t u d i e s ;

t h u s ,

t h e

p e a k

o b s e r v e d

oxygen u p t a k e

i s

u s e d i n s t e a d .

C h i l d r e n

i n c r e a s e t h e i r

oxygen

c o n s u m p t i o n

approx-

i m a t e l y 1 0 - f o l d

d u r i n g

e x e r c i s e ; a d u l t s

t y p i c a l l y

o b t a i n

a

1 0 -

t o 1 5 - f o l d

i n c r e a s e .

A

t r a i n e d

a t h l e t e may

a c h i e v e as

much

as a

2 0 - f o l d i n c r e a s e

i n

oxy ge n

c o n s u m p t i o n .

O x y g e n

c o n s u m p t i o n i s

s t r o n g l y

r e l a t e d t o

f a t - f r e e

b o d y

m a s s ,

a n d

w h e n

Vo2

i s

i n d e x e d

b y b o d y w e i g h t ,

t h e

d i f f e r e n c e i n


b e t w e e n

g e n d e r s

b e c o m e s

m i n i m a l .

T a b l e 4

l i s t s

ranges f o r

p e a k oxygen

c o n s u m p t i o n

m e a s u r e d i n

n o r m a l

c h i l d r e n

u s i n g

a

v a r i e t y

o f

e x e r c i s e

t e s t

p r o t o c o l s ;

t h e s e

are

r e v i e w e d

i n

d e t a i l

b y F r e e d s o n

a n d

G o o d m a n . 2 6

V e n t i l a t o r y

A n a e r o b i c

T h r e s h o l d

T h e

v e n t i l a t o r y

a n a e r o b i c

t h r e s h o l d

( V A T ) i s a l a b -

o r a t o r y measurement

t h a t a p p r o x i m a t e s

a n

i d e n t i f i c a -

t i o n o f t h e

p o i n t

a t

w h i c h t h e

s u b j e c t s oxygen

s u p p l y

b e g i n s

t o b e

o u t s t r i p p e d

b y

d e m a n d

d u r i n g

a n

e x e r c i s e

t e s t . 2 7

In

n o r m a l

i n d i v i d u a l s ,

a

m a x i m a l

a e r o b i c

e x e r c i s e

e f f o r t i s

r e a c h e d

w h e n t h e c a r d i o v a s c u l a r

s y s t e m

h a s

a t t a i n e d i t s

m a x i m a l

c a p a c i t y t o d e l i v e r

b l o o d t o

e x e r -

c i s i n g m u s c l e s , a n d

c a r d i a c o u t p u t

c a n i n c r e a s e

n o

f u r t h e r .

I n c r e a s i n g

p e r i p h e r a l oxygen e x t r a c t i o n

occurs

a n d

r a i s e s t h e

d i f f e r e n c e

b e t w e e n

s y s t e m i c

a r t e r i a l

a n d

ve n ous

oxygen c o n t e n t .

A s

t h e l i m i t o f

t i s s u e

oxygen

d e l i v e r y

i s

r e a c h e d , a d d i t i o n a l

e n e r gy i s p r o v i d e d

anaer-

o b i c a l l y

b y g l y c o l y s i s , w h i c h

r e s u l t s

i n

a

r i s e

i n

m u s c l e

a n d p l a s m a l a c t i c

a c i d .

T h e a n a e r o b i c

t h r e s h o l d

i s a t h e o r e t i c a l

p o i n t

t h a t

occurs

d u r i n g d y n a m i c

e x e r c i s e

when t h e

m u s c l e

uses

a n a e r o b i c

m e t a b o l i s m

a s a n a d d i t i o n a l

source o f

energy.

A

r i s e

i n t i s s u e

l a c t a t e l e v e l

s l i g h t l y

p r e c e d e s t h e

r i s e

i n

b l o o d

l a c t a t e

l e v e l .

A l l

t i s s u e s

d o

n o t

s h i f t

s i m u l t a n e -

o u s l y t o a n a e r o b i c

m e t a b o l i s m ,

so

t h a t

t h i s

p o i n t

i n

t i m e

i s

a c t u a l l y a b r i e f

i n t e r v a l d u r i n g

t h e t e s t

i n

w h i c h

e x e r c i s i n g

t i s s u e s

c h a n g e f r o m

p r e d o m i n a n t l y a e r o b i c

m e t a b o l i s m

t o

a n a e r o b i c

m e t a b o l i s m .

L a c t a t e c o n c e n t r a t i o n

i n

t h e

b l o o d r e s u l t s

f r o m a

d y n a m i c

r e l a t i o n

b e t w e e n l a c t a t e

p r o d u c t i o n

a n d l a c -

t a t e c l e a r a n c e .

I f

b l o o d

s a m p l e s are o b t a i n e d

t h r o u g h -

o u t e x e r c i s e

t e s t i n g a n d

l a c t a t e c o n c e n t r a t i o n

i s m e a -

s u r e d ,

a t a n

o b s e r v a b l e

p o i n t

t h e

b l o o d

l a c t a t e l e v e l

T A B L E 3 .

E x e r c i s e S t r o k e V o l u m e

i n

C h i l d r e n W i t h

Y o u n g A d u l t

V a l u e s I n c l u d e d f o r

C o m p a r i s o n

R e s t ,

m L / b e a t

E x e r c i s e ,

A ut h o r , Y e a r A g e ,

y

S e x

p e r

m 2 m L / b e a t

p e r

m 2

I n s t r u m e n t P r o t o c o l

E r i c k s s o n , 1 9 7 1 1 5

1 3 - 1 4

M a l e

6 1 . 8 ± 6 . 2

8 6 . 8 ± 3 . 9

C y c l e

C o n t i n u o u s

E r i c k s s o n , 1 9 7 3 2 3

1 1 - 1 3

M a l e 4 9 . 4

6 6 . 9

S e a t e d

c y c l e

i n

C o n t i n u o u s


l a b o r a t o r y

C u m m i n g ,

1 9 7 7 1 8

5 - 1 6

M a l e

5 1 . 9 ± 5 . 9

5 5 . 7 ± 1 2 . 7

S u p i n e

c y c l e i n



g r a d e d

l a b o r a t o r y

F e m a l e

4 5 . 3 ± 6 . 3

4 6 . 3 ± 3 . 1

L o c k , 1 9 7 8 1 9

5 - 1 6

B o t h

5 2 . 7 ± 2 . 0

5 7 . 3 ± 2 . 3

S u p i n e

c y c l e

i n

F i x e d

r a t e

o f


w o r k ,

l a b o r a t o r y

s u b m a x i m a l

A s t r a n d , 1 9 6 4 2 4

M e a n ,

2 4

M a l e

M e a n , 6 8

. . .

. . .

M e a n ,

2 1

F e m a l e

M e a n , 5 7




6/15

A J I 4 C o u n c i l on

VDY

G u i d e l i n e s f o r P e d i a t r i c

E x e r c i s e T e s t i n g

T A B L E 4 . V a l u e s o f P e a k O x y g e n U p t a k e :

V o 2 m a x W i t h

E x e r c i s e i n C h i l d r e n

V o 2 m a x ,

P r o t o c o l

m L / m i n

p e r

k g

S t e p w i s e l o a d i n g , c y c l e

e r g o m e t e r 3 5 . 6 - 6 0 . 6

S u p r a m a x i m a l ,


4 9 - 5 5 . 4

D i s c o n t i n u o u s ,

c y c l e

e r g o m e t e r

4 1 . 8 - 5 6 . 6

O t h e r ,

c y c l e e r g o m e t e r 3 2 . 6 - 6 1 . 4

I n c r e a s i n g - g r a d e s t e p w i s e l o a d i n g ,

t r e a d m i l l 4 7 . 7 - 6 1 . 0

I n c r e a s i n g - s p e e d s t e p w i s e

l o a d i n g ,

t r e a d m i l l

4 5 . 7 - 5 8 . 2

I n c r e a s i n g - g r a d e

a n d

i n c r e a s i n g - s p e e d

s t e p w i s e

l o a d i n g ,

t r e a d m i l l 4 5 . 9 - 6 1 . 3

W a l k i n g ,

t r e a d m i l l 4 3 . 1 - 5 3 . 5

S e e

R e f e r e n c e

2 6

f o r

d e t a i l s .

V a l u e s a r e g i v e n a s r a n g e .

a b r u p t l y i n c r e a s e s a b o v e

r e s t i n g

l e v e l s . T h i s p o i n t h a s

b e e n t e r m e d

t h e

o n s e t o f

b l o o d

l a c t a t e

a c c u m u l a t i o n .

R o u t i n e b l o o d l a c t a t e

m e a s u r e m e n t

i s

i m p r a c t i c a l

i n

e x e r c i s e t e s t i n g o f c h i l d r e n . A s l a c t a t e i s f o r m e d , i t

i s

b u f f e r e d

i n

t h e

s e r u m

b y

t h e

b i c a r b o n a t e

s y s t e m ,

a n d

C o 2

i n c r e a s e s . T h i s a c c u m u l a t i o n o f

C o 2

r e s u l t s i n

r e f l e x

h y p e r v e n t i l a t i o n . T h e o n s e t

o f r e f l e x h y p e r v e n t i l a t i o n ,

o r

VAT,

may

b e

d e s c r i b e d

a s a

p o i n t

i n

t i m e

d u r i n g

t h e

e x e r c i s e

s t u d y

o r c a n

b e

e x p r e s s e d

i n

t e r m s

o f o t h e r

e x e r c i s e

t e s t

m e a s u r e m e n t s ,

s u c h a s

p e r c e n t

o f

V o 2 m a x ,

h e a r t

r a t e

a t

VAT,

o r p e r c e n t o f t o t a l

e x e r c i s e t i m e .

T h e

VAT

h a s b e e n

p r o p o s e d a s

a m o r e

s e n s i t i v e

m a r k e r

o f

f i t n e s s t h a n

o x y g e n c o ns u m p t i o n,

h e a r t

r a t e ,

o r

t o t a l

w o r k

i n

p e d i a t r i c t r a i n i n g . 2 7 ( S e e

T a b l e

5 . )

T h e

h e a r t r a t e a t VAT h a s b e e n u s e d t o d e t e r m i n e t h e

t a r g e t

h e a r t

r a t e

f o r

r e h a b i l i t a t i o n

t r a i n i n g .

I n

s u m m a r y ,

t h e t r u e a n a e r o b i c t h r e s h o l d

a t

t h e

m u s c l e c e l l l e v e l ,

t h e o n s e t

o f

t h e

b l o o d

l a c t a t e

a c c u m u -

l a t i o n ,

a n d

t h e

VAT

a r e s e p a r a t e

b u t

r e l a t e d e v e n t s

t h a t

o c c u r

d u r i n g

e x e r c i s e a n d s h o u l d n o t b e

e q u a t e d

w i t h

o n e a n o t h e r .

A g e a n d

L a c t a t e

L e v e l T o l e r a n c e

P e a k a t t a i n a b l e

l a c t a t e l e v e l s

w i t h

e x e r c i s e

a r e

h i g h e r

f o r

a d u l t s t h a n

f o r

c h i l d r e n .

One

e x p l a n a t i o n

f o r

t h i s i n

t h e

p a s t

h a s b e e n t h e

s u g g e s t i o n

t h a t t h e

a b i l i t y

t o

t o l e r a t e

i n c r e a s e d

s e r u m

l a c t a t e

l e v e l s

a n d

t o

p e r s i s t

w i t h

e x e r c i s e i n t h e a n a e r o b i c

s t a t e

d e p e n d s

on t h e

d e g r e e

o f

t h e

s u b j e c t s

s e x u a l

m a t u r i t y .

T h i s

d i f f e r e n c e

w a s

a t t r i b u t e d

t o

d e v e l o p m e n t a l

l i m i t a t i o n s

o f

t h e

a c -

t i v i t y

o f

k e y

e n z y m e s , s u c h

as p h o s p h o f r u c t o k i n a s e , t h a t

are i n v o l v e d i n a n a e r o b i c m e t ab o l i s m . H o w e v e r , a m a j o r

s u b j e c t i v e f a c t o r c o n f o u n d i n g t h e i n t e r p r e t a t i o n

o f

b l o o d

l a c t a t e d e v e l o p m e n t a l d a t a seems t o b e how

w i l l i n g

t h e

e x e r c i s i n g s u b j e c t

i s

t o

t o l e r a t e t h e uncom-

f o r t a b l e symptoms

a s s o c i a t e d

w i t h f a t i g u e . M e t a b o l i c

c h a n g e s a s s o c i a t e d

w i t h

a n a e r o b i c m e t a b o l i s m , a l -

t h o u g h

n o t

t h e

b l o o d

l a c t a t e

i t s e l f ,

w i l l

c o n t r i b u t e

t o

t h e

s e n s a ti o n o f

f a t i g u e .

S u b j e c t s t o l e r a t e t h e

d i s c o m f o r t

a s s o c i a t e d

w i t h

f a t i g u e

t o

d i f f e r e n t d e g r e e s . T r a i n e d

a d u l t s

a c h i e v e

h i g h e r

p e a k

e x e r c i s e l a c t a t e l e v e l s

t h a n

t h o s e

who

a re u n t r a i n e d ,

a n d

e l i t e

a d u l t a t h l e t e s o f t e n

h a v e c o n s id e ra b l y h i g h er

p e a k e x e r c i s e l a c t a t e l e v e l s

t h a n

t h e

t y p i c a l

t r a i n e d a d u l t . An a l t e r n a t i v e e x p l a n a -

t i o n i s t h a t a d u l t s a t

p e a k

e x e r t i o n c a n

u s u a l l y

b e

c o e r c e d t o

t o l e r a t e h i g h e r l e v e l s

o f

f a t i g u e

symptoms

t h a n a

y o u n g c h i l d , a n d t h a t symptoms

o f

f a t i g u e

ar e

more

e a s i l y

t o l e r a t e d

b y a t h l e t e s a f t e r

t r a i n i n g

t h a n b y

t h o s e

u n a c c u s t o m e d

t o t h e s e n s a t i o n o f

f a t i g u e .

I n f e r e n c e s r e g a r d i n g t h e

d e v e l o p m e n t a l a s p e c t s

o f

m e t a b o l i c

r esp o n s es t o i n t e n s e

e x e r c i s e

are, f o r t h e most

p a r t ,

b a s e d

on

c r o s s - s e c t i o n a l

r a t h e r

t h a n

l o n g i t u d i n a l

s t u d i e s .

T e s t i n g

P r o c e d u r e s

E r g o m e t e r s

E x e r c i s e

l a b o r a t o r i e s f i n d

v a r y i n g

a p p l i c a t i o n s f o r

d i f f e r e n t

t y p e s

o f

e r g o m e t e r s . T h r e e t y p e s o f

e r g o m e -

t e r s

c o m m o n l y u s e d are c y c l e s ,

t r e a d m i l l s ,

a n d arm

e r g o m e t e r s .

B o t h

t h e


a n d

t h e t r e a d m i l l

p r o d u c e a d e q u a t e , r e l i a b l e ,

a n d r e p r o d u c i b l e

m a x i m a l

l o a d s on t h e

oxygen

t r a n s p o r t

s y s t e m

f o r c o l l e c t i o n o f

d i a g n o s t i c a n d f u n c t i o n a l i n f o r m a t i o n .

Ar m

e r g o m e t e r s

c a n

b e u s e d

b y

s u b j e c t s

f o r

w h o m

l o w e r

e x t r e m i t y

e x e r c i s e

i s

d i f f i c u l t

or

i m p o s s i b l e ;

f r o m

a

c a r d i o p u l -

monary

s t a n d p o i n t ,

t h e i n t e n s i t y

o f

s t r e s s i s l o w e r t h a n

w i t h

l e g

e x e r c i s e .

S i n c e

e a c h

e r g o m e t e r

h a s

d i f f e r e n t

c h a r a c t e r i s t i c s ,

t h e

s e l e c t i o n

d e p e n d s

on t h e

n e e d s

o f

t h e

user. T h e r e are

f o u r g e n e r a l

c o n s i d e r a t i o n s

f o r

c h o o s i n g

a

p a r t i c u l a r e r g o m e t e r : ( 1 )

t h e

s i z e

o f t h e

s u b j e c t ;

( 2 )

t h e

space

a v a i l a b l e

f o r

t h e

e x e r c i s e

l a b o r a -

t o r y ;

( 3 )

t h e

s p e c i f i c r e a s o n ( s )

f o r

p e r f o r m i n g

a

g i v e n

e x e r c i s e

t e s t ;

a n d

( 4 )

t h e number

o f v a r i a b l e s

t o

b e

m o n i t o r e d

a n d

r e c o r d e d

d u r i n g

t h e t e s t .

C y c l e e r g o m e t e r s

a r e c o n v e n i e n t

f o r l a b o r a t o r i e s w i t h

l i m i t e d

s p a c e .

M e c h a n i c a l l y

b r a k e d

e r g o m e t e r s

are

p o r -

t a b l e a n d

r e l a t i v e l y

s i l e n t . The

s t a n d a r d

c y c l e

e r g o m e t e r

may r e q u i r e

m i n o r

m o d i f i c a t i o n

f o r

t e s t i n g

c h i l d r e n

u n d e r 6

years

o f

a g e .

The m o d i f i c a t i o n s i n c l u d e

v a r y i n g

T A B L E

5 .

V e n t i l a t o r y

A n a e r o b i c T h r e s h o l d

i n

C h i l d r e n

V o 2 a t

VAT

S t u d y

V A T , V o 2 m a x

HR

a t

VAT

m L / k g

p e r

m i n

N o . o f

C h i l d r e n ,

y

W a s h i n g t o n ,

1 9 8 8 2 8

M a l e s ,

75+13

169+15

34+7 1 5 1

C h i l d r e n ,

7 . 5 1 2 . 5

F e m a l e s ,

71+9

167±16

30±5

C o o p e r ,

1 9 8 4 2 9

60±9

. . .

M a l e s ,

27±6

1 0 9

C h i l d r e n ,

6 - 1 7

F e m a l e s , 19+6

R e y b r o u c k ,

1 9 8 6 3 0

M a l e s ,

5 8 - 7 4 . . .

2 9 - 3 5 9 5

C h i l d r e n ,

5 - 1 4

F e m a l e s ,

6 1 - 7 0

2 4 - 2 9

VAT

i n d i c a t e s v e n t i l a t o r y

a n a e r o b i c

t h r e s h o l d ;

V o 2 m a x ,

maximum

o x y g e n

u p t a k e ;

a n d

H R

h e a r t

r a t e .

C h i l d r e n s

a g e s

a r e

g i v e n

a s

r a n g e .

2 1 7 1




7/15

2 1 7 2

C i r c u l a t i o n

V o l

9 0 ,

No 4

O c t o b e r 1 9 9 4

t h e h e i g h t

o f t h e

s e a t ,

t h e

a n g l e

o f

t h e

h a n d l e b a r ,

t h e

l e n g t h o f t h e p e d a l

a rm,

a n d t h e s i z e o f t h e

s e a t .

B e c a u s e

o f

t h e

s t a b i l i t y

o f

t h e

t r u n k

a n d

a r m s

a n d

t h e

easy

access

t o

t h e

p a t i e n t ,

most

s e q u e n t i a l

measure-

ments

( e g ,

r a d i o n u c l i d e

i m a g i n g

a n d

e c h o c a r d i o g r a p h y )

d u r i n g e x e r c i s e

t e s t i n g

c a n

b e made more

c o n v e n i e n t l y

when a

c y c l e

e r g o m e t e r

i s

u s e d .

The

m e c h a n i c a l l y

b r a k e d

c y c l e

e r g o m e t e r i n c r e a s e s

m e t a b o l i c r e q u i r e m e n t s b y

f r i c t i o n .

A

b e l t

s u r r o u n d i n g

t h e

f l y w h e e l o f t h e

e r g o m e t e r

i s

a d j u s t e d

t o

vary

t h e

r e s i s t a n c e a g a i n s t

w h i c h t h e i n d i v i d u a l

p e d a l s .

M e c h a n -

i c a l l y b r a k e d

c y c l e

e r g o m e t e r s

a re

l e s s

e x p e n s i v e

t h a n

e i t h e r

e l e c t r o n i c a l l y

b r a k e d

c y c l e

e r g o m e t e r s

or

t r e a d -

m i l l s , b u t

t h e y r e q u i r e

f r e q u e n t

c a l i b r a t i o n . The

p e d a l -

i n g

s p e e d

must b e

c o n s t a n t

t o assure a n

u n c h a n g e d

r a t e

o f w o r k .

A metronome o r

o t h e r

r e g u l a r

a u d i t o r y

s o u n d

source i s u s e f u l

i n

m a i n t a i n i n g

p e d a l i n g f r e q u e n c y .

The


b r a k e d

e r g o m e t e r

d e l i v e r s

a

c o n -

s t a n t r a t e o f

w o r k

t h r o u g h o u t

a

r a n ge

o f

p e d a l i n g

s p e e d s

( g e n e r a l l y

3 0

t h r o u g h 7 0

r p m ) .

T h i s i s

a c c o m -

p l i s h e d t h r o u g h a f e e d b a c k

s y s t e m

t ha t i n c r e a s e s t h e

r e s i s t a n c e d u r i n g s l o w

p e d a l i n g s p e e d s

a n d

d e c r e a s e s

t h e

r e s i s t a n c e

d u r i n g

f a s t e r

p e d a l i n g

s p e e d s .

T h i s

t y p e

o f

e r g o m e t e r i s more

e x p e n s i v e

a n d

r e q u i r e s s p e c i a l

e q u i p m e n t

f o r

c a l i b r a t i o n .

The

e f f i c i e n c y

o f

e x e r c i s e

( a n d t h u s

oxy ge n

c o n s u m p t i o n )

v a r i e s w i t h

p e d a l i n g

r a t e .

A t

v er y l o w p e d a l i n g

s p e e d s w i t h


b r a k e d

c y c l e e r g o m e t e r s ,

t h e

b r a k i n g

f o r c e

i n c r e a s e s

a n d t h e w o r k

b e c o m e s

more

i s o m e t r i c

a n d

l e s s

a e r o b i c .

T r e a d m i l l s

are

u s u a l l y

n o i s i e r t h a n

c y c l e

e r g o m e t e r s

a n d

r e q u i r e

a

l a r g e r space

a n d a

c e i l i n g h e i g h t

t h a t

i s

a d e q u a t e

t o

a c c o m m o d a t e t a l l

s u b j e c t s .

The

m e c h a n i c a l

e f f i c i e n c y o f r u n n i n g

i s a f f e c t e d

b y b o d y

s i z e

a n d

w e i g h t ,

g a i t ,

a n d

l e n g t h

o f s t r i d e .

M o d i f i c a t i o n s

o f

t h e t r e a d m i l l

may i n c l u d e

a n

a d j u s t m e n t

o f

s p e e d

f o r s m a l l

c h i l d r e n

who

h a v e s h o r t e r s t r i d e s

a n d s h o u l d

i n c l u d e

s i d e r a i l s

a n d

or

s a f e t y s t r a p s

t o p r e v e n t

f a l l i n g .

A

p a d d e d

mat

s h o u l d

b e

p l a c e d

a t

t h e

e n d

o f t h e

t r e a d m i l l f o r t h e

s u b j e c t s p r o t e c t i o n . B e c a u s e

o f t h e

h i g h e r

Vo2 o b -

t a i n e d , some

p h y s i c i a n s

p r e f e r

t r e a d m i l l

t e s t i n g t o

c y c l e

e r g o m e t r y

f o r

a s s e s s i n g

t h e

p a t i e n t

u n d e r g o i n g a

car-

d i a c

r e h a b i l i t a t i o n

t r a i n i n g prog ra m. The

t y p e o f

e r -

g o m e t e r

s e l e c t e d

s h o u l d

b e

a p p r o p r i a t e

f o r

t h e

t y p e o f

t r a i n i n g ;

e g ,

a

t r e a d m i l l f o r

a

j o g g e r a n d a c y c l e e r g o m -

e t e r

f o r

a

c y c l i s t .

A

t r e a d m i l l

i s

easy t o c a l i b r a t e

w i t h o u t

s p e c i a l e q u i p m e n t .

The r e q u i r e m e n t

f o r

c o o r d i n a t i o n

b e t w e e n t h e c h i l d

a n d

t h e

t e s t

p e r s o n n e l

a n d t h e

p o t e n t i a l

p r o b l e m o f

movement

a r t i f a c t s

d u r i n g t r e a d m i l l

e x e r c i s e

make

i t

t e c h n i c a l l y

more d i f f i c u l t t o

p e r f o r m

r e p e a t e d

m e a s u r e -

ments

a n d

s p e c i a l i z e d

t e c h n i q u e s t h a n

w i t h a c y c l e .

I t i s

more

d i f f i c u l t t o

o b t a i n

c o n s i s t e n t a n d

a c c u r a t e b l o o d

pressure

d e t e r m i n a t i o n s

w i t h t r e a d m i l l t e s t i n g t h a n

w i t h

c y c l e

e r g o m e t r y .

E l e c t r o c a r d i o g r a m

The h e a r t

r a t e

c a n b e

m e a s u r e d m a n u a l l y b y a v e r a g -

i n g s e v e r a l R-R

i n t e r v a l s .

A l t e r n a t i v e l y , t h e

e l e c t r o c a r -

d i o g r a p h i c s i g n a l c a n b e

p r o c e s s e d t h r o u g h a

t a c h o m e -

t e r ,

a n d a

d i r e c t

r e c o r d i n g

o f

t h e h e a r t

r a t e b a s e d on

e a c h

R-R

i n t e r v a l c a n

b e

o b t a i n e d . Many

c o m m e r c i a l l y

a v a i l a b l e

e l e c t r o c a r d i o g r a p h i c u n i t s

ar e

e q u i p p e d

w i t h

s u c h

a

t a c h o m e t e r .

A p p r o p r i a t e

a p p l i c a t i o n

o f

t h e

e l e c t r o c a r d i o g r a p h i c

e l e c t r o d e s

a n d

s h i e l d i n g

o f

t h e c a b le s i s

c r i t i c a l

f o r

o b t a i n i n g

a r t i f a c t - f r e e


r e c o r d i n g s .

Movement a r t i f a c t s

o c c u r when t h e

e l e c t r o d e - e l e c t r o -

l y t e i n t e r f a c e

i s

m e c h a n i c a l l y d i s t u r b e d ,

r e s u l t i n g i n a

v o l t a g e

c h a n g e . E l e c t r o d e s f o r

e x e r c i s e

t e s t i n g a v o i d

m e t a l - t o - s k i n

c o n t a c t

b y f l o a t i n g t h e e l e c t r o d e

o n

a n

e l e c t r o l y t e - g e l

m i x t u r e t o m i n i m i z e a r t i f a c t

f r o m

m u s c l e

m o v e m e n t .

A l a r g e c o n t r a c t i n g m u s c l e m a s s

b e t w e e n

t w o

e l e c t r o d e s

w i l l r e s u l t

i n

a n

a r t i f a c t

t h a t

c a n n o t

b e

f i l t e r e d . I t i s

o c c a s i o n a l l y n e c e s s a r y

t o

move

e l e c t r o d e s

t o

a v o i d

l a r g e

m u s c l e

g r o u p s

e v e n

t h o u g h t h e

l e a d s a r e

p l a c e d

o n t h e

t o r s o . A l t h o u g h t h i s

may r e q u i r e

s o m e

r e p o s i t i o n i n g

o f

e l e c t r o d e s f o r

o p t i m a l

r e c o r d i n g s when

t e s t i n g

a

h e a v i l y - m u s c l e d

a d o l e s c e n t , i t i s u s u a l l y n o t

a

m a j o r

p r o b l e m

w i t h

t e s t i n g s m a l l e r c h i l d r e n .

S i l v e r -

s i l v e r

c h l o r i d e

e l e c t r o d e s h a v e v e r y l o w

i m p e d a n c e f o r

o p t i m a l

r e c o r d i n g

o f l o w

f r e q u e n c y

e l e c t r i c a l

p h e n o m -

e n a

a n d

p e r f o r m b e t t e r

t h a n

t h e

l e s s

e x p e n s i v e m e t a l s

t h a t h a v e

b e e n u s e d

t o

f a b r i c a t e

e l e c t r o d e s .

E l e c t r o d e s

t h a t a r e t o o

s m a l l

w i l l h a v e

a n

e x c e s s i v e l y

h i g h

i m p e d -

a n c e ;

t h e

l a r g e a d u l t

e l e c t r o d e s

w i l l

n o t p r o v i d e

g o o d

c o n t a c t

o n

a s m a l l c h i l d a n d

w i l l n o t s t a y o n w e l l .

The

q u a l i t y

o f e le c t ro d e a d h e s i o n ,

w h i c h

i s

e s s e n t i a l

f o r

q u a l i t y r e c o r d i n g s i n

c h i l d r e n , v a r i e s

among

t h e b r a n d s

a v a i l a b l e .

S k i n p r e p a r a t i o n

i s

t h e

s i n g l e

m o s t i m p o r t a n t

f a c t o r

i n o b t a i n i n g

p r e c i s e e x e r c i s e

e l e c t r o c a r d i o g r a p h i c t r a c -

i n g s f r o m

c h i l d r e n .

T h e

e p i d e r m i s

p o s s e s s e s

a

l a y e r

o f

d e a d s k i n

c e l l s

( s t r a t u m

c o r n e u m )

w i t h a

v e r y h i g h

e l e c t r i c a l

r e s i s t a n c e .

T h e

d e r m i s

i t s e l f h a s

v e r y

l o w

e l e c t r i c a l

r e s i s t a n c e . S k i n

p r e p a r a t i o n

s h o u l d

b e

d o n e a s

g e n t l y a s

p o s s i b l e t o

a v o i d

f r i g h t e n i n g t h e c h i l d . C l e a n -

i n g

w i t h

a l c o h o l o r a c e t o n e

s h o u l d b e

f o l l o w e d b y

g e n t l e

a b r a s i o n

a n d r e m o v a l

o f t h e s t r a t u m

corneum

b e f o r e

e l e c t r o d e p l a c e me n t . T h i s

c a n b e

d o n e b y

b r i s k

r u b b i n g

w i t h

r o u g h c l o t h , f i n e

s a n d p a p e r ,

e m e r y b o a r d , s k i n

c l e a n i n g

g e l

c o n t a i n i n g

a m i l d

a b r a s i v e ,

d e n t a l

d r i l l ,

o r


a v a i l a b l e

e l e c t r o d e

p l a c e m e n t g u n s .

O b -

t a i n i n g

w e l l - d e f i n e d a n d

r e l i a b l e


r e c o r d i n g s

i n

e x e r c i s i n g

c h i l d r e n

i s

i m p o s s i b l e

w i t h o u t

m e t i c u l o u s a t t e n t i o n t o

s k i n p r e p a r a t i o n

t e c h n i q u e .

T h e

r i g h t

a n d l e f t arm

e l e c t r o d e s

a r e p l a c e d i n

t h e

r i g h t

a n d

l e f t

i n f r a c l a v i c u l a r f o s s a e . The

l e f t l e g

e l e c -

t r o d e

i s

p l a c e d

o n

t h e l o w e r

a b d o m e n a b o v e

t h e l e f t

a n t e r i o r

s u p e r i o r

i l i a c

c r e s t . T h e

r i g h t l e g

l e a d

may

o r

may

n o t b e

u s e d

o n

t h e

l o w e r

a b d o m e n . Some

l a b o r a -

t o r i e s

p l a c e t h e

l o w e r

l i m b

l e a d s

h i g h e r

o n

t h e t o r s o ;

t h i s

h i g h e r p l a c e m e n t i s o f

p a r t i c u l a r v a l u e

i n t h e

t e s t i n g

o f

o b e s e

c h i l d r e n .

P r e c o r d i a l l e a d s V i

t h r o u g h V6

a r e

p l a c e d

i n

t h e

s a m e

l o c a t i o n

a s

f o r

a

r o u t i n e

r e s t i n g

e l e c t r o c a r d i o g r a m . T h e

i n d i v i d u a l

e l e c t r o d e s

a n d

t h e

e l e c t r o c a r d i o g r a p h i c c a b l e s h o u l d

b e s e c u r e d

t o

t h e

s u b j e c t s b o d y

t o

m i n i m i z e a r t i f a c t

f r o m

movement

o f

t h e c a b l e s

d u r i n g

e x e r c i s e . T h i s may

b e

a c c o m p l i s h e d b y

u s i n g

a


a v a i l a b l e k n i t

s h i r t

t h a t

i s

c u s -

t o m - f i t f o r

t h e p a t i e n t o r b y

u s i n g

t a p e .

A t

l e a s t

3 l e a d s

o f t h e s t a n d a r d

1 2 - l e a d e l e c t r o c a r -

d i o g r a m s h o u l d

b e

d i s p l a y e d o r r e c o r d e d

c o n t i n u o u s l y

a t

b a s e l i n e ,

d u r i n g

t e s t i n g ,

a n d

f o r

t h e

f i r s t

1 0 m i n u t e s

a f t e r

t h e

c o m p l e t i o n

o f

a n

e x e r c i s e

t e s t .

I d e a l l y ,

t h e

e x a m i n e r

s h o u l d

h a v e

t h e

o p t i o n

o f

v i e w i n g v a r i o u s

c o m b i n a t i o n s o f

l e a d s , i n c l u d i n g

a t l e a s t o n e

i n f e r i o r

l e a d

( s t a n d a r d

l e a d s

I I , I I I , o r

a V F ) ,

o n e

a n t e r i o r

r i g h t

l e a d

( V 1

o r

V 2 ) ,

a n d o n e l a t e r a l

l e f t l e a d

( V s

o r

V 6 ) . A

c o m p l e t e

1 2 - l e a d

e l e c t r o c a r d i o g r a m

s h o u l d b e

r e c o r d e d




8/15

AA4 C o u n c i l

o n CVDY G u i d e l i n e s

f o r P e d i a t r i c

E x e r c i s e T e s t i n g

b e f o r e

t h e t e s t , a t

m a x i m a l e x e r c i s e , a n d

d u r i n g

t h e

r e c o v e r y

p e r i o d .

C a r d i a c O u t p u t

M e a s u r e m e n t

S e v e r a l

t e c h ni q u e s h a v e

b e e n u s e d f o r

n o n i n v a s i v e l y

m e a s u r i n g c a r d i a c

o u t p u t d u r i n g

e x e r c i s e . 3 0 C a u t i o n

s h o u l d b e

u s e d w h e n c o m p a r i n g c a r d i a c

o u t p u t s

m e a -

s u r e d

b y

d i f f e r e n t

t e c h n i q u e s

a n d

i n d i f f e r e n t

l a b o r a t o -

r i e s .

T h e s e m e a s u r e m e n t s a r e

s e n s i t i v e t o s m a l l

c h a n g e s

i n

m e t h o d o l o g y a n d e x e r c i s e

p r o t o c o l s .

T h e t e c h n i q u e s

u s e d m o s t

f r e q u e n t l y t o

m e a s u r e


n o n i n v a s i v e l y a n d w i t h o u t t h e n e e d

f o r

r a d i o a c t i v e

m a t e r i a l s a r e C o 2

r e b r e a t h i n g 3 1 a n d a c e t y -

l e n e - h e l i u m

r e b r e a t h i n g . 3 2 W hen

t h e s e


a r e o b t a i n e d i n t h e

g a s

p h a s e , t h e

F i c k

t e c h n i q u e i s

t e r m e d

i n d i r e c t . When

u s i n g C o 2 ,

t h e


i s

m e a s u r e d b y a n a l y s i s o f

e x p i r e d

g a s e s .

A r t e r i a l P C o 2

c a n

b e

e s t i m a t e d

b y

u s i n g

t h e e n d - t i d a l

P C o 2 . M i x e d

v e n o u s

c o n t e n t

c a n

b e e s t i m a t e d

b y u s i n g

a

C o 2 - r e -

b r e a t h i n g p r o c e d u r e

i n w h i c h

C o 2 c o n c e n t r a t i o n i n

t h e

r e b r e a t h i n g b a g e q u i l i b r a t e s w i t h t h e

a l v e o l a r

a i r

a n d

t h e

m i x e d

v e n o u s

b l o o d .

An

a l t e r n a t e

m e t h o d

f o r

m e a s u r i n g

c a r d i a c

o u t p u t

u s e s i n e r t

g a s e s

t h a t

d o

n o t

i n t e r a c t

w i t h

t h e b l o o d a n d

a r e

t h e r e b y

t r a n s p o r t e d

i n

p u r e l y p h y s i c a l s o l u t i o n

r a t h e r

t h a n

b o u n d t o c a r r i e r m o l e c u l e s s u c h

a s

h e m o -

g l o b i n . T r a n s p o r t

o f

t h e s e g a s e s

i s s a i d t o b e

b l o o d

f l o w - l i m i t e d .

W hen a n i n e r t

g a s

i s i n t r o d u c e d

i n t o t h e

l u n g s

a t

a

g i v e n c o n c e n t r a t i o n ,

t h a t

c o n c e n t r a t i o n

f a l l s

a t

a m e a s u r a b l e a n d

e x p o n e n t i a l

r a t e a s

a

r e s u l t

o f t h e

u p t a k e

o f

t h a t

g a s b y

t h e b l o o d f l o w .

C o m m o n l y

u s e d

g a s e s

f o r t h i s

t e c h n i q u e

a r e

a c e t y l e n e

a n d

n i t r o u s o x i d e .

D o p p l e r

e c h o c a r d i o g r a p h y

h a s b e e n

a t t e m p t e d b y

s o m e

e x e r c i s e

p h y s i o l o g i s t s

t o

a s s e s s

c a r d i a c

o u t p u t

a n d

p r o v i d e

b e a t - t o - b e a t m e a s u r e m e n t s

o f

s t r o k e

v o l u m e

a n d

c a r d i a c

o u t p u t .

None

o f t h e s e n o n i n v a s i v e

t e c h n i q u e s

o f f e r s

c o m p e l -

l i n g

a d v a n t a g e s

o r

d i s a d v a n t a g e s ,

a n d

t h e 1 0

v a r i a t i o n

o b s e r v a b l e

f r o m

o n e t e s t

t o

a n o t h e r

i s

c o m p a r a b l e

t o

t h e

v a r i a b i l i t y

f o u n d

w i t h i n v a s i v e

c a r d i a c

o u t p u t

d e t e r m i n a t i o n s . 3 1

O x i m e t r y

N o n i n v a s i v e

( e a r

o r

f i n g e r

o x i m e t r y )


o f

b l o o d

o x y g e n

s a t u r a t i o n c a n

b e

u s e f u l

d u r i n g

e x e r c i s e

t e s t i n g

o f

c h i l d r e n who

h a v e

c o n g e n i t a l

h e a r t d i s e a s e t o

e i t h e r d e t e r m i n e

t h e

p r e s e n c e

o r

a b s e n c e

o f

h y p o x e m i a

o r

t o

q u a n t i f y

t h e

d e g r e e

o f

h y p o x e m i a d u r i n g

e x e r c i s e .

A l t h o u g h

c o n c e r n s h a v e b e e n r a i s e d

a b o u t t h e r e l i a b i l -

i t y

o f

t h i s

t e c h n o l o g y

w i t h

e x e r c i s e t e s t i n g , 3 4

t h e r e

i s

g e n e r a l l y g o o d r e l i a b i l i t y

o f

o x y g e n

s a t u r a t i o n s

mea-

s u r e d

b y p u l s e o x i m e t r y

i f t h e o x i m e t e r h e a r t

r a t e

t r a c k i n g

i s

a c c e p t a b l e d u r i n g

e x e r c i s e . 3 5

N o r m a l c h i l -

d r e n

m a i n t a i n

o x y g e n

s a t u r a t i o n s

g r e a t e r

t h a n

90

d u r i n g

m a x i m a l

e x e r c i s e

when

m o n i t o r e d

b y

p u l s e

o x i -

m e t r y .

D e s a t u r a t i o n

( l e s s

t h a n

9 0 )

d u r i n g

e x e r c i s e

i s

c o n s i d e r e d

a n

a b n o r m a l

r e s p o n s e

a n d

may

r e f l e c t

p u l -

m o n a r y , c a r d i a c ,

o r

c i r c u l a t o r y

c o m p r o m i s e .

H o w e v e r ,

s o m e

e l i t e a d u l t

e n d u r a n c e a t h l e t e s c a n d e s a t u r a t e

t o

l e s s

t h a n

90

w i t h

i n t e n s e

e x e r c i s e ,

p r e s u m a b l y

d u e

t o

p u l m o n a r y v e n t i l a t o r y - p e r f u s i o n

m i s m a t c h

w i t h i n t e n s e

e x e r c i s e .

Good

s u r f a c e c o n t a c t

o f

t h e

s e n s o r

e l e c t r o d e

i s v i t a l

f o r

a c c u r a t e


when

u s i n g

o x i m e t r y d u r i n g

e x e r c i s e

t e s t i n g .

I f

f i n g e r

o x i m e t r y

i s

u s e d ,

t h e

s u b j e c t

m u s t b e

i n s t r u c t e d n o t

t o m a k e

a

t i g h t f i s t ,

a s t h i s

w i l l

r e n d e r

t h e m e a s u r e m e n t s

i n a c c u r a t e .

B l o o d

P r e s s u r e


B l o o d p r e s s u r e c a n

b e m e a s u r e d i n d i r e c t l y

b y u s i n g a

c u f f ,

a

s p h y g m o m a n o m e t e r ,

a n d a

s t e t h o s c o p e

t o

d e t e c t

t h e

K o r o t k o f f

s o u n d s .

D u r i n g e x e r c i s e t h e

K o r o t k o f f

s o u n d s

o f t e n a r e

d i f f i c u l t

t o

h e a r .

F o r

t h i s

r e a s o n , t h e

o n s e t o f

t h e f i f t h

K o r o t k o f f

p h a s e i s u s e d t o

i n d i c a t e

d i a s t o l i c b l o o d p r e s s u r e f o r c h i l d r e n

d u r i n g

e x e r c i s e

t e s t i n g . A t p e a k e f f o r t , h o w e v e r ,

t h e o n s e t

o f

t h e

f i f t h

K o r o t k o f f

p h a s e may n o t b e

h e a r d i n s o m e

c h i l d r e n ,

w i t h s o u n d s s t i l l

a u d i b l e a t

0

mm H g , w h i c h

m a k e s

a c c u r a t e


o f

d i a s t o l i c

p r e s s u r e

i m p o s s i b l e .

N u m e r o u s

c o m m e r c i a l

e l e c t r o n i c

u n i t s h a v e

b e e n a v a i l -

a b l e

f o r

m e a s u r i n g b l o o d

p r e s s u r e


t e s t -

i n g . 2 4 A l t h o u g h t h e

a c c u r a c y o f s o m e

o f t h e s e

d e v i c e s

h a s

b e e n

d o c u m e n t e d , many o f t h o s e

a v a i l a b l e

a r e

i n a d e q u a t e f o r a c c u r a t e

b l o o d p r e s s u r e

d e t e r m i n a t i o n .

S e v e r a l

d i f f e r e n t c u f f

s i z e s s h o u l d b e

a v a i l a b l e . T h e

b l a d d e r o f

t h e c u f f

s h o u l d

c o m p l e t e l y

e n c i r c l e t h e

a r m

a n d

t h e

w i d t h

o f t h e

b l a d d e r s h o u l d

b e

a t

l e a s t

t w o

t h i r d s t h e

l e n g t h o f t h e u p p e r a r m .

T h e

m o s t common

s o u r c e

o f e r r o r

i n

m e a s u r i n g b l o o d

p r e s s u r e

o f

c h i l d r e n

i s t h e u s e o f

a c u f f t h a t i s

t o o

s m a l l .

I n

m o s t n o r m a l s u b j e c t s s y s t o l i c

b l o o d p r e s s u r e d e -

c l i n e s

r a p i d l y

a f t e r

m a x i m a l

e x e r c i s e , u s u a l l y r e a c h i n g

r e s t i n g

l e v e l s w i t h i n 6

m i n u t e s

o r

l e s s . I n s o m e

i n d i v i d -

u a l s

b l o o d

p r e s s u r e

r e m a i n s

l o w e r t h a n

p r e - e x e r c i s e

l e v e l s

f o r

s e v e r a l h o u r s .

Some

e x e r c i s e

p h y s i o l o g i s t s

h a v e

t h e i r s u b j e c t s

c o n t i n u e t o p e r f o r m l o w - l e v e l

e x e r -

c i s e f o r

s e v e r a l

m i n u t e s

i n

t h e p o s t e x e r c i s e

p e r i o d

t o

m i n i m i z e v e n o u s

p o o l i n g

a n d r e s u l t a n t

s y m p t o m a t i c

h y p o t e n s i o n . O t h e r s

m e a s u r e t h e p o s t e x e r c i s e

p h y s i o -

l o g i c a l

d a t a w i t h

t h e i r

p a t i e n t s

i n

t h e

s u p i n e

p o s i t i o n

t o

m i n i m i z e

o r t h o s t a t i c

s y m p t o m s c a u s e d b y

l o w v e n o u s

r e t u r n f r o m b l o o d

p o o l i n g

i n d i l a t e d v a s c u l a r

b e d s .

R e s p i r a t o r y

G a s


V e n t i l a t i o n a n d

p u l m o n a r y

g a s

e x c h a n g e may

b e

m e a s u r e d


b y

c o l l e c t i n g t h e

e x p i r e d

g a s

a n d

d e t e r m i n i n g

t h e v o l u m e

a n d

f r a c t i o n a l c o n c e n t r a -

t i o n s

o f

o x y g e n

a n d

c a r b o n d i o x i d e i n

t h e

i n s p i r e d a n d

e x p i r e d

g a s

p h a s e s .

T h i s

m e t h o d

y i e l d s

m i n u t e v e n t i l a -

t i o n , o x y g e n

u p t a k e ,

a n d

c a r b o n d i o x i d e

p r o d u c t i o n .

T h e

r e s p i r a t o r y

g a s e x c h a n g e

r a t i o

( V C o J V o 2 )

a n d

t h e

o x y g e n

v e n t i l a t o r y e q u i v a l e n t

( V E / V O 2 )

c a n

b e c a l c u -

l a t e d .

W i t h t h e a d d i t i o n o f

f l o w m e a s u r e m e n t w i t h

a

t u r b i n e

o r

a

p n e u m o t a c h o g r a p h ,

t h e

a v e r a g e

r e s p i r a -

t o r y

r a t e a n d

t i d a l

v o l u m e s

c a n

b e

m e a s u r e d . T h e s e


a r e

r e l a t i v e l y

s i m p l e

t o

p e r f o r m

a n d

a f f o r d a b l e

f o r

m o s t

c l i n i c a l

l a b o r a t o r i e s . 2 5 3 5

R a p i d g a s

a n a l y z e r s

f o r

o x y g e n

a n d

c a r b o n

d i o x i d e

a r e now


a v a i l a b l e .

C o m m e r c i a l l y

manu-

f a c t u r e d m e t a b o l i c c a r t s w i t h o n - l i n e

c o m p u t e r s

a r e

a l s o

a v a i l a b l e ,

b u t t h e s e

m u s t b e

a d a p t e d

f o r

p e d i a t r i c

s u b j e c t s .

T h e

m o s t

c o m m o n

s y s t e m s

u s e

t h e

a v e r a g e

o f

f r a c t i o n a l c o n c e n t r a t i o n o f c o l l e c t e d

g a s

o v e r t i m e

o r

a n a l y z e

t h e

g a s

o f

e a c h b r e a t h - t h e

s o - c a l l e d

b r e a t h -

b y - b r e a t h

t e c h n i q u e .

C a r e

m u s t b e u s e d

t o

a s s u r e

t h a t

t h e

m a s k

o r

m o u t h p i e c e

f i t s

p r o p e r l y

a n d t h a t t h e r e

a r e

n o a i r

l e a k s .

C l o s e l y f i t t i n g

m a s k s

may

b e

more

s u i t a b l e

f o r

s m a l l e r c h i l d r e n

who

d o

n o t

e a s i l y t o l e r a t e a

m o u t h -

p i e c e

a n d

n o s e

c l i p .

2 1 7 3


Circulation 1994 Washington 2166 79

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