Comparison of cardiorespiratory responses between the incremental step test and the cardiopulmonary exercise test in people with chronic obstructive pulmonary disease

Abstract

Introduction and objectives

The incremental step test (IST) is designed for people with COPD, but its cardiorespiratory response remains unknown. This study aimed to assess the cardiorespiratory response of the IST and compare it to CPET in people with COPD.

Materials and methods

This cross-sectional study was conducted at a pulmonary rehabilitation centre in a general hospital. Participants completed the CPET (cycle ergometer) followed by the IST. Gas exchange, HR, %SpO₂, dyspnea and leg fatigue (modified Borg scale) were collected.

Results

Twenty adults (67.8 ± 8.62 years; 60% men) with stable COPD were included. At peak effort, VO₂ was similar between IST (15.6 ± 3.4 ml/kg/min) and CPET (14.7 ± 3.3 ml/kg/min), p > 0.05. Similar results were observed in V_E (IST: 41.3 ± 11.6 ml/min; CPET: 44.2 ± 12.7 ml/min), HR (IST: 122 ± 21 bpm; CPET: 124 ± 22 bpm), and Δdyspnea (IST: 3.5 [2–4]; CPET: 3 [3,4]), p > 0.05. VCO₂ (IST: 14.9 ± 3.6 ml/kg/min; CPET: 15.9 ± 3.7 ml/kg/min), RER (IST: 0.94 ± 0.09; CPET: 1.07 ± 0.11), Δ%SpO₂ (IST: −2.50 [−7; −0.25]%; CPET: 0.5 [−2; 1]%) and Δleg fatigue (IST: 3.75 [0.125; 5.0]; CPET: 4 [3.0; 7.0]) were significantly lower on the IST, p < 0.05. Median V_E/MVV percentage was greater than 80% during both the IST (91.4 [73.4; 101.1]%) and the CPET (100.8 [78.4; 110.5]%).

Conclusions

IST showed a cardiorespiratory response similar to the response observed during CPET, in terms of VO₂, V_E, HR and dyspnea. The ventilatory limitation can be a limiting factor in IST performance, which showed that this test can be considered a symptom-limited option to assess exercise capacity.

Resumen

Introducción y objetivos

La prueba escalonada incremental está diseñada para personas con EPOC, pero su respuesta cardiorrespiratoria sigue siendo desconocida. El objetivo de este estudio fue evaluar la respuesta cardiorrespiratoria de la IST y compararla con la CPET en personas con EPOC.

Materiales y métodos

Este estudio transversal se llevó a cabo en un centro de rehabilitación pulmonar de un hospital general. Los participantes completaron la CPET (bicicleta ergométrica) seguida de la IST. Se recopilaron datos sobre el intercambio gaseoso, la frecuencia cardíaca, el %SpO₂, la disnea y la fatiga en las piernas (escala de Borg modificada).

Resultados

Se incluyeron 20 adultos (67,8 ± 8,62 años; 60% hombres) con EPOC estable. En el esfuerzo máximo, el VO₂ fue similar entre el IST (15,6 ± 3,4 ml/kg/min) y el CPET (14,7 ± 3,3 ml/kg/min), p > 0,05. Se observaron resultados similares en V_E (IST: 41,3 ± 11,6 ml/min; CPET: 44,2 ± 12,7 ml/min), FC (IST: 122 ± 21 lpm; CPET: 124 ± 22 lpm) y Δdisnea (IST: 3,5 [2–4]; CPET: 3 [3,4]), p > 0,05. VCO₂ (IST: 14,9 ± 3,6 ml/kg/min; CPET: 15,9 ± 3,7 ml/kg/min), RER (IST: 0,94 ± 0,09; CPET: 1,07 ± 0,11), Δ%SpO₂ (IST: −2,50 [−7; −0,25]%; CPET: 0,5 [−2; 1]%) y Δfatiga en las piernas (IST: 3,75 [0,125; 5,0]; CPET: 4 [3,0; 7,0]) fueron significativamente menores en la IST, p < 0,05. La mediana del porcentaje V_E/MVV fue superior al 80% tanto durante la IST (91,4 [73,4; 101,1]%) como durante la CPET (100,8 [78,4; 110,5]%).

Conclusiones

La IST mostró una respuesta cardiorrespiratoria similar a la observada durante la CPET, en términos de VO₂, V_E, FC y disnea. La limitación ventilatoria puede ser un factor limitante en el rendimiento de la IST, lo que demostró que esta prueba puede considerarse una opción limitada por los síntomas para evaluar la capacidad de ejercicio.