Perché l'85% della frequenza cardiaca massima non basta: evidenze dal test da sforzo cardiopolmonare.

Background: The practice of defining an exercise test as “maximal” once 85% of the age-predicted maximal heart rate (HRmax) is reached originates from protocols developed in the 1960s–1970s by cardiac rehabilitation programs, where this threshold served as a safety limit rather than an indicator of maximal effort. Despite this, this criterion remains widely used to judge exercise adequacy. Conversely, cardiopulmonary exercise testing (CPET) relies on the respiratory exchange ratio (RER >1.05) as an indicator of true metabolic maximality. Aim: To evaluate whether the ≥85% maximal heart rate threshold reflects maximal effort, using RER >1.05 as the metabolic reference. Methods: We analysed a consecutive cohort of subjects who underwent CPET. The population included competitive athletes and patients with cardiovascular disease, including subjects on beta-blockers (BB) therapy. Tests were performed on a cycle ergometer using personalised ramp protocols designed to induce maximal effort within 8–13 minutes. “Breath-by-breath” gas exchange were collected. Maximal effort was defined by a Borg score of 19–20 and RER >1.05, while achieving ≥85% of HRmax represented the conventional criterion. Results: A total of 419 individuals were included (median age 43 years, 72.6% male). Clinical indications were: suspected cardiomyopathy (48%), follow-up of cardiomyopathy (21%), evaluation of coronary artery disease (7%), premature ventricular (4%) or supraventricular (2%) arrhythmias, adult congenital heart disease (8%), coronary anomalies (2%), and performance evaluation in healthy athletes (8%). Overall, 59.6% were athletes and 39.4% were taking BBs. Peak heart rate (HR) was 161 (138.5–177) bpm, corresponding to 90% (81–96%) of HRmax, while peak RER was 1.12 (1.08–1.17). Upon reaching 85% of predicted HRmax, the median RER was 1.02 (0.96–1.06), indicating that most participants had not reached metabolic maximality. Among patients on BB therapy, 64.2% failed to reach an HR ≥85% of the age-predicted maximum; however, 84.9% achieved an RER >1.05, indicating metabolic maximality despite failing to meet the chronotropic target. Results were comparable between athletes and non-athletes, with a submaximal RER upon reaching 85% HRmax in both group (1.01 vs 1.04) and a peak RER of 1.12. Using RER >1.05 as the reference criterion, the ≥85% heart-rate threshold showed limited diagnostic accuracy, with a sensitivity of 68.4%, a specificity of 41.8%, a negative predictive value (NPV) of 16,7%, and a positive predictive value (PPV) of 88,6%. Notably, the chronotropic criterion alone misclassified 58,2% of metabolically submaximal tests as maximal, and 62.2% of metabolically maximal tests as submaximal in subjects on beta-blockers therapy. Conclusions: The ≥85% predicted HRmax threshold does not reliably indicate maximal physiological effort, nor does it necessarily reflect true metabolic intensity. Heart rate alone is not an appropriate marker of test adequacy. A maximal test requires guiding subjects to their absolute symptom-limited capacity, supported by perceived exertion.

Background: La pratica di definire un test da sforzo come "massimale" una volta raggiunto l'85% della frequenza cardiaca massima teorica per l'età (FCmax) trae origine dai protocolli sviluppati negli anni '60 e '70 dai programmi di riabilitazione cardiologica, dove questa soglia fungeva da limite di sicurezza piuttosto che da indicatore di sforzo massimo. Nonostante ciò, tale criterio rimane ampiamente utilizzato per giudicare l'adeguatezza dello sforzo. Al contrario, il test da sforzo cardiopolmonare (CPET) si basa sul rapporto di scambio respiratorio (RER >1,05) come indicatore di una reale massimalità metabolica. Obiettivo dello studio: Valutare se la soglia ≥85% della frequenza cardiaca massima rifletta lo sforzo massimale, utilizzando un valore di RER >1,05 come riferimento metabolico. Materiali e metodi: Abbiamo analizzato una coorte consecutiva di soggetti sottoposti a CPET. La popolazione comprendeva atleti agonisti e pazienti con malattie cardiovascolari, inclusi soggetti in terapia con beta-bloccanti (BB). I test sono stati eseguiti su cicloergometro utilizzando protocolli a rampa personalizzati, progettati per indurre uno sforzo massimale entro 8–13 minuti. Sono stati raccolti i dati degli scambi gassosi "respiro per respiro". Lo sforzo massimale è stato definito da un punteggio della scala di Borg di 19–20 e un RER >1,05, mentre il raggiungimento del ≥85% della FCmax rappresentava il criterio convenzionale. Risultati: Sono stati inclusi 419 individui (età mediana 43 anni, 72,6% maschi). Le indicazioni cliniche erano: sospetta cardiomiopatia (48%), follow-up di cardiomiopatia (21%), valutazione di coronaropatia (7%), aritmie ventricolari premature (4%) o sopraventricolari (2%), cardiopatie congenite dell'adulto (8%), anomalie coronariche (2%) e valutazione della performance in atleti sani (8%). Complessivamente, il 59,6% era costituito da sportivi e il 39,4% assumeva BB. La frequenza cardiaca (FC) di picco è stata di 161 [138,5–177] bpm, corrispondente al 90% (81–96%) della FCmax, mentre il RER di picco è stato di 1,12 [1,08–1,17]. Al raggiungimento dell'85% della FCmax, il RER mediano era di 1,02 [0,96–1,06], indicando che la maggior parte dei partecipanti non aveva raggiunto la massimalità metabolica. Tra i pazienti in terapia con BB, il 64,2% non ha raggiunto una FC ≥85% del massimo teorico previsto per età; tuttavia, l’84,9% ha ottenuto un RER >1,05, indicando una massimalità metabolica nonostante il mancato raggiungimento del target cronotropo. I risultati sono stati comparabili tra sportivi e non sportivi, con un RER sottomassimale al raggiungimento dell'85% in entrambi i gruppi (1,01 vs 1,04) e un RER massimale di 1,12. Utilizzando il RER >1,05 come criterio di riferimento, la soglia del ≥85% della frequenza cardiaca massima teorica ha mostrato un’accuratezza diagnostica limitata, con una sensibilità del 68,4% e una specificità del 41,8%, un valore predittivo negativo (VPN) del 16,7% e un valore predittivo positivo (VPP) dell’88,6%. In particolare, il solo criterio cronotropo ha classificato erroneamente come massimali il 58,2% dei test metabolicamente sottomassimali e come sottomassimali il 62,2% dei test metabolicamente massimali nei soggetti in terapia beta-bloccante. Conclusioni: La soglia ≥85% della FCmax non indica in modo affidabile lo sforzo fisiologico massimale né riflette necessariamente la reale intensità metabolica. La sola frequenza cardiaca non è un marker appropriato dell'adeguatezza del test. Un test massimale richiede di guidare i soggetti fino alla loro massima capacità, supportata dalla percezione dello sforzo.