VO2max-Based Physical Fitness Categories in a Brazilian Population with Supposed High Socioeconomic Status and without Structural Heart Disease.

BACKGROUND: The most widely used data for cardiorespiratory fitness (CRF) referrals are from the Cooper Clinic, which uses calculated maximal oxygen uptake (VO2max) values.
OBJECTIVE: To develop CRF values from cardiopulmonary exercise testing (CPX) in a Brazilian population with high socioeconomic level and free of structural heart disease. VO2max testing results were compared with the Cooper Clinic and FRIEND Registry data.
METHODS: CPX data from consecutive individuals between January 1,2000, and May 31,2016 were used in this study. Inclusion criteria were: VO2max by a pre-specified definition. We built a CRF chart according to VO2max percentiles: very poor (≤20%), poor (20-40%), fair (40-60%), good (60-80%), excellent (80-90%), and superior (≥90%). Kappa correlation was used to analyze our data in comparison with that of the other two databases. Statistical tests with p<0.005 were considered significant.
RESULTS: Final cohort included 18,186 tests: 12,552 men, 5,634 women (7-84 years). The most recurrent response was "good" (20.2%). There was a mean difference in weight, height, body mass index (BMI), and age in the CRF chart. An inverse correlation existed between VO2max and age, weight, and BMI. Using a linear regression and these variables, a predictive equation was developed for VO2max. Our findings differed from that of the other databases.
CONCLUSION: We developed a classification for CRF and found higher values in all classification ranges of functional capacity in contrast to the Cooper Clinic and FRIEND Registry. Our findings offer a more accurate interpretation of ACR in this large Brazilian population sample when compared to previous standards based on the estimated VO2max. (Arq Bras Cardiol. 2020; 115(3):468-477).

Introdução

A aptidão cardiorrespiratória (ACR) está inversamente associada ao risco de doença cardiovascular, mortalidade por todas as causas e mortalidade atribuível a vários tipos de câncer.[1] As melhorias na ACR estão associadas a um risco reduzido de mortalidade e pequenos aumentos na ACR (por exemplo, 1–2 METs) estão associados a taxas de eventos cardiovasculares adversos consideravelmente mais baixas (10 a 30%).[1,2] O parâmetro mais importante associado ao condicionamento físico de um indivíduo é o consumo máximo de oxigênio (VO2máx). O VO2máx é um indicador prognóstico objetivo e independente da doença cardiovascular e é o teste mais amplamente utilizado e confiável para avaliar a capacidade de exercício aeróbio.[1,3]

A ACR pode ser medida usando uma esteira com equipamento convencional de análise de gás (teste cardiopulmonar de exercício – TCPE) ou estimada a partir de equações baseadas na velocidade, inclinação ou tempo da esteira para concluir um teste de exercício em esteira. No entanto, existem desafios em garantir a validade dos resultados previstos do VO2máx com base em equações usando a velocidade e inclinação da esteira ou o tempo do protocolo. Isso é particularmente verdadeiro quando se tenta documentar um vínculo entre a ACR e a morbimortalidade a longo prazo.[4] Assim, o VO2máx estimado pode não refletir com precisão a aptidão física.

A busca por valores normativos para a ACR é uma busca digna, e existe uma clara necessidade de definir os pontos de corte para o que é “apto” versus “inapto” de acordo com sexo e faixa etária, no que se refere aos resultados de morbimortalidade. Estudos anteriores, utilizando dados de Cooper, definiram “inapto” como os 20% inferiores da distribuição do VO2máx e “apto” como os 80% superiores.[5]

Almeida et al,.[6] publicaram no Brasil uma grande amostra populacional brasileira (chamada tabela AEMA) com padrões de referência para capacidade funcional da TCPE e mostraram discrepâncias importantes na classificação da ACR quando comparada a outras tabelas amplamente utilizadas em nosso meio (American Heart Association,[7] estudo de Cooper[8] e Universidade Federal de São Paulo[9]).

Em nossa instituição, os dados mais utilizados como referência para ACR são baseados nos dados de Cooper. Esses dados classificaram o VO2máx de um indivíduo com base nas Diretrizes da American College of Sports Medicine (ACSM) para teste e prescrição de exercícios, publicadas pela primeira vez em 1995.[10] As tabelas usadas para a classificação baseavam-se em dados do estudo de Cooper (Dallas, TX) e forneciam percentuais para homens e mulheres com base em resultados individuais de um teste de esforço máximo em esteira de Balke, um teste de corrida de 12 minutos ou um teste de corrida de 2,4 km.[11]

Mais importante ainda, dados recentes de 2.525.827 adultos representando oito países de renda alta e média alta mostraram que houve um declínio geral significativo na ACR de adultos desde o ano de 1980. Essa diminuição aumentou progressivamente em magnitude ao longo do tempo, sugerindo um declínio correspondente na saúde geral da população. O relatório declara a necessidade de sistemas de vigilância nacionais e internacionais contínuos para monitorar tendências de saúde e fitness, especialmente entre países de baixa e média renda para os quais não existem dados atualmente.[12]

O objetivo deste relatório foi desenvolver padrões de referência para a capacidade funcional, estabelecendo valores de ACR derivados do TCPE em uma grande amostra populacional brasileira com suposto nível socioeconômico alto e livre de doenças cardíacas estruturais. Utilizando o VO2max, comparamos nossos resultados com os de Cooper11 e com os dados do Fitness Registry and the Importance of Exercise National Database (FRIEND Registry).[13]

Métodos

Participantes

Analisamos os dados coletados de indivíduos consecutivos submetidos ao TCPE entre 1º de janeiro de 2000 e 31 de maio de 2016. Esses dados foram coletados em quatro unidades do Laboratório Fleury, que são grandes laboratórios particulares de referência em cardiologia no sul do Brasil; uma vez que os testes foram realizados por uma clínica particular, os participantes tinham um suposto nível socioeconômico mais alto. Seis cardiologistas participaram do estudo, todos com experiência na realização de exercícios e testes cardiopulmonares. As seguintes variáveis estavam disponíveis nesse relatório: indicações para o teste como avaliação da aptidão física, idade, peso, altura, uso de medicamentos, se a captação do VO2 foi considerada máxima ou pico, o valor da captação do VO2 (mL.kg-1.min-1 e mL.min-1), se os traços do eletrocardiograma em repouso estavam normais ou alterados (isquemia, bloqueio de ramo, segundo e terceiro bloqueio atrioventricular (AV), fibrilação atrial, hipertrofia ventricular esquerda e síndrome da pré-excitação), ou se o resultado do teste foi considerado anormal (isquêmico ou sugestivo de isquemia) ou normal. Um banco de dados foi construído usando essas variáveis. Os critérios de inclusão foram: check-up ou avaliação aeróbica de acordo com a indicação, valores de VO2máx disponíveis, eletrocardiograma normal, resultados normais de exames e nenhum uso de medicamentos que pudessem influenciar a captação do VO2.

Os critérios de exclusão foram: resultados anormais dos testes (ver critérios de inclusão) ou uso de medicamentos que pudessem influenciar a captação do VO2 (betabloqueadores, medicamentos para doença pulmonar obstrutiva crônica ou antiarrítmicos).

Com esses critérios, conseguimos obter o VO2máx em uma população considerada livre de doenças cardíacas estruturais e comparar os resultados com os dados de Cooper.

Nossa população amostral era principalmente da cidade de São Paulo, uma megalópole com muitos imigrantes, culturas e etnias. Como afirmado anteriormente, nossos participantes tinham um suposto nível socioeconômico mais alto e talvez a maioria deles deva ser considerada “fisicamente ativa”.

VO2máx

Utilizamos os critérios relatados por Howley et al.,[14] e Balady, et al.,[15] para definir os critérios de VO2máx mantidos para toda a coorte. O VO2máx foi definido por dois ou mais dos seguintes critérios:

taxa de troca respiratória (respiratory exchange ratio – RER) >1,10;

pelo menos 95% da frequência cardíaca máxima prevista por idade [220 - idade (em y)];

platô na curva de captação do VO2, apesar do aumento da intensidade do exercício até a exaustão (≤2,1 mL.kg-1.min-1 para o próximo nível); ou

exaustão volitiva clínica (esforço voluntário máximo de acordo com a escala de Borg, que varia de muito, muito fácil = 1 a exaustão = 10). As amostras foram obtidas respiração por respiração e sua média obtida por períodos de 30 segundos. Se um platô não foi atingido, foi utilizado o VO2máx mais alto durante um estágio de 30 segundos.

A capacidade funcional foi avaliada com base na classificação percentual do VO2máx e a ACR foi classificada como muito ruim (<20%), ruim (20-40%), regular (40-60%), boa (60-80%), excelente (80 -90%) e superior (> 90%).[11]

Todas as unidades institucionais utilizaram o analisador de gases Vmax Encore (SensorMedics, Norma Linda, CA). A calibração de fluxo foi realizada por uma seringa de 3 l e os analisadores de gás foram calibrados usando dois gases padrão (gás 1: 16% O2, 4% CO2; gás 2: 26% O2, 0,0% CO2) de acordo com as instruções recomendadas pelo fabricante para cada uso.

Protocolo de esteira ergométrica

O protocolo de esteira ergométrica em rampa foi utilizado em todos os testes e baseou-se na condição aeróbia anterior do paciente. O teste foi individualizado com uma fase de aquecimento de dois minutos, começando em 4,0 km/h e aumentando em incrementos de 1,0 km/h até o limite de tolerância do paciente. Todos os testes começaram com uma graduação de 0% posteriormente aumentada para 20% (o objetivo é fazer com que a maioria dos testes esteja dentro do intervalo de 8 a 12 minutos). A velocidade máxima média e o grau durante o protocolo do teste foram 12,0 km/h (faixa de 4 a 20 km/h) e 4,5% (faixa de 0 a 20%), respectivamente. O TCPE foi realizado de acordo com os padrões recomendados em diretrizes recentemente publicadas.[16,17]

Declaração de ética

O estudo foi aprovado pelo comitê de ética do Instituto Fleury (CAAE: 63362116.1.0000.5474) e cumpriu a Declaração de Helsinque. O comitê de ética do Instituto Fleury considerou desnecessário o consentimento informado devido às características deste estudo (análise retrospectiva do banco de dados).

Análises estatísticas

Os dados descritivos são apresentados como média ± desvio padrão (DP) e os dados categóricos, como frequências (porcentagens). Foi utilizada a análise de variância para comparar as diferenças nos valores de VO2máx entre os sexos e através das faixas etárias. Para determinar as diferenças por análise de variância, o teste de Tukey foi aplicado para análise post-hoc se fosse observada significância. A correlação de Pearson foi utilizada para avaliar a correlação do VO2máx com as covariáveis quantitativas. Um teste ANOVA foi utilizado para as covariáveis quantitativas. Um teste Kappa foi utilizado para avaliar a concordância entre os bancos de dados. A análise de regressão linear foi realizada com as variáveis idade, sexo, peso e altura para elaborar uma equação de predição do pico de VO2. Testamos a normalidade das principais variáveis quantitativas do resultado pelo teste de Kolmogorov-Smirnov (KS) e houve uma distribuição normal. O software estatístico SPSS, versão 22.0 (IBM Corp., Armonk, NY), foi utilizado para todas as análises. Todos os testes com p<0,05 foram considerados estatisticamente significantes.

Resultados

A coorte inicial incluiu 24.929 testes. Foram excluídos 5.262 exames por serem considerados valores máximos de VO2, 704 por apresentarem alterações no eletrocardiograma, 812 por uso de medicamentos que poderiam influenciar os resultados da VO2máx, e 235 por dados incompletos (Figura 1). A coorte final incluiu 18.186 testes, 12.552 homens e 5.634 mulheres com idades entre 7 e 84 anos. De maneira geral, a VO2máx foi de 39,9±8,6 mL.kg-1.min-1 (variação de 11,0 a 75,7 mL.kg-1.min-1). Foram incluídos apenas três indivíduos com mais de 80 anos de idade, e a VO2máx para todos esses indivíduos revelou média de 24,0±5,4 mL/kg/min. Na faixa etária ≤12 anos, a idade média foi de 11,4±1,2 e 11,2±0,7, e a VO2máx média foi de 46,3±9,5 e 44,7±7,5 para meninos (n = 22) e meninas (n = 13), respectivamente.

Figura 1

– Fluxograma da estratégia de recrutamento e perfil de inclusão para o estudo.

Na faixa etária de 70 a 79 anos, foram conduzidos 62 testes; 48 homens e 14 mulheres com VO2máx média de 28,7±6,7 e 23,4±5,9 mL/kg/min, respectivamente. Houve uma variação percentual negativa entre todas as faixas etárias entre homens e mulheres, sendo maior nos grupos mais velhos (Tabela 1). Na análise post hoc, houve uma diferença significativa na VO2máx média entre as faixas etárias, tanto entre mulheres quanto entre homens, exceto em mulheres entre 60-69 e 70-79 anos (p=0,437).

Tabela 1

– Características descritivas da coorte Fleury*

	Faixa etária (y)*
	<19	20-29	30-39	40-49	50-69	60-69	70-79	TODOS
Homens	n=403	n=1.201	n=4.427	n=4.383	n=1.728	n=362	n=48	n=1.2552
Idade (anos)	16,2±2,2	25,7±2,8	35,0±2,8	44,0±2,8	53,4±2,7	63,3±2,7	72,4±2,5	40,2±10,2
Altura	175,8±9,7	177,9±6,8	177,9±6,7	177,3±6,6	176,4±6,2	174,8±6,4	173,0±6,7	177,3±6,8
Peso	72,1±15,8	80,2±11,8	82,8±11,4	82,8±11,6	82,3±11,1	81,1±11,5	79,3±9,1	82,1±11,8
IMC	23,2±4,0	25,3±3,1	26,1±3,0	26,3±3,1	26,5±3,2	26,5±3,2	26,5±2,9	26,1±3,2
VO2máx	48,7±8,0	45,0±7,5	43,5±7,9	41,6±7,8	38,6±7,9	33,7±7,1	28,7±6,7	42, ±8,3
Var %		-7,6	-3,3	-4,4	-7,2	-12,7	-14,8
Mulheres	n=123	n=732	n=2.028	n=1.985	n=624	n=128	n=14	n=5.634
Idade (anos)	16,0±2,4	25,9±2,6	34,9±2,8	43,9±2,7	53,4±2,7	63,5±2,7	72,3±1,8	39,3±9,7
Altura	163,7±7,4	164,8±6,3	164,4±6,0	163,5±5,9	162,8±5,9	160,8±5,4	158,1±5,6	163,8±6,1
Peso	60,7±12,3	61,0±9,1	62,1±9,8	62,5±9,2	62,9±9,9	62,6±9,8	64,5±9,9	62,2±9,6
IMC	22,5±3,9	22,4±3,0	23,0±3,3	23,4±3,1	23,7±3,3	24,2±3,6	26,1±5,0	23,2±3,2
VO2máx	38,2±7,9	36,9±6,6	36,0±7,0	34,7±7,1	31,4±6,5	26,5±5,7	23,4±5,9	35,0±7,3
Var %		-3,4	-2,4	-3,6	-9,5	-15,6	-11,7

IMC: índice de massa corporal (kg/m

Deve-se notar na Tabela 2 que a distribuição da ACR com base na classificação de Fleury mostrou que a resposta mais recorrente foi “boa” em 20,2%. No entanto, não foi estatisticamente diferente da taxa de 20,0% dos grupos “regular” e “ruim” (valor de p = 0,640 e 0,650). Também não foi diferente dos 19,8% do grupo “muito ruim” (valor de p = 0,280).

Tabela 2

– Distribuição da frequência relativa da classificação da VO2máx

Fleury	%	Valor de p
Muito ruim	19,8%	0,280
Ruim	20,0%	0,650
Regular	20,0%	0,640
Bom	20,2%	Ref.
Excelente	9,8%	<0,001
Superior	10,2%	<0,001

Ref.= referência

A correlação das variáveis quantitativas com a VO2máx na Tabela 3 (transformada em porcentagens) mostrou que todas foram estatisticamente significantes, embora os valores tenham sido baixos. A correlação mais forte ocorreu entre a VO2máx e a idade (-28,4%).

Tabela 3

– Correlação das variáveis quantitativas com a VO2máx

	VO2máx
	Corr (r)	Valor de p
Peso (Kg)	-7,5%	<0,001
Altura (cm)	25,0%	<0,001
IMC(kg/m2)	-27,9%	<0,001
Idade (anos)	-28,4%	<0,001

Corr (r)= correlação. IMC: índice de massa corporal.

As Tabelas 4 e 5 demonstraram que houve diferença média de peso, altura, IMC e idade entre as diferentes classificações de Fleury.

Tabela 4

– Comparação das classificações de Fleury em relação a Peso, Altura, IMC e Idade

Classificação Fleury		Média	DP	Min	Máx	IC	Valor de p
Peso	Muito ruim	84,16	16,86	18,8	158,0	0,55	<0,001
	Ruim	77,65	14,27	33,3	137,0	0,46
	Regular	75,72	13,27	36,0	185,0	0,43
	Bom	72,79	12,12	32,0	117,0	0,39
	Excelente	70,96	11,84	12,5	105,0	0,54
	Superior	68,79	10,96	32,0	100,0	0,50
Altura	Muito ruim	1,74	0,09	1,37	2,06	0,003	<0,001
	Ruim	1,73	0,09	1,38	2,05	0,003
	Regular	1,73	0,09	1,17	2,00	0,003
	Bom	1,73	0,09	1,42	2,05	0,003
	Excelente	1,73	0,09	1,42	2,05	0,004
	Superior	1,72	0,09	1,30	1,97	0,004
IMC	Muito ruim	27,76	4,22	5,8	48,4	0,14	<0,001
	Ruim	25,72	3,25	16,9	39,2	0,10
	Regular	24,93	3,03	10,3	72,3	0,10
	Bom	24,17	2,56	15,9	39,5	0,08
	Excelente	23,66	2,47	4,7	31,9	0,11
	Superior	22,99	2,20	16,3	34,5	0,10
Idade	Muito ruim	40,38	10,13	9,0	77,0	0,33	0,027
	Ruim	39,97	10,10	7,0	79,0	0,33
	Regular	39,91	10,20	11,0	79,0	0,33
	Bom	39,71	10,10	10,0	77,0	0,32
	Excelente	39,89	9,99	11,0	74,0	0,46
	Superior	39,50	9,85	11,0	73,0	0,45

Tabela 5

– Valor de p para a Tabela 4

		Muito ruim	Ruim	Regular	Bom	Excelente
Peso	Ruim	<0,001
	Regular	<0,001	<0,001
	Bom	<0,001	<0,001	<0,001
	Excelente	<0,001	<0,001	<0,001	<0,001
	Superior	<0,001	<0,001	<0,001	<0,001	<0,001
Altura	Ruim	0,430
	Regular	0,945	0,932
	Bom	0,064	0,946	0,429
	Excelente	0,005	0,295	0,049	0,753
	Superior	<0,001	0,042	0,003	0,248	0,983
IMC	Ruim	<0,001
	Regular	<0,001	<0,001
	Bom	<0,001	<0,001	<0,001
	Excelente	<0,001	<0,001	<0,001	<0,001
	Superior	<0,001	<0,001	<0,001	<0,001	<0,001
Idade	Ruim	0,495
	Regular	0,338	1,000
	Bom	0,050	0,883	0,959
	Excelente	0,518	1,000	1,000	0,991
	Superior	0,025	0,570	0,705	0,976	0,857

A Tabela 6 mostra a comparação entre a classificação Fleury e as covariáveis qualitativas, incluindo sexo e faixa etária, sem significância estatística do relacionamento.

Tabela 6

– Relação da classificação Fleury em relação a Sexo e Faixa Etária

		Muito ruim	Ruim	Regular	Bom	Excelente	Superior	Total	Valor de p
		%	%	%	%	%	%	%
Sexo	Feminino	30,8	31,1	30,6	30,9	31,7	30,7	30,9	0,979
	Masculino	69,2	68,9	69,4	69,1	68,3	69,3	69,1
Faixa etária	<19	2,9	2,8	2,9	2,9	2,9	2,8	2,9	1,000
	20-29	10,6	10,6	10,6	11,0	9,8	10,5	10,6
	30-39	35,2	35,5	35,3	35,1	35,4	35,6	35,3
	40-49	35,2	35,1	34,8	35,0	35,3	35,1	35,1
	50-59	13,0	13,0	13,0	12,9	13,2	13,0	13,0
	60-69	2,7	2,5	3,0	2,7	3,0	2,7	2,8
	70-79	0,3	0,4	0,4	0,4	0,4	0,3	0,4

Idade, sexo, peso corporal (kg) e altura (m) foram os únicos preditores significativos de VO2máx (R2=0,42, p <0,001). A equação resultante para a VO2máx foi:

A Tabela 7 mostra a ACR classificada por percentuais de acordo com os critérios pré-especificados entre a classificação Fleury, os dados de Cooper e os dados do FRIEND usando VO2máx, apresentados por faixa etária, sexo e classificação.

Tabela 7

– Classificação da ACR pela VO2máx (ml/kg/min) entre as referências (Ref) dos dados de Fleury (F), Cooper (C) e FRIEND (K)

HOMENS
Idade	Ref	Muito Ruim	Ruim	Regular	Bom	Excelente	Superior
<19	F C	≤42,5 ≤35,0	42,6-46,8 35,1-38,3	46,9- 51,1 38,4-45,1	51,2- 55,6 45,25-50,9	55,7-58,6 51,0-55,9	≥58,7 ≥56,0
20-29	F C K	≤38,6 ≤33,0 ≤33,2	38,7-42,8 33,1-36,4 33,0-38,3	42,9-46,4 36,5-42,4 38,4-44,5	46,5-51,8 42,5-46,4 44,6-51,4	51,9-55,2 46,5-52,4 51,5-55,5	≥55,3 ≥52,5 ≥55,6
30-39	F C K	≤36,5 ≤31,5 ≤25,4	36,6-41,4 31,6-35,4 25,5-28,1	41,5-45,3 35,5-40,9 28,9-31,1	45,4-50,3 41,0-44,9 31,2-36,2	50,4-53,5 45,0-49,4 36,3-41,7	≥53,6 ≥49,5 ≥41,8
40-49	F C K	≤34,7 ≤30,2 ≤22,2	34,8-39,5 30,3-33,5 22,3-25,4	39,6-43,5 33,6-38,9 25,5-28,6	43,6-48,1 39,0-43,7 28,7-34,2	48,2-51,7 43,8-48,0 34,3-37,1	≥51,8 ≥48,1 ≥37,2
50-59	F C K	≤31,4 ≤26,1 ≤21,5	31,5-36,3 26,2-30,9 21,6-24,8	36,4-40,5 31,0-35,7 24,9-28,2	40,6-45,0 35,8-40,9 28,3-30,7	45,1-49,0 41,0-45,3 30,8-34,0	≥49,1 ≥45,4 ≥34,1
60-69 > 60 60-69	F C K	≤27,0 ≤20,5 ≤19,0	27,1-31,3 20,6-26,0 19,1-22,4	31,4-35,3 26,1-32,2 22,5-23,2	35,4-39,2 32,3-36,4 23,3-26,7	39,3-42,7 36,5-44,2 26,7-29,9	≥42,8 ≥44,3 ≥30,0
70-79	F K	≤22,6 ≤16,7	22,7-26,1 16,8-18,5	26,2-29,9 18,6-20,4	30,0-34,7 20,5-24,5	34,8-37,3 24,6-28,1	≥37,4 ≥28,2
MULHERES
Idade	Ref	Muito Ruim	Ruim	Regular	Bom	Excelente	Superior
<19	F C	≤31,7 ≤25,0	31,8-34,9 25,1-30,9	35,0-39,1 31,0-34,9	39,2-44,0 35,0-38,9	44,1-48,2 39,0-41,9	≥48,3 ≥42,0
20-29	F C K	≤31,1 ≤23,6 ≤21,6	31,2-34,9 23,7-28,9 21,7-28,1	35,0-38,2 29,0-32,9 28,2-33,6	38,3-42,6 33,0-36,9 33,7-38,8	42,7-45,6 37,0-40,9 38,9-42,6	≥45,7 ≥41,0 ≥42,7
30-39	F C K	≤29,9 ≤22,8 ≤17,0	30,0-33,7 22,9-26,9 17,1-20,1	33,8-37,2 27,0-31,3 20,2-22,5	37,3-42,1 31,4-35,6 22,6-26,0	42,2-45,2 35,7-40,0 26,1-30,0	≥45,3 ≥40,1 ≥30,1
40-49	F C K	≤28,3 ≤21,0 ≤15,8	28,4-32,2 21,1-24,4 15,9-18,4	32,3-36,2 24,5-28,9 18,5-20,7	36,3-41,0 29,0-32,8 20,8-23,4	41,1-44,2 32,9-36,9 23,5-26,2	≥44,3 ≥37,0 ≥26,3
50-59	F C K	≤25,4 ≤20,2 ≤14,9	25,5-28,8 20,3-22,7 15,0-16,6	28,9-32,4 22,8-26,9 16,7-18,2	32,5-36,8 27,0-31,4 18,3-20,7	36,9-40,8 31,5-35,7 20,8-22,6	≥40,9 ≥35,8 ≥22,7
60-69 > 60 60-69	F C K	≤21,3 ≤17,5 ≤14,0	21,4-23,4 17,6-20,1 14,1-15,4	23,5-27,0 20,2-24,4 15,5-16,7	27,1-31,5 24,5-30,2 16,8-18,8	31,6-34,3 30,3-31,4 18,9-20,5	≥34,4 ≥31,5 ≥20,6
70-79	F K	≤17,6 ≤12,8	17,7-19,7 12,9-14,2	19,8-23,2 14,3-15,4	23,3-27,9 15,5-16,9	28,0-32,8 17,0-18,0	≥32,9 ≥18,1

O FRIEND Registry não incluiu pacientes com menos de 19 anos de idade. O banco de dados de Cooper incluía pacientes >60 anos e nossos dados e os dados do FRIEND incluíam pacientes na faixa etária de 70 a 79 anos. Os valores de VO2máx em nosso estudo foram maiores em todas as classificações e faixas etárias da ACR em homens e mulheres quando comparados aos dados dos registros de Cooper e FRIEND. A Tabela 8 mostra uma concordância ruim e estatisticamente significante usando o Kappa entre os três bancos de dados.

Tabela 8

– Concordância de Kappa da classificação de Fleury e dados de Cooper e FRIEND

	Kappa	Valor de p
Cooper	0,008x	0,014
Friend	0,015	<0,001

Discussão

A análise atual representa, até onde sabemos, o maior estudo de dados de referência sobre aptidão cardiorrespiratória em esteira usando dados obtidos do TCPE. No Brasil, os maiores estudos de referência existentes foram o primeiro relatório de Herdy com 3.992 exames[18] e o segundo relatório com 9.250 exames.[19] Herdy e Uhlendorf[18] publicaram uma classificação brasileira de aptidão cardiorrespiratória com base no consumo máximo de oxigênio, mas esse estudo classificou a capacidade funcional de acordo com as diretrizes da American Heart Association (AHA), publicadas em 1972.

Demonstramos que todas as correlações são estatisticamente significantes (Tabela 3), mas os valores foram baixos. A maior correlação foi observada entre o VO2máx e a idade, em -28,4%. O valor negativo neste caso indica que quanto maior a idade, menor o VO2máx e vice-versa. No entanto, essa correlação foi classificada como ruim. A significância da correlação está intimamente relacionada ao tamanho da amostra e, como este estudo contou com uma amostra extraordinariamente grande, os valores ruins da correlação foram estatisticamente significativos.

Conforme indicado na Tabela 7, os resultados por sexo, capacidade funcional e faixas etárias no registro do Fleury são maiores quando comparados aos dos registros de Cooper[11] e do FRIEND.[13] Os valores estatísticos Kappa menores que 0,20 indicam um baixo nível de concordância entre os bancos de dados (Tabela 8), e são extremamente baixos e devem ser considerados diferentes na prática diária. Não podemos explicar as diferenças entre nossos resultados e os dados de Cooper. No entanto, como mencionado no FRIEND,[13] isso pode estar relacionado ao protocolo Balke, “que pode causar fadiga local dos músculos da panturrilha e potencialmente o término precoce do teste. Isso resultaria em um VO2máx mais baixo do que o previsto.”[13] De fato, o protocolo Balke apresenta características que podem comprometer a medição do VO2máx, principalmente quando a duração do teste excede 15 minutos. Isso pode levar à fadiga precoce devido à velocidade e ao aumento da inclinação, principalmente em indivíduos com condicionamento físico reduzido.[20] Ainda assim, neste estudo, os resultados obtidos para TCPE são diferentes daqueles derivados de equações matemáticas baseadas em velocidade e grau, como as obtidas pelos dados de Cooper.

Da mesma forma, as diferenças que observamos entre nossos dados e os dados do FRIEND são difíceis de entender. Vários fatores influenciam os resultados da TCPE, as diferenças entre os maiores bancos de dados de nosso estudo anterior foram demonstradas.[21] É possível especular que essas diferenças possam ser devidas ao nível de condicionamento físico anterior, à predisposição hereditária e genética, ao nível socioeconômico, ao nível nutricional, à cultura esportiva, ao estresse emocional e a outros fatores. A principal semelhança entre os estudos foi que a grande maioria dos participantes era aparentemente saudável. Em nossos estudos anteriores, foi realizada uma comparação da medida direta dos valores médios de referência do VO2máx para cada faixa etária em relação a outros bancos de dados. Nesses estudos, homens e mulheres noruegueses[22,23] apresentaram maior ACR do que nos Estados Unidos[13] e no Brasil.[21] Essa diferença também foi maior para os noruegueses quando comparados ao FRIEND Registry.[13]

Em 2013, a AHA afirmou a necessidade de desenvolver um registro que medisse diretamente os valores normativos da captação da VO2.[24] Infelizmente, não temos dados de morbimortalidade mostrando a relação entre a ACR e a mortalidade por todas as causas/doenças cardiovasculares no Brasil, então geralmente extrapolam-se dados dos Estados Unidos.

Enquanto a VO2máx medida diretamente usando técnicas de troca de gases ventilatórios é reconhecida como o padrão para a determinação da ACR, o TCPE nem sempre está disponível para testes clínicos de rotina. Este é também considerado mais caro (embora mais fornecedores tenham entrado no mercado com reduções de custo) e requer uma equipe mais especializada; no entanto, a disponibilidade de pessoal treinado é atualmente muito menos problemática do que era antes. Quando o TCPE não é viável, outros procedimentos podem ser utilizados para obter uma estimativa da ACR. O tempo máximo do teste de esforço ou a carga máxima de trabalho (velocidade e grau de dificuldade para testes em esteira ou watts para testes em bicicleta ergométrica) dos testes podem ser usados em equações de regressão desenvolvidas para estimar a VO2máx com erros padrão de aproximadamente ±10-15 da VO2máx.[25] Além disso, demonstramos que houve diferença na classificação da ACR entre nossos dados (VO2máx direta) e os dados de Cooper (VO2máx indireta) e FRIEND (VO2máx direta). Portanto, acreditamos que as medidas diretas da VO2máx devem ser o método de escolha para avaliar a ACR de um indivíduo. No entanto, desenvolvemos uma equação de previsão para a VO2máx para nossa população que deve ser validada em estudos futuros e comparada a outras equações brasileiras e internacionais. Almeida et al.,[26] em 2014, desenvolveram uma Equação Brasileira (EB) em indivíduos saudáveis, capaz de prever o pico da VO2 (valores próximos aos medidos diretamente pelo TCPE), e apresentou desempenho muito bom no teste de validação interna, enquanto Jones e Wasserman diferiram significativamente do VO2pico real. Mais importante ainda, na população da qual a EB foi derivada, o nível de atividade física representou a variável mais importante para o cálculo da VO2pico.

Existem algumas limitações comuns a todos os estudos que utilizam dados retrospectivos e análises de bancos de dados e que também estão presentes no presente estudo. Tentou-se descartar qualquer cardiopatia estrutural pré-existente, resultados ou medicamentos que pudessem influenciar o resultado da VO2máx. O termo “considerado livre de doenças cardíacas estruturais” não seria apropriado para toda a população do estudo, uma vez que alguns indivíduos podem ter fatores de risco para doenças cardiovasculares (diabetes, obesidade etc.). Embora todos os testes para medir a capacidade funcional tenham sido realizados, a escolha dos protocolos em esteira foi específica para cada unidade institucional contribuinte. Embora o tamanho da amostra fosse grande, o número de participantes variou entre as faixas etárias, com a maior representação de indivíduos entre 30 e 40 anos e uma menor representação de pacientes maiores de 70 anos (aproximadamente 0,4 do total da amostra). Nossos resultados sugerem que estudos futuros devem buscar maior representação dos grupos etários mais jovens e mais velhos. Todos os testes foram realizados nas unidades do laboratório Fleury, na cidade de São Paulo, uma megalópole com mais de 12 milhões de pessoas. No entanto, ainda não foi possível determinar a distribuição geográfica dos pacientes.

Nossos dados devem ser utilizados preferencialmente em pacientes com um suposto nível socioeconômico alto, sem cardiopatia estrutural conhecida e que estejam sendo avaliados para uma avaliação da aptidão física. Como tal, talvez eles sejam inadequados para a população brasileira como um todo, pois é provável que o nível de condicionamento físico, o estado nutricional e o nível socioeconômico sejam menores na população em geral. No entanto, o tamanho da amostra era grande e todos os testes foram considerados como envolvendo o esforço máximo. Isso fornece valores de referência mais precisos em relação às equações de estimativa da VO2máx para laboratórios que incluem TCPE como parte das medições máximas dos testes de esforço.

Independentemente do método usado para a avaliação da ACR, o objetivo final é fornecer relevância clínica ao valor do resultado do teste. É amplamente aceito que a baixa ACR está associada ao aumento das taxas de morbimortalidade. Esses achados foram demonstrados em várias coortes com dados de homens e mulheres, de diferentes raças e vários países.[1]

Conclusão

Desenvolvemos uma classificação para a ACR. Nossos resultados encontraram valores mais altos em todas as faixas de classificação de capacidade funcional quando comparados aos de Cooper e do FRIEND. Esses valores podem fornecer uma interpretação mais precisa da ACR em uma grande amostra da população brasileira, com alto nível socioeconômico e ausência de cardiopatia estrutural, quando comparados aos padrões anteriores, baseados em estimativas da carga de trabalho da VO2máx.

Introduction

Cardiorespiratory fitness (CRF) is inversely associated with risk of cardiovascular disease, all-cause mortality, and mortality attributable to various cancers.[1] Improvements in CRF are associated with a reduced mortality risk, and small increases in CRF (e.g., 1–2 METs) are associated with considerably lower (10–30%) adverse cardiovascular event rates.[1,2] The most important parameter associated with an individual’s physical conditioning is their maximal oxygen uptake (VO2max). VO2max is an objective and independent prognostic indicator for cardiovascular disease, and is the most widely used and reliable test for assessing aerobic exercise capacity.[1,3]

CRF may be measured either using a treadmill with conventional gas analysis equipment (CPX) or predicted from equations based on treadmill speed, incline, or time to complete a treadmill exercise test. However, there are challenges in ensuring the validity of predicted VO2max results based on equations using treadmill speed and incline, or protocol time. This is particularly true when attempting to document a link between CRF and long-term morbidity/mortality.[4] As such, estimated VO2max may not accurately reflect physical fitness.

The search for normative values for CRF is a worthy pursuit, and there is a clear need to define the cutoff points for what is “fit” versus “unfit” by sex and age group as it relates to morbidity and mortality outcomes. Previous studies using data from the Cooper Clinic have defined “unfit” as the bottom 20% of the VO2max distribution and “fit” as the upper 80%.[5]

In Brazil, Almeida et al.[6] published a large Brazilian population sample (called AEMA table) with reference standards for functional capacity from CPX and showed important discrepancies in the classification of CRF when compared to other tables widely used in our setting (American Heart Association,[7] Cooper Clinic,[8] and Universidade Federal de São Paulo).[9]

In our institution the most widely used data for CRF referrals are based on the Cooper Clinic data. These data classified an individual’s VO2max based on the ACSM Guidelines for Exercise Testing and Prescription, first published in 1995.[10] The tables used for classification relied on data from the Cooper Clinic (Dallas, TX) and provided percentiles for men and women based on individual results from either a maximal Balke treadmill test, a 12-minute run test, or 1.5-mile run test.[11]

More importantly, recent data of 2,525,827 adults representing eight high- and upper-middle-income countries showed that there has been a meaningful overall decline in the CRF of adults since the year 1980. This decrease has progressively increased in magnitude over time, suggest a corresponding decline in overall population health. The report states there is a need for continuous national and international surveillance systems to monitor health and fitness trends, especially among low- and middle-income countries for which no data currently exist.[12]

The purpose of this report was to develop reference standards for functional capacity by establishing CRF values derived from cardiopulmonary exercise testing (CPX) in a large Brazilian population sample with a supposed high socioeconomic level and free of structural heart disease. Using VO2max, we compared our results with that of the Cooper Clinic [11] and data from the FRIEND Registry.[13]

Methods

Participants

We analyzed the data collected from consecutive individuals who underwent CPX between January 1, 2000, and May 31, 2016. These data were collected from four Fleury Laboratory units, which are large private cardiology referral laboratories in southern Brazil, as the tests were conducted by a private clinic, the participants had a supposed higher socioeconomic status. Six cardiologists participated, of which all had experience in conducting exercise and cardiopulmonary testing. The following variables were available from this report: indications for the test as physical fitness assessment, age, weight, height, medication use, whether the VO2uptake was considered maximum or peak, the value of VO2uptake (mL.kg-1.min-1 and mL.min- 1), if the resting electrocardiogram traces were normal or altered (ischemia, bundle branch block, second and third AV block, atrial fibrillation, left ventricular hypertrophy, and pre-excitation syndrome), or if the test result was considered abnormal (ischemic or suggestive of ischemia) or normal. A database was constructed using these variables. The inclusion criteria were: checkup or aerobic evaluation as the indication, VO2max values available, a normal electrocardiogram, normal test results, and no medication use that could influence the VO2uptake.

The exclusion criteria were: abnormal test results (see inclusion criteria), or medication use that could influence VO2uptake (beta blockers, medications for chronic obstructive pulmonary disease, or antiarrhythmics).

With these criteria, we were able to obtain the VO2max in a population considered to be free of structural heart disease and compare the results with the data from the Copper Clinic.

Our sample population was mostly from the city of Sao Paulo, a megalopolis with many immigrants, cultures, and ethnicities. As we have previously stated, our participants had a supposed higher socioeconomic status and perhaps most of them should be considered “physically active”.

VO2max

We used the criteria reported by Howley et al.[14] and Balady et al.[15] to define the VO2max criteria that was maintained for the entire cohort. VO2max was defined by two or more of the following criteria: 1) respiratory exchange ratio (RER) >1.10, 2) at least 95% of the age-predicted maximal heart rate [220 − age (in y)], 3) a plateau in the VO2uptake curve despite increasing the exercise intensity until exhaustion (≤2.1 mL.kg-1.min-1 to the next level), or 4) clinical volitional exhaustion (maximal voluntary effort according to the Borg scale that ranges from very, very easy = 1 to exhaustion = 10). Samples were obtained breath by breath and averaged over 30-second time frames. If a plateau was not reached, the highest VO2max during a 30-second stage was used.

Functional capacity was evaluated based on percentile ranking of VO2max and CRF was classified as very poor (<20%), poor (20-40%), fair (40-60%), good (60-80%), excellent (80-90%), and superior (>90%).[11]

All institutional units used the Vmax Encore (SensorMedics, Norma Linda, CA) gas analyzer. Flow calibration was performed by a 3-l syringe, and gas analyzers were calibrated using two standard gases (gas 1:16% O2, 4% CO2; gas 2: 26% O2, 0.0% CO2) according to the recommended manufacturer instructions prior to each use.

Treadmill protocol

The ramp treadmill protocol was used for all tests and was based on the patient’s previous aerobic condition. The test was individualized with a two-minute warm-up phase starting as low as 4.0 km/h and increasing at increments of 1.0 km/h, up to the tolerance limit of the subject. All tests started at a grade of 0%, and the grade was increased up to 20% (the objective being to have most tests fall within the 8 to 12-minute range). The average maximal velocity and grade during the test protocol were 12.0 km/h (range 4–20 km/h) and 4.5% (range 0–20%), respectively. The CPX was carried out according to the recommended standards provided in recently published guidelines.[16,17]

Ethics statement

The study was approved by the review board/ethics committee of the Fleury Institute (CAAE: 63362116.1.0000.5474) and complied with the Declaration of Helsinki. The Fleury Institute review board/ethics committee considered informed consent unnecessary owing to the characteristics of this study (retrospective database analysis).

Statistical analyses

Descriptive data are presented as mean ± standard deviation (SD) and categorical data are reported as frequencies (percentages). We used an analysis of variance to compare differences in VO2max values between the sexes and across age groups. To determine differences by analysis of variance, the Tukey test was applied for post-hoc analysis if significance was observed. Pearson’s correlation was used to assess the correlation of VO2max with the quantitative covariates. An ANOVA test was used for the quantitative covariables. A Kappa test was used to assess agreement between the databases. Analysis of linear regression was performed with the variables age, sex, weight, and height to elaborate a the VO2peak prediction equation. We tested the normality of the main outcome quantitative variables by the Kolmogorov-Smirnov (KS) test and there was a normal distribution. SPSS statistical software, version 22.0 (IBM Corp., Armonk, NY), was used for all analyses. All tests with a significance of P<0.05 were considered statistically significant.

Results

The initial cohort included 24,929 tests. We excluded 5,262 tests because they were considered to be peak VO2 values, 704 because they had electrocardiogram abnormalities, 812 because of medication use that could influence the VO2max results, and 235 because of incomplete data (figure 1). The final cohort included 18,186 tests, 12,552 men and 5,634 women ranging in age from 7–84 years. Overall, the VO2max was 39.9±8.6 mL.kg-1.min-1 (range 11.0–75.7 mL.kg-1.min-1). We included only three individuals older than 80 years, and the VO2max for all these individuals revealed a mean of 24.0±5.4 mL/kg/min. In the age group ≤12 years, the mean age was 11.4±1.2 and 11.2±0.7 and the mean VO2max was 46.3±9.5 and 44.7±7.5 for boys (n = 22) and girls (n = 13), respectively.

Figure 1

– Flowchart of the recruitment strategy and inclusion profile for the study.

In the age group of 70–79 years, we had 62 tests; 48 men and 14 women with a mean VO2max of 28.7±6.7 mL/kg/min and 23.4±5.9 mL/kg/min, respectively. There was a negative percentage variation among all age groups between men and women being greater in the older groups (Table 1). In post hoc analysis, there was a significant difference in mean VO2max between the age groups, both among women and men, except in women between the ages of 60-69 and 70-79 (p=0,437).

Table 1

– Descriptive characteristics of the Fleury cohort*

	Age group (y)*
	<19	20-29	30-39	40-49	50-69	60-69	70-79	ALL
Men	n=403	n=1201	n=4427	n=4383	n=1728	n=362	n=48	n=12552
Age (y)	16.2±2.2	25.7±2.8	35.0±2.8	44.0±2.8	53.4±2.7	63.3±2.7	72.4±2.5	40.2±10.2
Height	175.8±9.7	177.9±6.8	177.9±6.7	177.3±6.6	176.4±6.2	174.8±6.4	173.0±6.7	177.3±6.8
Weight	72.1±15.8	80.2±11.8	82.8±11.4	82.8±11.6	82.3±11.1	81.1±11.5	79.3±9.1	82.1±11.8
BMI	23.2±4.0	25.3±3.1	26.1±3.0	26.3±3.1	26.5±3.2	26.5±3.2	26.5±2.9	26.1±3.2
VO2max	48.7±8.0	45.0±7.5	43.5±7.9	41.6±7.8	38.6±7.9	33.7±7.1	28.7±6.7	42. ±8.3
% Var		-7,6	-3,3	-4,4	-7,2	-12,7	-14,8
Women	n=123	n=732	n=2028	n=1985	n=624	n=128	n=14	n=5634
Age (y)	16.0±2.4	25.9±2.6	34.9±2.8	43.9±2.7	53.4±2.7	63.5±2.7	72.3±1.8	39.3±9.7
Height	163.7±7.4	164.8±6.3	164.4±6.0	163.5±5.9	162.8±5.9	160.8±5.4	158.1±5.6	163.8±6.1
Weight	60.7±12.3	61.0±9.1	62.1±9.8	62.5±9.2	62.9±9.9	62.6±9.8	64.5±9.9	62.2±9.6
BMI	22.5±3.9	22.4±3.0	23.0±3.3	23.4±3.1	23.7±3.3	24.2±3.6	26.1±5.0	23.2±3.2
VO2max	38.2±7.9	36.9±6.6	36.0±7.0	34.7±7.1	31.4±6.5	26.5±5.7	23.4±5.9	35.0±7.3
% Var		-3,4	-2,4	-3,6	-9,5	-15,6	-11,7

BMI: body mass index (kg/m

It should be noted in Table 2 that distribution of CRF based on the Fleury classification showed that the most recurrent response was “Good” at 20.2%. However, it was not statistically different from the 20.0% rate of the “Fair” and “Weak” groups (p-value = 0.640 and 0.650). It was also not different from the 19.8% of the “Very Weak” group (p-value = 0.280).

Table 2

– Distribution of the relative frequency of the VO2max classification

Fleury	%	p-value
Very weak	19.8%	0.280
Weak	20.0%	0.650
Fair	20.0%	0.640
Good	20.2%	Ref.
Excellent	9.8%	<0.001
Superior	10.2%	<0.001

Ref.= reference

The correlation of the quantitative variables with VO2max in Table 3 (transformed into percentages) showed that all correlations were statistically significant, but the values were low. The strongest correlation occurred between VO2max and age (-28.4%).

Table 3

– Correlation of quantitative variables with VO2max

	VO2max
	Corr (r)	p-value
Weight (Kg)	-7.5%	<0.001
Height (cm)	25.0%	<0.001
BMI (kg/m2)	-27.9%	<0.001
Age (years)	-28.4%	<0.001

Corr (r)= correlation

Tables 4 and 5 demonstrated that there was a mean difference in weight, height, BMI, and age among the different Fleury classifications.

Table 4

– Comparison of Fleury classifications with Weight, Height, BMI, and Age

Fleury Classification		Mean	SD	Min	Max	CI	p-value
Weight	Very weak	84.16	16.86	18.8	158.0	0.55	<0.001
	Weak	77.65	14.27	33.3	137.0	0.46
	Fair	75.42	13.27	36.0	185.0	0.43
	Good	72.79	12.12	32.0	117.0	0.39
	Excellent	70.96	11.84	12.5	105.0	0.54
	Superior	68.79	10.96	32.0	100.0	0.50
Height	Very weak	1.74	0.09	1.37	2.06	0.003	<0.001
	Weak	1.73	0.09	1.38	2.05	0.003
	Fair	1.73	0.09	1.17	2.00	0.003
	Good	1.73	0.09	1.42	2.05	0.003
	Excellent	1.73	0.09	1.42	2.05	0.004
	Superior	1.72	0.09	1.30	1.97	0.004
BMI	Very weak	27.76	4.22	5.8	48.4	0.14	<0.001
	Weak	25.72	3.25	16.9	39.2	0.10
	Fair	24.93	3.03	10.3	72.3	0.10
	Good	24.17	2.56	15.9	39.5	0.08
	Excellent	23.66	2.47	4.7	31.9	0.11
	Superior	22.99	2.20	16.3	34.5	0.10
Age	Very weak	40.38	10.13	9.0	77.0	0.33	0.027
	Weak	39.97	10.10	7.0	79.0	0.33
	Fair	39.91	10.20	11.0	79.0	0.33
	Good	39.71	10.10	10.0	77.0	0.32
	Excellent	39.89	9.99	11.0	74.0	0.46
	Superior	39.50	9.85	11.0	73.0	0.45

Table 5

– P-values for Table 4

		Very weak	Weak	Fair	Good	Excellent
Weight	Weak	<0.001
	Fair	<0.001	<0.001
	Good	<0.001	<0.001	<0.001
	Excellent	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001
	Superior	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001
Height	Weak	0.430
	Fair	0.945	0.932
	Good	0.064	0.946	0.429
	Excellent	0.005	0.295	0.049	0.753
	Superior	<0.001	0.042	0.003	0.248	0.983
BMI	Weak	<0.001
	Fair	<0.001	<0.001
	Good	<0.001	<0.001	<0.001
	Excellent	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001
	Superior	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001
Age	Weak	0.495
	Fair	0.338	1.000
	Good	0.050	0.883	0.959
	Excellent	0.518	1.000	1.000	0.991
	Superior	0.025	0.570	0.705	0.976	0.857

Table 6 shows the comparison between Fleury classification and qualitative covariables, including gender and age group, without statistical significance of the relationship.

Table 6

– Relationship of Fleury Classification with Sex and Age Group

		Very weak	Weak	Fair	Good	Excellent	Superior	Total	p-value
		%	%	%	%	%	%	%
Sex	Female	30.8	31.1	30.6	30.9	31.7	30.7	30.9	0.979
	Male	69.2	68.9	69.4	69.1	68.3	69.3	69.1
Age Groups	<19	2.9	2.8	2.9	2.9	2.9	2.8	2.9	1.000
	20-29	10.6	10.6	10.6	11.0	9.8	10.5	10.6
	30-39	35.2	35.5	35.3	35.1	35.4	35.6	35.3
	40-49	35.2	35.1	34.8	35.0	35.3	35.1	35.1
	50-59	13.0	13.0	13.0	12.9	13.2	13.0	13.0
	60-69	2.7	2.5	3.0	2.7	3.0	2.7	2.8
	70-79	0.3	0.4	0.4	0.4	0.4	0.3	0.4

Age, gender, body weight (kg), and height (m) were the only significant predictors of VO2max (R2=0.42, p <0.001). The resultant equation for VO2max was:

Table 7 shows CRF classified by percentiles according to the pre-specified criteria between Fleury classification, Cooper Clinic data, and FRIEND data using VO2max presented by age group, sex, and classification.

Table 7

– CRF classification by VO2max (ml/kg/min) between references (Ref) of Fleury (F), Cooper Clinic (C) and FRIEND (k) data

MALE
Age	Ref	Very weak	Weak	Fair	Good	Excellent	Superior
<19	F C	≤42,5 ≤35,0	42,6-46,8 35,1-38,3	46,9- 51,1 38,4-45,1	51,2- 55,6 45,25-50,9	55,7-58,6 51,0-55,9	≥58,7 ≥56,0
20-29	F C K	≤38,6 ≤33,0 ≤33,2	38,7-42,8 33,1-36,4 33,0-38,3	42,9-46,4 36,5-42,4 38,4-44,5	46,5-51,8 42,5-46,4 44,6-51,4	51,9-55,2 46,5-52,4 51,5-55,5	≥55,3 ≥52,5 ≥55,6
30-39	F C K	≤36,5 ≤31,5 ≤25,4	36,6-41,4 31,6-35,4 25,5-28,1	41,5-45,3 35,5-40,9 28,9-31,1	45,4-50,3 41,0-44,9 31,2-36,2	50,4-53,5 45,0-49,4 36,3-41,7	≥53,6 ≥49,5 ≥41,8
40-49	F C K	≤34,7 ≤30,2 ≤22,2	34,8-39,5 30,3-33,5 22,3-25,4	39,6-43,5 33,6-38,9 25,5-28,6	43,6-48,1 39,0-43,7 28,7-34,2	48,2-51,7 43,8-48,0 34,3-37,1	≥51,8 ≥48,1 ≥37,2
50-59	F C K	≤31,4 ≤26,1 ≤21,5	31,5-36,3 26,2-30,9 21,6-24,8	36,4-40,5 31,0-35,7 24,9-28,2	40,6-45,0 35,8-40,9 28,3-30,7	45,1-49,0 41,0-45,3 30,8-34,0	≥49,1 ≥45,4 ≥34,1
60-69 > 60 60-69	F C K	≤27,0 ≤20,5 ≤19,0	27,1-31,3 20,6-26,0 19,1-22,4	31,4-35,3 26,1-32,2 22,5-23,2	35,4-39,2 32,3-36,4 23,3-26,7	39,3-42,7 36,5-44,2 26,7-29,9	≥42,8 ≥44,3 ≥30,0
70-79	F K	≤22,6 ≤16,7	22,7-26,1 16,8-18,5	26,2-29,9 18,6-20,4	30,0-34,7 20,5-24,5	34,8-37,3 24,6-28,1	≥37,4 ≥28,2
FEMALE
Age	Ref	Very weak	Weak	Fair	Good	Excellent	Superior
<19	F C	≤31,7 ≤25,0	31,8-34,9 25,1-30,9	35,0-39,1 31,0-34,9	39,2-44,0 35,0-38,9	44,1-48,2 39,0-41,9	≥48,3 ≥42,0
20-29	F C K	≤31,1 ≤23,6 ≤21,6	31,2-34,9 23,7-28,9 21,7-28,1	35,0-38,2 29,0-32,9 28,2-33,6	38,3-42,6 33,0-36,9 33,7-38,8	42,7-45,6 37,0-40,9 38,9-42,6	≥45,7 ≥41,0 ≥42,7
30-39	F C K	≤29,9 ≤22,8 ≤17,0	30,0-33,7 22,9-26,9 17,1-20,1	33,8-37,2 27,0-31,3 20,2-22,5	37,3-42,1 31,4-35,6 22,6-26,0	42,2-45,2 35,7-40,0 26,1-30,0	≥45,3 ≥40,1 ≥30,1
40-49	F C K	≤28,3 ≤21,0 ≤15,8	28,4-32,2 21,1-24,4 15,9-18,4	32,3-36,2 24,5-28,9 18,5-20,7	36,3-41,0 29,0-32,8 20,8-23,4	41,1-44,2 32,9-36,9 23,5-26,2	≥44,3 ≥37,0 ≥26,3
50-59	F C K	≤25,4 ≤20,2 ≤14,9	25,5-28,8 20,3-22,7 15,0-16,6	28,9-32,4 22,8-26,9 16,7-18,2	32,5-36,8 27,0-31,4 18,3-20,7	36,9-40,8 31,5-35,7 20,8-22,6	≥40,9 ≥35,8 ≥22,7
60-69 > 60 60-69	F C K	≤21,3 ≤17,5 ≤14,0	21,4-23,4 17,6-20,1 14,1-15,4	23,5-27,0 20,2-24,4 15,5-16,7	27,1-31,5 24,5-30,2 16,8-18,8	31,6-34,3 30,3-31,4 18,9-20,5	≥34,4 ≥31,5 ≥20,6
70-79	F K	≤17,6 ≤12,8	17,7-19,7 12,9-14,2	19,8-23,2 14,3-15,4	23,3-27,9 15,5-16,9	28,0-32,8 17,0-18,0	≥32,9 ≥18,1

The FRIEND Registry did not include patients <19 years old. The Cooper Clinic database included patients > 60 years old and our data and the FRIEND data included patients in the 70-79-year-old age range. The VO2max values in our study were higher in all CRF classification and age groups in both males and females when compared to data from the Cooper Clinic and FRIEND registry. Table 8 shows a poor agreement and statistically significant using Kappa´s concordance between the three databases.

Table 8

– Kappa’s concordance of the Fleury classification and Cooper and FRIEND data

	Kappa	p-valor
Cooper	0.008	0.014
Friend	0.015	<0.001

Discussion

The current analysis represents, to our knowledge, the largest study of reference data on treadmill cardiorespiratory fitness using data obtained from CPX. In Brazil, the largest existing reference studies were in Herdy’s first report with 3,992 exams[18] and in their second report with 9,250 exams.[19] Herdy and Uhlendorf[18] published a Brazilian cardiorespiratory fitness classification based on maximum oxygen consumption, but the functional capacity in that study was classified according to the American Heart Association (AHA) guidelines, which were published in 1972.

We have demonstrated that all correlations are statistically significant (Table 3), but the values were low. The largest correlation was noted between VO2max and age, at −28.4%. The negative value in this case indicates that the greater the age, the lower the VO2max, and vice versa. However, this correlation was classified as being weak. The significance of the correlation is very closely related to the sample size, and since in this study we had an extraordinarily large sample, the weak correlation values were statistically significant.

As indicated in Table 7, the results by sex, functional capacity, and age groups in the Fleury record are higher when compared to those from the Cooper Clinic[11] and FRIEND registry.[13] The values of Kappa statistics less than 0.20 indicates a poor level of agreement between the databases (table 8), and are extremely low and should be considered different in daily practice. We cannot explain the differences between our results and the Cooper Clinic data. However, as mentioned by the FRIEND registry,[13] this may be related to the Balke protocol, “which can cause local fatigue of calf muscles and potentially an early test termination. This would result in a lower predicted VO2max”.[13] In fact, the Balke protocol presents characteristics that can compromise the VO2max measurement, especially when the test duration exceeds 15 minutes. This can lead to early fatigue due to velocity and increased incline, especially in individuals with reduced physical conditioning.[20] Regardless, in this study the results obtained for CPX are different from those derived from mathematical equations based on velocity and grade, such as those obtained by Cooper’s data.

Likewise, the differences we observed between our data and the FRIEND data are difficult to understand. Several factors influence CPX results, and we have demonstrated differences between the largest databases in our previous study.[21] We can speculate that these differences could be due to the level of previous physical conditioning, hereditary and genetic predisposition, socioeconomic status, nutritional level, sports culture, emotional stress, and other factors. The principal similarity between the studies was that the vast majority of participants were apparently healthy. In our previous studies, we performed a comparison of the direct measurement of the mean reference values for VO2max for each age group with other databases. In those studies, Norwegian[22,23] men and women presented higher cardiorespiratory fitness than in the United States[13] and Brazil.[21] This difference was also greater for the Norwegians when compared to the FRIEND Registry.[13]

In 2013, the American Heart Association affirmed the need to develop a registry that directly measured normative values of VO2uptake.[24] Unfortunately, we do not have morbidity or mortality data showing the relationship between CRF and all-cause/cardiovascular disease mortality in Brazil, so we usually extrapolate data from the United States.

While VO2max measured directly using ventilatory gas exchange techniques is recognized as the standard for determining CRF, CPX is not always available for routine clinical exercise testing. It is also considered costlier (although more vendors have now entered the market with cost reductions) and requires more specialized staff; however, the availability of trained personnel is currently much less of an issue than it was earlier. When CPX is not feasible, other procedures can be used to obtain an estimate of CRF. Maximal exercise test time or the maximal workload (speed and grade for treadmill tests or watts for cycle ergometer tests) from the tests can be used in regression equations that have been developed to estimate VO2max with standards errors of approximately ±10-15 of VO2max.[25] In addition, we have demonstrated that there was difference in CRF classification between our data (direct VO2max) and Cooper data (indirect VO2max) and FRIEND registry (direct VO2max). Therefore, we believe that direct measurements of VO2max should be the method of choice for assessing an individual’s CRF. However, we have developed a prediction equation for VO2max for our population that should be validated in future studies and compared with other Brazilian and international equations. In 2014, Almeida et al.,[26] developed a Brazilian Equation (BE) in healthy subjects, that was able to predict VO2peak(values close to those directly measured by CPX), and showed a very good performance in the internal validation test, while Jones and Wasserman differed significantly from the real VO2peak. More important, in the population from which BE was derived, the physical activity level represented the most important variable for the calculation of VO2peak.

There are some limitations that are common to all studies that use retrospective data and databank analyses, which are also present in our study. We tried to rule out any preexisting structural heart disease, results, or drugs that could influence the VO2max result. The term “considered to be free of structural heart disease” would not be appropriate for the entire study population because some individuals may have risk factors for cardiovascular disease (diabetes, obesity, etc.). Although all tests were performed to measure functional capacity, the choice of treadmill protocols was specific to each contributing institutional unit. While the sample size was large, the number of participants varied among the age groups, with the greatest representation in the 30- and 40-year-old age groups, and a lesser representation of those over 70-year-old (approximately 0.4 of the total sample). Our results suggest that future studies should seek greater representation from the younger and older age groups. All the tests were carried out at the Fleury laboratory units in the city of São Paulo, a megalopolis with more than 12 million people. However, it was still not possible to determine the patients’ geographical distribution.

Our data should preferably be used for patients with a supposed high socioeconomic status without known structural heart disease who are being evaluated for a physical fitness assessment. As such, it may perhaps be inadequate for the general population of Brazil, since it is likely that the level of physical conditioning, nutritional status, and socioeconomic level is lower in the general population. However, the sample size was large and all the tests were considered to involve maximal effort. This then provides more accurate reference values in relation to the VO2max estimation equations for laboratories that include CPX as part of the maximal exercise test measurements.

Regardless of the method used for CRF assessment, the ultimate goal is providing clinical relevance to the test result value. It is widely accepted that low-CRF is associated with increased rates of both morbidity and mortality. These findings have been demonstrated in multiple cohorts with data from men and women, in different races, and from multiple countries.[1]

Conclusions

We developed a classification for ACR. Our results found higher values in all classification ranges of functional capacity when compared to those of the Cooper Clinic and the FRIEND registry. These values could provide a more accurate interpretation of ACR in a large Brazilian population sample with supposed high socioeconomic level and an absence of structural heart disease when compared to previous standards that were based on estimates of VO2max workload.