Ventricular Rates in Sinus Rhythm and Atrial Fibrillation: A substudy of the Norwegian Exercise in Atrial Fibrillation (NEXAF) trial

Abstract

Bakgrunn: Atrieflimmer (AF) er den vanligste hjerterytmeforstyrrelsen og rammer over 45 millioner mennesker på verdensbasis. Rask elektrisk aktivitet i atriene kan føre til uregelmessig og potensielt høy ventrikkelfrekvens, noe som er rapportert å kunne oppstå under maksimal anstrengelse. Selv om moderat til intensiv aerob trening anbefales for pasienter med AF, er det begrenset med data om hjertefrekvens (HR) under trening hos denne pasientgruppen. Mål: Dette masterprosjektet hadde som mål å beskrive ventrikkelfrekvensen under AF-episoder som oppstod i forbindelse med fysisk aktivitet, og å undersøke maksimal hjertefrekvens (HRmax) sammenlignet med en aldersbasert formel utviklet basert på en frisk populasjon. Metode: Data fra den randomiserte kontrollerte studien Norwegian Exercise in Atrial Fibrillation trial (NEXAF) ble analysert. HRmax og maksimalt oksygenopptak (V̇O2peak) ble målt ved oppstart av studien under en kardiopulmonal belastningstest (CPET). Ventrikkelfrekvens under AF ble registrert med implanterbare hjertemonitorer (ICM), og HR under sinusrytme ble målt med pulsklokke (Garmin Venu SQ) eller pulsbelte. Lineær regresjon og parret t-test ble brukt for å sammenligne målt HRmax med den alderspredikerte formelen, og for å vurdere forskjeller i HR under AF og sinusrytme. Deltakerne ble gruppert i tertiler basert på predikert V̇O2peak for å utforske sammenhenger med ventrikkelfrekvens i hvile. Resultat: Totalt 310 verifiserte AF-episoder fra 21 deltakere oppstod i løpet av første fase av treningsintervensjonen, innenfor 6 timer før, etter eller under trening. Av disse oppstod 20 AF-episoder under trening hos 8 deltakere. Den alderspredikerte HRmax-formelen overvurderte målt HRmax med i gjennomsnitt 16,2 slag per minutt (bpm; p<0.001), og med henholdsvis 10,3 og 26,4 bpm når det ble skilt mellom bruk og ikke-bruk av betablokkere (alle p<0,001). Det ble ikke funnet noen signifikant forskjell mellom HR under trening i sinusrytme (141,1 bpm) og med AF (141,3 bpm; p=0,98). I hvile var ventrikkelfrekvens under AF konsekvent høyere enn hvilepuls, både på dag- og nattestid. En svak tendens til lavere ventrikkelfrekvens under AF-episoder på dagtid utenfor trening ble observert hos deltakere med høyere prosent av predikert V̇O2peak. Blant dem med AF under trening hadde betablokkerbrukere høyere ventrikkelfrekvens under AF sammenlignet med sinusrytme (16 bpm; 11 %; p=0,07), mens ikke-brukere hadde noe høyere ventrikkelfrekvens i sinusrytme (6 bpm; 4 %; p=0,13). Konklusjon: Studien gir ny innsikt i ventrikkelfrekvens ved AF i sammenheng med fysisk aktivitet. Høyintensitetstrening ser ut til å være godt tolerert blant pasienter med paroksysmal eller persisterende AF, uten tegn til overdreven ventrikkelfrekvens under AF-episoder. Større studier er nødvendige for å bekrefte funnene og øke den statistiske styrken. Nøkkelord: Atrieflimmer, Ventrikkelfrekvens, Hjertefrekvens, Maksimal hjertefrekvens, Trening, Fysisk aktivitet, V̇O2, Oksygen opptak, Fysisk formBackground: Atrial fibrillation (AF) is the most common arrythmia, affecting over 45 million people worldwide. Rapid electrical activity in the atria can cause irregular and potentially high ventricular rates, as reported observed during maximal exertion. Although moderate to vigorous aerobic exercise is recommended for AF patients, data on heart rate (HR) response during exercise are limited. Aim: This master project aimed to describe ventricular rate during AF episodes occurring with exercise, and to examining maximum heart rate (HRmax) compared to an age-predicting formula derived from a healthy population. Methods: Data from the Norwegian Exercise Atrial Fibrillation (NEXAF) randomized controlled trial (RCT) were analysed. HRmax and peak oxygen uptake (V̇O2peak) were measured via baseline cardiopulmonary exercise testing (CPET). Ventricular rates during AF were recorded by implantable cardiac monitors (ICM), and HR during sinus rhythm by sports watch (Garmin Venu SQ) or chest strap. Linear regression and paired samples t-test were used to compare measured HRmax to the age-predicting formula, and to assess HR differences during AF and sinus rhythm. Participants were grouped into tertiles of predicted V̇O2peak to explore associations with relative HR at rest. Results: In total, 310 verified AF episodes in 21 participants occurred during the first phase of exercise intervention within 6 hours prior to, after or during exercise. Of these, 8 participants experienced a total of 20 AF episodes during exercise. The age-predicted HRmax formula overestimated actual HRmax by an average of 16.2 beats per minute (bpm), and by 10.3 and 26.4 bpm when stratified into participants who were not using and using betablockers, respectively (all p<0.001). No statistical difference was found between HR during exercise in sinus rhythm (141.1 bpm) and during AF (141.3 bpm; p=0.98). At rest, ventricular rates during AF were consistently higher than resting HR, both during day and night. A weak trend toward lower ventricular rates during daytime AF episodes was observed in participants with higher percent of predicted V̇O2peak. Among those who experienced AF during exercise, participants who used betablockers exhibited higher ventricular rates during AF compared to sinus rhythm (16 bpm; 11%; p=0.07), while those who did not use betablockers exhibited slightly higher ventricular rates in sinus rhythm (6 bpm; 4%; p=0.13), however neither significant. Conclusion: This study provides novel insight into ventricular rate during AF in the context of exercise. High-intensity exercise appeared to be well tolerated among patients with paroxysmal or persistent AF, with no evidence of excessive ventricular rates during AF episodes. Larger studies are needed to confirm these findings and strengthen statistical power. Key words: Atrial Fibrillation, Ventricular rate, Heart rate, Maximum heart rate, Exercise, Physical activity, V̇O2, Oxygen consumption, Physical fitnes