Exercise Studies in Horses: 2. The Cardiac Response to Exercise in Normal Horses and in Horses with Chronic Obstructive Pulmonary Disease

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Abstract
SUMMARY The relationship of velocity (v) to heart rate (HR) and of kinetic energy (KE) to heart rate, were investigated in 6 normal horses and in 6 horses with chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Radiotelemetry was used to determine the heart rate while subjects were ridden on a 400 m track. Velocity was measured by stop-watch between 2 markers 50 m apart at the end of the track. Kinetic energy was calculated from the formula KE = 1/2 Mv2, where M = mass of horse, rider, saddle and bridle (kg) and v = velocity (metres per second). In all subjects, the relationship of velocity to heart rate was a linear one at each individual pace (i.e. walk, trot and gallop). There were however significant differences between the v/HR regression curves of each pace. These differences indicated that the increase in velocity per unit increase in heart rate was greater at the trot than at the walk, and greater at the gallop than at the trot. When data for all paces were combined, the relationship log v/log HR was a linear one. The above findings were also true of the relationship of kinetic energy to the heart rate. In horses, which reached maximal heart rate at a relatively low velocity, the v/HR curve became asymptotic. At comparable submaximal velocities, the heart rate of COPD subjects was approximately 20 beats per minute higher than that of normal subjects. This was also true when the term “kinetic energy per unit mass” was substituted for velocity. RÉSUMÉ On a cherché le rapport entre la vitesse (v) et la fréquence cardiaque HR et le rapport entre l'énergie cinétique (KE = 1/2 Mv2) et la fréquence cardiaque chez 6 chevaux normaux et chez 6 chevaux atteints de maladie pulmonaire obstructive chronique. On a établit ce qui suit: Chez les chevaux sains et chez les chevaux “pulmonaires”, les courbes de regression v/HR et 1/2 Mv2/HR étaient différentes de manière significative pour chaque allure. La relation entre v et HR et celle entre v et 1/2 Mv2étaient linéaires pour chaque allure, considérée séparément. Au contriare la combinaison des données obtenues aux différentes allures donna un rapport variant de manière exponentielle jusqu'au point de fréquence cardiaque maximale. Quand l'énergie cinétique fut exprimée en termes d'énergie cinétique par unité de masse (1/2 Mv2)/m le rapport des valeurs obtenues à la fréquence cardiaque variait de manière exponentielle jusqu'à la fréquence cardiaque maximale. A des vitesses légèrement inférieures à la vitesse maximale, le rythme cardiaque des chevaux atteints de maladie pulmonaire obstructive était supérieur d'environ 20 battements par minute à celui des chevaux sains. Les résultats ci-dessus sont analysés et comparés avec ceux obtenus dans des études analogues chez l'homme. On considère également que chez le cheval de selle travaillant aux trois allures, la courbe log /HR fournit une illustration plus pratique et plus précise de l'aptitude de l'effort en fonction du rythme cardiaque. ZUSAMMENFASSUNG Die Beziehung von Geschwindigkeit (v) zur Herzschlagfrequenz (HR) und von kinetischer Energie (KE = 1/2 Mv2) zur Herzschlagfrequenz wurde bei sechs gesunden und bei sechs chronisch-lungenkranken Pferden untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass sich in jeder Gangart signifikante Unterschiede zwischen den Regressions-geraden v/HR und 1/2 Mv2/HR gesunder und chronischlungenkranker Pferde nachweisen lassen (p2 zu HR waren linear in jeder Gangart; wenn aber die Resultate für alle Gangarten kombiniert wurden, zeigte sich eine exponentielle Beziehung bis zum Punkt der maximalen Herzschlagfrequenz. Dort wurde die Kurve asymptotisch bei Pferden, die ihre maximale Herzschlagfrequenz schon bei relativ tiefen Geschwindigkeiten erreichten. Wurde KE ausgedrückt als kinetische Energie pro Masseneinheit blieb die Beziehung zur Herzschlagfrequenz exponentiell, bis die maximale Frequenz erreicht wurde. Bei submaximalen Geschwindigkeiten lag die Herzschlagfrequenz der lungenkranken Pferde ungefähr 20 Schläge pro Minute höher als bei gesunden Tieren (p<0.02). Die obigen Befunde werden diskutiert und verglichen mit analogen Untersuchungen am Menschen. Es wird geschlossen, dass bei Reitpferden die im Schritt, Trab und Gallop gearbeitet werden, die Beziehung log ½/log HR genauere und nützlichere Informationen über das Verhältnis von Arbeitskapazität zu Herzschlagfrequenz liefert als die konventionelle v/HR Analyse.