Mekanismer for anstrengelsesdyspnø ved fibrotisk interstitiel lungesygdom (Dyspnea_ILD)

Formålet med denne undersøgelse er at bestemme de fysiologiske mekanismer for åndenød (dyspnø) hos patienter med fibrotisk interstitiel lungesygdom (ILD) og at bestemme, hvordan vejrtrækning af supplerende ilt kan manipulere disse mekanismer for at forbedre dyspnø og træningskapacitet.

Forskningsspørgsmålet er todelt: (Mål 1) At bestemme de fysiologiske mekanismer ved anstrengelsesdyspnø hos patienter med fibrotisk ILD; (Mål 2) At bestemme virkningerne af hyperoksi på anstrengelsesdyspnø og træningsudholdenhed hos patienter med fibrotisk ILD.

Eksperimentel oversigt: Deltagere med fibrotisk ILD og kontroldeltagere vil rapportere til træningslaboratoriet ved fire separate lejligheder adskilt med minimum 48 timer mellem besøgene. Ved besøg 1 vil deltagere og kontroldeltagere gennemføre sygehistoriescreening, kronisk aktivitetsrelaterede dyspnø-spørgeskemaer, antropometriske målinger, lungefunktionsvurdering og en symptombegrænset inkrementel cyklustræningstest med henblik på fortrolighed. Ved besøg 2 vil deltagere og kontroldeltagere udføre lungefunktionstest efterfulgt af endnu en inkrementel cyklustræningstest. Detaljerede fysiologiske og sensoriske målinger vil blive opnået ved begge besøg, men den primære analyse vil være baseret på besøg 2 resultater. Data fra besøg 2 vil adressere mål 1. Besøg 3 og 4 vil omfatte lungefunktionstest efterfulgt af en konstant belastningscyklus træningstest ved 75 % af den maksimale inkrementelle arbejdshastighed under vejrtrækning, i randomiseret rækkefølge, enten rumluft eller hyperoksi (60 % oxygen). Deltagere og kontroldeltagere, der trækker vejret med hyperoksi ved besøg 3, vil indånde rumluft ved besøg 4 og omvendt, mens de er blindet for gaskoncentrationen. Et multi-par elektrodekateter, der kombinerer to balloner, vil blive indsat i spiserøret, og nær infrarød spektroskopi vil blive brugt til at måle vævsiltning ved besøg 2, 3 og 4. Data fra besøg 3 og 4 vil adressere mål 2.

Mål:

• Lungefunktion: simpel spirometri, plethysmografi, diffusionskapacitet, maksimale respiratoriske tryk, statisk compliance og rekyltryk vil blive udført ved besøg 1. Lungefunktionstest på besøg 2-4 vil kun omfatte spirometri og plethysmografi, således at total lungekapacitet og vitalkapacitet kan opnås til bestemmelse af operationelle lungevolumener.
• Dyspnø-evaluering: Dyspnø-intensitet og opfattet ubehag i benene vil blive evalueret i hvile, hvert minut under træning og ved spidsbelastning ved brug af den modificerede 10-punkts Borg-skala ved alle testbesøg. Efter træningsophør vil forsøgspersonerne blive bedt om at udtrykke deres hovedårsag(er) til at stoppe træningen (dvs. åndedrætsbesvær, ubehag i benene, kombination af vejrtrækning og ben eller en anden årsag) og vælge kvalitative deskriptorer for åndenød ved hjælp af et etableret spørgeskema .
• Kardio-respiratoriske reaktioner på træning: Standard kardio-respiratoriske foranstaltninger, herunder minutventilation, iltforbrug (VO2), kuldioxidproduktion, partialtryk af kuldioxid ved endetidal, tidalvolumen (VT) og vejrtrækningsfrekvens.
• Driftsvolumener vil blive afledt af dynamiske inspiratoriske kapacitet (IC) manøvrer. Arteriel iltmætning vil blive målt ved hjælp af pulsoximetri. Elektrokardiografi og blodtryk vil blive overvåget af sikkerhedsmæssige årsager.
• Respiratorisk mekanik: Diafragmatisk elektromyografi (EMGdi) vil blive målt ved hjælp af et multi-par elektrodekateter, der kombinerer to balloner til måling af esophageal og gastrisk tryk. Forholdet mellem EMGdi og EMGdimax vil blive brugt som et indeks for neural respirationsdrift. Forholdet mellem VT og vital kapacitet (VC) vil blive brugt til at repræsentere den mekaniske respons i åndedrætssystemet. Normalisering for EMGdimax og VC gør det muligt at standardisere stimulusintensiteten og sammenligne på tværs af individer. Således vil neuromekanisk afkobling af åndedrætssystemet blive bestemt som forholdet (eller interaktionen) mellem neural drift og den mekaniske respons af åndedrætssystemet (EMGdi/EMGdimax: VT/VC).
• Det mekaniske vejrtrækningsarbejde (WOB) vil blive beregnet som arealet inden for ensembles gennemsnitlige esophageal tryk-volumen loops.

Statistisk analyse:

Mål 1: Træningsresponshældninger (f.eks. Borg/VO2) vil blive bestemt. Kort fortalt vil efterforskerne få hældningen fra et plot af Borg vs. VO2 for hver deltagers og kontroldeltagers inkrementelle træningstest udført ved besøg 2. Efterforskerne vil bestemme den bivariate sammenhæng mellem Borg/VO2 hældning med VO2-hældninger af neuromekanisk afkobling, drev at trække vejret og VT-respons ved hjælp af Spearman-korrelationskoefficienter. Forskerne vil derefter tvinge alle tre prædiktorvariabler ind i en multivariat lineær regressionsmodel med Borg/VO2-hældning som udfaldsvariabel for at identificere den uafhængige sammenhæng mellem neuromekanisk afkobling med anstrengelsesdyspnø. Variabler vil blive transformeret til at tilnærme en normalfordeling, hvis det er nødvendigt, og prædiktorvariabler, der når statistisk signifikans, vil blive vurderet for en lineær sammenhæng med udfaldsvariablen.

Mål 2: Efterforskerne vil først bruge en parret t-test til at identificere ændringer i dyspnø og træningstid ved at sammenligne rumluftåndedræt med hyperoksi under konstantbelastningstræningstest på besøg 3 og 4. Multivariate modeller vil derefter blive udviklet ved hjælp af mellem-testen forskel i Borg dyspnø-skala og træningstid for hver enkelt person som udfaldsvariable. Prædiktorvariabler vil omfatte forskellen mellem test i neuromekanisk afkobling og dens individuelle komponenter. Udfalds- og prædiktorvariabler for dyspnøudfaldet vil være baseret på forskellen mellem disse variabler mellem test ved iso-tid (dvs. den maksimale tid, som patienten trænede i både rumluft- og hyperoksitests). Prædiktorvariabler for træningstid vil blive målt i slutningen af ​​testen.

Som eksplorative analyser vil efterforskerne gentage ovenstående multivariate lineære regressionsanalyser i IPF-undergruppen, og efterforskerne vil tilføje en kategorisk ILD-undergruppevariabel til disse analyser for at identificere andre inter-gruppe forskelle. Yderligere justering for potentielle konfoundere (f.eks. køn, kropsmasseindeks, computertomografi fibrose-score i høj opløsning) vil blive brugt i disse eksplorative analyser, hvis undergruppens prøvestørrelse er tilstrækkelig. En p-værdi < 0,05 vil blive betragtet som signifikant for alle analyser. Dataanalyse vil blive udført ved hjælp af Stata v11.2 (StataCorp, Texas, USA).