Hjerte-lunge- og højre ventrikelfunktion i sundhed og sygdom

For fuldførelse af specifikke mål 1-2 vil protokollen være identisk. Specifikt mål 1 involverer analyse af patienter med HFrEF som defineret ovenfor; specifikt mål 2 involverer analyse af patienter med HFpEF som defineret ovenfor. Protokollen for specifikt mål 3 (analyse af udholdenhedsatleter) inkorporerer en anden protokol end den, der er beskrevet for specifikke mål 1-2.

For HFrEF- og HFpEF-patienter (specifikke mål 1-2): Der vil være et enkelt besøg til testning. Dette besøg vil involvere en baseline vurdering af hæmodynamikken ved hjælp af et Swan-Ganz kateter, efterfulgt af invasiv træningstest med et high-fidelity konduktanskateter, som leverer real-time RV PV loops. Swan-Ganz kateteret er et 7-fransk fleksibelt kateter, der rutinemæssigt bruges til hæmodynamisk vurdering til kliniske og forskningsmæssige formål (vi bruger i øjeblikket dette kateter til COMIRB #16-1635 og COMIRB #17-1042). Formålet med dette kateter er at bestemme baseline hæmodynamiske parametre (i "lægmands termer", at beskrive venstre- og højresidede fyldningstryk samt tryk i lungerne) og at bestemme hvilende hjertevolumen. Swan-Ganz kateteret vil blive indsat og fjernet efter opnåelse af disse målinger - det forventes, at denne procedure vil tage 10-15 minutter. Den primære investigator for denne undersøgelse, Dr. Cornwell, udfører rutinemæssigt disse procedurer i både kliniske og forskningsmæssige omgivelser og vil bruge standardteknikker til kateterindsættelse. Ultralydsvejledning vil blive brugt til at identificere den højre indre halsvene, hvor kateteret indsættes, og fluoroskopi vil blive brugt til at vejlede placeringen af ​​kateteret til hæmodynamisk overvågning.

Efter afslutning af den hæmodynamiske baseline-vurdering vil Swan-Ganz kateteret blive fjernet. Derefter vil high-fidelity-konduktanskateteret blive indsat i RV'en ved brug af standardteknikker. Dette kateter er også et 7-fransk fleksibelt kateter (anvendes i øjeblikket til COMIRB #17-1042), der har et trykmanometer på spidsen, sammen med flere konduktanselektroder, der kontinuerligt måler volumen i ventriklen - ved kontinuerligt at registrere ændringer i tryk og volumen gennem hele hjertecyklussen, genererer kateteret "PV-løkken". Disse katetre giver information, som ikke er tilgængelig med standard Swan-Ganz-katetre (se resultatmål anført ovenfor). Efter indsættelse af konduktanskateteret vil en arteriel linje blive placeret i enten venstre eller højre radial arterie ved hjælp af steril teknik og med ultralydsvejledning. Formålet med dette kateter er dobbelt: 1) at give en guldstandard vurdering af BP under træning; og 2) at måle arteriel iltmætning for at beregne et hjerteoutput ud fra Fick-ligningen. Baseline hæmodynamisk vurdering vil involvere overvågning i ca. 5 minutter under spontan vejrtrækning, efterfulgt af ca. 6 minutters vejrtrækning ved en kontrolleret respirationsfrekvens (12 gange pr. respiratorisk variation, efterfulgt af Valsalva-manøvre og vasomotorisk reaktivitet (inspiratorisk vejrtræknings-hold i 30 sekunder).

Efter indsættelse af konduktanskateteret, arteriekateteret og indsamling af baselinedata vil patienten blive placeret på et opretstående cyklusergometer. I tilfælde af at patienten ikke er i stand til at udføre oprejst træning, vil et liggende ergometer blive brugt. Patienten vil derefter gennemføre træningen ved to submaksimale arbejdsbelastninger (under deres ventilatoriske tærskel), der simulerer virkelige scenarier/normale daglige aktiviteter, efterfulgt af maksimal træning. For at opnå submaksimale data vil arbejdsbelastningen på cyklen begynde ved 0 Watt. Hvert 1.-2. minut øges arbejdsbelastningen støt, generelt i intervaller på 12,5-25 watt, indtil patienten angiver, at hastigheden af ​​opfattet anstrengelse (RPE)-score er 7-9 på en 6-20-punkts skala. 24 Denne arbejdsbyrde vil svare til "mild" træning eller steady-state 1. Arbejdsbelastning vil blive holdt på dette niveau i ca. 4-5 minutter, i hvilken tid hæmodynamiske data vil blive opnået. Derefter vil arbejdsbelastningen igen blive øget i trin på 12,5-25 watt, indtil deltageren angiver, at RPE-score er 11-13,24 Denne arbejdsbyrde vil svare til en "moderat" øvelse eller steady-state 2. Arbejdsbelastning vil blive holdt på dette niveau i ca. 4-5 minutter, i løbet af hvilket tidsrum hæmodynamiske data vil blive opnået. Patienten vil herefter få tildelt en 5-10 minutters pause. Efter pausen vil patienten gennemføre en symptombegrænset kardiopulmonal træningstest, hvorved arbejdsbelastningen begynder ved 0 Watt og generelt øges hvert 1-2 minut i intervaller på 12,5-25 Watt indtil udmattelse. Hæmodynamiske data vil løbende blive registreret, og endelige data vil blive indhentet ved den maksimale arbejdsbyrde opnået. Denne protokol vil tillade indsamling af data ved fem forskellige positioner: 1) liggende hvile; 2) opretstående hvile; 3) steady-state 1 eller "mild" træning; 4) steady-state 2 eller "moderat" motion; og 5) spidsbelastning. Blodprøver vil blive indsamlet på hvert af disse stadier: Blod vil blive testet for arterielle og venøse iltmætningsniveauer (for at beregne et Fick-hjertevolumen), samt et venøst/kapillært mælkesyreniveau med fingerstik. Mælkesyreniveauer vil blive brugt til at vurdere deltagerens arbejdsindsats på hvert trin af træningen (som en "tommelfingerregel" har submaksimale træningsniveauer et tilhørende mælkesyreniveau på under 4mmol/L. En fuldstændig blodtælling vil blive opnået i liggende hvileposition for at bestemme hæmoglobinkoncentrationen, som vil blive brugt til at beregne Fick-hjertevolumen under alle stadier af træningen. Efter afslutning af undersøgelsen vil patienten blive ført tilbage til liggende stilling og de-instrumenteret. Denne protokol minder meget om protokoller, der bruges som en del af COMIRB #16-1635 og #17-1042; baseret på vores erfaring med disse protokoller, forventes det, at denne undersøgelse vil vare cirka 4-5 timer.

For udholdenhedsatleter (specifikt mål 3): Der vil være to besøg til denne undersøgelse:

• Besøg 1: Baseline-vurdering: Dette besøg vil omfatte informeret samtykke, studietilmelding, historie og fysisk, efterfulgt af en ikke-invasiv kardiopulmonal træningstest (CPET) med stressekkokardiografi. CPET vil blive udført på følgende måde: et hvileekkokardiogram vil blive udført for at vurdere hjertestruktur og funktion og udelukke enhver strukturel sygdom. Atleten vil derefter gennemføre en symptombegrænset CPET, hvorved arbejdsbelastningen på ergometeret starter ved 0 Watt og øges med ca. 50 Watt intervaller hvert 1.-2. minut indtil udmattelse. Umiddelbart efter afslutningen af ​​testen vil ekkokardiografi blive gentaget for at vurdere vægbevægelse og hjertestruktur ved maksimal træning. Under denne test vil hjertefrekvens (HR) og rytme samt blodtryk (BP) løbende blive overvåget non-invasivt. I tilfælde af at der opdages abnormiteter i denne periode, vil patienten blive udelukket fra yderligere test. Resultaterne af testen vil blive kommunikeret med deltageren.

• Besøg 2: "Race-Day". På denne testdag vil deltagerne gennemføre en ikke-kontrast hjerte-MRI før og umiddelbart efter testning. Testen vil omfatte en tidsindstillet prøveperiode til gennemførelse af en 180 km cykelbegivenhed (distancen for cykeldelen af ​​en Ironman-begivenhed)22.

  • Baseline hjerte-MR: for at evaluere baseline hjertestruktur og funktion. Dette vil blive afsluttet i Brain Imaging Center på Anschutz Medical Campus.
  • Testning: Efter afslutning af hjerte-MR vil deltagerne blive eskorteret til laboratoriet for testning. Atleter vil gennemgå indsættelse af et Swan-Ganz-kateter ved brug af standardteknikker (som beskrevet ovenfor). Baseline hæmodynamisk vurdering vil blive opnået for at bestemme venstre- og højresidede fyldningstryk samt hjertevolumen. Spontan og kontrolleret vejrtrækning samt Valsalva-manøvre og vasomotorisk reaktivitet vil også blive opnået. Efter denne vurdering vil Swan-Ganz kateteret blive fjernet, og et konduktanskateter vil blive indsat for at opnå RV PV loops. Rygliggende hvileløkker vil blive erhvervet. Herefter vil atleten blive placeret på en opretstående cykel. Deltageren vil derefter gennemføre en tidsbestemt prøveperiode (dvs. vi registrerer den tid, der kræves for at gennemføre begivenheden). Distancen vil være den samme for alle deltagere og vil være 180 km (distancen for cykeldelen af ​​en Ironman-konkurrence)22. Deltagerne vil blive instrueret i at gennemføre begivenheden i et tempo, som de er komfortable med og er foreneligt med deres typiske racertempo. Pauser under cykling vil blive tildelt efter atletens ønske. Mad og drikke/snacks vil blive tildelt efter atletens anmodning (målet er at simulere et virkeligt løbsdagsscenarie). Under arrangementet vil HR og rytme samt BP løbende blive optaget. RV PV-sløjfer, såvel som gasudvekslingsmålinger via indirekte kalorimetri, vil blive analyseret kontinuerligt og registreret hvert 30. minut under arrangementet. Efter afslutning af begivenheden vil atleten blive placeret tilbage i rygliggende stilling, og hæmodynamisk vurdering efter begivenheden vil blive afsluttet. Dette vil omfatte erhvervelse af hvilende RV PV-sløjfer fra konduktanskateteret, efterfulgt af genindsættelse af Swan-Ganz-kateteret til spontan og kontrolleret vejrtrækning, samt en Valsalva-manøvre og vasomotorisk reaktivitet. Deltageren vil derefter blive de-instrumenteret og testfasen afsluttet. Baseret på vores erfaring med at udføre lignende vurderinger, kombineret med typiske cykeltider for at gennemføre 180 km cykelbegivenheder, forventes det, at denne test vil tage ~6 timer at gennemføre.
  • Post-Test hjerte-MRI: for at evaluere hjertestruktur og funktion efter afslutning af testen.