Mechanismen der Belastungsdyspnoe bei fibrotischer interstitieller Lungenerkrankung (Dyspnea_ILD)

Der Zweck dieser Studie besteht darin, die physiologischen Mechanismen der Atemnot (Dyspnoe) bei Patienten mit fibrotischer interstitieller Lungenerkrankung (ILD) zu bestimmen und zu bestimmen, wie das Einatmen von zusätzlichem Sauerstoff diese Mechanismen manipulieren kann, um Dyspnoe und körperliche Leistungsfähigkeit zu verbessern.

Die Forschungsfrage ist zweigeteilt: (Ziel 1) Bestimmung der physiologischen Mechanismen der Belastungsdyspnoe bei Patienten mit fibrotischer ILD; (Ziel 2) Bestimmung der Auswirkungen von Hyperoxie auf Belastungsdyspnoe und Belastungsausdauer bei Patienten mit fibrotischer ILD.

Experimenteller Überblick: Teilnehmer mit fibrotischer ILD und Kontrollteilnehmer melden sich bei vier verschiedenen Gelegenheiten im Abstand von mindestens 48 Stunden zwischen den Besuchen im Übungslabor. Bei Besuch 1 absolvieren Teilnehmer und Kontrollteilnehmer ein Anamnese-Screening, Fragebögen zu chronischer aktivitätsbedingter Dyspnoe, anthropometrische Messungen, Lungenfunktionsbeurteilung und einen symptombegrenzten inkrementellen Zyklus-Belastungstest zur Eingewöhnung. Bei Besuch 2 führen Teilnehmer und Kontrollteilnehmer einen Lungenfunktionstest durch, gefolgt von einem weiteren inkrementellen Belastungstest. Bei beiden Besuchen werden detaillierte physiologische und sensorische Messungen durchgeführt, die primäre Analyse basiert jedoch auf den Ergebnissen von Besuch 2. Die Daten von Besuch 2 werden sich mit Ziel 1 befassen. Besuche 3 und 4 umfassen Lungenfunktionstests, gefolgt von einem Belastungstest mit konstantem Belastungszyklus bei 75 % der maximalen inkrementellen Arbeitsfrequenz, während in zufälliger Reihenfolge entweder Raumluft oder Hyperoxie geatmet wird (60). % Sauerstoff). Teilnehmer und Kontrollteilnehmer, die bei Besuch 3 Hyperoxie atmen, atmen bei Besuch 4 Raumluft ein und umgekehrt, während sie für die Gaskonzentration blind sind. Ein mehrpaariger Elektrodenkatheter, der zwei Ballons kombiniert, wird in die Speiseröhre eingeführt und Nahinfrarotspektroskopie wird verwendet, um die Sauerstoffversorgung des Gewebes bei den Besuchen 2, 3 und 4 zu messen. Die Daten der Besuche 3 und 4 dienen dem Ziel 2.

Messungen:

• Lungenfunktion: einfache Spirometrie, Plethysmographie, Diffusionskapazität, maximale Atemdrücke, statische Compliance und Rückstoßdruck werden bei Besuch 1 durchgeführt. Lungenfunktionstests bei den Besuchen 2-4 umfassen nur Spirometrie und Plethysmographie, damit die gesamte Lungenkapazität und die Vitalkapazität ermittelt werden können zur Bestimmung des operativen Lungenvolumens gewonnen werden.
• Dyspnoe-Bewertung: Die Intensität der Dyspnoe und die wahrgenommenen Beinbeschwerden werden in Ruhe, jede Minute während des Trainings und bei Spitzenbelastung anhand der modifizierten 10-Punkte-Borg-Skala bei allen Testbesuchen bewertet. Nach Beendigung des Trainings werden die Probanden gebeten, ihre Hauptgründe für das Abbrechen des Trainings zu verbalisieren (d. h. Atembeschwerden, Beschwerden in den Beinen, Kombination von Atmung und Beinen oder ein anderer Grund) und mithilfe eines etablierten Fragebogens qualitative Deskriptoren für Atemnot auszuwählen .
• Kardiorespiratorische Reaktionen auf körperliche Betätigung: Standardmäßige kardiorespiratorische Maßnahmen, einschließlich Atemminutenvolumen, Sauerstoffverbrauch (VO2), Kohlendioxidproduktion, Partialdruck des endexspiratorischen Kohlendioxids, Atemzugvolumen (VT) und Atemfrequenz.
• Das Betriebsvolumen wird aus Manövern der dynamischen Inspirationskapazität (IC) abgeleitet. Die arterielle Sauerstoffsättigung wird mittels Pulsoximetrie gemessen. Aus Sicherheitsgründen werden Elektrokardiographie und Blutdruck überwacht.
• Atmungsmechanik: Die Zwerchfellelektromyographie (EMGdi) wird mit einem mehrpaarigen Elektrodenkatheter gemessen, der zwei Ballons zur Messung des Ösophagus- und Magendrucks kombiniert. Das Verhältnis von EMGdi zu EMGdimax wird als Index für den neuronalen Atemantrieb verwendet. Das Verhältnis zwischen VT und Vitalkapazität (VC) wird verwendet, um die mechanische Reaktion des Atmungssystems darzustellen. Durch die Normalisierung von EMGdimax und VC kann die Reizintensität standardisiert und zwischen Individuen verglichen werden. Somit wird die neuromechanische Entkopplung des Atmungssystems als das Verhältnis (oder die Interaktion) zwischen neuronalem Antrieb und der mechanischen Reaktion des Atmungssystems (EMGdi/EMGdimax: VT/VC) bestimmt.
• Die mechanische Atemarbeit (WOB) wird als Fläche innerhalb des Ensembles berechnet gemittelte Druck-Volumen-Schleifen der Speiseröhre.

Statistische Analyse:

Ziel 1: Belastungs-Reaktions-Steigungen (z. B. Borg/VO2) werden bestimmt. Kurz gesagt, die Forscher erhalten die Steigung aus einem Diagramm von Borg vs. VO2 für den inkrementellen Belastungstest jedes Teilnehmers und Kontrollteilnehmers, der bei Besuch 2 durchgeführt wurde. Die Forscher werden die bivariate Assoziation der Borg/VO2-Steigung mit VO2-Steigungen der neuromechanischen Entkopplung und des Antriebs bestimmen zum Atmen und zur VT-Reaktion mithilfe von Spearman-Korrelationskoeffizienten. Die Forscher werden dann alle drei Prädiktorvariablen in ein multivariates lineares Regressionsmodell mit Borg/VO2-Steigung als Ergebnisvariable zwingen, um den unabhängigen Zusammenhang zwischen neuromechanischer Entkopplung und Belastungsdyspnoe zu identifizieren. Variablen werden bei Bedarf transformiert, um eine Normalverteilung anzunähern, und Prädiktorvariablen, die statistische Signifikanz erreichen, werden auf eine lineare Beziehung mit der Ergebnisvariablen hin bewertet.

Ziel 2: Die Forscher werden zunächst einen gepaarten T-Test verwenden, um Veränderungen in der Dyspnoe und der Trainingszeit zu identifizieren, indem sie die Raumluftatmung mit Hyperoxie während Belastungstests mit konstanter Belastung bei den Besuchen 3 und 4 vergleichen. Anschließend werden mithilfe des Zwischentests multivariate Modelle entwickelt Unterschied in der Borg-Dyspnoe-Skala und der Trainingszeit für jeden Einzelnen als Ergebnisvariablen. Zu den Prädiktorvariablen gehören der Unterschied zwischen den Tests in der neuromechanischen Entkopplung und ihre einzelnen Komponenten. Ergebnis- und Prädiktorvariablen für das Dyspnoe-Ergebnis basieren auf der Differenz dieser Variablen zwischen den Tests zur Isozeit (d. h. der maximalen Zeit, die der Patient sowohl für den Raumluft- als auch für den Hyperoxietest trainiert hat). Am Ende des Tests werden Prädiktorvariablen für die Trainingszeit gemessen.

Als explorative Analysen wiederholen die Forscher die oben genannten multivariaten linearen Regressionsanalysen in der IPF-Untergruppe, und die Forscher fügen diesen Analysen eine kategoriale ILD-Untergruppenvariable hinzu, um andere Unterschiede zwischen den Gruppen zu identifizieren. In diesen explorativen Analysen werden zusätzliche Anpassungen für potenzielle Störfaktoren (z. B. Geschlecht, Body-Mass-Index, hochauflösender Computertomographie-Fibrose-Score) vorgenommen, wenn die Stichprobengröße der Untergruppe ausreichend ist. Ein p-Wert < 0,05 wird für alle Analysen als signifikant angesehen. Die Datenanalyse wird mit Stata v11.2 (StataCorp, Texas, USA) durchgeführt.