Beurteilung des Atemnotgefühls bei Patienten mit Mukoviszidose (CF_Dyspnea)

Der Zweck dieser Studie besteht darin, festzustellen, ob das Gefühl von Atemnot (Dyspnoe) bei Patienten mit Mukoviszidose (CF) qualitativ und quantitativ unterschiedlich ist im Vergleich zu gesunden Kontrollpersonen gleichen Alters und Geschlechts während des Trainings und um festzustellen, ob diese Unterschiede dadurch erklärt werden können Unterschiede in der Beatmungsreaktion auf körperliche Betätigung.

Das Verständnis des Fortschreitens der Dyspnoe während des Trainings wird es den Forschern ermöglichen, die pathophysiologischen Mechanismen dieses schwächenden Symptoms bei Patienten mit CF besser zu verstehen. Ein umfassenderes Verständnis der Mechanismen, die der Belastungsdyspnoe zugrunde liegen, könnte letztendlich zu neuen therapeutischen Interventionen (pharmakologisch und nicht-pharmakologisch) führen, die sich positiv auf die Belastungseinschränkungen bei CF auswirken würden. Eine gesunde Kontrollgruppe wird es den Forschern ermöglichen, die „normalen“ physiologischen und wahrnehmungsbezogenen Reaktionen auf körperliche Betätigung besser zu identifizieren, sodass direkte Vergleiche mit Patienten mit CF gezogen werden können.

Experimenteller Überblick: Teilnehmer mit CF und gesunde Kontrollteilnehmer melden sich für einen Besuch im Übungslabor. Zunächst werden eine Einverständniserklärung, ein Anamnese-Screening, eine Beurteilung chronischer aktivitätsbedingter Dyspnoe und anthropometrische Messungen eingeholt. Anschließend werden die Probanden mit dem Fahrradergometer, dem Atemgerät und den Symptomskalen vertraut gemacht. Anschließend erfolgt eine einfache Spirometrie-Untersuchung. Danach ruhen sich die Teilnehmer vor einem symptombegrenzten, inkrementellen Zyklus-Belastungstest aus. Detaillierte physiologische und sensorische Messungen werden während der Einarbeitungs- und Belastungstestsitzungen durchgeführt. Die Daten aus dem Belastungstest werden auf unsere Hypothesen eingehen.

Studienteilnehmer: Die Studie wird insgesamt 40 Teilnehmer umfassen. Von den 40 Teilnehmern werden 20 Patienten mit CF sein und 20 werden gesunde Kontrollpersonen gleichen Alters und Geschlechts sein.

Übungsprotokoll: Ein symptombegrenzter inkrementeller Belastungstest wird mit einem elektronisch gebremsten Fahrradergometer gemäß den empfohlenen Richtlinien durchgeführt. Der Test besteht aus einer 10-minütigen stationären Ruhephase, einem 1-minütigen Aufwärmen bei 0 Watt und einer schrittweisen Steigerung der Arbeitsfrequenz alle 2 Minuten um 20 Watt, bis die Symptome nachlassen.

Kennenlernsitzung mit den Messungen: Teilnehmer und Kontrollteilnehmer trainieren 2 Minuten lang bei jeder Intensität auf dem Fahrradergometer bei einer sehr niedrigen Arbeitsfrequenz (0 W und 20 W), um sich mit dem Fahrradergometer, dem Atemgerät und den Symptomskalen vertraut zu machen (siehe Details unten). ).

Lungenfunktion: Spirometrie und maximale Atemdrücke werden gemäß den Standardempfehlungen durchgeführt. Es wird ein im Handel erhältliches kardiopulmonales Testsystem (Vmax 229d mit Autobox 6.200 DL; SensorMedics, Yorba Linda, CA) verwendet und alle Messungen werden als Prozentsatz der vorhergesagten Normalwerte ausgedrückt.

Dyspnoe-Bewertung: Die Dyspnoe-Intensität (definiert als „das Gefühl von erschwerter oder erschwerter Atmung“) und wahrgenommene Beinbeschwerden werden in Ruhe, jede Minute während des Trainings und bei Spitzenbelastung anhand der modifizierten 10-Punkte-Borg-Skala bei allen Testbesuchen bewertet. Die Teilnehmer werden gebeten, ihre Dyspnoe während des Trainings vor der Intensitätsbewertung und am Ende des Trainings anhand der folgenden drei Deskriptoren zu beschreiben: (1) „Meine Atmung erfordert mehr Arbeit und Anstrengung“ (Arbeit und Anstrengung); (2) „Ich bekomme nicht genug Luft rein“ (unzufriedene Inspiration); (3) „Ich kann nicht genug Luft herausbekommen“ (unzufriedener Ablauf). Keiner der drei Deskriptoren kann gleichzeitig ausgewählt werden. Nach Beendigung des Trainings werden die Teilnehmer 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 werden für jeden Atemzug aufgezeichnet und über 30-Sekunden-Epochen gemittelt, einschließlich Atemminutenvolumen (V'E), Sauerstoffverbrauch (VO2) und Kohlendioxidproduktion ( CO2), Partialdruck des endexspiratorischen CO2, VT und Atemfrequenz (Vmax 229d mit Autobox 6.200 DL; SensorMedics, Yorba Linda, CA). Betriebsvolumina (d. h. endexspiratorische und endinspiratorische Lungenvolumina) werden wie zuvor beschrieben aus Manövern der dynamischen Inspirationskapazität (IC) abgeleitet. Eine indirekte Messung des neuronalen Atemantriebs wird nicht-invasiv mithilfe von bipolaren Oberflächenelektromyographie-Elektroden (EMG) durchgeführt, die wie zuvor beschrieben über den rechten parasternalen Interkostalen und dem Sternocleidomastoideus platziert werden. Aus Sicherheitsgründen wird die Elektrokardiographie mithilfe eines 12-Kanal-Elektrokardiogramms (EKG) überwacht, der Blutdruck wird mithilfe eines manuellen Blutdruckmessgeräts gemessen und die arterielle Sauerstoffsättigung wird mithilfe der Pulsoximetrie überwacht. Alle Belastungstests werden von erfahrenen Sportphysiologen durchgeführt. Tests mit CF-Patienten und gesunden Kontrollpersonen werden von einem Arzt überwacht. Belastungstests werden auf der Grundlage festgelegter Kriterien gemäß den Richtlinien des American College of Sports Medicine beendet.

Muskeloxygenierung und Hämodynamik: Die Muskeloxygenierung wird bei allen Teilnehmern nichtinvasiv mittels Nahinfrarotspektroskopie überwacht. Ein Vierkanal-Dauerstrich-Nahinfrarotspektroskop (Oxymon M III, Artinis Medical Systems, BV, Niederlande) wird verwendet, um Oxyhämoglobin, Desoxyhämoglobin und Gesamthämoglobin durch Messung der Lichtdämpfung bei Wellenlängen von 760 und 864 nm zu bestimmen und zu analysieren unter Verwendung von Algorithmen, die auf dem modifizierten Beer-Lambert-Gesetz basieren. Diese Daten werden für deskriptive Forschungszwecke verwendet, um den Zusammenhang zwischen der Muskelsauerstoffversorgung des Beins (Vastus lateralis) und der Atemmuskulatur (sternocleidomastoideus, parasternal und interkostal) sowie sensorischen Reaktionen auf körperliche Betätigung bei CF-Patienten zu untersuchen.

Computertomographie-Phänotypisierung: Vorhandene Computertomographie-Scans (CT) des Brustkorbs, die im Rahmen der routinemäßigen klinischen Praxis erstellt wurden, werden zu deskriptiven Untersuchungszwecken verwendet, um den Zusammenhang zwischen dem Ausmaß der Bronchiektasie vs. Schleimverstopfung vs. Lufteinschluss (basierend auf CF-spezifischer CT) zu untersuchen Scoring) auf die physiologischen und sensorischen Reaktionen auf körperliche Betätigung bei Patienten mit CF.

Wendepunkt der VT- und V'E-Beziehung: VT-Daten werden über 30-Sekunden-Epochen gemittelt und gegen V'E in Ruhe und über alle Trainingsintensitäten für jeden einzelnen Teilnehmer aufgetragen. Der Punkt, an dem VT von der Linearität abweicht und ein Plateau zu erreichen beginnt, wird als Wendepunkt der VT- und V'E-Beziehung definiert. Zwei verschiedene Beobachter bestimmen den Wendepunkt für jeden Teilnehmer während des inkrementellen Belastungstests, indem sie einzelne Hey-Plots untersuchen.

Statistische Analysedaten werden als Mittelwert ± Standardabweichung (SD) dargestellt, sofern nicht anders angegeben. Zwischen Gruppenvergleichen (CF vs. gesunde Kontrollgruppe) für beschreibende Merkmale, Trainingsreaktionen und Borg-Bewertungen an standardisierten Bewertungspunkten (20-Watt-Schritte, VT/Ventilationsminute (V'E)-Flexion und Peak) werden unter Verwendung ungepaarter t- Gegebenenfalls Tests mit Bonferroni-Korrekturen. Pearson-Korrelationskoeffizienten werden verwendet, um den Zusammenhang zwischen gemessenen Variablen zu untersuchen: parasternale Elektromyographie, Atemmuster, operative Lungenvolumina, Borg-Bewertungen und Trainingsvariablen. Gründe für den Abbruch des Trainings und qualitative Deskriptoren von Dyspnoe werden als Häufigkeitsstatistik analysiert und zwischen Kontroll- und CF-Teilnehmern unter Verwendung des exakten Fisher-Tests bei standardisierten 20-Watt-Schritten in Arbeitsfrequenz, VT/V'E-Flexion und Spitzenbelastung verglichen. Ein P-Wert von weniger als 0,05 wird als statistisch signifikant angesehen. Die statistische Analyse der Daten wird mit Stata v11.2 (StataCorp, Texas, USA) durchgeführt.

Stichprobengröße und Power-Berechnung: Die Bestimmung einer angemessenen Stichprobengröße für qualitative Deskriptoren von Dyspnoe bei CF ist schwierig, da in dieser Population nur begrenzte Daten vorliegen. Daher basiert die Stichprobengröße in der vorliegenden Studie auf früheren Studien zur Bewertung der Dyspnoe-Intensität und der VT-Reaktion bei Patienten mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung während des Trainings. In diesen Studien wurden statistisch signifikante Ergebnisse anhand einer Stichprobengröße von 16 unter folgenden Annahmen ermittelt: eine Standardabweichung von etwa 1,5 Einheiten, ein Unterschied von etwa 1,5 Einheiten zwischen dem VT/V'E-Wendepunkt und der Spitzenbelastung, ein zwei- Seitentest, 80 % Leistung und α = 0,05. Daher wird eine Stichprobengröße von 20 Teilnehmern der vorliegenden Studie wahrscheinlich über eine ausreichende Aussagekraft für die Analysen der Forscher verfügen.