Auswirkungen von Exergame bei Patienten mit hohem kardiovaskulärem Risiko.

Einleitung Herz-Kreislauf-Erkrankungen (CV) sind weltweit eine der Hauptursachen für vorzeitigen Tod und Morbidität. Es ist allgemein bekannt, dass Alter, Geschlecht, Bluthochdruck, Dyslipidämie, Diabetes und Rauchen die Hauptrisikofaktoren sind, die eine kardiovaskuläre Erkrankung verursachen können[1]. Viele andere kardiovaskuläre Risikofaktoren und ihre Marker wurden in neueren Studien identifiziert. Unter diesen sind die kardiorespiratorische Fitness (CRF) und die endotheliale Dysfunktion starke Prädiktoren für das Risiko, eine CV-Erkrankung zu entwickeln[2, 3]. Darüber hinaus ist das epikardiale Fettgewebe ein viszerales Fett, das sich im Epikard des Herzens ansammelt und kürzlich als neuer Index für das kardiovaskuläre Risiko angesehen wurde [4, 5].

Es ist allgemein bekannt, dass regelmäßige Bewegung (körperliche Aktivität) bei der Vorbeugung und Behandlung von kardiovaskulären Risikofaktoren wirksam ist, indem sie die gesundheitsbezogene Fitness verbessert[6]. Trotz der gesundheitlichen Vorteile regelmäßiger Bewegung nehmen viele Patienten mit kardiovaskulären Risikofaktoren aus Gründen wie Zeitmangel, Motivation oder Interesse häufig nicht an regelmäßiger Bewegung teil.

In den letzten Jahren wurde ein neues Übungsprogramm namens Exergame als Ergebnis der technischen Fortschritte bei Spiel- und Virtual-Reality-Programmen entwickelt. Exergames sind interaktive Videospiele, die die Möglichkeit bieten, die körperliche Aktivität zu steigern, indem sie die Bewegung des gesamten Körpers erfordern[7] und sich als alternative Trainingsmodalität erweisen. Darüber hinaus werden Exergames eingesetzt, um pädiatrische Fettleibigkeit zu bekämpfen[8], die körperliche Leistungsfähigkeit älterer Menschen zu verbessern[9] und die motorische Rehabilitation nach Schlaganfall zu erleichtern[10]. Allerdings haben nur wenige Studien die Auswirkungen von Exergaming auf Risikofaktoren im Zusammenhang mit CV oder chronischen Erkrankungen untersucht. Damit sich Exergames in Zukunft als Rehabilitationsprogramm zur Vorbeugung und Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen weiterentwickeln können, ist es außerdem notwendig, es mit traditionellen Aerobic-Übungen zu vergleichen.

Daher war das Ziel dieser Studie, die Auswirkungen von Exergame- und Laufbandübungen auf die kardiorespiratorische Fitness (CRF), die Endothelfunktion, das epikardiale Fett, kardiometabolische und anthropometrische Parameter bei Patienten mit hohem kardiovaskulärem Risiko zu vergleichen.

Methoden Teilnehmer und Studiendesign Diese monozentrische Studie wurde vom Institutional Review Board des Kosin University Gospel Hospital (Protokoll Nr. KUGH 2016-06-029). 64 Patientinnen mit einem 10-Jahres-Risiko-Score für die Framingham-CV-Erkrankung von über 20 % wurden in diese Studie aufgenommen [11, 12]. Alle Teilnehmer nahmen freiwillig an der Studie teil und unterschrieben eine Einverständniserklärung, in der sie dem Studienverfahren zustimmten. Um die Fehlerquote aufgrund von Geschlechtsunterschieden und physiologischen Reaktionen so weit wie möglich zu reduzieren, wurden unter Berücksichtigung der hormonellen Veränderungen, die während der Menstruation auftreten, nur postmenopausale Frauen rekrutiert. Die Einschlusskriterien waren postmenopausale Frauen im Alter von ≤ 80 Jahren, die in den letzten 3 Monaten nicht an regelmäßiger körperlicher Betätigung teilgenommen haben. Die Ausschlusskriterien waren resistenter Bluthochdruck, jede systemische Erkrankung, einschließlich einer signifikanten Lebererkrankung, neurologische Störungen, bösartige Erkrankung, Nierenversagen, chronisch obstruktive Lungenerkrankung, Herzklappenerkrankung, ein positiver Laufbandtest, eine Vorgeschichte von akutem Koronarsyndrom, Myokardinfarkt oder jeglicher Revaskularisation Eingriff oder Muskel-Skelett-Patienten, für die Bewegung unmöglich war. Die Patienten wurden randomisiert der Exergame- (EG: n=22), Laufband- (TM: n=22) oder Kontrollgruppe (n=20) zugeteilt.

Alle Probanden wurden über einen Zeitraum von zwei Tagen vor und nach 3 Monaten Training getestet. Beim ersten Besuch wurden die Größe, das Gewicht, der Taillenumfang (WC), die Blutentnahme und der Blutdruck (BP) der Testperson nach 8 Stunden Fasten erhalten. Beim zweiten Besuch wurden nach 4-stündigem Fasten eine brachialarterienflussvermittelte Dilatation (FMD), epikardiale Fettdicke (EFT), gemessen durch Echokardiographie, und CRF-Tests durchgeführt. Darüber hinaus wurden die Probanden gebeten, vor allen Tests 24 Stunden lang auf übermäßige Bewegung, übermäßiges Essen und Koffeinkonsum zu verzichten.

Die kardiorespiratorische Fitness CRF wurde mit einem Laufband-Testprotokoll bewertet[13]. Der Test wurde auf einem programmierbaren Laufband (GE CASE T2100; GE Medical Systems, Milwaukee, WI, USA) unter Verwendung eines Ramp-Protokolls bis zur Erschöpfung in einem temperierten Raum (21–23°C) durchgeführt. Der Herzrhythmus wurde kontinuierlich mit einem 12-Kanal-Elektrokardiogrammsystem überwacht. Die Blutdrucküberwachung wurde unter Verwendung eines automatisierten Geräts (Suntech Tango; Suntech Medical, Morrisville, NC, USA) durchgeführt. Ventilation (VE), Sauerstoffaufnahme (VO2) und Kohlendioxidabgabe (VCO2) wurden unter Verwendung eines computergestützten Systems (Cosmed K4b2, Cosmed Ltd., Rom, Italien) gemessen. Der Test wurde beendet, wenn die bewertete wahrgenommene Anstrengung (RPE) des Probanden größer als 17 war, das Atemaustauschverhältnis größer als 1,05 war, die Sauerstoffaufnahme trotz erhöhter Arbeitsbelastung ein Plateau erreicht hatte oder der Proband den Testabbruch verlangte. Die höchste aufgezeichnete Sauerstoffaufnahme wurde als VO2-Spitze jeder Person definiert.

Flow-Mediated Dilatation FMD wurde in der Brachialarterie gemäß den aktuellen Richtlinien gemessen[14]. Nachdem sich der Proband 10 bis 20 Minuten in Rückenlage ausreichend entspannt hatte, wurde der Ausgangswert gemessen. Eine zweidimensionale Ultraschalluntersuchung (Vivid 7; General Electric, Horten, Norwegen) wurde unter Verwendung einer 10-MHz-Linear-Array-Schallkopfsonde durchgeführt. Nach der Grundlinienmessung wurde eine reaktive Hyperämie durch fünfminütiges Aufblasen einer pneumatischen Manschette auf 180–200 mmHg (50 mmHg höher als SBP) am Unterarm induziert. Für den Spitzendurchmesser der Arteria brachialis wurde der Durchmesser 40–60 Sekunden nach dem plötzlichen Ablassen der Manschette aufgezeichnet. Der durch reaktive Hyperämie induzierte prozentuale FMD-Wert wurde als relative Änderung gegenüber dem Ausgangswert ausgedrückt (% FMD = 100 × [Durchmesser nach Hyperämie – Ausgangsdurchmesser]/Ausgangsdurchmesser). Am Höhepunkt der R-Zacke des Oberflächenelektrokardiogramms wurde jeder Durchmesser dreimal während zwei Herzschlägen gemessen und die Durchschnittswerte wurden für die abschließende Analyse verwendet.

Dicke des epikardialen Fettgewebes Epikardiales Fettgewebe wurde gemessen, indem EFT mittels Echokardiographie beurteilt wurde[15]. Die echokardiographische Beurteilung der EFT wurde als der echofreie Raum zwischen der Außenwand des Myokards und der viszeralen Schicht des Perikards definiert. Eine zweidimensionale Standard-Echokardiographie wurde mit dem Patienten in der linken Seitenlage unter Verwendung eines 3,5-MHz-Wandlers (Philips iE33, Philips Medical Systems, Bothell, WA, USA) durchgeführt. Der echokardiographische EFT-Test wurde vertikal von der freien Wand des rechten Ventrikels am endsystolischen Punkt in 3 Herzzyklen durchgeführt. Eines der Hauptprobleme bei EFT-Messungen ist die Inkonsistenz der Messorte. Daher wurde in dieser Studie der EFT-Wert unter Berücksichtigung des Durchschnitts der parasternalen langen Achse, der parasternalen kurzen Achse und der apikalen 4-Kammer-Ansicht aufgezeichnet. Darüber hinaus wurde der Forscher zur Minimierung von Beobachtungsfehlern in A-priori- und Post-hoc-Analysen gegenüber dem Ausgangswert verblindet.

Bewegungstraining Die EG-Gruppe führte Übungen mit dem Exer Heart-Gerät (D&J Humancare, Seoul, Südkorea) durch, das aus einem Lauf-/Sprungbrett und einem mit dem Brett verbundenen Bildschirm bestand (Abbildung 1). Das Übungsprogramm "Alchemist's Treasure", ein laufbasiertes Exergame, bewegt den Avatar entsprechend den Bewegungen des Benutzers und wurde für die Übungssitzung verwendet. "Alchemist's Treasure" ist ein Spiel, bei dem der Benutzer anregende Musik hört, mit dem Avatar rennt, Hindernissen ausweicht und mithilfe der vorderen, hinteren, linken und rechten Sensoren auf dem Übungsbrett Gegenstände gewinnt (Abbildung 2). Die Testperson kann die Geschwindigkeit der Avatarbewegung steuern, indem sie die Geh- oder Laufgeschwindigkeit auf dem Brett anpasst. Außerdem schadet das Exer-Herz-Spiel den Gelenken nicht, da die Aktivitäten auf dem weichen Material des Übungsbretts ausgeführt werden.

Das Exergame kann aufgrund der Eigenschaften des Programms die Intensität nicht kontinuierlich aufrechterhalten, indem es die Geschwindigkeit und Neigung wie eine Laufbandbewegung festlegt. Andererseits ist der größte Vorteil des Exergames der Spaß. Diese Studie erzwang keine Trainingsintensität, um den Patienten zu ermöglichen, das Exergame zu genießen. So trainierten die Patienten während der Trainingszeit 40 Minuten pro Tag in einem selbstgewählten Tempo. Stattdessen überwachten wir die individuelle Trainingsintensität durch Überwachung der Herzfrequenz (Polar RS400sd; Madison Height, Michigan, USA) und zeichneten die Ruhe-, minimale, maximale und durchschnittliche Herzfrequenz während des Exergame-Trainingszeitraums auf. Die Ruhefrequenz der Patienten betrug 79 ± 12 Schläge pro Minute (bpm), die minimale HF 98 ± 26 bpm, die maximale HF 153 ± 28 bpm und die mittlere HF 120 ± 19. Nach den Richtlinien des American College of Sports Medicine (ACSM) liegt der Bereich der Belastungsintensität beim Exergaming zwischen 42 % und 82 % der HF-Reserve.

Die TM-Gruppe bestand aus 40 Minuten Gehen oder Joggen bei 60–80 % der Reserve der Herzfrequenz (HF). Die Trainingsintensität wurde unter Verwendung der Karvonen-Methode Ziel-HF = [Trainingsintensität × (HFmax – Ruhe-HF)] + Ruhe-HF bestimmt. Die HF wurde während jeder Sitzung mit einem HF-Monitor (Polar RS400sd; Madison Height, Michigan, USA) aufgezeichnet. Die Kontrollgruppe wurde gebeten, ihr normales körperliches Aktivitätsniveau für 12 Wochen beizubehalten.

Das Bewegungstraining wurde im U-Gesundheitszentrum des Kosin University Gospel Hospital durchgeführt. Alle Probanden nahmen an einem Übungstraining unter der fachmännischen Aufsicht eines Leiters teil und wurden darin geschult, den Direktor sofort über anormale Symptome während des Übungstrainings zu informieren und bei Bedarf einen Arzt zu konsultieren. Sowohl für die EG- als auch für die TM-Gruppe bestand das Übungstraining aus einer 5-minütigen Aufwärmphase, einer 40-minütigen Hauptübung und einer 5-minütigen Abkühlphase. Nach einer notwendigen 2-wöchigen Eingewöhnungszeit wurde das Bewegungstraining 3 mal pro Woche für 12 Wochen durchgeführt. Personen, die nicht mehr als 80 % des 12-wöchigen Trainingsprogramms absolvierten, wurden von dieser Studie ausgeschlossen.

Statistische Analyse Alle Werte werden als Mittelwert ± Standardabweichung (SD) dargestellt. Wir haben den Chi-Quadrat-Test für Variablen vom Typ Kategorie verwendet. Der gepaarte t-Test wurde verwendet, um den Ausgangswert und die Daten nach der 12-wöchigen Übungsintervention für jede Gruppe zu vergleichen. Einweg-ANOVA mit wiederholten Messungen (Gruppe × Zeit) wurde verwendet, um die Daten zwischen den Gruppen zu vergleichen. Eine Bonferroni-Post-hoc-Analyse wurde durchgeführt, um die Unterschiede zwischen den Gruppen zu bewerten. Die Pearson-Korrelation wurde verwendet, um die Beziehung zwischen Variablen zu bewerten. Die statistische Signifikanz wurde auf p < 0,05 gesetzt. Zur statistischen Auswertung wurde SPSS 21.0 (SPSS, Chicago, IL, USA), ein Statistikprogramm für Windows, verwendet.