Übungsinduzierte Bronchokonstriktion und Feldtests (EXCIT)

Asthma ist die häufigste chronische Erkrankung bei olympischen Athleten. Asthma ist definiert als eine chronische Entzündung der Atemwege, die mit bronchialer Hyperreagibilität (BHR) einhergeht. Es wird vermutet, dass es bei Sportlern zwei Phänotypen von Asthma gibt; das klassische Asthma mit frühkindlichem Beginn und allergischer Sensibilisierung und das „Sportasthma“. Während belastungsinduziertes „Sport“-Asthma (EIA) Symptome und Anzeichen von durch Belastung hervorgerufenem Asthma beschreibt, wird belastungsinduzierte Bronchokonstriktion (EIB) als vorübergehende Verengung der unteren Atemwege nach Belastung definiert. In der Allgemeinbevölkerung betrifft die EIB mit oder ohne Asthma 5 % bis 20 %, aber die Rate wird bei Spitzensportlern, die an Winter- und Sommerausdauersportarten teilnehmen, schätzungsweise noch höher sein.

Asthma und EIB stellen eine große Herausforderung für den Sportler dar, und eine korrekte Diagnose ist wichtig, da sie die Gesundheit sowie die Leistungsfähigkeit mit strengen Vorschriften für Asthmamedikamente beeinträchtigt. Das Internationale Olympische Komitee (IOC) und die Welt-Anti-Doping-Agentur (WADA) empfehlen dringend eine eindeutige Asthma-Diagnose mit Bestätigung der BHR vor der Anwendung von Anti-Asthmatika-Medikamenten.

Das Vorhandensein einer BHR wird durch direkte oder indirekte bronchiale Provokationstests nachgewiesen. Die direkte bronchiale Provokation bewirkt eine Bronchokonstriktion, indem sie auf spezifische Atemwegsrezeptoren der glatten Bronchialmuskulatur einwirkt, während indirekte bronchiale Provokationstests indirekt über die Freisetzung kontraktiler Mediatoren wirken. Es wurde berichtet, dass die direkte bronchiale Provokation durch Inhalation von Methcacholin beim Nachweis von BHR bei Spitzensportlern hochempfindlich ist und bei Olympiatoppen, Norwegen, die Methode der Wahl ist. Um das Risiko falsch positiver BHR-Ergebnisse zu verringern, wird Methacholin-Provokation nur bei Patienten mit EIA-Symptomen angewendet. Weniger empfindlich, aber spezifischer ist die indirekte bronchiale Provokation mit mehreren Methoden zur Diagnose von EIB. Am intuitivsten ist der Belastungstest (Feld und Labor) (ECT), aber die Empfindlichkeit wurde als gering gemeldet, da die Belastung und Intensität der Belastung einen großen Einfluss auf die Fähigkeit haben, EIB zu erkennen, und bei Feldtests (FT) die Umgebungsbedingungen standardisieren sind unmöglich. Durch freiwillige eukapnische Hyperpnoe (EVH) trockener Luft werden die beiden Komponenten von EIB induziert: Die Entzündungskaskade in den Atemwegen, die eine Kontraktion der glatten Atemwegsmuskulatur und ein Atemwegsödem verursacht. Der EVH wurde vom IOC-MC aufgrund seiner hohen Spezifität als Goldstandard gebilligt, aber für leichte bis mäßige EIB weist EVH eine große Empfindlichkeit, Spezifität und schlechte Wiederholbarkeit auf, was auf der Unfähigkeit beruhen kann, das Wettbewerbsumfeld zu simulieren. Suboptimale EIB-Tests können erklären, warum frühere Arbeiten von einer schlechten Beziehung zwischen EIA-Symptomen und der objektiven EIB bei Sportlern berichten, wodurch die tatsächliche EIB-Rate unklar bleibt. Was als der wahre „Goldstandard“ angesehen wurde, ist eine sportartspezifische Übung FT, die unter den tatsächlichen Trainingsbedingungen durchgeführt wird, was es dem Athleten auch erleichtert, maximale Leistung zu erbringen. Die Vorteile der Überwachung mit Peak Expiratory Flow (PEF) oder forciertem Exspirationsvolumen in 1 s (FEV1) außerhalb eines Labors mit einem PEF-Meter bzw. Spirometer sind, dass es einfach und kostengünstig ist. Es ermöglicht auch die Messung von bronchialen Provokationstests in engem Zusammenhang mit Symptomen, da bronchiale Provokationstests im Labor oft negativ sind, wenn Probanden zu lange von ihrem Beruf abwesend sind. Aufgrund fehlender Standardisierung wird empfohlen, die serielle Lungenfunktion nach einer bestimmten Belastung zu mindestens zwei verschiedenen Zeitpunkten zu messen. Die traditionelle nicht-digitale Methode der seriellen PEF/FEV1-Überwachung hat jedoch Einschränkungen durch schlechte Einhaltung, Interpretationsschwierigkeiten mit Objektivität und zeitaufwändige Analyse und Lesen von Papier-PEF/FEV1-Plots.

Kürzlich wurde berichtet, dass AsthmaTuner (Medituner AB), bestehend aus einer Patienten-Smartphone-Anwendung, einem tragbaren drahtlosen Spirometer zur Messung der Lungenfunktion (PEF/FEV1) und einer Gesundheitsschnittstelle mit Behandlungsplan, das Management von unkontrolliertem Asthma erheblich verbessert. Solche elektronisch klinischen Entscheidungsunterstützungssysteme (CDSS) haben sich für die Diagnose von Asthma durchgesetzt, und durch die Fähigkeit, von Patienten generierte Daten in Feld-ECTs zu bewerten, kann der CE-gekennzeichnete AsthmaTuner Sportlern eine praktikable, zeit- und kosteneffiziente Selbstüberwachung bieten von EIB und Asthma. AsthmaTuner kann Sportler auch bei der Überwachung ihrer Lungenfunktion im Laufe der Zeit unterstützen. Diese Lungenfunktionsmessungen enthalten unerwartete Mengen an Informationen zur Identifizierung von Athleten mit unterschiedlichen EIB-Phänotypen aufgrund von anstrengenden Sportarten und Umweltbedingungen. Daher hat AsthmaTuner das Potenzial, die Wissenslücke in Bezug auf die Prävalenz von EIB, die Entwicklung von EIB und den fehlenden Zusammenhang zwischen Symptomen und dem Nachweis von EIB bei Sportlern zu schließen.

Ziel und Ziele Das primäre Ziel dieser Studie an Spitzensportlern mit EIB-Symptomen ist die Beurteilung, ob die EIB gleichermaßen durch wiederholte standardisierte und nicht standardisierte Feld-ECT mit AsthmaTuner und EVH bestimmt werden kann.

Konkrete Forschungsziele sind:

1. Das primäre Ziel ist es, die Prävalenz von EIB unter Verwendung von AsthmaTuner bei wiederholter Feld-ECT zu identifizieren.
2. Das sekundäre Ziel ist die Untersuchung der Reproduzierbarkeit von AsthmaTuner.
3. Das dritte Ziel ist der Vergleich der durch wiederholte Feld-ECT mit AsthmaTuner erkannten EIB mit der standardisierten EVH.
4. Das vierte Ziel ist der Vergleich von BHR, definiert durch Methacholin-Bronchialprovokationstest, Feldtests und EVH.

Material und Methoden Design Die Studie hat ein offenes Design und schließt Spitzensportler mit EIB-Symptomen ein. Sie werden mit einem AsthmaTuner ausgestattet, um 3-5 wiederholte Belastungstests mit AsthmaTuner in ihrer natürlichen Trainings- und Wettkampfumgebung durchzuführen, gefolgt von einem EVH-Test innerhalb von vier Wochen nach dem ersten Besuch.

Studienpopulation Olympiatoppen ist eine nationale Klinik in Oslo, Norwegen, die Gesundheitsversorgung und Screening von Spitzensportlern anbietet. Mindestens 60 Spitzensportler im Alter von 16 bis 50 Jahren mit einer Vorgeschichte von EIB-Symptomen innerhalb der letzten 8 Wochen und der Fähigkeit, das Studienprotokoll einzuhalten, werden zur Teilnahme eingeladen. Die Athleten werden vor oder nach klinischen Besuchen mit Labortests der EIB am Olympiatoppen sowie berechtigte Studenten der Norwegischen Schule für Sportwissenschaften rekrutiert. Die nationalen Patienten, die an der Studie teilnehmen, werden bis zum Abschluss der Studie keine zusätzliche Asthmabehandlung beginnen oder erhalten. Wenn Sie bereits eine Asthmabehandlung erhalten, werden Beta2-Agonisten und Triatropiumpromid gemäß den Richtlinien vor der bronchialen Provokation mit Methacholin, standardisierter und nicht standardisierter Belastung FT und EVH abgesetzt.

Eukapnische freiwillige Hyperventilation Der eukapnische freiwillige Hyperventilation (EVH)-Test wird gemäß Richtlinien durchgeführt. Es wird ein einstufiges Protokoll verwendet, bei dem die Teilnehmer 6 Minuten lang ein Atemminutenvolumen (VE) nahe 85 % ihrer maximalen freiwilligen Ventilation (MVV) aufrechterhalten müssen. Während des Tests atmen die Teilnehmer durch ein Mundstück und inspirieren ein Gasgemisch aus 21 % Sauerstoff, 5 % Kohlendioxid mit einem Gleichgewicht von Stickstoff, um diese Zielventilation zu erreichen und gleichzeitig Eukapnie aufrechtzuerhalten (Hyperpnoe durchzuführen). Das eingeatmete Gas wird aus zwei Gasflaschen über ein kommerzielles System (EucapSys SMTEC, Schweiz) verabreicht. Die Schleifen des maximalen Flussvolumens werden zu Studienbeginn und 1–20 Minuten nach der Herausforderung gemäß den internationalen Richtlinien zur Standardisierung der Spirometrie aufgezeichnet. Der Test gilt als hochempfindlich für Asthma und gilt als positiv, wenn der FEV1-Wert innerhalb von 20 Minuten nach Beendigung der Belastung um ≥ 10 % vom Ausgangswert abfällt.

Teilnehmer, die Asthmamedikamente einnehmen, werden ausdrücklich angewiesen, ihre Medikamente vor dem Test nicht zu verwenden. Alle Teilnehmer werden angewiesen, 4 Stunden vor dem Test anstrengende körperliche Betätigung, schwere Mahlzeiten, koffeinhaltige Speisen oder Getränke und Nikotin zu vermeiden.

Feldbelastungstest mit AsthmaTuner Der Feldbelastungstest wird gemäß den Leitlinien zur Diagnose von EIB durchgeführt (19, 25). Während des gesamten Belastungstests wird eine Herzfrequenz von 85 % des Maximalwerts während 8 Minuten gefordert. Die Probanden müssen vor der Herausforderung auf körperliche Aktivität und die Verwendung von kurz- und langwirksamen Beta-2-Agonisten und Ipratropriumbromid 12 verzichten. Alle Tests liegen mindestens 24 Stunden auseinander und werden zwischen 8:30 Uhr und 12:00 Uhr durchgeführt, um die täglichen Schwankungen des Atemwegskalibers zu kontrollieren. Ein Abfall von FEV1 > 10 %, durchgeführt 1, 5, 10, 15, 30 min nach der Belastung, bestätigt die aktuelle EIB. Darüber hinaus werden die Teilnehmer ermutigt, nicht standardisierte Lungenfunktionstests in Bezug auf wahrgenommene respiratorische Symptome während des Trainings durchzuführen. Ein möglicher Abfall von FEV1 wird in Bezug auf zuvor festgelegte Basislinienmessungen von FEV1 berechnet.

Fragebögen Athleten füllen bei der Studieneinschreibung einen per Post zugesandten strukturierten elektronischen Fragebogen zu demografischen Hintergrundfaktoren, Atemwegsgesundheit, Behandlung und Inanspruchnahme der Gesundheitsversorgung aus und beantworten Fragen zur Verwendbarkeit und Durchführbarkeit der Verwendung von AsthmaTuner am Studienende.

Statistische Analysen Die statistische Power-Analyse basiert auf den von Rundell et al. bereitgestellten Daten, die berichten, dass der Mittelwert der paarweisen Unterschiede zwischen FT und EVH 0,014 Prozentpunkte beträgt, mit einer Standardabweichung von 8,35 Prozentpunkten. Unter Berücksichtigung einer Drop-out-Rate von 10 % würde die Einbeziehung von 60 Athleten eine Aussagekraft von 80 % bei einem Signifikanzniveau von fünf Prozent ergeben.

Die Receiver-Operating-Characteristic(ROC)-Kurve wird für EVH mit Rangkorrelationen nach Spearmen gezeichnet, um die prädiktiven Werte des maximalen Abfalls von PEF/FEV1 im Belastungstest mit AsthmaTuner abzuschätzen. Der optimale Grenzwert für Sensitivität und Spezifität wird basierend auf der Fläche unter der EVH- und FT-Kurve von AsthmaTuner geschätzt. Die Bewertung der Wiederholbarkeit von AsthmaTuner wird durch Auftragen gegen den Mittelwert von zwei Messungen analysiert.