Validierung eines intermittierenden Shuttle-Walking-Protokolls bei Patienten mit COPD (COPD)

Obwohl frühere Forschungen auf dem Gebiet der pulmonalen Rehabilitation bei COPD dokumentiert haben, dass hochintensives Training größere Vorteile bringt als moderates Training, können Patienten mit fortgeschrittener COPD aufgrund von Atemnot bei Anstrengung keine ausreichend hohen Intensitäten über lange Zeiträume aufrechterhalten. Während die Patienten während kontinuierlicher Trainingsmodi durch Atemnot eingeschränkt sind, wird intermittierendes Training als gute alternative Strategie für Patienten mit fortgeschrittener COPD angesehen, da es mit reduzierten Belastungssymptomen verbunden ist. Intermittierendes Training besteht aus wiederholten kurzen Anfällen körperlicher Aktivität mit hoher Intensität im Wechsel mit kurzen Erholungsphasen. Der Grund für die Implementierung von intermittierendem Training bei gesunden Menschen und Sportlern war die Fähigkeit, den peripheren Muskeln hohe Belastungen aufzuerlegen, ohne das kardiorespiratorische System zu überlasten. Das Arbeiten bei hoher Intensität mit begrenzten Belastungssymptomen ermöglicht Patienten mit schwerer COPD, ein größeres Trainingsvolumen und damit eine größere Anpassung der peripheren Muskulatur zu erreichen, wodurch die Belastungstoleranz verbessert wird. Internationale (ATS/ERS) und nationale (BTS) Stellungnahmen zur pulmonalen Rehabilitation empfehlen intermittierende Übungen für Patienten mit fortgeschrittener COPD. Trotz der gut dokumentierten Vorteile intermittierender Übungen wenden nur sehr wenige Lungenrehabilitationszentren im Vereinigten Königreich diese Modalität an. Der Grund dafür ist, dass es den meisten gemeindenahen Lungenrehabilitationsprogrammen an Infrastruktur (stationäre Fahrradergometer, Laufbänder, Rudergeräte usw.) und medizinischem Fachpersonal fehlt, um Intervallübungen durchzuführen. Daher ist es notwendig, alternative, leicht umsetzbare und in Bezug auf die Symptome erschwingliche Übungen zu entwickeln, insbesondere für Patienten mit fortgeschrittener COPD im Rahmen der gemeinde- und krankenhausbasierten Lungenrehabilitation im Vereinigten Königreich.

Im Vereinigten Königreich wird feldbasiertes Gehtraining im Rahmen der PR als praktische, weniger ressourcenintensive und hochgradig reaktionsfähige Übungsmodalität bei Patienten mit COPD verschrieben. Im Jahr 2018 berichtete der National COPD Audit Report jedoch, dass nur 62 % der eingeschriebenen Patienten ein PR-Programm abgeschlossen haben, was auf erhebliche Abbrecherquoten (38 %) zwischen der Erstbewertung und dem Abschluss des Programms hinweist. Intensive Belastungssymptome während der vorgeschriebenen Übungsprogramme waren der identifizierte Hauptfaktor, der für die Nichtabschlussraten verantwortlich ist. Im Jahr 1999 führten Revill et al. ein standardisiertes, extern stimuliertes (kontinuierliches) Ausdauer-Shuttle-Walk (ESW)-Protokoll als hochgradig reaktionsschnelles und wiederholbares Bewertungsinstrument zur Messung der Ausdauerkapazität ein. Das ESW-Protokoll, das bei einer relativ hohen Intensität (85 % Spitzengehgeschwindigkeit, abgeleitet durch den Incremental Shuttle Walk Test – ISWT) aufrechterhalten wird, wird heute allgemein als Gehtrainingsmodalität in der PR-Umgebung in ganz Großbritannien eingesetzt. Die Ausdauerzeit während der Implementierung des ESW-Protokolls ist jedoch aufgrund intensiver Belastungssymptome auf nur wenige Minuten (5-8 Minuten) begrenzt. Insbesondere Atemnot und Beinbeschwerden werden als Einschränkung der Ausdauer während des ESW-Protokolls angesehen, was darauf hindeutet, dass es sich um eine körperlich sehr anstrengende Aufgabe für fortgeschrittene COPD-Patienten handelt.

Es erscheint daher sinnvoll, ein intermittierendes Shuttle-Walking-Protokoll zu entwickeln, das das kardiorespiratorische System und die Bewegungsmuskulatur ausreichend intensiv belastet, ohne intensive Belastungssymptome hervorzurufen. Dies würde wiederum die Ausdauerzeit und die Gehstrecke im Vergleich zum üblicherweise implementierten kontinuierlichen ESW-Protokoll verlängern. Es ist vorgesehen, dass ein intermittierendes Gehprotokoll für Patienten mit fortgeschrittener COPD die Teilnahme und den erfolgreichen Abschluss eines PR-Programms erleichtert.

Forschungsziele

1. Um festzustellen, ob ein intermittierendes Shuttle-Walking-Protokoll mit tolerierbaren Belastungssymptomen verbunden ist und dadurch die Gehstrecke im Vergleich zum weit verbreiteten kontinuierlichen ESW-Protokoll in den PR-Einstellungen für Patienten mit fortgeschrittener COPD verlängert.
2. Untersuchung der Reproduzierbarkeit der während des intermittierenden Shuttle-Walking-Protokolls zurückgelegten Distanz.
3. Untersuchung der Erfahrungen von Patienten und Angehörigen der Gesundheitsberufe mit der Durchführung bzw. Implementierung des intermittierenden Shuttle-Gehens und der wahrgenommenen Faktoren, die die Implementierung dieses Protokolls in der PR-Umgebung beeinflussen.

Forschungsschwerpunkte

1. Vergleich der Gehstrecke, kardiorespiratorischen und Symptomreaktionen (Atemlosigkeit und Beinbeschwerden) eines intermittierenden Shuttle-Gehprotokolls (bei 85 % der maximalen Gehgeschwindigkeit aufrechterhalten) mit dem üblicherweise angewendeten kontinuierlichen ESW-Protokoll (ebenfalls bei 85 % der maximalen Gehgeschwindigkeit aufrechterhalten) in die PR-Einstellung.
2. Bewertung der Test-Retest-Zuverlässigkeit der zurückgelegten Distanz, kardiorespiratorischen und symptomatischen Reaktionen während der intermittierenden Shuttle-Walking-Protokolle.
3. Um die Präferenzen der Patienten für die Durchführung eines intermittierenden Shuttle-Walking-Protokolls und die von medizinischem Fachpersonal wahrgenommenen Hindernisse und Förderer zu untersuchen, die die Implementierung dieses Protokolls in der Lungenrehabilitation beeinträchtigen.

Studiendesign

1. Eine Querschnitts-Beobachtungsstudie zum Vergleich der Gehstrecke, kardiorespiratorischen Reaktionen und Symptome von Patienten, die zwei Shuttle-Walking-Protokolle durchlaufen, nämlich das kontinuierliche Ausdauer-Shuttle-Walking (ESW) und das intermittierende Shuttle-Walking-Protokoll.
2. Eine Test-Retest-Zuverlässigkeitsstudie zur Bewertung der Gültigkeit des intermittierenden Shuttle-Walking-Protokolls in Bezug auf Gehstrecke, kardiorespiratorische Reaktionen und Symptome.
3. Eine qualitative Fokusgruppenstudie, um die Präferenzen der Patienten für die Durchführung der intermittierenden oder kontinuierlichen ESW-Protokolle und die von medizinischem Fachpersonal wahrgenommenen Faktoren zu untersuchen, die die Implementierung dieser Protokolle in der PR-Umgebung beeinflussen.

Studienpopulation

COPD-Patienten werden aus denjenigen rekrutiert, die an das Lungenrehabilitationsprogramm des RVI-Krankenhauses in Newcastle upon Tyne überwiesen werden. Potenziell in Frage kommende Patienten werden vom Physiotherapie-Team innerhalb des Trusts identifiziert, das erste Informationen über die Studie bereitstellen wird. Delegierte Ermittler werden die Eignung bestätigen und alle Einzelheiten der Studie besprechen. Den Patienten wird Zeit gegeben, die Teilnahme an der Studie in Betracht zu ziehen, bevor eine schriftliche Einverständniserklärung eingeholt wird.

Geplante Eingriffe

Nach der Bestätigung der Eignung, der Einverständniserklärung und der grundlegenden Lungenbeurteilung werden alle Patienten zunächst beim ersten Besuch gebeten, einen inkrementellen Shuttle-Gehtest (ISWT) bis zur Toleranzgrenze durchzuführen, um die maximale Gehgeschwindigkeit ohne vorherige Übung festzustellen. Der Test wird in einem 10-Meter-Kurskorridor entwickelt und über ein aufgezeichnetes Metronom, das für jeden Schritt ein Signal gibt, extern stimuliert. Das Gehtempo wird minütlich erhöht und der Test beendet, wenn die Person das Tempo nicht mehr halten kann oder wegen unerträglicher Belastungssymptome stehen bleibt.

Anschließend führen alle Patienten während des zweiten Besuchs das kontinuierliche Ausdauer-Shuttle-Walk-Protokoll (ESW) bis zur Toleranzgrenze bei 85 % der Spitzengehgeschwindigkeit durch, die von der ISWT (Besuch 1) abgeleitet wird. Während des ESW-Protokolls erhalten die Patienten standardisierte Anweisungen, so lange wie möglich zu gehen. Während der Übungsausführung wird keine weitere Ermutigung gegeben. Der Test wird beendet, wenn die Person das Tempo nicht mehr halten kann oder wegen unerträglicher Belastungssymptome abbricht.

Nach Abschluss des ESW-Protokolls führen die Patienten an zwei verschiedenen Tagen zwei intermittierende Shuttle-Walking-Protokolle bis zur Toleranzgrenze (Besuche 3 und 4) durch abwechselnde 1-minütige Gehanstrengungen durch, die bei einer Gehgeschwindigkeit von 85 % der Höchstgeschwindigkeit (entspricht das kontinuierliche ESW-Protokoll) mit 1-minütigen Pausen. Um die Testwiederholungszuverlässigkeit in Bezug auf die zurückgelegte Strecke, die kardiorespiratorischen und symptomatischen Reaktionen zu erhalten, wird dieses intermittierende Shuttle-Gehprotokoll bei Besuch 4 wiederholt (Diagramm 4). Der Test wird beendet, wenn die Person das Tempo nicht mehr halten kann oder wegen unerträglicher Belastungssymptome abbricht.

Während der ISWT, der ESW und der beiden intermittierenden Protokolle werden der pulmonale Gasaustausch und die Beatmungsvariablen Atemzug für Atemzug aufgezeichnet (K4b2, Cosmed,). Herzzeitvolumen, Schlagvolumen und Herzfrequenz werden mit einem tragbaren Kardio-Impedanz-Kardiographiesystem (Physio flow, Manatec) gemessen. Die prozentuale arterielle Sauerstoffsättigung (SpO2) wird mit einem Pulsoximeter gemessen. Während des gesamten Tests werden Änderungen des operativen Lungenvolumens dynamisch bewertet, indem man Manöver der Inspirationskapazität (IC) durchführt. Die Patienten bewerten während des ESW und der intermittierenden Gehprotokolle jede Minute die Intensität ihrer Atemnot und Beinbeschwerden anhand der Borg-Skala von 1-10.

3. Qualitative Fokusgruppenstudie (semistrukturierte Interviews)

Studienergebnisse:

Das primäre Ergebnis ist die zurückgelegte Distanz (in Metern) während des intermittierenden Shuttle-Walking-Protokolls im Vergleich zum weit verbreiteten kontinuierlichen ESW-Protokoll im PR-Setting für Patienten mit fortgeschrittener COPD.

Sekundäre Ergebnisse:

• Kardiorespiratorische Reaktionen (Atmungs- und Kreislaufreaktionen)
• Belastungssymptome (Atemnot und Beinbeschwerden)
• Akzeptanz und Durchführbarkeit (beurteilt durch halbstrukturierte Interviews)

Berechnung der Stichprobengröße

Die Berechnung basiert auf den minimalen wichtigen Differenzschätzungen (MID) von 82 (m) des ESW-Protokolls und der Standardabweichung (SD) von 113 (m) zwischen den verschiedenen Leistungen der ESW-Gehstreckenverbesserung aus derselben Studie. Unter Verwendung eines Alpha-Signifikanzniveaus von 0,05 (zweiseitig) und einer Trennschärfe von 80 % wurde eine Mindeststichprobengröße von 17 als ausreichend errechnet. Um mögliche Aussetzer zu kompensieren (z. 20%) über die verschiedenen Erhebungszeitpunkte hinweg über einen Zeitraum von 12 Monaten werden 20 Patienten rekrutiert, um die Zuordnung der verschiedenen Protokolle mit geordneter Reihenfolge über die Gruppe der COPD-Patienten zu ermöglichen.