Untersuchung der akuten Auswirkungen von Atemmuskeltraining unterschiedlicher Intensität auf die Aktivierung der Atemmuskulatur

Chronisch obstruktive Lungenerkrankung ist eine häufige, vermeidbare und behandelbare Erkrankung, die durch anhaltende Atemwegsbeschwerden und Atemwegseinschränkungen aufgrund von Atemwegs- und/oder Alveolaranomalien gekennzeichnet ist und durch viele Faktoren beeinflusst wird, die eine abnormale Lungenentwicklung aufgrund der Exposition gegenüber schädlichen Gasen oder Partikeln verursachen. Chronisch obstruktive Lungenerkrankungen gelten weltweit als vierthäufigste Todesursache und werden voraussichtlich bis Ende 2020 auf den dritten Platz ansteigen. Physiopathologische Veränderungen wie Atemwegsbeschränkung, Bronchialfibrose, erhöhter Atemwegswiderstand, Zilienfunktionsstörung, Gasaustauschstörungen und Lufteinschlüsse treten bei chronisch obstruktiver Lungenerkrankung auf. Während Rauchen der häufigste Risikofaktor für chronisch obstruktive Lungenerkrankungen ist; Staub und Chemikalien am Arbeitsplatz, Luftverschmutzung, Lungenwachstum und -entwicklung, genetische Veranlagung wie Alter und Geschlecht sowie Belastung durch Umwelteinflüsse. Bei einer chronisch obstruktiven Lungenerkrankung treten häufig Symptome wie Kurzatmigkeit (Dyspnoe), Husten und Auswurf auf. Neben pulmonalen Veränderungen wie einer erhöhten Atembelastung gibt es bei Personen mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung auch extrapulmonale Veränderungen wie eine Dysfunktion der Atemmuskulatur.

Dysfunktion der Atemmuskulatur; Dabei handelt es sich um eine Abnahme der Kraft der Atemmuskulatur, der Ausdauer oder beider, die durch Faktoren wie verlängerte Zwerchfellfasern, erhöhte Atemarbeitsbelastung, Veränderungen der Muskelmasse und des Bauchgewichts verursacht wird. Kraft ist definiert als die Fähigkeit des Muskels, Kraft zu erzeugen, während Ausdauer als die Fähigkeit des Muskels definiert ist, eine bestimmte Kraft über einen längeren Zeitraum auszuhalten (die Fähigkeit, Ermüdung zu widerstehen). Der Verlust von Kraft und/oder Ausdauer trägt zur Zwerchfellschwäche und Leistungseinbußen bei.

Der neuronale Atemimpuls, der indirekt durch ein Elektromyogramm der Atemmuskulatur gemessen wird, hat als potenzieller physiologischer Marker für eine klinische Verschlechterung aufgrund eines Ungleichgewichts zwischen Arbeitsbelastung und Kapazität der Atemmuskulatur Aufmerksamkeit erregt. Der neuronale Atmungsantrieb ist der Ausgang der Atmungszentren des Hirnstamms. Der neuronale Atemantrieb wird nicht durch den Willen des Patienten beeinflusst, geht mit Symptomen wie Atemnot einher und ist bei Patienten mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung normalerweise verstärkt.

Mechanische Anomalien wie Luftstrombehinderung, statische und dynamische Hyperinflation und intrinsischer positiver endexspiratorischer Druck erhöhen die Belastung der Atemmuskulatur bei Personen mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung. Die Kontraktion der Inspirationsmuskulatur wird durch Druckänderungen, Muskelverkürzungen, erhöhte Kontraktionsrate, Geometrieänderungen und verminderte Compliance des Atmungssystems beeinträchtigt. Dadurch wird eine Steigerung der Muskelaktivierung und des neuronalen Atemantriebs beobachtet. Patienten mit schwerer chronisch obstruktiver Lungenerkrankung benötigen deutlich höhere elektrische und mechanische Muskelaktivierungen, um zu atmen und die Atembelastung zu bewältigen, als Patienten mit leichter bis mittelschwerer chronisch obstruktiver Lungenerkrankung. Bei Personen mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung nimmt der neuronale Atemantrieb zu, wenn die Belastung der Atemmuskulatur infolge einer erhöhten Atemarbeitsbelastung, einer Abnahme der Kapazität oder einer Kombination aus beidem zunimmt. Studien haben gezeigt, dass neben der Atembelastung auch Belastungen mit Atemmuskeltrainingsgeräten zu einer gesteigerten Aktivierung der Atemmuskulatur führen.

Neben pulmonalen Veränderungen treten bei Personen mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung auch extrapulmonale Veränderungen auf. Verlust der Kraft und Ausdauer der Atemmuskulatur; Die Auswirkungen der ungeeigneten Position des Zwerchfells auf die Längenspannung aufgrund von Hyperinflation gehören zu den häufigsten extrapulmonalen Veränderungen, die aus der Anwendung von Kortikosteroiden, Hypoxämie und Hyperkapnie resultieren. Eine Schwäche der Atemmuskulatur bei Patienten mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung führt zu Hypoxämie, Hyperkapnie, Dyspnoe und verringert die körperliche Leistungsfähigkeit. Durch das Training der Inspirationsmuskulatur werden Typ-2-Fasern reduziert, die Inspirationszeit verkürzt, die Exspirationszeit verlängert und die dynamische Hyperinflation reduziert. Als eine der nicht-pharmakologischen Behandlungsmethoden wurde das Training der Inspirationsmuskulatur vorgeschlagen, da es die Verschlechterung der Lungenfunktion durch eine Steigerung der Kraft und Ausdauer der Inspirationsmuskulatur verzögern kann. Bei chronisch obstruktiver Lungenerkrankung verbessert inspiratorisches Muskeltraining die Kraft und Belastbarkeit der Atemmuskulatur und reduziert Atemnot und wird häufig in der Therapie eingesetzt.