Lungeninsufflationskapazitätstraining und Atemfunktion bei Amyotropher Lateralsklerose: Eine prospektive Studie (LIC-ALS)

Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) ist eine fortschreitende neurodegenerative Erkrankung, die durch Degeneration der oberen und unteren Motoneurone gekennzeichnet ist und zu Muskelschwäche, funktionellem Rückgang und Atemversagen führt. Die Schwäche der Atemmuskulatur verursacht eine restriktive Ventilationsstörung und einen fortschreitenden Rückgang der forcierten Vitalkapazität (FVC), der stark mit dem Überleben assoziiert ist. Da es keine kurative Therapie gibt, spielt die Atemrehabilitation, die darauf abzielt, die Lungenfunktion und die Compliance der Brustwand aufrechtzuerhalten, eine wichtige Rolle bei der Verlängerung der Lebensqualität und des Überlebens.

Die Lungenvolumenrekrutierungstherapie (LVRT) ist eine Atemrehabilitationsmethode, die unterstützte Lungenaufblähung verwendet, um die Lunge zu erweitern und die Compliance aufrechtzuerhalten. Sie wird üblicherweise mit einem manuellen Wiederbelebungsbeutel (Beutel-Ventil-Maske, BVM) durchgeführt, indem mehrere Atemzüge gestapelt werden, um die maximale Insufflationskapazität (MIC) zu erreichen. Diese konventionelle Methode erfordert jedoch einen freiwilligen Glottisverschluss, um das Luftstapeln aufrechtzuerhalten. Bei ALS-Patienten mit bulbären Symptomen oder Tracheostomie geht diese Fähigkeit verloren, was konventionelle LVRT schwierig oder unmöglich macht.

Um diese Einschränkung zu überwinden, wurde ein gerätebasierter Ansatz entwickelt, der als Lungeninsufflationskapazität (LIC)-Training bekannt ist. Der LIC Trainer (in Japan zugelassenes Medizinprodukt) ermöglicht das Luftstapeln durch einen Einwegventilmechanismus und ermöglicht so passive Insufflation ohne Glottiskontrolle. Das Gerät enthält ein Sicherheitsventil, das sich automatisch bei Drücken über 60 cmH₂O öffnet, um Barotrauma zu verhindern, und ein manuelles Entlastungsventil, das eine patientengesteuerte Ausatmung ermöglicht. Der LIC Trainer wird seit 2016 klinisch in Japan eingesetzt, aber die Evidenz bezüglich seiner langfristigen Wirkung bei ALS bleibt begrenzt.

Diese prospektive Single-Center-Interventionsstudie zielt darauf ab, die Auswirkungen des LIC-Trainings auf die Atemfunktion und das Überleben bei Patienten mit ALS zu bewerten. Teilnehmer, bei denen ALS basierend auf den El-Escorial- oder Awaji-Kriterien diagnostiziert wurde, werden am National Center of Neurology and Psychiatry (NCNP) in Tokio, Japan, rekrutiert. Zu den Einschlusskriterien gehören ein Alter ≥20 Jahre und keine aktuelle Verwendung von nichtinvasiver Beatmung (NIV) oder Tracheostomie. Ausschlusskriterien umfassen andere chronische Lungenerkrankungen, schwere Herzfunktionsstörungen oder die Unfähigkeit, Bewertungen durchzuführen.

Nach Einholung der informierten Einwilligung erhalten die Teilnehmer eine Schulung zum LIC-Training von einem Physiotherapeuten und erhalten einen LIC Trainer und einen Beutel-Ventil-Maske für den Heimgebrauch. Sie werden angewiesen, 10 Insufflationszyklen pro Sitzung, zweimal täglich, durchzuführen. Trainingsprotokolle werden von den Teilnehmern geführt und bei jedem Besuch überprüft. Ambulante Nachsorgetermine finden alle drei Monate für bis zu 36 Monate statt, mit Bewertungen einschließlich:

• Lungenfunktion: %FVC, LIC, MIC, Husten-Spitzenfluss (CPF) und assistierter CPF
• Funktioneller Status: ALS Functional Rating Scale-Revised (ALSFRS-R)
• Klinische Ereignisse: Atemwegsinfektion, Krankenhausaufenthalt, Tracheostomie oder Tod

Das primäre Ergebnis ist das Gesamtüberleben, definiert als die Zeit vom Beginn des LIC-Trainings bis zur Tracheostomie oder Tod. Sekundäre Ergebnisse umfassen longitudinale Veränderungen der Atemfunktion und ALSFRS-R sowie die Häufigkeit von Atemwegsinfektionen. Daten dieser Interventionsgruppe werden mit einer angepassten Kontrollkohorte aus der PRO-ACT-ALS-Datenbank verglichen, unter Verwendung von Propensity-Score-Matching, um Basismerkmale (Alter, Geschlecht, Beginnort, %FVC, BMI, ALSFRS-R, Riluzol- und Edaravone-Verwendung) auszugleichen.

Statistische Analysen umfassen Kaplan-Meier-Schätzung und Cox-Proportional-Hazards-Modellierung für das Überleben und lineare Mixed-Effects-Modelle für wiederholte Messungen der Atem- und funktionellen Ergebnisse. Ereignisraten für Atemwegsinfektionen werden mittels Poisson- oder negativer Binomialregression bewertet. Fehlende Daten werden mittels multipler Imputation als Sensitivitätsanalyse behandelt, während die Hauptanalyse sich auf vollständige Fälle konzentrieren wird.

Diese Studie wird voraussichtlich neue Evidenz für die Rolle des LIC-Trainings als nichtinvasive, sichere und zugängliche Atemrehabilitationsmethode für ALS liefern. Durch die Einführung eines frühen und kontinuierlichen LIC-Trainings vor dem Einsetzen des Atemversagens zielt diese Forschung darauf ab, zu klären, ob die Aufrechterhaltung der Lungen- und Brustwand-Compliance den Rückgang der Atemfunktion verlangsamen und möglicherweise das Überleben bei ALS verlängern kann.

Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) ist eine fortschreitende neurodegenerative Erkrankung, die durch Degeneration der oberen und unteren Motoneurone gekennzeichnet ist und zu Muskelschwäche, funktionellem Rückgang und Atemversagen führt. Die Schwäche der Atemmuskulatur verursacht eine restriktive Ventilationsstörung und einen fortschreitenden Rückgang der forcierten Vitalkapazität (FVC), der stark mit dem Überleben assoziiert ist. Da es keine kurative Therapie gibt, spielt die Atemrehabilitation, die darauf abzielt, die Lungenfunktion und die Compliance der Brustwand aufrechtzuerhalten, eine wichtige Rolle bei der Verlängerung der Lebensqualität und des Überlebens.

Die Lungenvolumenrekrutierungstherapie (LVRT) ist eine Atemrehabilitationsmethode, die unterstützte Lungenaufblähung verwendet, um die Lunge zu erweitern und die Compliance aufrechtzuerhalten. Sie wird üblicherweise mit einem manuellen Wiederbelebungsbeutel (Beutel-Ventil-Maske, BVM) durchgeführt, indem mehrere Atemzüge gestapelt werden, um die maximale Insufflationskapazität (MIC) zu erreichen. Diese konventionelle Methode erfordert jedoch einen freiwilligen Glottisverschluss, um das Luftstapeln aufrechtzuerhalten. Bei ALS-Patienten mit bulbären Symptomen oder Tracheostomie geht diese Fähigkeit verloren, was konventionelle LVRT schwierig oder unmöglich macht.

Um diese Einschränkung zu überwinden, wurde ein gerätebasierter Ansatz entwickelt, der als Lungeninsufflationskapazität (LIC)-Training bekannt ist. Der LIC Trainer (in Japan zugelassenes Medizinprodukt) ermöglicht das Luftstapeln durch einen Einwegventilmechanismus und ermöglicht so passive Insufflation ohne Glottiskontrolle. Das Gerät enthält ein Sicherheitsventil, das sich automatisch bei Drücken über 60 cmH₂O öffnet, um Barotrauma zu verhindern, und ein manuelles Entlastungsventil, das eine patientengesteuerte Ausatmung ermöglicht. Der LIC Trainer wird seit 2016 klinisch in Japan eingesetzt, aber die Evidenz bezüglich seiner langfristigen Wirkung bei ALS bleibt begrenzt.

Diese prospektive Single-Center-Interventionsstudie zielt darauf ab, die Auswirkungen des LIC-Trainings auf die Atemfunktion und das Überleben bei Patienten mit ALS zu bewerten. Teilnehmer, bei denen ALS basierend auf den El-Escorial- oder Awaji-Kriterien diagnostiziert wurde, werden am National Center of Neurology and Psychiatry (NCNP) in Tokio, Japan, rekrutiert. Zu den Einschlusskriterien gehören ein Alter ≥20 Jahre und keine aktuelle Verwendung von nichtinvasiver Beatmung (NIV) oder Tracheostomie. Ausschlusskriterien umfassen andere chronische Lungenerkrankungen, schwere Herzfunktionsstörungen oder die Unfähigkeit, Bewertungen durchzuführen.

Nach Einholung der informierten Einwilligung erhalten die Teilnehmer eine Schulung zum LIC-Training von einem Physiotherapeuten und erhalten einen LIC Trainer und einen Beutel-Ventil-Maske für den Heimgebrauch. Sie werden angewiesen, 10 Insufflationszyklen pro Sitzung, zweimal täglich, durchzuführen. Trainingsprotokolle werden von den Teilnehmern geführt und bei jedem Besuch überprüft. Ambulante Nachsorgetermine finden alle drei Monate für bis zu 36 Monate statt, mit Bewertungen einschließlich:

• Lungenfunktion: %FVC, LIC, MIC, Husten-Spitzenfluss (CPF) und assistierter CPF
• Funktioneller Status: ALS Functional Rating Scale-Revised (ALSFRS-R)
• Klinische Ereignisse: Atemwegsinfektion, Krankenhausaufenthalt, Tracheostomie oder Tod

Das primäre Ergebnis ist das Gesamtüberleben, definiert als die Zeit vom Beginn des LIC-Trainings bis zur Tracheostomie oder Tod. Sekundäre Ergebnisse umfassen longitudinale Veränderungen der Atemfunktion und ALSFRS-R sowie die Häufigkeit von Atemwegsinfektionen. Daten dieser Interventionsgruppe werden mit einer angepassten Kontrollkohorte aus der PRO-ACT-ALS-Datenbank verglichen, unter Verwendung von Propensity-Score-Matching, um Basismerkmale (Alter, Geschlecht, Beginnort, %FVC, BMI, ALSFRS-R, Riluzol- und Edaravone-Verwendung) auszugleichen.

Statistische Analysen umfassen Kaplan-Meier-Schätzung und Cox-Proportional-Hazards-Modellierung für das Überleben und lineare Mixed-Effects-Modelle für wiederholte Messungen der Atem- und funktionellen Ergebnisse. Ereignisraten für Atemwegsinfektionen werden mittels Poisson- oder negativer Binomialregression bewertet. Fehlende Daten werden mittels multipler Imputation als Sensitivitätsanalyse behandelt, während die Hauptanalyse sich auf vollständige Fälle konzentrieren wird.

Diese Studie wird voraussichtlich neue Evidenz für die Rolle des LIC-Trainings als nichtinvasive, sichere und zugängliche Atemrehabilitationsmethode für ALS liefern. Durch die Einführung eines frühen und kontinuierlichen LIC-Trainings vor dem Einsetzen des Atemversagens zielt diese Forschung darauf ab, zu klären, ob die Aufrechterhaltung der Lungen- und Brustwand-Compliance den Rückgang der Atemfunktion verlangsamen und möglicherweise das Überleben bei ALS verlängern kann.