Bewegungsrezept in der kardiologischen Rehabilitation vermittelt durch autonome Funktion (EXCARMA)

Kardiologische Rehabilitation (CR) hat sich als wesentliche sekundärpräventive Komponente im Kontinuum der Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen (CVD) erwiesen und ist eine Klasse-I-Empfehlung mit Evidenzgrad A und B in den Leitlinien der Europäischen Gesellschaft für Kardiologie (ESC) sowie der American Heart Association und des American College of Cardiology (AHA/ACC). CR ist zudem eine der kosteneffektivsten klinischen Interventionen bei der Behandlung von CVD. Diese Erkrankungen, insbesondere koronare Herzkrankheit (CAD) und Herzinsuffizienz (HF), sind mit autonomer Dysfunktion verbunden, insbesondere einer Überaktivierung des autonomen sympathischen Systems (ASS), die zu koronarer Vasokonstriktion, myokardialem Remodeling und erhöhtem basalen Sauerstoffverbrauch führt. Die Hauptkomponente der CR-Programme (CRP) ist das Bewegungstraining (ET), eine der zentralen Säulen der nicht-pharmakologischen Behandlung von CVD, wodurch das oben genannte Fortschreiten schädlicher Effekte verhindert wird. Die Rolle von ET in CRP wird zunehmend betont; jedoch ist unter der Vielzahl bestehender Trainingsprogramme noch unklar, welche die optimale Kombination und Art der Bewegung (aerob/anaerob oder beides), Häufigkeit und Dauer der Sitzungen ist, deren Verschreibung unter Berücksichtigung der klinischen Vorgeschichte des Patienten und der prä-CRP-Untersuchungsergebnisse individualisiert werden sollte. Diese Einschränkung wird als Hauptnachteil bei der Erzielung optimierter Ergebnisse in CRP angesehen. Das Fehlen einer Methodik, die die Wirkung der Verschreibung genauer bewerten und somit besser quantifizieren kann, um den Trainingsplan sicher zu optimieren, ist eines der zentralen Probleme bezüglich CR und wird in diesem Forschungsvorschlag behandelt, indem die autonome Modulation des CV-Systems in den Mittelpunkt der Rationale zur Verschreibung von ET in CRP gestellt wird. Das Hauptziel dieses Forschungsplans ist, ein objektives und individualisiertes Protokoll zur Verschreibung von ET in CRPs basierend auf der autonomen Ausgangslage zu entwickeln.

Nach sorgfältiger Überlegung wurden zwei wichtige, aber unterschiedliche Pathologien mit klar nachgewiesener ASS-Überaktivierung berücksichtigt: "nicht-ischämische HF mit reduzierter Ejektionsfraktion" (NIHFrEF) und "CAD ohne HF" (CADnonHF). Die folgenden sekundären Ziele tragen zur Erreichung dieses Hauptziels bei und definieren den Großteil der damit verbundenen Aufgaben:

• Bewertung des basalen sympathischen Aktivierungsmusters bei Patienten mit NIHFrEF und CADnonHF (Aufgabe 2);
• Definition eines Normalisierungsfaktors bezüglich sympathischer Aktivierung für ET-Verschreibungszwecke im Kontext von CRPs (Aufgabe 3)
• Definition eines Bewegungstrainingsprogramms für CRPs mit verschreibungsgeleiteter autonomer Reaktion (Aufgabe 4); In Aufgabe 2 wird das basale Aktivierungsniveau des autonomen Nervensystems (ANS) für jede der beiden identifizierten Bedingungen (NIHFrEF und CADnonHF) charakterisiert, wobei eine Stichprobe von 30 Patienten für jede Bedingung verwendet wird, um eine gute Annäherung der Stichprobenverteilung des Mittelwerts unter Anwendung des zentralen Grenzwertsatzes zu gewährleisten, und die Teilnehmer in der CR-Sprechstunde der Kardiologieabteilung des Centro Hospitalar de Leiria (CHL) rekrutiert werden. Die CHL-CR-Einheit ist seit 2022 von der European Association of Preventive Cardiology (EAPC) akkreditiert. Klassische indirekte Messungen des ANS, die relativ ungenau sind, wie Herzfrequenzvariabilität (HRV) und abgeleitete Indizes, werden mit einem 24-h-Holter und einem "Langzeit-EKG" erfasst, ebenso wie die Herzfrequenzerholung in der ersten Minute mit einem kardiopulmonalen Belastungstest (CPET) sowie Serumkatecholamine in Blut- und Urinproben. Zusätzlich zu diesen indirekten Messungen wird eine direkte Aufzeichnung des SNS mittels Mikroneurographie (MSNA) durchgeführt, die an der gastgebenden Forschungseinrichtung (ciTechCare) verfügbar ist. Die Gruppe der Variablen (autonom und deren Ableitungen) zusammen mit den metabolischen Biomarkern ermöglicht eine multivariate Korrelationsanalyse, gefolgt von der Verwendung des maschinellen Lernalgorithmus "Hauptkomponentenanalyse" (PCA), um die Dimensionalität des Datensatzes zu reduzieren und so einen Normalisierungsfaktor für Bewegungsverschreibungszwecke zu definieren, was dem Hauptziel von Aufgabe 3 entspricht. Dieser Normalisierungsfaktor wird entscheidend sein, um das individuelle Muster der sympathischen Aktivierung festzulegen, denselben Ausgangspunkt für die initiale Bewegungsverschreibung und eine unvoreingenommene Nachverfolgung der Patientenleistung zu schaffen. Bezüglich Aufgabe 4 werden Trainingspläne (aerobe/anaerobe Belastung) in Verbindung mit den für das Klassifikationsmodell definierten Ebenen (eine der Ableitungen der vorherigen Aufgabe) durchgeführt und vom Kandidaten zusammen mit dem Physiater des CRP-Teams entwickelt, indem ein kombiniertes (aerobes und Widerstands-) und stratifiziertes (mit verschiedenen Intensitäts-, Frequenz-, Stufen- und Dauerstufen) Trainingsprogramm festgelegt wird. Dieses Protokoll wird von den zuständigen Gesundheitsethikkommissionen bewertet (Aufgabe 1), und alle rechtlichen Aspekte bezüglich Sicherheit und Datenschutz werden eingehalten.

Hinsichtlich Risiken und Strategien zu deren Minderung besteht das Hauptrisiko in der Datenerhebung. In diesem Fall können andere Krankenhäuser kontaktiert werden, um die Teilnehmerzahl zu erhöhen. Ein weiteres Risiko betrifft die Aufgabenabhängigkeit. In diesem Fall werden die Erfahrung der Mentoren und die Integration dieses Projekts in ein Team mit Expertise in CRP und Vertrautheit mit künstlicher Intelligenz in der Medizin entscheidend sein.