Función cardiopulmonar y del ventrículo derecho en la salud y la enfermedad

Para la realización de los objetivos específicos 1-2, el protocolo será idéntico. El objetivo específico 1 implica el análisis de pacientes con HFrEF como se definió anteriormente; el objetivo específico 2 implica el análisis de pacientes con HFpEF como se definió anteriormente. El protocolo del objetivo específico 3 (análisis de atletas de resistencia) incorpora un protocolo diferente al descrito para los objetivos específicos 1-2.

Para pacientes con HFrEF e HFpEF (objetivos específicos 1-2): Habrá una sola visita para la prueba. Esta visita implicará una evaluación inicial de la hemodinámica con un catéter Swan-Ganz, seguida de una prueba de ejercicio invasiva con un catéter de conductancia de alta fidelidad, que proporciona los bucles PV del VD en tiempo real. El catéter Swan-Ganz es un catéter flexible de 7 French que se usa habitualmente para la evaluación hemodinámica con fines clínicos y de investigación (actualmente estamos usando este catéter para COMIRB #16-1635 y COMIRB #17-1042). El propósito de este catéter es determinar los parámetros hemodinámicos de referencia (en "términos sencillos", para describir las presiones de llenado del lado izquierdo y derecho, así como las presiones en los pulmones) y determinar el gasto cardíaco en reposo. El catéter Swan-Ganz se insertará y retirará después de obtener estas medidas; se anticipa que este procedimiento llevará de 10 a 15 minutos. El investigador principal de este estudio, el Dr. Cornwell, realiza estos procedimientos de forma rutinaria tanto en entornos clínicos como de investigación, y utilizará técnicas estándar para la inserción del catéter. Se usará guía por ultrasonido para identificar la vena yugular interna derecha, donde se inserta el catéter, y se usará fluoroscopia para guiar la colocación del catéter para el monitoreo hemodinámico.

Después de completar la evaluación hemodinámica inicial, se retirará el catéter de Swan-Ganz. Posteriormente, el catéter de conductancia de alta fidelidad se insertará en el VD mediante técnicas estándar. Este catéter también es un catéter flexible de 7 French (actualmente se usa para COMIRB #17-1042) que tiene un manómetro de presión en la punta, junto con varios electrodos de conductancia que miden continuamente el volumen en el ventrículo, registrando continuamente los cambios en la presión y volumen a lo largo del ciclo cardíaco, el catéter genera el "bucle PV". Estos catéteres brindan información que no está disponible con los catéteres Swan-Ganz estándar (consulte las medidas de resultado enumeradas anteriormente). Después de la inserción del catéter de conductancia, se colocará una línea arterial en la arteria radial izquierda o derecha, utilizando una técnica estéril y guiada por ultrasonido. El propósito de este catéter es doble: 1) proporcionar una evaluación estándar de oro de la PA durante el ejercicio; y 2) medir la saturación de oxígeno arterial para calcular el gasto cardíaco a partir de la ecuación de Fick. La evaluación hemodinámica inicial implicará la monitorización durante aproximadamente 5 minutos durante la respiración espontánea, seguida de aproximadamente 6 minutos de respiración a una frecuencia respiratoria controlada (12 veces por minuto), lo que permite determinar la variabilidad de la presión arterial a corto plazo después de controlar el efecto de variación respiratoria, seguida de maniobra de Valsalva y reactividad vasomotora (mantener la respiración inspiratoria durante 30 segundos).

Después de la inserción del catéter de conductancia, el catéter arterial y la adquisición de datos de referencia, se colocará al paciente en un cicloergómetro vertical. En el caso de que el paciente no sea capaz de realizar el ejercicio de pie, se utilizará un ergómetro en decúbito supino. Luego, el paciente completará el ejercicio con dos cargas de trabajo submáximas (por debajo de su umbral ventilatorio) que simulan escenarios del mundo real/actividades normales de la vida diaria, seguido de ejercicio máximo. Para obtener datos submáximos, la carga de trabajo en la bicicleta comenzará en 0 Watts. Cada 1 o 2 minutos, la carga de trabajo aumentará constantemente, generalmente en incrementos de 12,5 a 25 vatios, hasta que el paciente indique que la puntuación de tasa de esfuerzo percibido (RPE) es de 7 a 9, en una escala de 6 a 20 puntos. 24 Esta carga de trabajo corresponderá a un ejercicio "suave" o de estado estable 1. La carga de trabajo se mantendrá en este nivel durante aproximadamente 4 a 5 minutos, durante los cuales se obtendrán datos hemodinámicos. A partir de entonces, la carga de trabajo volverá a aumentar en incrementos de 12,5 a 25 vatios hasta que el participante indique que la puntuación de RPE es de 11 a 13,24. Esta carga de trabajo corresponderá a un ejercicio "moderado" o de estado estable 2. La carga de trabajo se mantendrá en este nivel durante aproximadamente 4-5 minutos, durante los cuales se obtendrán datos hemodinámicos. Luego, al paciente se le asignará un descanso de 5 a 10 minutos. Después del descanso, el paciente completará una prueba de ejercicio cardiopulmonar limitada por los síntomas, en la que la carga de trabajo comenzará en 0 vatios y, en general, aumentará cada 1 o 2 minutos en incrementos de 12,5 a 25 vatios hasta el agotamiento. Los datos hemodinámicos se registrarán continuamente y los datos finales se obtendrán en la carga de trabajo máxima alcanzada. Este protocolo permitirá la adquisición de datos en cinco posiciones diferentes: 1) reposo supino; 2) reposo vertical; 3) ejercicio de estado estacionario 1 o "suave"; 4) ejercicio de estado estacionario 2 o "moderado"; y 5) ejercicio máximo. Se recolectarán muestras de sangre en cada una de estas etapas: se analizará la sangre para determinar los niveles de saturación de oxígeno arterial y venoso (para calcular el gasto cardíaco de Fick), así como el nivel de ácido láctico venoso/capilar mediante punción digital. Los niveles de ácido láctico se utilizarán para evaluar el esfuerzo de trabajo del participante en cada etapa del ejercicio (como "regla general", los niveles submáximos de ejercicio tienen un nivel de ácido láctico asociado inferior a 4 mmol/L. Se obtendrá un hemograma completo en posición supina de reposo para determinar la concentración de hemoglobina, que se utilizará para calcular el gasto cardíaco de Fick durante todas las etapas del ejercicio. Una vez finalizado el estudio, se volverá a colocar al paciente en posición supina y se le quitarán los instrumentos. Este protocolo es muy similar a los protocolos utilizados como parte de COMIRB #16-1635 y #17-1042; según nuestra experiencia con estos protocolos, se anticipa que este estudio durará aproximadamente 4-5 horas.

Para deportistas de resistencia (objetivo específico 3): Habrá dos visitas para este estudio:

• Visita 1: Evaluación inicial: esta visita incluirá el consentimiento informado, la inscripción en el estudio, el historial y el examen físico, seguido de una prueba de ejercicio cardiopulmonar no invasiva (CPET) con ecocardiografía de esfuerzo. El CPET se realizará de la siguiente manera: se realizará un ecocardiograma de reposo para evaluar la estructura y función cardíaca y descartar cualquier enfermedad estructural. Luego, el atleta completará un CPET limitado por síntomas, por lo que la carga de trabajo en el ergómetro comenzará en 0 vatios y aumentará en incrementos de aproximadamente 50 vatios cada 1-2 minutos hasta el agotamiento. Inmediatamente después de completar la prueba, se repetirá la ecocardiografía para evaluar el movimiento de la pared y la estructura cardíaca en el ejercicio máximo. Durante esta prueba, la frecuencia cardíaca (FC) y el ritmo, así como la presión arterial (PA), se controlarán continuamente de forma no invasiva. En caso de que se detecte alguna anomalía durante este período de tiempo, el paciente será excluido de más pruebas. Los resultados de la prueba se comunicarán al participante.

• Visita 2: "Día de la carrera". En este día de la prueba, los participantes completarán una resonancia magnética cardíaca sin contraste antes e inmediatamente después de la prueba. Las pruebas incluirán una prueba cronometrada para completar un evento ciclista de 180 km (la distancia de la parte ciclista de un evento Ironman)22.

  • Resonancia magnética cardíaca inicial: para evaluar la estructura y función cardíaca inicial. Esto se completará en el Brain Imaging Center en el Anschutz Medical Campus.
  • Pruebas: después de completar la resonancia magnética cardíaca, los participantes serán acompañados al laboratorio para la prueba. Los atletas se someterán a la inserción de un catéter Swan-Ganz utilizando técnicas estándar (como se describe anteriormente). Se obtendrá una evaluación hemodinámica inicial para determinar las presiones de llenado del lado izquierdo y derecho, así como el gasto cardíaco. También se obtendrá la respiración espontánea y controlada, así como la maniobra de Valsalva y la reactividad vasomotora. Después de esta evaluación, se retirará el catéter de Swan-Ganz y se insertará un catéter de conductancia para obtener bucles de PV del VD. Se adquirirán bucles de reposo supinos. A partir de entonces, el atleta se colocará en una bicicleta vertical. Luego, el participante completará una prueba cronometrada (es decir, registraremos el tiempo requerido para completar el evento). La distancia será la misma para todos los participantes y será de 180 km (la distancia de la parte ciclista de una competición de Ironman)22. Se indicará a los participantes que completen el evento a un ritmo con el que se sientan cómodos y que sea compatible con su ritmo típico de carrera. Se asignarán descansos durante el ciclismo a petición del atleta. Se asignarán alimentos y bebidas/refrigerios a pedido del atleta (el objetivo es simular un escenario real del día de la carrera). Durante el evento, la FC y el ritmo, así como la PA, se registrarán continuamente. Los bucles fotovoltaicos de RV, así como las métricas de intercambio de gases a través de calorimetría indirecta, se analizarán continuamente y se registrarán cada 30 minutos durante el evento. Después de completar el evento, el atleta se colocará nuevamente en posición supina y se completará la evaluación hemodinámica posterior al evento. Esto incluirá la adquisición de bucles PV del VD en reposo del catéter de conductancia, seguido de la reinserción del catéter Swan-Ganz para respiración espontánea y controlada, así como una maniobra de Valsalva y reactividad vasomotora. Luego, se quitará el instrumento al participante y se completará la fase de prueba. Según nuestra experiencia con la realización de evaluaciones similares, junto con los tiempos típicos de ciclismo para completar eventos de ciclismo de 180 km, se anticipa que esta prueba tomará ~6 horas en completarse.
  • Resonancia magnética cardíaca posterior a la prueba: para evaluar la estructura y función cardíacas después de completar la prueba.