Kardiopulmonaalinen ja oikean kammion toiminta terveydessä ja sairauksissa

Tiettyjen tavoitteiden 1-2 saavuttamiseksi protokolla on identtinen. Erityinen tavoite 1 sisältää analyysin potilaista, joilla on edellä määritelty HFrEF; Erityinen tavoite 2 sisältää analyysin potilaista, joilla on edellä määritelty HFpEF. Tietyn tavoitteen 3 (kestävyysurheilijoiden analyysi) protokolla sisältää eri protokollan kuin mitä on kuvattu erityistavoitteille 1-2.

HFrEF- ja HFpEF-potilaat (erityiset tavoitteet 1-2): Testaus tehdään yhdellä käynnillä. Tämä käynti sisältää hemodynamiikan perusarvioinnin Swan-Ganz-katetrilla, minkä jälkeen suoritetaan invasiivinen rasitustesti korkealaatuisella konduktanssikatetrilla, joka tarjoaa reaaliaikaiset RV PV-silmukat. Swan-Ganz-katetri on 7-ranskalainen joustava katetri, jota käytetään rutiininomaisesti hemodynaamiseen arviointiin kliinisissä ja tutkimustarkoituksiin (käytämme tällä hetkellä tätä katetria COMIRB #16-1635:lle ja COMIRB #17-1042:lle). Tämän katetrin tarkoituksena on määrittää hemodynaamiset perusparametrit ("maallikon termein"), kuvata vasemman ja oikean puolen täyttöpaineita sekä keuhkoissa olevia paineita ja määrittää sydämen lepotilavuus. Swan-Ganz-katetri asetetaan ja poistetaan näiden mittausten jälkeen - tämän toimenpiteen oletetaan kestävän 10-15 minuuttia. Tämän tutkimuksen ensisijainen tutkija, tohtori Cornwell, suorittaa nämä toimenpiteet rutiininomaisesti sekä kliinisissä että tutkimusympäristöissä ja käyttää katetrin asettamiseen vakiotekniikoita. Ultraääniohjausta käytetään oikean sisäisen kaulalaskimon tunnistamiseen, johon katetri asetetaan, ja fluoroskopiaa käytetään ohjaamaan katetrin sijoittamista hemodynaamista seurantaa varten.

Perustason hemodynaamisen arvioinnin jälkeen Swan-Ganz-katetri poistetaan. Sen jälkeen korkean tarkkuuden konduktanssikatetri työnnetään RV:hen standarditekniikoilla. Tämä katetri on myös 7-ranskalainen joustava katetri (käytetään tällä hetkellä COMIRB #17-1042:ssa), jonka kärjessä on painemanometri sekä useita konduktanssielektrodeja, jotka mittaavat jatkuvasti kammion tilavuutta - tallentamalla jatkuvasti paineen ja paineen muutoksia. katetri muodostaa "PV-silmukan" koko sydänsyklin ajan. Nämä katetrit antavat tietoja, joita ei ole saatavilla tavallisilla Swan-Ganz-katetroilla (katso yllä lueteltuja tulosmittauksia). Konduktanssikatetrin asettamisen jälkeen valtimolinja asetetaan joko vasempaan tai oikeaan radiaalivaltimoon steriiliä tekniikkaa käyttäen ja ultraääniohjauksella. Tällä katetrilla on kaksi tarkoitusta: 1) tarjota kultaisen standardin mukainen verenpaineen arviointi harjoituksen aikana; ja 2) mitata valtimoiden happisaturaatiota sydämen minuuttitilavuuden laskemiseksi Fick-yhtälöstä. Hemodynaamisen lähtötilanteen arviointiin kuuluu tarkkailu noin 5 minuutin ajan spontaanin hengityksen aikana, jota seuraa noin 6 minuuttia hallitulla hengitystiheydellä (12 kertaa minuutissa), mikä mahdollistaa verenpaineen lyhytaikaisen vaihtelun määrittämisen sen jälkeen, kun verenpaineen vaikutus on kontrolloitu. hengityselinten vaihtelu, jota seuraa Valsalva-liike ja vasomotorinen reaktiivisuus (hengityksen pidätys 30 sekuntia).

Konduktanssikatetrin, valtimokatetrin ja perustietojen hankkimisen jälkeen potilas asetetaan pystysuoraan sykliergometriin. Mikäli potilas ei pysty harjoittelemaan pystyasennossa, käytetään selällään olevaa ergometriä. Tämän jälkeen potilas suorittaa harjoituksen kahdella submaksimaalisella työkuormalla (hengityskynnyksen alapuolella), jotka simuloivat todellisia skenaarioita/normaalia päivittäistä elämää, mitä seuraa huippukuormitus. Submaksimaalisten tietojen saamiseksi polkupyörän kuormitus alkaa 0 watista. Työmäärää lisätään tasaisesti 1-2 minuutin välein, yleensä 12,5-25 watin välein, kunnes potilas ilmoittaa, että koetun rasituksen (RPE) pistemäärä on 7-9 6-20 pisteen asteikolla. 24 Tämä kuormitus vastaa "lievää" harjoitusta tai vakaan tilan 1. Työkuorma pidetään tällä tasolla noin 4-5 minuuttia, jonka aikana saadaan hemodynaamisia tietoja. Sen jälkeen työmäärää lisätään jälleen 12,5-25 watin portain, kunnes osallistuja osoittaa, että RPE-pisteet ovat 11-13,24 Tämä työmäärä vastaa "kohtalaista" harjoitusta tai vakaan tilan 2. Työkuorma pidetään tällä tasolla noin 4-5 minuuttia, jonka aikana saadaan hemodynaamisia tietoja. Tämän jälkeen potilaalle annetaan 5-10 minuutin tauko. Tauon jälkeen potilas suorittaa oirerajoitetun kardiopulmonaalisen rasitustestin, jossa kuormitus alkaa 0 watista ja kasvaa yleensä 1-2 minuutin välein 12,5-25 watin portain uupumukseen asti. Hemodynaamisia tietoja tallennetaan jatkuvasti, ja lopulliset tiedot saadaan saavutetulla työkuormalla. Tämä protokolla mahdollistaa tietojen keräämisen viidessä eri asennossa: 1) makuuasennossa; 2) pystysuora lepo; 3) vakaan tilan 1 eli "lievä" harjoitus; 4) steady-state 2 eli "kohtalainen" harjoitus; ja 5) huippuharjoittelu. Verinäytteet otetaan kussakin näistä vaiheista: veri testataan valtimoiden ja laskimoiden happisaturaatiotasojen suhteen (Fick-sydämen minuuttitilavuuden laskemiseksi) sekä laskimo-/kapillaarimaitohappotaso sormentikulla. Maitohappotasoja käytetään arvioimaan osallistujan työponnistusta jokaisessa harjoitusvaiheessa ("peukalosääntönä" -harjoituksen submaksimaalisiin tasoihin liittyy maitohappotaso alle 4 mmol/l. Täydellinen verenkuva otetaan makuuasennossa hemoglobiinipitoisuuden määrittämiseksi, jota käytetään Fickin sydämen minuuttimäärän laskemiseen kaikissa harjoituksen vaiheissa. Tutkimuksen päätyttyä potilas palautetaan makuuasentoon ja instrumentit poistetaan. Tämä protokolla on hyvin samanlainen kuin protokollat, joita käytetään osana COMIRB #16-1635 ja #17-1042; Näistä protokollista saamiemme kokemusten perusteella tämän tutkimuksen odotetaan kestävän noin 4-5 tuntia.

Kestävyysurheilijoille (erityistavoite 3): Tätä tutkimusta varten on kaksi käyntiä:

• Vierailu 1: Lähtötilanteen arviointi: tämä vierailu sisältää tietoisen suostumuksen, tutkimukseen ilmoittautumisen, historian ja fyysisen toiminnan, minkä jälkeen suoritetaan ei-invasiivinen kardiopulmonaalinen rasitustesti (CPET) ja stressikaikukardiografia. CPET tehdään seuraavalla tavalla: tehdään lepokardiogrammi sydämen rakenteen ja toiminnan arvioimiseksi ja mahdollisten rakenteellisten sairauksien sulkemiseksi pois. Tämän jälkeen urheilija suorittaa oirerajoitetun CPET:n, jolloin ergometrin kuormitus alkaa 0 watista ja kasvaa noin 50 watin askelin 1-2 minuutin välein uupumukseen asti. Välittömästi testin päätyttyä kaikukardiografia toistetaan seinämän liikkeen ja sydämen rakenteen arvioimiseksi huippukuormituksen aikana. Tämän testin aikana sykettä (HR) ja rytmiä sekä verenpainetta (BP) seurataan jatkuvasti non-invasiivisesti. Jos poikkeavuuksia havaitaan tänä aikana, potilas suljetaan pois jatkotutkimuksista. Testin tuloksista ilmoitetaan osallistujalle.

• Vierailu 2: "Kilpapäivä". Tänä testauspäivänä osallistujat suorittavat ei-kontrastisen sydämen MRI:n ennen testausta ja välittömästi sen jälkeen. Testaus sisältää aika-ajon 180 km:n pyöräilytapahtuman (Ironman-tapahtuman pyöräilyosuuden etäisyys) suorittamiseksi22.

  • Sydämen MRI lähtötilanteessa: sydämen perusrakenteen ja toiminnan arvioimiseksi. Tämä valmistuu Anschutzin lääketieteellisen kampuksen Brain Imaging Centerissä.
  • Testaus: sydämen MRI-tutkimuksen jälkeen osallistujat saatetaan laboratorioon testausta varten. Urheilijoille asetetaan Swan-Ganz-katetri käyttämällä standarditekniikoita (kuten yllä on kuvattu). Hemodynaamisen perusarvioinnin avulla voidaan määrittää vasemman ja oikean puolen täyttöpaineet sekä sydämen minuuttitilavuus. Spontaani ja hallittu hengitys sekä Valsalva-liike ja vasomotorinen reaktiivisuus saadaan myös aikaan. Tämän arvioinnin jälkeen Swan-Ganz-katetri poistetaan ja konduktanssikatetri asetetaan RV PV -silmukoiden saamiseksi. Selkänojan leposilmukat hankitaan. Tämän jälkeen urheilija asetetaan pystysuoraan pyörään. Osallistuja suorittaa tämän jälkeen aikakokeilun (ts. kirjaamme tapahtuman suorittamiseen tarvittavan ajan). Matka on kaikille osallistujille sama ja se on 180 km (Ironman-kilpailun pyöräilyosuuden matka)22. Osallistujia ohjeistetaan suorittamaan tapahtuma sellaisella tahdilla, joka on heille mukava ja yhteensopiva heidän tyypillisen kilpailuvauhtinsa kanssa. Pyöräilyn aikana pidetään taukoja urheilijan pyynnöstä. Ruoat ja juomat/välipalat jaetaan urheilijan pyynnöstä (tavoitteena on simuloida todellista kilpailupäivän skenaariota). Tapahtuman aikana HR ja rytmi sekä BP tallennetaan jatkuvasti. RV PV -silmukat sekä kaasunvaihtomittaukset epäsuoran kalorimetrian avulla analysoidaan jatkuvasti ja tallennetaan 30 minuutin välein tapahtuman aikana. Tapahtuman päätyttyä urheilija asetetaan takaisin makuuasentoon ja tapahtuman jälkeinen hemodynaaminen arviointi suoritetaan. Tämä sisältää lepäävien RV PV -silmukoiden hankkimisen konduktanssikatetrista, jonka jälkeen Swan-Ganz-katetri asetetaan uudelleen spontaaniin ja kontrolloituun hengitykseen sekä Valsalva-liike ja vasomotorinen reaktiivisuus. Tämän jälkeen osallistujalta poistetaan instrumentit ja testivaihe saatetaan päätökseen. Kokemuksemme perusteella samankaltaisista arvioinneista ja tyypillisistä pyöräilyajoista 180 kilometrin pyöräilytapahtumien suorittamiseen, tämän testin oletetaan kestävän ~6 tuntia.
  • Testin jälkeinen sydämen MRI: sydämen rakenteen ja toiminnan arvioimiseksi testin päätyttyä.