Myrskyn kestäminen: keuhkojen, sydämen ja aivojen verisuonten kuntoutus COVID-19:ää varten

Tavoite 1 – Edistääkö yksilöllinen sydänharjoituskuntoutus sydän- ja aivoverenkierron palautumista? On yleisesti hyväksyttyä, että "liikunta on lääkettä"; polypilleri ja kulmakivi sairauksien ehkäisyssä ja niistä toipumisessa, mukaan lukien ne, joiden patogeenisyys on samanlainen kuin COVID19 (esim. vaikea akuutti hengitystieoireyhtymä, Lähi-idän hengitystieoireyhtymä ja akuutti hengitysvaikeusoireyhtymä). Tarkemmin sanottuna liikuntaa pidetään verisuonilääkkeenä, joka pystyy parantamaan valtimoiden elinvoimaa parantamalla endoteelin. Kohdennettu, toistuva ja satunnainen verenvirtauksen ja valtimoiden leikkausjännityksen lisääntyminen yksilöllisten harjoitusten aikana stimuloi mekaanisesti endoteelia ja laukaisee typpioksidin ja muiden vasoaktiivisten ja tulehdusta ehkäisevien molekyylien tuotannon, joita tarvitaan vaskulogeneesiin ja angiogeneesiin. Siksi SARS-CoV2-viruksen vaurioittaman primaarisen verisuonirakenteen harjoittelu parantaa merkittävästi verisuonien regeneraatiota loppuelimille, kuten keuhkoihin, sydämeen ja aivoihin. Esimerkiksi useita sydän- ja hengityselimistön kulmakivihyötyjä, jotka on saatu erilaisten sydän- ja hengityselinten sairauksien hoidosta, on lueteltu korostaen COVID19-palautumisen tehostamista yksilöllisillä harjoitustoimenpiteillä: 1) aerobinen kunto liittyy heikentyneeseen endoteelin toimintahäiriöön ääreisvaltimoissa akuutin H1N1-infektion jälkeen; 2) keuhkojen kimmoisuuden ja lujuuden palauttaminen sekä lisääntyneet antioksidantit, jotka vähentävät tulehdusta harjoittelun jälkeen, auttavat parantamaan sydän-hengityskapasiteettia; ja 3) kardiorespiratorisen järjestelmän parannettu autonominen modulaatio parantaa kuntoilukykyä ja yleisterveyttä.

Vaikka on olemassa vain vähän todisteita siitä, että aivoverenkierto on muuttunut COVID19-infektion seurauksena, epidemiologiset todisteet osoittavat, että COVID19:stä toipuvilla henkilöillä on suurempi aivohalvauksen riski. Mitä aikaisemmin liikuntapohjainen liikuntakuntoutus otetaan käyttöön aivohalvauksen hoidossa, sitä enemmän kuntoilukyky, perifeeristen verisuonten ja aivoverisuonten toiminta paranee pitkälti heikentyneen verisuonitulehduksen ja lisääntyneiden neurotrofisten modulaattoreiden vuoksi. Fyysinen passiivisuus henkilöillä, jotka ovat kärsineet aivohalvauksesta tai joilla on suuri aivohalvauksen riski, pahentaa entisestään tulehduksellista verisuonten toimintahäiriötä. Harjoitus stimuloi suoraan aivoverenkierron endoteelia lisäämällä verenkiertoa ja valtimon sisäistä leikkausjännitystä aivovaltimoissa. Aivoverenkiertoa säätelee hieno synergistinen ja redundantti joukko fysiologisia säätimiä (eli hiilidioksidin ja hapen valtimoosittainen paine, valtimoverenpaine, neurogeeninen autonominen modulaatio ja sydämen minuuttitilavuus). Harjoitushoidon suorien aivoverenkierron hyötyjen lisäksi systeemisillä kardiorespiratorisilla parannuksilla, jotka parantavat kaasunvaihtoa, verenpainetta, autonomisia refleksejä ja sydämen toimintaa, on tärkeitä verisuonihyötyjä aivoissa. Siksi ehdotettu tutkimus tarjoaa merkittävää hyötyä harjoituskapasiteetin sekä kardiorespiratoristen ja aivoverenkierron toiminnan parantamiseen COVID19-infektiosta toipumisen aikana.

Sydän-hengityksen toiminta kvantifioidaan käyttämällä standardoitua kliinisten testien sarjaa kardiovaskulaaristen ja keuhkojen toiminnan arvioimiseksi levossa sekä submaksimaalisten ja maksimaalisten stressitekijöiden aikana. Esimerkiksi sydän- ja verisuonitoiminta levossa määritetään mittaamalla syke, vasemman ja oikean kammion sydämen toiminta, ääreisverisuonten verenvirtaus ja pulssiaallonopeuksia. Nämä mittarit tarjoavat kvantitatiivista tietoa, joka koskee valtimoiden jäykkyyttä, autonomista ja perifeeristä verisuonten toimintaa, jotka ovat ensisijaisia ​​determinantteja keskushemodynamiikan (eli sydämen minuuttitilavuuden, valtimoverenpaineen ja verenvirtauksen) ja sydän- ja verisuoniterveyden säätelyssä. Ei tiedetä, vaikuttaako COVID19-infektio lepokeskuksen hemodynamiikkaan. Tutkimusryhmämme on kuitenkin aiemmin havainnut keskushermoston hemodynaamisen toimintahäiriön eri virusinfektioiden akuuttien tulehdusreaktioiden seurauksena. Submaksimaaliset (virtausvälitteinen laajentuminen) ja maksimaaliset (kardiopulmonaalinen rasitustesti) fysiologiset mittaukset antavat tutkijoille mahdollisuuden mitata sydän- ja hengityselimien kykyä reagoida päivittäisessä toiminnassa havaittuihin stressitekijöihin. Kuntoutustoimenpiteiden jälkeen submaksimaalinen ja maksimaalinen kardiopulmonaalinen testaus antaa tarvittavan kvantifioinnin harjoitustoimenpiteiden tehokkuudesta.

Sydämen kaikukardiografia: Vasemman ja oikean kammion mekaniikka (lopudiastolinen ja loppusystolinen tilavuus, mitraalisen täyttö) sekä aortan ja laskimoluolan keskushemodynamiikka (aortan halkaisija, sydämen minuuttitilavuus, iskutilavuus, syke) arvioidaan klo. levätä käyttämällä kaksiulotteista kaikukardiografiaa Hitachi Aloka Alpha 7 -järjestelmän kautta (Tokio, Japani). Kun kohteet ovat vasemmalla sivuttaisasennossa, mittaukset saadaan käyttämällä kaksi- ja nelikammionäkymää. Vasemman kammion sisäosa jäljitetään manuaalisesti sekä loppusystolen että loppudiastolen aikana. Tilavuudet mitataan Simpsonin säännöllä. Iskutilavuus lasketaan vähentämällä loppudiastolinen tilavuus loppusystolisesta tilavuudesta. Sydämen minuuttitilavuus lasketaan HR kerrottuna iskun tilavuudella. Mitataan kolme lyöntiä, ja analyyseissä käytetään keskiarvoa. Ejektiofraktio lasketaan kammioiden tilavuudesta ja ilmaistaan ​​prosentteina loppusystolisesta loppudiastoliseen tilavuuteen. Mitraaliventtiilin nopeudet saadaan apikaalisesta 4 kammion kuvasta, jossa mitataan E, A ja E/A. Myös sisäänvirtauksen kaltevuus määritetään. Suoritetaan myös kudosdoppler, jotta saadaan E', jossa E/E' on laskettu. Lopuksi pilkkujen seuranta suoritetaan TOMTEC-kudosseurantaohjelmistolla.

Aivoverenkiertoa arvioidaan perinteisesti käyttämällä yksiulotteista lähestymistapaa, jossa kvantifioidaan aivojen verenvirtauksen (CBF) vasteet yhteen häiriöön, joka korostaa yhtä CBF:n säätelyyn osallistuvista ensisijaisista mekanismeista. Ensisijaiset mekanismit, jotka osallistuvat CBF:n säätelyyn levossa ja harjoituksen aikana, ovat valtimoverikaasut, valtimoverenpaine, neurogeeniset autonomiset järjestelmät ja aineenvaihdunta. Siten kliinisiä ärsykkeitä käytetään provosoimaan aivoverisuonivastetta muuttamalla ympäristöllisiä, farmakologisia tai fysiologisia olosuhteita, jotka erityisesti häiritsevät yhtä näistä ensisijaisista mekanismeista. Tutkimusryhmämme kehittämät uudet lähestymistavat edistävät perinteisiä yksiulotteisia CBF-arviointeja testaamalla aivojen verisuonia käyttämällä useita kliinisiä arviointeja tai arvioinnilla, jotka herättävät erityisiä ja systeemisiä fysiologisia häiriöitä, jotka vaikuttavat CBF:hen. Tässä protokollassa käytetyt kaksi aivoverenkierron arviointistrategiaa arvioivat erityisesti aivoverenkierron muutoksia hiilidioksidin, verenpaineen ja neurogeenisen aktiivisuuden muutoksiin levossa sekä asteittain koko kehon ja väsyttävän käden otteen aikana. Nämä testit tarjoavat perinteisen yksiulotteisen aivoverenkierron toiminnan kvantifioinnin sekä integratiivisen aivoverenkierron toiminnan vivahteikkaan kvantifioinnin. Lisäksi käyttämällä arviointistrategioita, jotka kohdistuvat samalla tavalla samoihin järjestelmiin, joita harjoitustoimenpiteillä pyritään parantamaan (eli hengitys-, sydän- ja verisuonijärjestelmät sekä luustolihasjärjestelmät), interventiota edeltävät ja sen jälkeiset aivoverisuonitestit antavat indeksin kunkin järjestelmän osuudesta. fysiologinen toipuminen COVID19-infektiomme jälkeen.

Tavoite 2 – Tarjoaako sisäänhengityslihasten ja sydänharjoituksen kuntoutuksen yhdistäminen lisäetuja sydän- ja aivoverenkiertoelimistön COVID19-palautumiseen? Keuhkojen toimintahäiriöt ja keuhkokuume ovat COVID19-infektion hallitsevia huolenaiheita. Kuume, yskä, väsymys, lihaskipu ja hengenahdistus ovat COVID19-viruksen tartunnan saaneiden henkilöiden yleisimpiä oireita. Monille COVID19-tartunnan saaneille henkilöille viruksesta selviytyminen on vain osa ongelmasta. Äskettäin julkaistussa raportissa todettiin, että COVID19-potilailla, joiden katsottiin toipuneen ja jotka on näin ollen päästetty sairaalasta, on jatkuva epänormaali keuhkojen diffuusio; retrospektiivinen tutkimus paljasti, että COVID19-infektion jälkeinen keuhkodiffuusio voi pysyä epänormaalina 30 päivän ajan kotiutuksen jälkeen. Pitkittynyt keuhkojen vajaatoiminta johtuu ensisijaisesti hengityslihasten surkastumisesta ja hengityslaitteen aiheuttamasta pallean toimintahäiriöstä vakavassa COVID19-infektiossa. Pitkäaikainen yskä, väsymys ja hengenahdistus, joka liittyy lievään COVID19-infektioon, voi kuitenkin laukaista keuhkojen toimintahäiriöitä ja heikentää hengityslihasten voimaa. Hengityslihasten heikon voiman aiheuttama keuhkojen toimintahäiriö lisää hengitystyötä, lihassympaattista hermotoimintaa ja fyysiseen toimintaan liittyvää väsymystä. Väsyttävä sisäänhengityslihastyö vähentää liikuntaa ja fyysistä suorituskykyä, kun taas lisääntynyt lihassympaattinen hermotoiminta vähentää verenkiertoa aktiivisiin raajoihin ja lisää väsymystä. Tästä johtuen COVID19-infektion jälkeiset keuhkojen toiminnan jatkuvat heikkenemiset vakavuudesta riippumatta heikentävät harjoituskykyä, fyysisiä kykyjä, elämänlaatua ja todennäköistä sydän- ja aivoverenkiertoa.

Sisäänhengityslihasten harjoittelu, joka sisältää tehokkaasti standardoituja hengitysrutiineja, jotka on järjestetty samankaltaisesti kuin harjoitusohjelmat, on osoittautunut tehokkaaksi vähentämään väsymystä, lihaskipua ja hengenahdistusta muissa kroonisissa hengitystiesairauksissa. IMT:n jälkeinen kardiorespiratorisen toiminnan paraneminen johtuu pääasiassa sisäänhengityslihasten vahvistumisesta. Sisäänhengityslihasvoiman kohottaminen vähentää fyysisen toiminnan aikana tehtävää hengitystyötä ja hengitykseen liittyviä aineenvaihduntakustannuksia sekä levossa että fyysisen toiminnan aikana. Luustolihakset kilpailevat usein verenhuollosta harjoituksen aikana, varsinkin kun hengitystyötä tehostetaan, joten parantunut sisäänhengityslihasten toiminta IMT:llä yhdessä harjoitusharjoittelun kanssa tarjoaa todennäköisesti hyperadditiivisen verenkierron ärsykkeen koko verisuonistoon verrattuna pelkkään harjoitteluun. Kun otetaan huomioon lisääntyneestä kardiovaskulaarisesta verenkierrosta johtuvat vasogeeniset ja angiogeeniset ominaisuudet, IMT-harjoittelu yhdessä harjoitusharjoittelun kanssa tarjoaa innovatiivisen strategian tehostetun COVID19-palautumisen edistämiseksi. Mikään tähän mennessä tehty tutkimus ei ole tutkinut IMT-harjoittelun ja harjoituksen vaikutusta aivoverenkierron toimintaan. Kuitenkin kardiorespiratorisen toiminnan parannusten, jotka liittyvät parantuneeseen hengityslihasten toimintaan, pitäisi myös synergistisesti tehostaa aivoverenkierron säätelyä.

Yhteenvetona voidaan todeta, että IPL on erikoistunut harjoituksen hyödyntämiseen sydän- ja aivoverisuonijärjestelmän toiminnan parantamiseksi kroonisten sairauksien kliinisissä malleissa. Esimerkiksi IPL:n jäsenet ovat aiemmin osoittaneet, että aivoverenkierron vaste harjoitteluun on riippuvainen hiilidioksidista, valtimoverenpaineesta ja valtimoiden leikkausrasituksesta terveydessä ja sairaudessa. Lisäksi yksilöllinen sydänharjoituskuntoutus lisää CBF:tä (~10 %) ja palauttaa normaalin CBF:n sydämen vajaatoimintapopulaatioissa. Samoin IPL on kerännyt ehdotettuun tutkimukseen liittyvää dataa siltä osin, että harjoittelu parantaa verisuonten hemodynamiikkaa ja autonomista modulaatiota populaatioissa, joilla on tulehdussairaus (diabetes); sekä parantaa verenpainetta. IPL:n sydän- ja hengityselimistön tutkimusasiantuntijat ovat myös osoittaneet, että lihasharjoittelu parantaa rasitussietokykyä ja hengenahdistusta lihavilla potilailla, joilla on lisääntynyt COVID-infektion komplikaatioiden riski. Yhdessä IPL:n tutkijat pyrkivät hyödyntämään näitä tekniikoita ja lähestymistapoja optimaalisten strategioiden määrittämiseksi COVID19:n palautumisen tehostamiseksi sydämessä, aivoissa ja keuhkoissa.