Meccanismi di dispnea da sforzo nella malattia polmonare interstiziale fibrotica (Dyspnea_ILD)

Lo scopo di questo studio è determinare i meccanismi fisiologici della mancanza di respiro (dispnea) nei pazienti con malattia polmonare interstiziale fibrotica (ILD) e determinare come la respirazione di ossigeno supplementare può manipolare questi meccanismi per migliorare la dispnea e la capacità di esercizio.

La domanda di ricerca è duplice: (Obiettivo 1) Determinare i meccanismi fisiologici della dispnea da sforzo in pazienti con ILD fibrotica; (Obiettivo 2) Determinare gli effetti dell'iperossia sulla dispnea da sforzo e sulla resistenza all'esercizio in pazienti con ILD fibrotica.

Panoramica sperimentale: i partecipanti con ILD fibrotico e i partecipanti di controllo riferiranno al laboratorio di esercizio in quattro occasioni separate separate da un minimo di 48 ore tra le visite. Alla visita 1, i partecipanti e i partecipanti di controllo completeranno lo screening della storia medica, questionari sulla dispnea correlata all'attività cronica, misurazioni antropometriche, valutazione della funzionalità polmonare e un test di esercizio del ciclo incrementale limitato dai sintomi per scopi di familiarizzazione. Alla visita 2, i partecipanti e i partecipanti di controllo eseguiranno test di funzionalità polmonare seguiti da un altro test da sforzo del ciclo incrementale. Misurazioni fisiologiche e sensoriali dettagliate saranno ottenute in entrambe le visite, ma l'analisi primaria si baserà sui risultati della visita 2. I dati della visita 2 affronteranno l'Obiettivo 1. Le visite 3 e 4 includeranno test di funzionalità polmonare seguiti da un test di esercizio a ciclo di carico costante al 75% della frequenza di lavoro incrementale di picco durante la respirazione, in ordine randomizzato, aria ambiente o iperossia (60 % di ossigeno). I partecipanti e i partecipanti di controllo che respirano iperossia alla visita 3 respireranno aria ambiente alla visita 4 e viceversa mentre sono accecati dalla concentrazione di gas. Un catetere a più coppie di elettrodi che combina due palloncini verrà inserito nell'esofago e verrà utilizzata la spettroscopia nel vicino infrarosso per misurare l'ossigenazione dei tessuti nelle visite 2, 3 e 4. I dati delle visite 3 e 4 riguarderanno l'obiettivo 2.

Misure:

• Funzione polmonare: spirometria semplice, pletismografia, capacità di diffusione, pressioni respiratorie massime, compliance statica e pressione di ritorno saranno eseguite alla visita 1. I test di funzionalità polmonare alle visite 2-4 includeranno solo spirometria e pletismografia in modo che la capacità polmonare totale e la capacità vitale possano essere ottenuti per la determinazione dei volumi polmonari operativi.
• Valutazione della dispnea: l'intensità della dispnea e il disagio percepito alle gambe saranno valutati a riposo, ogni minuto durante l'esercizio e al picco dell'esercizio utilizzando la scala Borg a 10 punti modificata in tutte le visite di test. Dopo la cessazione dell'esercizio, ai soggetti verrà chiesto di verbalizzare i motivi principali per l'interruzione dell'esercizio (ad esempio, disagio respiratorio, fastidio alle gambe, combinazione di respirazione e gambe o qualche altro motivo) e selezionare descrittori qualitativi della mancanza di respiro utilizzando un questionario stabilito .
• Risposte cardiorespiratorie all'esercizio: misure cardiorespiratorie standard, tra cui ventilazione minuto, consumo di ossigeno (VO2), produzione di anidride carbonica, pressione parziale di anidride carbonica di fine espirazione, volume corrente (VT) e frequenza respiratoria.
• I volumi operativi saranno derivati ​​dalle manovre della capacità inspiratoria dinamica (CI). La saturazione arteriosa di ossigeno sarà misurata mediante pulsossimetria. L'elettrocardiografia e la pressione sanguigna saranno monitorate per motivi di sicurezza.
• Meccanica respiratoria: l'elettromiografia diaframmatica (EMGdi) verrà misurata utilizzando un catetere di elettrodi a più coppie che combina due palloncini per misurare la pressione esofagea e gastrica. Il rapporto tra EMGdi e EMGdimax sarà utilizzato come indice del drive respiratorio neurale. Il rapporto tra VT e capacità vitale (VC) sarà utilizzato per rappresentare la risposta meccanica del sistema respiratorio. La normalizzazione per EMGdimax e VC consente di standardizzare e confrontare l'intensità dello stimolo tra gli individui. Pertanto il disaccoppiamento neuromeccanico del sistema respiratorio sarà determinato come rapporto (o interazione) tra il drive neurale e la risposta meccanica del sistema respiratorio (EMGdi/EMGdimax : VT/VC).
• Il lavoro meccanico di respirazione (WOB) sarà calcolato come l'area all'interno dei circuiti pressione-volume esofageo mediati dall'insieme.

Analisi statistica:

Obiettivo 1: Saranno determinate le pendenze di risposta all'esercizio (ad es. Borg/VO2). In breve, gli investigatori otterranno la pendenza da un grafico di Borg vs. VO2 per il test di esercizio incrementale di ciascun partecipante e del partecipante di controllo eseguito alla visita 2. Gli investigatori determineranno l'associazione bivariata della pendenza Borg/VO2 con le pendenze VO2 del disaccoppiamento neuromeccanico, guida respirare e la risposta TV utilizzando i coefficienti di correlazione di Spearman. Gli investigatori forzeranno quindi tutte e tre le variabili predittive in un modello di regressione lineare multivariata con pendenza Borg/VO2 come variabile di risultato al fine di identificare l'associazione indipendente del disaccoppiamento neuromeccanico con la dispnea da sforzo. Le variabili saranno trasformate per approssimare una distribuzione normale se necessario e le variabili predittive che raggiungono la significatività statistica saranno valutate per una relazione lineare con la variabile di risultato.

Obiettivo 2: Gli investigatori utilizzeranno prima un t-test accoppiato per identificare i cambiamenti nella dispnea e nel tempo di esercizio confrontando la respirazione dell'aria ambiente con l'iperossia durante i test di esercizio a carico costante nelle visite 3 e 4. Saranno quindi sviluppati modelli multivariati utilizzando il test tra differenza nella scala della dispnea di Borg e nel tempo di esercizio per ciascun individuo come variabili di risultato. Le variabili predittive includeranno la differenza tra i test nel disaccoppiamento neuromeccanico e le sue singole componenti. Le variabili di esito e predittive per l'esito della dispnea si baseranno sulla differenza tra i test di queste variabili all'iso-tempo (ovvero, il tempo massimo per il quale il paziente si è esercitato sia per il test dell'aria ambiente che per quello dell'iperossia). Le variabili predittive per il tempo di esercizio saranno misurate alla fine del test.

Come analisi esplorative, gli investigatori ripeteranno le suddette analisi di regressione lineare multivariata nel sottogruppo IPF e gli investigatori aggiungeranno una variabile di sottogruppo ILD categorica a queste analisi per identificare altre differenze tra i gruppi. In queste analisi esplorative verrà utilizzato un aggiustamento aggiuntivo per potenziali fattori confondenti (ad es. Sesso, indice di massa corporea, punteggio di fibrosi della tomografia computerizzata ad alta risoluzione) se la dimensione del campione del sottogruppo è sufficiente. Un valore p <0,05 sarà considerato significativo per tutte le analisi. L'analisi dei dati verrà eseguita utilizzando Stata v11.2 (StataCorp, Texas, USA).