Valutazione delle sensazioni di mancanza di respiro nei pazienti con fibrosi cistica (CF_Dyspnea)

Lo scopo di questo studio è determinare se le sensazioni di mancanza di respiro (dispnea) sono qualitativamente e quantitativamente differenti nei pazienti con fibrosi cistica (FC) rispetto ai controlli sani abbinati per età e sesso durante l'esercizio, e per determinare se queste differenze possono essere spiegate da differenze nella risposta ventilatoria all'esercizio.

Comprendere la progressione della dispnea durante l'esercizio consentirà ai ricercatori di comprendere meglio i meccanismi fisiopatologici di questo sintomo debilitante nei pazienti con FC. Una comprensione più completa dei meccanismi alla base della dispnea da sforzo potrebbe in definitiva portare a nuovi interventi terapeutici (farmacologici e non farmacologici) che avrebbero un impatto positivo sulle limitazioni all'esercizio nella FC. Un gruppo di controllo sano consentirà ai ricercatori di identificare meglio le risposte fisiologiche e percettive "normali" all'esercizio in modo da poter effettuare confronti diretti con i pazienti con FC.

Panoramica sperimentale: i partecipanti con CF e i partecipanti di controllo sani riferiranno al laboratorio di esercizio per una visita. In primo luogo sarà ottenuto il consenso informato, lo screening anamnestico, la valutazione della dispnea correlata all'attività cronica e le misurazioni antropometriche. I soggetti verranno quindi familiarizzati con il cicloergometro, l'apparato respiratorio e le scale dei sintomi. Questo sarà seguito da un semplice test spirometrico. Dopo di che i partecipanti si riposeranno prima di un test di esercizio a ciclo incrementale limitato dai sintomi. Misurazioni fisiologiche e sensoriali dettagliate saranno ottenute durante le sessioni di familiarizzazione e test da sforzo. I dati del test da sforzo risponderanno alle nostre ipotesi.

Partecipanti allo studio: lo studio includerà 40 partecipanti in totale. Dei 40 partecipanti, 20 saranno pazienti con FC e 20 saranno controlli di età e sesso abbinati in buona salute.

Protocollo di esercizio: verrà eseguito un test di esercizio incrementale limitato dai sintomi utilizzando un cicloergometro frenato elettronicamente secondo le linee guida raccomandate. Il test consisterà in un riposo in stato stazionario per 10 minuti, un riscaldamento di 1 minuto a 0 watt e aumenti graduali di 20 watt nella velocità di lavoro ogni 2 minuti fino alla limitazione dei sintomi.

Sessione di familiarizzazione con le misurazioni: i partecipanti e i partecipanti di controllo si eserciteranno sul cicloergometro a un ritmo di lavoro molto basso (0 W e 20 W) per 2 minuti a ciascuna intensità per familiarizzare con il cicloergometro, l'apparato respiratorio e le scale dei sintomi (vedere i dettagli di seguito ).

Funzione polmonare: la spirometria e le pressioni respiratorie massime verranno eseguite secondo le raccomandazioni standard. Verrà utilizzato un sistema di test cardiopolmonare disponibile in commercio (Vmax 229d con Autobox 6.200 DL; SensorMedics, Yorba Linda, CA) e tutte le misurazioni saranno espresse come percentuale dei valori normali previsti.

Valutazione della dispnea: l'intensità della dispnea (definita come "la sensazione di respiro affannoso o difficile") e il disagio percepito alle gambe saranno valutati a riposo, ogni minuto durante l'esercizio e al massimo dell'esercizio utilizzando la scala Borg a 10 punti modificata in tutte le visite di test. Ai partecipanti verrà chiesto di descrivere la loro dispnea durante l'esercizio prima delle valutazioni di intensità e alla fine dell'esercizio utilizzando i seguenti 3 descrittori: (1) "la mia respirazione richiede più lavoro e sforzo" (lavoro e sforzo); (2) "Non riesco a far entrare abbastanza aria" (ispirazione insoddisfatta); (3) "Non riesco a far uscire abbastanza aria" (scadenza insoddisfatta). Nessuno di tutti e 3 i descrittori può essere scelto in qualsiasi momento. Dopo l'interruzione dell'esercizio, ai partecipanti 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 cardio-respiratorie all'esercizio: le misure cardio-respiratorie standard saranno registrate respiro per respiro e mediate su epoche di 30 secondi, inclusa la ventilazione minuto (V'E), il consumo di ossigeno (VO2), la produzione di anidride carbonica ( CO2), pressione parziale di CO2 di fine espirazione, VT e frequenza respiratoria (Vmax 229d con Autobox 6.200 DL; SensorMedics, Yorba Linda, CA). I volumi operativi (cioè i volumi polmonari di fine espirazione e di fine inspirazione) saranno derivati ​​dalle manovre di capacità inspiratoria dinamica (IC) come precedentemente descritto. Una misura indiretta del drive respiratorio neurale sarà ottenuta in modo non invasivo utilizzando elettromiografia bipolare di superficie (EMG) posizionati sugli intercostali parasternali e sullo sternocleidomastoideo destro come descritto in precedenza. Per motivi di sicurezza, l'elettrocardiografia verrà monitorata utilizzando un elettrocardiogramma a 12 derivazioni (ECG), la pressione sanguigna verrà misurata utilizzando uno sfigmomanometro manuale e la saturazione arteriosa di ossigeno verrà monitorata utilizzando la pulsossimetria. Tutti i test da sforzo saranno somministrati da esperti fisiologi dell'esercizio. I test che coinvolgono pazienti con FC e controlli sani saranno supervisionati da un medico. I test di esercizio verranno interrotti in base a criteri stabiliti secondo le linee guida dell'American College of Sports Medicine.

Ossigenazione muscolare ed emodinamica: l'ossigenazione muscolare sarà monitorata in modo non invasivo utilizzando la spettroscopia nel vicino infrarosso in tutti i partecipanti. Uno spettroscopio nel vicino infrarosso a onda continua a quattro canali (Oxymon M III, Artinis Medical Systems, BV, Paesi Bassi) verrà utilizzato per determinare l'ossiemoglobina, la deossiemoglobina e l'emoglobina totale misurando l'attenuazione della luce a lunghezze d'onda di 760 e 864 nm e analizzati utilizzando algoritmi basati sulla legge Beer-Lambert modificata. Questi dati saranno utilizzati a scopo esplorativo descrittivo per esaminare la relazione tra l'ossigenazione muscolare della gamba (vasto laterale) e dei muscoli respiratori (sternocleidomastoideo, parasternale e intercostale) e le risposte sensoriali all'esercizio nei pazienti con FC.

Fenotipizzazione della tomografia computerizzata: le scansioni della tomografia computerizzata (TC) del torace esistenti, ottenute attraverso la pratica clinica di routine, saranno utilizzate a scopo esplorativo descrittivo per esaminare la relazione tra l'estensione delle bronchiectasie vs. punteggio) sulle risposte fisiologiche e sensoriali all'esercizio nei pazienti con FC.

Punto di flessione della relazione VT e V'E: i dati VT saranno mediati su epoche di 30 secondi e saranno tracciati rispetto a V'E a riposo e durante tutte le intensità di esercizio per ogni singolo partecipante. Il punto in cui VT devia dalla linearità e inizia a stabilizzarsi sarà definito come il punto di flesso della relazione VT e V'E. Due diversi osservatori determineranno il punto di flesso per ciascun partecipante durante il test di esercizio incrementale esaminando i singoli grafici di Hey.

I dati dell'analisi statistica saranno presentati come media ± deviazione standard (DS) se non diversamente specificato. I confronti tra gruppi (CF vs. controllo sano) per caratteristiche descrittive, risposte all'esercizio e valutazioni Borg a punti di valutazione standardizzati (incrementi di 20 watt, inflessione di ventilazione VT/minuto (V'E) e picco) saranno confrontati utilizzando t- test con correzioni Bonferroni ove opportuno. I coefficienti di correlazione di Pearson verranno utilizzati per esaminare l'associazione tra le variabili misurate: elettromiografia parasternale, schema respiratorio, volumi polmonari operativi, valutazioni Borg e variabili di esercizio. Le ragioni per l'interruzione dell'esercizio e i descrittori qualitativi della dispnea saranno analizzati come statistiche di frequenza e confrontati tra partecipanti di controllo e CF utilizzando il test esatto di Fisher con incrementi standardizzati di 20 watt nella velocità di lavoro, flessione VT/V'E e picco di esercizio. Un valore P inferiore a 0,05 sarà considerato statisticamente significativo. L'analisi statistica dei dati sarà eseguita utilizzando Stata v11.2 (StataCorp, Texas, USA).

Dimensione del campione e calcolo della potenza: determinare la dimensione del campione adeguata per i descrittori qualitativi della dispnea nella FC è difficile perché esistono dati limitati in questa popolazione. Pertanto, la dimensione del campione nel presente studio si basa su precedenti studi sulle valutazioni dell'intensità della dispnea e sulla risposta VT in pazienti con malattia polmonare ostruttiva cronica durante l'esercizio. In questi studi, sono stati rilevati risultati statisticamente significativi utilizzando una dimensione del campione di 16, sotto le ipotesi: una SD di circa 1,5 unità, una differenza di circa 1,5 unità trovata tra il punto di flessione VT/V'E e l'esercizio di picco, due- test laterale, 80% di potenza e α = 0,05. Pertanto, una dimensione del campione di 20 partecipanti al presente studio avrà probabilmente una potenza adeguata per le analisi dei ricercatori.