健康と病気における心肺機能と右心室機能

特定の目的 1-2 を完了するために、プロトコルは同じになります。 特定の目的 1 には、上記で定義した HFrEF 患者の分析が含まれます。特定の目的 2 には、上記で定義した HFpEF 患者の分析が含まれます。 特定の目的 3 (持久系アスリートの分析) のプロトコルには、特定の目的 1 ～ 2 で説明したものとは異なるプロトコルが組み込まれています。

HFrEF および HFpEF 患者の場合 (特定の目的 1-2): 検査のための 1 回の来院があります。 この訪問では、Swan-Ganz カテーテルを使用した血行動態のベースライン評価と、リアルタイムの RV PV ループを提供する忠実度の高いコンダクタンス カテーテルを使用した侵襲的運動試験が行われます。 Swan-Ganz カテーテルは、臨床および研究目的で血行動態評価に日常的に使用される 7 フレンチの柔軟なカテーテルです (現在、COMIRB #16-1635 および COMIRB #17-1042 にこのカテーテルを使用しています)。 このカテーテルの目的は、ベースラインの血行動態パラメーター (「素人の言葉」で、左側と右側の充填圧、および肺の圧力を記述する) を決定し、安静時の心拍出量を決定することです。 これらの測定値を取得した後、Swan-Ganz カテーテルを挿入および取り外します。この手順には 10 ～ 15 分かかると予想されます。 この研究の主任研究者であるコーンウェル博士は、臨床および研究環境の両方でこれらの手順を日常的に実行し、カテーテル挿入の標準的な技術を使用します。 超音波ガイダンスを使用して、カテーテルが挿入される右内頸静脈を特定し、蛍光透視法を使用して血行動態モニタリング用のカテーテルの配置をガイドします。

ベースライン血行動態評価の完了後、Swan-Ganz カテーテルが取り外されます。 その後、高忠実度コンダクタンス カテーテルは、標準的な技術を使用して RV に挿入されます。 このカテーテルは、先端に圧力マノメーターを備えた 7-French フレキシブル カテーテル (現在、COMIRB #17-1042 に使用されています) であり、圧力と心周期全体のボリューム、カテーテルは「PV ループ」を生成します。 これらのカテーテルは、標準の Swan-Ganz カテーテルでは得られない情報を提供します (上記のアウトカム指標を参照してください)。 コンダクタンス カテーテルの挿入に続いて、無菌技術と超音波ガイドを使用して、左または右の橈骨動脈に動脈ラインを配置します。 このカテーテルの目的は 2 つあります。1) 運動中の血圧のゴールド スタンダード評価を提供すること。 2) フィック式から心拍出量を計算するために動脈血酸素飽和度を測定します。 ベースラインの血行動態評価には、自発呼吸中の約 5 分間のモニタリングと、その後の制御された呼吸数 (1 分あたり 12 回) での約 6 分間の呼吸が含まれます。呼吸変動、続いてバルサルバ法および血管運動反応性 (30 秒間の吸気息止め)。

コンダクタンスカテーテル、動脈カテーテルの挿入およびベースラインデータの取得に続いて、患者は直立サイクルエルゴメーターに配置されます。 患者が直立運動を行うことができない場合、仰臥位エルゴメーターが使用されます。 次に、患者は、現実世界のシナリオ/日常生活の通常の活動をシミュレートする 2 つの最大下ワークロード (換気閾値未満) で運動を完了し、続いてピーク運動を行います。 サブマキシマル データを取得するには、自転車のワークロードを 0 ワットから開始します。 1 ～ 2 分ごとに、一般的に 12.5 ～ 25 ワット単位で作業負荷を着実に増加させ、患者が知覚運動強度 (RPE) スコアが 6 ～ 20 ポイント スケールで 7 ～ 9 であることを示すまで続けます。 24 このワークロードは、「軽度」の運動、または定常状態 1 に相当します。ワークロードは、このレベルで約 4 ～ 5 分間保持され、その間に血行動態データが取得されます。 その後、参加者が RPE スコアが 11 ～ 13.24 であることを示すまで、ワークロードは再び 12.5 ～ 25 ワット単位で増加します。 この作業負荷は、「適度な」運動、または定常状態 2 に相当します。作業負荷は、約 4 ～ 5 分間このレベルに維持され、その間に血行動態データが取得されます。 その後、患者には 5 ～ 10 分の休憩が割り当てられます。 休憩後、患者は症状を限定した心肺運動試験を完了する。これにより、作業負荷は 0 ワットから始まり、通常は 12.5 ～ 25 ワットずつ増加し、疲労するまで 1 ～ 2 分ごとに増加する。 血行動態データは継続的に記録され、最終的なデータは達成されたピークワークロードで取得されます。 このプロトコルは、5 つの異なる位置でのデータの取得を可能にします: 1) 仰臥位の残り。 2) 直立レスト; 3) 定常状態 1、または「軽度の」運動。 4) 定常状態 2、または「適度な」運動。 5) ピーク運動。 血液サンプルは、これらの段階のそれぞれで収集されます。血液は、動脈および静脈の酸素飽和レベル（フィック心拍出量を計算するため）、および静脈/毛細血管の乳酸レベルについて指先で検査されます。 乳酸レベルは、運動の各段階での参加者の作業努力を評価するために使用されます (「経験則」として、最大下レベルの運動には、4mmol/L 未満の関連する乳酸レベルがあります。 ヘモグロビン濃度を決定するために仰臥位で完全な血球計算が行われます。これは、運動のすべての段階で Fick 心拍出量を計算するために使用されます。 研究の完了後、患者は仰臥位に戻され、器具が外されます。 このプロトコルは、COMIRB #16-1635 および #17-1042 の一部として使用されるプロトコルと非常によく似ています。これらのプロトコルに関する私たちの経験に基づいて、この調査は約 4 ～ 5 時間続くと予想されます。

持久系アスリート (特定の目的 3) の場合: この調査では 2 回の訪問が行われます。

• 訪問1：ベースライン評価：この訪問には、インフォームドコンセント、研究登録、病歴および身体検査が含まれ、続いて負荷心エコー検査による非侵襲的心肺運動試験（CPET）が行われます。 CPETは次の方法で実施されます。心臓の構造と機能を評価し、構造的疾患を除外するために、安静時心エコー図が実行されます。 その後、アスリートは症状を限定した CPET を完了します。これにより、エルゴメーターの作業負荷は 0 ワットから始まり、疲労するまで 1 ～ 2 分ごとに約 50 ワットずつ増加します。 テストの完了直後に、心エコー検査を繰り返して、最大運動時の壁運動と心臓構造を評価します。 このテストでは、心拍数 (HR) とリズム、および血圧 (BP) が非侵襲的に継続的に監視されます。 この期間中に異常が検出された場合、患者はそれ以上の検査から除外されます。 テストの結果は、参加者に通知されます。

• 訪問 2: 「レースの日」。 テストのこの日に、参加者はテストの前と直後に非造影心臓 MRI を完了します。 テストには、180km のサイクリング イベント (アイアンマン イベントのサイクリング部分の距離) を完了するためのタイム トライアルが含まれます22。

  • ベースラインの心臓 MRI: ベースラインの心臓の構造と機能を評価します。 これは、アンシュッツ メディカル キャンパスのブレイン イメージング センターで行われます。
  • テスト: 心臓 MRI の完了後、参加者はテストのために検査室に案内されます。 アスリートは、標準的な技術（上記のとおり）を使用してスワンガンツカテーテルの挿入を受けます。 ベースラインの血行力学的評価を取得して、左右の充満圧、および心拍出量を決定します。 自発呼吸と制御された呼吸、およびバルサルバ法と血管運動反応性も得られます。 この評価に続いて、スワン ガンツ カテーテルが削除され、RV PV ループを取得するためにコンダクタンス カテーテルが挿入されます。 仰臥位の休息ループが取得されます。 その後、選手は直立自転車に乗る。 その後、参加者はタイムトライアルを完了します (つまり、イベントの完了に必要な時間を記録します)。 距離はすべての参加者で同じで、180km (アイアンマン競技のサイクリング部分の距離) になります22。 参加者は、快適で、通常のレース ペースと互換性のあるペースでイベントを完了するように指示されます。 サイクリング中の休憩は、アスリートの要求に応じて割り当てられます。 食べ物と飲み物/スナックは、アスリートのリクエストに応じて割り当てられます (目標は、実際のレース当日のシナリオをシミュレートすることです)。 イベント中は、心拍数、リズム、血圧を連続で記録します。 RV PV ループ、および間接熱量測定によるガス交換指標は、イベント中に継続的に分析され、30 分ごとに記録されます。 イベント終了後、アスリートは仰臥位に戻され、イベント後の血行動態評価が完了します。 これには、コンダクタンス カテーテルからの静止 RV PV ループの取得、続いて自発呼吸と制御呼吸のための Swan-Ganz カテーテルの再挿入、およびバルサルバ法と血管運動反応性が含まれます。 その後、参加者の機器が取り外され、テスト フェーズが完了します。 同様の評価を行った当社の経験と、180km のサイクリング イベントを完了するための典型的なサイクリング時間とを合わせると、このテストの完了には約 6 時間かかると予想されます。
  • 検査後の心臓 MRI: 検査完了後の心臓の構造と機能を評価します。