運動中の pCO2 振動: 脳血流と COPD の認知機能障害との関係
2019年2月26日 更新者：Klaus Kenn、Schön Klinik Berchtesgadener Land
運動中の二酸化炭素分圧振動：脳血流調節とCOPDにおける認知機能障害の有病率との関係
研究者らは、安静から運動への移行中に頻繁に起こる二酸化炭素分圧（pCO2）の大幅な変化（ΔpCO2がベースラインから4水銀柱[mmHg]を超える）と認知機能障害の有病率との関係を特定したいと考えている。 ＣＯＰＤ。
特に、運動中の脳血流（CBF）の調節におけるpCO2振動の血管への影響と、慢性閉塞性肺疾患（COPD）における認知機能への影響を調査することが期待されている。
さらに、この研究は、6、12、および18か月の追跡調査において、主要なpCO2振動が認知機能低下の予後的価値を持つかどうかを調べることを目的としています。
さらに、認知機能に対する 3 週間の呼吸リハビリテーション (PR) の急性効果も調査されます。
認知機能の評価は、標準化ミニ精神状態検査 (SMMSE)、アデンブルック認知検査 (ACE-R)、モントリオール認知評価 (MoCA)、およびいくつかの認知領域を評価する認知状態電話面接 (TICS) の使用によって実行されます。 (認知スコア) 一方、ストループ テスト [色読み取り干渉] は認知能力 (反応時間) の測定に使用されます。
調査の概要
詳細な説明
脳血流（CBF）の調節は、脳への適切な酸素供給と脳血管予備能の維持にとって重要です。 CBF の基本的な生理学的調節因子は二酸化炭素分圧 (pCO2) であり、脳血管構造の拡張または収縮を決定します。 CBF 調節応答は pCO2 に強く依存しますが、動脈血酸素飽和度の変化にはあまり依存しないことがわかっています。 CBF は pCO2 の変化に非常に敏感で、pCO2 の増加で顕著な血管拡張 (CBF 増加)、または pCO2 レベルの低下で血管収縮 (CBF 減少) を引き起こします。 脳の活性化と代謝の増加中に、脳細動脈が拡張してCBFの増加に貢献しますが、このプロセスは運動中にしばしば困難となり、認知機能に潜在的な影響を及ぼします。 CBFは認知機能と関連しており、脳由来神経栄養因子（BDNF）の血清レベルは神経可塑性の背後にある重要な原動力として示されており、認知機能低下のバイオマーカーとしての潜在的な有用性を備えています。
研究者らは、運動中の大きな pCO2 変動（ベースラインから ΔpCO2 >4 水銀柱 [mmHg]）は、換気効率/駆動力の異常を反映しており、全体的および局所的な脳血流 (CBF) の障害を引き起こすため、慢性閉塞性肺疾患（COPD）患者における認知機能障害の有病率の増加と関連している。 さらに、研究者らは、運動中に大きなpCO2変動を示した患者は、6、12、18か月の追跡調査時点で、「等炭酸性」患者と比較して、いくつかの認知領域でより深刻な認知障害を発症し、より大きな認知機能低下を発症する可能性があると仮説を立てている。 入院患者の PR は、呼吸を改善し (pCO2 振動を減少させ)、CBF を改善し、また運動を通じて脳神経活動を増加させることにより、認知機能に利益をもたらす可能性があります。
全死因死亡率と障害の増加に関連する認知機能障害に関して、研究者らは次のことを望んでいます。
(A) 運動中の主要な pCO2 振動と COPD における認知機能障害の有病率の増加との間の関係を検出する。 (B) さまざまな pCO2 一時的パターンの影響を調査する (1. pCO2：CBF調節と認知機能に関する減少/低炭酸ガス、2.定常/等炭酸ガス、3.増加/高炭酸ガス）。 (C) 6、12、および 18 か月の追跡調査で、主要な pCO2 振動がいくつかの認知領域における大きな認知機能低下の決定要因となり得るかどうかを調べるため、(D) pCO2 振動に対する 3 週間の PR の急性効果を調査するため、認知障害のある COPD 患者の認知機能に関する CBF。
認知機能の評価は、標準化ミニ精神状態検査 (SMMSE)、アデンブルック認知検査 (ACE-R)、モントリオール認知評価 (MoCA)、およびいくつかの認知領域を評価する認知状態電話面接 (TICS) を使用して実行されます。認知スコア)、ストループ テストは認知パフォーマンス (反応時間) の測定に使用されます。
研究の種類
介入
入学 (実際)
91
段階
- 適用できない
連絡先と場所
このセクションには、調査を実施する担当者の連絡先の詳細と、この調査が実施されている場所に関する情報が記載されています。
研究場所
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Schonau am Konigssee、ドイツ、83471
- Klinikum Berchtesgadener Land der Schön-Kliniken
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参加基準
研究者は、適格基準と呼ばれる特定の説明に適合する人を探します。これらの基準のいくつかの例は、人の一般的な健康状態または以前の治療です。
適格基準
就学可能な年齢
40年～80年 (大人、高齢者)
健康ボランティアの受け入れ
いいえ
受講資格のある性別
全て
説明
包含基準:
- 閉塞性肺疾患に関する世界的イニシアティブ（GOLD）ステージ II ～ IV における慢性閉塞性肺疾患（COPD）患者
- 軽度から中等度の認知障害のある COPD 患者 (MCI グループ: n=100) および認知障害のない COPD 患者 (対照グループ: n=60)
- 正常血圧 (血圧範囲: 101-143/62-91 水銀柱ミリメートル [mmHg])
除外基準:
- 安静時動脈血酸素分圧 (paO2) <55 水銀柱ミリメートル [mmHg]
- 動脈血中の二酸化炭素の安静時分圧 (paCO2) > 45 水銀柱ミリメートル [mmHg]
- 最後の増悪が4週間以内
- 重度の認知障害/認知症
- その他の精神神経症状
研究計画
このセクションでは、研究がどのように設計され、研究が何を測定しているかなど、研究計画の詳細を提供します。
研究はどのように設計されていますか？
デザインの詳細
- 主な目的：基礎科学
- 割り当て：非ランダム化
- 介入モデル：並列代入
- マスキング：なし（オープンラベル）
武器と介入
参加者グループ / アーム |
介入・治療 |
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アクティブコンパレータ：MCIグループにおけるPRの効果
SMMSE、ACE-R、MoCA、TICS、およびストループテスト臨床機器を使用した、MCI グループの認知機能における 3 週間の肺リハビリテーション (PR) プログラムの急性効果の評価 (pCO2 振動パターンの潜在的な変化を参照) (投与後) PR）。
介入: 呼吸リハビリテーション プログラム。運動トレーニング/呼吸法の12セッション。
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患者は、30 秒の作業時間と 30 秒の休憩を挟んだ 30 分間のピーク作業率 (WRpeak) の 100% に相当する高強度のインターバル運動と、軽い抵抗トレーニング (3 筋力トレーニング) を含む、包括的な 3 週間の PR プログラム (12 セッション/60 分・日) に参加します。グループ/各 4 セット/10 回繰り返し; ~30 分)。
他の名前：
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プラセボコンパレーター：対照群における PR の効果
SMMSE、ACE-R、MoCA、TICS、およびストループテスト臨床機器を使用した、対照群の認知機能に対する 3 週間の肺リハビリテーション (PR) プログラムの急性効果の評価 (pCO2 振動パターンの潜在的な変化を参照) (投与後) PR）。 介入: 呼吸リハビリテーション プログラム。運動トレーニング/呼吸法の12セッション。 |
患者は、30 秒の作業時間と 30 秒の休憩を挟んだ 30 分間のピーク作業率 (WRpeak) の 100% に相当する高強度のインターバル運動と、軽い抵抗トレーニング (3 筋力トレーニング) を含む、包括的な 3 週間の PR プログラム (12 セッション/60 分・日) に参加します。グループ/各 4 セット/10 回繰り返し; ~30 分)。
他の名前：
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この研究は何を測定していますか？
主要な結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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二酸化炭素分圧振動 (ΔpCO2、mmHg)
時間枠：4日目～21日目
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ピーク仕事率 (WRpeak) の 75% でのサイクル耐久テスト (CET) 中の経皮 pCO2 の変化 (ΔpCO2、ベースライン値からの mmHg)。
pCO2 振動は、「SenTec」デジタル モニタリング システムを使用して経皮的にモニタリングされ、継続的に記録されます（前後の測定）。 3 週間（12 セッション）の肺リハビリテーション プログラムに参加する前の CET 中の最初の測定（プレ/ポスト測定） -PR); CET 中の PR プログラム終了時 (PR 後) の 2 回目の測定。
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4日目～21日目
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二次結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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認知機能障害 (はい/いいえ)
時間枠：1日目～3日目
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Petersen の基準に従った認知機能障害のスクリーニング:
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1日目～3日目
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認知障害 (標準化されたミニ精神状態検査 [SMMSE、スコア])
時間枠：1日目～21日目
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標準化されたミニメンタルステート検査（SMMSE、スコア）の臨床手段を使用した認知障害（CI）の評価。 3週間（12セッション）の呼吸リハビリテーションプログラム（プレPR）に参加する前の最初の測定。 PR プログラム終了時の 2 回目の測定（PR 後）。
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1日目～21日目
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認知障害 (アデンブルック認知検査 [ACE-R])
時間枠：1日目～21日目
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アデンブルック認知検査の臨床機器 (ACE-R スコア) を使用した認知障害 (CI) の評価。 3週間（12セッション）の呼吸リハビリテーションプログラム（プレPR）に参加する前の最初の測定。 PR プログラム終了時の 2 回目の測定（PR 後）。
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1日目～21日目
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認知障害 (モントリオール認知評価 [MoCA、スコア])
時間枠：1日目～21日目
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モントリオール認知評価の臨床手段 (MoCa スコア) を使用した認知障害 (CI) の評価。 3週間（12セッション）の呼吸リハビリテーションプログラム（プレPR）に参加する前の最初の測定。 PR プログラム終了時の 2 回目の測定（PR 後）。
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1日目～21日目
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認知障害（認知状態に関する電話面接[TICS]）
時間枠：1日目～21日目
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認知状態に関する電話面接（TICS スコア）という臨床手段を使用した認知障害（CI）の評価。 3週間（12セッション）の呼吸リハビリテーションプログラム（プレPR）に参加する前の最初の測定。 PR プログラム終了時の 2 回目の測定（PR 後）。
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1日目～21日目
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認知パフォーマンス (ストループテスト [反応時間、秒])
時間枠：4日目～21日目
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WRpeak の 75% でのサイクル耐久テスト (CET) の前後の認知パフォーマンス (ストループ テスト - 反応時間、秒) の評価。
認知能力は、ストループテスト (前後測定) を使用して測定されます。3 週間 (12 セッション) の肺リハビリテーション プログラム (プレ PR) に参加する前の CET 中の最初の測定。 CET 中の PR プログラム終了時 (PR 後) の 2 回目の測定。
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4日目～21日目
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脳血流速度 (CBFv、cm/秒)
時間枠：4日目～21日目
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サイクル耐久試験 (CET) の前後の脳血流 (CBF) の代用として、WRpeak の 75% での脳血流速度 (CBFv、cm/秒) を測定。
脳血流速度 (CBFv) は、経頭蓋ドップラー超音波検査を使用して測定されます (事前/事後測定): 3 週間 (12 セッション) の呼吸リハビリテーション プログラムに参加する前の CET 中の最初の測定 (事前 PR) ; CET 中の PR プログラム終了時 (PR 後) の 2 回目の測定。
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4日目～21日目
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前頭皮質脳血管酸素飽和度 (組織酸素飽和度 [TOI、%])
時間枠：4日目～21日目
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サイクル耐久テスト (CET) 中の前頭皮質脳血管酸素飽和度の指標としての組織酸素飽和度 (TOI、%) を WRpeak の 75% で測定します。
組織酸素飽和度 (TOI、%) は、近赤外分光法 (NIRS 法、前後測定) を使用して継続的に測定されます。最初の測定は、3 週間 (12 セッション) の肺動脈疾患治療に参加する前の CET 中に行われます。リハビリテーションプログラム（事前PR）。 CET 中の PR プログラム終了時 (PR 後) の 2 回目の測定。
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4日目～21日目
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前頭皮質脳血管酸素飽和度（脱酸素ヘモグロビン変化[ΔHHb、μM/cm]）
時間枠：4日目～21日目
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WRpeak の 75% でのサイクル耐久テスト (CET) 中の、前頭皮質脳血管酸素飽和度の指標としての脱酸素ヘモグロビン (ΔHHb) の変化 (μM/cm) の測定。
脱酸素化ヘモグロビンの変化 (ΔHHb、μM/cm) は、近赤外分光法 (NIRS 法、前後測定) を使用して継続的に測定されます。最初の測定は、3 週間の参加前の CET 中に行われます (12セッション）呼吸リハビリテーション プログラム（プレ PR）。 CET 中の PR プログラム終了時 (PR 後) の 2 回目の測定。
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4日目～21日目
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その他の成果指標
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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気流制限 (1 秒間の努力呼気圧力 [FEV1、%予測])
時間枠：1日目～4日目
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1 秒間の努力呼気圧の測定 (FEV1、%予測)。
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1日目～4日目
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運動能力 (ピーク作業率、[WRpeak ワット])
時間枠：1日目～6日目
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サイクルエルゴメータでの心肺運動テスト（CPET）による運動能力の測定。許容限界（ピーク仕事量、ワット）までの増分プロトコルを使用し、以下に従ってピークの75％（最大作業能力）に相当する仕事量を確立します。国際的なガイドライン。
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1日目～6日目
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血液ガス分析（動脈血酸素分圧[PaO2、mmHg]）
時間枠：1日目～6日目
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血液サンプル中の動脈血酸素分圧 (PaO2、mmHg) の測定。
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1日目～6日目
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血液ガス分析 (動脈血二酸化炭素分圧 [PaCO2、mmHg])
時間枠：1日目～6日目
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血液サンプル中の動脈二酸化炭素分圧 (PaCO2、mmHg) の測定。
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1日目～6日目
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脳由来神経栄養因子 (BDNF 血清レベル、ng/mL)。
時間枠：1日目～8日目
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血液サンプル中の脳由来神経栄養因子 (BDNF、ng/mL) の血清レベルの測定。
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1日目～8日目
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心理状態・心理データ（病院不安・うつ病スケール[HADS、スコア]）
時間枠：5～8日目
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心理的要因は、Hospital Anxiety and Depression Scale (HADS) を使用して評価されます。
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5～8日目
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心理状態・心理データ（COPD評価検査[CAT、スコア]）
時間枠：5～8日目
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心理的要因は COPD 評価テスト (CAT) を使用して評価されます。
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5～8日目
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心理状態/心理データ (セントジョージ呼吸器アンケート [SGRQ、スコア])
時間枠：5～8日目
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心理的要因は、セント ジョージ呼吸器質問票 (SGRQ) を使用して評価されます。
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5～8日目
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呼吸困難の認識 (医学研究評議会呼吸困難スケール、[MRC スコア])
時間枠：5～8日目
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呼吸困難の認識は、医学研究評議会 (MRC) の呼吸困難スケールを使用して評価されます。
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5～8日目
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協力者と研究者
ここでは、この調査に関係する人々や組織を見つけることができます。
捜査官
- スタディチェア：Klaus Kenn, Prof. med.、Schön Klinik Berchtesgadener Land
出版物と役立つリンク
研究に関する情報を入力する責任者は、自発的にこれらの出版物を提供します。これらは、研究に関連するあらゆるものに関するものである可能性があります。
一般刊行物
- Petersen RC, Smith GE, Waring SC, Ivnik RJ, Tangalos EG, Kokmen E. Mild cognitive impairment: clinical characterization and outcome. Arch Neurol. 1999 Mar;56(3):303-8. doi: 10.1001/archneur.56.3.303. Erratum In: Arch Neurol 1999 Jun;56(6):760.
- Vogiatzis I, Louvaris Z, Habazettl H, Andrianopoulos V, Wagner H, Roussos C, Wagner PD, Zakynthinos S. Cerebral cortex oxygen delivery and exercise limitation in patients with COPD. Eur Respir J. 2013 Feb;41(2):295-301. doi: 10.1183/09031936.00016312. Epub 2012 May 3.
- Payne SJ, Mohammad J, Tisdall MM, Tachtsidis I. Effects of arterial blood gas levels on cerebral blood flow and oxygen transport. Biomed Opt Express. 2011 Mar 25;2(4):966-79. doi: 10.1364/BOE.2.000979.
- Ogoh S, Tsukamoto H, Hirasawa A, Hasegawa H, Hirose N, Hashimoto T. The effect of changes in cerebral blood flow on cognitive function during exercise. Physiol Rep. 2014 Sep 28;2(9):e12163. doi: 10.14814/phy2.12163. Print 2014 Sep 1.
- Shimada H, Makizako H, Doi T, Yoshida D, Tsutsumimoto K, Anan Y, Uemura K, Lee S, Park H, Suzuki T. A large, cross-sectional observational study of serum BDNF, cognitive function, and mild cognitive impairment in the elderly. Front Aging Neurosci. 2014 Apr 15;6:69. doi: 10.3389/fnagi.2014.00069. eCollection 2014.
- Ito H, Ibaraki M, Kanno I, Fukuda H, Miura S. Changes in the arterial fraction of human cerebral blood volume during hypercapnia and hypocapnia measured by positron emission tomography. J Cereb Blood Flow Metab. 2005 Jul;25(7):852-7. doi: 10.1038/sj.jcbfm.9600076.
- Van der Elst W, Van Boxtel MP, Van Breukelen GJ, Jolles J. The Stroop color-word test: influence of age, sex, and education; and normative data for a large sample across the adult age range. Assessment. 2006 Mar;13(1):62-79. doi: 10.1177/1073191105283427.
- Valdueza JM, Balzer JO, Villringer A, Vogl TJ, Kutter R, Einhaupl KM. Changes in blood flow velocity and diameter of the middle cerebral artery during hyperventilation: assessment with MR and transcranial Doppler sonography. AJNR Am J Neuroradiol. 1997 Nov-Dec;18(10):1929-34.
研究記録日
これらの日付は、ClinicalTrials.gov への研究記録と要約結果の提出の進捗状況を追跡します。研究記録と報告された結果は、国立医学図書館 (NLM) によって審査され、公開 Web サイトに掲載される前に、特定の品質管理基準を満たしていることが確認されます。
主要日程の研究
研究開始 (実際)
2016年3月1日
一次修了 (実際)
2018年3月1日
研究の完了 (実際)
2018年7月1日
試験登録日
最初に提出
2016年1月8日
QC基準を満たした最初の提出物
2016年1月18日
最初の投稿 (見積もり)
2016年1月21日
学習記録の更新
投稿された最後の更新 (実際)
2019年2月28日
QC基準を満たした最後の更新が送信されました
2019年2月26日
最終確認日
2019年2月1日
詳しくは
本研究に関する用語
キーワード
その他の研究ID番号
- RESPIRE2-8465
個々の参加者データ (IPD) の計画
個々の参加者データ (IPD) を共有する予定はありますか?
いいえ
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呼吸リハビリテーションプログラムの臨床試験
-
Texas Scottish Rite Hospital for Childrenまだ募集していません
-
Children's Health完了
-
AdventHealthState of Florida Department of Health募集