化学物質感受性を改善するための心不全患者の呼吸困難に対する呼吸運動 (Breathe-HF)

バックグラウンド

換気効率の低下は、最も一般的には、運動中の換気 (V̇E) から二酸化炭素の呼気 (V̇CO2) への勾配の増加として定量化され、駆出率 (HFrEF、HFpEF) の低下と保持の両方を伴う心不全患者のランドマークです。 [1] 多くの研究で、V̇E/V̇CO2 勾配が高いほど予後不良と関連していることがわかっています。 [2-4] V̇E/V̇CO2 勾配の成分は、過換気によって影響を受ける動脈 CO2 分圧 (PaCO2) と、肺灌流異常によって影響を受ける肺死腔/一回換気量比 (VD/VT) です。 [5] HFrEF 患者の換気における誇張された反応は、CO2 に対する化学受容体の過敏症 [6] および/または HFrEF 患者に一般的に見られる交感神経活動亢進によって引き起こされる可能性があります。 [7] 慢性的な交感神経活動亢進は、毛細血管形成の減少[8]および赤血球フラックスの減少[9]に基づいて、骨格筋の有酸素能力を低下させることが示唆されており[9]、筋線維のタイプがI型線維の含有量が低い方向にシフトします.[10] その後の嫌気性筋肉代謝は、筋肉疲労の増加 [11] とアシドーシスにつながります. [12] 一方、過換気は交感神経活動を刺激することがよく知られているため、交感神経活動が過換気を促進し、過換気が交感神経活動を活性化するという悪循環が続く. これは、過換気が左心室 (LV) 機能の低下の結果であるだけでなく、ドライバーでもあることを示唆しています。

薬物療法と電気生理学的介入に加えて、運動療法は、HFrEF [14] および HFpEF 患者の血行動態および換気パラメータに有益な効果があることがわかっています。 運動の主なメカニズムは、内皮機能の改善、骨格筋の酸素化の改善、および有酸素代謝の改善につながる毛細血管の増加による末梢抵抗の減少、したがって心臓の後負荷の減少であると考えられています。 センターと自宅の両方の環境での運動トレーニングの有益な効果にもかかわらず [17, 18]、HFrEF 患者の間で身体活動への遵守が不十分であることがわかっている.[19] 驚くべきことに、治療アプローチで換気を直接対象とした研究はほとんどありません。 ゆっくりとした呼吸トレーニングが心肺機能に及ぼす影響を評価した研究は 3 つだけです。 [21] これらの研究では、身体機能の改善、血液および肺動脈圧の低下、駆出率（EF）の増加 [20, 22]、換気効率の改善 [20] および睡眠時無呼吸の減少 [22] が発見されました。 さらに、彼らは、交感神経活動を減少させ、迷走神経活動を増加させることにより、自律神経系の調節が改善されることを発見しました.[23] ゆっくりした呼吸が PaCO2 を十分に増加させて、化学受容器の感度または設定値を変化させるかどうかは不明です。 一方、無呼吸トレーニングは、安静時および運動中に化学受容体が許容する PaCO2 レベルに大きな変化をもたらすことがわかっています。 [25] しかし、心不全患者の呼吸トレーニングに無呼吸を取り入れた研究は発表されていません。 さらに、以前の研究では、V̇E/V̇CO2 勾配の改善に対するゆっくりした呼吸の効果が、PaCO2 の慢性的な増加によるものなのか、それとも換気死腔の減少によるものなのかについて調査されていません。

仮説

研究者らは、教育、センターベースの導入、自宅ベースの1日15分間の呼吸トレーニングに基づいて、鼻のゆっくりした呼吸とそれに続く呼気終末無呼吸を伴う12週間のトレーニングが、運動に対する誇張された換気反応を減らすのに効果的であると仮定しています.

方法

研究デザイン

前向きランダム化比較試験。 適格な患者は、ベルンの心不全クリニックおよび予防心臓病学での年次検査中に特定されます。 患者は介入群と対照群に 1:1 (HFrEF/HFpEF と性別で層別化) で無作為化されます。 介入群の患者は標準治療に加えて呼吸訓練を行い、対照群の患者は標準治療を受け、研究終了後に呼吸訓練を提供されます。 研究デザインと呼吸介入は、（パイロット研究から）患者グループによる直接のインプットで開発されました。

呼吸介入

呼吸パターン変調トレーニングは、1 セッションあたり 15 分間、1 日 2 回、12 週間、自宅で行われ、次の 3 つの要素で構成されています。 ; 2) 心電図 (ECG) を測定する Healer ベスト (L.I.F.E.、ミラノ、イタリア) によってサポートされる、ゆっくりとした鼻腹式呼吸と断続的な無呼吸を伴うガイド付きおよび監視付きの対面トレーニングの 1 ～ 3 セッション、および心電図のレベルでの胸部エクスカーション。剣状突起、胸柄、腹部。 3) 配布資料、ビデオ、週 1 回の電話で支援される独立した在宅無呼吸トレーニング。進捗状況と順守状況を監視し、質問に答え、息止めの持続時間とともにさらなる進行を促します。

測定

測定は、介入期間の前の訪問 1 と訪問 2 の間に実行されます。

心肺運動負荷試験 (CPET)

CPET は、米国心臓協会の推奨に従ってサイクル エルゴメーターで実施されます。 [38] ランプ試験は、前述のように実施される[31]。 O2 消費量と CO2 生成量は、オープン スパイロメトリー システム (Quark、Cosmed、Rome、Italy) で連続的に測定され、8 回の呼吸の平均値として記録されます。 2 分ごとに、患者は修正ボルグ スケールでの呼吸困難の知覚について尋ねられます。 安静から換気閾値 2 (VT2) までの V̇E/V̇CO2 勾配、VT1 でのピーク V̇O2 および V̇O2 は、前述のように決定されます。 [31]

血液分析

血液サンプルは、ヘモグロビンおよび NT-proBNP の分析のために肘前静脈から得られます。 PaCO2、酸素 (PaO2)、重炭酸塩、および pH を分析するために、安静時およびピーク時の運動時に動脈血を耳たぶから抽出します。

化学受容体の感受性

化学受容器の感度は、再呼吸プロトコルによって測定されます。 [39] 対象者は仰臥位で休息し、オープンスパイロメトリーシステム (Innocor、Cosmed、Rome、Italy) のマウスピースを通して呼吸します。 三方弁を室内空気に開放し、2 ～ 5 分間の過換気でテストを開始し、呼気終末 CO2 分圧 (PETCO2) を低下させます。 過呼吸に続いて、被験者は快適に呼吸し、三方弁は再呼吸バッグに切り替えられます。 深呼吸を 3 回行うと、バッグ、肺、および動脈血の PCO2 が混合静脈血に平衡化されます。 次の数分間、PETCO2 を上昇させますが、高酸素テスト中は PETO2 を 150 mmHg に固定し、再呼吸バッグのポートから 100% O2 を回路に供給することにより、2 回目の低酸素テスト実行中に 50 mmHg に固定します。 CO2 に対する中枢性および末梢性のケモレフレックス反応は、高酸素と低酸素の換気反応の差によって推定されます。 41]

患者報告アウトカム

Kansas City Cardiomyopathy Questionnaire (KCCQ) は、生活の質と呼吸困難を評価するために、来院 1 と来院 2 の間に記入されます。 来院 2 では、呼吸訓練の実現可能性と障害を評価するために、構造化された面接が患者に行われます。 トレーニングへの順守は、毎週の電話中に患者による口頭情報に基づいて監視されます。

心拍変動 (HRV) と呼吸回数 (BF)

HRV は、Healer ベスト (L.I.F.E.、ミラノ、イタリア) で記録された 24 時間 ECG から測定され、研究者グループによって以前に説明されたように、深い睡眠段階のセグメントから分析されます。 [42] 低周波パワー (LF, ms2, 0.04-0.15 Hz)、高周波電力 (HF、ms2、0.15-0.4 Hz)、および LF/HF が分析されます [43]。 BF は Healer ベストのひずみゲージによって測定されます。

結果

主な結果は、ANCOVA によって分析された V̇E/V̇CO2 勾配であり、ベースライン値と EF および性別について補正された反復測定値です。

副次評価項目は、V̇E/V̇CO2 比の最下点、呼吸パターン、VD/VT、ピーク V̇O2、VT1 での V̇O2、安静時 PETCO2、末梢および中枢の化学受容器の感受性、動脈血ガス、NT-proBNP、心拍数、HRV、心室期外です。 24 時間心電図、KCCQ、実現可能性、順守からのビート。

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