건강과 질병에서의 심폐 및 우심실 기능

특정 목표 1-2를 완료하기 위한 프로토콜은 동일합니다. 구체적인 목표 1은 위에 정의된 HFrEF 환자의 분석을 포함합니다. 특정 목표 2는 위에서 정의한 HFpEF 환자의 분석을 포함합니다. 특정 목표 3(지구력 운동 선수 분석)에 대한 프로토콜은 특정 목표 1-2에 대해 설명된 프로토콜과 다른 프로토콜을 통합합니다.

HFrEF 및 HFpEF 환자의 경우(구체적인 목표 1-2): 테스트를 위한 단일 방문이 있습니다. 이 방문에는 Swan-Ganz 카테터를 사용한 혈류역학의 기본 평가와 실시간 RV PV 루프를 제공하는 고충실도 전도도 카테터를 사용한 침습적 운동 테스트가 포함됩니다. Swan-Ganz 카테터는 임상 및 연구 목적의 혈류역학 평가에 일상적으로 사용되는 7-French 유연한 카테터입니다(현재 COMIRB #16-1635 및 COMIRB #17-1042에 이 카테터를 사용하고 있습니다). 이 카테터의 목적은 기본 혈역학 매개변수("평신도 용어"로 왼쪽 및 오른쪽 충전 압력과 폐의 압력을 설명함)를 결정하고 안정시 심박출량을 결정하는 것입니다. 이러한 측정을 얻은 후 Swan-Ganz 카테터를 삽입하고 제거합니다. 이 절차는 10-15분 정도 소요될 것으로 예상됩니다. 이 연구의 1차 조사자인 Cornwell 박사는 임상 및 연구 환경 모두에서 이러한 절차를 일상적으로 수행하며 카테터 삽입을 위한 표준 기술을 사용할 것입니다. 카테터가 삽입된 오른쪽 내경정맥을 식별하기 위해 초음파 유도를 사용하고 혈류역학 모니터링을 위해 카테터 배치를 유도하기 위해 형광투시를 사용합니다.

기본 혈류역학 평가가 완료되면 Swan-Ganz 카테터가 제거됩니다. 그 후 표준 기술을 사용하여 충실도가 높은 전도도 카테터를 RV에 삽입합니다. 이 카테터는 또한 7-French 가요성 카테터(현재 COMIRB #17-1042에 사용 중)로 팁에 압력 압력계가 있으며 여러 전도도 전극이 있어 심실의 부피를 지속적으로 측정합니다. 카테터는 "PV 루프"를 생성합니다. 이러한 카테터는 표준 Swan-Ganz 카테터에서 사용할 수 없는 정보를 제공합니다(위에 나열된 결과 측정 참조). 컨덕턴스 카테터를 삽입한 후 멸균 기술과 초음파 유도를 사용하여 왼쪽 또는 오른쪽 요골 동맥에 동맥 라인을 배치합니다. 이 카테터의 목적은 두 가지입니다. 1) 운동 중 BP의 표준 평가를 제공합니다. 2) 동맥 산소 포화도를 측정하여 Fick 방정식에서 심박출량을 계산합니다. 기준선 혈역학 평가에는 자발 호흡 중 약 5분 동안 모니터링한 후 조절된 호흡수(분당 12회)로 약 6분 동안 호흡하는 것이 포함되며, 이를 통해 혈압의 영향을 조절한 후 단기 혈압 변동성을 결정할 수 있습니다. 호흡 변화, Valsalva 기동 및 혈관 운동 반응성(30초 동안 흡기 정지).

컨덕턴스 카테터, 동맥 카테터 삽입 및 기준 데이터 획득 후 환자는 직립 주기 에르고미터에 배치됩니다. 환자가 직립 운동을 할 수 없는 경우 앙와위 에르고미터가 사용됩니다. 그런 다음 환자는 실제 시나리오/일상 생활의 정상적인 활동을 시뮬레이션하는 두 개의 준최대 작업부하(환기 역치 미만)에서 운동을 완료한 다음 최대 운동을 합니다. 준최대 데이터를 얻기 위해 자전거의 작업량은 0와트에서 시작됩니다. 1-2분마다 작업량은 환자가 인지된 활동률(RPE) 점수가 6-20점 척도에서 7-9임을 나타낼 때까지 일반적으로 12.5-25와트 단위로 꾸준히 증가합니다. 24 이 작업량은 "가벼운" 운동 또는 정상 상태 1에 해당합니다. 작업량은 약 4-5분 동안 이 수준에서 유지되며 그 동안 혈역학 데이터를 얻습니다. 그 후 참가자가 RPE 점수가 11-13.24임을 나타낼 때까지 작업 부하가 12.5-25와트 단위로 다시 증가합니다. 이 작업량은 "보통" 운동 또는 정상 상태 2에 해당합니다. 작업량은 약 4-5분 동안 이 수준에서 유지되며 그 동안 혈역학 데이터를 얻습니다. 그러면 환자에게 5~10분의 휴식 시간이 할당됩니다. 휴식 후 환자는 증상이 제한된 심폐 운동 테스트를 완료합니다. 여기서 작업량은 0와트에서 시작하고 일반적으로 탈진할 때까지 1-2분마다 12.5-25와트씩 증가합니다. 혈역학 데이터는 지속적으로 기록되며 최종 데이터는 최대 작업 부하에서 획득됩니다. 이 프로토콜은 5가지 다른 위치에서 데이터를 수집할 수 있습니다: 1) 앙와위 휴식; 2) 수직 휴식; 3) 정상 상태 1 또는 "가벼운" 운동; 4) 안정 상태 2, 또는 "보통" 운동; 및 5) 피크 운동. 각 단계에서 혈액 샘플을 수집합니다. 혈액은 동맥 및 정맥 산소 포화도 수준(Fick 심박출량 계산을 위해)과 정맥/모세관 젖산 수준을 핑거 스틱으로 테스트합니다. 젖산 수치는 운동의 각 단계에서 참가자의 작업 노력을 평가하는 데 사용됩니다("어림짐작"으로 운동의 준최대 수준은 관련 젖산 수치가 4mmol/L 미만입니다. 모든 운동 단계 동안 Fick 심박출량을 계산하는 데 사용될 헤모글로빈 농도를 결정하기 위해 누운 휴식 자세에서 완전한 혈구 수를 얻습니다. 연구 완료 후, 환자는 반듯이 누운 자세로 돌아가 기구를 제거합니다. 이 프로토콜은 COMIRB #16-1635 및 #17-1042의 일부로 사용되는 프로토콜과 매우 유사합니다. 이러한 프로토콜에 대한 우리의 경험을 바탕으로 이 연구는 약 4-5시간 동안 지속될 것으로 예상됩니다.

지구력 운동 선수용(구체적인 목표 3): 이 연구를 위해 두 번의 방문이 있을 것입니다.

• 방문 1: 기준선 평가: 이 방문에는 정보에 입각한 동의, 연구 등록, 병력 및 신체 검사가 포함되며, 스트레스 초음파 심장 초음파 검사와 함께 비침습적 심폐 운동 검사(CPET)가 뒤따릅니다. CPET는 다음과 같은 방식으로 실시됩니다. 심장 구조 및 기능을 평가하고 모든 구조적 질병을 배제하기 위해 휴식 중인 심초음파를 수행합니다. 그런 다음 운동선수는 증상이 제한된 CPET를 완료합니다. 이때 에르고미터의 작업량은 0와트에서 시작하여 탈진할 때까지 1-2분마다 약 50와트씩 증가합니다. 테스트 완료 직후 심초음파를 반복하여 최대 운동 시 벽 움직임과 심장 구조를 평가합니다. 이 테스트 동안 심박수(HR)와 리듬, 혈압(BP)을 비침습적으로 지속적으로 모니터링합니다. 이 기간 동안 이상이 발견되면 환자는 추가 검사에서 제외됩니다. 테스트 결과는 참가자에게 전달됩니다.

• 방문 2: "레이스 데이". 이 테스트 당일 참가자는 테스트 전과 직후에 비조영 심장 MRI를 완료합니다. 테스트에는 180km 사이클링 이벤트(Ironman 이벤트의 자전거 구간 거리) 완료를 위한 타임 트라이얼이 포함됩니다22.

  • 기본 심장 MRI: 기본 심장 구조 및 기능을 평가합니다. 이것은 Anschutz Medical Campus의 Brain Imaging Center에서 완성될 것입니다.
  • 테스트: 심장 MRI 완료 후 참가자는 테스트를 위해 실험실로 안내됩니다. 선수는 표준 기술(위에서 설명한 대로)을 사용하여 Swan-Ganz 카테터를 삽입합니다. 왼쪽 및 오른쪽 충만 압력과 심박출량을 결정하기 위해 기준선 혈역학 평가를 얻습니다. 자발적이고 통제된 호흡, Valsalva 기동 및 혈관 운동 반응성도 얻을 수 있습니다. 이 평가 후 Swan-Ganz 카테터를 제거하고 전도성 카테터를 삽입하여 RV PV 루프를 얻습니다. 앙와위 휴식 루프가 획득됩니다. 그런 다음 선수는 직립 자전거에 위치합니다. 그런 다음 참가자는 시간 제한 시험을 완료합니다(즉, 이벤트를 완료하는 데 필요한 시간을 기록합니다). 거리는 모든 참가자에게 동일하며 180km(아이언맨 대회의 사이클 구간 거리)22입니다. 참가자는 편안하고 일반적인 경주 속도와 호환되는 속도로 이벤트를 완료하도록 지시받습니다. 사이클링 중 휴식은 선수의 요청에 따라 할당됩니다. 음식과 음료/간식은 선수의 요청에 따라 할당됩니다(목표는 실제 경주일 시나리오를 시뮬레이션하는 것입니다). 이벤트 중에는 심박수와 리듬, BP가 지속적으로 기록됩니다. RV PV 루프와 간접 열량계를 통한 가스 교환 지표는 이벤트 기간 동안 30분마다 지속적으로 분석되고 기록됩니다. 경기 종료 후, 선수는 앙와위 자세로 돌아가고 경기 후 혈역학 평가가 완료됩니다. 여기에는 컨덕턴스 카테터에서 휴식 중인 RV PV 루프를 획득한 다음 자발적이고 제어된 호흡을 위한 Swan-Ganz 카테터를 다시 삽입하고 Valsalva 기동 및 혈관 운동 반응성을 포함합니다. 그런 다음 참가자는 계측 해제되고 테스트 단계가 완료됩니다. 180km 사이클링 이벤트를 완료하기 위한 일반적인 사이클링 시간과 함께 유사한 평가를 수행한 경험을 바탕으로 이 테스트를 완료하는 데 최대 6시간이 걸릴 것으로 예상됩니다.
  • 테스트 후 심장 MRI: 테스트 완료 후 심장 구조 및 기능을 평가합니다.