화학 감수성 개선을 위한 심부전 환자의 호흡곤란에 대한 호흡 운동 (Breathe-HF)

배경

운동 중 이산화탄소 호기(V̇CO2) 기울기에 대한 증가된 환기(V̇E)로 가장 일반적으로 정량화되는 환기 비효율은 박출률(HFrEF, HFpEF)이 감소 및 보존된 심부전 환자의 랜드마크입니다.[1] 많은 연구에서 V̇E/V̇CO2 기울기가 높을수록 예후가 좋지 않음을 발견했습니다.[2-4] V̇E/V̇CO2 기울기의 구성요소는 과호흡에 의해 영향을 받는 동맥 CO2 부분압(PaCO2)과 폐관류 이상에 의해 영향을 받는 폐사강/일회 호흡량 비율(VD/VT)입니다.[5] HFrEF 환자의 환기 시 과장된 반응은 CO2에 대한 화학수용체의 과민성[6] 및/또는 증가된 혐기성 대사에 대한 말초 근육 반응의 대사수용체 활성화 증가에 근거하여 HFrEF 환자에서 흔히 발견되는 교감신경 과잉활동으로 인해 발생할 수 있습니다. [7] 만성 교감신경 과잉행동은 감소된 모세혈관화[8] 및 감소된 적혈구 플럭스[9]를 기반으로 골격근의 호기성 용량을 감소시키는 것으로 제안되었습니다. 계속되는 혐기성 근육 대사는 근육 피로도를 증가시키고[11] 이미 낮은 수준의 운동에서도 산증을 일으켜 환기 시 과장된 반응을 유발합니다.[12] 한편, 과호흡은 교감신경 활동을 자극하는 것으로 잘 알려져 있어 과호흡을 유발하는 교감신경 활동과 교감신경 활동을 활성화시키는 과호흡의 악순환이 지속된다[13]. 이것은 과호흡이 불량한 좌심실(LV) 기능의 결과일 뿐만 아니라 운전자의 결과일 수도 있음을 시사합니다.

약물 치료 및 전기생리학적 개입 외에도 운동 요법은 HFrEF[14] 및 HFpEF 환자 모두의 혈역학 및 환기 매개변수에 유익한 효과가 있는 것으로 밝혀졌습니다.[15] 운동의 주요 메커니즘은 내피 기능의 개선, 골격근의 산소화 개선 및 호기성 대사 개선으로 이어지는 모세혈관의 증가에 의한 말초 저항 및 그에 따른 심장 후부하 감소로 생각됩니다.[16] 센터 기반 및 가정 기반 설정 모두에서 운동 훈련의 유익한 효과에도 불구하고[17, 18] 신체 활동에 대한 순응도는 HFrEF 환자들 사이에서 좋지 않은 것으로 나타났습니다.[19] 놀랍게도, 치료적 접근으로 환기를 직접 목표로 한 연구는 거의 없습니다. 심폐 기능에 대한 느린 호흡 훈련의 효과를 평가한 연구는 3건에 불과합니다.[20, 21] 이러한 연구에서는 신체 기능 개선, 혈액 및 폐동맥압 감소, 박출률(EF) 증가,[20, 22] 환기 효율 개선[20] 및 수면 무호흡증 감소[22]를 발견했습니다. 또한 그들은 교감신경을 감소시키고 미주신경 활동을 증가시켜 자율신경계의 개선된 조절을 발견했습니다.[23] 느린 호흡이 PaCO2를 충분히 증가시켜 화학수용체의 민감도 또는 설정점을 변경할 수 있는지 여부는 알려져 있지 않습니다. 한편, 무호흡 훈련은 휴식 및 운동 중에 화학수용체가 견딜 수 있는 PaCO2 수준의 큰 변화로 이어지는 것으로 밝혀졌습니다.[24, 25] 그러나 지금까지 HF 환자의 호흡 훈련에 무호흡을 구현한 발표된 연구는 없습니다. 또한, 이전 연구에서는 느린 호흡이 V̇E/V̇CO2 기울기 개선에 미치는 영향이 PaCO2의 만성적 증가 때문인지 환기 사강의 감소 때문인지 조사하지 않았습니다.

가설

연구자들은 교육, 센터 기반 도입 및 가정 기반 15분/일 호흡 훈련에 기반한 호기말 무호흡이 뒤따르는 12주 훈련이 운동에 대한 과장된 환기 반응을 줄이는 데 효과적일 것이라고 가정합니다.

행동 양식

연구 설계

전향적 무작위 통제 연구. 자격이 있는 환자는 베른에 있는 Inselspital의 심부전 클리닉 및 예방 심장과에서 매년 검진하는 동안 확인됩니다. 환자는 1:1(HFrEF/HFpEF 및 성별에 따라 계층화됨)으로 중재 및 대조군으로 무작위 배정됩니다. 중재 그룹의 환자는 표준 치료에 추가로 호흡 훈련을 수행하고 통제 그룹의 환자는 표준 치료를 받고 연구 종료 후 호흡 훈련을 제공받습니다. 연구 설계 및 호흡 중재는 (파일럿 연구에서) 환자 그룹이 직접 입력하여 개발되었습니다.

호흡 개입

호흡 패턴 변조 훈련은 1회 1회 15분씩 1일 2회 집에서 12주 동안 실시하며, 1) 심부전 환자의 비정상 환기, PaCO2 및 자율신경계에 미치는 환기의 영향, 화학수용체 민감도 교육의 3가지 요소로 구성된다. ; 2) 심전도(ECG)를 측정하는 Healer 조끼(L.I.F.E., Milan, Italy)로 지원되는 느린 비강 복식 호흡 및 간헐적 무호흡과 함께 안내 및 모니터링되는 대면 훈련의 1-3 세션 및 흉부 수준의 흉부 운동 xiphoid, thoracic manubrium 및 복부; 3) 유인물, 비디오 및 주간 전화 통화로 지원되는 독립적인 가정 기반 무호흡 훈련으로 진행 상황과 순응도를 모니터링하고, 질문에 답하고, 숨 참기 기간 동안 추가 진행을 장려합니다.

측정

측정은 개입 기간 이전의 방문 1과 개입 기간 종료 시 방문 2 동안 수행됩니다.

심폐 운동 검사(CPET)

CPET는 American Heart Association의 권장 사항에 따라 사이클 에르고미터에서 수행됩니다.[38] 램프 테스트는 앞에서 설명한 대로 수행됩니다.[31] O2 소비량과 CO2 생산량은 개방형 폐활량 측정 시스템(Quark, Cosmed, Rome, Italy)에서 지속적으로 측정되고 8회 호흡에 대한 평균값으로 등록됩니다. 2분마다 수정된 Borg 척도에서 호흡곤란에 대한 인식에 대해 환자에게 질문합니다. 휴식에서 환기 역치 2(VT2)까지의 V̇E/V̇CO2 기울기, VT1에서 피크 V̇O2 및 V̇O2는 이전에 설명한 대로 결정됩니다.[31]

혈액 분석

헤모글로빈 및 NT-proBNP 분석을 위해 전주정맥에서 혈액 샘플을 채취합니다. PaCO2, 산소(PaO2), 중탄산염 및 pH 분석을 위해 휴식 및 최대 운동 시 귓불에서 동맥화된 혈액을 추출합니다.

화학 수용체의 민감도

화학수용체의 민감도는 재호흡 프로토콜로 측정됩니다.[39] 피험자들은 반듯이 눕고 개방형 폐활량 측정 시스템(Innocor, Cosmed, Rome, Italy)의 마우스피스를 통해 호흡합니다. 3방향 밸브를 실내 공기에 개방한 상태에서 2~5분간의 과호흡으로 테스트를 시작하여 호기말 부분 CO2 압력(PETCO2)을 떨어뜨립니다. 과호흡 후 대상자는 편안하게 호흡하고 3방향 밸브는 재호흡 백으로 전환됩니다. 세 번의 심호흡을 통해 백, 폐 및 동맥혈의 PCO2와 혼합 정맥혈의 평형을 이룹니다. 다음 몇 분 동안 PETCO2는 상승하도록 허용되며 PETO2는 과산소 테스트 동안 150mmHg로 고정되고 두 번째 저산소 테스트 실행 동안 재호흡 백의 포트를 통해 회로에 100% O2를 공급하여 50mmHg로 고정됩니다. CO2에 대한 중추 및 말초 화학요법 반응은 과산소 및 저산소 환기 반응의 차이로 추정됩니다.[40, 41]

환자보고 결과

Kansas City Cardiomyopathy Questionnaire(KCCQ)는 삶의 질과 호흡곤란을 평가하기 위해 방문 1과 방문 2 동안 작성됩니다. 방문 2 동안 환자와의 구조화된 인터뷰를 수행하여 호흡 훈련의 타당성과 장벽을 평가합니다. 주간 전화 통화 중 환자의 구두 정보를 기반으로 훈련 준수 여부를 모니터링합니다.

심박 변이도(HRV) 및 호흡 빈도(BF)

HRV는 Healer 조끼(L.I.F.E., Milan, Italy)로 기록된 24시간 ECG에서 측정되며 이전에 연구자 그룹에서 설명한 대로 깊은 수면 단계 동안 세그먼트에서 분석됩니다.[42] 저주파 전력(LF, ms2, 0.04-0.15 Hz), 고주파 전력(HF, ms2, 0.15-0.4 Hz), LF/HF가 분석됩니다[43]. BF는 Healer 조끼의 스트레인 게이지로 측정됩니다.

결과

1차 결과는 ANCOVA에 의해 분석된 V̇E/V̇CO2 기울기이며 기준선 값과 EF 및 성별에 대해 수정된 반복 측정입니다.

이차 결과는 V̇E/V̇CO2 비율의 최저치, 호흡 패턴, VD/VT, VT1에서 V̇O2 피크, V̇O2, 휴식 PETCO2, 말초 및 중추 화학수용체 민감도, 동맥혈 가스, NT-proBNP, 심박수, HRV, 심실 조기 24시간 ECG, KCCQ, 타당성 및 준수에서 비트.

참조

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