자율 신경 기능을 매개로 한 심장 재활 운동 처방 (EXCARMA)

심장 재활(CR)은 심혈관 질환(CVD) 치료의 연속성에서 필수적인 2차 예방 구성 요소임이 입증되었으며, 유럽 심장학회(ESC) 및 미국 심장 협회 및 미국 심장 학회(AHA/ACC) 가이드라인에서 증거 수준 A와 B의 Class I 권고사항으로 지정되었습니다. CR은 또한 CVD 치료에서 가장 비용 효율적인 임상 중재 중 하나입니다. 관상동맥질환(CAD) 및 심부전(HF)과 같은 이러한 질환들은 자율신경 기능장애, 특히 자율 교감신경계(ASS)의 과활성화와 관련이 있으며, 이는 관상동맥 수축, 심근 재형성 및 기저 산소 소비량 증가로 이어집니다. CR 프로그램(CRP)의 주요 구성 요소는 운동 훈련(ET)으로, CVD의 비약물 치료의 핵심 축 중 하나이며, 이로 인해 상기한 해로운 효과들의 진행을 예방합니다. CRP에서 ET의 역할은 점점 더 강조되고 있지만, 다양한 기존 훈련 프로그램 중에서 어떤 것이 최적의 운동(유산소/무산소 또는 둘 다) 조합 및 유형, 세션의 빈도 및 지속 시간인지는 여전히 명확하지 않으며, 이 처방은 환자의 병력 및 CRP 전 검사 결과를 고려하여 맞춤화되어야 합니다. 이러한 한계는 CRP에서 최적화된 결과를 얻는 데 있어 주요 단점으로 지적됩니다. 처방의 효과를 더 정밀하게 평가하고 따라서 더 잘 정량화하여 훈련 계획을 안전하게 최적화할 수 있는 방법론의 부재는 CR에 관한 중심 문제 중 하나이며, 본 연구 제안에서는 심혈관계의 자율신경 조절을 CRP에서 ET를 처방하는 근거의 중심에 두어 다룰 것입니다. 본 연구 계획의 주요 목표는 자율신경 출력을 기반으로 CRPs에서 ET를 처방하기 위한 객관적이고 개별화된 프로토콜을 수립하는 것입니다.

신중한 고려 후, 명확하게 입증된 ASS 과활성화를 보이는 두 가지 중요하지만 다른 병리학적 상태를 고려하였습니다: "비허혈성 심부전 및 감소된 박출률"(NIHFrEF)과 "심부전 없는 관상동맥질환"(CADnonHF). 다음의 부차적 목표들은 이 중심 목표의 달성에 기여하며, 관련 작업의 대부분을 정의합니다:

• NIHFrEF 및 CADnonHF 환자에서 기저 교감신경 활성화 패턴 평가(작업2);
• CRPs 맥락에서 ET 처방 목적을 위한 교감신경 활성화에 관한 정규화 인자 정의(작업3)
• 자율신경 반응에 의해 안내된 처방으로 CRPs를 위한 운동 훈련 프로그램 정의(작업 4); 작업 2에서는 자율신경계(ANS)의 기저 활성화 수준이 확인된 두 조건(NIHFrEF 및 CADnonHF) 각각에 대해 각각 30명의 환자 샘플을 사용하여 중심극한정리를 이용한 평균의 표본 분포의 좋은 근사치를 보장하며, 참가자들은 레이리아 병원 센터(CHL) 심장학과의 CR 상담에서 등록됩니다. CHL CR 단위는 2022년부터 유럽 예방심장학회(EAPC)에 의해 인증되었습니다. 상대적으로 부정확한 ANS의 고전적인 간접 측정법, 예를 들어 심박수 변동성(HRV) 및 파생 지수들은 24시간 홀터 및 "장기간 심전도"를 통해 얻어지며, 심폐 운동 검사(CPET)를 통한 첫 1분 심박수 회복 및 혈액 및 소변 샘플의 혈청 카테콜아민도 얻어집니다. 이러한 간접 측정법 외에도, 미세신경조영술(MSNA)을 통해 얻은 교감신경계의 직접 기록이 수행될 것이며, 이는 주관 연구 기관(ciTechCare)에서 이용 가능합니다. 변수 세트(자율신경 및 그 파생물)는 대사 생체표지자와 함께 다변량 상관 분석을 허용하며, 이어서 기계 학습 알고리즘 "주성분 분석"(PCA)을 사용하여 데이터 세트의 차원을 축소하고, 따라서 운동 처방 목적을 위한 정규화 인자를 정의할 것입니다. 이는 작업 3과 관련된 주요 목표에 해당합니다. 이 정규화 인자는 개별 교감신경 활성화 패턴을 확립하고, 운동의 초기 처방을 위한 동일한 출발점과 환자 성과의 편향 없는 추적 관찰을 설정하는 데 핵심이 될 것입니다. 작업 4에 관하여, 훈련 계획(유산소/무산소 부하)은 분류 모델(이전 작업의 파생 가능한 것 중 하나)에 대해 정의된 수준과 함께 수행될 것이며, 지원자는 CRP 팀의 재활의학과 전문의와 함께 결합된(유산소 및 저항) 및 계층화된(다양한 강도, 빈도, 단계 및 지속 시간 수준을 가진) 훈련 프로그램을 설정함으로써 개발할 것입니다. 이 프로토콜은 해당 건강 윤리 위원회(작업 1)에 의해 평가될 것이며, 안전 및 데이터 보호와 관련된 모든 법적 문제는 준수될 것입니다.

위험 및 이를 완화하기 위한 전략에 관하여, 주요 위험은 데이터 평가와 관련이 있습니다. 그 경우 다른 병원에 연락하여 참가자 수를 증가시킬 수 있습니다. 또 다른 위험은 작업 의존성과 관련이 있습니다. 이 경우, 멘토들의 경험과 CRP에 전문성을 가지고 의학에서 인공 지능 응용에 익숙한 팀에 이 프로젝트를 통합하는 것이 결정적일 것입니다.