Mekanismer for anstrengende dyspné ved fibrotisk interstitiell lungesykdom (Dyspnea_ILD)

Hensikten med denne studien er å bestemme de fysiologiske mekanismene for kortpustethet (dyspné) hos pasienter med fibrotisk interstitiell lungesykdom (ILD) og å finne ut hvordan pustetilskuddsoksygen kan manipulere disse mekanismene for å forbedre dyspné og treningskapasitet.

Forskningsspørsmålet er todelt: (Mål 1) Å bestemme de fysiologiske mekanismene ved anstrengelsesdyspné hos pasienter med fibrotisk ILD; (Mål 2) Å bestemme effekten av hyperoksi på anstrengelsesdyspné og treningsutholdenhet hos pasienter med fibrotisk ILD.

Eksperimentell oversikt: Deltakere med fibrotisk ILD og kontrolldeltakere vil rapportere til treningslaboratoriet ved fire separate anledninger atskilt med minimum 48 timer mellom besøkene. Ved besøk 1 vil deltakerne og kontrolldeltakerne fullføre medisinsk historiescreening, kronisk aktivitetsrelaterte dyspné-spørreskjemaer, antropometriske målinger, lungefunksjonsvurdering og en symptombegrenset inkrementell syklustreningstest for familiariseringsformål. Ved besøk 2 vil deltakerne og kontrolldeltakerne utføre lungefunksjonstesting etterfulgt av en ny inkrementell syklustreningstest. Detaljerte fysiologiske og sensoriske målinger vil bli oppnådd ved begge besøk, men den primære analysen vil være basert på besøk 2-resultater. Data fra besøk 2 vil ta for seg mål 1. Besøk 3 og 4 vil inkludere lungefunksjonstesting etterfulgt av en konstant belastningssyklus treningstest ved 75 % av maksimal inkrementell arbeidsfrekvens mens du puster, i randomisert rekkefølge, enten romluft eller hyperoksi (60 % oksygen). Deltakere og kontrolldeltakere som puster hyperoksi ved besøk 3 vil puste inn romluft ved besøk 4 og omvendt mens de er blindet for gasskonsentrasjonen. Et multi-par elektrodekateter som kombinerer to ballonger vil bli satt inn i spiserøret og nær infrarød spektroskopi vil bli brukt til å måle oksygenering av vev ved besøk 2, 3 og 4. Data fra besøk 3 og 4 vil ta for seg mål 2.

Målinger:

• Lungefunksjon: enkel spirometri, pletysmografi, diffuserende kapasitet, maksimale respirasjonstrykk, statisk etterlevelse og rekyltrykk vil bli utført ved besøk 1. Lungefunksjonstesting på besøk 2-4 vil kun inkludere spirometri og pletysmografi slik at total lungekapasitet og vitalkapasitet kan innhentes for bestemmelse av operasjonelle lungevolumer.
• Dyspnéevaluering: Dyspnéintensitet og oppfattet ubehag i benet vil bli evaluert ved hvile, hvert minutt under trening og ved topptrening ved bruk av den modifiserte 10-punkts Borg-skalaen ved alle testbesøk. Ved opphør av trening vil forsøkspersonene bli bedt om å verbalisere hovedgrunnen(e) til å stoppe treningen (dvs. ubehag ved å puste, ubehag i bena, kombinasjon av pust og ben, eller en annen årsak) og velge kvalitative deskriptorer for åndenød ved hjelp av et etablert spørreskjema .
• Kardio-respiratoriske reaksjoner på trening: Standard kardio-respiratoriske tiltak, inkludert minuttventilasjon, oksygenforbruk (VO2), karbondioksidproduksjon, partialtrykk av karbondioksid i sluttfasen, tidevolum (VT) og pustefrekvens.
• Driftsvolumer vil bli avledet fra manøvrer med dynamisk inspirasjonskapasitet (IC). Arteriell oksygenmetning vil bli målt ved hjelp av pulsoksymetri. Elektrokardiografi og blodtrykk vil bli overvåket av sikkerhetshensyn.
• Respirasjonsmekanikk: Diafragmatisk elektromyografi (EMGdi) vil bli målt ved hjelp av et multi-par elektrodekateter som kombinerer to ballonger for måling av esophageal og gastrisk trykk. Forholdet mellom EMGdi og EMGdimax vil bli brukt som en indeks for neural respirasjonsdrift. Forholdet mellom VT og vital kapasitet (VC) vil bli brukt for å representere den mekaniske responsen til luftveiene. Normalisering for EMGdimax og VC gjør at stimulusintensiteten kan standardiseres og sammenlignes på tvers av individer. Dermed vil nevromekanisk frakobling av respirasjonssystemet bli bestemt som forholdet (eller interaksjonen) mellom nevral drift og den mekaniske responsen til respirasjonssystemet (EMGdi/EMGdimax: VT/VC).
• Det mekaniske pustearbeidet (WOB) vil bli beregnet som arealet innenfor ensemblet gjennomsnittlig esophageal trykk-volumsløyfer.

Statistisk analyse:

Mål 1: Treningsresponsbakker (f.eks. Borg/VO2) vil bli bestemt. Kort fortalt vil etterforskerne få helningen fra et plott av Borg vs. VO2 for hver deltakers og kontrolldeltakers inkrementelle treningstest utført ved besøk 2. Etterforskerne vil bestemme den bivariate assosiasjonen av Borg/VO2-helning med VO2-hellinger av nevromekanisk frakobling, kjøring å puste, og VT-respons ved å bruke Spearman-korrelasjonskoeffisienter. Etterforskerne vil deretter tvinge alle tre prediktorvariablene inn i en multivariat lineær regresjonsmodell med Borg/VO2-helning som utfallsvariabel for å identifisere den uavhengige assosiasjonen av nevromekanisk frakobling med anstrengelsesdyspné. Variabler vil bli transformert for å tilnærme en normalfordeling om nødvendig, og prediktorvariabler som når statistisk signifikans vil bli vurdert for en lineær sammenheng med utfallsvariabelen.

Mål 2: Etterforskerne vil først bruke en sammenkoblet t-test for å identifisere endringer i dyspné og treningstid ved å sammenligne pusting i romluft med hyperoksi under konstantbelastningstreningstester på besøk 3 og 4. Multivariate modeller vil deretter bli utviklet ved å bruke mellom-testen forskjell i Borg dyspnéskala og treningstid for hver enkelt som utfallsvariabler. Prediktorvariabler vil inkludere mellom-testforskjellen i nevromekanisk frakobling og dens individuelle komponenter. Utfalls- og prediktorvariabler for dyspnéutfallet vil være basert på forskjellen mellom tester av disse variablene ved iso-tid (dvs. den maksimale tiden pasienten trente for både romluft- og hyperoksitestene). Prediktorvariabler for treningstid vil bli målt på slutten av testen.

Som utforskende analyser vil etterforskerne gjenta de ovennevnte multivariate lineære regresjonsanalysene i IPF-undergruppen, og etterforskerne vil legge til en kategorisk ILD-undergruppevariabel til disse analysene for å identifisere andre intergruppeforskjeller. Ytterligere justering for potensielle konfoundere (f.eks. kjønn, kroppsmasseindeks, høyoppløselig computertomografi fibrosepoengsum) vil bli brukt i disse utforskende analysene hvis undergruppens prøvestørrelse er tilstrekkelig. En p-verdi < 0,05 vil anses som signifikant for alle analyser. Dataanalyse vil bli utført ved hjelp av Stata v11.2 (StataCorp, Texas, USA).