Effekter av aerob trening med blodstrømsbegrensning på betennelse, oksygenmangel, treningskapasitet og lungefunksjon ved KOLS (BFR-COPD)

1. RASJONAL OG FORMÅL MED STUDIEN

   Kronisk obstruktiv lungesykdom (KOLS) er en progressiv respirasjonslidelse preget av luftstrømsbegrensning, systemisk betennelse, forstyrret gassutveksling og betydelig skjelettmuskeldysfunksjon. Personer med KOLS opplever ofte redusert treningskapasitet, perifer muskelsvakhet, kronisk hypoksemi, tretthet, søvnforstyrrelser og redusert livskvalitet. Disse systemiske trekkene bidrar til økt symptombyrde og nedsatt funksjonell uavhengighet.

   Lungehabilitering (PR) er en etablert intervensjon som forbedrer treningsmotstand, reduserer dyspné og forbedrer livskvalitet. Imidlertid er mange pasienter ikke i stand til å opprettholde høyt intensiv trening på grunn av ventilasjonsbegrensninger, tidlig muskelutmattelse eller oksygenmettelsesnedgang. Dette skaper behov for alternative treningsstrategier som gir en tilstrekkelig fysiologisk stimulus samtidig som de forblir tolererbare for personer med begrenset treningsreserve.

   Blodstrømrestriksjon (BFR) trening er en lavintensiv treningsmetode som induserer lokaliseret hypoksisk og metabolisk stress, og fremmer fysiologiske tilpasninger som økt muskelaktivering og forbedret funksjonell ytelse. Selv om tidlige funn tyder på potensielle fordeler med BFR, er effektene når det integreres i et PR-program – spesielt på systemisk betennelse, oksygenering, respirasjonsmuskelfunksjon og treningskapasitet – ikke omfattende undersøkt.

   Denne studien har som mål å sammenligne konvensjonell PR med PR kombinert med lavintensiv aerob trening utført under BFR hos personer med stabil KOLS. Studien vil evaluere systemiske inflammatoriske markører, oksygenerings- og hypoksemirespons, treningskapasitet, spirometriske målinger, respirasjonsmuskelstyrke, arterielle blodgasser og pasientrapporterte symptomer. Ved å vurdere fysiologiske, funksjonelle og subjektive utfall sammen, søker studien å fastslå den potensielle merverdien av BFR-assistert aerob trening innen lungehabilitering.

   Funnene forventes å avklare om BFR kan forbedre effektiviteten av PR, gi et mer tolererbart treningsalternativ for personer med begrenset treningskapasitet, og støtte utviklingen av individualiserte rehabiliteringsstrategier for personer med KOLS.

2. DESIGN For denne studien vil utvalget bestå av pasienter i alderen 40–80 år med diagnose KOLS som er henvist til Lungehabiliteringsavdelingen ved Lungemedisinsk avdeling ved Sultan Abdülhamid Han Trenings- og forskningssykehus, Universitet for helsevitenskaper, av en lungespesialist. Deltakere vil bli tilfeldig tildelt to grupper ved bruk av en datastyrt randomiseringsmetode: en rutinemessig lungehabiliteringsgruppe (kontrollgruppe) og en gruppe som mottar blodstrømrestriksjon (BFR) under aerob trening, som er en av parameterne for lungehabilitering (intervensjonsgruppe). Lungehabiliteringsprogrammer for begge grupper vil bli administrert av en erfaren fysioterapeut under tilsyn av en lungespesialist. Før oppstart av rehabiliteringsprogrammet vil pasientenes kardiovaskulære egnethet for lungehabilitering bli fastsatt av en kardiolog. Programmet vil starte når medisinsk godkjenning som indikerer "egnet for lungehabilitering" er innhentet. Studien har en tverrfaglig og flerdimensjonal struktur.

   Begge grupper vil delta i totalt 16 lungehabiliteringsøkter utført to ganger ukentlig i 8 uker innenfor sykehuset. Hver økt vil vare i 60 minutter.

   2.1. Intervensjonsgruppe I intervensjonsgruppen vil lungehabiliteringsprogrammet inkludere den aktive syklusen av pusteteknikker, diafragmatisk pust, leppepust og respirasjonsmuskeltrening. I tillegg vil et bilateral motstandsøvelsesprogram bli gitt for å målrette skulderfleksorene, albuefleksorene og quadriceps-muskelgruppene. Videre vil aerob trening med blodstrømrestriksjon (BFR) bli utført på en sykkelergometer.

   Aktiv syklus av pusteteknikker (ACBT) ACBT består av en serie teknikker som brukes for å forbedre ventilasjonseffektivitet. Disse teknikkene styrker respirasjonsmusklene og forbedrer respirasjonsfunksjonen. I denne syklusen brukes ulike pustestrategier påfølgende for å øke ventilasjonskapasiteten. Hos KOLS-pasienter hjelper disse teknikkene med å åpne luftveiene og optimalisere ventilasjonen. Teknikker inkluderer dyp pust, pustepause og kontrollerte utåndingsstrategier.

   Diafragmatisk pust Diafragmatisk pust er en metode for innånding utført ved bruk av diafragma i stedet for hjelpemusklene. Denne teknikken øker ventilasjonen av de nedre lungene, forbedrer oksygenopptaket og reduserer respirasjonsmuskelutmattelse. Hos KOLS-pasienter reduserer diafragmatisk pust pusteinnsatsen og lar pasientene puste mer effektivt.

   Leppepust Leppepust er en teknikk som hjelper med å holde luftveiene åpne under utånding. Pasienten puster sakte ut gjennom lett sammenpressede lepper under pustingen. Denne teknikken letter overvinning av luftveismotstand, regulerer luftstrømmen hos KOLS-pasienter og muliggjør mer effektiv pusting. Den hjelper også med å korrigere ventilasjons-perfusjonsubalanse og reduserer dyspné.

   Respirasjonsmuskeltrening I denne studien vil inspiratorisk muskelstrening bli utført ved bruk av Powerbreathe Medic Plus (grå) enhet to ganger i uken i 8 uker. Den første belastningen vil bli satt til 30% av pasientens målte maksimale inspiratoriske trykk (MIP). Fremgang vil bli gjort i henhold til opplevd vanskelighetsgrad rapportert under trening basert på den modifiserte Borg-skalaen (0–10), og holde den opplevde anstrengelsen (RPE) mellom 3–4 og øke belastningen med 5–10% hver uke. Målet vil være å nå 60% av MIP. Treningen vil følge en protokoll på 5 pust × 6 sett, med hvileintervaller justert basert på pasienttoleranse.

   Perifer muskelstrening Motstandstrening vil bli gitt som 2 sett × 8 repetisjoner ved en RPE på 3–4 på den modifiserte Borg-skalaen. Målrettede muskelgrupper vil inkludere quadriceps femoris, skulderfleksorer og albuefleksorer.

   BFR + Aerob treningsprogram BFR vil bli brukt ved hjelp av en trådløs AirBands-mansjett plassert proksimalt på låret på nivå med arteria femoralis ved 45% av den individuelle lemokklusjonstrykket (LOP). Aerob trening vil bli utført på en sykkelergometer ved 40–60% av målpulsfrekvensen (lav–moderat intensitet). Målpulsfrekvensen vil bli bestemt ved bruk av Karvonen-formelen [THR=HRmax-HRrest)×%intensitet]+HRrest]. Hver økt vil bestå av 3 minutters oppvarming, 15 minutters trening og 3 minutters nedkjoling (21 minutter totalt). BFR vil starte etter oppvarming og forbli oppblåst gjennom hele treningen. På slutten av økten vil mansjetten bli løsnet, etterfulgt av en 5-minutters reaktiv hyperemiperiode. Treningsprogresjon vil bli individualisert i henhold til MBS RPE-poengene registrert under hver økt; den målrettede opplevde anstrengelsen vil holdes mellom 2–3 (lett–moderat), og arbeidsbelastningen (watt) vil økes med 5–10% ukentlig etter toleranse.

   2.2. Kontrollgruppe I kontrollgruppen vil lungehabiliteringsprogrammet inkludere den aktive syklusen av pusteteknikker, diafragmatisk pust, leppepust og respirasjonsmuskeltrening. I tillegg vil et bilateral motstandstreningprogram som målretter skulderfleksorene, albuefleksorene og quadriceps-muskelgruppene bli implementert. Aerob treningsøvelse vil bli utført på en sykkelergometer uten bruk av BFR.

   Aktiv syklus av pusteteknikker (ACBT) ACBT består av teknikker som brukes for å forbedre effektiviteten av pustingen. Disse teknikkene styrker respirasjonsmusklene og forbedrer respirasjonsfunksjonen. Ulike pustestrategier brukes påfølgende for å øke ventilasjonskapasiteten. Hos KOLS-pasienter åpner disse strategiene luftveiene, optimaliserer ventilasjonen og forbedrer luftstrømmen. Syklusen inkluderer teknikker som dyp pust, pustepause og kontrollert utånding.

   Diafragmatisk pust Diafragmatisk pust er en metode for pusting utført ved effektiv bruk av diafragma i stedet for buk- eller hjelpemusklene. Denne teknikken forbedrer ventilasjonen av de nedre lungene, øker oksygenopptaket og reduserer respirasjonsmuskelutmattelse. Hos KOLS-pasienter reduserer diafragmatisk pust pusteinnsatsen og hjelper pasientene med å puste mer effektivt.

   Leppepust Leppepust er en teknikk som hjelper med å opprettholde luftveigjennomtrengelighet under utånding. Pasienten puster sakte ut gjennom lett sammenpressede lepper. Denne teknikken letter overvinning av luftveismotstand, regulerer luftstrømmen hos KOLS-pasienter og gjør pustingen mer effektiv. Den korrigerer også ventilasjonsubalanse og reduserer dyspné.

   Respirasjonsmuskeltrening Inspiratorisk muskelstrening vil bli utført ved bruk av Powerbreathe Medic Plus (grå) enhet, to ganger i uken i 8 uker. Den første treningsbelastningen vil bli satt til 30% av pasientens målte maksimale inspiratoriske trykk (MIP). Fremgang vil være basert på opplevd anstrengelse rapportert under trening i henhold til den modifiserte Borg-skalaen (0–10), med opprettholdelse av en RPE på 3–4, med ukentlige økninger på 5–10% i motstand. Målet er å nå 60% av MIP. Treningen vil følge "5 pust × 6 sett"-formatet med individualiserte hvileintervaller i henhold til pasienttoleranse.

   Perifer muskelstrening Motstandstrening vil bli gitt som 2 sett av 8 repetisjoner ved en RPE på 3–4. Målrettede muskelgrupper vil inkludere quadriceps femoris, skulderfleksorer og albuefleksorer.

   Aerob treningsprogram Det aerobe treningsprotokollen på sykkelergometeret vil bli utført ved 60–80% av målpulsfrekvensen. Målpulsfrekvensen vil bli beregnet ved bruk av Karvonen-formelen, som inkorporerer pulsreserven (HRR):[THR=(HRmax-HRrest)×%intensitet]+HRrest] Denne formelen gir et mer nøyaktig estimat av treningspulsfrekvensen, spesielt i kliniske populasjoner. Aerob trening vil bli utført to ganger ukentlig i 8 uker, med hver økt bestående av 3 minutters oppvarming, 15 minutters målrettet aerob trening og 3 minutters nedkjoling (21 minutter totalt). Pedalmotstand og pedalhastighet vil bli justert i henhold til Borg RPE-poengene rapportert under økten. Mål-RPE under trening vil holdes på 3–4, med ukentlige økninger på 5–10% i arbeidsbelastning.

3. Utvalgsstørrelsesberegning

   Det primære utfallet av studien er endringen i 6MWT-avstand. Basert på tidligere rapporterte klinisk meningsfulle forskjeller i 6MWT-avstand hos personer med KOLS og antatt en middels effektstørrelse, ble en styrkeanalyse utført ved bruk av et signifikansnivå på 0,05 og en styrke på 80%. Beregningen indikerte at 17 deltakere per gruppe (34 totalt) ville være tilstrekkelig for å oppdage klinisk relevante mellomgruppe-forskjeller i 6MWT-avstand.

4. Statistisk analyse

Alle data vil bli analysert ved bruk av et statistisk programvarepakke. Normaliteten av distribusjon for kontinuerlige variabler vil bli vurdert ved bruk av passende tester. Parametriske variabler vil bli presentert som gjennomsnitt ± standardavvik, og ikke-parametriske variabler som median med interkvartilområde.

Grunnlinjeforskjeller mellom grupper vil bli analysert ved bruk av uavhengige prøver t-tester eller Mann-Whitney U-tester, etter behov. Kategoriske variabler vil bli sammenlignet ved bruk av chi-square test.

Innenfor gruppe endringer fra før til etter intervensjon vil bli evaluert ved bruk av parrede prøver t-tester eller Wilcoxon signed-rank tester, avhengig av datadistribusjon. Gruppe × tid interaksjoner vil bli undersøkt ved bruk av toveis gjentatte mål ANOVA eller lineære blandede modeller.

Korrelasjoner mellom endringer i inflammatoriske markører og endringer i 6MWT-avstand vil bli analysert ved bruk av passende korrelasjonskoeffisienter. En p-verdi på <0,05 vil bli betraktet som statistisk signifikant for alle analyser, og effektstørrelser vil bli rapportert for å hjelpe tolkningen av klinisk relevans.