Сердечно-легочная функция и функция правого желудочка в норме и при патологии

Для выполнения конкретных целей 1-2 протокол будет идентичным. Конкретная цель 1 включает анализ пациентов с СНнФВ, как определено выше; конкретная цель 2 включает анализ пациентов с HFpEF, как определено выше. Протокол для конкретной цели 3 (анализ спортсменов на выносливость) включает протокол, отличный от протокола, описанного для конкретных целей 1-2.

Для пациентов с СН-нФВ и СН-сФВ (конкретные цели 1-2): будет одно посещение для тестирования. Этот визит будет включать базовую оценку гемодинамики с использованием катетера Свана-Ганца, после чего будет проведено инвазивное нагрузочное тестирование с помощью высокоточного катетера проводимости, который обеспечивает петли ПВ и ЛВ в режиме реального времени. Катетер Swan-Ganz представляет собой гибкий катетер 7-French, который обычно используется для оценки гемодинамики в клинических и исследовательских целях (в настоящее время мы используем этот катетер для COMIRB № 16-1635 и COMIRB № 17-1042). Целью этого катетера является определение исходных гемодинамических параметров (в терминах непрофессионала, чтобы описать давление наполнения слева и справа, а также давление в легких) и определить сердечный выброс в покое. Катетер Свана-Ганца будет вставлен и удален после получения этих измерений - ожидается, что эта процедура займет 10-15 минут. Главный исследователь этого исследования, доктор Корнуэлл, регулярно выполняет эти процедуры как в клинических, так и в исследовательских условиях и будет использовать стандартные методы введения катетера. Ультразвуковой контроль будет использоваться для определения правой внутренней яремной вены, куда вводится катетер, а рентгеноскопия будет использоваться для контроля размещения катетера для гемодинамического мониторинга.

После завершения базовой гемодинамической оценки катетер Свана-Ганца будет удален. После этого катетер с высокой точностью проводимости будет вставлен в ПЖ с использованием стандартных методов. Этот катетер также является гибким катетером 7-French (в настоящее время используется для COMIRB № 17-1042), который имеет манометр на конце, а также несколько электродов проводимости, которые непрерывно измеряют объем в желудочке путем непрерывной регистрации изменений давления и объема на протяжении всего сердечного цикла катетер создает «петлю ЛВ». Эти катетеры предоставляют информацию, которая недоступна для стандартных катетеров Свана-Ганца (см. показатели результатов, перечисленные выше). После введения катетера проводимости в левую или правую лучевую артерию будет помещена артериальная линия с использованием стерильной техники и под ультразвуковым контролем. Назначение этого катетера двоякое: 1) обеспечить золотой стандарт оценки АД во время физической нагрузки; и 2) измерить насыщение артериальной крови кислородом для расчета сердечного выброса по уравнению Фика. Исходная гемодинамическая оценка будет включать мониторинг в течение приблизительно 5 минут во время спонтанного дыхания, после чего следует приблизительно 6 минут дыхания с контролируемой частотой дыхания (12 раз в минуту), что позволяет определить краткосрочную вариабельность артериального давления после учета влияния изменение дыхания с последующим маневром Вальсальвы и вазомоторной реактивностью (задержка вдоха на 30 секунд).

После введения катетера проводимости, артериального катетера и получения исходных данных пациент размещается на вертикальном велоэргометре. В случае, если пациент не может выполнять упражнения в вертикальном положении, будет использоваться лежачий эргометр. Затем пациент выполняет упражнения с двумя субмаксимальными нагрузками (ниже их дыхательного порога), которые имитируют сценарии реального мира/нормальную повседневную деятельность, после чего следует пиковая нагрузка. Для получения субмаксимальных данных нагрузка на велосипед будет начинаться с 0 Вт. Каждые 1-2 минуты рабочая нагрузка будет неуклонно увеличиваться, как правило, с шагом 12,5-25 Вт, пока пациент не укажет, что оценка скорости воспринимаемой нагрузки (RPE) составляет 7-9 баллов по шкале 6-20 баллов. 24 Эта рабочая нагрузка будет соответствовать «мягкой» нагрузке или устойчивому состоянию 1. Рабочая нагрузка будет удерживаться на этом уровне примерно 4-5 минут, в течение которых будут получены гемодинамические данные. После этого рабочая нагрузка снова будет увеличиваться с шагом 12,5–25 Вт, пока участники не укажут, что показатель RPE составляет 11–13,24. Эта рабочая нагрузка будет соответствовать «умеренной» нагрузке или устойчивому состоянию 2. Рабочая нагрузка будет удерживаться на этом уровне примерно 4-5 минут, в течение которых будут получены гемодинамические данные. Затем пациенту предоставляется 5-10-минутный перерыв. После перерыва пациент выполнит кардиопульмональный нагрузочный тест с ограниченными симптомами, при котором рабочая нагрузка начинается с 0 Вт и обычно увеличивается каждые 1-2 минуты с шагом 12,5-25 Вт до истощения. Гемодинамические данные будут непрерывно записываться, а окончательные данные будут получены при достижении пиковой рабочей нагрузки. Этот протокол позволит получать данные в пяти различных положениях: 1) лежа на спине; 2) вертикальный покой; 3) стационарное 1 или «мягкое» упражнение; 4) стационарное 2, или «умеренное» упражнение; и 5) пиковые упражнения. Образцы крови будут собираться на каждом из этих этапов: кровь будет проверена на уровень артериального и венозного насыщения кислородом (для расчета сердечного выброса по Фику), а также на уровень венозной/капиллярной молочной кислоты методом взятия пальца. Уровни молочной кислоты будут использоваться для оценки усилий участника на каждом этапе упражнений (в качестве «эмпирического правила» субмаксимальные уровни упражнений имеют связанный уровень молочной кислоты ниже 4 ммоль/л. Полный анализ крови будет получен в положении лежа на спине для определения концентрации гемоглобина, который будет использоваться для расчета сердечного выброса по Фику на всех этапах упражнений. После завершения исследования пациента вернут в положение лежа на спине и снимут с него инструменты. Этот протокол очень похож на протоколы, используемые как часть COMIRB № 16-1635 и № 17-1042; Основываясь на нашем опыте работы с этими протоколами, предполагается, что это исследование продлится примерно 4-5 часов.

Для спортсменов, занимающихся выносливостью (конкретная цель 3): для этого исследования будет два визита:

• Визит 1: исходная оценка: этот визит будет включать в себя информированное согласие, зачисление в исследование, сбор анамнеза и осмотр, после чего следует неинвазивный кардиопульмональный нагрузочный тест (CPET) со стресс-эхокардиографией. CPET будет проводиться следующим образом: будет выполнена эхокардиограмма в покое, чтобы оценить структуру и функцию сердца и исключить любое структурное заболевание. Затем спортсмен выполняет КПНТ с ограничением симптомов, при этом рабочая нагрузка на эргометре начинается с 0 ватт и увеличивается примерно на 50 ватт каждые 1-2 минуты до полного истощения. Сразу после завершения теста будет повторена эхокардиография для оценки движения стенок и структуры сердца при пиковых нагрузках. Во время этого теста частота сердечных сокращений (ЧСС) и ритм, а также артериальное давление (АД) будут постоянно контролироваться неинвазивным способом. В случае обнаружения каких-либо отклонений в течение этого периода времени, пациент будет исключен из дальнейшего тестирования. Результаты теста будут сообщены участнику.

• Визит 2: «День гонки». В этот день тестирования участники пройдут МРТ сердца без контраста до и сразу после тестирования. Тестирование будет включать в себя гонку на время для прохождения велогонки на 180 км (дистанция велосипедной части соревнования Ironman)22.

  • Исходная МРТ сердца: для оценки исходной сердечной структуры и функции. Это будет завершено в Центре визуализации мозга в медицинском кампусе Anschutz.
  • Тестирование: после завершения МРТ сердца участники будут доставлены в лабораторию для тестирования. Спортсменам вводят катетер Свана-Ганца с использованием стандартных методов (как описано выше). Базовая гемодинамическая оценка будет получена для определения давления наполнения слева и справа, а также сердечного выброса. Также будет достигнуто спонтанное и контролируемое дыхание, а также проба Вальсальвы и вазомоторная реактивность. После этой оценки катетер Свана-Ганца будет удален, а катетер проводимости будет вставлен для получения петель ПВ и ЛВ. Будут приобретены петли для отдыха на спине. После этого спортсмен размещается на вертикальном велосипеде. Затем участник завершит испытание на время (т. е. мы запишем время, необходимое для завершения события). Дистанция будет одинаковой для всех участников и составит 180 км (дистанция велосипедной части соревнований Ironman)22. Участникам будет предложено завершить мероприятие в темпе, который им удобен и совместим с их типичным гоночным темпом. Перерывы во время езды на велосипеде предоставляются по желанию спортсмена. Еда и напитки/закуски будут выдаваться по запросу спортсмена (цель состоит в том, чтобы имитировать реальный сценарий гоночного дня). Во время мероприятия будет непрерывно регистрироваться ЧСС и ритм, а также АД. Петли RV PV, а также показатели газообмена с помощью непрямой калориметрии будут непрерывно анализироваться и записываться каждые 30 минут во время мероприятия. После завершения мероприятия спортсмена вернут в положение лежа на спине, и будет завершена гемодинамическая оценка после мероприятия. Это будет включать в себя получение покоящихся петель RV PV из катетера проводимости с последующим повторным введением катетера Swan-Ganz для спонтанного и контролируемого дыхания, а также маневр Вальсальвы и вазомоторную реактивность. Затем участник будет деинструментирован, и этап тестирования будет завершен. Основываясь на нашем опыте проведения подобных оценок, в сочетании с типичным временем езды на велосипеде для прохождения велогонок на 180 км, ожидается, что этот тест займет около 6 часов.
  • МРТ сердца после теста: для оценки структуры и функции сердца после завершения теста.