Mekanismer för ansträngningsdyspné vid fibrotisk interstitiell lungsjukdom (Dyspnea_ILD)

Syftet med denna studie är att fastställa de fysiologiska mekanismerna för andnöd (dyspné) hos patienter med fibrotisk interstitiell lungsjukdom (ILD) och att bestämma hur andning av extra syre kan manipulera dessa mekanismer för att förbättra dyspné och träningskapacitet.

Forskningsfrågan är tvåfaldig: (Syfte 1) Att fastställa de fysiologiska mekanismerna för ansträngningsdyspné hos patienter med fibrotisk ILD; (Syfte 2) Att bestämma effekterna av hyperoxi på ansträngningsdyspné och träningsuthållighet hos patienter med fibrotisk ILD.

Experimentell översikt: Deltagare med fibrotisk ILD och kontrolldeltagare kommer att rapportera till träningslaboratoriet vid fyra separata tillfällen separerade med minst 48 timmar mellan besöken. Vid besök 1 kommer deltagare och kontrolldeltagare att slutföra medicinsk historia screening, kronisk aktivitetsrelaterade dyspné-frågeformulär, antropometriska mätningar, lungfunktionsbedömning och ett symtombegränsat inkrementell cykelträningstest för bekantskapssyfte. Vid besök 2 kommer deltagarna och kontrolldeltagarna att utföra lungfunktionstestning följt av ytterligare ett inkrementellt cykelträningstest. Detaljerade fysiologiska och sensoriska mätningar kommer att erhållas vid båda besöken men den primära analysen kommer att baseras på besök 2-resultat. Data från besök 2 kommer att ta itu med mål 1. Besök 3 och 4 kommer att inkludera lungfunktionstestning följt av ett träningstest med konstant belastningscykel vid 75 % av den maximala inkrementella arbetshastigheten vid andning, i randomiserad ordning, antingen rumsluft eller hyperoxi (60 % syre). Deltagare och kontrolldeltagare som andas hyperoxi vid besök 3 kommer att andas rumsluft vid besök 4 och vice versa medan de är blinda för gaskoncentrationen. En elektrodkateter med flera par som kombinerar två ballonger kommer att föras in i matstrupen och nära infraröd spektroskopi kommer att användas för att mäta vävnadssyresättning vid besök 2, 3 och 4. Data från besök 3 och 4 kommer att behandla mål 2.

Mått:

• Lungfunktion: enkel spirometri, pletysmografi, diffusionskapacitet, maximala andningstryck, statisk följsamhet och rekyltryck kommer att utföras vid besök 1. Lungfunktionstest vid besök 2-4 kommer endast att omfatta spirometri och pletysmografi så att total lungkapacitet och vitalkapacitet kan erhållas för bestämning av operationella lungvolymer.
• Utvärdering av dyspné: Dyspnéintensitet och upplevt obehag i benen kommer att utvärderas vid vila, varje minut under träning och vid maximal träning med den modifierade 10-gradiga Borg-skalan vid alla testbesök. Efter träningsupphör kommer försökspersoner att uppmanas att uttrycka sina huvudorsaker till att avbryta träningen (d.v.s. andningsbesvär, obehag i benen, kombination av andning och ben eller någon annan orsak) och att välja kvalitativa beskrivare av andnöd med hjälp av ett etablerat frågeformulär .
• Kardio-respiratoriska reaktioner på träning: Standard kardio-respiratoriska åtgärder, inklusive minutventilation, syreförbrukning (VO2), koldioxidproduktion, partialtryck av sluttidal koldioxid, tidalvolym (VT) och andningsfrekvens.
• Driftsvolymer kommer att härledas från manövrar med dynamisk inandningskapacitet (IC). Arteriell syremättnad kommer att mätas med hjälp av pulsoximetri. Elektrokardiografi och blodtryck kommer att övervakas av säkerhetsskäl.
• Andningsmekanik: Diafragmatisk elektromyografi (EMGdi) kommer att mätas med hjälp av en multi-par elektrodkateter som kombinerar två ballonger för att mäta esofagus- och magtryck. Förhållandet mellan EMGdi och EMGdimax kommer att användas som ett index för neural andningsdrift. Förhållandet mellan VT och vitalkapacitet (VC) kommer att användas för att representera andningssystemets mekaniska respons. Normalisering för EMGdimax och VC gör att stimulansintensiteten kan standardiseras och jämföras mellan individer. Således kommer neuromekanisk frånkoppling av andningssystemet att bestämmas som förhållandet (eller interaktionen) mellan neural drift och andningssystemets mekaniska respons (EMGdi/EMGdimax: VT/VC).
• Det mekaniska andningsarbetet (WOB) kommer att beräknas som arean inom ensemblens genomsnittliga esofagustryck-volymslingor.

Statistisk analys:

Mål 1: Träningssvarslutningar (t.ex. Borg/VO2) kommer att bestämmas. I korthet kommer utredarna att få lutningen från en plot av Borg vs. VO2 för varje deltagares och kontrolldeltagares inkrementella träningstest utfört vid besök 2. Utredarna kommer att bestämma den bivariata associationen av Borg/VO2-lutningen med VO2-lutningar av neuromekanisk frånkoppling, körning att andas och VT-svar med användning av Spearman-korrelationskoefficienter. Utredarna kommer sedan att tvinga alla tre prediktorvariablerna till en multivariat linjär regressionsmodell med Borg/VO2-lutningen som utfallsvariabel för att identifiera den oberoende associationen av neuromekanisk frånkoppling med ansträngningsdyspné. Variabler kommer att transformeras för att approximera en normalfördelning vid behov och prediktorvariabler som når statistisk signifikans kommer att bedömas för ett linjärt samband med utfallsvariabeln.

Syfte 2: Utredarna kommer först att använda ett parat t-test för att identifiera förändringar i dyspné och träningstid genom att jämföra rumsluftandning med hyperoxi under konstantbelastningsträningstest vid besök 3 och 4. Multivariata modeller kommer sedan att utvecklas med hjälp av mellantestet skillnad i Borg dyspnéskala och träningstid för varje individ som utfallsvariabler. Prediktorvariabler kommer att inkludera skillnaden mellan testerna i neuromekanisk frånkoppling och dess individuella komponenter. Utfalls- och prediktorvariabler för dyspnéutfallet kommer att baseras på skillnaden mellan testerna för dessa variabler vid iso-tid (dvs. den maximala tiden som patienten tränade för både rumsluft- och hyperoxitesten). Prediktorvariabler för träningstid kommer att mätas i slutet av testet.

Som explorativa analyser kommer utredarna att upprepa ovanstående multivariata linjära regressionsanalyser i IPF-undergruppen, och utredarna kommer att lägga till en kategorisk ILD-subgruppsvariabel till dessa analyser för att identifiera andra skillnader mellan grupper. Ytterligare justering för potentiella confounders (t.ex. kön, body mass index, högupplöst datortomografi fibros-poäng) kommer att användas i dessa utforskande analyser om undergruppens provstorlek är tillräcklig. Ett p-värde < 0,05 kommer att anses vara signifikant för alla analyser. Dataanalys kommer att utföras med Stata v11.2 (StataCorp, Texas, USA).