Förbättrar lungrehabilitering andningen hos KOL-patienter (PR-COPD)

Syftet med denna studie är att avgöra om 8 veckors lungrehabilitering kan minska neuromekanisk frikoppling (en skillnad mellan ansträngning/drift att andas och andningsrespons) hos patienter med KOL och att avgöra om denna minskning är förknippad med förbättringar i både intensitet och kvalitativa dimensioner av dyspné under träning.

Lungrehabilitering är en tränings- och utbildningsinsats som är utformad för att hjälpa patienter att hantera sin dyspné och träna effektivt. Lungrehabiliteringsprogram som inkluderar träningsträning är den mest effektiva icke-farmakologiska metoden för att minska dyspné vid KOL. Men de exakta mekanismerna för lindring av dyspné efter träning är fortfarande okända. Att förstå den patofysiologiska grunden för detta försvagande symptom är avgörande för att utveckla effektiva symtombaserade strategier för hantering av dyspné.

Deltagare med KOL kommer att rapportera till träningslaboratoriet vid 3 separata besök. Besök 1 kommer att fungera som ett första screeningbesök där deltagarna kommer att ge skriftligt informerat samtycke innan de bekantar sig med alla testprocedurer och symtomskalor, följt av ett inkrementellt cykelträningstest. De återstående 2 experimentbesöken kommer att genomföras omedelbart före och efter 8 veckors lungrehabilitering. Besök 2 och 3 kommer att innehålla: symtomrelaterade frågeformulär, lungfunktionstester, funktionstest och ett träningstest med konstant arbetsfrekvens (CWR) på 75 % av den maximala arbetsfrekvensen som uppnåddes under besök 1. CWR-cykelns träningstester kommer att utföras med instrumentering av en matstrupskateter och detaljerade fysiologiska och sensoriska mätningar kommer att erhållas vid båda besöken. Jämförelsen av data från besök 2 och 3 kommer att behandla utredarnas hypoteser.

Studiedeltagare: Studien kommer att omfatta totalt 12 KOL-deltagare. Lungrehabilitering: Lungrehabiliteringsprogrammet tillhandahåller utbildning och träning för patienter med kronisk lungsjukdom för att hjälpa dem med symtomhantering och förbättra deras dagliga funktionsförmåga. 8-veckorsprogrammet omfattar 3 besök per vecka under 2 timmar varje besök (1 timmes utbildning och 1 timmes träningsträning). Lungrehabiliteringsprogrammet är vanlig vård för alla deltagare i denna studie.

Träningsprotokoll: Ett symptombegränsat inkrementellt träningstest kommer att utföras vid besök 1 med en elektroniskt bromsad cykelergometer enligt rekommenderade riktlinjer. Testet kommer att bestå av steady-state vila i 10 minuter, 1 minuts uppvärmning vid 0 watt och 10 watt stegvis ökning av arbetshastigheten varje minut tills symtombegränsningen upphör. CWR-testet som utförs vid besök 2 och 3 kommer att bestå av en 1 minuts uppvärmning följt av en ökning av arbetshastigheten till 75 % av den maximala inkrementella arbetshastigheten.

Mätningar Lungfunktion: Spirometri, pletysmografi, diffusionskapacitet och maximalt andningstryck kommer att utföras vid besök 1 enligt standardrekommendation. Besök 2 och 3 kommer att omfatta spirometri, pletysmografi och maximalt andningstryck. Ett kommersiellt tillgängligt kardiopulmonellt testsystem (Vmax 229d med Autobox 6 200 DL; SensorMedics, Yorba Linda, CA) kommer att användas, och alla mätningar kommer att uttryckas som procent av förväntade normala värden.

Utvärdering av dyspné: Dyspnéintensitet (definierad som "känslan av ansträngd eller svår andning") och upplevt obehag i benen kommer att utvärderas vid vila, varje minut under träning och vid maximal träning med hjälp av den modifierade 10-gradiga Borg-skalan vid alla testbesök. Deltagarna kommer att bli ombedda att beskriva sin dyspné under träningen före intensitetsvärderingarna och vid slutet av träningen med hjälp av följande 3 beskrivningar: (1) "min andning kräver mer arbete och ansträngning" (arbete och ansträngning); (2) "Jag kan inte få in tillräckligt med luft" (otillfredsställd inspiration); (3) "Jag kan inte få ut tillräckligt med luft" (otillfredsställt utgångsdatum). Ingen av alla 3 deskriptorerna kan väljas samtidigt. Efter träningsupphör kommer deltagarna 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 . Förändringar i dyspné före till post-intervention kommer också att bedömas med Transition Dyspné Index.

Kardio-respiratoriska reaktioner på träning: Standardmätningar för kardio-andning kommer att registreras på ett andetag för andetag och beräknas i genomsnitt över 30-sekunders epoker, inklusive minutventilation (V'E), syreförbrukning (VO2), koldioxidproduktion ( CO2), partialtryck av sluttidal CO2, (tidalvolym) VT och andningsfrekvens (Vmax 229d med Autobox 6 200 DL; SensorMedics, Yorba Linda, CA). Driftsvolymer (d.v.s. slutexpiratoriska och slutinspiratoriska lungvolymer) kommer att härledas från manövrar med dynamisk inandningskapacitet (IC) som tidigare beskrivits 26. Av säkerhetsskäl kommer elektrokardiografi att övervakas med hjälp av ett 12-avledningselektrokardiogram (EKG), blodtryck kommer att mätas med en manuell blodtrycksmätare och arteriell syremättnad kommer att övervakas med pulsoximetri. Träningstest kommer att avslutas baserat på fastställda kriterier enligt American College of Sports Medicine riktlinjer.

Andningsmekanik: Diafragmatisk elektromyografi (EMGdi) kommer att mätas med hjälp av en multi-par elektrodkateter som kombinerar två ballonger för att mäta esofagus- och gastriskt tryck. Lidokain spray eller gel (en lokalbedövning) kommer att användas för att frysa deltagarens näsa och baksida i halsen. Därefter, medan deltagaren sippar på vatten genom ett sugrör, kommer en erfaren tekniker att föra in katetern genom deltagarens näsa och in i deras mage via matstrupen. Katetern kommer att placeras baserat på styrkan på EMGdi-signalen under spontan andning. Den råa EMGdi-signalen kommer att omvandlas till en rotmedelkvadrat (RMS). Den maximala RMS för varje inandning kommer att bestämmas mellan QRS-komplex för att undvika påverkan av EKG-artefakt 30. Maximal EMGdi (EMGdimax) kommer att erhållas under IC, sniff och maximalt inandningstryck. 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 bestämmas med hjälp av modifierade Campbell-diagram som tidigare använts. Bröstväggens överensstämmelse kommer att erhållas från litteraturen och placeras som tidigare beskrivits. WOB kommer att delas upp i dess resistiva och elastiska komponenter. Dessa data kommer att jämföras med WOB-data i tidigare KOL-studier.

Muskelsyresättning och hemodynamik: Muskelsyresättning kommer att övervakas icke-invasivt med hjälp av nära infraröd spektroskopi. Ett fyrkanaligt nära-infrarött spektroskop med kontinuerliga vågor (Oxymon M III, Artinis Medical Systems, BV, Nederländerna) kommer att användas för att bestämma oxihemoglobin, deoxihemoglobin och totalt hemoglobin genom att mäta ljusdämpning vid 760 och 864 nm våglängder, och analyseras använda algoritmer baserade på den modifierade Beer-Lambert-lagen. Dessa data kommer att användas för beskrivande undersökningsändamål eftersom begränsade data finns om muskelsyresättningen av benen (vastus lateralis) och andningsmusklerna (sternocleidomastoid, parasternal och interkostal) hos KOL-patienter.

Böjpunkt för VT- och V'E-relationen: VT-data beräknas i medeltal under 30-sekundersepoker och kommer att plottas mot V'E i vila och under alla träningsintensiteter för varje enskild deltagare. Den punkt vid vilken VT avviker från linjäritet och börjar bli platå kommer att definieras som böjningspunkten för VT- och V'E-förhållandet. Två olika observatörer kommer att bestämma böjningspunkten för varje deltagare under det inkrementella träningstestet genom att undersöka individuella Hey-plots.

Statistisk analys: Data kommer att presenteras som medelvärden ± SD om inget annat anges. Beskrivande egenskaper före och efter pulmonell rehabilitering, träningssvar och Borg-betyg vid standardiserade utvärderingspunkter (10 watts steg, VT/V'E-böjning och topp) kommer att jämföras med hjälp av parade t-tester med Bonferroni-korrigeringar där så är lämpligt. Pearsons korrelationskoefficienter kommer att användas för att undersöka sambandet mellan uppmätta variabler: neuromekanisk frånkoppling, andningsmönster, operationella lungvolymer, Borg-värderingar och träningsvariabler. Orsaker till att avbryta träningen och kvalitativa beskrivningar av dyspné kommer att analyseras som frekvensstatistik och jämföras mellan före och efter lungrehabilitering med hjälp av McNemars exakta test vid standardiserade 10 watts steg i arbetshastighet, VT/V'E-böjning och maximal träning. Ett P-värde mindre än 0,05 kommer att betraktas som statistiskt signifikant. Statistisk analys av data kommer att utföras med hjälp av Stata v11.2 (StataCorp, Texas, USA).