评估囊性纤维化患者呼吸困难的感觉 (CF_Dyspnea)

本研究的目的是确定囊性纤维化 (CF) 患者在运动期间与年龄和性别匹配的健康对照相比，呼吸困难（呼吸困难）的感觉在质量和数量上是否存在差异，并确定这些差异是否可以通过以下方式解释对运动的通气反应的差异。

了解运动期间呼吸困难的进展将使研究人员能够更好地了解 CF 患者这种衰弱症状的病理生理机制。 更全面地了解劳力性呼吸困难的潜在机制可能最终会导致新的治疗干预措施（药物和非药物），这将对 CF 的运动限制产生积极影响。 健康的对照组将使研究人员能够更好地识别对运动的“正常”生理和感知反应，以便与 CF 患者进行直接比较。

实验概述：患有 CF 的参与者和健康对照参与者将到运动实验室报告一次访问。 将首先获得知情同意、病史筛查、慢性活动相关呼吸困难的评估和人体测量。 然后，受试者将熟悉自行车测力计、呼吸器和症状量表。 随后将进行简单的肺活量测定。 之后，参与者将在症状受限的增量循环运动测试之前休息。 在熟悉和运动测试期间将获得详细的生理和感官测量值。 来自运动测试的数据将解决我们的假设。

研究参与者：该研究总共将包括 40 名参与者。 在 40 名参与者中，20 名是 CF 患者，20 名是年龄和性别匹配的健康对照。

运动方案：将根据推荐的指南使用电子制动自行车测力计进行症状限制的增量运动测试。 测试将包括 10 分钟的稳态休息、1 分钟的 0 瓦热身，以及每 2 分钟逐步增加 20 瓦的工作速率，直到症状限制。

测量熟悉会议：参与者和对照参与者将在每个强度下以非常低的工作速率（0W 和 20W）在自行车测力计上锻炼 2 分钟，以熟悉自行车测力计、呼吸器和症状量表（详见下文).

肺功能：将根据标准建议进行肺活量测定和最大呼吸压测定。 将使用市售的心肺测试系统（Vmax 229d with Autobox 6,200 DL；SensorMedics, Yorba Linda, CA），所有测量值都将表示为预测正常值的百分比。

呼吸困难评估：呼吸困难强度（定义为“呼吸吃力或困难的感觉”）和感知到的腿部不适将在休息时、运动期间的每一分钟和高峰运动时在所有测试访视中使用改良的 10 点 Borg 量表进行评估。 参与者将被要求使用以下 3 个描述符描述他们在强度评级之前和运动结束时的呼吸困难：（1）“我的呼吸需要更多的工作和努力”（work and effort）； (2) "I cannot get enough air in"（不满足的灵感）； (3)“我不能得到足够的空气”(未满足的呼气)。 任何时候都不能选择所有 3 个描述符。 运动停止后，参与者将被要求说出他们停止运动的主要原因（即呼吸不适、腿部不适、呼吸和腿部的结合或其他一些原因），并使用既定的问卷选择呼吸困难的定性描述符.

对运动的心肺反应：标准的心肺测量将在每次呼吸的基础上记录下来，并在 30 秒的时间段内取平均值，包括每分钟通气量 (V'E)、耗氧量 (VO2)、二氧化碳产生量 ( CO2)、呼气末 CO2 分压、VT 和呼吸频率（Vmax 229d，Autobox 6,200 DL；SensorMedics，Yorba Linda，CA）。 如前所述，操作容积（即呼气末和吸气末肺容积）将来自动态吸气量 (IC) 操作。 如前所述，使用放置在右侧胸骨旁肋间和胸锁乳突肌上的双极表面肌电图 (EMG) 电极，将无创地获得神经呼吸驱动的间接测量。 出于安全目的，将使用 12 导联心电图 (ECG) 监测心电图，使用手动血压计测量血压，并使用脉搏血氧仪监测动脉血氧饱和度。 所有运动测试都将由经验丰富的运动生理学家进行。 涉及 CF 患者和健康对照者的测试将由医生监督。 运动测试将根据美国运动医学学院指南的既定标准终止。

肌肉氧合和血液动力学：将使用近红外光谱对所有参与者的肌肉氧合进行无创监测。 四通道连续波近红外光谱仪（Oxymon M III，Artinis Medical Systems，BV，荷兰）将用于通过测量 760 和 864 nm 波长的光衰减来确定氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白和总血红蛋白，并分析使用基于修改后的 Beer-Lambert 定律的算法。 该数据将用于描述性探索目的，以检查腿部肌肉氧合（股外侧肌）和呼吸肌（胸锁乳突肌、胸骨旁和肋间肌）之间的关系，以及 CF 患者对运动的感觉反应。

计算机断层扫描表型分析：通过常规临床实践获得的现有胸部计算机断层扫描 (CT) 扫描将用于描述性探索目的，以检查支气管扩张程度与粘液堵塞与空气滞留之间的关系（基于 CF 特异性 CT评分）对 CF 患者运动的生理和感觉反应的影响。

VT 和 V'E 关系的拐点：VT 数据将在 30 秒的时期内取平均值，并将针对每个参与者在休息时和所有运动强度中的 V'E 进行绘制。 VT 偏离线性并开始趋于平稳的点将定义为 VT 和 V'E 关系的拐点。 两个不同的观察者将通过检查各个 Hey 图来确定每个参与者在增量运动测试期间的拐点。

除非另有说明，否则统计分析数据将以平均值±标准偏差 (SD) 的形式呈现。 在标准化评估点（20 瓦增量、VT/分钟通气量 (V'E) 拐点和峰值）的描述性特征、运动反应和 Borg 评级的组间比较（CF 与健康对照）将使用未配对的 t-在适当的情况下使用 Bonferroni 校正进行测试。 皮尔逊相关系数将用于检查测量变量之间的关联：胸骨旁肌电图、呼吸模式、操作肺容量、博格评级和运动变量。 停止运动的原因和呼吸困难的定性描述将作为频率统计进行分析，并使用 Fisher 精确测试在工作率、VT/V'E 拐点和峰值运动的标准化 20 瓦增量下比较对照组和 CF 参与者。 小于 0.05 的 P 值将被视为具有统计学意义。 将使用 Stata v11.2 (StataCorp, Texas, USA) 对数据进行统计分析。

样本量和功效计算：确定足够的样本量来定性描述 CF 中的呼吸困难是困难的，因为该人群中的数据有限。 因此，本研究中的样本量是基于先前对运动期间慢性阻塞性肺疾病患者的呼吸困难强度等级和 VT 反应的研究。 在这些研究中，在以下假设下使用 16 的样本量检测到具有统计学意义的结果：SD 约为 1.5 个单位，VT/V'E 拐点和峰值运动之间发现的差异约为 1.5 个单位，两个 -双面测试，80% 功效，α = 0.05。 因此，本研究中 20 名参与者的样本量可能对研究者的分析具有足够的功效。