دمج مراقبه تشبع انسجه المخ في اختبار التمارين القلبية في المرضي الذين يعانون من قصور القلب
Summary
وقد أدمج هذا البروتوكول التحليل الطيفي القريب من الاشعه تحت الحمراء في اختبار التمارين القلبية التقليدية للتعرف علي تورط الاستجابة الدموية الدماغية في ممارسه التعصب في المرضي الذين يعانون من قصور القلب.
Abstract
السكتة الدماغية نقص الأوكسجين اثناء الراحة أو ممارسه تؤثر سلبا علي قدره ممارسه المرضي الذين يعانون من فشل القلب مع انخفاض إخراج الكسر (HF). ومع ذلك ، في اختبار التمارين السريرية القلبية (CPET) ، لا يتم تقييم الديناميكا الدماغية. يستخدم NIRS لقياس تشبع الأكسجين في الانسجه الدماغية (SctO2) في الفص الجبهي. هذه الطريقة موثوقه وصالحه وقد استخدمت في العديد من الدراسات. SctO2 اقل خلال كل من الراحة والذروة ممارسه في المرضي الذين يعانون من HF من في الضوابط الصحية (66.3 ± 13.3 ٪ و 63.4 ± 13.8 ٪ مقابل 73.1 ± 2.8 ٪ و 72 ± 3.2 ٪). Scto2 في بقية يرتبط خطيا بشكل ملحوظ مع الذروة VO2 (r = 0.602) ، منحدر كفاءه امتصاص الأكسجين (r = 0.501) ، والدماغ الببتيد الناتريوتريك (r =-0.492) ، وكلها معترف بها نذير و علامات خطورة المرض ، مما يشير إلى قيمته نذير المحتملة. يتم تحديد SctO2 بشكل رئيسي من قبل المد والجزر الحد2 الضغط ، ويعني الضغط الشرياني ، والهيموغلوبين في السكان HF. توضح هذه المقالة بروتوكول يدمج SctO2 باستخدام NIRS في cpet تزايدي علي مقياس الضغط معايره الدراجة.
Introduction
وقد تم تطبيق اختبار التمارين القلبية (CPET) في المرضي الذين يعانون من قصور القلب مع انخفاض طرد (HF) لأهداف متعددة ، بما في ذلك القياس الكمي من اللياقة البدنية القلبية ، والتكهن ، وتشخيص أسباب القيود ممارسه ، وصفات التمارين الرياضية1،2،3. اثناء الاختبار ، يتم رصد وتحليل المتغيرات الحركية والبيانات المستمدة من التبادل التلقائي للغاز. الدماغ تشبع الأكسجين الانسجه (scto2) الرصد له قيمه لتقدير التشخيص وخطورة المرض4,5.
بالقرب من الاشعه تحت الحمراء الطيفي (NIRS) يستخدم ضوء الاشعه تحت الحمراء لاختراق الجمجمة وتقدير الأوكسجين انسجه المخ بشكل مستمر وغير اينفاسيفيلي6. منذ اوكسيخضاب الدم والهيموغلوبين لديها أطياف امتصاص الضوء مختلفه وهي اللونية الاساسيه التي تمتص الضوء ، ويمكن قياس تركيزاتها باستخدام نقل الضوء وامتصاص6،7. ومع ذلك ، خلفيه امتصاص الضوء أيضا مبعثر الضوء ويمكن ان تؤثر علي قياس8. هذه الدراسة اعتمدت NIRS حلها مكانيا لقياس SctO2 من الراحة إلى ذروه ممارسه9. وقد تم انبعاث أربعه أطوال موجية للتعويض عن خسائر التشتت التي تعتمد علي الطول الموجي والقضاء علي التداخل في الخلفية ، مما يعزز الدقة10.
SctO2 يمثل نسبه تسليم الأوكسجين مقابل الاستهلاك في الانسجه الدماغية. ويرتبط التشبع الدماغي مع تعطل تدفق الدم الدماغي (CBF) ، وانخفاض تركيز الأكسجين الشرياني ، وزيادة استهلاك الأكسجين الانسجه الدماغية11. غير قصور الناتج القلبي ، HF المتقدمة يسبب نقص التروية الدماغية اثناء ممارسه الرياضة عن طريق حفز بشكل غير مباشر انقباض الاوعيه الدماغية عن طريق تناقص الضغط الشرياني الجزئي من ثاني أكسيد الكربون (باكو2) من خلال فرط التهوية 12-الآن
وقد كشف تشن وآخرون عن الاهميه السريرية لأوكسجينالمخ في التردد الHF. أولا ، انخفضت بشكل ملحوظ SctO2 في المجموعة HF مقارنه مع الضوابط الصحية. SctO2 ليس فقط تضاءل في بقية ولكن أيضا انخفضت أكثر اثناء ممارسه الرياضة. لا يلاحظ في المجموعة الصحية. الثانية ، وارتبطت scto2rest و scto2rest مع VO2rest، الببتيد الناتريوتريك الدماغ (الحزب البنغلاديشي) ، والأكسجين امتصاص المنحدر كفاءه (oues) ، وكلها هي التي أنشئت علامات نذير. لذلك ، SctO2rest و scto2rest من المرجح جدا ان تكون نذير وتعكس شده المرض في المرضي HF. واقترحت دراسة أخرى من قبل Koike et al. ان التغيير في الهيموجلوبين الدماغي يقاس في الجبين من الراحة إلى ذروه ممارسه اقل بكثير في غير الناجيين بالمقارنة مع ان في الناجيين من المرضي الذين يعانون من مرض الشريان التاجي5. التالي ، يمكن استخدام الأوكسجين الدماغي لتقسيم شده المرض وتشخيص المرضي الذين يعانون من HF.
Protocol
Representative Results
Discussion
وقد تم تطبيق الأوكسجين الدماغي رصد الارحال وبشكل مستمر من قبل NIRS في مختلف السيناريوهات ، بما في ذلك جراحه القلب والاوعيه الدموية13 وتحليلات وظيفية الدماغ مثل تلك التي تقدر النشاط العصبي14. هذا البروتوكول متكاملة NIRS إلى CPET التقليدية لتحديد تورط الاستجابة الدموية ا…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
المريض الذي شارك في اختبار ممارسه هو موضع تقدير عميق. وقد دعم هذا البحث المجلس الوطني للعلوم ، تايوان (NMRPG3G6231/2/3) ، ومستشفي تشانغ غونغ التذكاري (منحه رقم CMRPG3G0601/2) ، ومركز بحوث الشيخوخة الصحية ، وجامعه تشانغ غونغ وبرنامج التعليم العالي في وزاره التربية العليا في تايوان (منح الأرقام EMRPD1H0351 و EMRPD1H0551).
Materials
| Bicycle ergometer | Ergoline, Germany | Ergoselect 150P | |
| Cardiopulmonary exercise testing gas analysis | Cardinal-health Germany | MasterScreen CPX | |
| Finger pulse oximetry | Nonin Onyx, Plymouth, Minnesota | Model 9500 | |
| Sphygmomanometer | SunTech Medical, UK | Tango |
References
- Balady, G. J., et al. Clinician’s Guide to cardiopulmonary exercise testing in adults: a scientific statement from the American Heart Association. Circulation. 122 (2), 191-225 (2010).
- Corra, U., et al. Cardiopulmonary exercise testing in systolic heart failure in 2014: the evolving prognostic role: a position paper from the committee on exercise physiology and training of the heart failure association of the ESC. European Journal of Heart Failure. 16 (9), 929-941 (2014).
- Malhotra, R., Bakken, K., D’Elia, E., Lewis, G. D. Cardiopulmonary Exercise Testing in Heart Failure. JACC Heart Fail. 4 (8), 607-616 (2016).
- Chen, Y. J., et al. Cerebral desaturation in heart failure: Potential prognostic value and physiologic basis. PloS One. 13 (4), e0196299 (2018).
- Koike, A., et al. Clinical significance of cerebral oxygenation during exercise in patients with coronary artery disease. Circulation Journal. 72 (11), 1852-1858 (2008).
- Madsen, P. L., Secher, N. H. Near-infrared oximetry of the brain. Progress in Neurobiology. 58 (6), 541-560 (1999).
- Wahr, J. A., Tremper, K. K., Samra, S., Delpy, D. T. Near-infrared spectroscopy: theory and applications. Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. 10 (3), 406-418 (1996).
- Fischer, G. W. Recent advances in application of cerebral oximetry in adult cardiovascular surgery. Seminars in Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. 12 (1), 60-69 (2008).
- Benni, P. B., MacLeod, D., Ikeda, K., Lin, H. M. A validation method for near-infrared spectroscopy based tissue oximeters for cerebral and somatic tissue oxygen saturation measurements. Journal of Clinical Monitoring and Computing. 32 (2), 269-284 (2018).
- Strangman, G., Boas, D. A., Sutton, J. P. Non-invasive neuroimaging using near-infrared light. Biological Psychiatry. 52 (7), 679-693 (2002).
- Ide, K., Secher, N. H. Cerebral blood flow and metabolism during exercise. Progress in Neurobiology. 61 (4), 397-414 (2000).
- Immink, R. V., Secher, N. H., van Lieshout, J. J. Cerebral autoregulation and CO2 responsiveness of the brain. American Journal of Physiology: Heart and Circulatory Physiology. 291 (4), H2018 (2006).
- Chan, M. J., Chung, T., Glassford, N. J., Bellomo, R. Near-Infrared Spectroscopy in Adult Cardiac Surgery Patients: A Systematic Review and Meta-Analysis. Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. 31 (4), 1155-1165 (2017).
- Sakudo, A. Near-infrared spectroscopy for medical applications: Current status and future perspectives. Clinica Chimica Acta. 455, 181-188 (2016).
- Crimi, E., Ignarro, L. J., Cacciatore, F., Napoli, C. Mechanisms by which exercise training benefits patients with heart failure. Nature Reviews: Cardiology. 6 (4), 292-300 (2009).
- Pina, I. L., et al. Exercise and heart failure: A statement from the American Heart Association Committee on exercise, rehabilitation, and prevention. Circulation. 107 (8), 1210-1225 (2003).
- Franciosa, J. A., Park, M., Levine, T. B. Lack of correlation between exercise capacity and indexes of resting left ventricular performance in heart failure. American Journal of Cardiology. 47 (1), 33-39 (1981).
- Koike, A., et al. Cerebral oxygenation during exercise and exercise recovery in patients with idiopathic dilated cardiomyopathy. American Journal of Cardiology. 94 (6), 821-824 (2004).
- Koike, A., et al. Cerebral oxygenation during exercise in cardiac patients. Chest. 125 (1), 182-190 (2004).
- Amann, M., et al. Arterial oxygenation influences central motor output and exercise performance via effects on peripheral locomotor muscle fatigue in humans. Journal of Physiology. 575 (Pt 3), 937-952 (2006).
- Fu, T. C., et al. Suppression of cerebral hemodynamics is associated with reduced functional capacity in patients with heart failure. American Journal of Physiology: Heart and Circulatory Physiology. 300 (4), H1545-H1555 (2011).
- Myers, J., et al. The lowest VE/VCO2 ratio during exercise as a predictor of outcomes in patients with heart failure. Journal of Cardiac Failure. 15 (9), 756-762 (2009).
- Wasserman, A. J., Patterson, J. L. The cerebral vascular response to reduction in arterial carbon dioxide tension. Journal of Clinical Investigation. 40, 1297-1303 (1961).
- Ross, A., Marco, G., Jonathan, M. Ventilatory Abnormalities During Exercise in Heart Failure: A Mini Review. Current Respiratory Medicine Reviews. 3 (3), 179-187 (2007).
- Herholz, K., et al. Regional cerebral blood flow in man at rest and during exercise. Journal of Neurology. 234 (1), 9-13 (1987).
- Karlman Wasserman, J. E. H., Sue, D. Y., Stringer, W. W., Whipp, B. J. . Principles of Exercise Testing and Interpretation: Including Pathophysiology and Clinical Applications. , 285-299 (2011).
- Pott, F., et al. Middle cerebral artery blood velocity during rowing. Acta Physiologica Scandinavica. 160 (3), 251-255 (1997).
- Yoshitani, K., et al. Measurements of optical pathlength using phase-resolved spectroscopy in patients undergoing cardiopulmonary bypass. Anesthesia and Analgesia. 104 (2), 341-346 (2007).
- MacLeod, D. I., Ikeda, K., Cheng, C., Shaw, A. Validation of the Next Generation FORE-SIGHT Elite Tissue Oximeter for Adult Cerebral Tissue Oxygen Saturation. Anesthesia and Analgesia. 116 (SCA Suppl), (2013).
- Davie, S. N., Grocott, H. P. Impact of extracranial contamination on regional cerebral oxygen saturation: a comparison of three cerebral oximetry technologies. Anesthesiology. 116 (4), 834-840 (2012).
- Ogoh, S., et al. A decrease in spatially resolved near-infrared spectroscopy-determined frontal lobe tissue oxygenation by phenylephrine reflects reduced skin blood flow. Anesthesia and Analgesia. 118 (4), 823-829 (2014).
