Integratie van hersenweefsel verzadiging monitoring in Cardiopulmonaire oefening testen bij patiënten met hartfalen

Summary

Dit protocol geïntegreerde near-infraroodspectroscopie in conventionele cardiopulmonale oefening testen om te bepalen van de betrokkenheid van de cerebrale hemodynamische respons bij inspanningsintolerantie bij patiënten met hartfalen.

Abstract

Cerebrale hypo oxygenatie tijdens rust of oefening heeft een negatieve invloed op de Inspanningscapaciteit van patiënten met hartfalen met verminderde ejectiefractie (HF). Echter, in klinische Cardiopulmonaire oefening testen (CPET), cerebrale hemodynamiek wordt niet beoordeeld. NIRS wordt gebruikt om de zuurstofverzadiging van de hersenweefsel (SctO₂) in de frontale kwab te meten. Deze methode is betrouwbaar en geldig en is gebruikt in verschillende studies. SctO₂ is lager tijdens zowel rust-als piek oefening bij patiënten met HF dan bij gezonde controles (66,3 ± 13,3% en 63,4 ± 13,8% vs. 73,1 ± 2,8% en 72 ± 3,2%). SctO₂ at rest is significant lineair gecorreleerd met piek vo₂ (r = 0,602), zuurstofopname efficiëntie helling (r = 0,501), en Brain natriuretisch peptide (r =-0,492), die allemaal worden herkend prognostisch en Ernst markeringen van de ziekte, met vermelding van de potentiële prognostische waarde. SctO₂ wordt voornamelijk bepaald door de end-Tidal co₂ -druk, de gemiddelde arteriële druk en hemoglobine in de HF-populatie. Dit artikel demonstreert een protocol dat SctO₂ integreert met NIRS in incrementele CPET op een gekalibreerde fiets ergometer.

Introduction

Cardiopulmonale oefening testen (CPET) is toegepast bij patiënten met hartfalen met verminderde ejectiefractie (HF) voor meerdere doeleinden, waaronder de kwantificering van Cardiopulmonaire fitheid, prognose, diagnose van oorzaken van inspanningsbeperkingen, en oefening voorschriften^1,2,3. Tijdens het testen worden hemodynamische variabelen en gegevens afkomstig van automatische gasuitwisseling bewaakt en geanalyseerd. De bewaking van cerebrale weefsel zuurstofverzadiging (scto₂) heeft een waarde voor de beoordeling van de prognose en de ernst van de ziekte^4,5.

Near-Infrared spectroscopie (NIRS) gebruikt infraroodlicht om de schedel binnen te dringen en de oxygenatie van hersenweefsel continu en niet-invasief⁶te schatten. Aangezien oxyhemoglobine en deoxyhemoglobine verschillende lichtabsorptie Spectra hebben en de primaire chromoforen zijn die licht absorberen, kunnen hun concentraties worden gemeten met behulp van lichttransmissie en-absorptie^6,7. Echter, achtergrondlicht absorbers verstrooien ook licht en kunnen invloed hebben op de meting⁸. Deze studie nam een ruimtelijk opgeloste NIRS aan om SctO₂ te meten van rust tot piek oefening⁹. Vier golflengten werden uitgestoten om te compenseren voor golflengte afhankelijke verstrooiings verliezen en achtergrond interferentie te elimineren, waardoor de nauwkeurigheid¹⁰werd vergroot.

SctO₂ vertegenwoordigt het aandeel van de zuurstoftoevoer versus het verbruik in cerebrale weefsel. Cerebrale desaturatie wordt geassocieerd met verstoorde cerebrale doorbloeding (CBF), verlaagde arteriële zuurstofconcentratie en verhoogd cerebrale weefsel zuurstofverbruik¹¹. Andere dan cardiale uitgangs insufficiëntie, geavanceerde HF veroorzaakt cerebrale hypoperfusie tijdens de oefening door indirect inducerende cerebrale vasoconstrictie via afnemende arteriële partiële druk van koolstofdioxide (PaCO₂) door middel van hyperventilatie ¹².

De klinische significantie van cerebrale oxygenatie in HF werd onthuld door Chen et al.⁴. Ten eerste werd SctO₂ significant verlaagd in de HF-groep in vergelijking met gezonde controles. SctO₂ is niet alleen verminderd in rust, maar daalde ook verder tijdens de oefening. Het is niet waargenomen in de gezonde groep. Tweede, SctO_2rest en scto_2peak werden gecorreleerd met vo_2peak, Brain natriuretisch peptide (BNP), en de zuurstofopname efficiëntie helling (oues), die allemaal zijn gevestigd prognostische markers. Daarom zijn SctO_2rest en scto_2peak zeer waarschijnlijk prognostisch en weerspiegelen de ernst van de ziekte bij HF-patiënten. Een andere studie door Koike et al. suggereerde dat de verandering in cerebrale oxyhemoglobine, gemeten op het voorhoofd van rust tot piek oefening, significant lager was bij niet-overlevenden in vergelijking met die bij overlevenden van patiënten met coronaire hartziekte⁵. Daarom kan cerebrale oxygenatie worden gebruikt om de ernst van de ziekte en de prognose van patiënten met HF te stratificeren.

Protocol

Het volgende protocol werd goedgekeurd door de ethische Commissie in het Chang Gung Memorial Hospital, Linkou, Taiwan. De oefentest werd uitgevoerd in een laboratorium met airconditioning met een atmosferische temperatuur van 22-25 °C, een druk van 755 tot 770 Torr en een relatieve vochtigheid van 55-65%. Vóór elke test werd de gasanalysator gekalibreerd volgens de instructies van de fabrikant met behulp van kamerlucht en een gasmengsel van bekende concentratie (FO2: 0,12; FCO2: 0,05; N2</su…

Representative Results

34 HF-patiënten en 17 gezonde controles werden ingeschreven bij het Linkou Chang Gung Memorial Hospital, Taiwan. Elk onderwerp onderging Cardiopulmonaire oefening testen die SctO2 monitoring door NIRS opgenomen. Kort, SctO2 (rust; piek) waarden waren significant lager in de HF-groep (66,3 ± 13,3%; 63,4 ± 13,8%,) dan in de controle (73,1 ± 2,8%; 72 ± 3,2%) groep (Figuur 1). In de HF groep waren SctO2 at rest (scto2res…

Discussion

Cerebrale oxygenatie bewaakt niet-invasief en continu door NIRS is toegepast in verschillende scenario’s, met inbegrip van cardiovasculaire chirurgie¹³ en functionele analyses van de hersenen, zoals die die een schatting van neurale activiteit¹⁴. Dit protocol integreerde NIRS in conventionele CPET om de betrokkenheid van de cerebrale hemodynamische respons bij inspanningsintolerantie bij patiënten met HF te identificeren. Het verhoogt de waarde van oefening testen bij het …

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