Integration av hjärnan vävnad mättnad övervakning i Cardiopulmonary utöva testning hos patienter med hjärtsvikt

Summary

Detta protokoll integrerade nära-infraröd spektroskopi i konventionella hjärt-övning tester för att identifiera medverkan av den cerebrala hemodynamiska svar i motion intolerans hos patienter med hjärtsvikt.

Abstract

Cerebral hypo-syresättning under vila eller motion inverkar negativt på tränings kapaciteten hos patienter med hjärtsvikt med reducerad ejektionsfraktion (HF). Emellertid, i klinisk hjärt-övning test (CPET), cerebral hemodynamik bedöms inte. NIRS används för att mäta syremättnad i hjärnvävnaden (SctO₂) i frontalloben. Denna metod är tillförlitlig och giltig och har utnyttjats i flera studier. SctO₂ är lägre under både vila och toppträning hos patienter med HF än hos friska kontroller (66,3 ± 13,3% och 63,4 ± 13,8% jämfört med 73,1 ± 2,8% och 72 ± 3,2%). SctO₂ i vila är signifikant linjärt korrelerad med Peak VO₂ (r = 0,602), syreupptagningsförmåga (r = 0,501), och natriuretiskpeptid (r =- 0,492), som alla är erkända prognostiska och sjukdomens svårighetsgrad markörer, vilket indikerar dess potentiella prognostiska värde. SctO₂ bestäms främst av end-Tidal Co₂ -tryck, medelvärde för arteriellt tryck, och hemoglobin i HF-populationen. Denna artikel visar ett protokoll som integrerar SctO₂ med hjälp av NIRS i INKREMENTELL CPET på en kalibrerad cykelergometer.

Introduction

Hjärt-Exercise test (CPET) har tillämpats på patienter med hjärtsvikt med reducerad ejektionsfraktion (HF) för flera syften, inklusive kvantifiering av kardiopulmonary Fitness, prognos, diagnostisera orsakerna till utövandet begränsningar, och övnings recept^1,2,3. Under provningen övervakas och analyseras hemodynamiska variabler och data som härrör från automatisk gasutbyte. Syremättnad i hjärnvävnaden (scto₂) har ett värde för bedömning av prognos och sjukdoms svårighetsgrad^4,5.

Nära-infraröd spektroskopi (NIRS) använder infrarött ljus för att tränga igenom skallen och uppskatta hjärnvävnad syresättning kontinuerligt och icke-invasivt⁶. Eftersom oxyhemoglobin och deoxyhemoglobin har olika ljusabsorption spektra och är de primära förekommer som absorberar ljus, kan deras koncentrationer mätas med hjälp av ljustransmission och absorption^6,7. Men bakgrundsljus absorbenter sprider också ljus och kan påverka mätningen⁸. Denna studie antog en rumsligt löst NIRS att mäta SctO₂ från vila till Peak övning⁹. Fyra våglängder utsänds för att kompensera för våglängdsberoende spridnings förluster och eliminera bakgrundsstörningar, vilket förbättrar noggrannheten¹⁰.

SctO₂ representerar andelen syre leverans kontra konsumtion i hjärnvävnad. Cerebral desaturation är förknippad med störd cerebralt blodflöde (CBF), minskad arteriell syrekoncentration, och ökad cerebral vävnad syreförbrukning¹¹. Andra än hjärt utflödes brist, avancerad HF orsakar cerebral hypoperfusion under träning genom att indirekt inducera cerebral vasokonstriktion via minskande arteriellt partialtryck av koldioxid (PaCO₂) genom hyperventilation ¹².

Den kliniska betydelsen av cerebral syresättning i HF avslöjades av Chen et al.⁴. För det första minskade SctO₂ signifikant i HF-gruppen jämfört med friska kontroller. SctO₂ är inte bara minskat i vila utan också minskat ytterligare under träning. Det observeras inte i den friska gruppen. Andra, scto_2rest och scto_2peak var korrelerade med VO_2peak, Brain natriuretiska peptid (BNP), och syre upptagningsförmåga effektivitet lutning (oues), som alla är etablerade prognostiska markörer. Därför är SctO_2rest och scto_2peak troligtvis prognostiska och återspeglar SJUKDOMENS svårighetsgrad hos HF-patienter. En annan studie av Koike et al. föreslog att förändringen i cerebral oxyhemoglobin mätt i pannan från vila till topp övning var signifikant lägre hos icke-överlevande jämfört med den hos överlevande från patienter med kranskärlssjukdom⁵. Därför kan cerebral syresättning användas för att stratifiera sjukdomens svårighetsgrad och prognos för patienter med HF.

Protocol

Följande protokoll godkändes av etikkommittén i Chang Gung Memorial Hospital, Linkou, Taiwan. Övningsprovet utfördes i ett luftkonditionerat laboratorium med en atmosfärisk temperatur på 22-25 ° c, tryck på 755 till 770 torr och relativ luftfuktighet på 55-65%. Före varje provning kalibrerades gasanalysatorn enligt tillverkarens anvisningar med hjälp av rumsluft och en gasblandning av känd koncentration (FO2: 0,12; FCO2: 0,05; N2 som balans). Systemets turbin flödesmätare k…

Representative Results

34 HF-patienter och 17 friska kontroller inkluderades vid Linkou Chang Gung Memorial Hospital, Taiwan. Varje ämne genomgick hjärt-utöva tester som ingår scto2 övervakning av NIRS. Kort, SctO2 (rest; Peak) värden var signifikant lägre i HF-gruppen (66,3 ± 13,3%; 63,4 ± 13,8%,) än i kontrollen (73,1 ± 2,8%, 72 ± 3,2%) koncernen (figur 1). I HF-gruppen var SctO2 at rest (scto2rest) och Peak scto2…

Discussion

Cerebral syresättning övervakas noninvasivt och kontinuerligt av NIRS har tillämpats i olika scenarier, inklusive kardiovaskulär kirurgi¹³ och hjärnans funktionella analyser som de som uppskattar Neural aktivitet¹⁴. Detta protokoll integrerade NIRS i konventionella CPET för att identifiera medverkan av den cerebrala hemodynamiska reaktionen i motion intolerans hos patienter med HF. Det ökar värdet av motion testning vid bestämning av prognos och sjukdomens svårigh…

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