Summary

שילוב של רוויה רקמת המוח ניטור בדיקה גופנית קרדיולוגית בדיקות בחולים עם אי ספיקת לב

Published: October 01, 2019
doi:

Summary

פרוטוקול זה משולב באמצעות ספקטרוסקופיית כמעט אינפרא-אדום לבדיקת פעילות גופנית ובדיקת המוח המקובלת כדי לזהות את מעורבות התגובה המוחית לחוסר סובלנות בחולים עם אי ספיקת לב.

Abstract

היפו מוחין במהלך המנוחה או פעילות גופנית לרעה משפיע על קיבולת התרגיל של חולים עם אי ספיקת לב עם שבר הוצאה מופחתת (HF). עם זאת, בדיקות גופנית לב רפואי (CPET), הומודינמיקה מוחין אינו מוערך. NIRS משמש למדידת רוויית חמצן ברקמות מוחין (SctO2) באונה הקדמית. שיטה זו היא אמינה וחוקית ומנוצל במספר מחקרים. SctO2 הוא נמוך במהלך שני ופעילות השיא בחולים עם HF מאשר בפקדים בריאים (66.3 ± 13.3% ו 63.4 ± 13.8% vs. 73.1 ± 2.8% ו-72 ± 3.2%). SctO2 בהמשך מתאם ליניארי באופן משמעותי עם השיא VO2 (r = 0.602), מדרון יעילות ספיגה של החמצן (r = 0.501), ו פפטיד המוח מצוי (r =-0.492), כולם מזוהים התחזיות ו סמני חומרת המחלה, המציינים את ערך התחזיות הפוטנציאלי שלו. SctO2 נקבע בעיקר על ידי הלחץ הסופי של הגאות CO2 , הכוונה לחץ עורקים, המוגלובין באוכלוסיית ה-HF. מאמר זה מדגים פרוטוקול המשלב SctO2 באמצעות nirs לתוך cpet מצטבר על ergometer אופניים מכויל.

Introduction

בדיקת לב ריאה (CPET) הוחל בחולים עם אי ספיקת הלב עם שבר הוצאה מופחת (HF) עבור מטרות מרובות, כולל כימות של כושר קרדיולומונארי, פרוגנוזה, אבחון סיבות של מגבלות התעמלות, ו תרגילמרשמים 1,2,3. במהלך בדיקות, משתני הומודינמיקה ונתונים הנגזרים מהחלפת גז אוטומטית מנוטרים ומנותח. מוחית החמצן של רקמת המוח (scto2) ניטור יש ערך לציון פרוגנוזה וחומרת המחלה4,5.

ספקטרוסקופיית כמעט אינפרא-אדום (NIRS) משתמש באור אינפרא-אדום כדי לחדור את הגולגולת ולאמוד את החמצן ברקמת המוח ברציפות ובאופן בלתי פולשני6. מאז אוקסיהמוגלובין ו deoxyhemoglobin יש ספקטרום קליטה אור שונה הם ראשון העיקרי לקלוט אור, ריכוזי שלהם ניתן למדוד באמצעות שידור קל וספיגת6,7. עם זאת, בולמי אור רקע גם פיזור אור והוא עלול להשפיע על המדידה8. המחקר הזה אימץ NIRS החליט למדוד את SctO2 משאר לשיא תרגיל9. ארבעה אורכי גל הנפלטים כדי לפצות על אובדן אורך הגל הפסדים פיזור ולמנוע הפרעות ברקע, ובכך לשפר את דיוק10.

SctO2 מייצג את החלק של משלוח חמצן לעומת צריכת ברקמת מוחין. הפחת המוח משויך לזרימת דם מוחית שיבשה (CBF), ירידה בריכוז החמצן בעורקים, ומגדילה את צריכת החמצן של רקמת המוח11. מלבד מחסור בפלט לב, HF מתקדם גורמת זילוח מוחין במהלך פעילות גופנית על ידי גרימת עקיפה מוחין באמצעות לחץ חלקי העורקים הפוחתת של פחמן דו חמצני (פאקו2) דרך היפראוורור . שתיים עשרה

המשמעות הקלינית של החמצון המוחית ב-HF התגלתה על ידי חן ואח ‘4. ראשית, SctO2 ירד באופן משמעותי בקבוצת HF לעומת בקרות בריאות. SctO2 לא רק פחתה במנוחה, אלא גם נדחתה במהלך התעמלות. היא לא נצפתה בקבוצה הבריאה. שנית,השאר scto 2 ו-scto2rest היו מתואמים עם VO2rest, פפטיד המוח נטריסטי (bnp), ויעילות ספיגת החמצן מדרון (oues), אשר כולם הם מבוססים סמנים התחזיות. לכן, SctO2rest ו-scto2rest סביר מאוד להיות התחזיות ומשקפים חומרת המחלה בחולי HF. עוד מחקר על ידי Koike ואח ‘ הציע כי השינוי בחמצן מוחין נמדד על המצח משאר להתאמן בשיא היה נמוך באופן משמעותי בלתי-ניצולים לעומת זאת בניצולים של חולים עם מחלת עורק כלילית5. מכאן, החמצון מוחין עשוי להיות מועסק כדי stratify חומרת המחלה פרוגנוזה של חולים עם HF.

Protocol

הפרוטוקול הבא אושר על ידי ועדת האתיקה בבית החולים צ’אנג קונג הזיכרון, קישור, טייוואן. בדיקת התרגיל בוצעה במעבדה ממוזגת עם טמפרטורה אטמוספרית של 22-25 ° c, לחץ של 755 ל 770 Torr, ולחות יחסית של 55-65%. לפני כל בדיקה, מנתח הגז מכויל בעקבות הוראות היצרן באמצעות אוויר החדר ותערובת גז של ריכוז ידוע (FO2: 0….

Representative Results

34 מטופלים HF ו -17 בקרות בריאות נרשמו בבית החולים הנצחה לזכר צ’אנג קונג, טייוואן. כל נושא עבר בדיקות פעילות גופנית המשולבת SctO2 ניטור על ידי nirs. בקצרה, הערכים של SctO2 (מנוחה; שיא) היו נמוכים באופן משמעותי בקבוצת HF (66.3 ± 13.3%; 63.4 ± 13.8%,) מאשר בפקד (73.1 ± 2.8%; 72 ± 3.2%) קבוצה (<strong clas…

Discussion

חמצון מוחין במעקב לא פולשני באופן רציף על ידי NIRS הוחל בתרחישים שונים, כולל ניתוח לב וכלי דם13 וניתוח תפקודי המוח כגון אלה הערכת פעילות עצבית14. פרוטוקול זה משולב NIRS לתוך CPET קונבנציונאלי כדי לזהות את המעורבות של התגובה המוח המודינמיקה לפעילות אי-סובלנות בחולים עם HF. …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

החולה שהשתתף בבדיקות גופנית מוערך מאוד. מחקר זה נתמך על ידי המועצה הלאומית למדע, טייוואן (NMRPG3G6231/2/3), בית החולים צ’אנג קונג הזיכרון (גרנט לא. CMRPG3G0601/2), ומרכז מחקר הזדקנות בריאה, אוניברסיטת צ’אנג קונג ומשרד החינוך הגבוה ביותר להשכלה גבוהה חריש (הענק מספרים EMRPD1H0351 ו 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

  1. 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).
  2. 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).
  3. Malhotra, R., Bakken, K., D’Elia, E., Lewis, G. D. Cardiopulmonary Exercise Testing in Heart Failure. JACC Heart Fail. 4 (8), 607-616 (2016).
  4. Chen, Y. J., et al. Cerebral desaturation in heart failure: Potential prognostic value and physiologic basis. PloS One. 13 (4), e0196299 (2018).
  5. Koike, A., et al. Clinical significance of cerebral oxygenation during exercise in patients with coronary artery disease. Circulation Journal. 72 (11), 1852-1858 (2008).
  6. Madsen, P. L., Secher, N. H. Near-infrared oximetry of the brain. Progress in Neurobiology. 58 (6), 541-560 (1999).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. Strangman, G., Boas, D. A., Sutton, J. P. Non-invasive neuroimaging using near-infrared light. Biological Psychiatry. 52 (7), 679-693 (2002).
  11. Ide, K., Secher, N. H. Cerebral blood flow and metabolism during exercise. Progress in Neurobiology. 61 (4), 397-414 (2000).
  12. 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).
  13. 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).
  14. Sakudo, A. Near-infrared spectroscopy for medical applications: Current status and future perspectives. Clinica Chimica Acta. 455, 181-188 (2016).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. Koike, A., et al. Cerebral oxygenation during exercise in cardiac patients. Chest. 125 (1), 182-190 (2004).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).
  23. 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).
  24. 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).
  25. Herholz, K., et al. Regional cerebral blood flow in man at rest and during exercise. Journal of Neurology. 234 (1), 9-13 (1987).
  26. 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).
  27. Pott, F., et al. Middle cerebral artery blood velocity during rowing. Acta Physiologica Scandinavica. 160 (3), 251-255 (1997).
  28. 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).
  29. 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).
  30. 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).
  31. 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).

Play Video

Cite This Article
Huang, S., Chen, C. P., Fu, T., Chen, Y. Integration of Brain Tissue Saturation Monitoring in Cardiopulmonary Exercise Testing in Patients with Heart Failure. J. Vis. Exp. (152), e60289, doi:10.3791/60289 (2019).

View Video