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

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 תרגיל^{מרשמים 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 המחלה^4,5.

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 וספיגת^6,7. 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-scto_2rest היו מתואמים עם VO_2rest, פפטיד המוח נטריסטי (bnp), ויעילות ספיגת החמצן מדרון (oues), אשר כולם הם מבוססים סמנים התחזיות. לכן, SctO_2rest ו-scto_2rest 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: 0.12; FCO₂: 0.05; N₂ כיתרה). מטר זרימת הטורבינה של המערכת היה מכויל על ידי שיטת 2-נקודה עם 0.2 L/s ו 2 L/s על ידי מערכת שאיבה אוטומטית.

1. הכנה: מיקום חיישנים וחליליות

1. נקו את המצח פעמיים עם משטח אלכוהול כדי להסיר זיעה ולכלוך מהעור.
2. מניחים חיישנים NIRS על המצח בקיעים. השתמש בחיישן גדול שבו המרחק בין פולט וגלאי הוא 5 ס מ. עומק המדידה המשוער הוא 2.5 ס מ. ודא שהחיישנים מחוברים היטב.
3. הצמדת כתמי אלקטרוקרדיוגרפיה לחזה הקדמי, מפרקים דו-מגנטיים דו-צדדיים וגב תחתון.
4. . שהמטופל יישב על האופניים ergometer
5. הניחו את הסרט ואת השרוול.
6. הדריכו את החולה לחבוש. את המסכה לניתוח הגז ודא כי הגז לא דולף דרך שולי המסכה.
7. מניחים את החיישנים של אוקסימטר הדופק על אונה האוזן של החולה ועל האצבע המורה.

2. CPET ו-SctO₂ ניטור

1. אמור למטופל לנוח לפחות 2 דקות כדי להשיג ערך בסיסי יציב, כולל SctO₂ ויחס החליפין הנשימה.
2. האם החולה להשלים את השלב החם למעלה בקצב העבודה של 10 W עבור 1 דקות על ergometer מחזור.
3. להגדיל את הקצב על ידי 10 W/min ולשאול את החולה לדווש בסביבות 60 rpm עד שלא לשמור על קצב עם קיידנס > 50 סל ד למרות עידוד חזק (סימפטום-מוגבל בדיקות תרגיל).
4. ממוצע הערך של SctO₂ כל שניה באופן אוטומטי מהנתונים שנסרקו בתדירות של 100 Hz.
5. למדוד את לחץ הדם כל 2 דקות באופן אוטומטי על ידי sphygmomanometer.
6. לנתח את הנשימה מרכיב הגז בנשימה, כולל VO₂ ו-end-גאות פחמן דו חמצני לחץ (P_ETCO₂).
7. האם החולה להשלים את שלב ההתאוששות בקצב העבודה של 0 W עבור 2-6 דקות.

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 (איור 1). בקבוצה HF, SctO₂ ב משאר (scto_{2 מנוחה}) ו שיא scto₂ (הפסגה scto_2rest) היו בקורלציה קווית עם פפטיד המוח נטריסטי (bnp), VO_2rest, ו oues (r של-0.561 כדי 0.677, p < 0.001) ( איור 2). במיוחד, SctO_{2 לנוח} נקבע על ידי הלחץ החלקי של P_etco₂ במנוחה (p_etco 2_מנוחה), המוגלובין, ומתכוון לחץ עורקי במנוחה (מפה_מנוחה) (מותאם R = 0.681, P < 0.05 ברגרסיה הלינארית החורגת) (טבלה 1). הממצאים העיקריים מאוירים באיור 3.

איור 1: מגרשים של SctO_{2 לנוח} ו scto_2rest בקבוצות HF ובקרה. שני ערכי SctO₂ במנוחה ובפעילות השיא היו נמוכים באופן משמעותי בקבוצת ה-HF מאשר בקבוצת הפקדים. עיבוד מתוך חן ואח '⁴. * p < 0.05, HF vs. control, מדידה חוזרת של ANOVA. p < 0.05, SctO_{2 מנוחה} HF לעומת שליטה, לזווג t-test. † p < 0.05, SctO_2peak HF לעומת שליטה, זווג t-test. SctO_{2 לנוח}: רקמת חמצן מוחין רוויה במנוחה; SctO_2peak: רקמת מוחין החמצן רוויה בתרגיל שיא. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2: מגרשים של SctO 2_מנוחה ו-scto_2rest לעומת VO_2rest, BNP, ו-oues. הערכים SctO_{2 משענת} (החלונית הימנית) ו-scto_2rest (הלוח הימני) היו בקורלציה קווית עם VO_2rest, bnp ו-oues. מותאם מ-חן ואח '⁴ scto₂: רקמת חמצן ברקמות מוחין; VO₂: צריכת החמצן; BNP: פפטיד מוחית; OUES: מדרון יעילות ספיגת חמצן. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 3: איור של ערך התחזיות האפשרי של הדירווציה מוחית והבסיס הפיזיולוגי שלה בחולים עם HF. SctO₂, בעיקר בתרגיל שיא, היה בקורלציה עם VO_2peak, BNP, ו oues. SctO_{2 לנוח} נקבע על ידי P_ETCO_{2 מנוחה}, המוגלובין, ואת המפה_מנוחה, בעוד הדטרמיננטה העיקרי של scto_2rest היה vco_2rest. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

		ß	t	פי	R	ΔR2	F
דגם 1					0.593	0.352	14.679 *
2Rest CO 2 מנוחה		0.593	3.831	0.001
דגם 2					0.639	0.056	19.257 *
2Rest CO 2 מנוחה		0.552	3.757	0.001
Hb		0.314	2.14	0.042
דגם 3					0.681	0.056	25.009 *
2Rest CO 2 מנוחה		0.517	3.804	0.001
Hb		0.331	2.451	0.022
משענת המפה		0.323	2.398	0.024
PETCO2, לחצים חלקיים בסופו של הגאות של CO2; Hb, המוגלובין; מפה, מתכוון לחץ עורקי
* p < 0.05; ערך ה-p מציין את המשמעות הכוללת של מודל הרגרסיה הליניארית
P (למעלה): ערך פי; R ו-ΔR2 מותאמים ערכים

טבלה 1: רגרסיה החורגת של SctO_{2 משענת} בקבוצת HF. עיבוד מתוך חן ואח '⁴. SctO₂: רקמת חמצן המוח מוחין. . תדר גבוה: אי ספיקת לב

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. זה מגביר את הערך של בדיקות תרגיל בקביעת חומרת הפרוגנוזה והמחלה.

תפקוד הלב לקוי נחשב לגורם העיקרי לפעילות אי-סובלנות בחולים עם HF¹⁵. למרות זאת, מחקרים קליניים הוכיחו שסוכני האיטרופי או הvasodilatory לא הצליחו להגביר את קיבולת הפעילות הגופנית¹⁶, והקשר בין תפקוד הלב למנוחה וצריכת החמצן הגבוהה הוא חלש¹⁷. לכן, בתפקוד הלב הוא לא הגורם הבלעדי של אי פעילות גופנית בחולים עם HF.

המוח ירידה מוחית וחמצן במהלך התעמלות הוכחו בחולים שתפוקת הלב שלהם להיכשל להגדיל בדרך כלל^18,19, מציע כי זילוח מוחין נגרמת באופן חלקי על ידי ה עלייה בתפוקת הלב בזמן ההתעמלות. החמצן בקליפת המוח המופחתת לקויה הקיבולת המייצרת כוח של שריר העבודה ההיקפית, ובכך להגביל את ביצועי התרגיל²⁰. יתר על כן, המוח המדוכא המטודינמיקה במהלך פעילות גופנית קשורה לחריגות מאווררים, אשר מפחית את הקיבולת הפונקציונלית של חולים עם HF²¹. יתר על כן, SctO₂ הוא מתואם עם השיא VO₂ ו OUES כמו גם bnp, כולם הם סמנים היטב מזוהה עבור חומרת HF ופרוגנוזה⁴.

לקדם את המוח זילוח²¹ נגרמת על ידי אי ספיקה פלט הלב, כמו גם היפראיוורור היתר, אשר מפחית pco מכתשיים₂ ו פאקו בעקבות₂, תגובה שעשויה עוד לגרום מוחין . במהלך תרגיל^22,23,24 המחקר הקודם הראה כי פאקו₂ הוא בקורלציה ליניארי באופן חיובי עם cbf של 15-60 mmhg²⁵. למעשה, זהו דטרמיננטת הנוירולוגית העיקרית של SctO₂⁴. Scto₂ מושפע גם על ידי המוגלובין והמפה⁴, השפעה ריכוז חמצן עורקי ומוחין perfusion, בהתאמה^26,27. אפשר לטעון כי אנמיה מובילה לאורך הנתיב האופטי הממוצע ועלול להשפיע על תוקפו של SctO₂ מדידה על ידי nirs. המחקר הקודם כבר הוכיחה כי SctO₂ נמדדת על ידי ספקטרוסקופיית הפאזה לא לשנות באופן משמעותי בתגובה לשינוי של ריכוז המוגלובין בניתוח לב²⁸.

למרות התוקף הגבוה ותוקפו של מדידות NIRS במצב מנוחה, תוקפו של התקן זה באוכלוסיית ה-HF במהלך התרגיל לא הוקמה. עם זאת, שילובים שונים של קצה-גאות O₂ ו-CO₂ היו מדומים במחקר אימות הקודם, אשר בחלק דומה לתרגיל מצב²⁹. הגידול או הירידה של זרימת הדם בעור בשיא הפעילות בחולים עם HF יכול להיות מפריז או להמעיט בערכו האמיתי של חמצון מוחין במצח^30,31. לא משנה מה, העובדה כי נמוך SctO₂ נמדד על ידי nirs על המצח הוא גורם התחזיות שלילית פוטנציאלי מבוסס על התוצאה הנוכחית, הוקמה, למעט כי הערך scto₂ נמדד לא רק מייצג חמצון מוחין באונה הקדמית, אבל גם זרימת דם העור במצח למידה מסוימת. חוץ מזה, extracranial מלנין עשוי לקלוט אור ובכך החליש את האות, למרות SctO₂ חישב מפני ריכוז של כאוקסי-והמוגלובין והוא מושפע פחות על ידי מלנין העור⁸. ספקטרוסקופיית הזמן הנפתר-NIRS עשוי לפתור את הבעיה לעיל במידה מסוימת. עם זאת, NIRS סטנדרטי הוא די קל ליישום קליני. לבסוף, מחקר אורכי נדרש כדי לאשר את הערך התחזיות של SctO₂ בחולים עם HF.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
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
Near-infrared spectroscopy	CAS Medical Systems, Inc., Branford, CT	FORE-SIGHT system