Intégration de la surveillance de la saturation des tissus cérébraux dans les tests d'exercice cardio-pulmonaire chez les patients souffrant d'insuffisance cardiaque

Résumé

Ce protocole a intégré la spectroscopie proche-infrarouge dans l'essai cardio-pulmonaire conventionnel d'exercice pour identifier la participation de la réponse hémodynamique cérébrale dans l'intolérance d'exercice dans les patients présentant l'arrêt du coeur.

Résumé

L'hypooxygénation cérébrale pendant le repos ou l'exercice affecte négativement la capacité d'exercice des patients présentant l'insuffisance cardiaque avec la fraction réduite d'éjection (HF). Cependant, dans l'essai cardio-pulmonaire clinique d'exercice (CPET), l'hémodynamique cérébrale n'est pas évaluée. NIRS est utilisé pour mesurer la saturation en oxygène des tissus cérébraux (SctO₂) dans le lobe frontal. Cette méthode est fiable et valide et a été utilisée dans plusieurs études. Le SctO₂ est plus faible pendant l'exercice de repos et de pointe chez les patients atteints de HF que chez les témoins sains (66,3 à 13,3 % et 63,4 à 13,8 % contre 73,1 , 2,8 % et 72 à 3,2 %). SctO₂ au repos est significativement linéairement corrélé avec le pic VO₂ (r - 0,602), la pente d'efficacité de l'apport en oxygène(r - 0,501), et le peptide natriurétique du cerveau(r - -0,492), qui sont tous reconnus pronostiques et marqueurs de gravité de la maladie, indiquant sa valeur pronostique potentielle. Le SctO₂ est déterminé principalement par la pression de CO₂ de marée moyenne, la pression artérielle moyenne, et l'hémoglobine dans la population de HF. Cet article démontre un protocole qui intègre SctO₂ en utilisant NIRS dans CPET incrémentiel sur un ergomètre de vélo calibré.

Introduction

L'essai cardio-pulmonaire d'exercice (CPET) a été appliqué dans les patients présentant l'arrêt du coeur avec la fraction réduite d'éjection (HF) pour de multiples buts, y compris la quantification de la forme cardio-pulmonaire, le pronostic, le diagnostic des causes des limitations d'exercice, et prescriptions d'exercice^1,2,3. Pendant les essais, les variables hémodynamiques et les données dérivées de l'échange automatique de gaz sont surveillées et analysées. La saturation en oxygène des tissus cérébraux (SctO₂) la surveillance a de la valeur pour le pronostic de classement et la gravité de la maladie^4,5.

La spectroscopie proche infrarouge (NIRS) utilise la lumière infrarouge pour pénétrer lecrâne et estimer l'oxygénation des tissus cérébraux en continu et non-invasive6 . Puisque l'oxyhemoglobine et la désoxyhemoglobine ont différents spectres d'absorption de lumière et sont les chromophores primaires qui absorbent la lumière, leurs concentrations peuvent être mesurées utilisant la transmission et l'absorption de lumière^6,7. Cependant, les absorbeurs de lumière de fond dispersent également la lumière et peuvent influencer la mesure⁸. Cette étude a adopté un NIRS résolu spatialement pour mesurer SctO₂ du repos à l'exercice de pointe⁹. Quatre longueurs d'onde ont été émises pour compenser les pertes de diffusion dépendantes de la longueur d'onde et éliminer les interférences de fond, améliorant ainsi la précision¹⁰.

SctO₂ représente la proportion de la livraison d'oxygène par rapport à la consommation dans les tissus cérébraux. La désaturation cérébrale est associée au flux sanguin cérébral perturbé (CBF), à la diminution de la concentration artérielle d'oxygène, et à la consommation accrue d'oxygène de tissu cérébral^11. Outre l'insuffisance de sortie cardiaque, HF avancé provoque l'hypoperfusion cérébrale pendant l'exercice en induisant indirectement la vasoconstriction cérébrale par la diminution de la pression artérielle partielle du dioxyde de carbone (PaCO₂) par hyperventilation ¹².

L'importance clinique de l'oxygénation cérébrale dans HF a été révélée par Chen et autres⁴. Tout d'abord, SctO₂ a été significativement diminué dans le groupe hF comparé aux contrôles sains. SctO₂ est non seulement diminué au repos, mais aussi diminué davantage pendant l'exercice. Il n'est pas observé dans le groupe en bonne santé. Deuxièmement, SctO_2rest et SctO_2peak ont été corrélés avec VO_2peak, peptide natriurétique du cerveau (BNP), et la pente d'efficacité de l'apport en oxygène (OUES), qui sont tous des marqueurs pronostiques établis. Par conséquent, SctO_2rest et SctO_2peak sont très susceptibles d'être pronostiques et reflètent la gravité de la maladie chez les patients atteints de HF. Une autre étude par Koike et autres a suggéré que le changement dans l'oxyhemoglobin e identique cérébral mesuré au front du repos à l'exercice de pointe était sensiblement plus bas dans non-survivants comparés à cela dans les survivants des patients présentant la maladie coronarienne^5. Par conséquent, l'oxygénation cérébrale peut être employée pour stratifier la sévérité et le pronostic de la maladie des patients présentant HF.

Protocole

Le protocole suivant a été approuvé par le comité d'éthique de l'hôpital Chang Gung Memorial, à Linkou, à Taiwan. L'essai d'exercice a été effectué dans un laboratoire climatisé avec une température atmosphérique de 22-25 oC, une pression de 755 à 770 Torr, et une humidité relative de 55-65%. Avant chaque essai, l'analyseur de gaz a été étalonné en suivant les instructions du fabricant à l'aide de l'air de la pièce et d'un mélange de gaz de concentration connue (FO₂: 0,12; FCO₂: 0,05; N₂ comme équilibre). Le compteur d'écoulement de turbine du système a été calibré par la méthode à 2 points avec 0,2 L/s et 2 L/s par un système de pompage automatique.

1. Préparation : Placement des capteurs et des enregistreurs

1. Nettoyez le front deux fois à l'eau avec un tampon d'alcool pour enlever la sueur et la saleté de la peau.
2. Placez les capteurs NIRS sur le front bilatéralement. Utilisez un grand capteur dans lequel la distance entre l'émetteur et le détecteur est de 5 cm. La profondeur de mesure estimée est de 2,5 cm. Assurez-vous que les capteurs sont solidement attachés.
3. Attachez des corrections de l'électrocardiographie à la poitrine antérieure, aux joints acromioclavicular bilatéraux, et au bas du dos.
4. Demandez au patient de s'asseoir sur l'ergomètre à vélo.
5. Placez le brassard du sphygmomanomètre.
6. Demandez au patient de porter le masque pour l'analyse du gaz. Assurez-vous qu'aucun gaz ne fuit à travers le bord du masque.
7. Placez les capteurs de l'oxymètre d'impulsion sur le lobe de l'oreille et l'index du patient.

2. Surveillance CPET et SctO₂

1. Dites au patient de se reposer pendant au moins 2 min pour obtenir une valeur de base stable, y compris Le ratio d'échange sctO₂ et respiratoire.
2. Demandez au patient de terminer l'étape d'échauffement à un taux de travail de 10 W pendant 1 min sur l'ergomètre de cycle.
3. Augmentez le taux de 10 W/min et demandez au patient de pédaler à environ 60 tr/min jusqu'à ce qu'il ne soit pas à suivre une cadence de 50 tr/min malgré de forts encouragements (tests d'exercice sémincés).
4. Moyenne de la valeur SctO₂ chaque seconde automatiquement à partir de données numérisées à la fréquence de 100 Hz.
5. Mesurer la pression artérielle toutes les 2 min automatiquement par le sphygmomanomètre.
6. Analyser le souffle de la composante gazeuse par souffle, y compris la VO₂ et la pression du dioxyde de carbone de marée de fin (P_ETCO₂).
7. Demandez au patient de terminer l'étape de récupération à un taux de travail de 0 W pendant 2-6 min.

Résultats

Trente-quatre patients de HF et 17 contrôles sains ont été inscrits à l'hôpital commémoratif de Linkou Chang Gung, Taïwan. Chaque sujet a subi l'essai cardio-pulmonaire d'exercice qui a incorporé la surveillance de SctO₂ par NIRS. En bref, les valeurs SctO₂ (repos; pic) étaient significativement plus faibles dans le groupe HF (66,3 à 13,3 %; 63,4 à 13,8 % ) que dans le contrôle (73,1 à 2,8 %; 72 à 3,2 %) groupe (figure 1). ...

Discussion

L'oxygénation cérébrale surveillée de façon non invasive et continue par le NIRS a été appliquée dans divers scénarios, y compris la chirurgie cardiovasculaire¹³ et les analyses fonctionnelles du cerveau telles que celles qui estiment l'activité neuronale¹⁴. Ce protocole a intégré NIRS dans LE CPET conventionnel pour identifier la participation de la réponse hémodynamique cérébrale dans l'intolérance d'exercice dans les patients présentant HF. Il augmente ...

matériels

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