심부전 환자에서 심폐 운동 테스트에서 뇌 조직 포화 모니터링의 통합

요약

이 프로토콜은 심부전 환자에서 운동 과민증에서 대뇌 혈역학 반응의 참여를 확인하기 위해 기존의 심폐 운동 테스트에 근적외선 분광법을 통합했습니다.

초록

휴식 또는 운동 중 대뇌 저산소화는 감소 된 배출 분획 (HF)와 심장 마비 환자의 운동 능력에 부정적인 영향을 미친다. 그러나, 임상 심폐 운동 시험에서 (CPET), 대뇌 혈역학평가되지 않습니다. NIRS는 전두엽에서 대뇌 조직 산소 포화도(SctO_2)를측정하는 데 사용됩니다. 이 방법은 신뢰할 수 있고 유효하며 여러 연구에서 활용되었습니다. SctO_2는 건강한 대조군(66.3±13.3% 및 63.4±13.8% 대 73.1±2.8% 및 72±3.2%)보다 HF 환자에서 휴식 및 피크 운동 시 모두 낮다. SctO₂ 의 나머지는 피크 VO₂ (r = 0.602), 산소 섭취 효율 경사(r = 0.501), 및 뇌 natriuretic 펩티드(r = -0.492)와 현저하게 선형 상관관계가 있으며, 모두 예후 및 질병 심각도 마커, 그것의 잠재적인 예 후 값을 나타내는. SctO_2는 주로 HF 집단에서 말단_CO2 압력, 평균 동맥 압력 및 헤모글로빈에 의해 결정된다. 이 문서에서는 NIRS를 사용하여 SctO_2를 보정된 자전거 인체측정기의 증분 CPET에 통합하는 프로토콜을 보여 줍니다.

서문

심폐 운동 테스트 (CPET)는 심폐 적합성의 정량화, 예후, 운동 제한의 진단 원인을 포함하여 여러 목표에 대한 감소 된 배출 분획 (HF)을 가진 심부전 환자에서 적용되었습니다. 운동 처방^1,2,3. 테스트 중에 혈역학 변수와 자동 가스 교환에서 파생된 데이터를 모니터링하고 분석합니다. 대뇌 조직 산소 포화도 (SctO₂₎모니터링은 예후 및 질병 중증도^4,5등급에 대한 값을 갖는다.

근적외선 분광법 (NIRS)은 적외선을 사용하여 두개골을 관통하고 뇌 조직 산소화를 지속적으로 및 비침습적으로^{추정합니다 6.} 옥시헤모글로빈과 데옥시헤모글로빈은 다른 광 흡수 스펙트럼을 가지며 빛을 흡수하는 1차 크로모포어이기 때문에, 그들의 농도는 광 투과 및^흡수를사용하여 측정될 수 있다^6,7. 그러나, 배경 광 흡수기는 또한 빛을 산란하고 측정에 영향을 미칠 수 있습니다^8. 이 연구는 SctO를 측정하기 위해 공간적으로 해결된 NIRS를 채택하여 SctO_2를 나머지운동에서 최대 운동^9로측정했습니다. 파장 의존적 산란 손실을 보정하고 배경 간섭을 제거하기 위해 4개의 파장이 방출되어 정확도^10을향상시켰습니다.

SctO_2는 대뇌 조직에서 산소 전달 대 소비의 비율을 나타낸다. 대뇌 채도는 중단된 대뇌 혈류량(CBF), 동맥 산소 농도 감소, 대뇌 조직 산소 소비 량^{증가(11)와}관련이 있다. 심장 출력 부족 이외에, 고급 HF는 과호흡을 통해 이산화탄소의 동맥 부분 압력을 감소시켜 간접적으로 뇌 혈관 수축을 유도하여 운동 중 뇌 저관류를 일으킵니다. ¹².

HF에 있는 뇌 산소화의 임상 중요성은 첸^{외. 4에}의해 밝혀졌습니다. 첫째, SctO_2는 건강한 대조군과 비교하여 HF 군에서 현저히 감소하였다. SctO_2뿐만 아니라 휴식감소뿐만 아니라 운동 하는 동안 더 감소. 건강한 그룹에서는 관찰되지 않습니다. 둘째, SctO_2rest 및 SctO_2peak는 VO_2peak,뇌 내분비 펩티드 (BNP), 및 산소 섭취 효율 경사 (OUES)와 상관관계가 있었으며, 모두 예후 마커가 확립되었습니다. 따라서, SctO_2rest 및 SctO_2peak는 HF 환자에서 예후및 질병 중증도를 반영할 가능성이 매우 높다. Koike 등에서 또 다른 연구는 휴식에서 피크 운동에 이마에서 측정 대뇌 oxyhemoglobin의 변화가 관상 동맥 질환 환자의 생존자에 비해 비 생존자에서 상당히 낮았다는 것을 제안했다^5. 그러므로, 대뇌 산소화는 HF를 가진 환자의 질병 엄격 그리고 예후를 계층화하기 위하여 이용될 수 있습니다.

프로토콜

다음 의정서는 대만 링쿠장장궁 기념병원의 윤리위원회의 승인을 받았다. 운동 시험은 22-25 °C의 대기 온도, 755 ~ 770 Torr의 압력 및 55-65 %의 상대 습도를 가진 에어컨 실험실에서 수행되었습니다. 각 시험 전에, 가스 분석기는 실내 공기와 공지 된 농도의 가스 혼합물을 사용하여 제조업체의 지시에 따라 보정되었다 (FO₂: 0.12; FCO₂: 0.05; N_2를 균형으로). 시스템의 터빈 유량계는 자동 펌핑 시스템에 의해 0.2L/s 및 2L/s의 2포인트 방식으로 보정되었습니다.

1. 준비 : 센서 및 레코더의 배치

1. 알코올 패드로 이마를 두 번 청소하여 피부의 땀과 먼지를 제거합니다.
2. NIRS 센서를 이마에 놓습니다. 이미터와 검출기 사이의 거리가 5cm인 대형 센서를 사용합니다. 예상 측정 깊이는 2.5cm입니다.
3. 전방 흉부, 양측 견봉 쇄골 관절 및 허리에 심전도 패치를 부착하십시오.
4. 환자가 자전거 인체 공학계에 앉게하십시오.
5. sphygmomanometer의 완장을 놓습니다.
6. 환자에게 가스 분석을 위해 마스크를 착용하도록 지시합니다. 마스크 의 가장자리에 가스가 누출되지 않았는지 확인하십시오.
7. 환자의 귀 엽과 검지 손가락에 맥박 산소 측정기의 센서를 놓습니다.

2. CPET 및 SctO₂ 모니터링

1. 환자에게 SctO₂ 및 호흡 교환 비율을 포함한 안정적인 기준값을 얻기 위해 적어도 2 분 동안 휴식을 취하라고 지시하십시오.
2. 환자가 사이클 인체 측정기에서 1 분 동안 10 W의 작업 속도로 예열 단계를 완료하십시오.
3. 10 W/min의 비율을 증가시키고 강한 격려에도 불구하고 종지 >50 rpm을 따라잡지 못하는 때까지 약 60 rpm에서 페달을 밟도록 환자에게 요청하십시오 (증상 제한 운동 테스트).
4. 100Hz 주파수에서 스캔한 데이터에서 초당 자동으로 SctO₂ 값을 평균합니다.
5. sphygmomanometer에 의해 자동으로 2 분마다 혈압을 측정합니다.
6. VO2 및 단면 이산화탄소 압력(P_ETCO2)을포함한 호흡별 가스 성분 호흡을 분석한다.
7. 환자가 2-6 분 동안 0 W의 작업 속도로 회복 단계를 완료하십시오.

결과

대만 링쿠 창궁 기념병원에는 HF 환자 34명과 건강한 대조군 17명이 등록되었다. 각 대상자는 NIRS에 의해 SctO₂ 모니터링을 통합심폐 운동 테스트를 받았다. 간단히 말해서, SctO 2(rest; peak) 값은 HF 군에서 현저히 낮았다(66.3±13.3%, 63.4±13.8%,) 대조군(73.1±2.8%, 72±3.2%)보다 그룹(그림 1)을참조하십시오. HF군에서, SctO 2rest(SctO_{2rest)와<...}

토론

NIRS에 의해 비침습적으로 지속적으로 모니터링되는 대뇌 산소화는 심혈관^{수술(13)과} 신경 활성을 추정하는 것과 같은 뇌 기능분석(14)을 포함한 다양한 시나리오에서 적용되고 있다. 이 프로토콜은 기존의 CPET에 NIRS를 통합하여 HF 환자에서 운동 불내성에서 대뇌 혈역학 반응의 개입을 식별합니다. 그것은 예후 및 질병 엄격을 결정하는 운동 시험의 가치를 증가?...

자료

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