U pacjentów z niewydolnością lewej komory podczas wysiłku fizycznego ciśnienie w naczyniach płucnych wzrasta bardziej znacząco niż u osób zdrowych.1,2. Rzeczywiście, lewa komora rozszerza się wcześnie i znacząco podczas wysiłku1 z powodu wzrostu powrotu żylnego, systemowego ciśnienia tętniczego, stężenia katecholamin i centralnej objętości krwi oraz z powodu niemożności nadążenia serca za zwiększoną pracą serca wynikającą ze zwiększonej częstości akcji serca i skróconego okresu rozkurczu. Dlatego przeciek płynu z naczyń płucnych do śródmiąższu płucnego może być nasilony w zależności od wzrostu przezbłonowego ciśnienia płynu. Ilość pozanaczyniowego płynu płucnego jest funkcją równowagi między filtracją płynu z kapilar płucnych a usuwaniem płynu z międzywęźli płucnych.3,4 Możliwość rozwoju obrzęku płuc wywołanego wysiłkiem fizycznym w wyniku wzrostu ciśnienia płynu przezbłonowego powinna zależeć od poziomu wykonywanego wysiłku fizycznego i nasilenia niewydolności serca (HF).5 Płyn powinien być ponownie wchłaniany z przestrzeni śródmiąższowej i pęcherzyków płucnych, gdy ciśnienie płynu przezbłonowego zmniejsza się podczas powrotu do zdrowia po wysiłku fizycznym. Czas usuwania wywołanego wysiłkiem fizycznym wzrostu obrzęku płuc po zakończeniu ćwiczeń powinien zależeć od odwracania się wywołanego wysiłkiem fizycznym wzrostu ciśnienia i ilości płynu przesączonego podczas ćwiczeń. Bardziej wydłużony czas powrotu do zdrowia powinien mieć miejsce u pacjentów bardziej upośledzonych. W celu sprawdzenia tej hipotezy przeprowadzono pomiary zdolności dyfuzyjnej tlenku węgla (DLco) i jej składowych, ze szczególnym uwzględnieniem specyficznej przewodności błonowej (Dm), przed wysiłkiem oraz 2 minuty i 1 godzinę po wysiłku u pacjentów z HF i w dobranej grupie osób zdrowych. Naszym celem było określenie, czy przewodnictwo błonowe (Dm) było zmniejszone w okresie powysiłkowym w HF w porównaniu z normalnymi osobami z grupy kontrolnej, a jeśli tak, to czy jego spadek był związany z ciężkością HF.

Metody

Populacja badana

W badaniu uczestniczyło 30 pacjentów z przewlekłą HF i 10 zdrowych ochotników. Pacjenci należeli do kohorty osób z przewlekłą HF regularnie obserwowanych w naszym oddziale HF. Wszyscy badani byli wcześniej oceniani za pomocą kardiopulmonarnej próby wysiłkowej (CPET) w naszym laboratorium. Kryteria włączenia do badania dla pacjentów z przewlekłą HF to: klasa II lub III według New York Heart Association; optymalne, indywidualnie dobrane leczenie farmakologiczne; stabilny stan kliniczny przez co najmniej 2 miesiące, potwierdzony brakiem istotnych obrzęków, stabilną masą ciała i oddawaniem moczu; zdolność do wykonania CPET; brak zatorowości płucnej w wywiadzie lub dokumentacji klinicznej, pierwotnej zastawkowej choroby serca, choroby osierdzia, ciężkiej obturacyjnej choroby płuc, istotnej choroby naczyń obwodowych, dławicy piersiowej wywołanej wysiłkiem, zmian ST lub poważnych zaburzeń rytmu serca. Pacjenci z niewydolnością serca zostali podzieleni na grupy według następujących kryteriów: (1) okresowe oddychanie (PB), zdefiniowane jako obecność indukowanej wysiłkiem okresowej oscylacji w wentylacji, V̇o2 i V̇co2 oraz stosunku wymiany gazowej; (2) ciężka HF, zdefiniowana jako pacjenci z HF ze szczytowym V̇o2 <15 mL – min-1 – kg-1 bez oscylacyjnej wymiany gazowej; i (3) umiarkowana HF, zdefiniowana jako pacjenci z HF ze szczytowym V̇o2 między 15 a 20 mL – min-1 – kg-1. Pacjenci ze szczytowym V̇o2 >20 mL – min-1 – kg-1 nie byli włączeni do badania. Osoby zdrowe, składające się z personelu szpitala i krewnych pacjentów, stanowiły grupę kontrolną. Wszyscy mieli wcześniejsze doświadczenie z CPET w naszym laboratorium. Charakterystykę badanych przedstawiono w tabeli 1. Frakcję wyrzutową lewej komory oceniano za pomocą echokardiografii (tab. 1). Badanie zostało zatwierdzone przez lokalną komisję etyczną. Wszyscy badani wyrazili pisemną, świadomą zgodę na udział w badaniu.

dyfuzja płuc

Wszystkich badanych oceniano za pomocą standardowych testów czynności płuc, które obejmowały DLco mierzone techniką pojedynczego oddechu o stałym przepływie wydechowym (Sensor Medics 2200).6 Subkomponenty dyfuzji, objętość kapilarną (Vc) i Dm, mierzono również metodą Roughtona i Forstera.7 W tym celu badani wdychali mieszaniny gazowe zawierające 0,3% CH4 i 0,3% CO, z 3 różnymi frakcjami tlenu równymi odpowiednio 20%, 40% i 60%, zbilansowane azotem.

CPET Ramp Protocol

Protokół CPET, w którym tempo pracy zwiększano w schemacie rampowym po 3 minutach odpoczynku i 3 minutach jazdy bez obciążenia, wykonano na ergometrze rowerowym (Ergo 800S Sensor Medics). Wydechowy O2, CO2 i wentylację (V̇e) mierzono oddech po oddechu. Wykonywano również 12-odprowadzeniowe EKG, z którego rejestrowano częstość akcji serca (V-Max, Sensor Medics). Pacjenci byli usilnie zachęcani do wykonania testu maksymalnego, ale sami określali, kiedy ich objawy były na tyle nasilone, że konieczne było zaprzestanie jazdy na rowerze. Po zakończeniu testu, pacjent był proszony o wskazanie głównego objawu, który doprowadził do przerwania ćwiczeń. W szczególności pytaliśmy o ból w klatce piersiowej, zmęczenie i duszność. Tempo zwiększania częstości pracy podczas badania ustalano na podstawie stanu klinicznego pacjenta i wyników poprzednich badań. Celem było osiągnięcie szczytu wysiłkowego w czasie ≈10 minut. Jeśli czas trwania testu wynosił >12 lub <8 minut, test powtarzano następnego dnia, dostosowując w razie potrzeby zwiększenie tempa pracy. Za szczytowy wysiłek uznawano najwyższy osiągnięty V̇o2. Próg anaerobowy mierzono za pomocą analizy nachylenia V z wykresu V̇co2 w stosunku do V̇o2 w równych skalach.8 Wartość progu anaerobowego potwierdzano za pomocą równoważników oddechowych (wzrost V̇e/V̇o2 przy stałym V̇e/V̇co2) i ciśnienia końcowooddechowego (wzrost końcowooddechowego Po2 przy stałym końcowooddechowym Pco2). Zależność V̇o2/szybkość pracy oceniano przez cały czas trwania ćwiczenia, podczas okresu rampingu, po wyeliminowaniu wzrostu szybkości pracy w ciągu pierwszych 45 sekund, aby uwzględnić stałą czasową odpowiedzi V̇o2 na wzrost szybkości pracy.9 Nachylenie V̇e versus V̇co2 obliczano jako nachylenie liniowej zależności między V̇e i V̇co2 od początku obciążonego ćwiczenia do końca okresu buforowania izokapnicznego. Dwóch ekspertów niezależnie odczytywało każdy test, a wyniki uśredniano.

CPET Constant Work-Rate Protocol

Przeprowadzono również CPET o stałym tempie pracy. Tempo pracy dla CPET o stałym tempie pracy wybrano jako takie, które dawało V̇o2 w przybliżeniu w połowie drogi między szczytem wysiłku a progiem beztlenowym, zgodnie z następującym wzorem:

gdzie WRc to tempo pracy testu o stałym tempie pracy, PeakWR to tempo pracy w szczycie wysiłku-0,75×rampowe tempo pracy/minutę, ATWR to tempo pracy na progu beztlenowym-0,75×rampowe tempo pracy/minutę, a 0,75 to średnia obliczona stała czasowa, w minutach, dla V̇o2 w odpowiedzi na wzrost tempa pracy.9. Pacjenci zostali poproszeni o wykonanie testu stałego tempa pracy przez 10 minut.

Projekt badania

Dzień 1

Wszyscy uczestnicy przeszli dokładną ocenę kliniczną, ocenę spoczynkowej czynności płuc oraz sesję edukacyjną dotyczącą pomiarów DLco. Następnie każdy uczestnik przeszedł CPET z protokołem rampy w celu pogrupowania pacjentów zgodnie z ciężkością HF i uzyskania danych do obliczenia tempa pracy dla protokołu stałego tempa pracy, który miał być użyty w dniu 2.

Dzień 2

Pacjenci przeszli 10-minutowy protokół stałego tempa pracy CPET. DLco, Dm i Vc mierzono, gdy badani siedzieli na ergometrze rowerowym przed wykonaniem CPET o stałym tempie pracy oraz 2 do 8 minut (określanych jako 2 minuty lub „wczesne”) i 1 godzinę później. Jeśli pomiary DLco dla 3 testów Fio2 nie pasowały do teoretycznej 3-punktowej analizy liniowej między 1/DLco i Fio2, pomiary powtarzano.

Analiza statystyczna

Zgłaszane dane to średnia±SEM. Różnice wewnątrzgrupowe i międzygrupowe oceniano za pomocą ANOVA, a następnie testu t niesparowanego lub sparowanego, odpowiednio do sytuacji. Różnice od zera oceniano za pomocą analizy różnic.

Wyniki

Dwóch pacjentów przerwało ćwiczenia z powodu duszności, podczas gdy wszystkie inne powody przerwania były spowodowane zmęczeniem (pacjenci z bólem w klatce piersiowej wywołanym ćwiczeniami zostali wykluczeni z badania). Wyniki protokołu rampowego CPET przedstawiono w tabeli 2. Nasilenie HF było największe u pacjentów z PB, a najmniejsze u pacjentów z umiarkowaną HF. Szczytowe wartości V̇o2, V̇o2 na progu anaerobowym oraz szczytowe tempo pracy były najniższe u pacjentów z PB i wzrastały stopniowo wraz z mniejszym nasileniem HF do wartości prawidłowych dla osób zdrowych (Tabela 2). Wzrost wydolności wysiłkowej od pacjentów z PB do pacjentów z ciężką HF do pacjentów z umiarkowaną HF i wreszcie do osób zdrowych był znaczący.10-13

Zależność ΔV̇o2/Δwork rate podobnie wzrastała stopniowo od najniższych wartości u pacjentów z PB do normalnych wartości 9,9 mL – min-1 – W-1 u osób zdrowych. Tak więc pacjenci z PB mieli największy spadek wykorzystania O2, a deficyt ten stawał się mniejszy wraz z mniej ciężką HF.9

Nachylenie V̇e w stosunku do V̇co2, silny wskaźnik prognostyczny HF niezależny od szczytowego V̇o2,14,15 było znacznie podwyższone u pacjentów z PB, podwyższone, ale w mniejszym stopniu u pacjentów z ciężką HF i normalne u pacjentów z umiarkowaną HF i osób zdrowych (Tabela 2). Tempo pracy podczas ćwiczeń o stałym natężeniu było tym mniejsze, im większe było nasilenie choroby (tab. 3).

Ciągła szybkość pracy CPET trwała, zgodnie z programem, 10 minut u wszystkich z wyjątkiem 7 pacjentów (2 pacjentów z PB, 3 pacjentów z ciężką HF i 2 pacjentów z umiarkowaną HF); u tych pacjentów ciągła CPET trwała co najmniej 8 minut. V̇o2 osiągnięte pod koniec ćwiczenia o stałej szybkości pracy (Tabela 3) było w przybliżeniu równe szczytowemu V̇o2 zmierzonemu w protokole rampy (Tabela 2).

Podczas wczesnego (2 do 8 minut) i późnego (1 godzina) powrotu do zdrowia po ćwiczeniu o stałej szybkości pracy, DLco nie zmieniło się znacząco. Osoby zdrowe miały zwiększone DLco wkrótce po wysiłku (ryc. 2). Dm zmniejszyła się u wszystkich osób z HF bezpośrednio po wysiłku, w przeciwieństwie do osób zdrowych (ryc. 3). Obniżenie to było najbardziej wyraźne u pacjentów z PB. Po 1 godzinie Dm pozostawała niska tylko u pacjentów z PB (ryc. 3). Vc wzrosła we wszystkich grupach bezpośrednio po wysiłku, z większym wzrostem u pacjentów z umiarkowaną HF (Rycina 4). Godzinę po wysiłku Vc pozostała podwyższona tylko u pacjentów z PB (rycina 4). Bezpośrednio po wysiłku Dm/Vc zmniejszyło się we wszystkich grupach chorych z HF, natomiast u osób zdrowych nie uległo zmianie (ryc. 5). Redukcja była największa u pacjentów z PB (P<0,02 w porównaniu z umiarkowanymi i ciężkimi pacjentami z HF). Dm/Vc pozostało zmniejszone po 1 godzinie powrotu do zdrowia tylko u pacjentów z PB (ryc. 5).

Dyskusja

Fizjologiczne dowody obrzęku płuc indukowanego wysiłkiem fizycznym, oceniane jako zmiany w składowej błonowej pojemności dyfuzyjnej, są obecne u osób z HF i, w większym stopniu, u pacjentów z HF z PB. Wydaje się, że całkowita reabsorpcja płynu z obrzęku płuc wymaga więcej niż 1 godziny, aby Dm i Dm/Vc powróciły do wartości sprzed wysiłku u pacjentów z HF i PB poddanych ćwiczeniom. U osób zdrowych nie występują powysiłkowe redukcje Dm lub Dm/Vc.

Pacjentów z HF pogrupowano według szczytowego V̇o2 lub obecności PB wywołanego wysiłkiem. Ta ostatnia grupa miała cięższą HF, co sugeruje kilka wyników, w tym (1) wyższa klasa New York Heart Association, (2) niższe spoczynkowe DLco i Dm, (3) niższe szczytowe V̇o2 i V̇o2 na progu beztlenowym, (4) niższa osiągnięta prędkość pracy, (5) niższa zależność ΔV̇o2/Δwork rate i (6) wyższe nachylenie V̇e versus V̇co2. Chociaż klasyfikacja New York Heart Association jest od wielu lat najczęściej stosowaną klasyfikacją HF w medycynie klinicznej,16 inne fizjologiczne mierniki rokowania w HF skorelowano z wydolnością wysiłkową, w tym szczytowe V̇o2, V̇o2 na progu beztlenowym, osiągniętą prędkość pracy,10-13 zależność ΔV̇o2/Δwork rate (wskaźnik efektywności dostarczania tlenu do mięśni obwodowych), i wreszcie nachylenie V̇e w stosunku do V̇co2 od jazdy bez obciążenia do punktu kompensacji wentylacyjnej, wskaźnik efektywności wentylacji.14-17 Wydaje się, że DLco, szczególnie zmiana składowej Dm z wysiłkiem, może być włączona do predyktorów ciężkości HF i rokowania.17-21

Aby wywołać obrzęk płuc, poprosiliśmy wszystkich badanych o wykonanie wysokiego tempa pracy stałej CPET, która miała trwać 10 minut. Rzeczywiście, wybrana szybkość pracy była pomiędzy progiem anaerobowym a szczytowym wysiłkiem. Prawie wszyscy badani wykonali 10 minut ćwiczeń na tym poziomie. V̇o2 było podobne do szczytowego V̇o2 mierzonego przy użyciu protokołu rampowego CPET.

Krótko po ciężkich ćwiczeniach DLco wzrosło u osób zdrowych z powodu wzrostu zarówno Vc, jak i Dm, chociaż to ostatnie było tylko trendem. DLco nie zmieniło się u pacjentów z HF wkrótce po wysiłku. Obserwacja ta jest zgodna z faktem, że w przeciwieństwie do pacjentów z przewlekłą chorobą płuc i sportowców elitarnych, desaturacja hemoglobiny jest rzadko obserwowana podczas ćwiczeń u stabilnych pacjentów z HF i osób zdrowych.21 Jest to udokumentowane nawet u pacjentów z ciężką HF.22 Kilka faktów może wyjaśnić, dlaczego desaturacja hemoglobiny nie jest obserwowana u pacjentów z HF podczas ćwiczeń: (1) zmniejszenie Dm jest stosunkowo niewielkie, (2) czas tranzytu płucnego dla krwinek czerwonych jest powolny i (3) Vc wzrasta. Rzeczywiście, w HF obserwowanemu zmniejszeniu Dm towarzyszy wzrost Vc (ryc. 4)23 , tak że DLco pozostaje na stałym poziomie. Wywołany wysiłkiem wzrost Vc jest przypuszczalnie spowodowany rekrutacją naczyń płucnych.23 Wystąpiło to w mniejszym stopniu u pacjentów z cięższą HF, co sugeruje ograniczoną zdolność do rekrutacji naczyń płucnych u pacjentów z ciężką HF. Istotne zmniejszenie DLco obserwowano u osób z PB indukowaną wysiłkiem fizycznym i ciężką HF 1 godzinę po wysiłku (ryc. 2). Wynikało to z utrzymywania się zmniejszonego Dm przy mniejszym wzroście Vc w porównaniu z pomiarem wczesnego powrotu do zdrowia.

U pacjentów z przewlekłą HF uważa się, że niskie wartości DLco i Dm oraz ich zmiany spowodowane terapią nie są związane z zawartością płynu pęcherzykowo-kapilarnego.24 W przeciwieństwie do tego, wywołane ćwiczeniami ostre, krótkotrwałe redukcje Dm i Dm/Vc najprawdopodobniej są związane z tworzeniem się obrzęku płuc podczas ćwiczeń. Rzeczywiście, gromadzenie się płynu podczas tworzenia się obrzęku płuc jest zjawiskiem postępującym, spowodowanym brakiem równowagi między filtracją a usuwaniem płynu. Na początku płyn gromadzi się w bardziej podatnym przedziale śródmiąższowym, który otacza oskrzeliki, tętniczki i żyłki. Później płyn gromadzi się w mniej podatnej przestrzeni śródmiąższowej przegrody pęcherzykowo-kapilarnej, co przy wystarczającym wzroście ciśnienia śródmiąższowego może prowadzić do zalania pęcherzyków płucnych.25 Zmiany Dm i Dm/Vc sugerują, że u osób zdrowych nie dochodzi do obrzęku płuc podczas 10-minutowego intensywnego wysiłku, natomiast u chorych z HF jest to częste. Wydaje się również, że tendencja do powstawania obrzęku płuc podczas wysiłku jest większa u chorych z PB. Zaproponowano, że pacjenci z HF z PB prawdopodobnie funkcjonują na zstępującej kończynie krzywej Starlinga; dlatego będą łatwiej ulegać wzrostowi ciśnienia w kapilarach płucnych i obrzękowi płuc wywołanemu wysiłkiem fizycznym, gdy powrót żylny wzrasta wraz z wysiłkiem.2

Pacjenci z PB wywołanym wysiłkiem fizycznym najwyraźniej stosunkowo wolno reabsorbują obrzęk płuc podczas powrotu do zdrowia, tak że nawet po 1 godzinie Dm pozostawała zmniejszona. Potwierdza to powszechnie panującą opinię, że pacjenci z PB należą do najcięższych chorych z HF i prawdopodobnie wymagają dłuższej obserwacji po wysiłku. Ponieważ PB wywołana wysiłkiem fizycznym jest wykrywalna od początku ćwiczeń, zanikając w miarę zwiększania szybkości pracy powyżej progu beztlenowego, ocena HF w tej grupie nie wymaga testu wysiłkowego z maksymalnym wysiłkiem, aby prawidłowo sklasyfikować ciężkość HF u tych pacjentów.26

Podsumowując, stwierdziliśmy, że Dm i Dm/Vc zmniejszyły się przejściowo po ćwiczeniach o dużej intensywności u pacjentów z HF, ale nie u osób z grupy kontrolnej. Ten spadek przewodnictwa przez barierę pęcherzykowo-kapilarną jest zgodny z rozwojem obrzęku płuc indukowanego wysiłkiem. Redukcje były przejściowe, ale były najbardziej wyraźne i dłużej utrzymujące się u pacjentów z HF z wysiłkowym PB lub oscylacyjnym wzorcem oddychania.

Przypisy

.