抽象
运动时心脏功能的评估可能是技术要求高,使得恢复期潜在吸引力的诊断窗口。然而,这种方法锻炼肺血流动力学的有效性还没有被验证。
因此,本研究对原因不明的劳力不耐受患者进行最大侵入性心肺运动试验后2分钟恢复期间直接测量的肺血流动力学进行了评估。根据峰值运动标准,运动型肺动脉高压患者(ePH;n=36),运动肺静脉高压(ePVH;n=28)和年龄匹配的对照组(n=31)进行了分析。
By 2-min recovery, 83% (n=30) of ePH patients had a mean pulmonary artery pressure (mPAP) <30 mmHg and 96% (n=27) of ePVH patients had a pulmonary arterial wedge pressure (PAWP) <20 mmHg. Sensitivity of pulmonary hypertension-related haemodynamic measurements during recovery for ePH and ePVH diagnosis was ≤25%. In ePVH, pulmonary vascular compliance (PVC) returned to its resting value by 1-min recovery, while in ePH, elevated pulmonary vascular resistance (PVR) and decreased PVC persisted throughout recovery.
综上所述,我们观察到在ePH和ePVH中,mPAP和PAWP在恢复过程中迅速衰减,降低了恢复血流动力学测量在诊断肺动脉高压中的敏感性。ePH和ePVH具有不同的PVR和PVC恢复模式,提示其潜在的肺动脉高压病理生理机制存在差异。
抽象
肺血管压力,运动后迅速恢复,但图案PH运动和锻炼之间PVH不同http://ow.ly/ZFGwk
介绍
Pulmonary hypertension (PH) is currently defined by a mean pulmonary artery pressure (mPAP) ≥25 mmHg at resting right heart catheterisation [1]。从历史上看,运动对PH值的诊断(即。休息时mPAP正常,运动时升高)是PH定义的一部分[2]。然而,PH行使标准是在2008年举行的第四届世界研讨会遗弃在PH [3.]。然而,从那时起,越来越多的证据表明,在运动过程中诊断出的前毛细血管PH值(ePH)是一种临床和生理相关的状态,可能代表了静止前毛细血管PH值的早期阶段[4- - - - - -10]。在此背景下,弗和休息PH可以共享病理生理机制,如肺血管收缩和血管重塑,从而影响到锻炼肺血管反应。
类似地,在运动过程中诊断出的毛细血管后PH值(运动肺静脉高压(ePVH)),其特征是运动过程中肺动脉楔压(PAWP)的过度升高,与运动能力降低有关[11- - - - - -13],代表心力衰竭早期的保留射血分数(HFpEF)。因此,ePVH和静息HFpEF可能具有相似的PH机制,如因左室舒张储备功能受损而导致被动肺静脉压升高[14]。
弗和ePVH的诊断主要依靠运动时血流动力学肺的直接测量;然而,运动高峰期血流动力学测量是在技术上具有挑战性。例如,标记的呼气末压力胸膜可导致肺动脉压和PAWP和PH的不适当诊断的高估,特别是在肥胖患者和慢性阻塞性肺病[15]。此外,运动伪影可能在激烈的工作量妥协血流动力学波形分析。这些技术问题,使运动后的峰值潜在吸引力的领域时,呼吸和运动伪影不太明显的恢复期。
在目前的研究中,我们分析了在ePH、ePVH和年龄匹配的对照组中,最大直立有创心肺运动测试(CPET)后恢复期间的肺血流动力学。我们试图评估在恢复期间肺血流动力学测量的诊断性能,作为那些在运动期间获得的替代物,并更好地描述ePH和ePVH恢复模式。我们假设,ePH和ePVH的血流动力学会很快恢复,但它们的恢复模式会有所不同,这反映了潜在的PH病理生理学。
方法
设计及研究人口
我们分析了2012年12月至2014年12月期间在布里格姆妇女医院(美国马萨诸塞州,波士顿)的呼吸困难门诊就诊的442名患者,这些患者在循环ergometer上接受了一项基于直立症状限制的侵袭性CPET检查,作为其对原因不明的劳力不耐受的临床评估的一部分[16]。
根据峰值运动参数,受试者按照以下标准分为ePH或ePVH。1) ePH:峰值mPAP≥30 mmHg,峰值PAWP <20 mmHg,峰值肺血管阻力(PVR)≥120 dyn·s·cm−5(16,17];或2)ePVH:峰值PAWP≥20mmhg [13,17]。为了评估运动峰值恢复期间的正常血流动力学模式,我们分析了与年龄匹配的现代对照组。对照组根据最大摄氧量(V'O2最大)≥80%预测[18],在没有上述异常运动血流动力学诊断。
排除标准包括:1)次最大运动量试验:峰值呼吸交换率(RER) <1.0;2)肺对运动的机械限制:分钟通气(V′E)/厌氧阈值(at)≥0.7最大自主通气(MVV) [18,19];3)静息性肺动脉高压:静息mPAP≥25mmhg,静息PAWP≤15mmhg,静息PVR≥240dyn·s·cm−5(1];4)超声心动图结构异常:中度/重度二尖瓣和/或主动脉瓣疾病或左室射血分数<0.5;贫血:血红蛋白浓度< 10g·dL−1。合作伙伴人力研究委员会(波士顿,MA,USA)批准了这项研究(协议#2011P000272)。
入侵CPET
我们的侵入CPET方法先前已被描述[13,16]。简单地说,经过肺动脉导管置入通过颈内静脉和桡动脉导管,患者接受了一个症状有限的增量CPET使用一个直立循环ergometer和一个逐呼吸代谢车(ULTIMA CPX;医疗图形公司,圣保罗,明尼苏达州,美国),与同步血流动力学监测(Xper心脏生理监护系统;飞利浦,墨尔本,佛罗里达,美国)。所有测试之前都进行了3分钟的热身,即在55-65转/分钟时进行空载循环。工作坡道单独选定(10-25 W·min)−1)根据劳力宽容的历史。一个fter achieving symptom-limited maximum exercise, patients underwent a 2-min recovery period consisting of 1 min of unloaded cycling followed by 1 min of rest.
V′E连续测量肺活量、肺活量、心率、桡动脉血压、右房压、PAP。在静止时和每分钟运动结束时,在被动呼气结束时测量步频;当呼吸变化持续时,使用三个呼吸周期的电子平均值[15]。若观察到导管鞭动,则通过导管复位和冲洗予以克服。在休息和运动的最后15秒,同时采集动脉和混合静脉血样本。测定血氧饱和度、血红蛋白浓度和动静脉混合氧含量(C(动)O2)计算。
心输出量(CO)使用同时测量由菲克原理计算V′O2。预测最大CO值由预测值计算得到V′O2最大和假定的最大Ç(动)O2差相当于血红蛋白浓度为健康受试者20,21]。分别用(mPAP/CO)和(mPAP - pawp /CO)计算总肺血管阻力(TPR)和PVR,并以dyn·s·cm表示−5。每搏输出量/收缩舒张减去PAP:肺血管的顺应性(PVC)被计算。PVR(毫米汞柱的产物·S·毫升−1)和PVC (mL·mmHg)−1)以秒(rctime)表示。
统计分析
数据表示为平均值±SD,除非另有说明。在用Levene’s检验确定等方差后,用单因素方差分析(one-way ANOVA)或Welch’s ANOVA与Tukey’s或Games-Howell进行对照、ePVH和ePH的比较事后分析在适当的地方。基于峰值PVR为120 dyn·s·cm的ePVH亚分析−5在适当的情况下,采用t检验或Mann-Whitney检验。使用卡方和费雪精确检验比较分类变量。采用重复测量方差分析评价不同运动阶段血流动力学变量的方差。使用与运动峰值诊断标准相同的mPAP、PAWP和PVR的截止值,分别在识别ePH和ePVH的1分钟和2分钟恢复血流动力学测量的诊断性能。p<0.05被认为是显著的。统计分析采用SPSS软件(版本19;IBM公司,阿蒙克,纽约,美国)。
结果
研究人群
分析了442份侵入CPET报告中,245有记录完整的2分钟恢复血流动力学。基于上述运动高峰标准,36 EPH和28名ePVH患者被确定,并选择31年龄匹配的对照,得到我们的研究人群(N = 95)。他们的基线特征显示在表格1。
全部人群平均年龄为62±10岁,67%为女性。两组之间在性别、体重、血红蛋白浓度或超声心动图测量方面没有差异。糖尿病在ePVH中较常见,而结缔组织疾病和肺栓塞史在ePH中较常见。ePVH和弗规定β-adrenergic受体阻滞剂相比更容易控制(表格1)。的所研究的患者均未使用型磷酸二酯酶-5抑制剂或任何其他特异性药物用于治疗肺动脉高压的侵入CPET的时间。
CPET参数
ePH和ePVH有较低的峰值工作速率、峰值V′O2和V′O2与对照组(表2)。在……方面没有分歧V′E/ MVV在AT和运动高峰。有较高的通气当量的二氧化碳的倾向(V′E/V′有限公司2ePVH和ePH与对照组(表2)。
血液动力学
mPAP、PAWP、TPR、PVR和PVC与对照组相比,ePH和ePVH的静息血流动力学有显著差异(表3)。根据我们的纳入标准,在ePH、ePVH和对照组(表4)。
对于ePVH,心脏率显著运动高峰和整个复苏相比要低EPH和控制(表4)。肺动脉压仍然升高,直到2分钟恢复相比休息和对照(图1一个),与对照组和ePH (图1 b)。
对于ePH来说,与休息和对照组(图1一个),以及PVR是直到与对照相比恢复的第二分钟更高(图2a)。此外,与ePVH和对照组(图2b)。在ePH的峰值运动中,rctime显著升高;但是,在1和2分钟恢复时,三组之间没有差异(表4)。
根据PVR峰值对ePVH进行了亚分析,结果显示,在恢复ePVH时,PVR峰值≥120 dyn·s·cm时,PVC值较低−5与ePVH相比,峰值PVR <120 dyn·s·cm−5均在1分钟内恢复(2.9±1.7 mL·mmHg)−1与5.0±1.9毫升·毫米汞柱−1, p<0.05), 2分钟后恢复(3.6±2.0 mL·mmHg)−1与4.9±1.7毫升·毫米汞柱−1,p < 0.05)。此外,我们还观察到,PVR峰值高的ePVH使CO峰值降低(9.3±2.2 L·min)−1与12。2±3.4 L·min−1, p<0.05),并降低峰值V′O2pred (65±12%与低峰PVR组与ePVH组比较,pred为78±16% (p<0.05)。根据峰值PVR对ePVH的子分析见补充资料(表S1)。
恢复血流动力学的诊断性能
一个mong ePH, 75% (27 out of 36) of patients had mPAP <30 mmHg at 1-min recovery (图3一, 83%(36人中有30人)在2分钟内恢复(图3 b)。在ePVH中,86%(28例中有24例)的患者在1分钟恢复时PAWP <20 mmHg (图3 c)中,在2分钟回收96%(27个的28)(图3 d)。
灵敏度和在1-和2-分钟恢复PH有关的血流动力学测量的特异性识别和EPH ePVH在呈现表5。
讨论
在目前的研究中,我们发现肺动脉平均和PAWP衰变后1 - 2分钟内快速运动峰值在弗和ePVH,损害恢复血液动力学的测量灵敏度的诊断博士另外,弗和ePVH PVR和PVC复苏模式不同,显示不同的病理生理学基础PH值。
据我们所知,这是第一次研究,以下列最大增量运动弗和ePVH全面特征分析肺血流动力学模式。两个以前的研究,从运动恢复过程中所描述肺动脉压和PAWP [12,22]。类似于目前的研究中,Borlaug等。(12]中记载的PAWP到其基线值在ePVH 1分钟恢复的返回。一个rgiento等。(22通过经胸超声心动图估计正常受试者5分钟后的肺血流动力学,发现估计的肺压力迅速恢复到静息基线。
恢复过程中血流动力学测量的敏感性和特异性
我们在诊断弗和ePVH(观测灵敏度≤25%用于以下运动高峰PH相关的血流动力学测量表5)。我们的结果证实了以前的非侵入性观察[22],并提供进一步的侵入性数据,以支持这样一种观点,即在运动恢复期间,PH值相关测量并不足以敏感到排除PH值,即使在恢复的早期阶段也是如此。这一观察结果不仅对有创血流动力学测量具有重要意义,而且对非有创技术如运动超声心动图和运动心脏磁共振也具有重要意义。
运动超声心动图通常用于访问锻炼动态肺血管反应[23,24]。然而,与侵入性CPET类似,运动超声心动图在技术上要求较高,导致一些中心在从运动峰值恢复期间进行超声心动图测量,因为目前的指南缺乏具体的ph值相关建议[25,26]。相对于门控心脏磁共振衍生的血液动力学测量,技术挑战强加由所述获取高强度运动期间适于分析的图像的是一个主要的限制[27]。另外,在磁共振成像孔的窄直径内运动可以是在某些情况下的一个问题,在恢复期间使图像获取更诱人。然而,我们的研究结果表明大多数弗和ePVH诊断的,因此,不应该被用来作为运动高峰测量的替代品,以排除EPH和ePVH存在恢复期间小姐只获取的PH相关的血流动力学测量。
ePH和ePVH的血流动力学恢复模式
PVR和PVC回收模式在ePH和ePVH中是不同的。与ePVH (图2),提示其潜在的PH病理生理学差异。
在休息和运动时,肺循环受到被动和主动因素的影响。被动因素包括由输入(PAP)和流出压力(PAWP)驱动的跨壁压力增加,这有助于通气和灌注匹配,特别是在直立位置[28]。其活性因子包括一氧化氮(NO)介导的机制、局部肺泡缺氧和交感神经系统刺激,可动态调节血管收缩和舒张,进而影响运动过程中的PVR、招募和扩张[29- - - - - -31]。我们观察到,在恢复期间,ePH PVR的提升持续存在(图2a),与对照组和ePVH不同,提示潜在的动态肺动脉血管收缩和/或肺血管结构重构。
PVC是肺血管重构的早期标志,反映了肺血管在收缩和舒张期的扩张能力[32]。因此,持续低PVC可能表明血管壁功能/结构(刚度)的内在变化,最终会影响右心室的表现,正如静息前毛细血管PH值的情况[33]。在我们的研究中,低PVC贯穿恢复提供了证据,病理肺血管硬度在ePH。相反,在ePVH中,PVC通过1分钟的恢复(图2b),表明ePVH机制可能在很大程度上是被动的(即。被动增加跨壁压由于增加PAWP)。因此,作为PAWP迅速返回到恢复期间其基线值,PVC迅速恢复。沿着这些思路,我们观察到ePVH恢复过程中搏出量并没有衰减快PAWP(表4),表明它们的高充盈压力并不是维持前向流动的必要条件,因此ePVH可以承受一定程度的预负荷降低,而不会影响全身灌注。
有趣的是,根据峰值PVR对ePVH进行的亚分析显示,峰值PVR≥120 dyn·s·cm的患者PVC恢复缓慢−5尽管PAWP恢复在这两个亚组(表S1)相同的图案,这表明ePVH PVC更改不严格相关PAWP如以前认为的改变[34]。此外,我们还观察到,PVC恢复模式也不仅仅是由心率来解释的,因为在ePVH中,PVC和心率都降低了,峰值PVR≥120 dyn·s·cm−5(表S1)。这些观察结果可能反映ePVH的子组,其中持续增加的血管内压力导致血管壁结构的变化[35]和随后的肺血管顺应性下降,作为早期肺血管重构和疾病严重程度的一个标志。在这种情况下,峰值PVR≥120 dyn·s·cm的ePVH−5也有较低的CO和较低的峰值V′O2与ePVH相比,峰值PVR <120 dyn·s·cm−5(表S1),表明右心室后负荷(PVR和PVC)动态增加具有生理学和临床意义。
我们观察到,与ePVH和对照组(表4)由于来自异常PVR和PVC恢复模式相等的贡献。所观察到的RC时间图案是类似于对于慢性血栓栓塞PH描述在RC-时间的动态变化[36],并建议早期肺血管病变(即。弗)有其起源的一致性异常的阻力和依从性。其结果是,运动时肺血管床的扩张和补充功能受损,从而损害右心室功能和运动能力。
我们的ePH研究结果与之前发表的无创数据一致,这些数据通过在ePH中进行静息心脏磁共振证实了肺血管僵硬的证据[37]。年代澳新银行等。(37[[endnoteref: 3]]表明,除了透壁压力升高外,肺循环固有弹性性质的改变也在决定肺血管硬度及其与PH值严重程度的关系中起重要作用。因此,我们的发现提供了额外的直接证据,表明ePH代表了一个早期的和温和的静息PH阶段,可能表现出类似的肺血管重构机制,如肺血管壁增厚、平滑肌细胞增殖、胶原和细胞外基质沉积。
运动高峰期的心率明显低于运动高峰期的心率(表4)。然而,这是不太可能完全相关β-adrenergic封锁,因为β-blocker使用不同频率并不是弗和ePVH之间。一个可能的解释这一发现可能存在的慢性交感神经过度刺激的差别,对这些β-adrenergic受体,导致变时性的无能,在慢性心力衰竭通常被观察到。组间心率恢复率无差异(数据未显示),这与之前的PH值报告有所不同[38]和心脏衰竭[39]。然而,我们的研究仅评估了ePH和ePVH,其中由于疾病的早期/轻度阶段,心率恢复延迟可能不存在。
最后,恢复期间肺动脉压迅速降低强调弗和ePVH血流动力学紊乱的短暂性,并强调针对运动阶段的特殊疗法的潜在作用。使用急性输注亚硝酸钠,其在锻炼期间转化为NO由缺氧和酸中毒[升压这种方法最近已经报道了HFPEF40]。通过靶向肺循环的活性因子(no介导机制),Borlaug等。(40]证实运动时运动CO储备由PAWP和PAP的减少对运动血流动力学亚硝酸盐的有益效果,和改进,对静息血流动力学的影响较小。然而,不管是不是这种方法也可能适用于弗或ePVH与肺血管重构的证据(即。PVR升高,PVC减少)有待进一步研究。
限制
研究的患者来自单一的三级呼吸困难中心,可能代表疾病的早期/轻度阶段。因此,他们可能不代表一个整体的以社区为基础的人群,我们的发现推广到其他PH值人群时应该谨慎。对照组是有症状的,因此不能代表完全正常的人群。对照组运动能力和运动血流动力学正常。研究的样本包括超重患者,他们的运动血流动力学测量可能显示出一定程度的不准确性。然而,对体重指数为>35 kg·m的患者进行亚分析−2(表S2)显示了与整个研究人群相似的肺血流动力学,表明升高的身体质量指数并不影响ePH和ePVH的恢复模式。
For the ePH group, we used a mPAP ≥30 mmHg associated with a PVR ≥120 dyn·s·cm−5在不存在运动时充盈压升高的基础上,使用相似的最大增量循环方案[现有报告17]。这个ePH定义基本上描述了与使用峰值TPR >240 dyn·s·cm方法相同的运动血流动力学表型−5after a PAWP >20 mmHg is first excluded [9]。In our study, the majority of the ePH population (22 out of 36) met both criteria (PVR ≥120 dyn·s·cm−5和TPR >240 dyn·s·cm−5)。此外,我们的弗集团代表与临床相关的肺血管功能障碍的人群,因为弗的存在显然影响了他们的运动能力(通过测量峰值V′O2)与对照组(表2)。对于ePVH,我们使用一个峰值爪≥20mmhg。我们承认,对运动期间充盈压力升高的最佳界限值仍没有共识;然而,20 mmHg的阈值与以往关于运动时毛细血管后PH值的研究一致[4,9,12,13],而ePVH的出现与以类似的方式发生的,则与运动能力的降低有关(表2和S1)。
运动时胸内压升高可能影响运动血流动力学;但是,这种影响对右房压和PAWP的影响应该是同等重要的[15]。使用V′E由于胸腔内压力(在我们的研究对象胸腔压力没有实质性肺病)的替代,我们发现,胸腔内压力不上PAWP发挥重大作用。在ePVH峰值的增加PAWP和峰值PAWP减去RAP(表4)同时发生的V′E(大概相同胸膜压力)EPH组(表2)。这表明,在运动中ePVH PAWP变化与在lusitropy内在的变化,而不是在胸腔的压力本身的变化。此外,低运动在控制过程中充盈压(表4)被观察到V′E(可能是胸膜压力升高)与ePH和ePVH (表2),增强的是胸腔内的压力都不在ePVH影响PAWP模式的主要力量的概念。
For patient's safety, our clinical exercise protocol required 1 min of freewheeling during recovery to prevent systemic hypotension. The freewheeling hypothetically could have masked differences in recovery; however, all of our key findings were already observed at 1-min recovery despite the freewheeling stage. Another limitation is the relatively small sample size of ePVH subgroups, which might decrease study power with regard to the comparison of ePVH with and without elevated peak PVR. Finally, this was an observational study and, therefore, we are not able to comment on data reproducibility and further (interventional) studies will be necessary to determine the exact mechanisms behind the different ePH and ePVH recovery patterns and their clinical relevance.
结论
我们的研究表明,肺动脉平均和PAWP下降迅速恢复从高峰期间在弗和ePVH锻炼,导致低灵敏度的PH-related血液动力学的测量在复苏期间诊断博士我们也观察到,PVR和PVC恢复模式弗和ePVH之间的不同,显示不同的病理生理学基础PH值。高PVR和低PVC在ePH恢复过程中观察到,提示固定的肺血管重建和/或持续的肺血管功能障碍是异常的ePH肺运动血流动力学反应的基础。我们推测,由于类似的原因,PVR峰值高的ePVH表现出与ePH相似的肺血流动力学恢复模式。
确认
我们感谢来自心脏和血管中心(布里格姆和妇女医院,哈佛医学院,波士顿,马萨诸塞州,美国)的David Yang, Julie A. Tracy和Abbey L. Karin的技术专长。
脚注
编辑评论:欧元呼吸杂志2016年48:18-20。
这篇文章有补充资料www.qdcxjkg.com
年代upport statement: Rudolf K. F. Oliveira receives funds from the São Paulo Research Foundation (FAPESP) (grant number: 2014/12212-5) and from the Brazilian National Council for Scientific and Technological Development (CNPq) (grant number: 232643/2014-8). Roza Badr Eslam receives funds from the Austrian Science Fund (FWF), Erwin Schroedinger (grant number: J3522-B13). Aaron B. Waxman and David M. Systrom are funded by NIH 2R01HL060234-12A1 and U01HL125215-01. Funding information for this article has been deposited withFundRef。
利益冲突:未申报。
- 收到2016年1月5日。
- 接受2016年3月17日。
- 版权所有©ERS 2016