文摘
通气效率低下在运动中是一个关键的慢性阻塞性肺疾病的病理生理特征。目前,这是未知的生理标记与临床相关的结果随着整个疾病阶段走向静止通气障碍。
的斜率和截距的线性区域ventilation-carbon二氧化碳输出这些变量之间的关系和比例,在最低点(最低点),对比316年全球倡议对慢性阻塞性肺疾病患者(黄金)阶段1 - 4(用力呼气量在1 s, pred 148%到12%不等的pred)和69岁——准确性控制,
控制相比,斜率和截距高黄金阶段1和2,导致nadirs更高(p < 0.05)。尽管更大的拦截在黄金阶段3和4,斜坡下降随着疾病的发展(从均值±sd35±6在黄金阶段1到24±5在黄金阶段3,p < 0.05)。因此,没有明显nadirs病人群体之间的差异。更高的拦截,在所有阶段(p < 0.01),一定程度上降低斜坡在黄金阶段2 - 4 (p < 0.05),与更大的机械约束,恶化肺气体交换,呼吸困难评分较高,而贫穷的运动能力。
增加通风拦截最好表明运动通气效率低下的发展整个光谱的慢性阻塞性肺疾病的严重程度。
文摘
运动通气效率低下与所有慢性阻塞性肺病严重的呼吸困难和运动不耐受范围http://ow.ly/CpWLj
介绍
每分通气量(V′E适度的运动(期间)即。在缺乏代谢性酸中毒)是紧密耦合的二氧化碳的速度生产,褪色的肺(V′有限公司2)[1,2]。事实上,V′E增加几乎完全足以让动脉二氧化碳张力(P华2)不变,尽管增加V′E(3,4]。中肯地指出,Whipp和Ward(1)和Whipp(5),这可以发生只有两个减少比率之间的比例匹配:死亡空间(VD)潮汐卷(VT),V′E/V′有限公司2。双曲V′E/V′有限公司2行为对其最小值(最低点)是一个积极的截距在线性的必然产物V′E- - - - - -V′有限公司2关系isocapnic条件下(5]。在心肺疾病,V′E- - - - - -V′有限公司2斜率和V′E/V′有限公司2最低点增加(即。通气效率恶化)反映出更高VD/VT和/或更低P华2置位点6;提供了通气反应不是受制于异常肺力学。这就解释了为什么这些发现可能是有用的评估疾病严重程度当机械异常不限制运动的能力,发挥着重要作用如。心力衰竭和肺动脉高血压7,8]。
然而,一个更复杂的情况出现在highly-heterogeneous条件,如慢性阻塞性肺疾病(COPD)。的V′E- - - - - -V′有限公司2关系被用来评估疾病进展(9- - - - - -11),找出存在的并发症(12- - - - - -15和评估治疗干预措施的效果16- - - - - -19在这样的病人。这是生理上为COPD恶化的证据与ventilation-perfusion不匹配和较低的运动耐量增加,导致贫困的通气效率(20.]。然而,伴随的增加P华2和机械约束将平通气反应在这些患者中,即。的V′E- - - - - -V′有限公司2坡,矛盾的是,随着疾病的发展,减少机械异常恶化(图1一个)[22- - - - - -25]。的V′E/V′有限公司2最低点也不可能准确反映出通气效率低下的程度,斜率和截距可能改变相反的方向可能相互抵消,即。慢性阻塞性肺病最低点将成为稳定尽管进展(图1 b)[5,24,25]。作为一个更为复杂的问题,高最低点可能太短了一个测试的结果,在减少配置文件可能会被过早“截肢”运动在不停止,严重限制患者(图1 b)[6,26]。因此,现在仍不知道如何最好地表达通气低效率的机械约束、气体交换障碍和运动不耐受从轻微的终末期慢性阻塞性肺病恶化。
因此,本研究的主要目的是提供一个全面的参考框架来解释通气效率随着慢性阻塞性肺病的发展的措施。其次,我们希望检查这些措施之间的联系与通气能力和患者集中的结果(呼吸困难和运动公差),在持续慢性阻塞性肺病的严重性。我们认为,这些数据将提供一个更良好的临床解释生理背景关系在这个病人的人口9- - - - - -19]。
方法
主题
本研究涉及的回顾性分析增量循环心肺运动研究执行筛选数符合伦理的研究在慢性阻塞性肺病呼吸调查单位,和金斯顿女王大学总医院(金斯顿,加拿大)。女王大学附属教学医院研究伦理委员会批准使用这些匿名数据集和放弃需要病人知情同意(看看- 1659 - 13)。慢性阻塞性肺病的患者的诊断(27),没有任何证据表明哮喘或其他肺病。患者需要自由的任何恶化前6周。控制没有主要呼吸道、心血管和代谢疾病,可能会干扰研究的结果。缺乏骨科,神经肌肉、心脏和代谢条件,这可能阻止这个话题安全地进行增量,运动测试,是这项研究的入选标准的一部分。
程序
肺功能测试
肺量测定法(包括吸气量(IC)测量),身体体积描记法(残余容积(RV)、肺活量(TLC),和气道阻力(R亚历山大-伍尔兹)),肺一氧化碳(的扩散能力DLCO肺量计)进行使用自动化测试设备(2130与6200 Autobox DL或V6200 Autobox;SensorMedics Yorba琳达,美国CA)。所有短效和长效支气管扩张剂撤回了至少4 h和12 - 24 h,分别。作为患者参与的研究不同的支气管扩张剂,肺活量的全球倡议对慢性阻塞性肺疾病(黄金)阶段定义根据pre-bronchodilator用力呼气量在1 s (FEV1)[27]。
运动测试
Symptom-limited、增量运动试验进行电子制动循环使用Vmax229d测力计心肺运动测试系统(SensorMedics)。工作效率增加的速率分别选择据报道运动耐量和休息功能障碍(5 - 10 W·分钟−1在黄金阶段3和4,10 - 15 W·分钟−1在黄金阶段1和2,5 - 20 W·分钟−1在健康受试者)。V′E(L·敏−1),V′有限公司2(L·敏−1)、耗氧量(V′O2)(L·分钟−1),end-tidal二氧化碳张力(PETCO2)(毫米汞柱),呼吸频率(fR)(呼吸·分钟−1),VT(L)平均每隔30年代。动脉氧饱和度测量脉搏血氧仪(年代阿宝2是非侵入性)(%)。呼吸困难评分等级根据Borg category-ratio 10分(28]。的线性相位V′E- - - - - -V′有限公司2关系是确定的V′E- - - - - -V′有限公司2图(V′E轴和V′有限公司2轴)。线性回归是应用于这些数据点21,26]。低谷和高峰V′E/V′有限公司2比(V′E/V′有限公司2峰)是最后30年代最低的平均数据点,分别为(21]。End-inspiratory肺容积(EILV) (L)计算呼气肺容积(EELV),从IC,加上VT和相关的薄层色谱(20.]。峰V′E响应(V′Epeak)也表示,相对于估计最大呼吸量(MVV) (L·分钟−1),这等于FEV1×35。由于预期最大运动能力的差异在慢性阻塞性肺病阶段,EILV / TLC(×100)和呼吸困难评分被纠正的V′Epeak。因为同样的原因V′Epeak和MVV纠正代谢压力峰值(V′O2峰)。
统计分析
值报告为±手段sd,,除非另有说明。一个在所有分析p值< 0.05被认为是显著的。组内相关系数确定的水平between-investigator协议斜率和截距的计算。使用方差分析与跨子组进行比较事后测试重要的变量使用t与Bonferroni调整多元比较。卡方分析测试分类变量之间的关系。皮尔森是R连续变量之间的相关性进行了测试。
结果
学科特点
316个病人分布在所有的黄金阶段,69年控制进行评估。病人和控制配合的非常好(67.7±6.2岁与68.4±7.2年)、性别(179 316 (56.6%)与37(53.7%)的69个男性)和身体质量指数(26.9±4.8公斤·m−2与26.0±3.1公斤·m−2)(p > 0.05)。表1显示了预期降低集成电路,集成电路/ TLC和DLCO和增加房车、TLC和R亚历山大-伍尔兹随着气道阻塞逐渐恶化的黄金阶段1到4 (p < 0.01)。
之间存在着负相关截距和斜率病人组(图5)。社会团体内部的患病率高拦截和斜坡(> 95%置信上限在控制,5 L·分钟−1分别为32)不同方向相反黄金阶段1 - 4 (图6)。这些结果符合发现之间的性,比较分析,即。高拦截和山坡上的相对比例在每个阶段没有男性不同与女性(p > 0.05)。
Nadirs大于斜坡在绝大多数受试者(96.8%)(图5 b)。低谷值达到峰值运动在所有患者从黄金阶段3和4,和大多数的黄金阶段1和2(分别为74.5%和87.3%)(图3)。重要的最低点之间的相关性与截距和斜率被发现只有在控制和黄金阶段1例(r = 0.61和0.59,分别p < 0.05)。中所描绘的一样图4 c年年初时被增加到一个类似的程度在所有患者组相比,控制。像预期的那样从类似nadirs和逐步降低斜坡,nadir-slope差异明显增加从黄金阶段1 - 4 (无花果4 d和5 b)。尽管是成正比的拦截和nadir-slope差异,相关线周围的散射增加更高的值(图5 b)。
功能和主观的通气效率低下的关联
假定的不同措施的通气效率之间的关系和临床相关的结果评估由慢性阻塞性肺病患者的严重性。增加拦截、斜率和最低点都同样较低有关DLCO(r =−0.62、0.64和0.61−),低V′O2峰(r =−0.58, 0.50和0.53−)和更大的呼吸困难V′E比率(r = 0.65−0.63和0.60,分别)黄金1期患者(p < 0.01)。有趣的是,所有的通气效率参数比FEV更好的呼吸困难评分有关1(r = 0.18, p > 0.05)。更高的呼吸困难/V′E比成绩被发现在那些斜坡> 32(0.14±0.03同行相比与0.08±0.04 Borg分数单位·L−1·敏−1)(p < 0.01)。
增加拦截相关持续更好DLCO和V′O2峰比下降斜率在黄金阶段2 - 4例(r =−0.69与0.42在黄金阶段2中,r =−0.72与0.45在黄金阶段3,r =−0.70与0.38在黄金阶段4;拦截p < 0.01, p < 0.05为斜率)的相关性。呼吸困难/特别高V′E比率分数中发现那些有很高的拦截(> 8 L·分钟−1),显着地浅斜坡(< 24)相比同行(0.28±0.08与0.14±0.07 Borg分数单位·L·分钟−1)(p < 0.01)。类似的结果被发现与肺气体交换障碍(peak-rest减少年代阿宝2和增加PETCO2)和机械通气的约束(高(V′E/ MVV) /V′O2和(EILV / TLC) /V′E);r值的范围从0.62到0.73的拦截(p < 0.01)和0.48−−0.60斜率(p < 0.05)。最低点之间没有明显的相关性,这些变量在黄金阶段2 - 4。相反,只有最低点与运动测试持续时间在整个样本(r =−0.63, p < 0.01)。
讨论
这是第一个研究系统地调查慢性阻塞性肺病严重程度的影响措施的运动通气效率低下(截距、斜率和最低点)在大样本的轻度终末期疾病的男性和女性。我们的主要结果可以概括为:1)重要的通气效率低下是温和的,黄金阶段1、慢性阻塞性肺病患者相比,控制,发现有关劳力性呼吸困难和贫穷的运动能力;2)高通风拦截,少一个程度上,较低的斜坡与更大的机械约束,恶化肺气体交换,更高的呼吸困难评分和运动不耐受;和3)最低点的变化,然而,没能预测这些异常在黄金阶段2 - 4。这些结果表明,运动通气效率低下是一个生理指标与临床相关的终端温和终末期慢性阻塞性肺病。一个迄今为止被忽视的变量,V′E- - - - - -V′有限公司2拦截(1),成为一个特别有用的指数通气效率低下,在持续慢性阻塞性肺病的严重性。
有了新的兴趣锻炼通气效率低下在COPD患者生理指标(9- - - - - -19]。然而,这很奇怪,没有以前的研究系统地看着这个话题在数量足够大的患者出现不同程度的疾病严重程度。事实上,一些较小的研究评估晚期肺气肿患者(9)或中期发展阶段疾病(22,23]。最大的先前的研究没有评估黄金阶段1病人和限制其分析V′E- - - - - -V′有限公司2峰(10]。因此,主题上的普遍观点仍然很大程度上受到心血管文学,即。高V′E- - - - - -V′有限公司2斜率和V′E/V′有限公司2最低点表示恶化通气效率低下,无论慢性阻塞性肺病严重程度(9,10,21,26]。
然而,我们的主要结果表明,这种方法可能会导致慢性阻塞性肺病重大误解的通气效率低下。除了黄金第一阶段的病人谁斜率和最低点都高,控制相比,我们的结果显示一个矛盾的“改进”(斜率)或明显稳定(最低点)通气效率低下在黄金阶段2 - 4 (图4 b和c)。然而,低V′E- - - - - -V′有限公司2斜坡在更高级的疾病,被解释为恶化机械约束(图2 c)[9,23),可能会增加二氧化碳的点(29日]。类似的V′E/V′有限公司2年年初时在病人组(图4摄氏度)反映了相反的变化V′E- - - - - -V′有限公司2斜率和截距(无花果5和6摄氏度更严重的患者)和较短的测试时间。
相比之下,我们发现“浪费”通风的预期增加慢性阻塞性肺病进化从黄金阶段1到420.)是更好的反映在进步提高拦截(图4)。这个解释符合一些(25,30.),但并不是所有的31日,32),实验研究在正常受试者,增加系列(解剖)VD加速的V′E- - - - - -V′有限公司2关系,PETCO2坡,没有明显的变化。所指出的Gargulioet al。(25),V′E在缺乏肺气体交换(即。V′E拦截与空V′有限公司2)理论上等于VD。事实上,休息V′E最近的生物可能关联的拦截,并呈现上行趋势随着慢性阻塞性肺病的发展,这一发现可能会反映ventilation-perfusion不匹配的恶化(20.]。关键限制V′E- - - - - -V′有限公司2拦截,构成数学推断,是矛盾的主要优势在慢性阻塞性肺病;根据定义,不能受到拦截动态力学(斜率)或测试时间(最低点)。我们解释拦截的重叠值在黄金阶段(图4),FEV的反映1当个穷预测个体病人的通气反应(20.]。例如,通气在慢性阻塞性肺病是不定地开车受到传入信息从工作的四肢33和外周化学感受器16在给定FEV1。
它也是值得注意的V′E/V′有限公司2谷底超过斜率在更大程度上如果受试者“过早”[停止运动4,6,26),如。由于限制呼吸困难。事实上,我们发现了一个逆最低点和测试时间的病人之间的关系。此外,nadir-slope差异不等于拦截,尤其是在更高级的慢性阻塞性肺病(图5 b)。这些数据表明,太短导致测试V′E/V′有限公司2在这些病人最低点高估斜率。值得注意的是,nadir-slope差异可能会减少有益的干预措施后,如果高运动公差(导致更严重的患者较低的最低点)与改善通气反应(高斜率)。前瞻性试验是保证评估的有效性nadir-slope差异作为结果在慢性阻塞性肺病。
目前的结果持有其他重要临床意义的解释V′E- - - - - -V′有限公司2在慢性阻塞性肺病的关系。首先,它是相当显著的,黄金第一阶段的病人,与主要FEV保存下来1显示,重大障碍运动通气效率、劳力性呼吸困难的发现密切相关。这些数据表明,通气效率低下可能是一个有用的生理疾病严重程度的标志(在这个群11]。这也是可想而知的黄金阶段2 - 4病人,显示高截获和更低的斜坡,面临更大的风险,一个负面的结果。然而,一些患者肺动脉压力值更大的程度比预期的低氧血(14,15),做高的斜坡上;对于这些患者来说,这样的结果可能仍然是负面的预后标记。类似的考虑也适用于定向干预措施旨在减少引起的变化VD/VT(16,18,19]。斜率,拦截和最低点都将减少黄金第一阶段的病人。然而,如果通风的约束也减轻的干预,更低的截获和更高的斜坡可以预期更严重的病人。高度可变,甚至是中性的,效果可能发生在最低点。另一个拦截与潜在的临床应用表明在心力衰竭患者和慢性阻塞性肺病反之亦然(24]。例如,零或负截距值,不是那么罕见的发现在心力衰竭(13,24),被发现在< 1%的患者(图5)。是否高拦截和低斜坡同时代的COPD患者预后相关性的影响通气效率低下在心力衰竭(7,值得进一步调查。最后,在最低点或争议V′E- - - - - -V′有限公司2峰在通气效率低下的首选措施(7,21,26)并不像这些变量与COPD相关临床不同只有少数不太严重的患者。
目前的研究,当然,一些限制。作为一种非侵入性、临床生理学研究中,涉及大量的病人,我们机械的推断一定是有限的(34,35]。例如,它仍然投机是否设定点动态减少二氧化碳和/或增加生理VD/VT将令斜率尤其是患者(25]。然而,变化的计算VD/VT快速进行性运动期间,出了名的,不准确的,尤其是在慢性阻塞性肺病(36]。在缺乏一个真正的标准测试运动通气效率低下,我们依靠一组变量间接标记的肺气体交换障碍。在这种情况下,运动引起的海拔PETCO2反映真实的二氧化碳潴留或肺排空延迟在慢性阻塞性肺病37,38]。考虑到PETCO2严重低估了这些患者的肺泡二氧化碳张力(36),我们的假设,即增加PETCO2显示更严重的气体交换障碍在慢性阻塞性肺病,仍然适用。应该注意的是,我们可能低估了低氧血的作用在调节通气效率低下,因为我们没有评估公开hypoxaemic病人。我们也认识到疾病表型的调制效应(特别是肺气肿)(9)和测试模式(39),不同的策略来表达通气效率低下,需要更好的描述在慢性阻塞性肺病。
总之,迄今为止被忽视的变量,V′E- - - - - -V′有限公司2拦截(1),更好的表达了运动的进步恶化通气效率低下在慢性阻塞性肺病的连续严重程度(黄金阶段1 - 4)。与常用的措施相比,即。斜率和最低点,截取相关临床相关性,更好的与主要成果即。呼吸困难和锻炼宽容,不管疾病的阶段。高拦截在很大程度上保留患者肺量测定法(黄金阶段1),建议同时共存的ventilation-perfusion异常,可以解释持续的症状(呼吸困难和活动限制),可能会促使进一步调查。这个变量,因此,协助临床表现型和值得前瞻性纵向研究的预后指标测试和生理介入试验在慢性阻塞性肺病患者的端点。
脚注
利益冲突:没有宣布。
- 收到了2014年7月24日。
- 接受2014年9月4日。
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