Hintergrund und Zielsetzung: Die chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) ist eine Volkskrankheit, die zu chronischer Hypoxie führen kann. Da viele COPD-Patienten gewillt sind, Flugreisen zu unternehmen sind die Effekte eines verminderten Sauerstoffpartialdrucks in Flugzeugkabinen im Reiseflug auf diese Patienten von besonderem klinischem Interesse. Vorherige Studien haben Beeinträchtigungen der zerebralen Oxygenierung und der kardialen Repolarisation bei COPD-Patienten aufgezeigt. Das Ziel dieser Studie war die Untersuchung der Veränderungen der zerebralen Oxygenierung und der kardialen Repolarisation dieser Patienten während eines Hypoxie-Belastungstest in Kombination mit milder körperlicher Anstrengung. Methoden: COPD-Patienten und Kontrollprobanden ohne Lungenerkrankungen unterliefen ein Testprotokoll, welches aus drei Phasen bestand: Zunächst wurde unter normoxischen Ruhebedingungen die regionale zerebrale Sauerstoffsättigung (rSO2) im linken und rechten frontalen Kortex mittels Nah-infrarot Spektroskopie (NIRS) gemessen. Zudem wurde die pulsoxymetrische Sauerstoffsättigung (SpO2), die Herzfrequenz und der Blutdruck aufgezeichnet sowie ein 12-Kanal-EKG abgeleitet. Anschließend erfolgte eine fahrradergometrische, milde körperliche Belastung (25 W), welche in zehn Minuten Normoxie und 30 Minuten milder Hypoxie (FiO2=0,15) aufgeteilt wurde. Währenddessen wurden die genannten Parameter im Zwei-Minuten-Intervall aufgezeichnet. Hinsichtlich der EKG-Parameter wurden P, PQ, QRS, QT, QTc, QTd, TpTe (T-peak-T-end Intervall), TpTec (korrigierte TpTe) und TpTed (TpTe-Dispersion) anhand von drei EKG-Komplexen unter Ruhebedingungen, am Ende der prähypoxischen Phase und am Ende der hypoxischen Phase gemessen. Ergebnisse: Zehn COPD-Patienten und zehn Kontrollprobanden ohne Lungenerkrankungen wurden in diese Studie eingeschlossen. Während des gesamten Tests war die SpO2 der COPD-Patienten signifikant niedriger. Die frontozerebrale rSO2 der COPD-Patienten war während der hypoxischen Phase linksseitig signifikant niedriger als in der Kontrollgruppe (59,5±8,5 vs. 67,5±5,7 %, p=0,035). Hinsichtlich der Parameter der kardialen Repolarisation zeigte sich bei den COPD-Patienten eine signifikant höhere TpTec in der prähypoxischen Phase (104±10 vs. 88±14 ms, p=0,004). Schlussfolgerung: Die vorliegende Studie zeigt erstmals eine verminderte linksfrontal zerebrale Oxygenierung während eines Hypoxiebelastungstests bei COPD-Patienten. Dieses Ergebnis lässt eine verminderte Höhenbelastbarkeit von COPD-Patienten vermuten, was in einer eingeschränkten Flugtauglichkeit resultieren könnte.
Background and Objectives: Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is a widespread disease that can result in chronic hypoxia. Since many patients with COPD wish to travel by air, the effects of a diminish partial pressure of oxygen in aircraft cabins at cruising altitude are of special clinical interest. Previous studies have shown disturbances of cerebral oxygenation and cardiac repolarization in COPD patients. The aim of this study was to assess changes of cerebral oxygenation as well as parameters of cardiac repolarization during a hypoxia altitude simulation combined with mild physical activity in these patients. Methods: Patients with COPD and control subjects without lung diseases conducted a test which consisted of three phases. First, the regional cerebral oxygen saturation (rSO2) of the left and right frontal cortex was measured at rest using near-infrared spectroscopy (NIRS). Furthermore, pulsoxymetric saturation (SpO2), blood pressure and heart rate values as well as a 12-lead-ECG were recorded. Subsequently, a mild treadmill exercise program (25 W) was divided into ten minutes of normoxia (prehypoxia) and 30 minutes of mild hypoxia (FiO2=0,15). Meanwhile, mentioned parameters were recorded in a two minutes interval. As for ECG parameters, P, PQ, QRS, QT, QTc, QTd, TpTe (T-peak-T-end interval), TpTec (corrected TpTe) and TpTed (TpTe dispersion) were measured on three ECG complexes each at baseline, at the end of the normoxic phase and at the end of the hypoxic phase. Results: Ten patients with COPD and ten control subjects were included into this study. SpO2 was significantly lower in COPD-Patients throughout the whole test. Frontocerebral rSO2 was significantly lower in the left hemisphere during hypoxia altitude simulation in COPD patients (59.5±8.5 vs. 67.5±5.7 %, p=0.035). Regarding parameters of cardiac repolarisation TpTec during prehypoxia was significantly higher in COPD patients (104±10 vs. 88±14 ms, p=0.004). Conclusion: This study is the first to show reduced left frontal cerebral oxygenation during hypoxia and mild exercise in patients with COPD. This result suggests a diminished altitude resilience in COPD patients, which may limit their fitness to fly.
