Der Einfluss von Flugreisebedingungen (milde Hypoxie) auf kardiale Arrhythmien

Abstract

Einleitung Vorhofflimmern ist die häufigste Herzrhythmusstörung und ist assoziiert mit Veränderungen hämodynamischer Eigenschaften, Mikrozirkulationsstörungen sowie endothelialer Dysfunktion. Mit dem Anstieg des Durchschnittsalters der Bevölkerung geht auch eine erhöhte Prävalenz von Vorhofflimmern, insbesondere im fortgeschrittenen Alter, einher. Bei weltweit steigenden Fluggastzahlen ist ein erhöhter Anteil an Passagieren mit dieser Erkrankung zu erwarten. Während eines Fluges herrschen hypoxische Umgebungsbedingungen. Die Auswirkung von Hypoxie auf Patient*innen mit Vorhofflimmern ist weitestgehend unbeschrieben. Daher untersuchte diese Studie den gezielten Einfluss von Hypoxie auf die cerebrale Oxygenierung und auf die kardiale Repolarisation. Methodik Vorhofflimmerpatient*innen wurden mit einer Kontrollgruppe verglichen. In einem dreistufigen Versuchsaufbau wurden die Herzfrequenz, der Blutdruck und die pulsoxymetrische Sauerstoffsättigung gemessen. Die regionale cerebrale Sauerstoffsättigung wurde mittels Nahinfrarot-Spektroskopie an der linken und rechten Stirn ermittelt. Begleitend wurde ein 12-Kanal-EKG aufgezeichnet. Unter Raumluft und in Ruhe wurden die Ausgangswerte bestimmt (Baseline). Anschließend wurde auf einem Fahrradergometer eine milde, körperliche Belastung mittels 25 Watt simuliert (Prähypoxie). Nach zehn Minuten erfolgte die Inhalation eines hypoxischen Sauerstoffgemisches mit 15-prozentigem Sauerstoffanteil. Diese Phase dauerte 30 Minuten (Hypoxie). Die entsprechenden Parameter wurden alle zwei Minuten notiert. Während der Baseline und am Ende der anderen beiden Phasen wurden zudem spezifische Abschnitte im EKG gemessen bzw. bestimmt: P-Welle, PQ-Zeit, QRS-Komplex, (frequenzkorrigierte) QT-Zeit, (frequenzkorrigierte) QT-Dispersion, (frequenzkorrigierte) T-peak to T-end Zeit, T-peak to T-end Dispersion. Dafür wurden je drei EKG-Komplexe pro Phase untersucht. Ergebnisse In der Auswertung konnten 15 Kontrollen mit 17 Vorhofflimmerpatient*innen verglichen werden. Obwohl sich während der Hypoxie die pulsoxymetrische Sauerstoffsättigung in beiden Gruppen nicht unterschied, war die links frontale cerebrale Sauerstoffsättigung in der Vorhofflimmergruppe signifikant niedriger (62,7 ± 8,1 % vs. 67,2 ± 5,4 %, p = 0,045). Unterschiede bezüglich der übrigen Vitalparameter sowie kardialen Repolarisationsmarker ergaben sich nicht. Schlussfolgerung In dieser Studie konnte erstmals gezeigt werden, dass Patient*innen mit Vorhofflimmern unter hypoxischen Bedingungen, wie sie u.a. während eines Linienfluges auftreten können und unter begleitender, milder körperlicher Belastung eine verstärkte Reduktion der links frontalen cerebralen Sauerstoffsättigung aufweisen. Dies könnte weiterer Ausdruck einer Mikrozirkulationsstörung und endothelialen Dysfunktion sein. Damit könnten eine reduzierte Flugtauglichkeit bzw. Höhenbelastbarkeit einhergehen. Darüber hinaus könnten die Befunde nicht nur von Relevanz bei Flugreisen, sondern beispielsweise auch beim Bergtourismus sein.

Background Atrial fibrillation is the most common arrhythmia and is associated with hemodynamic alteration, microvascular impairment and endothelial dysfunction. The average age of the population increases. This might correlate with a higher prevalence in atrial fibrillation, especially in the elderly. The number of passengers, who fly regularly, increases worldwide. As a result, an increase in passengers with atrial fibrillation is expected. Hypoxic environmental conditions prevail during a flight. The effect of hypoxia on patients with atrial fibrillation is nearly undescribed. Therefore, this study examined the influence of hypoxia on cerebral oxygenation and cardiac repolarization. Methods Patients with atrial fibrillation were compared to a group of healthy subjects. In a threestage experiment the heart frequency, blood pressure and pulsxoxymetric oxygen saturation were measured. The regional cerebral oxygen saturation was determined by usage of near infrared spectroscopy probes placed on the left and right forehead. Complementary, a 12-lead ECG was recorded. The initial readings were taken under room air and in rest (baseline). Afterwards a mild physical activity was simulated by riding a cycle ergometer at 25 watt (prehypoxia). Ten minutes later the participants began to inhale the hypoxic gas with a share of 15 percent oxygen. This stage lasted 30 minutes (hypoxia). The parameters were measured every two minutes. In addition, during baseline and at the end of the prehypoxic and hypoxic period specific ECG parameters were measured: P wave, PQ time, QRS complex, QT time (corrected for frequency), QT dispersion (corrected for frequency), T-peak to T-end time (corrected for frequency), Tpeak to T-end dispersion. Therefore, three ECG complexes were assessed at each time point. Results 15 controls and 17 patients with atrial fibrillation were compared. Although the pulsoxymetric oxygen saturation did not differ between both groups, the left frontal cerebral oxygen saturation was significant lower in the atrial fibrillation group (62,7 ± 8,1 % vs. 67,2 ± 5,4 %, p = 0,045). No significant differences regarding the other vital parameters and parameters of cardiac repolarization occured. Conclusion This study showed a significant reduction of the left frontal cerebral oxygen saturation in patients with atrial fibrillation under conditions comparable to a scheduled flight and mild physical activity. This could be another indication of microvascular impairment and endothelial dysfunction. A reduced fitness to fly and altitude capability could be a consequence of that. Furthermore, the results might not only have relevance in flying but also in mountain tourism.