Zur Nutzbarkeit ventilatorischer Messverfahren in der Diagnostik der submaximalen Leistungsfähigkeit bei Patienten mit Zystischer Fibrose

Abstract

EINLEITUNG und PROBLEMSTELLUNG: In der Behandlung der Zystischen Fibrose (ZF, Mukoviszidose) ist Sport ein essentieller Baustein innerhalb des therapeutischen Gesamtkonzeptes mit vielfältigen positiven Einflüssen auf den Krankheitsverlauf. Angestrebt ist ein Training der Ausdauerleistung der Patienten im aerob-anaeroben Übergangsbereich. Vor Aufnahme des Trainings ist eine sorgfältige Leistungsdiagnostik wichtig. Bisher wurden den Patienten Trainingsempfehlungen gegeben, die sich an den Richtwerten Gesunder orientierten. Dies kann insbesondere schwerer betroffene Patienten überfordern. Eine individuellere Einschätzung bietet die invasive Bestimmung der Laktatschwelle, alternativ die nicht-invasive Bestimmung der ventilatorischen Schwelle. Fragestellung dieser Studie war, ob die ventilatorische Schwellenbestimmung auch bei ZF-Patienten möglich ist.

METHODEN: An 69 ZF-Patienten (35 weiblich, 34 männlich) in breiter Spanne des Alters (20,3±7,7 Jahre alt, 8-39) und der Lungenfunktion (FEV1 48,4±24,6% erwartet, 20-118) wurde eine Spiroergometrie als stufenförmiger Maximaltest durchgeführt. Die Patienten wurden nach Alter, Geschlecht und Lungenfunktion (gemessen am Erwartungswert der FEV1) in Gruppen eingeteilt. Anhand der Verfahren V-Slope (V-S), Respiratory Exchange Ratio (RER), Ventilatory Equivalent of Oxygen (VER) und End-tidal Partial Pressure of Oxygen (PET) wurde die anaerobe Schwelle bestimmt. Nebenaspektlich wurde nach dem Auftreten einer kompensatorischen Hyperventilation gesucht.

ERGEBNISSE: Mit allen 4 Verfahren konnten anaerobe Schwellen erfasst werden, allerdings mit nach Verfahren und Lungenfunktion unterschiedlicher Erfolgsquote. Innerhalb der nach Alter und Geschlecht getrennten Gruppen fanden sich keine signifikanten Unterschiede. In der nach der Lungenfunktion eingeteilten Gruppe erreichten V-S und RER die beste und von der Lungenfunktion der Probanden unabhängige Auswertleistung, wohingegen VER und PET, die über Nachweis einer vermehrten Ventilation funktionieren, vor allem bei Patienten mit schwer eingeschränkten Lungenverhältnissen unterlegen sind. Analog konnte bei schlechter Lungenfunktion eine kompensatorische Hyperventilation nur in 16,2% der Fälle identifiziert werden. Durch Kumulation der Ergebnisse aller 4 Verfahren lassen sich jedoch zwischen 64,9 und 88,9% der Schwellen identifizieren. Prägnante Prädiktoren mit hoher Trennschärfe für oder gegen eine erfolgreiche Identifizierung einer Schwelle bei gegebener Patientenkonstellation konnten nicht identifiziert werden, die Nachweisbarkeit der Schwellen steigt aber mit der allgemeinen körperlichen Leistungsfähigkeit bzw. sinkt mit abnehmender Lungenfunktion.

FOLGERUNGEN: Eine Trainingssteuerung von ZF-Patienten ist anhand ventilatorischer Schwellenbestimmung möglich. Es sollten alle 4 beschriebenen Verfahren zusammen angewendet werden, um durch Kumulation der identifizierten Schwellen die Auswertqualität zu verbessern. Bei Patienten mit stark eingeschränkter Lungenfunktion sollten die Ergebnisse besonders vorsichtig beurteilt werden.

BACKROUND and PURPOSE: Sport plays an important role in the therapy of patients with Cystic Fibrosis (CF) and has multiple positive impacts on the course of the disease. Endurance training is recommended for the patients at the anaerobic threshold. Before starting the training, a careful performance diagnostics is essential. So far, most training recommendations for CF- patients were based on references to healthy subjects. This might, in particular, overstrain severely affected patients. Individualization is possible by use of lactate thresholds, or alternatively by non-invasive assessment via ventilatory thresholds. The purpose of this study was to investigate if the detection of ventilatory thresholds is also possible in patients with Cystic Fibrosis.

METHODS: An incremental maximal exercise test on a cycle ergometer, including spirometry, was performed on 69 CF-patients (35 female, 34 male) with a wide range in age (20.3 ± 7.7 years, 8-38) and pulmonal function (FEV1 48.4 ± 24.6% predicted, 20-118). The patients were divided into 3 groups based on age, sex and lung function (criteria: FEV1 predicted). Identification of anaerobic thresholds was attempted using V-Slope (V-S), Respiratory Exchange Ratio (RER), Ventilatory Equivalent of Oxygen (VER) and End-tidal Partial Pressure of Oxygen (PET). As a side aspect, the occurrence of compensatory hyperventilation by the patients was studied.

RESULTS: Anaerobic thresholds could be identified with all 4 methods, though with varying success rate in dependence of method and lung function. No significant differences were seen within the groups separated by age and sex. Most thresholds were identified by V-S and RER independent of lung function, whereas VER and PET, whose functioning is dependent on evidence of increased ventilation, showed worse results in patients with heavily affected lung conditions. Correspondingly, only 16.2% compensatory hyperventilation could be identified in patients with bad lung function. By cumulating the results of all 4 methods, between 64.9 and 88.9% of thresholds are identifiable. Precise predictors, with high discriminatory power, for or against a successful identification of a threshold in a given patient constellation couldn't be identified. However, detectability of the thresholds increased with the patients general physical condition and decreased with worsening lung function.

CONCLUSION: Performance diagnostic of CF-patients seems possible via ventilatory threshold assessment. All 4 described methods should be used in combination in order to cumulate the number of identified thresholds. Results should be judged particularly carefully among patients with heavily affected lung function.