Význam hodnocení ventilační efektivity VE/VCO2 slope u pacientů se srdečním selháním


The importance of evaluating the effectiveness of the ventilation VE/VCO2 slope in patients with heart failure

Chronic Heart Failure (CHF) is accompanied by a whole range of symptoms, which significantly decrease the quality of life; these typically concern dyspnoea, fatigue and exercise intolerance. The objectification of the patient’s condition but must have an effective means of evaluation. One such resource is cardiopolmonary exercise (CPX) testing with it is functional parameters. CPX test with its functional parameters is one of such means. VO2peak is undoubtebly the parameter, which was used the most often in the past 25 years, however, it has many limitations. It is reason, why the evaluation of ventilation effectiveness using the VE/VCO2 slope is becoming more and more the centre of Czech and foreign interest of cardiologists abroad. Foreign studies have unambiguously proven that because of the absence of the fundamental limitations, such as in case of VO2peak, the VE/VCO2 slope is a stronger predictor of the amount of hospitalizations and of mortality in the population of patients suffering from CHF. This short overview intends to inform of the significant merit of this parameter. That is the reason why the VE/VCO2 should be classified as a standard criterion in indication of heart transplantations, but also in evaluation of seriousness and prognosis in population of patient suffering from HF.

Key words:
heart failure – mortality – prognosis – ventilation efficiency – VE/VCO2 slope


Autoři: Filip Dosbaba1,2,4;  Petra Žurková3;  Ladislav Baťalík1,2;  Hana Dosbaba1;  Marián Felšőci2;  Robert Vysoký1,5;  Jindřich Špinar2,4;  Ondřej Ludka2,4
Působiště autorů: Rehabilitační oddělení FN Brno, pracoviště Bohunice1;  Interní kardiologická klinika LF MU a FN Brno, pracoviště Bohunice2;  Plicní rehabilitace, Mepha Centrum, Ostrava3;  Mezinárodní centrum klinického výzkumu FN u sv. Anny v Brně4;  Ústav ochrany a podpory zdraví LF MU Brno5
Vyšlo v časopise: Vnitř Lék 2017; 63(1): 56-59
Kategorie: Přehledné referáty

Souhrn

Srdeční selhání (SS) je doprovázeno celou řadou symptomů, které výrazně snižují kvalitu života, typicky se jedná o dušnost, únavu a zátěžovou intoleranci. K objektivizaci stavu pacienta je ale třeba mít k dispozici efektivní hodnoticí prostředky. Jedním z nich je spiroergometrický zátěžový test se svými funkčními parametry. Nejvíce využívaným parametrem je za posledních 25 let bezesporu vrcholová spotřeba kyslíku (VO2peak), který má však řadu limitací. Nejen v zahraničí, ale i v České republice se proto dostává do popření zájmu kardiologů hodnocení efektivity ventilace pomocí strmosti křivky lineární závislosti minutové ventilace a výdeje oxidu uhličitého (VE/VCO2 slope). Dosud publikované studie jednoznačně prokázaly, že VE/VCO2 slope je silnějším prediktorem rehospitalizací a mortality u pacientů se SS než VO2peak díky absenci zásadních limitací. Tento stručný přehledový článek má za cíl upozornit na významný přínos tohoto parametru u pacientů se SS. VE/VCO2 slope by měl být zařazen mezi standardní kritéria při indikacích u srdečních transplantací, ale také k hodnocení závažnosti a prognózy těchto nemocných.

Klíčová slova:
mortalita – prognóza – srdeční selhání – ventilační efektivita – VE/VCO2 slope

Úvod

Svalová únava, dušnost, snížená tolerance zátěže jsou obyčejně problémy, s nimiž se setkává většina pacientů se srdečním selháním (SS). I přes obrovské pokroky v léčbě (nebo právě v souvislosti s nimi) za poslední dekádu je tento klinický syndrom spojen nejen s vysokým počtem rehospitalizací, ale také s mortalitou [1]. Vzhledem k neustále rostoucí incidenci SS je nezbytné hledat nové, efektivnější způsoby jak hodnocení závažnosti stavu pacienta, tak i jeho prognózy. Dřívější studie využívaly pro tyto účely hodnocení vrcholové spotřeby kyslíku (VO2peak). Dodnes se jedná o nejvíce využívaný parametr při zátěžovém testování či zvažování srdeční transplantace. VO2peak má však celou řadu limitací, proto zahraniční studie za poslední desetiletí přesouvají svoji pozornost spíše na hodnocení ventilační efektivity pomocí poměru minutové ventilace a produkce oxidu uhličitého (VE/VCO2) při zátěžovém spiroergometrickém vyšetření [2]. VE/VCOslope (strmost vzestupu přímky závislosti minutové ventilace a výdeje oxidu uhličitého) se ukazuje jako silnější prediktor rehospitalizací a mortality u populace pacientů se SS nežli VO2peak. Vztah VE (minutový objem – ventilace) a VCO2 (výdej oxidu uhličitého) je u většiny pacientů se SS zvýšený, má tedy výraznou klinickou výpovědní hodnotu [3].

Limitace VO2peak

Určování prognózy pomocí VO2peak je u pacientů se SS zatíženo řadou limitací. SS se stává v rozvinutých zemích obrovským medicínským problémem, v podstatě jediným řešením tohoto onemocnění je transplantace srdce. VO2peak je jedním z mnoha faktorů, které jsou rozhodující pro případnou indikaci pacienta k srdeční transplantaci [4]. Dle studie Mancini et al [5] je hodnota < 14 ml . min-1 . kg-1 spojována s velmi špatnou prognózou. Bohužel tato studie byla prováděna již v roce 1991, kdy ještě nebyla zavedena standardně léčba betablokátory, jako je tomu nyní. Vlivem této pokročilé farmakoterapie dochází k podceňování hodnot VO2peak, a tudíž ke zkreslení její prognostické interpretace. VO2peak se u pacienta užívajícího betablokátory často rozchází s jeho skutečnou délkou přežití [4]. Další zcela zásadní limitací je nutnost dosažení dostatečného metabolického vytížení při zátěžovém testu (RERpeak ≥ 1,10), což může být ovlivněno především motivací a subjektivním úsilím pacienta, předčasným ukončením zátěžového testu lékařem [6], ale také rozdílným metabolickým stavem kosterního svalstva. K určení konkrétní hodnoty prvního ventilačního prahu (VT1) při spiroergometrickém zátěžovém testu plně postačuje RERpeak ≥ 1,0, avšak k využití VO2peak, jako prognostického ukazatele je zcela nezbytná výše zmíněná hodnota RERpeak ≥ 1,10. Stav kosterního svalstva je pro dosažení výpovědních prognostických hodnot VO2peak zcela zásadní. Různá míra trénovanosti společně s odlišnou histologickou stavbou svalstva (různý poměr jednotlivých typů vláken, počet mitochondrií, míra oxidačního metabolizmu a aerobní kapacita svalů) pacientů v premorbidním či morbidním stadiu se odráží na stavu periferního metabolizmu, který zásadním způsobem ovlivňuje celkovou aerobní kapacitu organizmu. Z celkové spotřeby kyslíku připadá průměrně 70 % na pracující svalstvo. Z výše uvedeného můžeme dedukovat odlišnou aerobní kapacitu kosterního svalstva s rozdílnou efektivitou utilizace kyslíku přímo v kosterní svalové tkáni [7]. Nemůžeme také opomenout závislost VO2peak na nekardiálních faktorech (pohlaví, věk, obezita, anémie, plicní choroby, genetika) a nepovažovat tak zjištěné hodnoty VO2peak za dogmatické. V praxi tedy využíváme referenční hodnoty VO2peak reflektující výše uvedené nekardiální faktory. Díky proměnlivosti VO2peak je poměrně náročné také určit hranici, pod kterou riziko vzniku náhlých srdečních příhod vzrůstá [6].

Proč právě VE/VCO2 slope?

Za poslední dekádu se dostává do popředí zájmu hodnocení efektivity ventilace poměrem minutového dechového objemu (VE) k produkci oxidu uhličitého (VCO2). Tyto parametry jsou spolu úzce propojeny. Do dosažení VT2 (druhý ventilační práh) rostou oba parametry téměř lineárně. Nad úrovní VT2 dochází ke strmému nárůstu produkce CO2 jako výsledek kompenzace metabolické acidózy. Parametr VE/VCOslope si zachovává svůj prognostický význam v celé řadě klinických stavů (nízká ejekční frakce, léčba betablokátory), a to i v případě, že při zátěžovém testu nedojde k maximálnímu metabolickému vytížení. Jeho výpovědní hodnota je oproti VO2peak signifikantní i při submaximálním úsilí pacienta (RER – poměr respirační výměny < 1,10), protože hodnota VE/VCOslope zůstává stejná prakticky po celou dobu trvání zátěžového testu (graf) [8].

VE/VCO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; slope záznam všech hodnot naměřených od začátku do vrcholu zátěže (VE/VCO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; slope = 25)
Graf 1. VE/VCO<sub>2</sub> slope záznam všech hodnot naměřených od začátku do vrcholu zátěže (VE/VCO<sub>2</sub> slope = 25)

Principem měření VE/VCOslope je sledování abnormální ventilační neefektivnosti, tzn. narušené hemodynamiky, nefunkční kontroly ventilace s abnormální reflexní aktivitou kardiorespirační kontroly, nesouladu perfuze/ventilace, zvýšení mrtvého prostoru, zvýšení sympatikotonie, zvýšení aktivity ergoreflexu. Determinanty abnormální ventilační odpovědi nejsou doposud plně objasněny. Jedna z teorií vidí příčinu ve zvětšení mrtvého prostoru a v již zmíněném nepoměru ventilace/perfuze, k čemuž dochází během alveolární hypoperfuze během zátěže. Také byla prokázána korelace zvýšené hodnoty VE/VCOslope se sníženým srdečním výdejem, se zvýšenou aktivací periferního ergoreflexu společně s abnormálními změnami v kosterním svalstvu (svalová hypotéza) [4,9,10]. Ke snižování hodnot VE/VCOslope naopak přispívá pravidelná pohybová aktivita vedená např. formou řízené kardiovaskulární rehabilitace [6].

Jeden z dalších možných mechanizmů, jež se pokouší vysvětlit zvýšení hodnoty VE/VCOslope, je nesoulad ventilace/perfuze (dostatečná ventilace a slabá perfuze). Tento stav je doprovázen zvýšenou metabolickou aktivitou myokardu pravé komory (PK) vlivem zvýšeného odporu v plicních cévách. Myokardiální oxidační metabolizmus levé komory (LK) je u těchto pacientů také značně narušen. Teorie vysvětluje zvýšenou hodnotu VE/VCOslope právě pomocí zvýšené metabolické aktivity v PK. Do popředí zájmu se u pacientů se SS tedy dostává úzký vztah mezi oxidačním metabolizmem LK a PK a jejich interakce se zátěžovou tolerancí [11].

Za normální hodnotu VE/VCOslope považujeme 20–30, přičemž hodnotu 34 definuje řada studií jako hraniční pro predikci špatné prognózy. U populace pacientů se SS již existují klasifikační systémy, jež napomáhají přesnějšímu určení rizika rehospitalizací a mortality [12]. Arena et al [13] na pacientech se SS jednoznačně demonstroval, že hodnota parametru VE/VCOslope > 34 je spojena s vyšším rizikem náhlé srdeční příhody (pacienti s hodnotou > 45 mají až 7krát vyšší riziko úmrtí oproti pacientům s hodnotou normální) a také se vznikem metabolické acidózy v průběhu submaximální intenzity zátěže. Naopak, hodnota parametru VE/VCOslope ≤ 29,9 je spojena s příznivější prognózou bez ohledu na hodnotu VO2. K podobnému závěru dospěla také studie autorů Jankowska et al [14]. Jednou z mála nevýhod parametru VE/VCOslope je jeho možné zvýšení při hyperventilačních stavech před zahájením spiroergometrického testování (strach, úzkost). Na základě Receiver Operating characteristic (ROC) byly vypracovány Ventilatory Classes (VC), které spočívají v rozdělení hodnot VE/VCOslope do 4 tříd (tab), jež se u těchto pacientů ukázaly jako excelentní prediktory prognózy [13]. Pro ujasnění je nezbytné uvést rozdíl mezi parametry VE/VCOa VE/VCOslope. Hodnota VE/VCOudává klasický poměr mezi VE a VCO2, jedná se tedy o bezrozměrnou veličinu. Parametr VE/VCOslope je však charakterizován směrnicí korelační křivky, přičemž strmější křivka představuje zvýšené tlaky v plicním oběhu a zvýšenou ventilaci mrtvého prostoru, což jsou známky ventilační neefektivity. Záleží tedy na schopnostech lékaře, aby ke správnému určení VE/VCOslope z grafu použil pouze lineární část křivky, než dojde při dosažení VT2 k jejímu zlomu [15].

Tab. 1. Klasifikační třídy VE/VCO<sub>2</sub> slope
Klasifikační třídy VE/VCO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; slope

Pro pacienty, kterým byla zjištěna hodnota VO2peak v rozmezí 10–18 ml . min-1 . kg-1, slouží VE/VCOslope jako dokreslující senzitivnější ukazatel např. zavedení resynchronizační terapie, transplantace či stanovení prognózy. S přihlédnutím k nekardiálním limitacím VO2peak jsou pacienti se srdečním selháním s VO2peak > 18 ml . min-1 . kg-1 považováni za pacienty s poměrně dobrou prognózou. Nicméně pokud je taková hodnota VO2peak spojena s VE/VCO2 slope > 34, můžeme předpokládat mnohem závažnější prognózu s výrazně vyšší aktivací ergoreflexu [4,16].

Kromě parametru VE/VCOslope stojí jistě za zmínku jako další významný prediktor morbidity a mortality u populace pacientů se SS, tzv. Exercise Oscilatory Ventilation (EOV). Oscilující ventilace je definována jako cyklické výkyvy VE v klidu, jež přetrvávají i během zátěže. Může tak dojít k nesprávné interpretaci parametru VE/VCOslope. Pacienti s přítomností EOV spolehlivě vykazují sníženou ejekční frakci levé komory srdeční (EF LK), vyšší klasifikaci New York Heart Association (NYHA) a strmější průběh křivky VE/VCOslope [17].

Svalová hypotéza u srdečního selhání

SS výrazně snižuje kvalitu života, dochází ke snížení transportu kyslíku do periferního kosterního svalstva. Svalová hypotéza je diskutována především v posledních 20 letech a popisuje původ symptomů a reflexních abnormit v kosterním svalstvu. Snížení EF LK způsobuje celou řadu abnormit, které snižují aerobní kapacitu periferního svalstva. Jedná se především o přeměnu vláken z pomalých (typ I) na rychlá (typ II), zvýšení glykolytického metabolizmu, snížení počtu kapilár a mitochondrií. Dochází tedy k postupnému úbytku aktivní svalové hmoty, histologickým změnám a snížení oxidačního metabolizmu. Předmětem zájmu svalové teorie je otázka, zda k aktivaci sympatiku dochází primárně pří snížení kontraktility myokardu, nebo až sekundárně zvýšením aktivity periferního ergoreflexu. Projevem je nedostatečné využití kyslíku k aerobní fosforylaci, tvorbě laktátu, jehož kompenzací dochází k abnormní oběhové a ventilační odpovědi. Tyto změny korelují se zvýšenou aktivací ergoreflexu a zvýšením parametru VE/VCOslope. Vhodně nastavenou pohybovou aktivitou dochází k redukci abnormit v kosterním svalstvu, a tím pádem ke snížení VE/VCOslope. Vyšší aktivaci ergoreflexu pacient subjektivně vnímá jako svalovou únavu a dyspnoi. Objektivně můžeme pozorovat převahu sympatikotonie se všemi doprovodnými následky. Za tradiční pohled považujeme poruchu srdce jako pumpy, což spouští celou řadu patofyziologických dějů, při nichž dochází k adaptabilním změnám prakticky ve všech orgánových systémech. V krátkodobém horizontu je tato situace nutná k udržení krevního tlaku a k prokrvení životně důležitých orgánů. Z dlouhodobého hlediska je to však situace značně škodlivá, způsobuje trvalou vazokonstrikci, spouští zánětlivé reakce, ale především způsobuje trvalé strukturální změny na vnitřních orgánech (plíce, ledviny, myokard i kosterní svalstvo). Můžeme také usuzovat, že zvýšená aktivita sympatiku je způsobena až sekundárně časným nástupem metabolické acidózy s vyčerpáním vysokoenergetických zdrojů, zejména v kosterním svalstvu. V kosterním svalstvu se nacházejí receptory citlivé na metabolické změny, které až následně aktivují sympatikus. Právě sympatikotonie je zodpovědná za progresi syndromu SS [9,10].

Závěr

VE/VCOslope umožňuje silné, reprodukovatelné a prog­nostické hodnocení pacientů se SS a není přitom závislý na terapii betablokátory ani submaximální zátěži. Hlavním smyslem VE/VCOslope tedy je zhodnotit, jak efektivně pacient ventiluje při vyšší zátěži, tedy kolik litrů musí člověk proventilovat, aby vydýchal 1 litr CO2. Bylo by proto vhodné zařazovat VE/VCOslope společně s VO2peak jako standardní součást diagnostiky jednak při zvažování transplantace, ale také při hodnocení efektu pravidelné pohybové aktivity na prognózu pacientů se SS.

Projekt je podpořen projektem MZ ČR koncepčního rozvoje výzkumné organizace 65269705. Podpořeno projektem č.LQ1605 z Národního program udržitelnosti II a FNUSA-ICRC (CZ.1.05/1.1.00/02.0123).

Mgr. Filip Dosbaba

dosbaba.filip@fnbrno.cz

Rehabilitační oddělení FN Brno, pracoviště Bohunice

www.fnbrno.cz

Doručeno do redakce 3. 11. 2016

Přijato po recenzi 8. 12. 2016 


Zdroje

1. Špinar J, Vítovec J, Hradec J et al. Doporučený postup České kardiologické společnosti pro diagnostiku a léčbu chronického srdečního selhání. Cor et Vasa 2012; 54(3–4): 161–182 (e e113-e134). Dostupné z DOI: <http://dx.doi.org/10.1016/j.crvasa.2012.03.002>..

2. Arena R, Myers J, Guazzi M. The clinical and research applications of aerobic capacity and ventilatory efficiency in heart failure: an evidence-based review. Heart Fail Rev 2008; 13(2): 245–269.

3. Myers J, Arena J, Oliveira RB et al. The Lowest VE/VCO2 Ratio during Exercise as a Predictor of Outcomes in Patinets with Heart Failure. J Card Fail 2009; 15(9): 756–762. Dostupné z DOI: <http://dx.doi.org/10.1016/j.cardfail.2009.05.012>.

4. Jaussaud J, Aimable L, Douard H. The time for a new strong functional parameter in heart failure: VE/VCO2 slope. Int J Cardiol 2011; 147(2): 189–190. Dostupné z DOI: <http://dx.doi.org/10.1016/j.ijcard.2010.10.110>.

5. Mancini D, Eisen H, Kussmaul W et al. Value of peak exercise oxygen consumption for optimal timing of cardiac transplantation in ambulatory patients. Circulation 1991; 83(3): 778–786.

6. Arena R, Myers J, Aslam SS et al. Peak VO2 and VE/VCO2 slope in patinets with heart failure: A prognostic comparison. Am Heart J 2004; 147(2): 354–360. Dostupné z DOI: <http://dx.doi.org/10.1016/j.ahj.2003.07.014>.

7. Balady JG, Arena R, Sietsema K et al. Clinician’s Guide to Cardiopulmonary Exercise Testing in Adults. Circulation 2010; 122(2): 191–225. Dostupné z DOI: <http://dx.doi.org/10.1161/CIR.0b013e3181e52e69>.

8. Arena R, Myers J, Aslam SS et al. Technical considerations related to the minute ventilation carbon dioxide output slope in patients with heart failure. Chest 2003; 124(2): 720–727.

9. Belli JF, Bacal F, Bocchi EA et al. Ergoreflex Activity in Heart Failure. Arq Bras Cardiol 2011; 97(2): 171–178.

10. Piepoli MF, Coats AJ. The “skeletal muscle hypothesis in heart failure” revised. Eur Heart J 2013; 34(7): 486–488. Dostupné z DOI: <http://dx.doi.org/10.1093/eurheartj/ehs463>.

11. Ukkonen H, Burwash IG, Dafoe W et al. Is ventilatory efficiency (VE/VCO2 slope) associated with right ventricular oxidative metabolism in patients with congestive heart failure? Eur J Heart Fail 2008; 10(11): 1117–1122. Dostupné z DOI: <http://dx.doi.org/10.1016/j.ejheart.2008.08.010>.

12. Gibelin P, Aldossari H, Bertora D et al. New Parameters of Cardiopulmonary Exercise Testing in Patients with Chronic Heart Failure: Practical Applications. IJCM 2012; 3: 532–537. Dostupné z DOI: <http://dx.doi.org/10.4236/ijcm.2012.36096>.

13. Arena R, Myers J, Abella J et al. Development of a Ventilatory Classification System in patients with heart failure. Circulation 2007; 115(18): 2410–2417.

14. Jankowska EA, Witkowsky T, Ponikowska B, et al. Excessive ventilation during early phase of exercise: a new predictor of poor long-term outcome in patients with chronic heart failure. Eur J Heart Fail 2007; 9(10): 1024–1031.

15. Chaloupka V, Elbl L et al. Zátěžové metody v kardiologii. Grada: Praha 2003. ISBN 80–247–0327–0.

16. Ludka O, Trna J, Galková L et al. Use fullness of exercise tissue doppler echocardiography for prognostic stratification of congestive heart failure patients with left ventricular systolic dysfunction. Biomed Pap Med Fac Univ Palacky Olomouc Czech Repub 2012; 157(1): 27–34. Dostupné z DOI: <http://dx.doi.org/10.5507/bp.2012.014>.

17. Corra U, Giordano A, Bosimini E et al. Oscillatory Ventilation During Exercise in Patients With Chronic Heart Failure: Clinical Correlates and Prognostic Implications. Chest 2002; 121(5): 1572–1580.

Štítky
Diabetologie Endokrinologie Interní lékařství

Článek vyšel v časopise

Vnitřní lékařství

Číslo 1

2017 Číslo 1

Nejčtenější v tomto čísle

Tomuto tématu se dále věnují…


Kurzy

Zvyšte si kvalifikaci online z pohodlí domova

Neutropenie
nový kurz
Autoři: MUDr. Michal Kouba

Imunoterapie urotelového karcinomu močového měchýře
Autoři:

Všechny kurzy
Kurzy Doporučená témata Časopisy
Přihlášení
Zapomenuté heslo

Nemáte účet?  Registrujte se

Zapomenuté heslo

Zadejte e-mailovou adresu se kterou jste vytvářel(a) účet, budou Vám na ni zaslány informace k nastavení nového hesla.

Přihlášení

Nemáte účet?  Registrujte se