Способ инициации физиологического обратного ремоделирования миокарда путем индивидуализированного подбора режима интенсивности аэробных тренировок больным хронической сердечной недостаточностью
METHOD FOR INITIATING PHYSIOLOGICAL MYOCARDIAL REVERSE MYOCARDIAL REMODELING BY INDIVIDUALIZED SELECTION OF THE AEROBIC TRAINING INTENSITY MODE FOR THE PATIENTS WITH CHRONIC CARDIAC FAILURE

Изобретение относится к области медицины, а именно к кардиологии, в частности физической реабилитации (ФР) для больных с хронической сердечно-легочной патологией.
У больных хронической сердечной недостаточностью (ХСН) вследствие прогрессирующего нарушения функции миокарда развивается диастолическая ригидность левого желудочка (ЛЖ), резко усиливается дилатация сердца, впоследствии к диастолической дисфункции присоединяется систолическая.
В основе ремоделирования лежат изменения в генной экспрессии кардиомиоцитов, которые, в свою очередь, меняют экспрессию ключевых регуляторных белков, доставку и функцию субклеточных органелл, размеры и морфологию отдельных клеток, свойства внеклеточного матрикса и, наконец, свойства всего органа.
Ремоделирование миокарда ЛЖ динамический, обратимый процесс, оказывающий региональное и глобальное влияние на толщину стенки, форму и размеры камеры, систолическую и диастолическую функцию ЛЖ в целом.
Следовательно, представляется чрезвычайно актуальным поиск путей и способов воздействия на миокард с целью инициации процессов обратного ремоделирования миокарда у больных хронической сердечной недостаточностью.
В российских рекомендациях по диагностике и лечению больных ХСН от 2012 года (Национальные рекомендации ОССН, РКО и РНМОТ по диагностике и лечению ХСН (четвертый пересмотр) Утверждены на Конгрессе ОССН 7 декабря 2012 года и на Конгрессе РКО 25 сентября 2013 года // Журнал Сердечная Недостаточность. Том 14, №7 (81), 2013 г.) предложено рассчитывать режим физической реабилитации на основании теста с 6-минутной ходьбой (ТШХ). Тем не менее, результаты ТШХ в значительной мере зависят от мотивации больного и врача, контролирующего выполнение теста, наличия у пациента сопутствующей патологии и многих других факторов, следовательно, программа физической реабилитации, рассчитанная на основании результатов ТШХ, может быть не вполне точной и индивидуализированной.
2peak
2peak
В руководстве по реабилитации больных с заболеваниями сердечнососудистой системы Ассоциации сердечной недостаточности Европейского общества кардиологов (Massimo F. Piepoli, Viviane Conraads, Ugo Corra' Exercise training in heart failure: from theory to practice. A consensus document of the Heart Failure Association and the European Association European Journal of Heart Failure (2011) 13, 347-357.) рекомендовано строить режим физических тренировок исходя из количества кислорода, поглощаемого на пике физической нагрузки (VO) - тренировочная ходьба в ритме, составляющем 50% от VO, достигнутого в процессе выполнения исходного кардиореспираторного теста (КРТ), по 30-40 минут 2 раза в день.
Однако данный показатель в высокой степени определяется мотивацией больного.
Известен способ подбора режима интенсивности аэробных тренировок в реабилитации больных с хронической сердечной недостаточностью (пат. РФ №2623068, опубл. 21.06.2017), выбранный в качестве прототипа к заявленному изобретению. Известный способ характеризуется тем, что проводят кардиореспираторный тест (КРТ) с анализом газового состава венозной крови, при этом в процессе КРТ выявляют индивидуально для каждого больного физиологический этап, определяющий лактатный порог по резкому увеличению уровня содержания лактата крови при постепенно возрастающей физической нагрузке (ФН), определяют на трэдмиле скорость ходьбы на уровне лактатного порога и по полученному результату составляют индивидуализированную программу режима реабилитации, предусматривающую тренировочную ходьбу по 40-60 минут ежедневно в течение 18 недель со скоростью на уровне лактатного порога, при этом каждый месяц проводят контрольный КРТ, после чего в соответствии с состоянием пациента проводят коррекцию программы режима физической реабилитации. Преимущества такого подхода состоит в повышении точности определения биологических резервов адаптации организма к физической нагрузке. Использование этого метода в сравнении с предшествующими обуславливает возможность персонифицированного подхода в составлении программ физической реабилитации у любых пациентов с сердечно-сосудистой патологией. В настоящем исследовании продемонстрирована безопасность и эффективность данного подхода к ФР у больных III ФК ХСН. Показано достоверно более выраженное, чем в контрольной группе, увеличение толерантности к физической нагрузке, улучшение качества жизни, уменьшение клинических проявлений сердечной недостаточности.
Однако недостатком известного способа является то, что скорость ходьбы для больного ХСН соответствует расчетной скорости ходьбы на уровне лактатного порога соответствующего больного. Ходьба с данной скоростью приводит к постепенному развитию «закисления» в крови - то есть постепенному накоплению положительно заряженных ионов водорода в крови. А как известно, протон водорода является основным медиатором утомления мышечного волокна, основным фактором, препятствующим дальнейшему выполнению физической нагрузки. В данном случае невозможно выполнять физическую нагрузку в течение длительного времени.
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в увеличении толерантности к физической нагрузке у больного ХСН и повышении эффективности режима физической реабилитации путем повышения точности индивидуализированного определения биологических резервов адаптации организма к физической нагрузке.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что в способе инициации физиологического обратного ремоделирования миокарда путем индивидуализированного подбора режима интенсивности аэробных тренировок больным сердечной недостаточностью, включающем КРТ с анализом газового состава венозной крови, определение лактатного порога по резкому увеличению уровня содержания лактата крови при постепенно возрастающей физической нагрузке, определение скорости ходьбы на трэдмиле, и составление по полученным результатам индивидуализированной программы режима реабилитации, индивидуализированная программа режима реабилитации включает тренировочную ходьбу 90 - 120 минут ежедневно в течение 6-9 месяцев со скоростью тренировочной ходьбы на уровне 95% от скорости ходьбы больного на уровне лактатного порога, с последующим контрольным КРТ через 6 месяцев, по результатам которого и состояния больного осуществляют коррекцию программы режима физической реабилитации.
В заявляемом изобретении также, как в прототипе, рассчитывается режим ФР на основании определения у больных ХСН лактатного порога (лактатный порог выявляют в момент резкого увеличения уровня содержания лактата крови) и назначении тренировочной ходьбы с расчетной скоростью относительно лактатного порога.
Отличительными признаками заявляемого изобретения являются следующие признаки, касающиеся индивидуализированной программы режима реабилитации, а именно:
- скорость ходьбы для больного ХСН выбирается из расчета 95% от скорости ходьбы на уровне лактатного порога соответствующего больного, т.е. ниже расчетной скорости на уровне лактатного порога. Снижение скорости ходьбы позволяет избежать развития «закисления» в крови. Как известно, при нарастании интенсивности анаэробного гликолиза, в цитоплазме мышечного волокна увеличивается содержание молочной кислоты, которая мгновенно диссоциирует с образованием иона лактата и иона водорода. Положительно заряженные ионы водорода, постепенно накапливаясь, выходят в кровь, следствием этого становится снижение рН крови - «закисление» крови. Протон водорода является основным медиатором утомления мышечного волокна, основным фактором, препятствующим дальнейшему выполнению физической нагрузки. Рассчитывая больным скорость ходьбы на уровне 95% от скорости ходьбы на уровне лактатного порога, позволяет препятствовать накоплению протонов водорода в мышечном волокне и тем самым предупредить развитие утомления, что способствует увеличению продолжительности тренировочной ходьбы.
- продолжительность тренировочной ходьбы определена в пределах 90-120 минут (вместо 40-60 мин, как в прототипе);
- увеличен срок реабилитации до 6 - 9 месяцев (вместо 18 недель). Эмпирическим путем в ходе длительного, более 5 лет, наблюдения больных ХСН, было установлено, что инициация обратного ремоделирования миокарда у больных сердечной недостаточностью происходит в случае, когда пациенты выполняют тренировочную ходьбу длительно, а именно, продолжительностью от 90 до 120 мин. в день в течение 6-9 месяцев. В группе больных, которые прекращали индивидуализированные тренировки через 3-4 месяца, признаков развития обратного ремоделирования миокарда не наблюдалось, или отмечалась лишь тенденция к уменьшению размеров ЛЖ и левого предсердия (ЛП). При этом, у больных, прилежно тренировавшихся от 6 до 9 и более месяцев, отмечалось достоверное уменьшение размеров ЛП и ЛЖ и достоверное увеличение фракции выброса ЛЖ.
Использование заявляемого способа позволяет рассчитать программу физической реабилитации таким образом, чтобы избежать/предупреждать развитие утомления и, следовательно, назначать более длительные физические тренировки, что, в свою очередь, способствует появлению большего числа митохондрий и большему увеличению переносимости физических нагрузок у пациента в сравнении с известными способами расчета режима физической реабилитации кардиологических больных, и дает врачу огромные преимущества, так как обуславливает возможность значительно увеличить толерантность к физической нагрузке у больного и повысить эффективность физической реабилитации.
Изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами, где:
2
на фиг. 1 - представлена диаграмма динамики содержания лактата в венозной крови при физической нагрузке. Ось x - интенсивность физической нагрузки, выраженная в процентном отношении VO к его максимальным значениям. Ось у - содержание лактата в венозной крови в моль/л.;
на фиг. 2 - представлена диаграмма динамики показателей обратного ремоделирования миокарда и сократительной функции миокарда у больных сердечной недостаточностью на фоне индивидуализированной физической реабилитации (основная группа) и без нее (контрольная группа)
Способ осуществляют следующим образом.
Перед проведением КРТ с анализом газового состава венозной крови больному устанавливают катетер в локтевую вену.
Заборы крови осуществляют 1 раз в покое и каждую минуту во время выполнения КРТ. КРТ проводят, например, на трэдмиле с использованием аппаратуры для эргоспирометрических исследований «Oxycon Pro», Jaeger, Germany. В процессе КРТ по результатам анализов выявляют лактатный порог. Уровень лактата венозной крови определяют на портативном газоанализаторе i-STAT (Abbott, USA) с помощью наборов картриджей CG4. Динамика содержания лактата в крови обследуемых на фоне ФН представлена на фиг. 1.
На основании определения лактатного порога индивидуализированно рассчитывают режим ФР для каждого больного с ХСН: вычисляют скорость ходьбы больного на уровне лактатного порога, после чего рассчитывают скорость тренировочной ходьбы на уровне 95% от скорости ходьбы больного на уровне лактатного порога, и определяют время ежедневной тренировочной ходьбы в диапазоне времени 90-120 минут и продолжительностью ФР в диапазоне срока 6-9 месяцев. После 6 месяцев тренировочной ходьбы проводится контрольный КРТ, по результатам которого и состояния больного осуществляют коррекцию программы режима физической реабилитации.
Динамика показателей обратного ремоделирования миокарда и сократительной функции миокарда у больных сердечной недостаточностью на фоне индивидуализированной физической реабилитации (основная группа) и без ФР (контрольная группа) представлена в таблице 1 и на диаграмме фиг. 2.
В таблице - представлена динамика показателей обратного ремоделирования миокарда и сократительной функции миокарда у больных ХСН на фоне индивидуализированной физической реабилитации (основная группа и группа-прототип) и без ФР (контрольная группа).
прототип.
Сокращения: ФР - физическая реабилитация, ЛП - левое предсердие, КДРлж - конечно-диастолический размер левого желудочка, КСРлж - конечно-систолический размер левого желудочка, ФВлж - фракция выброса левого желудочка, ОГ - основная группа, КГ - контрольная группа, Г - группа пациентов, проходивших ФР по способу предложенному в патенте №2623068 (прототип заявляемого изобретения).
Заявленный способ разработан и прошел клинические испытания в ФГБУ «НМИЦ им В.А. Алмазова» Минздрава России.
Способ иллюстрируется следующими клиническими примерами.
Пример 1. Пациент М. 48 лет, рост 167, вес 69 кг. Диагноз ИБС. Постинфарктный кардиосклероз (ИМ 2018 г) с исходом в дилатацию левого желудочка. Гипертоническая болезнь 3, риск 4. Осложнение: ХСН III ФК.
2
По данным эхокардиографии исходно размеры левого предсердия составили 5,55 см, конечно-диастолический размер левого желудочка - 6,4 см, конечно-систолический размер левого желудочка - 5,93 см, фракция выброса левого желудочка - 28%. В ходе обследования пациент выполнил кардиореспираторный тест с последовательным определением уровней биологических резервов адаптации организма к физическим нагрузкам, пиковая мощность нагрузки 50 Ватт, объем кислорода (VO), поглощенного на пике нагрузки составил 10,1 мл/мин/кг, тест с ФН прекратился в связи с развитием у больного одышки и усталости ног 9-10/10 по шкале Борга. В соответствие с полученными данными, пациенту М. была назначена рассчитанная индивидуализированная программа физической реабилитации с физической нагрузкой мощности, соответствующей уровню лактатного порога: ходьба по 90 минут ежедневно со скоростью 1,2 км/ч, соответствующая 95% от скорости ходьбы больного на уровне лактатного порога. Через 6 месяцев пациент выполнил кардиореспираторный тест с последовательным определением уровней биологических резервов адаптации организма к физическим нагрузкам, пиковая мощность нагрузки 100 Ватт, объем кислорода (VO), поглощенного на пике нагрузки составил 18,8 мл/мин/кг. Первая тренировка в рамках реабилитационной программы осуществлялась в стационаре под наблюдение кардиолога, при осуществлялся забор крови с определением содержания лактата в крови в начале и в конце тренировки. Содержание лактата в образцах крови достоверно не различалось (1,80 и 1,75 ммоль/л). По данным эхокардиографии после курса индивидуализированной физической реабилитации размеры левого предсердия составили 5,2 см, конечно-диастолический размер левого желудочка - 6 см, конечно-систолический размер левого желудочка - 5,5 см, фракция выброса левого желудочка - 43%. В данном случае показатели обратного ремоделирования - размеры ЛП, КДРлж, КСРлж - достоверно уменьшились на фоне индивидуализированной физической реабилитации, р<0,001; показатели сократительной функции миокарда - ФВлж - достоверно возросли, р<0,001.
Пример 2. Пациент Р. 53 года, рост 159, вес 61 кг. Диагноз ИБС. Постинфарктный кардиосклероз (ИМ 2016, 2017 гг.) с исходом в дилатацию левого желудочка. Гипертоническая болезнь 3, риск 4. Осложнение: ХСН III ФК.
2
По данным эхокардиографии исходно размеры левого предсердия составили 6,0 см, конечно-диастолический размер левого желудочка - 6,5 см, конечно-систолический размер левого желудочка - 6,0 см, фракция выброса левого желудочка - 19%. В ходе обследования пациент выполнил кардиореспираторный тест с последовательным определением уровней биологических резервов адаптации организма к физическим нагрузкам, пиковая мощность нагрузки 50 Ватт, объем кислорода (VO), поглощенного на пике нагрузки составил 9,8 мл/мин/кг, тест с ФН прекратился в связи с развитием у больного одышки 9/10 и усталости ног 8/10 по шкале Борга, скорость ходьбы на уровне 95% от лактатного порога - 1,1 км/час. В соответствие с полученными данными, пациенту Р. была назначена рассчитанная индивидуализированная программа физической реабилитации с физической нагрузкой мощности, соответствующей уровню лактатного порога: ходьба по 90 минут ежедневно со скоростью 1,1 км/ч. Через 9 месяцев пациент выполнил кардиореспираторный тест с последовательным определением уровней биологических резервов адаптации организма к физическим нагрузкам, пиковая мощность нагрузки 110 Ватт, объем кислорода (VO), поглощенного на пике нагрузки составил 16,5 мл/мин/кг. Первая тренировка в рамках реабилитационной программы осуществлялась в стационаре под наблюдение кардиолога, при осуществлялся забор крови с определением содержания лактата в крови в начале и в конце тренировки. Содержание лактата в образцах крови достоверно не различалось (2,00 и 1,95 ммоль/л). По данным эхокардиографии после курса индивидуализированной физической реабилитации размеры левого предсердия составили 5,4 см, конечно-диастолический размер левого желудочка - 6,1 см, конечно-систолический размер левого желудочка - 5,5 см, фракция выброса левого желудочка - 31%. В данном случае показатели обратного ремоделирования - размеры ЛП, КДРлж, КСРлж - достоверно уменьшились на фоне индивидуализированной физической реабилитации, р<0,001; показатели сократительной функции миокарда - ФВлж -достоверно возросли, р<0,001.
Пример 3. Пациент В. 45 лет, рост 175, вес 68 кг. Диагноз: Дилатационная кардиомиопатия. Осложнение: ХСН III ФК.
2
По данным эхокардиографии исходно размеры левого предсердия составили 5,9 см, конечно-диастолический размер левого желудочка - 6,6 см, конечно-систолический размер левого желудочка - 6,0 см, фракция выброса левого желудочка - 30%. В ходе обследования пациент выполнил кардиореспираторный тест с последовательным определением уровней биологических резервов адаптации организма к физическим нагрузкам, пиковая мощность нагрузки 70 Ватт, объем кислорода (VO), поглощенного на пике нагрузки составил 12,0 мл/мин/кг, тест с ФН прекратился в связи с появлением у больного одышки 9/10 по шкале Борга, скорость ходьбы на уровне 95% от лактатного порога - 1,5 км/час. В соответствие с полученными данными, пациенту В. была назначена рассчитанная индивидуализированная программа физической реабилитации с физической нагрузкой мощности, соответствующей уровню лактатного порога: ходьба по 120 минут ежедневно со скоростью 1,5 км/ч. Через 6 месяцев пациент выполнил кардиореспираторный тест с последовательным определением уровней биологических резервов адаптации организма к физическим нагрузкам, пиковая мощность нагрузки 100 Ватт, объем кислорода (VO), поглощенного на пике нагрузки составил 19,0 мл/мин/кг. Первая тренировка в рамках реабилитационной программы осуществлялась в стационаре под наблюдение кардиолога, при осуществлялся забор крови с определением содержания лактата в крови в начале и в конце тренировки. Содержание лактата в образцах крови достоверно не различалось (1,90 и 1,85 ммоль/л). По данным эхокардиографии после курса индивидуализированной физической реабилитации размеры левого предсердия составили 5,3 см, конечно-диастолический размер левого желудочка - 6,1 см, конечно-систолический размер левого желудочка - 5,4 см, фракция выброса левого желудочка - 45%. В данном случае показатели обратного ремоделирования -размеры ЛП, КДРлж, КСРлж - достоверно уменьшились на фоне индивидуализированной физической реабилитации, р<0,001; показатели сократительной функции миокарда - ФВлж - достоверно возросли, р<0,001.
Пример 4. Пациент С.60 лет, рост 171, вес 71 кг. Диагноз ИБС.Постинфарктный кардиосклероз (ИМ 2019 г) с исходом в дилатацию левого желудочка. Гипертоническая болезнь 3, риск 4. Осложнение: ХСН III ФК.
2
По данным эхокардиографии исходно размеры левого предсердия составили 5,8 см, конечно-диастолический размер левого желудочка - 6,2 см, конечно-систолический размер левого желудочка - 5,9 см, фракция выброса левого желудочка - 23%. В ходе обследования пациент выполнил кардиореспираторный тест с последовательным определением уровней биологических резервов адаптации организма к физическим нагрузкам, пиковая мощность нагрузки 80 Ватт, объем кислорода (VO), поглощенного на пике нагрузки составил 11,7 мл/мин/кг, тест с ФН прекратился в связи с развитием у больного одышки 9-10/10 по шкале Борга, скорость ходьбы на уровне 95% от лактатного порога - 1,6 км/час. В соответствие с полученными данными, пациенту С.была назначена рассчитанная индивидуализированная программа физической реабилитации с физической нагрузкой мощности, соответствующей уровню лактатного порога: ходьба по 120 минут ежедневно со скоростью 1,6 км/ч. Через 9 месяцев пациент выполнил кардиореспираторный тест с последовательным определением уровней биологических резервов адаптации организма к физическим нагрузкам, пиковая мощность нагрузки 120 Ватт, объем кислорода (VO), поглощенного на пике нагрузки составил 22,0 мл/мин/кг. Первая тренировка в рамках реабилитационной программы осуществлялась в стационаре под наблюдение кардиолога, при осуществлялся забор крови с определением содержания лактата в крови в начале и в конце тренировки. Содержание лактата в образцах крови достоверно не различалось (2,10 и 2,25 ммоль/л). По данным эхокардиографии после курса индивидуализированной физической реабилитации размеры левого предсердия составили 5,2 см, конечно-диастолический размер левого желудочка - 5,9 см, конечно-систолический размер левого желудочка - 5,5 см, фракция выброса левого желудочка - 36%. В данном случае показатели обратного ремоделирования - размеры ЛП, КДРлж, КСРлж - достоверно уменьшились на фоне индивидуализированной физической реабилитации, р<0,001; показатели сократительной функции миокарда - ФВлж - достоверно возросли, р<0,001.
2
2
Пример 5. Пациент Г. 55 лет, рост 173 см, вес 73 кг. Диагноз ИБС. Постинфарктный кардиосклероз (ИМ 2017 г) с исходом в дилатацию левого желудочка. Гипертоническая болезнь 3, риск 4. Осложнение: ХСН III ФК. По данным эхокардиографии исходно размеры левого предсердия составили 5,5 см, конечно-диастолический размер левого желудочка - 6,37 см, конечно-систолический размер левого желудочка - 5,9 см, фракция выброса левого желудочка - 31%. В ходе обследования пациент выполнил кардиореспираторный тест с последовательным определением уровней биологических резервов адаптации организма к физическим нагрузкам, пиковая мощность нагрузки 60 Ватт, объем кислорода (VO), поглощенного на пике нагрузки составил 11,5 мл/мин/кг, скорость ходьбы на уровне 95% от лактатного порога - 1,4 км/час, тест с ФН прекратился в связи с развитием у больного одышки и усталости ног 9-8/10 по шкале Борга. В соответствие с полученными данными, пациенту Г. была назначена программа физической реабилитации с физической нагрузкой мощности, соответствующей 50% VOpeak: ходьба по 40 минут 3 раза в неделю со скоростью 2,3 км/ч. Первая тренировка в рамках реабилитационной программы осуществлялась в стационаре под наблюдение кардиолога, при осуществлялся забор крови с определением содержания лактата в крови в начале и в конце тренировки. Содержание лактата в образцах крови достоверно различалось: 1,80 ммоль/л - в первом образце и 3,4 ммоль/л - во втором. Через 6 месяев пациент выполнил кардиореспираторный тест, пиковая мощность нагрузки 80 Ватт, объем кислорода (VO), поглощенного на пике нагрузки составил 14,3 мл/мин/кг. По данным эхокардиографии после курса физической реабилитации, рассчитанной рутинным методом, размеры левого предсердия составили 5,4 см, конечно-диастолический размер левого желудочка - 6,3 см, конечно-систолический размер левого желудочка - 5,8 см, фракция выброса левого желудочка - 33%. В данном случае показатели обратного ремоделирования - размеры ЛП, КДРлж, КСРлж - уменьшились недостоверно, р>0,05; показатели сократительной функции миокарда - ФВлж - увеличились также недостоверно, р>0,05.
Таким образом, большая длительность индивидуализированных тренировок со скоростью ходьбы на уровне 95% от лактатного порога может способствовать возрастанию числа митохондрий, как в миокарде, так и в скелетной мускулатуре, нормализации процессов экспрессии генов в миокарде, инициации процессов физиологического обратного ремоделирования миокарда, увеличению переносимости физических нагрузок по сравнению с рутинными способами расчета режима ФР больных ХСН, когда время тренировки и нагрузка пациента строго фиксированы.
Различия содержания лактат в образцах крови, взятых по окончании тренировки, обуславливает различие эффективности физической реабилитации, т.к. лактат является основным медиатором утомления и ингибитором окислительных процессов в митохондриях. Следовательно, использование персонифицированного подхода в расчете режима ФР позволяет рассчитать программу физической реабилитации таким образом, чтобы избежать/предупреждать развитие утомления и, следовательно, назначать более длительные физические тренировки, что, в свою очередь, способствует появлению большего числа митохондрий, большему увеличению переносимости физических нагрузок, нарастающей инициации физиологического обратного ремоделирования миокарда у пациента в сравнении с известными способами расчета режима физической реабилитации кардиологических больных, и дает врачу огромные преимущества, так как обуславливает возможность значительно увеличить толерантность к физической нагрузке у больного, улучшить показатели диастолической и систолической функции миокарда, повысить эффективность физической реабилитации.