Belastungsuntersuchungen von Herz und Lunge liefern zusätzliche Informationen zur Prognose bei Cystischer Fibrose

Warum ist das Projekt spannend?

Steht ein Arztbesuch bei der Pneumologin oder beim Pneumologen an, kann neben den generellen Angaben zur Patientin oder zum Patienten, wie beispielsweise Grösse und Gewicht, auch dessen funktionaler Zustand gemessen werden. Spezifische Tests von Herz und Lunge unter Anstrengung, beispielsweise auf einem Fahrrad-Ergometer oder einem Laufband, liefern aufschlussreiche Informationen zum Gesundheitszustand einer lungenkranken Person. Bislang war unklar, ob diese Resultate eine zuverlässige Prognose für Patientinnen und Patienten mit Cystischer Fibrose (CF) liefern. Eine Prognose ist die Abschätzung des wahrscheinlichen Verlaufes einer bestehenden Krankheit aufgrund von Messdaten. Die Analyse von prognostischen Faktoren bei CF gestalte sich aufgrund des komplexen Krankheitsbildes als schwierig. Vorhergehende Studien haben versucht, einen Zusammenhang zu finden zwischen einer Auswahl von einzelnen Parametern aus der Belastungsuntersuchung und der Sterblichkeit respektive einer Lungentransplantation bei Cystischer Fibrose. Die vorliegende Studie ist durch eine internationale Zusammenarbeit verschiedener Universitäten entstanden. Das Forschungsteam, zu dem auch Forscher Dr. Thomas Radtke von der Universität Zürich gehört, hat sich vorgenommen, zuverlässige prognostische Werte aus der Belastungsuntersuchung zu ermitteln. Mit Hilfe statistischer Methoden konnten sie die Resultate miteinander vergleichbar machen, unabhängig wie alt oder schwer eine Person war.

Wie ist das Forschungsteam vorgegangen?

Die Forscherinnen und Forscher haben Daten aus zehn Zentren für Cystische Fibrose aus Australien, Europa und Nordamerika rückblickend zusammengetragen. Dabei konnten sie auf einen Datensatz von 433 Patientinnen und Patienten zurückgreifen, die zwischen Januar 2000 und Dezember 2008 einen Herz-Lungen-Belastungstest durchgeführt haben. Dabei haben sie den Zusammenhang zwischen den Messdaten und der Zeit bis zum Tod respektive einer Lungentransplantation statistisch analysiert (mittels Cox-Regression) und Parameter charakterisiert, die mit einem hohen Risiko verbunden sind (mittels hierarchischer Clusteranalyse). Konkret haben sie die Faktoren Geschlecht, BMI, Alter bei der Herz-Lungen-Belastungsmessung und CF-assoziiertem Diabetes statistisch angepasst, um die Parameter der Herz-Lungen-Belastungstests auszuwerten. Eine chronische Infektion mit dem Bakterium Pseudomonas aeruginosa führt zu einer beschleunigten Abnahme der Lungenfunktion bei CF-Patientinnen und -Patienten. Bei der Rückverfolgung der Daten über zehn Jahre hat sich herausgestellt, dass die maximale Sauerstoffaufnahme (VO₂ peak), die maximale Arbeitsrate (peak work rate) sowie das Atemäquivalent für Sauerstoff und Kohlendioxid signifikante Vorhersagewerte (Prädiktoren) für Sterblichkeit oder für eine Lungen-Transplantation sind. Diese vier Parameter werden im Folgenden ausführlich erläutert:

Maximale Sauerstoffaufnahme (VO₂ peak)

Die maximale Sauerstoffaufnahme beschreibt die maximale Menge an Sauerstoff, die bei körperlicher Belastung aufgenommen werden kann. Ist sie erreicht, ist trotz zunehmender Belastung keine weitere Steigerung der Sauerstoffaufnahme möglich. Je höher die maximale Sauerstoffaufnahme, desto höher ist die Leistungsfähigkeit des Herz-Lungen-Systems. Sie errechnet sich aus dem ein- und ausgeatmeten Volumen sowie der mittleren ein- und ausgeatmeten Sauerstoffkonzentration.

• Maximale Arbeitsrate (peak work rate)
  Die maximale Arbeitsrate beschreibt die Leistung, also die erbrachte Arbeit pro Zeiteinheit.
• Atemäquivalent für Sauerstoff (VE/VO₂)
  Das Atemäquivalent beschreibt die Effizienz der Atemarbeit. Es beschreibt das Atemzeitvolumen, das geleistet werden muss, um einen Liter Sauerstoff aufzunehmen. Je grösser das Äquivalent ist, desto niedriger ist die Leistungsfähigkeit, weil mehr Atemzeitvolumen geleistet werden muss, bis ein Liter Sauerstoff aufgenommen wurde.
• Atemäquivalent für Kohlendioxid (VE/VCO₂)
  Analog zum Atemäquivalent, um Sauerstoff aufzunehmen, beschreibt das Atemäquivalent für Kohlendioxid das Atemzeitvolumen, das geleistet werden muss, um einen Liter Kohlendioxid abzuatmen.

Die zweite statistische Analyse hat gezeigt, dass ein hohes Sterblichkeits- respektive Lungentransplantationsrisiko explizit mit einer schlechten Lungenfunktion sowie Ernährungsstatus und einer verminderten Belastungskapazität zusammenhängt.

Was hat das Forschungsteam herausgefunden?

Die Studie plädiert in ihrer Schlussfolgerung für ein regelmässiges Überprüfen der Belastungskapazität und empfiehlt CF-Patientinnen und -Patienten eine Ernährungsberatung sowie körperliches Training. Die Studie zeigt zwei Dinge auf: Zum einen ermöglicht die internationale Zusammenarbeit verschiedener Testzentren, auf grosse Datensätze zuzugreifen und mittels statistisch anspruchsvoller Methoden aussagekräftige Resultate zu ermitteln. Zum andern lässt sich anhand dieser Studie nachvollziehen, wie in der Medizin zuverlässige prognostische Werte entstehen. Sie schaffen die Grundlage für eine optimale Therapie von CF-Patientinnen und -Patienten und tragen damit ein Stück zu einer verbesserten Lebensqualität bei.

Autoren
Hebestreit H., Hulzebos EHJ., Schneiderman JE. et al.

Journal
Am J Respir Crit Care Med.

Publikationsdatum
15. April 2019

Unterstützt durch
Verein Lunge Zürich