Μελέτη της μεταβλητότητας του καρδιακού ρυθμού στη χρόνια αποφρακτική πνευμονοπάθεια

Abstract

Purpose: Cardiopulmonary disorders coexist with, and contribute to, the morbidity and mortality of Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD). Various other morbidities have the same or similar causative factors – while exhibiting similar pathophysiological development - as COPD (e.g. heart failure and smoking). Morbidity and mortality examples for COPD that are complicated by comorbidities include congestive heart disease and heart alterations (which are detected in 64% of patients with COPD). Furthermore, it appears that there is a "contribution" (with significant systemic consequences) of COPD in heart disease. Hypoxemia and respiratory acidosis have been implicated as a major cause of cardiac arrhythmias in patients with COPD. Relevant mechanisms include an increase in catecholamines (due to hypercapnia and hypoxemia) that is accompanied by fluid retention and peripheral edema. Thus, given that the cardiac output remains stable and systemic vascular resistance is low (due to the vasodilation caused by hypercapnia), the resulting low blood pressure acts through neurohormonal mechanisms that promote water and electrolyte retention and are responsible for increasing the blood norepinephrine concentration and, potentially, contribute to arrhythmogenesis. Apart from these "systemic" approach, at the level of the heart itself, two important hypotheses have been advanced regarding arrhythmogenesis in COPD: 1) that arrhythmias are the result of hypoxia, hypercapnia or disturbance of acid-base balance, or 2) that arrhythmias they are the result of autonomic neuropathy. The purpose of this study is to investigate the relationship between COPD and cardiac arrhythmias and particularly the impact and relationships between COPD and heart rate variability (HRV). Material and Methods: We studied a total of 68 consecutive patients (30 women and 38 men, mean age 67.37 years (standard deviation 10.24 years) who had given all their consent. Their inclusion was conditional on their being free of hypertension, heart failure, ischemic heart disease, valvular, supraventricular and ventricular arrhythmias, atrial fibrillation or flutter, disturbances of conduction and diabetes. Based on previous studies we excluded patients under medication that prolongs the QT interval, some antibiotics, psychiatric drugs or cholinergic competitors. Finally, patients who under treatment with sympathomimetic drugs and / or aminophylline were also excluded. All patients underwent pulmonary function tests and ECG, while their blood gases were determined. All ECG recordings were performed with patients in a supine position and while in a regular and relaxed breathing pattern. All patients were at rest before the start of measurements Each EEG recording lasted 3 minutes, and each patient completed about 45 respiratory cycles. 1. From the data collected were calculated, two different ECG parameters: The dispersion of the QT interval (QTd), which is associated with ventricular repolarization and 2. The coefficient of variation of the RR interval (CVRR), via the instantaneous heart rate. For the analysis of our results we used a combination of regression methods (single or multiple, where and when appropriate) and methods of heuristic analysis, using the following procedure: 1. Reviewed of the independence of our independent variables. 2. Created the final table of data; we retained only those patients for whom we had complete data set 3. Checked for any and all correlations that may exist between the independent and dependent parameters of our sample 4. Created correlation matrices for each independent parameter and the remaining independent or dependent parameters 5. Created color maps of any relations that became evident (for better visualization) 6. Organized the results for each parameter to allow their analysis with methods of heuristic analysis. Results: In our study, we used the CVRR (as the best index of HRV and, therefore, of autonomic neuropathy. We examined all potential correlations of PaO2, PaCO2, pH and HCO3 to the dispersion of the QT interval and CVRR. Based on our results we rejected the electropathy hypothesis (i.e., that arrhythmia is a result of hypoxia, hypercapnia, or acid-base balance disorders) and found that the CVRR correlated with PaO2. We, therefore, conclude that hypoxemia (decreased PaO2) leads to the reduction of CVRR, which, in turn, is linked to autonomic neuropathy. It follows that hypoxemia is the likely mechanism of sudden cardiac death in COPD.

Σκοπός: Οι καρδιοπνευμονικές διαταραχές συνυπάρχουν με, και συνεισφέρουν, στη νοσηρότητα και θνητότητα της Χρόνιας Αποφρακτικής Πνευμονοπάθειας (ΧΑΠ) καθώς διάφορες νοσηρότητες έχουν τους ίδιους ή παρόμοιους αιτιολογικούς παράγοντες – αλλά και εμφανίζουν παρόμοιες παθοφυσιολογικές εξελίξεις - με την ΧΑΠ όπως, π.χ., η καρδιακή ανεπάρκεια και, ιδίως, το κάπνισμα. Παραδείγματα νοσηρότητας και θνητότητας της ΧΑΠ που επιπλέκονται από συνοσηρότητες είναι η συμφορητική καρδιοπάθεια και οι καρδιακές μεταβολές που διαπιστώνονται στο 64% των ασθενών με ΧΑΠ. Παράλληλα, διαφαίνεται ότι υπάρχει μια «συνεισφορά» (με σημαντικές συστημικές συνέπειες) της ΧΑΠ στην καρδιακή νόσο. Η υποξαιμία και η αναπνευστική οξέωση έχουν ενοχοποιηθεί ως βασικό αίτιο των τυχόν καρδιακών αρρυθμιών επί ασθενών με ΧΑΠ μέσω μηχανισμών όπως η αύξηση των κατεχολαμινών, ιδιαίτερα όταν η υπερκαπνία και η υποξαιμία συνοδεύονται από κατακράτηση υγρών και περιφερικό οίδημα. Έτσι, καθώς η καρδιακή παροχή παραμένει φυσιολογική ενώ οι συστημικές αγγειακές αντιστάσεις παραμένουν σε χαμηλά επίπεδα (λόγω της αγγειοδιασταλτικής δράσεως της υπερκαπνίας), η επακόλουθος χαμηλή αρτηριακή πίεση δρα μέσω νευροορμονικών μηχανισμών για την κατακράτηση νερού και ηλεκτρολυτών και ταυτόχρονα ευθύνεται για την αύξηση της συγκέντρωσης της νορεπινεφρίνης στο αίμα, συνεισφέροντας, πιθανόν, στην αρρυθμογένεση. Πέρα όμως από την παραπάνω «συστημική» θεώρηση, Στο επίπεδο της ίδιας της καρδιάς, έχουν προταθεί δύο σημαντικές υποθέσεις για αρρυθμογένεση στη ΧΑΠ: 1) ότι οι αρρυθμίες είναι αποτέλεσμα της υποξαιμίας, υπερκαπνίας ή διαταραχών της οξεοβασικής ισορροπίας, ή 2) ότι οι αρρυθμίες αυτές είναι αποτέλεσμα της αυτόνομης νευροπάθειας που χαρακτηρίζει τη ΧΑΠ. Σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η διερεύνηση της σχέσης μεταξύ ΧΑΠ και των καρδιακών αρρυθμιών και ειδικότερα των τυχόν επιπτώσεων και των σχέσεων που υφίστανται μεταξύ της ΧΑΠ και της μεταβλητότητας του καρδιακού ρυθμού (HRV ή heart rate variability). Υλικό και μέθοδοι: Στη μελέτη μας συμπεριλήφθηκαν συνολικά 68 συνεχόμενοι ασθενείς (30 γυναίκες και 38 άνδρες, μέσης ηλικίας 67,37 ετών (τυπική απόκλιση 10,24 έτη), οι οποίοι είχαν δώσει όλοι τη συγκατάθεσή τους. Η συμπερίληψή τους έγινε υπό την προϋπόθεση ότι δεν παρουσίαζαν υπέρταση, καρδιακή ανεπάρκεια, ισχαιμική καρδιοπάθεια, βαλβιδοπάθειες, υπερκοιλιακές και κοιλιακές διαταραχές του καρδιακού ρυθμού, κολπική μαρμαρυγή ή πτερυγισμό, διαταραχές της αγωγιμότητας ή, τέλος, σακχαρώδη διαβήτη. Με βάση προηγούμενες μελέτες δεν συμπεριλήφθηκαν επίσης ασθενείς που έπαιρναν φάρμακα που παρατείνουν το ΗΚΓραφικό διάστημα QT, μερικά αντιβιοτικά, ψυχιατρικά φάρμακα ή χολινεργικούςί ανταγωνιστές. Τέλος, αποκλείστηκαν οι ασθενείς που βρίσκονταν υπό θεραπεία με συμπαθητικομιμητικά φάρμακα και / ή αμινοφυλλίνη. Όλοι οι ασθενείς υποβλήθηκαν σε πνευμονικές λειτουργικές δοκιμασίες και ΗΚΓ ενώ στην πλειοψηφία τους υποβλήθηκαν σε ταυτόχρονη μέτρηση των αερίων του αίματος Όλες οι ηλεκτροκαρδιογραφικές καταγραφές διεξήχθησαν με τους ασθενείς σε ύπτια θέση και υπό τακτική και ήρεμη αναπνοή ενώ οι ασθενείς ήταν ξεκούραστοι πριν την έναρξη της μέτρησης ενώ η κάθε ηλεκτροκαρδιογραφική καταγραφή διαρκούσε 3 λεπτά, και ο κάθε ασθενής ολοκλήρωσε περίπου 45 αναπνευστικούς κύκλους. Από τα στοιχεία που συλλέχτηκαν υπολογίστηκαν, καταρχήν δύο διαφορετικές ηλεκτροκαρδιογραφικές παράμετροι: 1.Η διασπορά (dispersion) του διαστήματος QT (QTd), που συνδέεται με την κοιλιακή επαναπόλωση (Okin PM και συν., 2000[87]) και 2.Ο συντελεστής μεταβλητότητας του διαστήματος RR (CVRR), μέσω τουστιγμιαίου καρδιακού ρυθμού. Για την ανάλυση των αποτελεσμάτων μας χρησιμοποιήσαμε ένα συνδυασμό μεθόδων παλινδρόμησης (απλής ή πολλαπλής, κατά περίπτωση) και μεθόδων ευρετικής ανάλυσης (heuristic analysis) ακολουθώντας την παρακάτω διαδικασία: 1. ελέγξαμε την ανεξαρτησία των ανεξάρτητων μεταβλητών μας μεταξύ τους. 2. δημιουργήσαμε τον τελικό πίνακα των στοιχείων μας διατηρώντας μόνο εκείνους τους ασθενείς για τους οποίους είχαμε πλήρη στοιχεία 3. ελέγξαμε, πολλαπλώς, τις τυχόν συσχετίσεις μεταξύ των ανεξάρτητων και των εξαρτημένων παραμέτρων μας4. δημιουργήσαμε πίνακες συσχέτισης για την κάθε ανεξάρτητη παράμετρο με τις υπόλοιπες ανεξάρτητες παραμέτρους καθώς και με την εξαρτημένη 5. δημιουργήσαμε χρωματικούς χάρτες των σχέσεων που προκύπτουν για την καλύτερη εποπτεία τους 6. οργανώσαμε τα αποτελέσματα για την κάθε παράμετρο ώστε να είναι δυνατή η ανάλυσή τους με ευρετικές μεθόδους. Αποτελέσματα: Στη μελέτη μας, χρησιμοποιήσαμε τον CVRR (ως καλύτερο δείκτη της HRV και, επομένως, της δυσλειτουργίας του αυτόνομου νευρικού συστήματος. Εξετάσαμε όλες τις πιθανότητες συσχετίσεων των PaO2, PaCO2, pH και HCO3 με την διασπορά του διαστήματος QT και τον CVRR. Με τον τρόπο αυτό αποκλείσαμε την υπόθεση της ηλεκτροπάθειας (ότι, δηλαδή, οι αρρυθμίες είναι αποτέλεσμα της υποξαιμίας, υπερκαπνίας ή διαταραχών της οξεοβασικής ισορροπίας) και βρήκαμε ότι CVRR συσχετίζεται με την PaO2. Ως εκ τούτου, μπορεί να υποτεθεί ότι η υποξαιμία (μείωση της PaO2) οδηγεί σε μείωση του CVRR, ο οποίος, με τη σειρά του, έχει έντονα συνδεθεί με δυσλειτουργία του αυτονόμου νευρικού συστήματος η οποία είναι ο πιθανός μηχανισμός του αιφνίδιου καρδιακού θανάτου ασθενών με ΧΑΠ.