Pulmonary rehabilitation, physical activity, respiratory failure and palliative respiratory care

© Author(s) (or their employer(s)) 2019. No commercial re-use. See rights and permissions. Published by BMJ. The CIRO Academy in Horn (the Netherlands) organised a 2-day meeting to present and discuss the studies published in 2017 pertaining to key priority areas of respiratory and critical care medicine. This review summarises studies focussing on pulmonary rehabilitation and exercise training, physical activity, chronic respiratory failure and palliative respiratory care published in 2017

European fitness landscape for children and adolescents: updated reference values, fitness maps and country rankings based on nearly 8 million test results from 34 countries gathered by the FitBack network

Objectives (1) To develop reference values for health-related fitness in European children and adolescents aged 6–18 years that are the foundation for the web-based, open-access and multilanguage fitness platform (FitBack); (2) to provide comparisons across European countries. Methods This study builds on a previous large fitness reference study in European youth by (1) widening the age demographic, (2) identifying the most recent and representative country-level data and (3) including national data from existing fitness surveillance and monitoring systems. We used the Assessing Levels of PHysical Activity and fitness at population level (ALPHA) test battery as it comprises tests with the highest test–retest reliability, criterion/construct validity and health-related predictive validity: the 20 m shuttle run (cardiorespiratory fitness); handgrip strength and standing long jump (muscular strength); and body height, body mass, body mass index and waist circumference (anthropometry). Percentile values were obtained using the generalised additive models for location, scale and shape method. Results A total of 7 966 693 test results from 34 countries (106 datasets) were used to develop sex-specific and age-specific percentile values. In addition, country-level rankings based on mean percentiles are provided for each fitness test, as well as an overall fitness ranking. Finally, an interactive fitness platform, including individual and group reporting and European fitness maps, is provided and freely available online (www.fitbackeurope.eu). Conclusion This study discusses the major implications of fitness assessment in youth from health, educational and sport perspectives, and how the FitBack reference values and interactive web-based platform contribute to it. Fitness testing can be conducted in school and/or sport settings, and the interpreted results be integrated in the healthcare systems across Europe

European fitness landscape for children and adolescents: updated reference values, fitness maps and country rankings based on nearly 8 million test results from 34 countries gathered by the FitBack network

Objectives (1) To develop reference values for health-related fitness in European children and adolescents aged 6–18 years that are the foundation for the web-based, open-access and multilanguage fitness platform (FitBack); (2) to provide comparisons across European countries. Methods This study builds on a previous large fitness reference study in European youth by (1) widening the age demographic, (2) identifying the most recent and representative country-level data and (3) including national data from existing fitness surveillance and monitoring systems. We used the Assessing Levels of Physical Activity and fitness at population level (ALPHA) test battery as it comprises tests with the highest test–retest reliability, criterion/construct validity and health-related predictive validity: the 20 m shuttle run (cardiorespiratory fitness); handgrip strength and standing long jump (muscular strength); and body height, body mass, body mass index and waist circumference (anthropometry). Percentile values were obtained using the generalised additive models for location, scale and shape method. Results A total of 7 966 693 test results from 34 countries (106 datasets) were used to develop sex-specific and age-specific percentile values. In addition, country-level rankings based on mean percentiles are provided for each fitness test, as well as an overall fitness ranking. Finally, an interactive fitness platform, including individual and group reporting and European fitness maps, is provided and freely available online (www.fitbackeurope.eu)

Cognitive impairment in COPD: should cognitive evaluation be part of respiratory assessment?

Cognitive impairment is highly prevalent in patients with COPD and demonstrates multiple detrimental effects on many aspects of patient state and therapeutic outcomes. It is attributed to several overlapping pathophysiological factors, with the most common being the low level of oxygen saturation due to respiratory insufficiency. Despite the impact of cognitive impairment on clinical outcomes, the screening for coexisting cognitive deficits which may interfere with the successful progress of respiratory treatment is yet neglected. There is a special consideration that cognitive deficits should be taken into account when developing respiratory therapy plans. Cognitively impaired patients are likely to require more support and have need of an individualised respiratory care plan which can also be beneficial for their cognitive deficits. Pulmonary rehabilitation as a multidisciplinary approach could be prioritised for COPD patients with cognitive impairment

Noninvasive ventilation in pulmonary rehabilitation of COPD patients

SummaryNoninvasive positive pressure ventilation (NIPPV) has been shown to improve exercise tolerance and health-related quality of life in patients with advanced COPD. This study tested the feasibility of nocturnal NIPPV as an additional tool in a hospital-based pulmonary rehabilitation program. This prospective observational trial included forty COPD patients in GOLD stage IV. NIPPV was successfully introduced and accepted during sleep by all patients. All patients received pressure support ventilation for 7.9±0.5h per day with an inspiratory support of 17.5±4.4cmH2O, and an expiratory pressure of 4.5±0.9cmH2O. The outcome of pulmonary rehabilitation in patients receiving nocturnal NIPPV was compared with the results of forty matched control patients who underwent the same program. Rehabilitation with nocturnal NIPPV resulted in the 6-minute walk test and in the longest non-stop walk distance in improvements of 82 and 89m, respectively, while patients without nocturnal ventilatory support improved by 50 and 51m (p<0.04 and p<0.03 between groups, respectively). Further significant improvements were found for FEV1, lung hyperinflation, and blood gases in the NIPPV treated, but not in the control subjects. Health-related quality of life, assessed by the SF-36 questionnaire, improved moderately or largely in patients receiving NIPPV in the categories role-physical, vitality, social function, and mental health. Control subjects improved moderately in vitality only. In conclusion, nocturnal NIPPV is feasible and enhances the effects of pulmonary rehabilitation in advanced stage COPD

Die Auswirkungen von nicht-invasiver Beatmung (NIV) auf die periphere Oxygenierung der Muskulatur, Herzkreislauf und körperliche Leistungsfähigkeit bei COPD Patienten mit schwerer Hyperkapnie

Patienten im GOLD Stadium IV mit chronisch hyperkapnischem Atemversagen weisen oft eine sehr geringe körperliche Leistungsfähigkeit auf. Ihre Fähigkeit, körperliches Training durchzuführen, ist zumeist stark begrenzt. Das Ziel dieser Studie war es, die Akuteffekte einer nicht-invasiven Beatmung als Unterstützung für körperliches Training von COPD Patienten mit chronisch hyperkapnischem Atemversagen zu untersuchen. Nach einem anfänglichen Fahrradergometertest zur Evaluation der körperlichen Leistungsfähigkeit wurden zwei Studienmessungen durchgeführt. Dabei wurden zwei Fahrradergometertests bei einer Intensität von 60% der am Vortag bestimmten maximalen körperlichen Leistungsfähigkeit durchgeführt (peak work rate; PWR). In randomisierter Reihenfolge fanden Kontroll- und Interventionsmessung statt. Die Kontrollmessung bestand aus dem Fahrradergometertest nur mit Sauerstoffunterstützung, die Interventionsmessung aus dem gleichen Fahrradergometertest mit nicht-invasiver Beatmung (=NIV) und gleicher Sauerstoffunterstützung. Die Beatmungsdrücke lagen dabei mit dem IPAP bei 26,75 cm H2O (25; 27,25) und dem EPAP bei 5,5 cm H2O (5; 6) vergleichsweise hoch. Der Hauptzielparameter war die maximale Ausdauerzeit. Als Nebenzielparameter wurden im Verlauf Dyspnoe und Fatigue der Beine, systolischer und diastolischer Blutdruck, Herzfrequenz, tcpCO2, SpO2 und die periphere Oxygenierung an Intercostal- und Beinmuskulatur mithilfe eines NIRS (=Nahinfrarotspektroskopie) Messgeräts erhoben. 20 Patienten (Alter = 61,00 J. (55,75; 65,00) FEV1 pred.=18,20% (15,80; 22,55); pO2=53,85 mmHg (48,15; 56,85) pCO2=51,55 mmHg (47,58; 53,25)) absolvierten das cross-over Modell der Studie. Es ergab sich eine signifikante Verlängerung (p = 0,012) der Ausdauerzeit durch den Einsatz von NIV. Sie wurde von 387,5 (290; 567,5) Sekunden in der Kontrollmessung auf 593 (396,25; 1095) Sekunden in der NIV Messung verlängert. Der Unterschied von 205,5 Sekunden bedeutet eine Verbesserung um 53% durch NIV und ist klinisch relevant. Die Dyspnoe war zum Belastungsende signifikant geringer in der NIV Messung (p < 0,001; 5 bei Kontrolle, 3 bei NIV). Es ergaben sich keine signifikanten Ergebnisse bezüglich der Fatigue der Beine. Der systolische Blutdruck war zu Belastungsende und nach fünfminütiger Erholungszeit durch NIV signifikant gesenkt (Ende: p = 0,002; 135 mmHg bei Kontrolle, 130 mmHg bei NIV; Recovery: p = 0,009; 120 mmHg bei Kontrolle, 110 mmHg bei NIV). Der tcpCO2 wurde zu allen Messzeitpunkten durch NIV signifikant gesenkt (Baseline: p < 0,001; 50,45 mmHg bei Kontrolle, 44,15 mmHg bei NIV; Isotime: p < 0,001; 55,4 mmHg bei Kontrolle, 49,1 mmHg bei NIV; Ende: p < 0,001; 55,4 mmHg bei Kontrolle, 50,0 mmHg bei NIV; Recovery: p < 0,001; 50,55 mmHg bei Kontrolle, 45,40 mmHg bei NIV). Der SpO2 war mit NIV nach fünfminütiger Erholungszeit signifikant erhöht (p = 0,023; 97% bei Kontrolle, 98% bei NIV). Die Herzfrequenz war zu den Zeitpunkten Baseline und nach fünfminütiger Erholungszeit mit NIV signifikant erhöht (Baseline: p= 0,008; 86,00 bpm bei Kontrolle, 91,00 bpm bei NIV; Recovery: p = 0,018; 85,5 bpm bei Kontrolle, 94 bpm bei NIV). Die gewonnenen Ergebnisse des NIRS Systems waren größtenteils nicht signifikant und kohärent, es konnte diesbezüglich kein eindeutiger Effekt einer NIV festgestellt werden. Eine NIV-Unterstützung konnte die Ausdauerzeit von COPD Patienten mit chronisch hyperkapnischem Atemversagen klinisch relevant verlängern. Gleichzeitig reduzierte sie die Dyspnoe und verbesserte den tcpCO2 und SpO2

Effekte eines Oxymizers im Vergleich zu einer konventionellen Sauerstoffbrille im Tagesverlauf bei Patienten mit interstitiellen Lungenerkrankungen

Der Fachbegriff „interstitielle Lungenerkrankungen (ILD)“ steht als Überbegriff für eine Vielzahl heterogener Krankheitsentitäten, die mit einer restriktiven, fibrosierenden Veränderung des Lungengewebes einhergehen. Den größten Anteil bildet dabei die idiopathische pulmonale Fibrose (IPF). Trotz neuer medikamentöser Therapien - z.B. mit Pirfenidon oder Nintedanib - ist die Mortalität bei Patienten mit IPF nach wie vor hoch. Eine kurative Therapie ist derzeit lediglich eine Lungentransplantation, die jedoch aufgrund der geringen Verfügbarkeit an Transplantaten und dem hohen perioperativen Risiko nur für einen geringen Anteil der Patienten eine Option darstellt. Für Patienten mit interstitiellen Lungenerkrankungen führt vor allem die mit fortschreitender Erkrankung zunehmende Dyspnoe zu einer erheblichen Abnahme der Lebensqualität. Die ursächliche Hypoxämie kann mittels Langzeitsauerstofftherapie behandelt werden, wozu in den nationalen und internationalen Leitlinien mit „starkem Empfehlungsgrad“ geraten wird. Mobile Flüssigsauerstoffgeräte sollen die Sauerstoffversorgung der Patienten während der Zeit außer Haus sicherstellen. Dabei schränkt die geringe Kapazität der mobilen Geräte die Mobilität der Patienten ein, besonders wenn hohe Flussraten benötigt werden. Um die Sauerstoffversorgung dieser Patienten effektiver zu gestalten, wurde ein Zuleitungssystem mit Reservoir (Oxymizer) entwickelt. In dem Reservoir wird während der Exspiration Sauerstoff gespeichert, der während der Inspiration als Bolus zusätzlich zur Verfügung steht. Bisherige Studien bei Patienten mit refraktärer (Belastungs-) Hypoxie konnten zeigen, dass damit die Sauerstoffgabe optimiert werden kann. Durch diese effektivere Versorgung mit Sauerstoff bei Verwendung des Oxymizers ist eine Reduzierung der Sauerstoffflussrate möglich. Dadurch kann ein mobiles Sauerstoffgerät Patienten über längere Zeit mit Sauerstoff versorgen. Dies bedeutet für die Patienten eine größere Mobilität und damit auch eine Zunahme an Lebensqualität. Bisherige Studien untersuchten den Oxymizer jeweils nur über ein kurzes Zeitintervall in Ruhephasen oder unter körperlicher Belastung. Die vorliegende Studie befasst sich mit der Frage, ob Patienten mit ILD auch unter alltagsnahen Bedingungen vom Oxymizer profitieren. Im Rahmen einer prospektiven, randomisierten Pilotstudie wurden 18 Patienten untersucht, die sich zum Zeitpunkt der Studiendurchführung für eine stationäre pneumologische Rehabilitationsmaßnahme in der Schön Klinik Berchtesgadener Land aufhielten. Bei diesen Patienten war eine interstitielle Lungenerkrankung diagnostiziert und die Indikation zur Langzeitsauerstoffgabe (Flussrate ≥2 l/min) gegeben. Die Studienpatienten trugen an drei aufeinanderfolgenden Tagen in randomisierter Reihenfolge eine konventionelle Sauerstoffbrille, den Oxymizer mit verordneter Flussrate und den Oxymizer mit reduzierter Sauerstoffflussrate. Zusätzlich zum üblichen Rehabilitationsprogramm absolvierten die Patienten eine Alltagsbelastung in Form eines 10-minütigen supervidierten Spaziergangs. An jedem Versuchstag zeichnete ein Pulsoxymeter kontinuierlich die Sauerstoffsättigung auf. Die Patienten trugen zur Kontrolle der körperlichen Aktivität ein SenseWear Armband. Nach einer Woche wurde der Versuchsdurchlauf wiederholt. Die gemittelten Werte aus den Tagen mit konventioneller Sauerstoffbrille wurden mit den Werten der Tage mit Oxymizer verglichen. Dabei zeigte sich im Vergleich zur konventioneller Sauerstoffbrille an den Tagen, an denen der Oxymizer mit normaler Flussrate eingesetzt wurde, eine signifikant höhere minimale Sauerstoffsättigung (Median OXY 69,10 %; KSB 62,15 % p=0,01), ein signifikant geringerer Zeitanteil mit unzureichender Sättigung (Median OXY 14,51 %; KSB 16,34 %; p=0,02) sowie eine bessere Sättigung während des 10-minütigen Spaziergangs (Median OXY 86,65 %; KSB 84,93 %; p=0,01) im Vergleich zu den Tagen, an denen die Patienten eine konventionelle Sauerstoffbrille trugen. Die durchschnittliche Sauerstoffsättigung (Median OXY 92,97 %; KSB 92,78 %; p=0,04) im Tagesverlauf war mit Oxymizer nur minimal höher. Die Sauerstoffsättigung an den Tagen mit Oxymizer und reduzierter Sauerstoffflussrate war etwa gleich hoch wie mit konventioneller Sauerstoffbrille und verordneter nicht-reduzierter Flussrate. Tendenziell waren hier trotz der reduzierten Flussrate mit Oxymizer die Sauerstoffwerte minimal höher. Wie aus den Untersuchungsergebnissen hervorgeht, war die Sauerstoffsättigung der ILD-Patienten bei Einsatz des Oxymizers im Tagesdurchschnitt nur geringfügig - statistisch signifikant, aber klinisch kaum relevant - höher als bei Verwendung der konventionellen Sauerstoffbrille. Doch konnte der Oxymizer in den Phasen mit körperlicher Belastung zu einer signifikanten Verbesserung der Sauerstoffversorgung führen. Die Zeiten mit kritischer Entsättigung – und damit auch möglicherweise das Risiko potenzieller hypoxischer Schäden – waren unter Oxymizer-Verwendung reduziert. Zudem zeigen die Ergebnisse aus den Messungen unter alltagsnahen Bedingungen, dass mit Hilfe des Oxymizers eine Reduktion der Sauerstoffflussrate möglich wird. Dadurch wird der Zeitraum, in dem ein mobiles Gerät Patienten mit Sauerstoff versorgen kann verlängert und eine größere Mobilität ermöglicht. Dies bedeutet für die Patienten, dass der Oxymizer – trotz dessen vergleichsweise schlechter bewerteten Tragekomforts – zu einer Verbesserung der Lebensqualität beitragen kann

Effekte der zusätzlichen Sauerstoffzufuhr über ein Demandsystem im Vergleich zum Dauerflusssystem bei körperlicher Belastung hypoxämischer COPD-Patienten

Die chronisch obstruktive Atemwegserkrankung (Chronic Obstructive Pulmonary Disease, COPD) ist eine vermeidbare und behandelbare Erkrankung, die mit nicht vollständig reversibler, progredient verlaufender Atemwegsobstruktion einhergeht. Sie ist eine der führenden Ursachen für Morbidität und Mortalität und wird laut Prognosen im Jahr 2020 die dritthäufigste Todesursache weltweit sein. Eine frühzeitige therapeutische Behandlung ist essentiell, da somit die Symptome gelindert, die Lebensqualität deutlich verbessert und die Krankheitsprogression verlangsamt wird. Zu den apparativen Therapieformen zählen neben der nicht-invasiven Beatmung auch die Langzeitsauerstofftherapie. Patientinnen und Patienten mit chronischer Hypoxämie und chronischer respiratorischer Insuffizienz im Stadium IV profitieren von einer Langzeitbehandlung mit Sauerstoff bei einer Anwendung von 16 – 24 Stunden pro Tag. Sie verlängert die Überlebenszeit und verbessert die Belastungsintensität bzw. -dauer. In der klinischen Praxis werden für die Langzeitsauerstofftherapie zwei unterschiedliche Sauerstoffzufuhrsysteme verwendet: das Dauerfluss- und das Demandsystem. Beide Formen ermöglichen Patientinnen und Patienten durch ihre kleine, leichte und handliche Ausführung eine gute Mobilität. Das Dauerflusssystem geht mit erheblich höherem Verbrauch von Sauerstoff einher, weil der Sauerstoff sowohl während der Ein- als auch während der Ausatmung freigesetzt wird. Das Demandsystem, welches nur nach inspiratorisch nasaler Triggerung durch die Personen einen Sauerstoffbolus freisetzt, spart Sauerstoff ein und kann zu einer vergleichbaren Sauerstoffsättigung bei COPD-Patientinnen und -Patienten in Ruhe führen.Welches tragbare Sauerstoffzufuhrsystem allerdings unter Belastung in der Praxis am geeignetsten ist, wurde noch nicht ausreichend untersucht. Es gibt bereits einige Studien bei COPD-Patientinnen und -Patienten, in denen der Effekt des Dauerflusssystems unter Belastung untersucht wurde. Jedoch gibt es noch keine Studie, in der diese beiden Sauerstoffzufuhrsysteme bei einem geeigneten Kollektiv mit ausreichender Fallzahl unter standardisierten Testbedingungen analysiert wurden. In dieser Studie wurden zum ersten Mal die Effekte der zusätzlichen Sauerstoffzufuhr über ein Demandsystem im Vergleich zum Dauerflusssystem während eines standardisierten Gehtests in Form eines Endurance Shuttle Walking Tests mit vorgegebener Geschwindigkeit und unter Verwendung der Isotime in einer großen Kohorte hypoxämischer COPD-Patientinnen und -Patienten untersucht. Der Shuttle Walking Test stellt im Vergleich zum 6-Minuten-Gehtest eine bessere Standardisierung und einen guten Vergleich der Belastungsintensität der alltäglichen Aktivität dar. Insgesamt wurden 77 hypoxämische COPD-Patientinnen und -Patienten mit Langzeitsauerstofftherapie für die monozentrische, randomisierte, einfach verblindete, kontrollierte Crossover-Studie im Rahmen ihres dreiwöchigen, multidisziplinären Rehabilitationsprogramms in der Schön Klinik Berchtesgadener Land in Schönau am Königssee rekrutiert. Davon wurden 70 Personen in die Analyse eingebunden. Zunächst erfolgte ein Incremental Shuttle Walking Test. Nach frühestens 24 Stunden nahmen sie an zwei weiteren Belastungsgehtests (Endurance Shuttle Walking Test) mit zwei Sauerstoffzufuhrsystemen in randomisierter Reihenfolge und im zeitlichen Abstand von 24 Stunden teil. Primäre Zielgröße war die Sauerstoffsättigung während des Verlaufs der Belastung zur Isotime. Sekundäre Zielgrößen waren transkutaner Kohlendioxidpartialdruck, Atemfrequenz und Pulsfrequenz sowie Dyspnoe und Gehstrecke. Ebenso wurde die gesamte Stichprobengröße im Hinblick auf Nebenzielparameter (Geschlecht, BMI und Verwendung eines Rollators) unterteilt und gesondert analysiert, um mögliche Prädiktoren für die Benutzung eines bestimmten Sauerstoffgeräts zu identifizieren. Die Ergebnisse zeigen, dass unter diesen standardisierten und einheitlichen Belastungsbedingungen zu allen Messzeiten weder statistisch signifikante noch klinisch relevante Unterschiede zwischen Dauerflusssystem und Demandsystem hinsichtlich der Sauerstoffsättigung bei hypoxämischen COPD-Patientinnen und -Patienten erkennbar sind. In einer gesonderten Subgruppenanalyse zeigte sich lediglich ein genereller Trend, dass im Hinblick auf die Sauerstoffsättigung die Benutzung eines Dauerflusssystems für mehr Patientinnen und Patienten von Vorteil war, da bei einigen dieser Personen eine deutlich höhere Sauerstoffsättigung (bis zu 13 %) zu verzeichnen war und die Differenzen bezogen auf die Sauerstoffsättigung zwischen beiden Geräten die geforderte klinische Relevanz von 4 % erfüllten. Die Mehrheit der Personen dieser Subgruppenanalyse zeigte allerdings zum Zeitpunkt der Isotime keinen klinisch relevanten Unterschied in der Sauerstoffsättigung. Die Untersuchung möglicher Prädiktoren zeigte zur Isotime keine statistisch signifikanten Unterschiede zwischen Dauerflusssystem und Demandsystem hinsichtlich der Sauerstoffsättigung. Insgesamt ergibt sich, dass die beiden untersuchten Sauerstoffzufuhrsysteme im Hinblick auf primäre als auch sekundäre Zielgrößen unter Belastung hypoxämischer COPD-Patientinnen und -Patienten keine klinisch relevanten Unterschiede aufweisen und somit bezogen auf den physiologischen Einfluss als gleichwertig anzusehen sind. Aus praktischer Sicht bietet das hier verwendete Demandsystem den Vorteil, dass es im Vergleich zum Dauerflusssystem kleiner, leichter und somit handlicher ist und zusätzlich eine längere Nutzungsdauer hat. Im Zusammenhang mit den analysierten Ergebnissen ist für hypoxämische COPD-Patientinnen und -Patienten eine individuelle Anpassung der Sauerstoffzufuhrsysteme zu empfehlen, bei der die Art des Geräts als auch die Einstellung des Sauerstoffflusses für jede Person evaluiert und konfiguriert werden sollte. Nur so kann die Wirksamkeit und die Effizienz gewährleistet und die angestrebten Sauerstoffsättigungswerte erreicht werden. Basierend auf dieser Studie sollten zusätzliche, umfangreiche Untersuchungen mit verschiedenen portablen Sauerstoffzufuhrsystemen unter standardisierten und einheitlichen Belastungsbedingungen erfolgen, bei denen die individuelle Sauerstoffsättigung und weitere Zielgrößen unter anderem in Ruhe, unter Belastung und im Schlaf bei hypoxämischen COPD-Patientinnen und -Patienten analysiert und verglichen werden