Biometrische Abschätzung der Zwerchfell-Kontraktilität während normokapnischer Hyperpnoe

Frühere Studien mit Messungen vor und nach einem Belastungsprotokoll konnten zeigen, dass eine isolierte Belastung der Atemmuskulatur durch normokapnische Hyperpnoe zu einer frühen Reduktion der Zwerchfellkontraktilität führt, welche jedoch im Verlauf nicht weiter progredient und unabhängig von dem willkürlichen Abbruch der Hyperpnoe verläuft. Unklar bleibt, wie sich der Verlauf der Zwerchfellkontraktilität während einer solchen Belastung darstellt.

Daher hatte die folgende Arbeit zum Ziel, während normokapnischer Hyperpnoe den exakten Verlauf der Zwerchfellkontraktilität zu untersuchen.

Zehn gesunde Probanden führten drei aufeinanderfolgende Hyperpnoe Phasen (I 6 min Aufwärmphase, II 9 min, III bis zur Erschöpfung 28,6 ± 11,5 min; Mittelwert ± SD) bei I 30 – 60%, II+III 70% der maximalen willkürlichen Ventilation durch. Dazwischen wurden Erholungsphasen eingebettet (I: 18 min, II: 6 min, III 30 min).

Der transdiaphragmale Twitch-Druck nach Magnetstimulation des Nervus phrenicus (TwPdi) wurde in regelmäßigen Abständen (alle 45 s) während des gesamten Protokolls erfasst. In der Aufwärmphase (I) kam es zu keiner Zwerchfellermüdung. Bei den Durchgängen II und III hingegen wurde eine Zwerchfellermüdung induziert (TwPdi Ausgangswert vs. Erholung -19 ± 17% und -30 ± 16%, p < 0,05 RM-ANOVA).

Der Verlauf des TwPdi während der ermüdenden Hyperpnoephasen (II, III) zeigte einen exponentiellen Abfall (r²= 0,91), der einer nicht-linearen Regression mit einem frühen Abfall folgt, im weiteren Verlauf jedoch annähernd konstant und unabhängig vom willkürlichen Abbruch der Hyperpnoe bleibt.

Diese Studie zeigt, dass die Zwerchfellermüdung nicht für den Abbruch der normokapnischen Hyperpnoe verantwortlich zu sein scheint. Die Zwerchfellkontraktilität nähert sich während einer solchen Belastung einem Grenzwert an, unterschreitet diesen jedoch nicht.