Pedometrisch ermittelte körperliche Aktivität im Alltag während und nach kardiologischer Rehabilitation

Abstract

ZUSAMMENFASSUNG (DEUTSCH) Hintergrund: Ziel der kardiologischen Reha ist, Patienten in Bewegung zu bringen, ihre Fitness zu steigern und so das Risiko für weitere unerwünschte kardiologische Ereignisse zu reduzieren. Diese Studie soll eruieren, wie viele Schritte kardiologische Reha-Patienten während und bis zu einem Jahr nach einer ambulanten kardiologischen Rehabilitation laufen. Ferner soll überprüft werden, ob und wie körperliche Aktivität, gemessen in Schritten, mit physischen und kardiologischen Parametern, dem kardialen Risiko sowie kardiologischen Beschwerden und damit einhergehenden erneuten Hospitalisierungen zusammenhängt. Methoden: Im Rahmen einer Observationsstudie wurden stabile Herzpatienten, die zwischen dem 01. Juli 2015 bis Juli 2016 an einer kardiologischen Reha im Cardioangiologischen Centrum Bethanien Herzwerk in Frankfurt teilgenommen haben, gefragt, ob sie an der Studie teilnehmen möchten. Den Studienteilnehmern wurde ein Schrittzähler ausgehändigt, um während der Reha (versiegelt) und bis zu einem Jahr danach (unversiegelt) die Schrittaktivität zu erfassen. Zudem wurden die Patienten angehalten, ihre Schritte (täglich), ihren Blutdruck (täglich), ihr Gewicht (wöchentlich) sowie das Auftreten von kardiologischen Beschwerden und Krankenhausaufenthalten nach Reha in einem Herztagebuch zu dokumentieren. Im Rahmen der Reha werden regelmäßig Untersuchungen durchgeführt. Folgende aus den Untersuchungen resultierende Parameter wurden für diese Studie genutzt: Maximale ergometrische Leistungsfähigkeit und Herzfrequenz, Body Mass Index, New York Heart Association-Klasse, Ejektionsfraktion, Status der Koronarerkrankung (1-,2- oder 3-Gefäßerkrankung), Beta-Blocker Medikation, Alter, Geschlecht, Rauchstatus und Laborparameter (Blutbild). Um die mit der täglichen Schrittzahl in Zusammenhang stehenden Variablen zu erkennen, wurde eine Lasso-Regression durchgeführt und anhand der ausgewählten Parameter ein additives Regressionsmodell geschätzt. Um zu eruieren, wie sich die Schrittaktivität nach Reha entwickelt, wurde durch einen gepaarten t-Test überprüft, ob sich die durchschnittliche Schrittzahl/Tag während und in den ersten drei Wochen nach Reha signifikant unterscheidet. Inwieweit Geschlecht, Alter, Rauchstatus, New York Hearts Association-Klasse, Ejektionsfraktion, Body Mass Index, Saison (Tag des Jahres) und Anzahl der vergangenen Tage nach Reha mit der täglichen Schrittaktivität im Zusammenhang stehen, wurde mit einem Generalisierten Additiven Regressionsmodell geschätzt. Des Weiteren wurde mit Hilfe einer Cox-Regression (Cox proportional hazard model) untersucht, inwieweit die Parameter „Schritte pro Tag“, „Ejektionsfraktion“, „Geschlecht“ und „Alter“ zeitlich mit dem Auftreten von kardialen Ereignissen bis zu einem Jahr nach Reha zusammenhängen. Zur Veranschaulichung wurden Kaplan-Meier Kurven erstellt, um Patientenprofile zu vergleichen. Ergebnis: Ursprünglich hatten 280 Patienten Interesse, an der Studie teilzunehmen. Nach Sichtung der Patientendaten wurden 45 Patienten mit eingeschränkter Gehfähigkeit von der Studie ausgeschlossen (periphere arterielle Verschlusskrankheit, n=18; neurologische oder orthopädische, die Gehfähigkeit einschränkende Probleme, z. B. Gon- oder Coxarthrose, n=23; eine Kombination beider zuvor genannten Ausschlusskriterien, n=4). Hinzu kamen Reha- und oder Studienabbrüche (n=21) und Patienten, deren Daten aufgrund von technischen Problemen oder zu geringer Tragezeiten des Schrittzählers, während (n=22) und nach der Reha (n=66), nicht verwendet werden konnten. Um den Zusammenhang von Hospitalisierungen und der Schrittzahl nicht zu verwässern, wurden ferner Daten von Patienten mit Kardiomyopathien, außer solchen mit ischämischen Kardiomyopathien, sowie von Patienten mit einer bekannten Herzklappenerkrankung oder Koronarstenose, bei denen eine weitere Intervention vorab geplant war, nicht verwendet, so dass im Rahmen dieser Fragestellung schließlich ein Patientenkollektiv von 111 Patienten resultierte. Während der Reha (n=192) zeigte das Modell eine positive Korrelation der durchschnittlichen Schrittzahl pro Tag mit der ergometrisch ermittelten maximalen Leistungsfähigkeit (p=0,001), eine negative Korrelation mit steigendem Alter (p=0,01) und dem Rauchstatus (Raucher: p<0,05; ehemaliger Raucher: p=0,001) sowie eine nicht-lineare Korrelation mit dem Body Mass Index (Body Mass Index 18,5–24: 7.427±2.730 Schritte pro Tag; Body Mass Index 25–29: 6.448±2.393 Schritte pro Tag; Body Mass Index 30–34: 6.751±2.393 Schritte pro Tag; Body Mass Index 35–39: 5.163±2.574 Schritte pro Tag; Body Mass Index>40: 6.077±1.567 Schritte pro Tag, p=0,191). Nach Reha (n=126) zeigte sich ein Anstieg der durchschnittlichen Schrittzahl innerhalb der ersten 3 Wochen um 925 Schritte pro Tag (p<0.001). Die Dauer der Zeitspanne bis zu einem Jahr nach Reha stand nicht signifikant mit der Schrittzahl im Zusammenhang (+0.35 Schritte pro Tag, p>0.05). Es zeigte sich jedoch ein saisonaler signifikanter Anstieg im Sommer und Abfall im Winter (p<0.001). Generell vermindert war die durchschnittliche Schrittzahl pro Tag nach Reha bei Frauen (-402 Schritte pro Tag gegenüber Männern, p<0.001) sowie mit steigendem Alter (-51 Schritte pro Tag pro Jahr, p<0,001). Auch übergewichtige/fettleibige Patienten (nicht-linear, p<0,001) liefen weniger, ebenso Raucher (-725 Schritte pro Tag gegenüber Nichtrauchern, p<0.001) und ehemalige Raucher (-1.119 gegenüber Nichtrauchern, p<0,001). Des Weiteren zeigte sich eine verminderte Schrittaktivität bei Patienten mit höherer New York Heart-Klassifikation (New York Heart-Klassifikation 2 mit -1.216 Schritten pro Tag sowie New York Heart-Klassifikation 3 mit -1.946 Schritten pro Tag gegenüber New York Heart-Klassifikation 1, p<0.001) sowie bei Patienten mit einer höheren Ejektionsfraktion (Ejektionsfraktion-Gruppe 2-4: -711 Schritte pro Tag gegenüber Ejektionsfraktion-Gruppe 1, p<0,001). Das Risiko für eine kardiologisch begründete Hospitalisierung (n=111) nach Reha fiel bei Patienten mit höherer Schrittzahl niedriger aus (für eine konstant angenommene durchschnittliche Schrittzahl von 5.000 vs. 7.500 Schritten pro Tag, Abfall der Hazard-Rate: 0,43; für eine konstant angenommen durchschnittliche Schrittzahl von 10.000 vs. 12.500 Schritten pro Tag, Abfall der Hazard-Rate: 0,20). Ein erhöhtes Risko zeigte sich bei Patienten mit einer Ejektionsfraktion <55% vs. Ejektionsfraktion >55% (Anstieg der Hazard-Rate: 2,88). Die durchschnittliche Nachbeobachtungszeit nach Reha betrug 218 Tage. Kein Patient verstarb, 25 wurden hospitalisiert. Schlussfolgerung: Das Tracken von Schritten bietet Herzpatienten eine gute Hilfestellung, ihre Aktivität einzuschätzen. Ein Schrittzähler kann sie motivieren, ihre Schrittzahl durch einfache und bei geringem Risiko umzusetzende Aktivitäten wie Spaziergänge zu erhöhen. Auch wenn aufgrund des Studienprofils keine Kausalitäten abgeleitet werden können, zeigt sich, dass eine verminderte Schrittzahl mit einer erhöhten Hospitalisierung nach Reha im Zusammenhang steht. Demzufolge kann das Tracken der Schrittzahl nach Reha wertvoll sein, um die Prognose von Herzpatienten abzuschätzen.

ABSTRACT (ENGLISH) Background: Keeping patients active and improving fitness levels to reduce the risk of cardiac event recurrence is one of the main objectives of cardiac rehabilitation. This study is aimed to examine the number of steps per day patients achieved during and up to one year after ambulant cardiac rehabilitation. This study also analyzes if the number of steps correlate with physical and cardiological parameters, risk factors, and cardiological complaints leading to hospitalizations. Methods: As part of an observational study, stable cardiac patients who attended cardiac rehabilitation between July 01, 2015, and July 2016 at the Cardioangiologische Centrum Bethanien Herzwerk located in Frankfurt (Germany), were asked to participate in this study. Enrolled patients were advised to track daily steps with a pedometer during cardiac rehabilitation (sealed) and up to one year afterwards (unsealed). In addition, patients were instructed to note their daily steps, blood pressure (daily), weight (weekly), incidence of cardiac symptoms and cardiac hospitalizations after rehabilitation in a diary. The following parameters which were routinely collected during rehabilitation were used in this study: maximum working capacity and maximum heart rate, body mass index, New York Heart Association class, ejection fraction, status of coronary artery disease (number of affected coronaries: 1, 2, or 3 vessel disease), beta-blocker medication, age, sex, smoking status, and laboratory parameters (blood count). Aiming to identify a small set of explanatory variables which are associated with the response for steps per day, a regularized regression approach known as ‘least absolute shrinkage’ and selection operator was utilized. Afterwards, we fitted a sparse additive regression model that was derived from the selected covariates. To elicit the development of steps per day after rehabilitation, a paired t-test was used to compare the average amount of steps per day during and in the first three weeks after rehabilitation. In addition, we estimated the influence of sex, age, smoking, New York Heart Association-class, ejection fraction, Body Mass Index, season (day of the year), and length of time after rehabilitation on steps per day, utilizing a generalized additive regression model. Furthermore, reoccurring cardiac events up to 1 year after rehabilitation could be studied and analyzed using a Cox proportional hazard model that includes parameters such as daily step counts, ejection fraction, gender, and age. Kaplan-Meier curves were generated to better compare patients’ profiles. Results: Originally, 280 patients were interested in participating in the study. After reviewing the health records, 45 patients with limited walking abilities were excluded from the study. From these 45 patients, 18 were excluded for peripheral arterial occlusive disease, 23 for neurological or orthopedic problems limiting walking ability, (e.g., gon- or coxarthrosis), and 4 for a combination of the previously mentioned exclusion criteria. In addition, 21 patients cancelled cardiac rehabilitation or their study participation. Furthermore, data of some patients could not be used due to technical problems or insufficient wearing time of the pedometer during (n=22) and after rehospitalization (n=66). In order not to dilute the association of rehospitalizations and step count, data of patients with cardiomyopathies – except those with ischemic cardiomyopathies –, with known valvular heart disease or coronary stenosis whose intervention was planned, were not used, resulting in a study population of 111 patients concerning this question. During rehabilitation, the model (n=192) noted a positive correlation of the average number of steps per day with maximum working capacity (p=0.001) and a negative correlation with increasing age (p=0.01) and smoking status (smoker: p<0.05; former smoker: p=0.001). A non-linear correlation was found with Body Mass Index. (Body Mass Index 18.5-24: 7.427±2,730 steps per day; Body Mass Index 25-29: 6,448±2,393 steps per day; Body Mass Index 30-34: 6,751±2,393 steps per day; Body Mass Index 35-39: 5,163±2,574 steps per day; Body Mass Index>40: 6,077±1,567 steps per day, p=0.001). After rehabilitation, the average number of steps (n=126) increased within the first 3 weeks by an average of 925 steps per day (p<0.001). The length of time up to one year after rehabilitation did not significantly correlate with walking activity (+0.35 steps per day, p>0.05), but there was a seasonal and significant increase in summer and decrease in winter (p<0.001). In general, the average number of steps per day after rehabilitation was reduced in women (-402 steps per day vs. men, p<0.001), decreased in older patients (-51 steps per day per year, p<0.001), and was reduced in overweight/obese patients (non-linear, p<0.001). Steps per day were also reduced in smokers (-725 steps per day) and former smokers (-1,119 steps per day) vs. non-smokers, p<0.001). Patients with a higher New York Heart Association-class walked on average less steps per day compared to class 1 (class 3: -1,946 steps per day, class 2: -1,216, p<0.001). Likewise, patients of ejection fraction-group 2-4 walked on average 711 steps per day less compared to group 1 (p<0.001). Furthermore, a reduced risk for cardiac hospitalization after rehabilitation (n=111) was monitored in patients with higher step counts (assumed constant steps per day: 5,000 vs. 7,500, hazard rate reduction 0.43; assumed constant steps per day: 10,000 vs. 12,500, hazard rate reduction 0.20). In addition, the risk for cardiac hospitalization after rehabilitation was higher in patients with an ejection fraction <55% vs. ejection fraction ⩾55% (hazard rate increase 2.88). The mean follow-up time after rehospitalization was 218 days. No patient deceased, and 25 needed to be hospitalized after rehabilitation due to cardiac symptoms. Conclusion: Tracking steps is a great tool for cardiac patients to assess their activity levels. A pedometer can motivate them to increase their step count through simple and low-risk activities such as walking. Due to this study design, no causalities can be derived, but a decreased step count appears to be associated with increased cardiac rehospitalization. Accordingly, tracking steps of cardiac patients could be valuable for estimating patients’ prognosis.