Hyperbar syrebehandling för långvarig Coronavirus-sjukdom-19: en fallrapport Sverige

Bakgrund

Pandemin med coronavirus sjukdom 2019 (COVID-19) har resulterat i en växande population av individer som upplever ett brett spektrum av långvariga symtom efter återhämtning från den akuta sjukdomen, hänvisade till med flera termer, inklusive "post-COVID-tillstånd" och "lång COVID." De fem vanligaste symtomen som upptäcks efter covid är trötthet (58 %), huvudvärk (44 %), kognitiv försämring (27 %), håravfall (25 %) och dyspné (24 %) [1]. Två huvudsakliga biologiska följdsjukdomar av covid-19 spelar roller i patogenesen av lång covid. Först är hyperkoagulabilitetstillstånd kännetecknat av ökad risk för ocklusion av små och stora kärl [2]. Den andra är en okontrollerad kontinuerlig inflammatorisk respons [3]. Mikroinfarkter och neuroinfamation är viktiga orsaker till hjärnhypoxi och kan vara ansvariga för den kroniska oupphörliga neurokognitiva nedgången hos patienter med långvarig covid [4]. Ett av alternativen för att vända syrebrist, minska neuroinfamation och inducera neuroplasticitet är hyperbar syrebehandling (HBOT) [5].

I den här artikeln presenterar vi den första fallrapporten av en tidigare frisk, atletisk individ som led av ett långvarigt post-COVID-syndrom som framgångsrikt behandlats med HBOT.

Fallpresentation

En 55-årig tidigare frisk kaukasisk man som lider av ihållande oupphörliga symtom på långvarig covid besökte vår klinik för utvärdering. Den kliniska presentationen inkluderade minnesproblem, försämring av multitasking-förmågan, trötthet, låg energi, andfåddhet och minskad fysisk rörlighet, som alla började efter en akut SARS-CoV-2-infektion diagnostiserad 3 månader tidigare. Han utvecklade initialt höggradig feber utan bröstsmärtor, hosta eller andnöd, den 21 januari 2021. Han lades in på sjukhus på grund av uttorkning den 30 januari 2021 och diagnostiserades med covid-19 genom omvänd transkription polymeraskedjereaktion ( RT-PCR). Under sjukhusvistelsen utvecklade han akut respiratoriskt syndrom på grund av lunginflammation och behövde stödjande behandling med högflödessyre under 1 vecka. Han skrevs ut från sjukhuset den 16 februari 2021. Vid utskrivningen var han stabil med normalt syre och inga neurologiska brister noterades vid fysisk undersökning. Dessutom utvecklade han 6 veckor efter diagnosen covid-19 en lungemboli och behandlades med rivaroxaban. Innan SARS-CoV-2-infektionen hade han varit en frisk, högfungerande och atletisk individ.

Baslinjeutvärderingen som gjordes på vår klinik, 3 månader efter den akuta infektionen, inkluderade hjärnmagnetisk resonanstomografi (MRT) med perfusions- och difusionstensoravbildning (DTI), datoriserad neurokognitiv utvärdering, kardiopulmonellt träningstest (CPET) och lungfunktionstester .

Vid baslinjen klagade patienten över andnöd i samband med träning samt svårigheter med minne och multitasking som började efter hans COVID-19-sjukdom.

Fysisk och neurologisk undersökning var normal. Hjärn-MR-utvärdering visade minskad perfusion som korrelerade med den kognitiva försämringen som beskrivs nedan. Han remitterades till hyperbar syrgasbehandling (HBOT) som inkluderade 60 sessioner, 5 dagar i veckan. Varje session inkluderade exponering för 90 minuter med 100 % syre vid 2 atmosfärer absolut med 5 minuters luftpaus var 20:e minut.

Patienten påbörjade sin första HBOT den 19 april 2021 och slutade den 15 juli 2021 utan några betydande bieffekter. Efter de första fem passen rapporterade han att hans andning hade börjat förbättras och att han inte längre hade muskelvärk efter träning. Efter 15 sessioner noterade han mindre trötthet och en förbättring av hans tidigare låga energi. Efter 20 sessioner märkte han att hans andnings- och träningskapacitet hade återgått till sin kapacitet före SARS-CoV-2-infektion och återgick till att springa bergsstigar. Dessutom noterade han att hans minne och multitasking-förmåga återgick till hans nivåer före COVID-19.

Baslinje-MRT i hjärnan, före HBOT, visade två små foci av signalförändringar i höger och vänster parietalregioner som tyder på tidig småkärlsjukdom. Dessutom skedde en global minskning av hjärnans perfusion. Såsom beskrivs i Fig. 1 och Tabell 1, visade omvärdering efter HBOT (gjord 4 veckor efter den sista HBOT för att undvika eventuella mellanliggande effekter) en signifikant ökning av hjärnperfusion. Tabell 2 och 3 presenterar förbättringarna i hjärnans mikrostruktur som påvisats av MRT-DTI.

Neurokognitiv bedömning gjordes med hjälp av NeuroTrax fullt datoriserat testbatteri för att mäta olika aspekter av hjärnans funktion, såsom minne, informationsbehandlingshastighet, uppmärksamhet och exekutiv funktion, gjordes före och efter HBOT. Den neurokognitiva testningen efter HBOT visade signifikant förbättring av det globala minnet, med den mest dominerande effekten på icke-verbalt minne, exekutiva funktioner, uppmärksamhet, informationsprocesshastighet, kognitiv flexibilitet och multitasking. Tabell 4 sammanfattar pre- och post-HBOT-poängen i de olika kognitiva domänerna.

Den fysiska kapaciteten utvärderades genom maximalt hjärt- och lungansträngningstest (CPET) utfört på ett COSMED löpband med Boston 5-protokollet. Tabell 5 visar de fysiologiskt utvärderade parametrarna före och efter HBOT. Som beskrivs i detalj var det en 34% ökning av VO2 max från 3083 till 4130 ml per minut efter HBOT. Den forcerade vitalkapaciteten (FVC) förbättrades med 44 % från 4.76 till 6.87 L, den forcerade utandningsvolymen (FEV) med 23 % från 3.87 till 4.76 L och toppflödesmätningen (PEF) med 20.2 % från 10.17 till 12.22 L per sekund .

Efter att ha fått fullständig information i slutet av sin post-HBOT-utvärdering, undertecknade patienten ett informerat samtycke som tillåter publicering av sin medicinska information.

Fig 1Hjärnperfusion magnetisk resonanstomografi före och efter hyperbar syrgasbehandling. Den övre raden representerar hjärnperfusion 3 månader efter den akuta infektionen, före hyperbar syrgasbehandling. Den nedre raden representerar perfusionsmagnetisk resonanstomografi som gjorts efter att ha slutfört protokollet för hyperbar syrgasbehandling.

Tabell 1Hjärnans blodflöde förändras före och efter hyperbar syrebehandling

diskussion och slutsatser

Här rapporterar vi det första fallet av en patient med långvarig covid med kognitiva och kardiorespiratoriska symtom som behandlats framgångsrikt av HBOT. Efter behandlingen visade han signifikanta förbättringar i hjärnans perfusion, hjärnans mikrostruktur av vit substans och kognitiv och hjärt-lungfunktion. Denna fallrapport visar att HBOT har potentiell användning för behandling av patienter med långvarig covid som lider av oförtröttlig kognitiv och fysisk funktionsnedgång.

Hypoxi spelar en viktig roll i patofysiologin för långvarig covid. Systemisk hypoxi kan bero på lungnedsättning, och organrelaterad hypoxi kan utvecklas på grund av vaskulär skada. Ihållande lungfunktion

Tabell 2Magnetisk resonanstomografi – difusionstensoravbildning fraktionerad anisotropiförändringar före och efter hyperbar syrgasbehandling

Fraktionell anisotropi (FA) är ett mått som används för att utvärdera vit substanss integritet, riktning och ordning. Ett högre värde på FA indikerar bättre fberorganisation. DTI-difusionstensoravbildning

Tabell 3Magnetisk resonanstomografi – difusionstensoravbildning betyder diffusivitetsförändringar före och efter hyperbar syrgasbehandling

Mean difusivity (MD) är ett mått som används för att utvärdera vit substans fiberdensitet. Ett lägre värde på MD indikerar en högre densitet. DTI-difusionstensoravbildning.

Tabell 4Kognitiva poäng före och efter hyperbar syrgasbehandling

Tabell 5Fysiologiska parametrar före och efter hyperbar syrgasbehandling

VO2max maximal syreförbrukning under träning, ml/min milliliter per minut, VO2max/kg maximal syreförbrukning under träning per kilogram, ml/min/Kg milliliter per minut per kilogram, MET metabolisk motsvarighet till uppgift, slag per minut hjärtslag per minut , VO2/HR-frekvens av syre förbrukat per hjärtfrekvens, FVC forcerad vitalkapacitet, L liter, FEV1 forcerad utandningsvolym, PEF toppflödesmätning, L/s liter per sekund.

Nedsättning har setts hos patienter som behövde extra syre under akut SARS-CoV-2-infektion även 6 och 12 månader efter den akuta infektionen [6]. Eftersom hjärnans funktionalitet och regenerativ kapacitet är känslig för eventuell nedgång i syretillförseln [7], korrelerar långvariga kognitiva brister med mängden syre som behövs för att övervinna andningssvårigheterna [1]. När det gäller organrelaterad ischemi, inducerade COVID-19 endotelskada och hyperkoagulation, vilket ökar risken för vaskulär dysfunktion som är ansvarig för den höga förekomsten av hjärtinfarkt, ischemisk stroke och lungemboli [8]. I det presenterade fallet behövde patienten stödjande behandling med högflödessyre under 1 vecka under den akuta sjukdomen, vilket innebär att han hade lidit av systemisk hypoxi med därav följande risk för långvarig kognitiv försämring på grund av anoxisk hjärnskada. Dessutom utvecklade han 6 veckor efter den akuta infektionen en lungemboli, representativ för endotelial dysfunktion med ytterligare exponering för systemisk hypoxi. Dessutom, som visades av hjärnperfusions-MR, hade han mikrovaskulärt relaterade perfusionsdefekter som korrelerade med hans neurokognitiva nedgång.

HBOT innebär inandning av 100 % syre vid tryck som överstiger 1 atmosfär absolut (ATA), vilket ökar mängden syre som lösts i kroppsvävnaderna. Även om många av de fördelaktiga effekterna av HBOT kan förklaras av förbättrad vävnadssyresättning, är det nu underförstått att den kombinerade verkan av hyperoxi och hyperbariskt tryck utlöser både syre- och tryckkänsliga gener, vilket resulterar i induktion av regenerativa gener. processer inklusive stamcellsproliferation och mobilisering med anti-apoptotiska och anti-inflammatoriska faktorer, angiogenes och neurogenes [9-12]. HBOT kan inducera neuroplasticitet och förbättra kognitiv funktion även år efter den akuta förolämpningen [13]. I fallet med lång covid förbättrade HBOT cerebralt blodflöde till de felaktiga hjärnregionerna (indikerande på hjärnans angiogenes) och förbättrade integriteten hos hjärnans mikrostruktur (indikerande på neurogenes). Korrelationen mellan de signifikanta förbättringarna som påvisats på hjärnavbildning och de neurokognitiva förbättringarna indikerar att de flesta av de fördelaktiga effekterna av HBOT verkligen är relaterade till dess förmåga att inducera neuroplasticitet i hjärnans dysfunktionella regioner.

HBOT har visat sig ha fördelaktiga effekter på mitokondriell funktion, en avgörande del av lämplig muskelfunktion [12]. HBOT kan också öka antalet prolifererande och differentierande satellitceller såväl som antalet regenererade muskelfibrer och främja muskelstyrka [14]. Det nyligen intermittenta upprepade HBOT-protokollet visades ha potentialen att förbättra lungfunktionen med avseende på maximalt utandningsflöde (PEF) och kraft vital kapacitet (FVC) [15]. Hos den presenterade patienten utvärderades hjärt- och lungsystemets prestationsförmåga med hjälp av kardiopulmonellt träningstest (CPET) och lungfunktionstester. HBOT inducerade en signifikant förbättring med 34 % av den maximala syreförbrukningskapaciteten, en förbättring med 34.4 % i de maximala MET:erna och en ökning med 16.9 % av mjölksyratröskeln. När det gäller lungfunktionen förbättrades FVC med 44.3 % och PEF med 20.2 %. Dessa mätbara förbättringar korrelerade med patientens förmåga att återfå sin tidigare höga atletiska prestation.

I detta rapporterade fall initierades HBOT mer än 3 månader efter den akuta SARS-CoV-2-infektionen. Även om symtomen kvarstod tills HBOT initierades och en betydande förbättring började först efter att HBOT initierats, är det möjligt att åtminstone en del av den kliniska förbättringen kunde ha inträffat utan HBOT. Den plötsliga signifikanta förbättringen med full återhämtning efter symptomens kroniska karaktär, vår förståelse av de fysiologiska effekterna av HBOT och de objektiva mätningarna som gjorts på denna patient stöder dock relationen mellan behandlingen och de förbättringar som har setts. Eftersom detta bara är en fallrapport behövs ytterligare prospektiva kliniska prövningar för att få en bättre förståelse för de potentiella fördelaktiga effekterna av HBOOT för patienter med långvarig covid.

Sammanfattningsvis representerar denna artikel den första fallrapporten som visar att lång covid kan behandlas med HBOT. Den fördelaktiga effekten av HBOT kastar ytterligare ljus över patofysiologin för detta syndrom. Eftersom detta är en fallrapport behövs ytterligare prospektiva randomiserade kontrollstudier för användning av hyperbar syrgasterapi vid behandling av långvarig covid.

Förkortningar

HBOT: Hyperbar syrebehandling; MRI: Magnetisk resonanstomografi; DTI: Diffusionstensoravbildning; VO2 max: Maximal mängd syre som förbrukas under träning; CPET: Kardiopulmonell träningstest; HR: Puls; Bpm: Hjärtslag per minut; FVC: Forcerad vitalkapacitet; FEV1: Forcerad utandningsvolym; PEF: Toppflödesmätning.

Tack

Inte tillämpbar.

Författarnas bidrag

AMB, ES, SE och SK analyserade och tolkade patientdata avseende MRI, perfusion och DTI. AMB och SE analyserade och tolkade patientdata avseende hjärt- och lungfunktionstesterna. Alla författare läste och godkände det sista manuskriptet.

Författarnas bidrag

AMB, ES, SE och SK analyserade och tolkade patientdata avseende MRI, perfusion och DTI. AMB och SE analyserade och tolkade patientdata avseende hjärt- och lungfunktionstesterna. Alla författare läste och godkände det sista manuskriptet.

Tillgänglighet av data och material

All data som genereras eller analyseras under denna studie ingår i denna publicerade artikel.

deklarationer

Etikgodkännande och godkännande för att delta

Inte tillämpbar.

Godkännande för publicering

Skriftligt informerat samtycke erhölls från patienten för publicering av denna fallrapport och eventuella medföljande bilder. En kopia av det skriftliga medgivandet finns tillgängligt för granskning av den här tidskriftens chefredaktör.

Konkurrerande intressen

AMB, ZW, SK, MG och UQ arbetar för AVIV Clinics. ES arbetar för AVIV Scientifc LTD. SE är medgrundare och aktieägare i AVIV Scientifc LTD.

Mottaget: 11 oktober 2021 Godkänd: 21 januari 2022, Publicerad online: 15 februari 2022

Referensprojekt

Lopez-Leon S, et al. Mer än 50 långtidseffekter av COVID-19: en systematisk översyn och metaanalys. Sci Rep. 2021;11(1):16144.

LeviM, et al. Koagulationsavvikelser och trombos hos patienter med COVID-19. Lancet Haematol. 2020;7(6):e438–40.

MahmudpourM, et al. Covid-19 cytokinstorm: ilskan av inflammation. Cytokin. 2020;133: 155151.

LiB, et al. Hjärna-immuna interaktioner vid perinatal hypoxisk-ischemisk hjärnskada. Prog Neurobiol. 2017;159:50–68.

ShapiraR, et al. Hyperbar syrgasterapi förbättrar patofysiologin för 3xTg-AD-musmodellen genom att dämpa neuroinfammation. Neurobiol åldrande. 2018;62:105–19.

HuangL, et al. 1-års utfall hos sjukhusöverlevande med COVID-19: en longitudinell kohortstudie. Lansett. 2021;398(10302):747–58.

HadannyA, Efrati S. Oxygen - en begränsande faktor för hjärnans återhämtning. Crit Care. 2015;19:307.

KatsoularisI, et al. Risk för akut hjärtinfarkt och ischemisk stroke efter COVID-19 i Sverige: en självkontrollerad fallserie och matchad kohortstudie. Lansett. 2021;398(10300):599–607.

Pena-VillalobosI, et al. Hyperbar syre ökar stamcellsproliferation, angiogenes och sårläkningsförmåga hos WJ-MSC hos diabetiska möss. Front Physiol. 2018;9:995.

CabigasBP, et al. Hyperoxisk och hyperbarinducerad hjärtskydd: roll för kväveoxidsyntas 3. Cardiovasc Res. 2006;72(1):143–51.

GregorevicP, Lynch GS, Williams DA. Hyperbariskt syre modulerar antioxidantenzymaktivitet i råtts skelettmuskler. Eur J Appl Physiol. 2001;86(1):24–7.

ZhouZ, et al. Skydd av mitokondriell funktion och förbättring av kognitiv återhämtning hos råttor som behandlats med hyperbar syre efter lateral fuid-slagskada. J Neurosurg. 2007;106(4):687–94.

HadannyA, et al. Hyperbar syrgasbehandling förbättrar neurokognitiva funktioner hos patienter efter stroke - en retrospektiv analys. Restor Neurol Neurosci. 2020;38(1):93–107.

HorieM, et al. Förbättring av satellitcellsdifferentiering och funktionell återhämtning i skadad skelettmuskel genom hyperbar syrebehandling. J Appl Physiol. 2014;116(2):149–55.

HadannyA, et al. Hyperbar syrebehandlingseffekter på lungfunktioner: en prospektiv kohortstudie. BMC Pulm Med. 2019;19(1):148.

Utgivarens anteckning

Springer Nature förblir neutral med avseende på jurisdiktionskrav i publicerade kartor och institutionella anknytningar.