The Impact of Cardiac Rehabilitation on Cardiovascular function Outcomes: Potential Role of Racial Disparities
Date
2024-08-04
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
University of Illinois at Chicago
Abstract
Background: Cardiovascular disease (CVD) is a leading cause of death globally. Cardiac rehabilitation (CR) is an effective treatment for CVD. Minority groups, especially African Americans (AAs), are more vulnerable to CVD. However, the impact of CR on cardiac and vascular function outcomes and the influence of race are not yet clear.
Aims: To investigate (1) the impact of CR on cardiac and vascular function, (2) the role of race in influencing improvements in cardiac and vascular function, and (3) the role of cardiac and vascular functions in predicting exercise capacity using the six-minute walk test (6MWT).
Methods: We recruited 17 participants (non-AA n = 9, AA n = 8) and measured cardiac and vascular outcomes at baseline, week 4, and post-CR. Cardiac systolic functions (stroke volume [SV], cardiac output [CO], ejection fraction [EF]) and diastolic function (E/A ratio) were assessed. Vascular function was evaluated using brachial artery flow-mediated dilation (FMD) and carotid-femoral pulse wave velocity (cf-PWV). Regression analysis was utilized to predict 6MWT from cardiovascular outcomes.
Results: CR improved cardiac systolic function, with SV increasing from 79.90±6.41 at baseline to 88.66±5.11 post-CR (p = 0.05), CO from 5.120±0.30 to 5.891±0.29 (p = 0.03), and EF from 40.50±1.93 to 44.30±1.67 (p = 0.01). Diastolic function (Mitral E/A) showed no significant change, but AA participants consistently had lower Mitral E/A ratios compared to non-AA participants at baseline (0.961±0.014 vs. 1.030±0.014, p = 0.002), week 4 (0.976±0.016 vs. 1.046±0.015, p = 0.004), and post-CR (0.957±0.018 vs. 1.034±0.015, p = 0.005). CR significantly improved brachial artery FMD from 2.933±0.32 to 3.969±0.28 (p = 0.02) but had no significant effect on cf-PWV (baseline: 11.716±0.59; post-CR: 10.921±0.53, p = 0.33). AA participants had consistently higher central systolic blood pressure (cSBP) and cf-PWV at all time points. Regression analysis indicated that cardiac diastolic function (Mitral E/A ratio) and arterial stiffness (cf-PWV) were significant predictors of 6MWT (R² = 0.30, p = 0.003).
Conclusion: CR significantly improved cardiac systolic function and peripheral vascular function (brachial artery FMD), but had limited impact on diastolic function and central vascular function (cf-PWV). Diastolic function and arterial stiffness significantly predicted 6MWT performance. Racial differences in response to CR were evident, with AA participants showing lower improvements compared to non-AA participants.
Description
الخلفية: تُعَدُّ أمراض القلب والأوعية الدموية (CVD) سبباً رئيسياً للوفاة عالمياً. يُعَدُّ التأهيل القلبي (CR) علاجاً فعالاً لأمراض القلب والأوعية الدموية. تكون الأقليات العرقية، وخاصة الأمريكيين الأفارقة (AA)، أكثر عرضة للإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية. ومع ذلك، يبقى تباين العرق على التأثير بعد التأهيل القلبي على وظائف القلب والأوعية الدموية غير واضح.
الهدف: التحقيق في 1. تأثير التأهيل القلبي على وظائف القلب والأوعية الدموية، 2. دور العرق في تحسين وظائف القلب والأوعية الدموية، و 3. دور وظائف القلب والأوعية الدموية في التنبؤ بمستوى اللياقة البدنية باستخدام اختبار المشي لمدة ست دقائق (6MWT).
الطرق: قمنا بتوظيف 17 مشاركاً (غير أفارقة أمريكيين none AA n = 9، أفارقة أمريكيين AA n = 8) وقمنا بقياس وظائف القلب والأوعية الدموية في قبل التأهيل القلبي، الأسبوع الرابع، وبعد التأهيل القلبي. تم تقييم وظائف القلب الانقباضي ( حجم الدفقة القلبية [SV]، النتاج القلبي [CO]، الكسر الانقباضي القذفي [EF]) ووظيفة الانبساط القلبية (نسبة E/A). تم تقييم وظيفة الأوعية الدموية باستخدام توسع الشريان العضدي بوساطة التدفق (FMD) وسرعة موجة النبض الشرياني السباتي-الفخذي (cf-PWV). تم التنبؤ بأداء اختبار المشي لمدة ست دقائق (6MWT) من هذه النتائج القلبية الوعائية.
النتائج: أدى التأهيل القلبي إلى تحسين وظائف القلب الانقباضية، حيث زاد حجم الدفقة القلبية من 79.90±6.41 عند خط الأساس إلى 88.66±5.11 بعد التأهيل القلبي (p = 0.05)، وزاد النتاج القلبي من 5.120±0.30 إلى 5.891±0.29 (p = 0.03)، وتحسنت نسبة الكسر الانقباضي القذفي من 40.50±1.93 إلى 44.30±1.67 (p = 0.01). لم تظهر وظيفة الانبساط القلبية (نسبة E/A) تغييراً كبيراً، ولكن كان لدى المشاركين من AA نسب E/A أقل بشكل مستمر مقارنةً بالمشاركين من غير AA عند خط الأساس (0.961±0.014 مقابل 1.030±0.014، p = 0.002)، الأسبوع الرابع (0.976±0.016 مقابل 1.046±0.015، p = 0.004)، وبعد التأهيل القلبي (0.957±0.018 مقابل 1.034±0.015، p = 0.005). حسّن التأهيل القلبي توسع الشريان العضدي بوساطة التدفق بشكل كبير من 2.933±0.32 إلى 3.969±0.28 (p = 0.02)، ولكنه لم يؤثر بشكل كبير على cf-PWV (خط الأساس: 11.716±0.59؛ بعد التأهيل القلبي: 10.921±0.53، p = 0.33). كان لدى المشاركين من AA ضغط دم انقباضي مركزي (cSBP) وcf-PWV أعلى بشكل مستمر في جميع الأوقات. أشارت تحليل التنبؤ إلى أن وظيفة القلب الانبساطية (نسبة E/A) وتصلب الشرايين (cf-PWV) كانتا مؤشرين رئيسيين لأداء اختبار المشي لمدة ست دقائق (R² = 0.30، p = 0.003).
الاستنتاج: حسّن التأهيل القلبي بشكل كبير وظيفة القلب الانقباضي ووظيفة الأوعية الدموية الطرفية (توسع الشريان العضدي بوساطة التدفق)، ولكنه كان له تأثير محدود على وظيفة القلب الانبساطية ووظيفة الأوعية الدموية المركزية (cf-PWV). كانت وظيفة القلب الانبساطية وتصلب الشرايين مؤشرين رئيسيين لأداء اختبار المشي لمدة ست دقائق. كانت هناك اختلافات عرقية في الاستجابة للتأهيل القلبي، حيث أظهر المشاركون من AA تحسناً أقل مقارنةً بالمشاركين من غير AA.
Keywords
Cardiovascular diseases, Endothelium dysfunction, Cardiac function, Systolic function, Arterial Stiffness, Racial Disparity, Minority Health, Exercise intolerance, Cardiac Rehabilitation, Diastolic Function, Echocardiogram