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Article de méthode

Enquête sur la respiration profonde par la mesure des paramètres ventilatoires et l'observation des modèles respiratoires

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DOI :

10.3791/60062

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16 septembre 2019

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1Faculty of Health Sciences, Institute of Medical, Pharmaceutical and Health Sciences, Kanazawa University, 2Rehabilitation Section, Higashimatsuyama Municipal Hospital, 3Division of Health Sciences, Graduate School of Medical Sciences, Kanazawa University, 4Department of Physical and Rehabilitation Medicine, Kanazawa Medical University

Dans cet article

Résumé

Ici, nous présentons un protocole pour évaluer deux modèles profonds de respiration de la respiration naturelle et diaphragmatique pour leur efficacité et facilité d'exécution. Quinze participants ont été sélectionnés, utilisant un électrocardiographe et un analyseur de gaz expiré pour la mesure des paramètres ventilatoires, ainsi que l'évaluation visuelle par capture vidéo du mouvement thoracoabdominal.

Résumé

Dans ce protocole, deux modèles de respiration profonde ont été montrés à 15 participants pour déterminer une méthode facile mais efficace d'exercice de respiration pour l'application future dans un arrangement clinique. Les femmes dans la vingtaine étaient assises confortablement sur une chaise avec un soutien du dos. Ils étaient équipés d'un masque hermétique relié à un analyseur de gaz. Trois électrodes ont été placées sur la poitrine reliée à un émetteur sans fil pour être relayées à l'électrocardiographe. Ils ont exécuté une phase de repos de 5 min, suivie de 5 min de respiration profonde avec un modèle de respiration naturel, se terminant par une phase de repos de 5 min. Ceci a été suivi d'un entracte de 10 minutes avant de commencer la deuxième phase d'instruction de substituer le modèle normal de respiration avec le modèle diaphragmatique de respiration. Simultanément, les éléments suivants ont eu lieu : a) la collecte, la mesure et l'analyse continues du gaz expiré afin d'évaluer les paramètres ventilatoires à l'haleine; b) la mesure de la fréquence cardiaque par un électrocardiographe; c) l'enregistrement vidéo du mouvement thoracoabdominal du participant à partir d'un aspect latéral. À partir de la capture vidéo, les enquêteurs ont effectué une observation visuelle des images de mouvement rapide suivies d'une classification des modèles respiratoires, confirmant que les participants avaient effectué la méthode de respiration profonde comme indiqué. La quantité d'apport en oxygène a révélé que, pendant la respiration profonde, le travail de la respiration a diminué. Les résultats de la ventilation minute expirée, le taux de respiration et le volume de marée ont confirmé l'efficacité ventilatoire accrue pour la respiration profonde avec le modèle normal de respiration comparé à cela avec le modèle diaphragmatique de respiration. Ce protocole suggère une méthode appropriée d'instruction pour évaluer des exercices de respiration profonde sur la base de la consommation d'oxygène, des paramètres ventilatoires, et de l'excursion de paroi thoracique.

Introduction

Le physiothérapeute cardio-pulmonaire traite normalement le patient en fonction des besoins et des besoins de l'individu. Cependant, en général, le patient est laissé pour effectuer l'exercice de respiration profonde préopératoire par lui/elle-même. Par conséquent, il est impératif de trouver une méthode d'instruction simple et efficace pour le patient de réaliser des exercices de respiration profonde1.

La respiration diaphragmatique est un tel exercice de respiration et une méthode de contrôle de la respiration2,3. Les résultats thérapeutiques de cette méthode comprennent une réduction du travail de la respiration et l'amélioration de l'efficacité de la respiration2,3, ce qui entraîne une augmentation du volume des marées, résultant en une réduction de la fréquence respiratoire. Cependant, certains chercheurs ont souligné que l'exercice de respiration diaphragmatique peut causer un mouvement asynchrone et paradoxal de la cage thoracique en raison d'excursions abdominales chez certains patients4,5. Dans de tels cas, l'utilisation du modèle normal de respiration d'un patient peut être efficace. En ce qui concerne la question de l'efficacité de la respiration profonde comme moyen de réduction du travail mécanique de la respiration et de l'amélioration de l'efficacité ventilatoire, il peut être utile de quantifier les paramètres ventilatoires par l'utilisation d'un analyseur de gaz.

Il est bien connu que l'essai cardio-pulmonaire d'exercice est effectué utilisant un analyseur de gaz6,7. Quelques investigateurs8,9 ont rapporté la mesure pour la respiration diaphragmatique avec un analyseur de gaz dans les patients présentant la maladie pulmonaire obstructive chronique. Jones et coll.8 ont comparé la respiration diaphragmatique, la respiration à lèvres serrées et une combinaison des deux, à celle de la respiration spontanée. Au cours de ces trois méthodes de respiration, la consommation d'oxygène (VO2) et la fréquence respiratoire (f) ont été mesurées, ce qui a montré qu'une VO2 au repos plus élevée peut s'expliquer par l'augmentation du travail mécanique de la respiration8. Ito et coll.9 ont examiné l'effet immédiat de la respiration diaphragmatique ou de l'étirement des muscles respiratoires sur vo2, f et le volume des marées (VT). Nous pouvons nous attendre des résultats des études susmentionnées que des preuves semblables pourraient être obtenues par l'application d'exercices de respiration similaires pour confirmer une méthode efficace de respiration profonde de l'instruction.

Ce protocole décrit la méthode pour la mesure des paramètres ventilatoires et l'excursion de paroi thoracique dans la respiration profonde avec deux modèles de respiration, avec leurs résultats et analyse. L'échantillonnage continu et quantitatif des paramètres ventilatoires peut mesurer la respiration précisément par rapport aux techniques alternatives. VO2 obtenu dans ce protocole peut être considéré comme un indicateur du travail de la respiration8. En outre, f, VT, et la ventilation minute sont liés à l'efficacité ventilatoire. Des informations sur le modèle respiratoire peuvent également être obtenues à partir de ces paramètres de ventilateur ainsi que le temps inspiratory et expiratoire. Ce protocole implique également l'évaluation de l'excursion de mur thoracique par la capture vidéo, qui correspond à l'observation par un physiothérapeute de l'excursion de mur thoracique du patient pendant l'exercice de respiration. L'objectif global de cette étude était de trouver une méthode viable et efficace d'exercice de respiration profonde basée sur l'analyse de la consommation d'oxygène, des paramètres ventilatoires et de l'excursion de la paroi thoracique.

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Protocole

Ce protocole était conforme aux principes éthiques de la Déclaration d'Helsinki. La procédure a été expliquée à tous les participants avant le début de l'étude.

1. Dépistage des participants

  1. Recruter 15 femmes en bonne santé dans la vingtaine grâce à un échantillonnage pratique. Vérifiez verbalement les antécédents médicaux. Exclure les participants atteints d'une maladie cardio-pulmonaire.
  2. Expliquez la procédure au participant.
  3. Demandez au participant de s'abstenir de manger et de boire 2 h avant le début de la mesure et d'apporter une chemise noire moulante.

2. Procédure

  1. Préparation de la procédure
    1. Calibrer l'analyseur de gaz qui a intégré les composants d'un pneumotachographe et les compteurs de concentration d'oxygène/dioxyde de carbone 15 à 30 min avant la mesure. Suivez les protocoles du fabricant.
    2. Fixez une caméra vidéo à un trépied à une distance de 1,5 m de la chaise sur la chaise. Préparez-vous à enregistrer une vue latérale du participant assis dans une plage allant du haut du crâne au siège de la chaise.
    3. Demandez au participant qui attend de mettre la chemise noire moulante dans une cabine, et lorsqu'il est prêt, tenez-vous sur le côté de la chaise dans le laboratoire.
    4. Placez trois électrodes (positives, négatives et moulues) sur la peau de la poitrine debout, chacune avec un fil pour se connecter à un émetteur qui se transmet à l'électrocardiographe.
    5. Asseyez le participant confortablement pendant 5 min dans une chaise avec un support arrière à un angle de 70 degrés et, si nécessaire, insérez un petit coussin dans le cou et/ou la région lombaire.
    6. Expliquez au participant une respiration profonde avec un modèle de respiration naturelle (NB) de respirationlente et profonde, en respirant par le nez et en soufflant par la bouche sans tenir compte ou connaissance donnée sur le mouvement spécifique de la poitrine.
    7. Demandez au participant de prendre une respiration profonde naturelle sans aucune orientation. Préparez-vous à commencer la mesure si l'enquêteur est satisfait de la performance respiratoire. Observez le mouvement thoracoabdominal du participant pendant l'inspiration et l'expiration.
  2. Mesure de la respiration profonde avec le modèle du Nouveau-Brunswick
    1. Abonnez le participant avec un masque d'échantillonnage sur la bouche et le nez pour mesurer le gaz expiré. Effectuez un test d'étanchéité : fermez le trou pour le tube d'échantillonnage du masque avec un doigt et demandez au participant de respirer doucement et de confirmer si l'air fuit du masque. Connectez un tube d'échantillonnage au masque pour mesurer les paramètres ventilatoires.
    2. Demandez au participant de s'abstenir de parler pendant la procédure.
    3. Instruisez le participant à se reposer pendant 5 min, et commencez simultanément à enregistrer le gaz expiré et la fréquence cardiaque, ainsi que la capture vidéo. Après la phase de repos de 5 min, demandez au participant de commencer à respirer profondément pendant 5 min avec le modèle du Nouveau-Brunswick. À la fin, demandez au participant de se reposer pendant 5 min.
    4. Continuer l'enregistrement et la mesure tout au long des trois phases.
    5. Effectuez un seul essai en trois phases pour chaque participant.
  3. Phase de repos
    1. Informez la participante que l'expérimentateur enleva le masque et lui permettra une phase d'entracte de 10 min.
    2. Instruisez la participante qu'elle peut s'asseoir et parler au laboratoire, mais ne pas boire. Commencez à chronométrer la phase d'entracte avec un chronomètre au moment de décoller le masque.
  4. Mesure de la respiration profonde avec le modèle de respiration diaphragmatique (DB)
    1. Asseyez le participant comme à l'étape 2.1.5.
    2. Expliquez au participant une respiration profonde avec un modèle de respiration diaphragmatique (DB). Demandez à la participante de lacer ses doigts, placez-les sur son abdomen et respirez profondément par le nez, en élargissant l'abdomen sous les mains, puis en soufflant par la bouche et en rétractant doucement l'abdomen.
    3. Instruisez le participant à pratiquer cette respiration profonde avec le modèle DB jusqu'à ce que l'enquêteur soit satisfait. Observez que l'expansion thoracoabdominal e lieu pendant l'inspiration suivie de sa contraction à l'expiration.
    4. Abonnez le participant avec un masque d'échantillonnage sur la bouche et le nez pour mesurer le gaz expiré. Effectuez un test d'étanchéité : fermez le trou pour le tube d'échantillonnage du masque avec un doigt et demandez au participant de respirer doucement et de confirmer si l'air fuit du masque. Connectez un tube d'échantillonnage au masque pour mesurer les paramètres ventilatoires.
    5. Demandez au participant de s'abstenir de parler pendant la mesure.
    6. Instruisez le participant à se reposer pendant 5 min, et commencez simultanément à enregistrer le gaz expiré et la fréquence cardiaque, ainsi que la capture vidéo. Après la phase de repos de 5 min, demandez au participant de commencer à respirer profondément pendant 5 min avec le modèle DB. À la fin, demandez au participant de se reposer pendant 5 min. Continuer l'enregistrement et la mesure tout au long des trois phases.
    7. Enlevez le masque du participant après la phase de repos de 5 min.
    8. Demandez immédiatement au participant laquelle des deux techniques de respiration profonde était la plus confortable. Enregistrez la réponse du participant sur une feuille de calcul.
    9. Retirez les électrodes, les fils et l'émetteur du participant et laissez-la partir.
    10. Effectuez un seul essai en trois phases pour chaque participant.

3. Mesure des paramètres ventilatoires

  1. Échantillonnez le gaz expiré souffle par souffle à l'aide d'un analyseur de gaz (voir Tableau des matériaux et figure 2).
    1. Mesurer les paramètres ventilatoires suivants : l'apport en oxygène (VO2),la production de dioxyde de carbone (VCO2),la ventilation minute expirée (VE), le taux respiratoire (f), le volume des marées (VT),le temps d'expiration (Te),et le temps d'inspiratoire (T) i).
    2. Mesurer la fréquence cardiaque à l'aide d'un capteur de télémétrie médicale pour l'électrocardiographe (voir tableau des matériaux et figure 2), qui est relié à l'analyseur de gaz.
      REMARQUE: L'analyseur de gaz est exploité à l'aide d'un logiciel informatique fourni par le fabricant (Tableau des matériaux).
  2. Recueillir les données pour chaque phase de 5 min de repos et de respiration profonde pour les modèles NB et DB. Enregistrer les données sur les paramètres ventilatoires en format CSV à l'aide d'un logiciel informatique (voir tableau des matériaux et figure 3,4).
    1. Recueillir des données moyennes pour chaque phase de 5 min de ce protocole. Les données moyennes pour la phase d'ensemble d'option sont obtenues sur une base d'haleine par respiration.
  3. Entrez les données de chaque participant dans le programme de feuilles de calcul (voir tableau des matériaux et figure 5) et déterminez l'écart moyen et standard (DD) pour les phases initiales de repos et de respiration profonde pour nb et DB.

4. Évaluation du modèle respiratoire

  1. Enregistrer le mouvement thoracoabdominal à partir d'une vue latérale du participant à l'aide d'une caméra vidéo (Table des matériaux).
  2. Assurez-vous que la couleur de fond est en contraste frappant avec la silhouette du participant.
  3. Enregistrez l'image vidéo à 1/30 s par image, qui est la vitesse standard pour la caméra vidéo utilisée.
  4. Téléchargez les images de mouvement dans un ordinateur personnel à l'aide du logiciel d'édition vidéo 1 (Tableau des matériaux).
  5. Observez des images vidéo de 5 min des phases de respiration profonde à double vitesse sous évaluation visuelle et classez les modèles de respiration comme costal supérieur, diaphragmatique ou thoracoabdominal. Utilisez le logiciel de montage vidéo 2 (Tableau des matériaux).
    REMARQUE : Les images vidéo sont analysées par un physiothérapeute cardio-pulmonaire (MY).

5. Modèle préféré des participants pour la respiration profonde

  1. Préparer une feuille de calcul pour la réponse du participant.
  2. Demandez au participant laquelle des deux techniques de respiration profonde est la plus confortable après la mesure du modèle DB.
  3. Remplissez la feuille de calcul avec la réponse du participant.
  4. Soyez prêt à écouter la participante si elle veut parler de la procédure. N'incluez pas les commentaires du participant dans l'analyse.

6. Analyse statistique

REMARQUE: Effectuer une analyse statistique à l'aide de logiciels informatiques commerciaux (Table of Materials), puis fournir tous les clics de bouton.

  1. Paramètres ventilatoires
    1. N'analysez pas la phase de repos de 5 min suivant les deux phases de respiration profonde de ce protocole.
    2. Déterminez la moyenne et le DD pour les phases de repos initiales et les phases de respiration profonde pour chaque paramètre.
    3. Utiliser l'analyse bidirectionnelle des mesures répétées de la variance (ANOVA à deux voies) pour évaluer les paramètres ventilatoires et la fréquence cardiaque pour les phases de repos initiales et deux phases de respiration profonde.
      REMARQUE : Le facteur « instruction » comprend deux niveaux NB et DB, et le facteur « phase » a deux niveaux de phase de repos et de respiration profonde.
    4. À l'aide de la méthode Bonferroni, évaluer entre chaque facteur pour la mesure des paramètres, ce qui donne une interaction significative après ANOVA à deux voies.
  2. Classification des modèles respiratoires exposés par les participants, y compris leur modèle préféré pour la respiration profonde.
    1. Catégorisez le nombre de participants en fonction de leur respiration dans la respiration costale supérieure, diaphragmatique ou thoracoabdominal.
    2. Compilez à partir de la feuille de calcul le nombre de participants selon leur modèle préféré de respiration profonde.

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Résultats

Les paramètres ventilatoires et la fréquence cardiaque
D'après les données (figure 5), les modèles du NB et de la DB ont été analysés statistiquement (Figure 6 et tableau 1). Les f, VT et Te ont été trouvés pour avoir une interaction significative (p-lt;0.05, respectivement). Une diminution significative du f a été constatée pour les modèles du Nouveau-Brunswick et de la DB pendant la respiration profonde par rappo...

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Discussion

Par l'utilisation de ce protocole, l'instruction efficace pour la respiration profonde peut être examinée par la consommation d'oxygène, les paramètres ventilatoires, et l'excursion de paroi thoracique. Les participants avaient un âge moyen de 21,6 ans, une masse corporelle moyenne de 51,9 kg, une hauteur moyenne de 159,3 cm et un indice de masse corporelle de 20,5 kg/m2. Aucune incitation n'a été offerte pour participer à ce protocole. Il y a trois étapes critiques dans le protocole. Tout d'abord, en ce qui c...

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Déclarations de divulgation

Les auteurs déclarent qu'ils n'ont pas d'intérêts financiers concurrents.

Remerciements

Les auteurs remercient le Dr Shimpachiro Ogiwara, ancien professeur à l'Université de Kanazawa, et Mme Sandra M. Ogiwara, CSP (Royaume-Uni), BScPT (C), pour l'édition anglaise du manuscrit.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Analyseur de gaz périméMinato Medical Science, Osaka, JaponAE-300S
Logiciel d’analyse de gaz périméMinato Medical Science, Osaka, JaponAT pour Windows
Capteur de télémétrie médicale pour électrocardiographeNihon Kohden, Tokyo, JaponBSM-2401
TableurMicrosoft, https://www.microsoft.com/ja-jpExcel
SPSS Statistical SoftwareIBM, https://www.ibm.com/jp-ja/analytics/spss-statistics-softwareVersion 23.0
Caméra vidéoSony, Tokyo, JaponDCR-SR 100
Logiciel de montage vidéo 1Sony, Tokyo, JaponPlayMemories Home Logiciel
de montage vidéo 2Adobe, https://www.adobe.com/jp/Premiere Elements 11

Références

  1. Yokogawa, M., et al. Comparison of two instructions for deep breathing exercise: non-specific and diaphragmatic breathing. Journal of Physical Therapy Science. 30, 614-618 (2018).
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  3. Cahalin, L. P., Braga, M., Matsuo, Y., Hernandez, E. D. Efficacy of diaphragmatic breathing in persons with chronic obstructive pulmonary disease: A review of the literature. Journal of Cardiopulmonary Rehabilitation. 22, 7-21 (2002).
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  14. Faul, F., Erdfelder, E., Lang, A. -G., Buchner, A. G*Power 3: A flexible statistical power analysis program for the social, behavioral, and biomedical sciences. Behavior Research Method. 39, 175-191 (2007).
  15. Reychler, G., et al. Incentive spirometry and positive expiratory pressure improve ventilation and recruitment in postoperative recovery: A randomized crossover study. Physiotherapy Theory and Practice. 35, 199-205 (2019).

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Réimpressions et autorisations

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