חקירה לנשימה עמוקה באמצעות מדידה של מזגנים פרמטרים ותצפית על דפוסי נשימה
16 בספטמבר 2019
כאן, אנו מציגים פרוטוקול להערכת שתי דפוסי נשימה עמוקים של נשימה טבעית וסרמטית לאפקטיביות שלהם וקלות ההוצאה להורג. 15 משתתפים נבחרו, באמצעות מנתח גז electrocardiograph ו פג למדידת הפרמטרים מאווררים, יחד עם הערכה חזותית על ידי לכידת וידאו של תנועת הבטן thoracoabdominal
הפרוטוקול שלנו הוא משמעותי כפי שהוא מספק שיטת נשימה יעילה שניתן לבצע באופן עצמאי על ידי הפרט. היתרון של טכניקה זו הוא שהיא יכולה להעריך פרמטרים רציפים וכמותיים של אוורור. בהשוואה לשיטות אחרות, המודדות את כמות נשימות כתפוגה.
טכניקה זו יכולה להיות מורחבת לקראת ההוראה של פעילות גופנית נשימה או פעולה על המטופל או מניסיונו, חולים מתקשים לתאם את תנועת החזה עם הרחבת הבטן במהלך הנשימה. בהתבסס על פרוטוקול היצרן, לכייל את מנתח הגז שיש לו רכיבים משולבים של pneumatograph וחמצן פחמן דו חמצני ריכוז מטרים. צרף מצלמת וידאו חצובה במרחק של 1.5 מטרים מהכיסא עליו ישב המשתתף.
היכונו להקליט תצוגה משנית של המשתתף היושב בטווח מהחלק העליון של הגולגולת למושב הכיסא. ודא שהניגודיות בין המשתתף לצבע הרקע ברורה. הקלט את תמונת הווידאו במהירות של 1 מעל 30 שניות למסגרת שהיא המהירות הסטנדרטית עבור מצלמת הווידאו המשמשת.
מניחים שלוש אלקטרודות של העור של החזה בעמידה, כל אחד עם חוט כדי להתחבר למשדר המעביר אל האלקטרוקרדיוגרף. שב את המשתתף בנוחות במשך חמש דקות בכיסא עם תמיכה בגב בזווית של 70 מעלות, והכנס כרית קטנה באזור הבא ו/או המותני. הסבר למשתתף נשימה עמוקה עם דפוס נשימה טבעי של נשימות איטיות ועמוקות, נשימה דרך האף ונושף דרך הפה ללא התחשבות או ידע על תנועה ספציפית של החזה.
בקשו מהמשתתפים לקחת נשימה עמוקה טבעית ללא כל הדרכה. שימו לב לתנועת thoracoabdominal של המשתתף במהלך השראה ותפוגה. עכשיו, להתאים את המשתתף עם מסכת דגימה על הפה והאף למדידת הגז שפג תוקפו.
כדי לבצע בדיקת חותם, סגרו את החור לצינור הדגימה במסכה באצבע ובקשו מהמשתתף לנשום בעדינות ולאשר אם האוויר דולף מהמסכה. חבר אמבט דגימה המצויד במנתח גז למסכה למדידת פרמטרי האוורור. בקש מהמשתתף להימנע מלדבר במהלך ההליך.
הורה למשתתף לנוח במשך חמש דקות ובמקביל להתחיל בלכידת וידאו. הפעל מנתח גז ולהתחיל ניטור קצב הלב. נתונים ממנתח הגז מוצגים במחשב.
קצב הלב נמדד על ידי חיישן טלמטריה המחובר למנתח הגז. לאחר שלב המנוחה של חמש דקות, הנחה את המשתתף להתחיל בנשימה עמוקה במשך חמש דקות עם דפוס נשימה טבעי. המשך להקליט ולמדוד לאורך שלושת שלבי המנוחה, הנשימה העמוקה והמנוחה.
בהפסקת נשימה עמוקה, הנחה את המשתתף לנוח במשך חמש דקות. בצע ניסוי אחד בלבד עבור כל משתתף ויש לי שלב הפסקה של עשר דקות לפני שתמשיך. שמור נתונים אלה בפרמטרי האוורור בתבנית CSV.
כדי להתחיל במבחן הנשימה הסרעפת, יש להושיב את המשתתף בכיסא. הסבר למשתתף נשימה עמוקה עם דפוס הנשימה הסרעפת. בקשו מהמשתתפים לשרוך את אצבעותיו, למקם אותן על בטנו ולקחת נשימה עמוקה דרך האף, להרחיב את הבטן מתחת לידיים ואז לנשוף דרך הפה, ולכווץ בעדינות את הבטן.
הורה למשתתף לתרגל נשימה עמוקה זו עם דפוס הנשימה הסרעפני עד שהחוקר יהיה מרוצה. שימו לב שהתרחבות thoracoabdominal מתרחשת במהלך השראה ואחריה התכווצות על תפוגה. התאימו את המשתתף עם מסכת הדגימה על הפה והאף למדידת הגז שפג תוקפו.
בצעו כמבחן חותם כבעבר. חבר את צינור הדגימה למסכה למדידת פרמטרי האוורור. בקש מהמשתתף להימנע מלדבר במהלך המדידה.
הורה למשתתף לנוח במשך חמש דקות ובמקביל להתחיל בלכידת וידאו. הפעל מנתח גז ולהתחיל ניטור קצב הלב. לאחר שלב מנוחת חמש דקות, הורה למשתתף להתחיל לנשום עמוק במשך חמש דקות עם דפוס נשימה דיאפרגמטי.
המשך להקליט ולמדוד לאורך שלושת שלבי המנוחה, הנשימה העמוקה והמנוחה. בהפסקת נשימה עמוקה, הנחה את המשתתף לנוח במשך חמש דקות. בצע גירסת ניסיון אחת בלבד עבור כל משתתף.
שמור את הנתונים בפרמטרי האוורור בתבנית CSV. תוריד את המסכה מהמשתתף לאחר שלב המנוחה של חמש הדקות האחרונות. שאל את המשתתף מיד איזו משתי טכניקות הנשימה העמוקות הייתה נוחה יותר.
הקלט את תגובת המשתתף בלוח. מנתח הגז מודד פרמטרים אוורוריים כגון ספיגת חמצן, תפוקת פחמן דו חמצני, אוורור דקה שפג תוקפו, קצב הנשימה, נפח הגאות והשפל, זמן תפוגה וזמן השראה. לקבוע את הממוצע ואת סטיית התקן עבור המנוחה הראשונית ואת שלבי הנשימה העמוקה לנשימה טבעית ונשימה דיאפרגמטית.
העלה את תמונות התנועה למחשב אישי באמצעות תוכנה לעריכת וידאו. שימו לב לתמונות וידאו של חמש דקות של שלבי הנשימה העמוקים במהירות כפולה תחת הערכה חזותית, וסווגו את דפוסי הנשימה כעלויות עליונות, דיאפרגמטיות או thoracoabdominal. במחקר זה, פרמטרים אוורור הראו הבדל משמעותי בקצב הנשימה, נפח הגאות והשפל, ואת זמן התפוגה בין דפוס הנשימה הטבעי דפוס הנשימה הסרעפת.
בין פרמטרי האוורור, קצב הנשימה, נפח הגאות והשפל ותנאי התפוגה נמצאו בעלי אינטראקציה משמעותית עם P-value פחות מ-0.05. ירידה משמעותית בקצב הנשימה נמצאה הן עבור דפוסי הנשימה הטבעיים והן עבור דפוסי הנשימה הסרעפת במהלך נשימה עמוקה בהשוואה לשלבי המנוחה הראשוניים. קצב הנשימה ודפוס הנשימה הטבעי ירדו במידה רבה בהשוואה לזה של דפוס הנשימה הסרעפת.
נפח הגאות והשפל ותנאי התפוגה חשפו עלייה משמעותית בנשימה עמוקה בהשוואה לשלבי המנוחה הראשוניים. העלייה בדפוס הנשימה הטבעי הייתה גדולה יותר בהשוואה לתבנית הנשימה הסרעפת. חשוב שהמנוחה תגיע לפני שלב הנשימה העמוקה והמשתתף יימנע מאכילה, שתייה ודיבור.
וללבוש חולצה שחורה צמודה מנוגדת לקיר להערכה חזותית. שיטה חלופית להליך זה תהיה לנתח את שלב המנוחה לאחר הנשימה כדי לקבוע את ההשפעה על פרמטרים אוורור. בנוסף, ניתן להשוות את הפרמטרים האוורור לפני ואחרי תרגיל הנשימה העמוקה.
זה עלול לגרום לשינוי בפרמטרים האוורור אם המשתתפים הופכים בקיאים בשני דפוסי הנשימה העמוקה. טכניקה זו יכולה במידה לחקור כיצד פרמטרים אוורור אצל קשישים ואנשים של עליון וצד עם צורות שונות של מחקר זה.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מאמר זה מציג פרוטוקול להערכת היעילות וקלות הביצוע של שתי תבניות נשימה עמוקה: נשימה טבעית ונשימה סרעופית. המחקר כלל חמישה עשר משתתפים והשתמש באלקטרוקרדיוגרף ובמנתח גזים נשפים למדידת פרמטרים של אוורור, לצד הערכות חזותיות באמצעות הקלטת וידאו של תנועת בית החזה והבטן.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדעי
- פיזיולוגיה נשימתית
- טכניקות נשימה
- הערכה ונטילטורית
רקע
- הפרוטוקול מאפשר ביצוע עצמאי של שיטות נשימה.
- הוא מספק מדידות רציפות וכמותיות של פרמטרים ונטילטוריים.
- קיימים אתגרים בתיאום תנועת החזה עם התרחבות הבטן במהלך תרגילי נשימה.
- כיול של אנליזר הגז חיוני למדידות מדויקות.
מטרת המחקר
- להערכת היעילות של דפוסי נשימה טבעיים וסרעפתיים.
- לספק שיטה להערכה כמותית של טכניקות נשימה.
- להקל על הדרכת תרגילי נשימה עבור מטופלים.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- בחירה של חמישה עשר משתתפים למחקר.
- שימוש באלקטרוקרדיוגרף לניטור פעילות הלב.
- הפעלה של מנתח גזים נשפירים למדידות וেন্টিלטוריות.
- צילום וידאו להערכה חזותית של תנועת בית החזה והבטן.
תוצאות עיקריות
- הפרוטוקול מאפשר הערכה יעילה של דפוסי נשימה.
- המשתתפים היו מסוגלים לבצע את שיטות הנשימה באופן עצמאי.
- נתונים כמותיים על פרמטרים של ונטילציה נאספו בהצלחה.
- הערכות חזותיות סיפקו תובנות נוספות לגבי תיאום הנשימה.
מסקנות
- המחקר מדגים שיטה מהימנה להערכת טכניקות נשימה.
- התוצאות מעידות על פוטנציאל ליישומים רחבים יותר בהדרכת מטופלים.
- מחקרים עתידיים יוכלו לבחון שיפורים נוספים של הפרוטוקול.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
פרוטוקול זה מספק שיטה סטנדרטית להערכת טכניקות נשימה באמצעות מדידה כמותית של פרמטרי אוורור וסיווג חזותי של תבניות. הוא תומך בתיקוף מטרות בפיזיולוגיה של מערכת הנשימה על ידי מתן אפשרות להערכה הדירה של השפעות התערבות על יעילות האוורור. גישה זו מסייעת בהפחתת סיכונים מכניסטיים במודלים פרה-קליניים על ידי בידוד משתנים נשימתיים ולכידת פלטיים תפקודיים הרלוונטיים למחקרים ריאתיים ונוירו-מוסקולריים.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביו-פרמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: מאפשר בחינה של היפותזות טיפוליות הקשורות לתפקוד נשימתי ולבקרה נוירו-מוסקולרית.
- ערך תפעולי: מספק נתונים כמותיים, נשימה אחר נשימה, על צריכת חמצן, נפח שוטף וקצב נשימה לצורך השוואה אובייקטיבית.
- ערך ניבוי: תומך בהפחתת סיכונים ביולוגיים על ידי אישור מעורבות המטרה באמצעות שינויים מדידים ביעילות האוורור.
סריקה ופיתוח בדיקות (Assay)
- מוכנות הבדיקה: מכינה מערכות ביולוגיות ממתוקפות לסריקות המשך על ידי קביעת פרמטרי הנשמה בסיסיים.
- שחזוריות: מבצעת סטנדרטיזציה של פרוטוקולי המדידה בין המשתתפים באמצעות מנתחי גזים מכויילים ותיעוד וידאו מסונכרן.
- قابליות להרחבה: תומכת בשימוש חוזר בפלטפורמה באמצעות ייצוא נתונים לקובצי CSV ותהליכי עבודה סטנדרטיים לסיווג וידאו.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- רלוונטיות למחלה: מספק מערכת בעלת רלוונטיות למחלה לצורך חקר תפקוד נשימתי לקוי במודלים של מחלות נוירו-מוסקולריות או ריאתיות.
- המשכיות תרגומית: מגשר בין שלב הגילוי לאימות פרה-קליני באמצעות אספקת מדדים עקביים לאורך שלבי המנוחה, ההתערבות וההחלמה.
- החלטות מותאמות סיכון: מאפשר הערכה של השפעות תרכובות או השפעות גנטיות על דפוסי נשימה, במטרה לגבש קריטריונים להמשך קידום המחקר.
שילוב זרימת עבודה וצינור עיבוד
השיטה משתלבת בזרימות עבודה של ביולוגיית גילוי על ידי אספקת תוצאות פונקציונליות המשלימות את מאמצי התיקוף של מטרות מולקולריות וגנטיות.
- ביולוגיה של גילוי: תומכת בבדיקת השערות באמצעות מדידה של שינויים בפרמטרים של הנשמה כפלט תפקודי של מודולציה של מסלולים נשימתיים.
- סריקה: מספקת פלטים כמותיים המוכנים לאנליזה, כולל נפח נשימה לדקה בנשיפה וספיגת חמצן לצורך הערכת תרכובות.
- אנליטיקה: מייצרת השוואות סטטיסטיות של קצב הנשימה, נפח השאיפה (tidal volume) וזמן הנשיפה כדי לאפשר השוואות בין תנאים שונים.
- מחקר תרגומי: מקשר לרצף פרה-קליני באמצעות תכנון של מדידות חוזרות וניטור של שלב ההחלמה.
- שימוש חוזר ארגוני: מבססת יכולת ניתנת לשימוש חוזר לטיפוס פנוטיפי נשימתי לאורך מספר חזרות של מחקרים ומערכות מודל.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון בחיזוי על ידי הפחתת העמימות המכנית בהערכת תפקודי הנשימה.
- ערך תפעולי: מבטיח סטנדרטיזציה ויכולת שחזור באמצעות ניתוח גזים, ECG ובקיית וידאו מסונכרנים.
- ערך אסטרטגי: משפר החלטות לגבי המשך או הפסקת הניסוי (go/no-go) באמצעות אספקת נתונים כמותיים ואובייקטיביים על יעילות הנשימה.
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בתעדוף מותאם סיכון על ידי זיהוי התערבויות המשנות באופן משמעותי את פרמטרי הנשימה.
שיקולי יישום
- נדרשת מומחיות בפיזיולוגיה של הנשימה ובביומכניקה לצורך מיקום נכון של האלקטרודות והגדרת הווידאו.
- תלוי במנתחי גזים מכויילים עם פנומטוגרף משולב ומדדי ריכוז גז.
- מחייב סטנדרטיזציה בין צוותים לצורך סיווג וידאו עקבי של דפוסי נשימה (עלטתית-שריבית, סרעפתית, תורקו-אבדומינלית).
- כולל שיקולי התאמה בעת יישום על מערכות מודלים או אוכלוסיות משתתפים שונות.
- מוגבל על ידי הצורך בתנאים סביבתיים מבוקרים, כולל לבוש בעל ניגודיות מוגברת ותנאי סביבה יציבים לצילום הווידאו.
שאלות נפוצות בביו-פארמה
Chapters in this video
0:04
Title
0:58
Procedure
2:22
Measurement of Deep Breathing with the Natural Breathing Pattern
3:40
Measurement of Deep Breathing with the Diaphragmatic Breathing Pattern
5:33
Assessment of the Breathing Pattern
6:13
Results: Natural Breathing Pattern and Diaphragmatic Breathing Pattern
7:12
Conclusion
