Articolo metodologico

Effetti delle mascherine chirurgiche sulla funzione cardiopolmonare in soggetti sani

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DOI:

10.3791/62121

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12 febbraio 2021

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1Department of Rehabilitation Medicine, The Fifth Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University, 2The Rehabilitation Medicine Lab of Guangzhou Medical University, 3Guangzhou Key Laboratory of Enhanced Recovery after Abdominal Surgery, The Fifth Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University, 4Department of Rehabilitation Therapy, Guangzhou Medical University, 5Department of Rehabilitation Medicine, The Sixth Affiliated Hospital of Sun Yat-sun University

* These authors contributed equally

In questo articolo

Sommario

Studiamo l'effetto delle mascherine chirurgiche sulla funzione cardiopolmonare sulla base di un test da sforzo cardiopolmonare (CPET). Questo studio mostra che le mascherine chirurgiche riducono la capacità di esercizio cardiopolmonare e la ventilazione nei soggetti giovani sani e l'uso di maschere potrebbe influenzare la capacità di esercizio aerobico più nei soggetti di sesso femminile che in quelli di sesso maschile.

Abstract

Studiamo l'effetto delle mascherine chirurgiche sulla funzione cardiopolmonare sulla base di un test da sforzo cardiopolmonare (CPET). Questo studio mostra che le mascherine chirurgiche riducono la capacità di esercizio cardiopolmonare e la ventilazione nei soggetti giovani sani e l'uso di maschere potrebbe influenzare la capacità di esercizio aerobico più nei soggetti di sesso femminile che in quelli di sesso maschile.

Introduzione

Indossare una mascherina nelle aree pubbliche potrebbe impedire la diffusione di una malattia infettiva impedendo sia l'inalazione di goccioline infettive che la loro successiva esalazione e diffusione1. Sebbene l'effetto di ridurre il rischio di trasmissione di virus respiratori rimanga controverso, indossare maschere rimane uno dei modi principali che le persone nella comunità hanno scelto per prevenire la diffusione di goccioline tra gli individui nella vita quotidiana 2,3,4.

Diversi tipi di maschere hanno effetti diversi sull'aumento della resistenza espiratoria e della resistenza inspiratoria5. Nel frattempo, durante una pandemia di malattie respiratorie, le persone (comprese le persone sane e i pazienti con malattie cardiopolmonari) potrebbero aver bisogno di indossare maschere per lungo tempo per svolgere le attività quotidiane. Tuttavia, ci sono pochi studi sull'effetto dell'uso di una maschera sulla funzione cardiopolmonare.

Il test da sforzo cardiopolmonare (CPET) è un importante mezzo di valutazione del rischio di riabilitazione cardiovascolare che riflette vari parametri della funzione cardiopolmonare dell'organismo durante l'esercizio con carico crescente ed è considerato il gold standard per il test della riserva cardiopolmonare2. Utilizziamo la CPET in diverse condizioni (mask-on e mask-off) per studiare le variazioni dei parametri di funzione cardiopolmonare di soggetti giovani sani, per valutare l'interferenza delle maschere in modo oggettivo e quantitativo sulla riserva cardiorespiratoria e sulla resistenza all'esercizio da una nuova prospettiva metodologica per guidare l'applicazione delle maschere in particolare per la pandemia di malattie infettive respiratorie. Sebbene sia stato suggerito che le mascherine FFP2/N95 siano più efficaci delle mascherine chirurgiche nel ridurre l'esposizione alle infezioni virali, le mascherine medico-chirurgiche sono più comode e comuni da ottenere e utilizzare rispetto alle mascherine FFP2/N95. Pertanto, questo studio si concentra solo sugli effetti delle maschere chirurgiche mediche sulla funzione cardiopolmonare.

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Protocollo

Il progetto clinico è stato approvato dall'Associazione di Etica Medica del Quinto Ospedale Affiliato dell'Università di Medicina di Guangzhou (n. KY01-2020-06-06) ed è stato registrato presso il China Clinical Trial Registration Center (n. ChiCTR2000033449) e dal titolo "Gli effetti delle mascherine sulla funzione cardiopolmonare e sugli arti inferiori".

1. Reclutamento dei partecipanti

  1. Includere soggetti tra i 18 e i 26 anni: che possono superare il test PAR-Q6; sono fisicamente sani; senza esperienza di formazione sportiva professionale; e in grado di comprendere l'esperimento e di collaborare volontariamente con l'intero processo di test.
  2. Escludere i soggetti: con malattie cardiovascolari e malattie respiratorie; con disfunzione motoria degli arti inferiori causata da altre patologie; che non possono collaborare con l'esperimento; e fumatori7.
  3. Ottenere il consenso informato scritto da parte di ciascun soggetto prima della sua partecipazione.
  4. Informare il soggetto che le attività faticose sono vietate 48 ore prima del test e durante il test e che cibo e bevande (tranne l'acqua) non sono consentiti 2 ore prima del test.
  5. Raccogli le informazioni di base dei soggetti (nome, sesso, data di nascita, altezza, peso).
  6. Assegna in modo casuale i soggetti in due gruppi in base alla tabella delle cifre generata da SPSS. Il gruppo 1 ha ricevuto prima la CPET nella condizione di mascheramento seguito da 48 ore di washout, quindi ha ricevuto la CPET nella condizione di mascheramento. Il gruppo 2 ha ricevuto prima CPET nella condizione di mascheramento seguito da 48 ore di washout, quindi ha ricevuto CPET nella condizione di mascheramento.

2. Impostazione del laboratorio e preparazione delle attrezzature

  1. Impostare la temperatura del laboratorio a 25 °C e dotarsi di attrezzature di primo soccorso.
  2. Calibrare l'analizzatore di funzione cardiopolmonare per garantire l'accuratezza del test CPET, inclusa la calibrazione del sensore di flusso, la calibrazione dell'aria interna, la calibrazione dell'analisi dei gas e la calibrazione della frequenza respiratoria.
    NOTA: Per la calibrazione dell'analisi dei gas, utilizzare concentrazioni di CO2 al 5% e O2 al 16% e N2 per l'equilibrio.

3. Spirometria

  1. Chiedi al soggetto di sedersi in posizione eretta senza appoggiarsi allo schienale della sedia, con i piedi a terra, ma senza inclinare i piedi. Chiedi loro di tenere la testa a un livello naturale o leggermente inclinata verso l'alto, ma di non piegare la testa verso il basso o piegarsi.
  2. Test della capacità vitale forzata (FVC): chiedere al soggetto di respirare con calma per 5 secondi, inspirare con forza e poi espirare con forza per 6 secondi. Infine, inspira e continua a respirare con calma. Eseguire l'intera procedura sotto la guida di un medico o di un fisiologo dell'esercizio con formazione formale.
  3. Test di massima ventilazione volontaria (MVV): chiedere al soggetto di respirare con calma quattro o cinque volte. Quindi ripetere il respiro continuamente per 12 s o 15 s alla massima ampiezza respiratoria e alla velocità respiratoria più veloce dopo che la linea di base con volume espiratorio è stabile (Figura 1).
    NOTA: Se il soggetto non si comporta bene durante il test di funzionalità polmonare statico, gli verrà chiesto di eseguire i test ancora una volta dopo un riposo di 3 minuti. Se il soggetto fallisce il test due volte, escludi il soggetto.

4. Test da sforzo cardiopolmonare (CPET)

  1. Preparazione della materia per il CPET
    1. Introduci brevemente il processo all'argomento.
    2. Raschiare i peli del corpo nella posizione degli elettrodi dell'elettrocardiografo (ECG) (da V1 a V6), quindi utilizzare alcol al 75% per rimuovere peli e grasso in eccesso.
      NOTA: V1 è il 4° spazio intercostale a destra dello sterno. V2 è il 4° spazio intercostale, a sinistra dello sterno, V3 è tra gli elettrodi V2 e V4, V4 è il 5° spazio intercostale sulla linea medioclavicolare, V5 è il 5° spazio intercostale, sulla linea ascellare anteriore, e V6 è il 5° spazio intercostale sulla linea medio-ascellare sinistra. Posizionare gli elettrodi degli arti per le braccia nelle aree sottoclavicolari e posizionare gli elettrodi degli arti per le gambe posizionati sul tronco a livello della costola inferiore. Il posizionamento dell'elettrodo deve essere laterale per evitare artefatti da movimento eccessivo durante il ciclo.
    3. Posizionare gli elettrodi ECG e collegarli ai fili ECG a 12 derivazioni.
    4. Fissare l'elettrocardiogramma al torace utilizzando una cinghia (Figura 2).
    5. Scegliete una maschera che si adatti alle dimensioni del viso del soggetto e fissatela saldamente al viso per assicurarvi che non vi sia spazio tra la maschera e il viso (Figura 3).
      NOTA: Il tester potrebbe usare la mano per premere delicatamente sul giubbotto ed espirare leggermente per assicurarsi che non ci siano spazi vuoti.
    6. Fissare il flussometro sullo sfiato e quindi fissare il dispositivo K4 sul giubbotto (Figura 4).
    7. Sedersi sul sedile e regolare l'altezza del manubrio in una posizione comoda per il soggetto.
    8. Afferrare il manubrio con entrambe le mani e premere i pedali con i piedini bilaterali per assicurarsi che l'articolazione del ginocchio destro si pieghi con flessione a 30°.
    9. Posizionare un bracciale per la pressione sanguigna sulla parte superiore destra del braccio per la registrazione dinamica della pressione sanguigna. Posizionare un dito sull'ossigeno del polso sul dito indice sinistro per la registrazione dinamica dell'ossigeno nel sangue.
    10. Calcola i parametri di resistenza all'esercizio/aumento incrementale al minuto (W) del soggetto e imposta il piano di resistenza progressiva per la fase8 dell'esercizio.
      NOTA: Resistenza all'esercizio (maschio) = [(altezza - età) * 20 - (150 + 6 * peso)] / 100
      Resistenza all'esercizio (femminile) = [(altezza - età) * 14 - (150 + 6 * peso)] / 100
  2. Fase di esecuzione del CPET
    NOTA: Chiedere al soggetto di non parlare durante l'intera procedura per evitare espirazioni e inspirazioni extra durante il parlato, che potrebbero influire sull'accuratezza dei dati cardiopolmonari. Chiedi al soggetto di alzare la mano per indicare se ci sono domande o disagi che provocano l'interruzione del test.
    1. Fare clic sul pulsante Start per attivare il cicloergometro tramite tester.
    2. Mantenere una postura seduta statica per 2 minuti (fase di riposo).
    3. Iniziare a pedalare per 2 minuti (fase di riscaldamento: resistenza a 0 W, velocità a 60 giri/min).
    4. Continuare a pedalare fino al momento in cui il soggetto non è stato in grado di mantenere o mostrare i segni finali (Ramp Exercise stage: Resistenza incrementale, Resistenza X watt al minuto, 60 giri/min).
      NOTA: La resistenza X watt al minuto si basa sulle formule del passaggio 4.1.10.
    5. Chiedere al soggetto di pedalare per 3 minuti (fase di raffreddamento: resistenza a 0 W, velocità a 40 giri/min).
    6. Mantenere la postura seduta statica per 3 minuti per l'osservazione dei segni vitali (fase di osservazione).
      NOTA: I criteri per l'interruzione sono i seguenti: i soggetti sono incoraggiati ad allenarsi fino alla loro massima resistenza o fino a quando i medici non terminano l'esercizio a causa di sintomi come alterazioni ischemiche dell'ECG, ectopia complessa, blocco cardiaco di secondo o terzo grado, caduta della pressione sistolica >20 mm Hg dal valore più alto durante il test, ipertensione (>250 mm Hg sistolica; >120 mm Hg diastolica), grave desaturazione (saturazione di ossiemoglobina (SpO2 ) ≤ 80%), sintomi e segni di grave ipossiemia (pallore improvviso, perdita di coordinazione, confusione mentale, vertigini, svenimento), segni di insufficienza respiratoria o esaurimento (Borg ≥ 17-18 punti) non è riuscito a mantenere la velocità di ciclo (inferiore a 40 giri/min). Il test verrà terminato immediatamente se i soggetti mostrano un affaticamento verbale o fisico estremo7, inferiore a 40 giri/min.
    7. Rimuovere l'apparecchiatura di acquisizione dati, la maschera facciale, il giubbotto e gli elettrodi ECG.

5. CPET dopo il test

  1. Utilizzare la scala di valutazione dello sforzo percepito (RPE) per misurare i livelli di intensità dell'attività fisica che sono apparentemente correlati alla frequenza cardiaca (FC) durante l'esercizio 9,10.
  2. Usa la scala di Borg (scala 6-20) per valutare lo sforzo dell'allenamento di resistenza 11. Un punteggio di 6 rappresenta un'attività di riposo senza sforzo e un punteggio di 20 rappresenta un esercizio completo.

6. Analisi statistica

  1. Analizzare i dati utilizzando il software SPSS (versione 25) e la metodologia a cui si fa riferimento nello studio precedente12.
  2. Presentare i dati parametrici come media e deviazione standard (SD) se normalmente distribuita o mediana in caso contrario.
  3. Assegnare i soggetti in gruppi maschili o femminili per l'analisi statistica, rispettivamente.
  4. Utilizzare il test t accoppiato per confrontare le differenze dei parametri CPET tra i soggetti in condizioni di maschera e maschera. La significatività statistica è P < 0,05.

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Risultati

In questo studio pilota sono stati reclutati dieci soggetti (cinque maschi e cinque femmine) del Dipartimento di Medicina Riabilitativa dell'Università di Medicina di Guangzhou. I partecipanti avevano caratteristiche basali simili, come l'età (età media: maschi 21,00 ± 1,58 anni; femmine 21,20 ± 0,45 anni) e forma fisica [attività sportiva e indice di massa corporea (BMI)]. Non ci sono state differenze significative in termini di età, altezza o BMI tra i gruppi maschili e femminili. Inolt...

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Discussione

Il CPET fornisce preziose informazioni sulle funzioni complete dei sistemi cardiovascolare, di ventilazione e dei muscoli scheletrici13. Abbiamo proposto un protocollo CPET sulle condizioni di mascheramento e smascheramento per esplorare l'effetto della mascherina chirurgica sulla funzione cardiopolmonare in soggetti giovani sani.

La progettazione di questo protocollo si basava su tre punti principali. In primo luogo, abbiamo reclutato giovani studenti universitari sani...

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Dichiarazioni

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ringraziamenti

Questo studio è stato sostenuto dalla National Natural Science Foundation for Young Scientists of China (No.81902281); Progetto di orientamento generale della Commissione per la salute e la pianificazione familiare di Guangzhou (n. 20191A0011091 e 20201A011108), del Dipartimento provinciale dell'istruzione del Guangdong (n. 2019KQNCX119) e del Guangzhou Key Laboratory Fund (n. 201905010004). Questo studio ringrazia anche Lixin Zhang, Peilin Ruan, Kaihang Ji e Gulifeiya Tuerxun della Guangzhou Medical University per la raccolta dei dati.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Sistema di test cardiopolmonareCOSMED Srl - ItaliaK4b2Ciclo di apparecchiature per funzioni polmonari
per CPETCOSMED Srl - Italiaergoline 100Pcicloergometro 100 P con BP
Ectrocardiografo COSMED Srl - ItaliaQuark T12x12 canali ECG Street Test Unit
MascheraCOSMED Srl - ItaliaPiccola, Media, GrandeMaschera V2 Software
COSMED Srl - ItaliaPFT SUITEPC
Software Maschere chirurgiche

Riferimenti

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