Hier presenteren we een protocol om twee diepe Ademhalings patronen van natuurlijke en diafragmatische ademhaling te beoordelen op hun effectiviteit en gemakkelijke uitvoering. Vijftien deelnemers werden geselecteerd, gebruikmakend van een elektrocardiograaf en een verlopen gasanalysator voor het meten van de ventilatie parameters, samen met visuele beoordeling door video-opname van thoracoabdominale beweging.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Onderzoek naar diepe ademhaling door meting van beademings parameters en observatie van Ademhalings patronen
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
In dit protocol, twee diepe ademhaling patronen werden aangetoond aan 15 deelnemers om te bepalen van een eenvoudige maar effectieve methode van ademhaling oefening voor toekomstige toepassing in een klinische setting. De vrouwen in hun twintigers zaten comfortabel in een stoel met rugsteun. Ze werden uitgerust met een luchtdicht masker aangesloten op een gasanalysator. Drie elektroden werden geplaatst op de borst aangesloten op een draadloze zender voor het doorsturen naar de elektrocardiograaf. Ze hebben een rustfase van 5 minuten uitgevoerd, gevolgd door 5 minuten diepe ademhaling met een natuurlijk ademhalingspatroon, eindigend met een rustfase van 5 minuten. Dit werd gevolgd door een pauze van 10 minuten voor aanvang van de tweede instructie fase van het vervangen van het natuurlijke ademhalingspatroon met het diafragma van de diafragmatische ademhaling. Tegelijkertijd vond het volgende plaats: a) continue inzameling, meting en analyse van het verlopen gas om de Ademhalings parameters op adem te brengen; b) meting van de hartslag door een elektrocardiograaf; en c) video van de thoracoabdominale beweging van de deelnemer vanuit een lateraal aspect. Uit de video-opname voerden de onderzoekers visuele observatie uit van de vooruitspoelen beweging-beelden gevolgd door classificatie van de Ademhalings patronen, waarbij werd bevestigd dat de deelnemers de methode van diepe ademhaling hadden uitgevoerd volgens de instructies. De hoeveelheid zuurstofopname toonde aan dat het Ademhalings werk tijdens diepe ademhaling daalde. De resultaten van de verlopen minuten ventilatie, ademhalingsfrequentie en getijden volume bevestigden een verhoogde beademings efficiëntie voor diepe ademhaling met het natuurlijke ademhalingspatroon in vergelijking met dat met het diafragmatische ademhalingspatroon. Dit protocol suggereert een geschikte methode van instructie voor het beoordelen van diepe ademhalingsoefeningen op basis van zuurstofverbruik, ademhalings parameters en borstwand excursie.
Inleiding
De cardiopulmonale fysiotherapeut behandelt normaalgesproken de patiënt volgens de behoeften en vereisten van het individu. Echter, in het algemeen, de patiënt wordt overgelaten om te voeren preoperatieve diepe ademhaling oefening door hem/haarzelf. Daarom is het noodzakelijk om een eenvoudige en effectieve instructie methode te vinden voor de patiënt om diepe ademhalingsoefeningen uit te voeren1.
Diafragmatische ademhaling is zo'n ademhalingsoefening en een methode van ademhalingscontrole2,3. De therapeutische uitkomst van deze methode omvat een vermindering van het Ademhalings werk en de verbetering van de efficiëntie van het ademen van2,3, en dit brengt een toename van het getijden volume met als gevolg een afname van de ademhalingsfrequentie. Echter, sommige onderzoekers hebben erop gewezen dat diafragmatische ademhalingsoefening asynchrone en paradoxale beweging van de ribbenkast kan veroorzaken als gevolg van abdominale excursies bij sommige patiënten4,5. In dergelijke gevallen kan het gebruik van het natuurlijke ademhalingspatroon van een patiënt werkzaam zijn. Met betrekking tot de kwestie van de diepe ademhaling effectief als een middel van een vermindering van de mechanische werk van de ademhaling en verbetering van de ventilatie-efficiëntie, het kan nuttig zijn om te kwantificeren van de Ademhalings parameters door het gebruik van een gasanalysator.
Het is bekend dat cardiopulmonale oefening testen wordt uitgevoerd met behulp van een gasanalysator6,7. Sommige onderzoekers8,9 hebben gerapporteerd meting voor diafragmatische ademhaling met een gasanalysator bij patiënten met chronische obstructieve longziekte. Jones et al.8 vergeleken diafragmatische ademhaling, pursed-lip ademhaling, en een combinatie van beide, met die van spontane ademhaling. Tijdens deze drie Ademhalings methoden werden het zuurstofverbruik (VO2) en de ademhalingsfrequentie (f) gemeten, waaruit bleek dat een hogere rust vo2 verklaard kan worden door het toegenomen mechanische werk van de ademhaling8. Ito et al.9 onderzocht het onmiddellijke effect van diafragmatische ademhaling of respiratoire spier stretch op VO2, f en Tidal volume (VT). We kunnen verwachten van de resultaten van de bovengenoemde studies dat soortgelijk bewijsmateriaal kan worden verkregen door toepassing van soortgelijke ademhalingsoefeningen om een effectieve diepe Ademhalings methode van instructie te bevestigen.
Dit protocol beschrijft de methode voor het meten van de ventilatorpara meters en borstwand excursie in diepe ademhaling met twee Ademhalings patronen, samen met hun resultaten en analyse. Continue en kwantitatieve bemonstering van de beademingsparameters kan de ademhaling nauwkeurig meten in vergelijking met alternatieve technieken. VO2 verkregen in dit protocol kan worden beschouwd als een indicator van het werk van de ademhaling8. Verder zijn f-, VT-en minuten ventilatie gerelateerd aan de ventilatorische efficiëntie. Informatie over het ademhalingspatroon kan ook worden verkregen uit deze beademingsparameters plus Inspiratoire en expiratoire tijd. Dit protocol omvat ook de beoordeling van de borstwand excursie via video-opname, die overeenkomt met observatie door een fysiotherapeut van de borstwand excursie van de patiënt tijdens de ademhalingsoefening. Het algemene doel van deze studie was om een levensvatbare en efficiënte methode van diepe ademhaling oefening op basis van analyse van het zuurstofverbruik, ventilatoire parameters, en borstwand excursie te vinden.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
Dit protocol was in overeenstemming met de ethische beginselen van de verklaring van Helsinki. De procedure werd aan alle deelnemers uitgelegd vóór aanvang van de studie.
1. screening van deelnemers
- Rekruteer 15 gezonde vrouwen in hun twintigers door middel van gemak sampling. Controleer de medische geschiedenis mondeling. Deelnemers met Cardiopulmonaire ziekte uitsluiten.
- De procedure aan de deelnemer uitleggen.
- Vraag de deelnemer zich te onthouden van het eten en drinken van 2 uur voorafgaand aan het begin van de meting en een strak zwart overhemd mee te nemen.
2. procedure
- Voorbereiding van de procedure
- Kalibreer de gasanalysator met geïntegreerde componenten van een pneumotachograaf en zuurstof/koolstofdioxide-concentratie meters 15 – 30 min voor de meting. Volg de protocollen van de fabrikant.
- Bevestig een videocamera aan een statief op een afstand van 1,5 m van de stoel waar de deelnemer op zal zitten. Bereid u voor om een zijaanzicht van de zittende deelnemer te registreren in een bereik van de bovenkant van de cranium tot de zetel van de stoel.
- Instrueer de wachtende deelnemer om het strakke zwarte overhemd in een ligplaats op te zetten, en als het klaar is, sta dan aan de zijkant van de stoel in het laboratorium.
- Plaats drie elektroden (positief, negatief en gemalen) op de huid van de borst in staande, elk met een draad om te verbinden met een zender die Relais naar de elektrocardiograaf.
- Plaats de deelnemer comfortabel gedurende 5 minuten in een stoel met rugsteun onder een hoek van 70 ° en plaats, indien nodig, een klein kussentje in de nek en/of lumbale regio.
- Leg aan de deelnemer diepe ademhaling uit met een natuurlijke ademhaling (NB) patroon van langzame en diepe ademhalingen, inademen door de neus en uitblazen door de mond zonder enige overweging of kennis gegeven op specifieke beweging van de borst.
- Vraag de deelnemer om een natuurlijke diepe adem te nemen zonder enige begeleiding. Bereid u voor om te beginnen met meten als de onderzoeker tevreden is met de Ademhalings prestaties. Observeer de thoracoabdominale beweging van de deelnemer tijdens de inspiratie en afloop.
- Meting van diepe ademhaling met het NB patroon
- Plaats de deelnemer met een bemonsterings masker over de mond en neus voor het meten van het verlopen gas. Voer een afdichtings test uit: Sluit het gat voor de bemonsteringsbuis van het masker met een vinger en vraag de deelnemer om zachtjes uit te ademen en te bevestigen of de lucht uit het masker lekt. Sluit een bemonsteringsbuis aan op het masker voor het meten van de ventilatie parameters.
- Vraag de deelnemer zich te onthouden van praten tijdens de procedure.
- Instrueer de deelnemer om te rusten voor 5 minuten, en tegelijkertijd beginnen met het opnemen van de verlopen gas en hartslag, samen met video-opname. Na de 5 min rustfase, Instrueer de deelnemer om te beginnen diepe ademhaling voor 5 min met NB patroon. Bij beëindiging, Instrueer de deelnemer om te rusten voor 5 min.
- Doorgaan met opnemen en meten in de drie fasen.
- Voer slechts 1 3-fase trial uit voor elke deelnemer.
- Rustfase
- Informeer de deelnemer dat de experimenteerder het masker zal opstijgen en haar een 10 min-intermissie fase laat.
- Instrueer de deelnemer dat ze kan zitten en praten in het laboratorium, maar niet drinken. Begin de timing van de fase van de pauze met een stopwatch op het moment van het opstijgen van het masker.
- Meting van diepe ademhaling met het diafragma van de diafragmatische ademhaling (DB)
- Plaats de deelnemer zoals in stap 2.1.5.
- Leg aan de deelnemer diepe ademhaling uit met een diafragmatisch adem patroon (DB). Vraag de deelnemer om haar vingers te kanten, plaats ze op haar buik en adem diep in door de neus, breidt de buik onder de handen uit en waait vervolgens door de mond en trekt zachtjes de buik in.
- Instrueer de deelnemer deze diepe ademhaling te oefenen met het DB-patroon totdat de onderzoeker tevreden is. Merk op dat thoracoabdominale expansie plaatsvindt tijdens de inspiratie, gevolgd door de contractie op de vervaldatum.
- Plaats de deelnemer met een bemonsterings masker over de mond en neus voor het meten van het verlopen gas. Voer een afdichtings test uit: Sluit het gat voor de bemonsteringsbuis van het masker met een vinger en vraag de deelnemer om zachtjes uit te ademen en te bevestigen of de lucht uit het masker lekt. Sluit een bemonsteringsbuis aan op het masker voor het meten van de ventilatie parameters.
- Vraag de deelnemer zich te onthouden van praten tijdens de meting.
- Instrueer de deelnemer om te rusten voor 5 minuten, en tegelijkertijd beginnen met het opnemen van de verlopen gas en hartslag, samen met video-opname. Na de 5 min rustfase, Instrueer de deelnemer om te beginnen diepe ademhaling voor 5 minuten met het DB patroon. Bij beëindiging, Instrueer de deelnemer om te rusten voor 5 min. doorgaan met opnemen en meten gedurende de drie fasen.
- Neem het masker van de deelnemer na de 5 min rustfase.
- Vraag de deelnemer onmiddellijk welke van de twee diepe ademhalingstechnieken comfortabeler was. Noteer de reactie van de deelnemer in een spreadsheet.
- Verwijder de elektroden, de leads en de zender van de deelnemer en laat haar vertrekken.
- Voer slechts 1 3-fase trial uit voor elke deelnemer.
3. meting van de ventilatie-parameters
- Proef de adem-door-adem verlopen gas met behulp van een gasanalysator (Zie tabel met materialen en Figuur 2).
- Meet de volgende beademingsparameters: zuurstofopname (VO2), koolstofdioxide-output (VCO2), vervallen minuten ventilatie (VE), ademhalingsfrequentie (f), getijden volume (VT), expiratoire tijd (te) en Inspiratoire tijd (t i).
- Meet de hartslag met behulp van een medische telemetriesensor voor de elektrocardiograaf (Zie tabel met materialen en Figuur 2), die is aangesloten op de gasanalysator.
Opmerking: de gasanalysator wordt bediend met behulp van de door de fabrikant geleverde computer software (tabel met materialen).
- Verzamel de gegevens voor elke 5 min fase van rust en diepe ademhaling voor NB en DB patronen. Bewaar de gegevens op de parameters van de ventilatoren in CSV-formaat met behulp van computer software (Zie tabel met materialen en Figuur 3, 4).
- Verzamel gemiddelde gegevens voor elke fase van 5 minuten van dit protocol. De gemiddelde gegevens voor de optioneel ingestelde fase worden per adem verkregen.
- Voer de gegevens voor elke deelnemer in het spreadsheetprogramma in (Zie tabel met materialen en Figuur 5) en bepaal het gemiddelde en de standaarddeviatie (SD) voor de initiële rust-en diepe Ademhalings FASES voor nb en DB.
4. beoordeling van het ademhalingspatroon
- Opnemen van thoracoabdominale beweging vanuit een zijaanzicht van de deelnemer met behulp van een videocamera (tabel van de materialen).
- Zorg ervoor dat de achtergrondkleur in scherp contrast staat met het silhouet van de deelnemer.
- Noteer het videobeeld op 1/30 s per frame, wat de standaard snelheid is voor de gebruikte videocamera.
- Upload de Motion-images naar een personal computer met behulp van videobewerkingssoftware 1 (tabel met materialen).
- Observeer 5 minuten videobeelden van de diepe Ademhalings fases met dubbele snelheid onder visuele beoordeling en classificeer de Ademhalings patronen als bovenste ribben, diafragmatische of thoracoabdominale. Gebruik video editing software 2 (tabel van de materialen).
Opmerking: video beelden worden geanalyseerd door een Cardiopulmonaire fysiotherapeut (MY).
5. voorkeurs patroon van de deelnemers voor diepe ademhaling
- Bereid een spreadsheet voor op het antwoord van de deelnemer.
- Vraag de deelnemer welke van de twee diepe ademhalingstechnieken comfortabeler is na de meting van het DB patroon.
- Vul het werkblad in met het antwoord van de deelnemer.
- Wees klaar om naar de deelnemer te luisteren als ze over de procedure wil praten. Neem de opmerkingen van de deelnemer niet op in de analyse.
6. statistische analyse
Opmerking: Voer statistische analyses uit met behulp van commerciële computer software (tabel met materialen) en geef vervolgens alle klikken op de knop.
- Parameters van de ventilatory
- Analyseer de 5 min-rustfase niet na de twee diepe Ademhalings fases in dit protocol.
- Bepaal het gemiddelde en SD voor de initiële rust fases en diepe Ademhalings fases voor elke parameter.
- Gebruik twee-weg herhaalde-metingen variantieanalyse (2-weg ANOVA) om de Ademhalings parameters en hartslag voor de initiële rust fases en twee diepe Ademhalings fases te evalueren.
Opmerking: factor "instructie" omvat twee niveaus NB en DB, en factor "fase" heeft twee niveaus rustfase en diepe ademhaling fase. - Evalueer met de Bonferroni-methode tussen elke factor voor parameter meting, wat een significante interactie oplevert na 2-weg ANOVA.
- Classificatie van Ademhalings patronen tentoongesteld door de deelnemers, waaronder hun favoriete patroon voor diepe ademhaling.
- Categoriseer het aantal deelnemers volgens hun ademhalingspatroon in de bovenste ribben, diafragmatische of thoracoabdominale ademhaling.
- Compileer uit de spreadsheet het aantal deelnemers volgens hun favoriete patroon van diepe ademhaling.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
De parameters van de ventilatoren en de hartslag
Op basis van de gegevens (Figuur 5) werden de NB-en DB-patronen statistisch geanalyseerd (Figuur 6 en tabel 1). De f, VT en te bleken te hebben een significante interactie (p < 0,05, respectievelijk). Een significante afname van de f werd gevonden voor zowel de NB en DB patronen tijdens diepe ademhaling in vergelijking met de initiële rust fasen (p < 0,05, respectiev...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Door het gebruik van dit protocol kan effectieve instructie voor diepe ademhaling worden onderzocht door middel van zuurstofverbruik, ademhalings parameters en borstwand excursie. De deelnemers hadden een gemiddelde leeftijd van 21,6 jaar, gemiddelde lichaamsmassa van 51,9 kg, gemiddelde hoogte van 159,3 cm en een body mass index van 20,5 kg/m2. Er werden geen stimulansen geboden om deel te nemen aan dit protocol. Er zijn drie kritieke stappen in het protocol. Ten eerste, wat betreft de controle van voedselinn...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs verklaren dat zij geen concurrerende financiële belangen hebben.
Dankbetuigingen
De auteurs bedanken Dr. Shimpachiro Ogiwara, voormalig professor aan de Universiteit van Kanazawa, en Mrs. Sandra M. Ogiwara, CSP (VK), BScPT (C), voor het Engels bewerken van het manuscript.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Verlopen gasanalyzer | Minato Medical Science, Osaka, Japan | AE-300S | |
| Software voor het analyseren van verlopen gas | Minato Medical Science, Osaka, Japan | AT voor Windows | |
| Medische telemetriesensor voor elektrocardiograaf | Nihon Kohden, Tokyo, Japan | BSM-2401 | |
| Spreadsheetprogramma | Microsoft, https://www.microsoft.com/ja-jp | Excel | |
| SPSS Statistische Software | IBM, https://www.ibm.com/jp-ja/analytics/spss-statistics-software | Versie 23.0 | |
| Videocamera | Sony, Tokyo, Japan | DCR-SR 100 | |
| Videobewerkingssoftware 1 | Sony, Tokyo, Japan | PlayMemories Home | |
| Videobewerkingssoftware 2 | Adobe, https://www.adobe.com/jp/ | Premiere Elements 11 |
Referenties
- 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).
- Lewis, L. K., Williams, M. T., Olds, T. Short-term effect on outcomes related to the mechanism of intervention and physiological outcomes but insufficient evidence of clinical benefits for breathing control: a systematic review. Australian Journal of Physiotherapy. 53, 219-227 (2007).
- 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).
- Sackner, M. A., Gonzalez, H. F., Jenouri, G., Rodriguez, M. Effects of abdominal and thoracic breathing on breathing pattern components in normal subjects and in patients with chronic obstructive pulmonary disease. The American Review of Respiratory Disease. 130, 584-587 (1984).
- Gosselink, R. A., Wagenaar, R. C., Rijswijk, H., Sargeant, A. J., Decramer, M. L. Diaphragmatic breathing reduces efficiency of breathing in patients with chronic obstructive pulmonary disease. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 151, 1138-1142 (1995).
- Adachi, H. Cardiopulmonary Exercise Test. International Heart Journal. 58, 654-665 (2017).
- Guazzi, M., Bandera, F., Ozemek, C., Systrom, D., Arena, R. Cardiopulmonary Exercise Testing: What Is Its Value. Journal of the American College of Cardiology. 70, 1618-1636 (2017).
- Jones, A. Y., Dean, E., Chow, C. C. Comparison of the oxygen cost of breathing exercises and spontaneous breathing in patients with stable chronic obstructive pulmonary disease. Physical Therapy. 83, 424-431 (2003).
- Ito, M., Kakizaki, F., Tsuzura, Y., Yamada, M. Immediate effect of respiratory muscle stretch gymnastics and diaphragmatic breathing on respiratory pattern. Internal Medicine. 38, 126-132 (1999).
- Jansson, E. On the significance of the respiratory exchange ratio after different diets during exercise in man. Acta Physiologica Scandinavica. 114, 103-110 (1982).
- Yokogawa, M., et al. Effects of food intake on physiological responses to cardiopulmonary exercise testing. Journal of Physical Therapy Science. 19, 145-150 (2007).
- Romei, M., et al. Effects of gender and posture on thoraco-abdominal kinematics during quiet breathing in healthy adults. Respiratory Physiology & Neurobiology. 172, 184-191 (2010).
- Binazzi, B., et al. Breathing pattern and kinematics in normal subjects during speech, singing and loud whispering. Acta Physiologica. 186, 233-246 (2006).
- 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).
- 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).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
