We bestuderen het effect van chirurgische maskers op de cardiopulmonale functie op basis van een cardiopulmonale inspanningstest (CPET). Deze studie toont aan dat chirurgische maskers de cardiopulmonale inspanningscapaciteit en ventilatie bij gezonde jonge proefpersonen verminderen en dat het dragen van maskers de aerobe inspanningscapaciteit meer kan beïnvloeden bij vrouwelijke proefpersonen dan bij mannelijke proefpersonen.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Effecten van chirurgische maskers op de cardiopulmonale functie bij gezonde proefpersonen
* These authors contributed equally
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
We bestuderen het effect van chirurgische maskers op de cardiopulmonale functie op basis van een cardiopulmonale inspanningstest (CPET). Deze studie toont aan dat chirurgische maskers de cardiopulmonale inspanningscapaciteit en ventilatie bij gezonde jonge proefpersonen verminderen en dat het dragen van maskers de aerobe inspanningscapaciteit meer kan beïnvloeden bij vrouwelijke proefpersonen dan bij mannelijke proefpersonen.
Inleiding
Het dragen van een gezichtsmasker in openbare ruimtes kan de verspreiding van een infectieziekte belemmeren door zowel de inademing van besmettelijke druppeltjes als de daaropvolgende uitademing en verspreiding ervan te voorkomen1. Hoewel het effect van het verminderen van het risico op overdracht van respiratoire virussen controversieel blijft, blijft het dragen van maskers een van de belangrijkste manieren waarop mensen in de gemeenschap ervoor hebben gekozen om de verspreiding van druppeltjes onder individuen in het dagelijks leven te voorkomen 2,3,4.
Verschillende soorten maskers hebben verschillende effecten op het verhogen van de uitademingsweerstand en de inademingsweerstand5. Ondertussen moeten mensen (inclusief gezonde mensen en patiënten met hart- en vaatziekten) tijdens een pandemie van luchtwegaandoeningen mogelijk lange tijd maskers dragen om dagelijkse activiteiten uit te voeren. Er zijn echter weinig onderzoeken naar het effect van het dragen van een masker op de cardiopulmonale functie.
Cardiopulmonale inspanningstesten (CPET) zijn een belangrijk middel voor de risicobeoordeling van cardiovasculaire revalidatie door verschillende parameters van de cardiopulmonale functie van het lichaam weer te geven tijdens inspanning met toenemende belasting en worden beschouwd als de gouden standaard voor cardiopulmonale reservetests2. We gebruiken CPET onder verschillende omstandigheden (masker-op en masker-af) om de veranderingen in cardiopulmonale functieparameters van gezonde jonge proefpersonen te bestuderen, om de interferentie van maskers objectief en kwantitatief op de cardiorespiratoire reserve en het uithoudingsvermogen van oefeningen te evalueren vanuit een nieuw methodologisch perspectief om de toepassing van maskers te begeleiden in het bijzonder respiratoire infectieziektepandemie. Hoewel is gesuggereerd dat FFP2/N95 effectiever is dan chirurgische maskers bij het verminderen van de blootstelling aan virale infecties, zijn medisch-chirurgische maskers handiger en gebruikelijker om te verkrijgen en te gebruiken dan FFP2/N95-gezichtsmaskers. Deze studie richt zich dus alleen op de effecten van medische chirurgische maskers op de cardiopulmonale functie.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
Het klinische project werd goedgekeurd door de Medical Ethics Association van het Fifth Affiliated Hospital van de Guangzhou Medical University (nr. KY01-2020-06-06) en is geregistreerd bij het China Clinical Trial Registration Center (nr. ChiCTR2000033449) en getiteld "De effecten van maskers op de functie van cardiopulmonale en onderste ledematen".
1. Werving van deelnemers
- Neem proefpersonen tussen 18 en 26 jaar op: die kunnen slagen voor de PAR-Q-test6; lichamelijk gezond zijn; zonder professionele sporttrainingservaring; en in staat om het experiment te begrijpen en vrijwillig mee te werken aan het hele testproces.
- Sluit proefpersonen uit: met hart- en vaatziekten en aandoeningen van de luchtwegen; met motorische disfunctie van de onderste ledematen veroorzaakt door andere ziekten; die niet kunnen meewerken aan het experiment; en rokers7.
- Verkrijg schriftelijke geïnformeerde toestemming van elke proefpersoon voordat ze deelnemen.
- Informeer de proefpersoon dat inspannende activiteiten 48 uur voor de test en tijdens de test verboden zijn, en dat eten en drinken (behalve water) 2 uur voor de test niet zijn toegestaan.
- Verzamel de basisinformatie van de proefpersonen (naam, geslacht, geboortedatum, lengte, gewicht).
- Wijs de proefpersonen willekeurig toe aan twee groepen door middel van een door SPSS gegenereerde cijfertabel. Groep 1 kreeg eerst CPET in de masker-op-conditie, gevolgd door 48 uur uitwassen, en kreeg vervolgens CPET in de mask-off-conditie. Groep 2 kreeg eerst CPET in de masker-af-conditie, gevolgd door 48 uur uitwassen, en kreeg vervolgens CPET in de masker-op-conditie.
2. Laboratoriuminstellingen en voorbereiding van apparatuur
- Stel de laboratoriumtemperatuur in op 25 °C en rust deze uit met EHBO-uitrusting.
- Kalibreer de cardiopulmonale functieanalysator om de nauwkeurigheid van de CPET-test te garanderen, inclusief kalibratie van de flowsensor, kalibratie van de binnenlucht, kalibratie van gasanalyse en kalibratie van de ademhalingsfrequentie.
OPMERKING: Gebruik voor de kalibratie van gasanalyse 5% CO2 en 16% O2 concentraties en N2 voor balans.
3. Spirometrie
- Vraag de proefpersoon rechtop te gaan zitten zonder op de rugleuning van de stoel te leunen, met de voeten op de grond, maar zonder de voeten te kantelen. Vraag ze om hun hoofd op een natuurlijk niveau te houden of iets naar boven te kantelen, maar niet om hun hoofd naar beneden te buigen of voorover te buigen.
- Forced Vital Capacity (FVC)-test: Vraag de proefpersoon om 5 seconden rustig te ademen, krachtig in te ademen en vervolgens 6 seconden krachtig uit te ademen. Adem ten slotte weer in en blijf rustig ademen. Voer de hele procedure uit onder begeleiding van een arts of een formeel opgeleide inspanningsfysioloog.
- Maximale vrijwillige ventilatietest (MVV): Vraag de proefpersoon om vier of vijf keer rustig te ademen. Herhaal vervolgens de ademhaling continu gedurende 12 s of 15 s bij de maximale ademhalingsamplitude en de hoogste ademhalingssnelheid na de basislijn met expiratoir volume is stabiel (Figuur 1).
OPMERKING: Als de proefpersoon niet goed presteert tijdens de statische longfunctietest, wordt de proefpersoon gevraagd om de tests nog een keer uit te voeren na een rustpauze van 3 minuten. Als de proefpersoon twee keer zakt voor de test, sluit de proefpersoon dan uit.
4. Cardiopulmonale inspanningstest (CPET)
- Voorbereiding van het onderwerp voor CPET
- Introduceer het proces kort in het onderwerp.
- Schraap het lichaamshaar op de positie van de elektrocardiograaf (ECG) elektroden (V1 tot V6) en gebruik vervolgens 75% alcohol om extra huidschilfers en vet te verwijderen.
OPMERKING: V1 is de 4e intercostale ruimte rechts van het borstbeen. V2 is de 4e intercostale ruimte, links van het borstbeen, V3 bevindt zich tussen V2- en V4-elektroden, V4 is de 5e intercostale ruimte op de midclaviculaire lijn, V5 is de 5e intercostale ruimte, op de voorste oksellijn, en V6 is de 5e intercostale ruimte op de linker midaxillaire lijn. Plaats ledemaatelektroden voor de armen in de subclaviculaire gebieden en plaats ledemaatelektroden voor de benen op de romp ter hoogte van de onderste rib. De plaatsing van de elektrode moet lateraal zijn om overmatige bewegingsartefacten tijdens het fietsen te voorkomen. - Plaats de ECG-elektroden en bevestig ze aan de 12-kanaals ECG-draden.
- Bevestig het ECG-apparaat met een riem aan de borst (Figuur 2).
- Kies een masker dat past bij de grootte van het gezicht van het onderwerp en bevestig het stevig op het gezicht om ervoor te zorgen dat er geen opening is tussen het masker en het gezicht (Figuur 3).
NOTITIE: De tester kan zijn hand gebruiken om zachtjes op het vest te drukken en licht uit te ademen om er zeker van te zijn dat er geen opening is. - Bevestig de stroommeter op de ventilatieopening en bevestig vervolgens het K4-apparaat op het vest (Figuur 4).
- Ga op het zadel zitten en stel de hoogte van het stuur in op een comfortabele positie voor het onderwerp.
- Pak het stuur met beide handen vast en stap met de bilaterale voeten op de pedalen om ervoor te zorgen dat het rechterkniegewricht buigt met flexie op 30°.
- Plaats een bloeddrukmanchet om de rechterbovenarm voor dynamische bloeddrukregistratie. Plaats een vingerpulszuurstof op de linkerwijsvinger voor dynamische registratie van bloedzuurstof.
- Bereken de inspanningsweerstand/verhoogde incrementele parameters per minuut (W) van de proefpersoon en stel het progressieve weerstandsplan in voor de trainingsfase8.
OPMERKING: Inspanningsweerstand (mannelijk) = [(lengte - leeftijd) * 20 - (150 + 6 * gewicht)] / 100
Inspanningsweerstand (vrouwelijk) = [(lengte - leeftijd) * 14 - (150 + 6 * gewicht)] / 100
- CPET uitvoeringsfase
NOTITIE: Vraag de proefpersoon om tijdens de hele procedure niet te spreken om extra uitademing en inademing tijdens het spreken te voorkomen, wat de nauwkeurigheid van de cardiopulmonale gegevens kan beïnvloeden. Vraag de proefpersoon om zijn hand op te steken om aan te geven of er vragen of ongemak zijn dat resulteert in de onderbreking van de test.- Klik op de Start-knop om de fietsergometer per tester te activeren.
- Houd een statische zithouding aan gedurende 2 minuten (rustfase).
- Begin met fietsen gedurende 2 minuten (opwarmfase: weerstand tot 0 W, snelheid tot 60 tpm).
- Blijf fietsen tot het tijdstip waarop de proefpersoon de eindtekens niet kon handhaven of vertonen (Ramp-trainingsfase: incrementele weerstand, X watt weerstand per minuut, 60 tpm).
OPMERKING: X watt weerstand per min is gebaseerd op de formules in stap 4.1.10. - Vraag de proefpersoon om 3 minuten te fietsen (afkoelfase: weerstand tot 0 W, snelheid tot 40 tpm).
- Houd de statische zithouding 3 minuten aan voor observatie van vitale functies (observatiefase).
OPMERKING: Criteria voor stopzetting zijn als volgt: Proefpersonen worden aangemoedigd om te oefenen tot hun maximale uithoudingsvermogen of totdat de beoefenaars de oefening beëindigen vanwege symptomen zoals ischemische ECG-veranderingen, complexe ectopie, tweede- of derdegraads hartblok, daling van de systolische druk >20 mm Hg ten opzichte van de hoogste waarde tijdens de test, hypertensie (>250 mm Hg systolisch; >120 mm Hg diastolisch), ernstige desaturatie (oxyhemoglobineverzadiging (SpO2) ≤ 80%), symptomen en tekenen van ernstige hypoxemie (plotselinge bleekheid, verlies van coördinatie, mentale verwarring, duizeligheid, flauwvallen), tekenen van ademhalingsfalen of uitputting (Borg ≥ 17-18 punten) faalden bij het handhaven van de fietssnelheid (lager dan 40 tpm). De test wordt onmiddellijk beëindigd als de proefpersonen extreme verbale of fysieke vermoeidheid7 vertonen, die lager is dan 40 rpm. - Verwijder data-acquisitieapparatuur, gezichtsmasker, vest en ECG-elektroden.
5. CPET na testen
- Gebruik de Rating of Perceived Exertion (RPE)-schaal om de intensiteit van fysieke activiteit te meten die blijkbaar gerelateerd is aan de hartslag (HR) tijdens inspanning 9,10.
- Gebruik de schaal van Borg (schaal 6-20) om de inspanning van weerstandstraining te evalueren 11. Een score van 6 staat voor rustactiviteit zonder inspanning en een score van 20 staat voor uitputtende oefening.
6. Statistische analyse
- Analyseer de gegevens met behulp van SPSS-software (versie 25) en de methodologie waarnaar in het vorige onderzoekwerd verwezen 12.
- Presenteer de parametergegevens als gemiddelde en standaarddeviatie (SD) indien normaal verdeeld of mediaan indien dit niet het geval is.
- Wijs de proefpersonen toe aan respectievelijk mannelijke of vrouwelijke groepen voor statistische analyse.
- Gebruik de gepaarde t-toets om de verschillen in CPET-parameters te vergelijken tussen proefpersonen in de masker-op-en masker-uit-conditie. Statistische significantie is P < 0,05.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Tien proefpersonen (vijf mannen en vijf vrouwen) van de afdeling Revalidatiegeneeskunde van de Guangzhou Medical University werden gerekruteerd in deze pilotstudie. De deelnemers hadden vergelijkbare basiskenmerken, zoals leeftijd (gemiddelde leeftijd: man 21,00 ± 1,58 jaar; vrouw 21,20 ± 0,45 jaar) en fysieke fitheid [sportactiviteit en body mass index (BMI)]. Er waren geen significante verschillen in leeftijd, lengte of BMI tussen de mannelijke en vrouwelijke groepen. Bovendien vertoond...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
CPET biedt waardevolle inzichten in de uitgebreide functies van cardiovasculaire, ventilatie- en skeletspiersystemen13. We stelden een CPET-protocol voor over masker-op- en masker-afzetomstandigheden om het effect van het chirurgische masker op de cardiopulmonale functie bij gezonde jonge proefpersonen te onderzoeken.
Het ontwerp van dit protocol was gebaseerd op drie hoofdpunten. Ten eerste rekruteerden we jonge, gezonde studenten als proefpersonen voor het onderzoek v...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dankbetuigingen
Deze studie werd ondersteund door de National Natural Science Foundation for Young Scientists of China (nr. 81902281); Algemeen begeleidingsproject van de Guangzhou Health and Family Planning Commission (nr. 20191A0011091 en 20201A011108), het provinciale ministerie van Onderwijs van Guangdong (nr. 2019KQNCX119) en het Guangzhou Key Laboratory Fund (nr. 201905010004). Deze studie bedankt ook Lixin Zhang, Peilin Ruan, Kaihang Ji en Gulifeiya Tuerxun van de Guangzhou Medical University voor het verzamelen van gegevens.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Cardiopulmonair testsysteem | COSMED Srl - Italië | K4b2 | Pulmonaire functieapparatuur |
| Fiets voor CPET | COSMED Srl - Italië | ergoline 100P | Fietsergometer 100 P met BP |
| Eectrocardiograaf | COSMED Srl - Italië | Quark T12x | 12-kanaals ECG straattestapparaat |
| Masker | COSMED Srl - Italië | Klein, Medium, Groot | V2 Masker |
| Software | COSMED Srl - Italië | PFT SUITE | PC-software |
| Chirurgische maskers |
Referenties
- Davies, A., et al. Testing the Efficacy of Homemade Masks: Would They Protect in an Influenza Pandemic. Disaster Medicine and Public Health Preparedness. 7 (4), 413-418 (2013).
- Fikenzer, S., et al. Effects of surgical and FFP2/N95 face masks on cardiopulmonary exercise capacity. Clinical Research in Cardiology. , (2020).
- MacIntyre, C. R., Chughtai, A. A. A rapid systematic review of the efficacy of face masks and respirators against coronaviruses and other respiratory transmissible viruses for the community, healthcare workers and sick patients. International Journal of Nursing Studies. 108, 103629(2020).
- Esposito, S., Principi, N., Leung, C. C., Migliori, G. B. Universal use of face masks for success against COVID-19: evidence and implications for prevention policies. European Respiratory Journal. 55 (6), (2020).
- Yao, B. G., Wang, Y. X., Ye, X. Y., Zhang, F., Peng, Y. L. Impact of structural features on dynamic breathing resistance of healthcare face mask. Science of the Total Environment. 689, 743-753 (2019).
- Jal Duncan, M., et al. What is the impact of obtaining medical clearance to participate in a randomised controlled trial examining a physical activity intervention on the socio-demographic and risk factor profiles of included participants. Trials. 17 (1), 580(2016).
- American Thoracic, S., American College of Chest, P. ATS/ACCP Statement on cardiopulmonary exercise testing. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 167 (2), 211-277 (2003).
- Costa, D. C., et al. Use of the Wasserman equation in optimization of the duration of the power ramp in a cardiopulmonary exercise test: a study of Brazilian men. Brazilian Journal of Medical and Biological Research. 48 (12), 1136-1144 (2015).
- Borg, G. A. Psychophysical bases of perceived exertion. Medicine & Science in Sports & Exercise. 14 (5), 377-381 (1982).
- Groslambert, A., Mahon, A. D. Perceived exertion : influence of age and cognitive development. Sports Medicine. 36 (11), 911-928 (2006).
- Al-Shair, K., Kolsum, U., Singh, D., Vestbo, J. The Effect of Fatigue and Fatigue Intensity on Exercise Tolerance in Moderate COPD. Lung. 194 (6), 889-895 (2016).
- Zhang, W., et al. The Effects of Transcranial Direct Current Stimulation Versus Electroacupuncture on Working Memory in Healthy Subjects. Journal of Alternative and Complementary Medicine. 25 (6), 637-642 (2019).
- Suzuki, K., et al. Relations between strength and endurance of leg skeletal muscle and cardiopulmonary exercise testing parameters in patients with chronic heart failure. Journal of Cardiology. 43 (2), 59-68 (2004).
- Bouwsema, M. M., Tedjasaputra, V., Stickland, M. K. Are there sex differences in the capillary blood volume and diffusing capacity response to exercise. Journal of Applied Physiology. 122 (3), 460-469 (2017).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
