Tutaj prezentujemy protokół oceny dwóch wzorców głębokiego oddychania naturalnego i przeponowego pod kątem ich skuteczności i łatwości wykonania. Wybrano piętnastu uczestników, wykorzystując elektrokardiograf i analizator wydychanego gazu do pomiaru parametrów wentylacji, wraz z oceną wizualną za pomocą nagrania wideo ruchu klatki piersiowej i brzucha.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Badanie głębokiego oddychania poprzez pomiar parametrów wentylacji i obserwację wzorców oddychania
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
W tym protokole, 15 uczestnikom pokazano dwa wzorce głębokiego oddychania, aby określić łatwą, ale skuteczną metodę ćwiczeń oddechowych do przyszłego zastosowania w warunkach klinicznych. Kobiety w wieku dwudziestu kilku lat siedziały wygodnie na krześle z podparciem oparcia. Zostały one wyposażone w hermetyczną maskę podłączoną do analizatora gazów. Na klatce piersiowej umieszczono trzy elektrody podłączone do bezprzewodowego nadajnika w celu przekazywania do elektrokardiografu. Wykonali 5-minutową fazę odpoczynku, po której następowało 5-minutowe głębokie oddychanie z naturalnym wzorcem oddychania, zakończone 5-minutową fazą odpoczynku. Następnie nastąpiła 10-minutowa przerwa przed rozpoczęciem drugiej fazy instruktażowej polegającej na zastąpieniu naturalnego wzorca oddychania wzorcem oddychania przeponowego. Równolegle prowadzono: a) ciągłe zbieranie, pomiar i analizę wydychanego gazu w celu oceny parametrów wentylacji w skali oddech po oddechu; b) pomiar tętna za pomocą elektrokardiografu; oraz c) filmowanie ruchu piersiowo-brzusznego uczestnika z perspektywy bocznej. Na podstawie nagrania wideo badacze przeprowadzili obserwację wzrokową obrazów ruchomych przewijających się do przodu, a następnie klasyfikację wzorców oddychania, potwierdzając, że uczestnicy zastosowali metodę głębokiego oddychania zgodnie z instrukcją. Ilość poboru tlenu ujawniła, że podczas głębokiego oddychania praca oddechowa zmniejszyła się. Wyniki wentylacji po wydechu, częstości oddechów i objętości oddechowej potwierdziły zwiększoną skuteczność wentylacji dla głębokiego oddychania z naturalnym wzorcem oddychania w porównaniu z oddychaniem przeponowym. Protokół ten sugeruje odpowiednią metodę instruktażową do oceny ćwiczeń głębokiego oddychania na podstawie zużycia tlenu, parametrów wentylacji i wychylenia ściany klatki piersiowej.
Wprowadzenie
Fizjoterapeuta krążeniowo-oddechowy zazwyczaj leczy pacjenta zgodnie z jego indywidualnymi potrzebami i wymaganiami. Jednak na ogół pacjent jest pozostawiony sam sobie w celu przeprowadzenia przedoperacyjnego ćwiczenia głębokiego oddychania. Dlatego konieczne jest znalezienie prostej i skutecznej metody instruktażowej dla pacjenta, aby wykonywać ćwiczenia głębokiego oddychania1.
Oddychanie przeponowe to takie ćwiczenie oddechowe i jedna z metod kontroli oddechu2,3. Rezultatem terapeutycznym tej metody jest zmniejszenie pracy oddechowej i poprawa efektywności oddychania2,3, a to powoduje wzrost objętości oddechowej, co skutkuje zmniejszeniem częstości oddechów. Jednak niektórzy badacze zwrócili uwagę, że ćwiczenia oddychania przeponowego mogą powodować asynchroniczny i paradoksalny ruch klatki piersiowej spowodowany wycieczkami brzucha u niektórych pacjentów4,5. W takich przypadkach skuteczne może być wykorzystanie naturalnego wzorca oddychania pacjenta. Jeśli chodzi o kwestię skuteczności głębokiego oddychania jako środka zmniejszającego mechaniczną pracę oddechową i poprawiającego wydajność wentylacji, przydatne może być ilościowe określenie parametrów wentylacji za pomocą analizatora gazów.
Powszechnie wiadomo, że testy wysiłkowe krążeniowo-oddechowe są przeprowadzane za pomocą analizatora gazów6,7. Niektórzy badacze8,9 poinformowali o pomiarach oddychania przeponowego za pomocą analizatora gazów u pacjentów z przewlekłą obturacyjną chorobą płuc. Jones et al.8 porównali oddychanie przeponowe, oddychanie z zaciśniętymi ustami i kombinację obu, z oddychaniem spontanicznym. Podczas tych trzech metod oddychania mierzono zużycie tlenu (VO2) i częstość oddechów (f), co wykazało, że wyższe spoczynkowe VO2 można wytłumaczyć zwiększoną pracą mechaniczną oddychania8. Ito i wsp.9 zbadali natychmiastowy wpływ oddychania przeponowego lub rozciągania mięśni oddechowych na VO2, f i objętość oddechową (VT). Na podstawie wyników wyżej wymienionych badań możemy oczekiwać, że podobne dowody można uzyskać stosując podobne ćwiczenia oddechowe, aby potwierdzić skuteczną metodę nauczania głębokiego oddychania.
Ten protokół opisuje metodę pomiaru parametrów wentylacji i wychylenia ściany klatki piersiowej w głębokim oddychaniu z dwoma wzorcami oddychania, wraz z ich wynikami i analizą. Ciągłe i ilościowe pobieranie próbek parametrów oddechowych może precyzyjnie mierzyć oddech w porównaniu z alternatywnymi technikami. VO2 uzyskane w tym protokole można uznać za wskaźnik pracy oddychania8. Co więcej, wentylacja f,V T i minutowa są związane ze skutecznością wentylacji. Informacje o wzorcu oddychania można również uzyskać na podstawie tych parametrów respiratora oraz czasu wdechu i wydechu. Protokół ten obejmuje również ocenę wychylenia ściany klatki piersiowej poprzez przechwytywanie wideo, co odpowiada obserwacji przez fizjoterapeutę wychylenia ściany klatki piersiowej pacjenta podczas ćwiczeń oddechowych. Ogólnym celem tego badania było znalezienie realnej i efektywnej metody ćwiczeń głębokiego oddychania w oparciu o analizę zużycia tlenu, parametrów wentylacji i przesunięcia ściany klatki piersiowej.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
Ten protokół był zgodny z zasadami etycznymi Deklaracji Helsińskiej. Procedura została wyjaśniona wszystkim uczestnikom przed rozpoczęciem badania.
1. Selekcja uczestników
- Zrekrutuj 15 zdrowych kobiet w wieku dwudziestu kilku lat poprzez wygodne pobieranie próbek. Sprawdź ustnie historię medyczną. Wyklucz uczestników z chorobą krążeniowo-oddechową.
- Wyjaśnij uczestnikowi procedurę.
- Poproś uczestnika o powstrzymanie się od jedzenia i picia na 2 godziny przed rozpoczęciem pomiaru oraz o zabranie ze sobą obcisłej czarnej koszuli.
2. Procedura
- Przygotowanie do zabiegu
- Kalibrować analizator gazów, który ma zintegrowane elementy pneumotachografu i mierników stężenia tlenu/dwutlenku węgla 15 – 30 minut przed pomiarem. Postępuj zgodnie z protokołami producenta.
- Przymocuj kamerę wideo do statywu w odległości 1,5 m od krzesła, na którym będzie siedział uczestnik. Przygotuj się do nagrania widoku bocznego siedzącego uczestnika w zakresie od górnej krawędzi czaszki do siedzenia krzesła.
- Poinstruuj oczekującego uczestnika, aby założył obcisłą czarną koszulę w boksie, a gdy będzie gotowy, stanął obok krzesła w laboratorium.
- Umieść trzy elektrody (dodatnią, ujemną i masową) na skórze klatki piersiowej w pozycji stojącej, każda z przewodem do połączenia z nadajnikiem, który przekazuje do elektrokardiografu.
- Posadź uczestnika wygodnie na 5 minut na krześle z podparciem pleców pod kątem 70° i, jeśli to konieczne, włóż małą poduszkę w okolicę szyi i/lub lędźwiową.
- Wyjaśnij uczestnikowi głębokie oddychanie z naturalnym wzorcem oddychania (NB) składającym się z powolnych i głębokich oddechów, wdechu przez nos i wydmuchiwania przez usta bez uwzględnienia lub wiedzy na temat konkretnego ruchu klatki piersiowej.
- Poproś uczestnika, aby wziął naturalny, głęboki oddech bez żadnych wskazówek. Przygotuj się do rozpoczęcia pomiaru, jeśli badacz jest zadowolony ze sprawności oddychania. Obserwuj ruch klatki piersiowej i brzucha uczestnika podczas wdechu i wydechu.
- Pomiar głębokiego oddychania wzorcem NB
- Założyć uczestnikowi maskę do pobierania próbek na usta i nos w celu pomiaru wydychanego gazu. Wykonaj test szczelności: zamknij palcem otwór na rurkę do pobierania próbek maski i poproś uczestnika o delikatny wydech i sprawdzenie, czy powietrze wycieka z maski. Podłączyć rurkę do pobierania próbek do maski w celu pomiaru parametrów wentylacji.
- Poproś uczestnika o powstrzymanie się od mówienia podczas zabiegu.
- Poinstruuj uczestnika, aby odpoczął przez 5 minut i jednocześnie rozpocznij rejestrowanie wydechu gazu i tętna wraz z przechwytywaniem wideo. Po 5-minutowej fazie odpoczynku poinstruuj uczestnika, aby rozpoczął głębokie oddychanie przez 5 minut ze wzorcem NB. Po zakończeniu poinstruuj uczestnika, aby odpoczął przez 5 minut.
- Kontynuuj rejestrację i pomiar we wszystkich trzech fazach.
- Wykonaj tylko jedno badanie trójfazowe dla każdego uczestnika.
- Faza odpoczynku
- Poinformuj uczestniczkę, że eksperymentator zdejmie maskę i pozwoli jej na 10-minutową przerwę .
- Poinstruuj uczestniczkę, że może siedzieć i mówić w laboratorium, ale nie może pić. Rozpocznij odmierzanie czasu w fazie przerwy za pomocą stopera w momencie zdejmowania maski.
- Pomiar głębokiego oddychania ze wzorcem oddychania przeponowego (DB)
- Posadzić uczestnika jak w kroku 2.1.5.
- Wyjaśnij uczestnikowi, na czym polega głębokie oddychanie z wzorcem oddychania przeponowego (DB). Poproś uczestniczkę, aby zasznurowała palce, położyła je na brzuchu i wzięła głęboki wdech przez nos, rozszerzając brzuch pod dłońmi, a następnie wydmuchując przez usta i delikatnie cofając brzuch.
- Poinstruuj uczestnika, aby ćwiczył to głębokie oddychanie ze wzorcem DB, dopóki badacz nie będzie usatysfakcjonowany. Obserwuj, że rozszerzanie się klatki piersiowej i brzucha następuje podczas wdechu, po którym następuje jego skurcz po wydechu.
- Założyć uczestnikowi maskę do pobierania próbek na usta i nos w celu pomiaru wydychanego gazu. Wykonaj test szczelności: zamknij palcem otwór na rurkę do pobierania próbek maski i poproś uczestnika o delikatny wydech i sprawdzenie, czy powietrze wycieka z maski. Podłączyć rurkę do pobierania próbek do maski w celu pomiaru parametrów wentylacji.
- Poproś uczestnika, aby powstrzymał się od mówienia podczas pomiaru.
- Poinstruuj uczestnika, aby odpoczął przez 5 minut i jednocześnie rozpocznij rejestrowanie wydechu gazu i tętna wraz z przechwytywaniem wideo. Po 5-minutowej fazie odpoczynku poinstruuj uczestnika, aby rozpoczął głębokie oddychanie przez 5 minut ze wzorcem DB. Po zakończeniu poinstruuj uczestnika, aby odpoczął przez 5 minut. Kontynuuj rejestrację i pomiar we wszystkich trzech fazach.
- Zdejmij maskę z uczestnika po 5-minutowej fazie odpoczynku.
- Natychmiast zapytaj uczestnika, która z dwóch technik głębokiego oddychania była bardziej komfortowa. Zapisz odpowiedź uczestnika w arkuszu kalkulacyjnym.
- Usuń elektrody, przewody i nadajnik od uczestniczki i pozwól jej odejść.
- Wykonaj tylko jedno badanie trójfazowe dla każdego uczestnika.
3. Pomiar parametrów wentylacji
- Pobrać próbkę wydychanego gazu oddech po oddechu za pomocą analizatora gazów (patrz Tabela Materiałów i Rysunek 2).
- Zmierz następujące parametry wentylacji: pobór tlenu (VO2), wydatek dwutlenku węgla (VCO2), wentylacja po wydechu (VE), częstość oddechów (f), objętość oddechowa (VT), czas wydechu (Te) i czas wdechu (Ti).
- Zmierz tętno za pomocą medycznego czujnika telemetrycznego do elektrokardiografu (patrz tabela materiałów i rysunek 2), który jest podłączony do analizatora gazów.
UWAGA: Analizator gazów jest obsługiwany za pomocą oprogramowania komputerowego dostarczonego przez producenta (Tabela materiałów).
- Zbierz dane dla każdej 5-minutowej fazy odpoczynku i głębokiego oddychania dla wzorców NB i DB. Zapisz dane o parametrach wentylacji w formacie CSV za pomocą oprogramowania komputerowego (patrz Tabela materiałów i Rysunek 3,4).
- Zbierz średnie dane dla każdej 5-minutowej fazy tego protokołu. Średnie dane dla fakultatywnie ustawionej fazy uzyskuje się na zasadzie oddech po oddechu.
- Wprowadź dane dla każdego uczestnika do programu arkusza kalkulacyjnego (patrz Tabela materiałów i Rysunek 5) i określ średnią i odchylenie standardowe (SD) dla początkowych faz odpoczynku i głębokiego oddychania dla NB i DB.
4. Ocena wzorca oddychania
- Rejestruj ruchy klatki piersiowej i brzucha z boku uczestnika za pomocą kamery wideo (Tabela materiałów).
- Upewnij się, że kolor tła mocno kontrastuje z sylwetką uczestnika.
- Nagraj obraz wideo z szybkością 1/30 s na klatkę, co jest standardową szybkością dla używanej kamery wideo.
- Prześlij filmy do komputera osobistego za pomocą oprogramowania do edycji wideo 1 (Spis materiałów).
- Obserwuj 5-minutowe obrazy wideo faz głębokiego oddychania z podwójną prędkością pod kątem oceny wizualnej i sklasyfikuj wzorce oddychania jako górne żebrowe, przeponowe lub piersiowo-brzuszne. Użyj oprogramowania do edycji wideo 2 (Spis materiałów).
UWAGA: Obrazy wideo są analizowane przez fizjoterapeutę krążeniowo-oddechowego (MY).
5. Preferowany przez uczestników wzorzec głębokiego oddychania
- Przygotuj arkusz kalkulacyjny z odpowiedzią uczestnika.
- Zapytaj uczestnika, która z dwóch technik głębokiego oddychania jest bardziej komfortowa po zmierzeniu wzorca DB.
- Wypełnij arkusz kalkulacyjny odpowiedzią uczestnika.
- Bądź gotowy wysłuchać uczestnika, jeśli chce porozmawiać o zabiegu. Nie uwzględniaj w analizie uwag uczestnika.
6. Analiza statystyczna
UWAGA: Wykonaj analizę statystyczną za pomocą komercyjnego oprogramowania komputerowego (Tabela materiałów), a następnie podaj wszystkie kliknięcia przycisków.
- Parametry wentylacji
- Nie analizuj 5-minutowej fazy odpoczynku po dwóch fazach głębokiego oddychania w tym protokole.
- Określ średnią i SD dla początkowych faz odpoczynku i faz głębokiego oddychania dla każdego parametru.
- Zastosuj dwukierunkową analizę wariancji powtarzanych pomiarów (2-kierunkowa ANOVA) w celu oceny parametrów wentylacji i częstości akcji serca dla początkowych faz odpoczynku i dwóch faz głębokiego oddychania.
UWAGA: Czynnik "instrukcja" obejmuje dwa poziomy NB i DB, a czynnik "faza" ma dwa poziomy fazy spoczynku i fazy głębokiego oddychania. - Korzystając z metody Bonferroniego, oceń każdy czynnik do pomiaru parametrów, uzyskując istotną interakcję po 2-kierunkowej ANOVA.
- Klasyfikacja wzorców oddychania wykazywanych przez uczestników, w tym preferowany przez nich wzorzec głębokiego oddychania.
- Kategoryzuj liczbę uczestników zgodnie z ich wzorcem oddychania w górnym oddychaniu żebrowym, przeponowym lub piersiowo-brzusznym.
- Skompiluj z arkusza kalkulacyjnego liczbę uczestników zgodnie z preferowanym przez nich wzorcem głębokiego oddychania.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Parametry wentylacyjne i częstość akcji serca
Na podstawie uzyskanych danych (Rycina 5) przeprowadzono analizę statystyczną wzorców NB i DB (Rycina 6 oraz Tabela 1). Stwierdzono istotną interakcję dla f, VT oraz Te (odpowiednio p<0,05). W przypadku obu wzorców, NB i DB, odnotowano istotny spadek f podczas głębokiego oddychania w porównaniu z początkowymi fazami spoczynku (odpowiednio p<0,05), przy czym podcz...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Dzięki zastosowaniu tego protokołu można sprawdzić skuteczne instrukcje głębokiego oddychania poprzez zużycie tlenu, parametry wentylacji i przechylenie ściany klatki piersiowej. Średni wiek uczestników wynosił 21,6 lat, średnia masa ciała 51,9 kg, średni wzrost 159,3 cm i wskaźnik masy ciała 20,5 kg/m2. Nie zaoferowano żadnych zachęt do udziału w tym protokole. W protokole istnieją trzy kluczowe kroki. Po pierwsze, jeśli chodzi o kontrolę spożycia pokarmu, stosunek produkcji dwutlenku węgla do poboru tlenu do...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.
Podziękowania
Autorzy dziękują Dr. Shimpachiro Ogiwara, byłemu profesorowi Uniwersytetu Kanazawa, oraz Pani Sandrze M. Ogiwara, CSP (UK), BScPT (C), za angielską redakcję manuskryptu.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Analizator wygasłych gazów | Minato Medical Science, Osaka, Japonia | AE-300S | |
| Oprogramowanie do analizy wygasłych gazów | Minato Medical Science, Osaka, Japonia | AT dla systemu Windows | |
| Medyczny czujnik telemetryczny do elektrokardiografu | Nihon Kohden, Tokio, Japonia | BSM-2401 | |
| Microsoft, https://www.microsoft.com/ja-jp | Excel | ||
| Oprogramowanie statystyczne SPSS | IBM, https://www.ibm.com/jp-ja/analytics/spss-statistics-software | wersja 23.0 | |
| Kamera wideo | Sony, Tokio, Japonia | DCR-SR 100 | |
| Oprogramowanie do edycji wideo 1 | Sony, Tokio, Japonia | PlayMemories Home | |
| 2 | Adobe, https://www.adobe.com/jp/ | Premiere Elements 11 |
Bibliografia
- 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).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
