Badamy wpływ masek chirurgicznych na czynność krążeniowo-oddechową na podstawie testu wysiłkowego krążeniowo-oddechowego (CPET). Badanie to pokazuje, że maski chirurgiczne zmniejszają wydolność krążeniowo-oddechową i wentylację u zdrowych młodych osób, a noszenie masek może wpływać na wydolność aerobową bardziej u kobiet niż u mężczyzn.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Wpływ masek chirurgicznych na czynność krążeniowo-oddechową u zdrowych osób
* These authors contributed equally
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Badamy wpływ masek chirurgicznych na czynność krążeniowo-oddechową na podstawie testu wysiłkowego krążeniowo-oddechowego (CPET). Badanie to pokazuje, że maski chirurgiczne zmniejszają wydolność krążeniowo-oddechową i wentylację u zdrowych młodych osób, a noszenie masek może wpływać na wydolność aerobową bardziej u kobiet niż u mężczyzn.
Wprowadzenie
Noszenie maski na twarz w miejscach publicznych może utrudnić rozprzestrzenianie się choroby zakaźnej, zapobiegając zarówno wdychaniu zakaźnych kropelek, jak i ich późniejszemu wydychaniu i rozprzestrzenianiu1. Chociaż efekt zmniejszenia ryzyka przenoszenia wirusów układu oddechowego pozostaje kontrowersyjny, noszenie masek pozostaje jednym z głównych sposobów, w jaki ludzie w społeczności zdecydowali się zapobiegać rozprzestrzenianiu się kropelek wśród osób w życiu codziennym2,3,4.
Różne rodzaje masek mają różny wpływ na zwiększenie oporu wydechowego i wdechowego5. Tymczasem podczas pandemii chorób układu oddechowego ludzie (w tym osoby zdrowe i pacjenci z chorobami układu krążenia) mogą potrzebować nosić maski przez długi czas, aby wykonywać codzienne czynności. Istnieje jednak niewiele badań dotyczących wpływu noszenia maski na czynność krążeniowo-oddechową.
Testy wysiłkowe krążeniowo-oddechowe (CPET) są ważnym sposobem oceny ryzyka rehabilitacji sercowo-naczyniowej poprzez odzwierciedlenie różnych parametrów funkcji krążeniowo-oddechowej organizmu podczas ćwiczeń przy rosnącym obciążeniu i są uważane za złoty standard dla testów rezerwy krążeniowo-oddechowej2. Stosujemy CPET w różnych warunkach (maska zakładana i bez maski) do badania zmian parametrów czynnościowych krążeniowo-oddechowych zdrowych młodych osób, do obiektywnej i ilościowej oceny wpływu masek na rezerwę krążeniowo-oddechową i wytrzymałość wysiłkową z nowatorskiej perspektywy metodologicznej, aby kierować stosowaniem masek w szczególności podczas pandemii chorób zakaźnych układu oddechowego. Chociaż sugeruje się, że FFP2 / N95 jest bardziej skuteczny niż maski chirurgiczne w zmniejszaniu narażenia na infekcje wirusowe, maski medyczno-chirurgiczne są wygodniejsze i bardziej powszechne w uzyskaniu i użyciu niż maski na twarz FFP2 / N95. W związku z tym badanie to koncentruje się wyłącznie na wpływie medycznych masek chirurgicznych na czynność krążeniowo-oddechową.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
Projekt kliniczny został zatwierdzony przez Stowarzyszenie Etyki Medycznej Piątego Szpitala Stowarzyszonego Uniwersytetu Medycznego w Kantonie (No. KY01-2020-06-06) i został zarejestrowany w Chińskim Centrum Rejestracji Badań Klinicznych (nr ChiCTR2000033449) i zatytułowanego "Wpływ masek na funkcjonowanie układu krążeniowo-oddechowego i kończyn dolnych".
1. Rekrutacja uczestników
- Uwzględnij osoby w wieku od 18 do 26 lat: którzy mogą zdać test PAR-Q < klasa sup = "xref">6; są zdrowi fizycznie; bez profesjonalnego doświadczenia w treningu sportowym; i są w stanie zrozumieć eksperyment i dobrowolnie współpracować w całym procesie testowym.
- Wyklucz osoby: z chorobami układu krążenia i chorobami układu oddechowego, z dysfunkcją ruchową kończyn dolnych spowodowaną innymi chorobami, które nie mogą współpracować w eksperymencie, oraz palacze7.
- Uzyskaj pisemną świadomą zgodę od każdego uczestnika przed jego udziałem.
- Poinformuj badanego, że forsowne czynności są zabronione na 48 godzin przed testem i w trakcie testu, a jedzenie i napoje (z wyjątkiem wody) nie są dozwolone na 2 godziny przed testem.
- Zbierz podstawowe informacje o obiektach (imię i nazwisko, płeć, data urodzenia, wzrost, waga).
- Losowo przydziel badanych do dwóch grup za pomocą tabeli cyfr wygenerowanej przez SPSS. Grupa 1 najpierw otrzymała CPET w stanie założonej maski, po której nastąpiło 48 godzin wypłukiwania, a następnie otrzymała CPET w stanie zdjętej maski. Grupa 2 najpierw otrzymała CPET w stanie zdjętym z maską, po którym nastąpiło 48 godzin wypłukiwania, a następnie otrzymała CPET w stanie założonej maski.
2. Ustawienia laboratoryjne i przygotowanie sprzętu
- Ustaw temperaturę w laboratorium na 25 °C i wyposaż się w sprzęt pierwszej pomocy.
- Skalibruj analizator funkcji krążeniowo-oddechowych, aby zapewnić dokładność testu CPET, w tym kalibrację czujnika przepływu, kalibrację powietrza w pomieszczeniu, kalibrację analizy gazów i kalibrację częstości oddechów.
UWAGA: Do kalibracji analizy gazu należy użyć stężeń 5% CO2 i 16% O2 oraz N2 do równowagi.
3. Spirometria
- Poproś osobę, aby usiadła prosto, nie opierając się o oparcie krzesła, ze stopami na ziemi, ale bez przechylania stóp. Poproś je, aby trzymały głowę na naturalnym poziomie lub lekko pochylone do góry, ale nie zginały głowy w dół ani się nie pochylały.
- Test natężonej pojemności życiowej (FVC): Poproś badanego, aby oddychał spokojnie przez 5 s, mocno wdychał, a następnie mocno wydychał przez 6 sekund. Na koniec weź wdech z powrotem i oddychaj spokojnie. Całą procedurę należy wykonać pod kierunkiem lekarza lub formalnie przeszkolonego fizjologa wysiłku fizycznego.
- Test maksymalnej dobrowolnej wentylacji (MVV): Poproś badanego, aby oddychał spokojnie cztery lub pięć razy. Następnie powtarzaj oddech w sposób ciągły przez 12 s lub 15 s przy maksymalnej amplitudzie oddechu i najszybszej prędkości oddychania po linii podstawowej z objętością wydechową jest stabilna (Rysunek 1).
UWAGA: Jeśli pacjent nie radzi sobie dobrze podczas statycznego testu czynnościowego płuc, zostanie poproszony o wykonanie testów jeszcze raz po 3-minutowym odpoczynku. Jeśli osoba badana nie zda testu dwukrotnie, wyklucz go.
4. Test wysiłkowy krążeniowo-oddechowy (CPET)
- Przygotowanie przedmiotu do CPET
- Pokrótce przedstaw proces do tematu.
- Zeskrob włosy na ciele w miejscu elektrod elektrokardiografu (EKG) (V1 do V6), a następnie użyj 75% alkoholu, aby usunąć nadmiar sierści i tłuszczu.
UWAGA: V1 to czwarta przestrzeń międzyżebrowa po prawej stronie mostka. V2 to czwarta przestrzeń międzyżebrowa, na lewo od mostka, V3 to między elektrodami V2 i V4, V4 to 5. przestrzeń międzyżebrowa na linii środkowej obojczyka, V5 to 5. przestrzeń międzyżebrowa, na przedniej linii pachowej, a V6 to 5. przestrzeń międzyżebrowa na lewej linii środkowej. Umieść elektrody kończyn dla ramion w obszarach podobojczykowych, a elektrody kończyn dla nóg umieszczone na tułowiu na poziomie dolnego żebra. Elektrody powinny być umieszczone z boku, aby uniknąć nadmiernego artefaktu ruchu podczas jazdy na rowerze. - Umieść elektrody EKG i podłącz je do 12-odprowadzeniowych przewodów EKG.
- Przymocuj aparat EKG do klatki piersiowej za pomocą paska (Rysunek 2).
- Wybierz maskę, która pasuje do rozmiaru twarzy fotografowanej osoby i przymocuj ją mocno do twarzy, aby upewnić się, że nie ma przerwy między maską a twarzą (Rysunek 3).
UWAGA: Tester może użyć dłoni, aby delikatnie docisnąć kamizelkę i lekko wydychać, aby upewnić się, że nie ma przerwy. - Zamocuj przepływomierz na odpowietrzniku, a następnie przymocuj urządzenie K4 do kamizelki (Rysunek 4).
- Usiądź na siedzeniu i dostosuj wysokość kierownicy do wygodnej pozycji dla fotografowanego obiektu.
- Chwyć kierownicę obiema rękami i nadepnij na pedały obustronnymi stopami, aby upewnić się, że prawy staw kolanowy zgina się ze zgięciem pod kątem 30°.
- Umieść mankiet do pomiaru ciśnienia krwi na prawym górnym ramieniu, aby dynamicznie rejestrować ciśnienie krwi. Umieść tlen pulsacyjny na lewym palcu wskazującym, aby dynamicznie rejestrować tlen we krwi.
- Oblicz parametry oporu wysiłkowego/zwiększonego przyrostu na minutę (W) badanego i ustaw plan progresywnego oporu dla fazy ćwiczeń8.
UWAGA: Opór wysiłkowy (mężczyzna) = [(wzrost - wiek) * 20 - (150 + 6 * waga)] / 100
Opór wysiłkowy (kobieta) = [(wzrost - wiek) * 14 - (150 + 6 * waga)] / 100
- Faza wykonania CPET
UWAGA: Poproś pacjenta, aby nie mówił podczas całej procedury, aby zapobiec dodatkowemu wydechowi i wdechowi podczas mówienia, co może wpłynąć na dokładność danych krążeniowo-oddechowych. Poproś osobę badaną, aby podniosła rękę i wskazała, czy są jakieś pytania lub dyskomfort, który powoduje przerwanie testu.- Kliknij przycisk Start, aby aktywować ergometr rowerowy przez tester.
- Utrzymuj statyczną pozycję siedzącą przez 2 minuty (etap odpoczynku).
- Rozpocznij jazdę na rowerze przez 2 minuty (etap rozgrzewki: opór do 0 W, prędkość do 60 obr./min).
- Kontynuuj jazdę na rowerze do momentu, w którym obiekt nie był w stanie utrzymać lub pokazać znaków końcowych (etap ćwiczeń na rampie: opór przyrostowy, opór X watów na minutę, 60 obr./min).
UWAGA: Rezystancja X watów na minutę jest oparta na wzorach w kroku 4.1.10. - Poproś badanego o cykl przez 3 minuty (etap schładzania: odporność do 0 W, prędkość do 40 obr./min).
- Utrzymuj statyczną pozycję siedzącą przez 3 minuty w celu obserwacji parametrów życiowych (etap obserwacji).
UWAGA: Kryteria przerwania są następujące: Badani są zachęcani do ćwiczeń do maksymalnej wytrzymałości lub do momentu zakończenia ćwiczenia przez praktykujących z powodu objawów takich jak zmiany niedokrwienne EKG, złożona ektopia, blok serca drugiego lub trzeciego stopnia, spadek ciśnienia skurczowego >20 mm Hg od najwyższej wartości podczas badania, nadciśnienie (>250 mm Hg skurczowe; >120 mm Hg rozkurczowe), ciężka desaturacja (wysycenie oksyhemoglobiną (SpO2) ≤ 80%), objawy przedmiotowe i przedmiotowe ciężkiej hipoksemii (nagła bladość, utrata koordynacji, splątanie, zawroty głowy, omdlenia), objawy niewydolności oddechowej lub wyczerpania (Borg ≥ 17-18 punktów) nie udało się utrzymać prędkości jazdy na rowerze (poniżej 40 obr./min). Test zostanie natychmiast przerwany, jeśli badani wykażą skrajne zmęczenie werbalne lub fizyczne7, które jest niższe niż 40 obr./min. - Zdejmij sprzęt do zbierania danych, maskę na twarz, kamizelkę i elektrody EKG.
5. Testy końcowe CPET
- Użyj skali Rating of Perception Exercise (RPE), aby zmierzyć poziomy intensywności aktywności fizycznej, które są najwyraźniej związane z tętnem (HR) podczas ćwiczeń9,10.
- Użyj skali Borga (skala 6-20), aby ocenić wysiłek związany z treningiem oporowym 11. Wynik 6 oznacza aktywność spoczynkową bez wysiłku, a wynik 20 oznacza wyczerpujące ćwiczenia.
6. Analiza statystyczna
- Przeanalizuj dane za pomocą oprogramowania SPSS (wersja 25) i metodologii, do której odwołuje się poprzednie badanie12.
- Przedstaw dane parametryczne jako średnią i odchylenie standardowe (SD), jeśli ma rozkład normalny, lub medianę, jeśli nie.
- Podziel badanych odpowiednio na grupy męskie lub żeńskie do analizy statystycznej.
- Użyj sparowanego testu t, aby porównać różnice parametrów CPET między osobami badanymi w stanie maski założonej i zdjętej z maską. Istotność statystyczna wynosi P < 0,05.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Do niniejszego badania pilotażowego zrekrutowano dziesięciu ochotników (pięciu mężczyzn i pięć kobiet) z Katedry Rehabilitacji Medycznej Uniwersytetu Medycznego w Guangzhou. Uczestnicy charakteryzowali się podobnymi parametrami wyjściowymi, takimi jak wiek (średni wiek: mężczyźni 21,0 ± 1,58 lat; kobiety 21,20 ± 0,45 lat) oraz sprawność fizyczna [aktywność sportowa i wskaźnik masy ciała (BMI)]. Nie stwierdzono istotnych różnic w wieku, wzroście ani BMI pomiędzy grupą mężczyzn i kobiet. Po...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
CPET dostarcza cennych informacji na temat kompleksowych funkcji układu sercowo-naczyniowego, wentylacji i układów mięśni szkieletowych13. Zaproponowaliśmy protokół CPET dotyczący warunków zakładania i zdejmowania maski, aby zbadać wpływ maski chirurgicznej na czynność krążeniowo-oddechową u zdrowych młodych ochotników.
Projekt tego protokołu opierał się na trzech głównych punktach. Po pierwsze, zrekrutowaliśmy młodych, zdrowych studentów jako uczestników badania ze wzg...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Podziękowania
To badanie było wspierane przez Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych dla Młodych Naukowców Chin (No.81902281); Projekt Ogólnych Wytycznych Komisji Zdrowia i Planowania Rodziny w Kantonie (nr 20191A0011091 i 20201A011108), Departamentu Edukacji Prowincji Guangdong (nr 2019KQNCX119) oraz Funduszu Kluczowych Laboratoriów w Kantonie (nr 201905010004). To badanie dziękuje również Lixin Zhang, Peilin Ruan, Kaihang Ji i Gulifeiya Tuerxun z Uniwersytetu Medycznego w Kantonie za zebranie danych.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| System badania krążeniowo-oddechowego | COSMED Srl - Włochy | K4b2 | Cykl wyposażenia funkcji płuc |
| dla CPET | COSMED Srl - Włochy | ergometr rowerowy ergoline 100P | 100 P z |
| ektrokardiografem BP | COSMED Srl - Włochy | Quark T12x | 12-kanałowa maska do testów ulicznych EKG |
| COSMED SRL - Włochy | Oprogramowanie do małej, średniej, dużej | maski V2 | |
| COSMED Srl - Włochy | PFT SUITE | PC Software | |
| Maski |
Bibliografia
- 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).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
