Мы изучаем влияние хирургических масок на сердечно-легочную функцию на основе кардиопульмонального нагрузочного теста (КПЭТ). Это исследование показывает, что хирургические маски снижают способность сердечно-легочной системы к физической нагрузке и вентиляции легких у здоровых молодых людей, а ношение масок может больше повлиять на способность к аэробным нагрузкам у женщин, чем у мужчин.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Влияние хирургических масок на сердечно-легочную функцию у здоровых людей
* These authors contributed equally
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Мы изучаем влияние хирургических масок на сердечно-легочную функцию на основе кардиопульмонального нагрузочного теста (КПЭТ). Это исследование показывает, что хирургические маски снижают способность сердечно-легочной системы к физической нагрузке и вентиляции легких у здоровых молодых людей, а ношение масок может больше повлиять на способность к аэробным нагрузкам у женщин, чем у мужчин.
Введение
Ношение защитной маски в общественных местах может препятствовать распространению инфекционного заболевания, предотвращая как вдыхание инфекционных капель, так и их последующий выдох и распространение1. Несмотря на то, что эффект снижения риска передачи респираторных вирусов остается спорным, ношение масок остается одним из основных способов, выбранных людьми в сообществе для предотвращения распространения капель среди людей в повседневной жизни 2,3,4.
Различные типы масок по-разному влияют на увеличение сопротивления выдоху и сопротивления вдоху5. Между тем, во время пандемии респираторных заболеваний людям (в том числе здоровым людям и пациентам с сердечно-легочными заболеваниями) может потребоваться длительное ношение масок для выполнения повседневных дел. Тем не менее, существует мало исследований о влиянии ношения маски на сердечно-легочную функцию.
Кардиопульмональное нагрузочное тестирование (КПЭТ) является важным средством оценки риска сердечно-сосудистой реабилитации, отражая различные параметры сердечно-легочной функции организма при физической нагрузке с возрастающей нагрузкой, и считается золотым стандартомтестирования сердечно-легочного резерва2. Мы используем CPET в различных условиях (без маски и без маски) для изучения изменений параметров сердечно-легочной функции здоровых молодых людей, для объективной и количественной оценки влияния масок на кардиореспираторный резерв и выносливость упражнений с новой методологической точки зрения, чтобы направлять применение масок в частности, во время пандемии респираторных инфекционных заболеваний. Несмотря на то, что было высказано предположение, что FFP2/N95 более эффективен, чем хирургические маски, в снижении воздействия вирусных инфекций, медико-хирургические маски более удобны и распространены в получении и использовании, чем маски для лица FFP2/N95. Таким образом, данное исследование сосредоточено только на влиянии медицинских хирургических масок на сердечно-легочную функцию.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
Клинический проект был одобрен Ассоциацией медицинской этики Пятой аффилированной больницы Медицинского университета Гуанчжоу (No. KY01-2020-06-06) и зарегистрирован в Китайском центре регистрации клинических исследований (No. ChiCTR2000033449) и под названием «Влияние масок на сердечно-легочную функцию и функцию нижних конечностей».
1. Набор участников
- Включить испытуемых в возрасте от 18 до 26 лет: которые могут пройти тест PAR-Q6; физически здоровы; без профессионального опыта спортивной подготовки; и способен понимать эксперимент и добровольно сотрудничать со всем процессом тестирования.
- Исключить испытуемых: с сердечно-сосудистыми заболеваниями и заболеваниями дыхательных путей; при двигательной дисфункции нижних конечностей, вызванной другими заболеваниями; которые не могут сотрудничать с экспериментом; и курильщиков7.
- Получите письменное информированное согласие каждого субъекта перед его участием.
- Сообщите испытуемому, что за 48 часов до и во время теста запрещены интенсивные физические нагрузки, а за 2 часа до теста не разрешается принимать пищу и напитки (кроме воды).
- Соберите основную информацию об испытуемых (имя, пол, дата рождения, рост, вес).
- Случайным образом распределите испытуемых по двум группам с помощью таблицы цифр, сгенерированной SPSS. Группа 1 сначала получала КПЭТ в состоянии без маски, а затем через 48 ч после вымывания, а затем получала КПЭТ в состоянии без маски. Группа 2 сначала получала КПЭТ в состоянии без маски, а затем через 48 ч после вымывания, а затем получала КПЭТ в состоянии без маски.
2. Лабораторные настройки и подготовка оборудования
- Установите температуру в лаборатории на 25 °C и оборудуйте оборудованием для оказания первой помощи.
- Откалибруйте анализатор сердечно-легочной функции, чтобы обеспечить точность теста CPET, включая калибровку датчика расхода, калибровку воздуха в помещении, калибровку газового анализа и калибровку частоты дыхания.
ПРИМЕЧАНИЕ: Для калибровки газового анализа используйте концентрации 5% CO2 и 16% O2 и N2 для баланса.
3. Спирометрия
- Попросите испытуемого сесть прямо, не опираясь на спинку стула, поставив ноги на землю, но не наклоняя ноги. Попросите их держать голову на естественном уровне или слегка наклоненной вверх, но не наклонять голову вниз и не наклоняться.
- Тест на форсированную жизнеспособность легких (FVC): попросите испытуемого спокойно дышать в течение 5 с, сильно вдыхать, а затем сильно выдыхать в течение 6 с. Наконец, вдохните назад и продолжайте дышать спокойно. Выполняйте всю процедуру под руководством врача или специалиста по лечебной физкультуре.
- Тест на максимальную произвольную вентиляцию легких (MVV): попросите испытуемого спокойно дышать четыре или пять раз. Затем непрерывно повторяйте дыхание в течение 12 с или 15 с при максимальной амплитуде дыхания и максимальной скорости дыхания после стабилизации исходного уровня с объемом выдоха (рис. 1).
ПРИМЕЧАНИЕ: Если испытуемый не показывает хороших результатов во время статического теста функции легких, его попросят выполнить тесты еще раз после 3-минутного отдыха. Если испытуемый проваливает тест дважды, исключите его.
4. Кардиопульмональный нагрузочный тест (КПЭТ)
- Предметная подготовка к CPET
- Кратко познакомьте с процессом предмета.
- Соскребите волосы на теле в месте расположения электродов электрокардиографа (ЭКГ) (от V1 до V6), а затем используйте 75% спирт, чтобы удалить лишнюю перхоть и жир.
ПРИМЕЧАНИЕ: V1 - это 4-е межреберье справа от грудины. V2 — 4-е межреберье, слева от грудины, V3 — между электродами V2 и V4, V4 — 5-е межреберье на среднеключичной линии, V5 — 5-е межреберье, на передней подмышечной линии, V6 — 5-е межреберье на левой среднеподмышечной линии. Электроды конечностей для рук поместите в подключичные области, а электроды конечностей для ног, размещенных на туловище, на уровне нижнего ребра. Электрод должен располагаться сбоку, чтобы избежать чрезмерного смещения во время цикла. - Поместите электроды ЭКГ и подсоедините их к проводам ЭКГ в 12 отведениях.
- Прикрепите аппарат ЭКГ к груди с помощью ремня (рисунок 2).
- Выберите маску, которая соответствует размеру лица субъекта, и плотно прикрепите ее к лицу, чтобы убедиться, что между маской и лицом нет зазора (рисунок 3).
ПРИМЕЧАНИЕ: Тестер может слегка надавить рукой на жилет и слегка выдохнуть, чтобы убедиться, что нет зазора. - Закрепите расходомер на вентиляционном отверстии, а затем закрепите устройство K4 на жилете (Рисунок 4).
- Сядьте на сиденье и отрегулируйте высоту руля до удобного для объекта положения.
- Возьмитесь за руль обеими руками и наступайте на педали двусторонними ногами, чтобы правый коленный сустав сгибался со сгибанием на 30°.
- Наденьте манжету для измерения артериального давления на верхнюю часть правой руки для динамической регистрации артериального давления. Поместите пульсирующий кислород на указательный палец левой руки для динамической регистрации кислорода в крови.
- Рассчитайте параметры сопротивления упражнениям/увеличения приращения в минуту (W) испытуемого и установите план прогрессирующего сопротивления для фазыупражнения 8.
ПРИМЕЧАНИЕ: Сопротивление физической нагрузке (мужчина) = [(рост - возраст) * 20 - (150 + 6 * вес)] / 100
Сопротивление физической нагрузке (женщины) = [(рост - возраст) * 14 - (150 + 6 * вес)] / 100
- Фаза выполнения CPET
ПРИМЕЧАНИЕ: Попросите испытуемого не говорить в течение всей процедуры, чтобы предотвратить лишний выдох и вдох во время разговора, которые могут повлиять на точность сердечно-легочных данных. Попросите испытуемого поднять руку, чтобы указать, есть ли какие-либо вопросы или дискомфорт, которые приводят к прерыванию теста.- Нажмите кнопку «Пуск», чтобы активировать велоэргометр тестером.
- Сохраняйте статичную сидячую позу в течение 2 минут (стадия отдыха).
- Начните езду на велосипеде за 2 мин (Этап прогрева: сопротивление до 0 Вт, скорость до 60 об/мин).
- Продолжайте ездить на велосипеде до того момента, когда испытуемый не сможет поддерживать или показывать завершающие знаки (этап упражнения на рампе: инкрементальное сопротивление, сопротивление X Вт в минуту, 60 об/мин).
ПРИМЕЧАНИЕ: Сопротивление X Вт в минуту основано на формулах, приведенных в шаге 4.1.10. - Попросите испытуемого покататься на велосипеде в течение 3 минут (стадия охлаждения: сопротивление до 0 Вт, скорость до 40 об/мин).
- Сохраняйте статичную сидячую позу в течение 3 минут для наблюдения за жизненно важными показателями (стадия наблюдения).
ПРИМЕЧАНИЕ: Критериями для прекращения являются следующие: Испытуемым рекомендуется выполнять упражнения на максимальную выносливость или до тех пор, пока практикующие врачи не прекратят упражнения из-за таких симптомов, как ишемические изменения ЭКГ, сложная эктопия, блокада сердца второй или третьей степени, падение систолического давления >20 мм рт.ст. от самого высокого значения во время теста, артериальная гипертензия (>250 мм рт.ст. систолическая; >120 мм рт.ст. диастолическая), тяжелая десатурация (насыщение оксигемоглобином (SpO2) ≤ 80%), симптомы и признаки тяжелой гипоксемии (внезапная бледность, потеря координации, спутанность сознания, головокружение, обморок), признаки дыхательной недостаточности или истощения (Борг ≥ 17-18 баллов) при невозможности поддержания частоты вращения цикла (ниже 40 об/мин). Испытание будет немедленно прекращено, если испытуемые проявят крайнюю словесную или физическую усталость7, которая ниже 40 оборотов в минуту. - Снимите оборудование для сбора данных, маску для лица, жилет и электроды ЭКГ.
5. Пост-тестирование CPET
- Используйте шкалу оценки воспринимаемой нагрузки (RPE) для измерения уровня интенсивности физической активности, который, по-видимому, связан с частотой сердечных сокращений (ЧСС) во время тренировки 9,10.
- Используйте шкалу Борга (шкала 6-20) для оценки нагрузки на тренировки с отягощениями 11. 6 баллов представляют собой активность отдыха без усилий, а 20 баллов — изнурительные упражнения.
6. Статистический анализ
- Анализ данных с помощью программного обеспечения SPSS (версия 25) и методологии, упомянутой в предыдущем исследовании12.
- Представьте параметрические данные в виде среднего значения и стандартного отклонения (SD), если оно распределено нормально, или медианы, если нет.
- Распределите испытуемых по мужским и женским группам для статистического анализа соответственно.
- Используйте парный t-критерий для сравнения различий параметров CPET между испытуемыми в состоянии без маски и без маски. Статистическая значимость P < 0,05.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
В этом пилотном исследовании приняли участие десять человек (пять мужчин и пять женщин) с кафедры реабилитационной медицины Медицинского университета Гуанчжоу. Участники имели схожие исходные характеристики, такие как возраст (средний возраст: мужчины 21,00 ± 1,58 года; женщины 21,20 ± 0,45 года) и физическая подготовка [спортивная активность и индекс массы тела (ИМТ)]. Не было существенных различий в возрасте, росте или ИМТ между мужской и женской группами. Кроме того, в спирометрии женс...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
КПЭТ дает ценную информацию о комплексных функциях сердечно-сосудистой, вентиляционной и скелетной мышечной систем13. Мы предложили протокол CPET для условий ношения и снятия маски для изучения влияния хирургической маски на сердечно-легочную функцию у здоровых молодых людей.
Дизайн этого протокола был основан на трех основных моментах. Во-первых, мы привлекли молодых здоровых студентов колледжа в качестве испытуемых для исследования из-за относительно высокой интенсивн...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Авторам нечего раскрывать.
Благодарности
Исследование выполнено при поддержке Национального фонда естественных наук для молодых ученых Китая (No81902281); Проект общего руководства Комиссии по здравоохранению и планированию семьи Гуанчжоу (No 20191A0011091 и 20201A011108), Департамента образования провинции Гуандун (No 2019KQNCX119) и Фонда ключевых лабораторий Гуанчжоу (No 201905010004). Авторы исследования также благодарят Лисинь Чжана, Пейлинь Жуань, Кайхан Цзи и Гулайфейю Туэрсюнь из Медицинского университета Гуанчжоу за сбор данных.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Система сердечно-легочных тестов | COSMED Srl - Италия | K4b2 | Оборудование |
| для функции легких цикл для ЦПЭТ | COSMED Srl - Италия | ergoline 100P | велоэргометр 100 P с |
| эктрокардиографом АД | COSMED Srl - Италия | Quark T12x | 12-канальная ЭКГ Уличная тестовая маска |
| COSMED Srl - | Италия Маленькая, Средняя, Большая | Маска V2 | |
| Программное обеспечение | COSMED Srl - Италия | PFT SUITE | PC Программное обеспечение |
| Хирургические маски |
Ссылки
- 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).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
Теги
