Untersuchung der tiefen Atmung durch Messung von Ventilatory Parametern und Beobachtung von Atemmustern

Zusammenfassung

Hier stellen wir ein Protokoll vor, um zwei tiefe Atemmuster der natürlichen und zwerchmetmatischen Atmung auf ihre Wirksamkeit und Einfache Ausführung zu bewerten. 15 Teilnehmer wurden ausgewählt, wobei ein Elektrokardiograph und ein abgelaufener Gasanalysator zur Messung der Beatmungsparameter sowie eine visuelle Beurteilung mittels Videoaufnahme der thorakoabdominalen Bewegung verwendet wurden.

Zusammenfassung

In diesem Protokoll wurden 15 Teilnehmern zwei tiefe Atemmuster gezeigt, um eine einfache, aber effektive Methode der Atemübung für zukünftige Anwendungen in einem klinischen Umfeld zu bestimmen. Die Frauen in ihren Zwanzigern saßen bequem auf einem Stuhl mit Rückenstütze. Sie waren mit einer luftdichten Maske ausgestattet, die mit einem Gasanalysator verbunden war. Drei Elektroden wurden auf der Brust platziert, die mit einem drahtlosen Sender verbunden waren, um sie an den Elektrokardiographen weiterzuleiten. Sie führten eine 5 min Ruhephase durch, gefolgt von 5 min tiefen Atmung mit einem natürlichen Atmungsmuster, die mit einer 5 min Ruhephase endeten. Es folgte eine 10-min-Pause, bevor die zweite Instruktionsphase der Substitution des natürlichen Atemmusters durch das zwerchtische Atmungsmuster in Gang gesetzt wurde. Gleichzeitig fand Folgendes statt: a) kontinuierliche Sammlung, Messung und Analyse des abgelaufenen Gases zur Beurteilung der Beatmungsparameter auf Atemwegsbasis; b) Messung der Herzfrequenz durch einen Elektrokardiographen; und c) Videoaufzeichnung der thorakoabdominalen Bewegung des Teilnehmers von einem seitlichen Aspekt aus. Aus der Videoaufnahme führten die Ermittler eine visuelle Beobachtung der schnell vorwärtsgerichteten Bewegungsbilder durch, gefolgt von einer Klassifizierung der Atemmuster, die bestätigten, dass die Teilnehmer die Methode der tiefen Atmung wie angewiesen durchgeführt hatten. Die Menge der Sauerstoffaufnahme zeigte, dass während der tiefen Atmung die Arbeit der Atmung abnahm. Die Ergebnisse der abgelaufenen Minutenbeatmung, Atmungsrate und Gezeitenvolumen bestätigten erhöhte Beatmungseffizienz für die tiefe Atmung mit dem natürlichen Atmungsmuster im Vergleich zu dem mit dem zwerchmatischen Atmungsmuster. Dieses Protokoll schlägt eine geeignete Anleitung zur Beurteilung von Tiefenatmungsübungen auf der Grundlage des Sauerstoffverbrauchs, der Beatmungsparameter und der Brustwandexkursion vor.

Einleitung

Der Herz-Lungen-Physiotherapeut behandelt den Patienten in der Regel nach den individuellen Bedürfnissen und Bedürfnissen. Im Allgemeinen bleibt es dem Patienten jedoch überlassen, eine präoperative Tiefenatmungsübung von sich selbst durchzuführen. Daher ist es unerlässlich, eine einfache und effektive Anweisungsmethode für den Patienten zu finden, um tiefe Atemübungen durchzuführen¹.

Die zwerchtische Atmung ist eine solche Atemübung und eine Methode der Atemkontrolle^2,3. Das therapeutische Ergebnis dieser Methode beinhaltet eine Verringerung der Arbeit der Atmung und Verbesserung der Effizienz der Atmung^2,3, und dies führt zu einer Erhöhung des Gezeitenvolumens, was zu einer Verringerung der Atemfrequenz. Jedoch, einige Forscher haben darauf hingewiesen, dass zwerchfellmatische Atemübung asynchrone und paradoxe Bewegung des Rippenkäfigs aufgrund von Bauchexkursionen bei einigen Patienten verursachen kann^4,5. In solchen Fällen kann die Verwendung des natürlichen Atemmusters eines Patienten wirksam sein. In Bezug auf die Frage der Tiefenatmung wirksam als Mittel zur Verringerung der mechanischen Arbeit der Atmung und Verbesserung der Beatmungseffizienz, kann es nützlich sein, Beatmungsparameter durch den Einsatz eines Gasanalysators zu quantifizieren.

Es ist allgemein bekannt, dass kardiopulmonale Übungstests mit einem Gasanalysator⁶_,⁷durchgeführt werden. Einige Forscher^8,9 haben Messungen für die zwerchfellatische Atmung mit einem Gasanalysator bei Patienten mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung gemeldet. Jones et al.⁸ verglichen die zwerchrote Atmung, die Pursed-Lippen-Atmung und eine Kombination aus beidem mit der spontanen Atmung. Während dieser drei Methoden der Atmung wurden Sauerstoffverbrauch (VO₂) und Atemfrequenz (f) gemessen, was zeigte, dass eine höhere Ruhe VO₂ durch die erhöhte mechanische Arbeit der Atmung⁸erklärt werden kann. Ito et al.⁹ untersuchten die unmittelbare Wirkung der zwerchformatischen Atmung oder der Dehnung der Atemmuskulatur auf VO₂, f und Gezeitenvolumen (V_T). Wir können von den Ergebnissen der oben genannten Studien erwarten, dass ähnliche Beweise durch DieAnwendung ähnlicher Atemübungen gewonnen werden könnten, um eine effektive Tiefe-Atmungsmethode zu bestätigen.

Dieses Protokoll beschreibt die Methode zur Messung von Beatmungsparametern und Brustwandexkursion in der tiefen Atmung mit zwei Atemmustern, zusammen mit ihren Ergebnissen und Analysen. Kontinuierliche und quantitative Probenahme von Beatmungsparametern kann die Atmung im Vergleich zu alternativen Techniken genau messen. VO_2, die in diesem Protokoll erhalten werden, kann als Indikator für die Arbeit der Atmung⁸angesehen werden. Darüber hinaus sind f, V_Tund Minutenbelüftung mit der Beatmungseffizienz verbunden. Informationen über das Atmungsmuster können auch aus diesen Beatmungsparametern sowie inspiratorische und expiratorische Zeit gewonnen werden. Dieses Protokoll beinhaltet auch die Beurteilung der BrustwandExkursion durch Videoaufnahme, die der Beobachtung durch einen Physiotherapeuten der Brustwandexkursion des Patienten während des Atemtrainings entspricht. Das übergeordnete Ziel dieser Studie war es, eine praktikable und effiziente Methode der Tiefenatmung zu finden, basierend auf der Analyse des Sauerstoffverbrauchs, der Beatmungsparameter und der Exkursion an der Brustwand.

Protokoll

Dieses Protokoll entsprach den ethischen Grundsätzen der Erklärung von Helsinki. Das Verfahren wurde allen Teilnehmern vor Beginn der Studie erklärt.

1. Teilnehmer-Screening

1. Rekrutieren Sie 15 gesunde Frauen in ihren Zwanzigern durch Convenience-Sampling. Überprüfen Sie die Krankengeschichte verbal. Teilnehmer mit Herz-Lungen-Erkrankungen ausschließen.
2. Erläutern Sie dem Teilnehmer das Verfahren.
3. Bitten Sie den Teilnehmer, 2 h vor Beginn der Messung nicht zu essen und zu trinken und ein eng anliegendes schwarzes Hemd mitzubringen.

2. Verfahren

1. Vorbereitung des Verfahrens
   1. Kalibrieren Sie den Gasanalysator, der Komponenten eines Pneumochographen und Sauerstoff/Kohlendioxid-Konzentrationsmesser 15 – 30 min vor der Messung integriert hat. Folgen Sie den Protokollen des Herstellers.
   2. Befestigen Sie eine Videokamera in einer Entfernung von 1,5 m vom Stuhl, auf dem der Teilnehmer sitzt, eine Videokamera an einem Stativ. Bereiten Sie sich darauf vor, eine seitliche Ansicht des sitzenden Teilnehmers in einem Bereich von der Spitze des Schädels bis zum Stuhlsitz aufzuzeichnen.
   3. Weisen Sie den wartenden Teilnehmer an, das eng anliegende schwarze Hemd in einer Kabine anzuziehen und, wenn bereit, an der Seite des Stuhls im Labor zu stehen.
   4. Legen Sie drei Elektroden (positiv, negativ und geschliffen) auf die Haut der Brust im Stehen, jede mit einem Draht, um mit einem Sender zu verbinden, der an den Elektrokardiographen weiterleitet.
   5. Setzen Sie den Teilnehmer bequem für 5 min in einen Stuhl mit einer Rückenstütze in einem Winkel von 70° und legen Sie bei Bedarf ein kleines Kissen in den Nacken- und/oder Lendenbereich ein.
   6. Erklären Sie dem Teilnehmer tiefe Atmung mit einem natürlichen Atemmuster (NB) von langsamen und tiefen Atemzügen, einatmen durch die Nase und blasen durch den Mund ohne Rücksicht oder Wissen über bestimmte Bewegung der Brust gegeben.
   7. Bitten Sie den Teilnehmer, einen natürlichen tiefen Atemzug ohne Anleitung zu nehmen. Bereiten Sie sich darauf vor, mit der Messung zu beginnen, wenn der Prüfer mit der Atmungsleistung zufrieden ist. Beobachten Sie die thorakoabdominale Bewegung des Teilnehmers während der Inspiration und des Ablaufs.
2. Messung der tiefen Atmung mit dem NB-Muster
   1. Passen Sie den Teilnehmer mit einer Probenahmemaske über Mund und Nase an, um das abgelaufene Gas zu messen. Führen Sie einen Dichtungstest durch: Schließen Sie das Loch für das Probenahmerohr der Maske mit einem Finger und bitten Sie den Teilnehmer, sanft auszuatmen und zu bestätigen, ob Luft aus der Maske austritt. Schließen Sie ein Probenahmerohr an die Maske an, um die Beatmungsparameter zu messen.
   2. Bitten Sie den Teilnehmer, während des Eingriffs nicht zu sprechen.
   3. Weisen Sie den Teilnehmer an, sich 5 min auszuruhen und gleichzeitig mit der Aufzeichnung der abgelaufenen Gas- und Herzfrequenz zusammen mit der Videoaufnahme zu beginnen. Nach der 5 min Ruhephase weisen Sie den Teilnehmer an, mit dem Tiefenatmen für 5 min mit NB-Muster zu beginnen. Weisen Sie den Teilnehmer bei der Kündigung an, sich 5 Min. auszuruhen.
   4. Fahren Sie mit der Aufzeichnung und Messung in den drei Phasen fort.
   5. Führen Sie nur eine dreiphasige Testversion für jeden Teilnehmer durch.
3. Ruhephase
   1. Informieren Sie die Teilnehmerin, dass der Experimentator die Maske auszieht und ihr eine 10-min-Pausenphase erlaubt.
   2. Weisen Sie die Teilnehmerin an, im Labor zu sitzen und zu sprechen, aber nicht zu trinken. Beginnen Sie mit dem Timing der Pausenphase mit einer Stoppuhr im Moment des Ausziehens der Maske.
4. Messung der tiefen Atmung mit dem Muster der Membranatmung (DB)
   1. Setzen Sie den Teilnehmer wie in Schritt 2.1.5.
   2. Erklären Sie dem Teilnehmer tiefe Atmung mit einem Diaphragatat-Atmungsmuster (DB). Bitten Sie die Teilnehmerin, ihre Finger zu schnüren, sie auf ihren Bauch zu legen und einen tiefen Atemzug durch die Nase zu nehmen, den Bauch unter den Händen auszudehnen und dann durch den Mund zu blasen und den Bauch sanft zurückzuziehen.
   3. Weisen Sie den Teilnehmer an, diese tiefe Atmung mit dem DB-Muster zu üben, bis der Prüfer zufrieden ist. Beachten Sie, dass thorakoabdominale Expansion während der Inspiration stattfindet, gefolgt von seiner Kontraktion nach Ablauf.
   4. Passen Sie den Teilnehmer mit einer Probenahmemaske über Mund und Nase an, um das abgelaufene Gas zu messen. Führen Sie einen Dichtungstest durch: Schließen Sie das Loch für das Probenahmerohr der Maske mit einem Finger und bitten Sie den Teilnehmer, sanft auszuatmen und zu bestätigen, ob Luft aus der Maske austritt. Schließen Sie ein Probenahmerohr an die Maske an, um die Beatmungsparameter zu messen.
   5. Bitten Sie den Teilnehmer, während der Messung nicht zu sprechen.
   6. Weisen Sie den Teilnehmer an, sich 5 min auszuruhen und gleichzeitig mit der Aufzeichnung der abgelaufenen Gas- und Herzfrequenz zusammen mit der Videoaufnahme zu beginnen. Nach der 5 min Ruhephase weisen Sie den Teilnehmer an, mit dem DB-Muster 5 min tief zu atmen. Weisen Sie den Teilnehmer an, sich nach 5 min auszuruhen.
   7. Nehmen Sie die Maske vom Teilnehmer nach der 5 min Ruhephase.
   8. Fragen Sie den Teilnehmer sofort, welche der beiden tiefen Atemtechniken bequemer war. Zeichnen Sie die Antwort des Teilnehmers in einer Kalkulationstabelle auf.
   9. Entfernen Sie die Elektroden, Leitungen und Sender von der Teilnehmerin und lassen Sie sie gehen.
   10. Führen Sie nur eine dreiphasige Testversion für jeden Teilnehmer durch.

3. Messung der Ventilatorparameter

1. Probieren Sie das atmungsaktive abgelaufene Gas mit einem Gasanalysator (siehe Tabelle der Materialien und Abbildung 2).
   1. Messen Sie die folgenden Beatmungsparameter: Sauerstoffaufnahme (VO₂), Kohlendioxid-Ausstoß (VCO₂), abgelaufene Minutenbeatmung (VE), Atemfrequenz (f), Gezeitenvolumen (V_T), Expirationszeit (T_e) und Inspiratorzeit (T _i).
   2. Messen Sie die Herzfrequenz mit einem medizinischen Telemetriesensor für den Elektrokardiographen (siehe Materialtabelle und Abbildung 2), der mit dem Gasanalysator verbunden ist.
      HINWEIS: Der Gasanalysator wird mit Computersoftware des Herstellers (Materialtabelle )betrieben.
2. Sammeln Sie die Daten für jede 5 min Ruhephase und tiefe Atmung für NB- und DB-Muster. Speichern Sie die Daten über die Beatmungsparameter im CSV-Format mit Computersoftware (siehe Materialtabelle und Abbildung 3,4).
   1. Sammeln Sie Durchschnittsdaten für jede 5-min-Phase dieses Protokolls. Die durchschnittlichen Daten für die optional eingestellte Phase werden atemweise ermittelt.
3. Geben Sie die Daten für jeden Teilnehmer in das Tabellenkalkulationsprogramm ein (siehe Materialtabelle und Abbildung 5) und bestimmen Sie den Mittelwert und die Standardabweichung (SD) für die Anfänglichen Ruhe- und Tiefenatmungsphasen für NB und DB.

4. Bewertung des Atemmusters

1. Zeichnen Sie thorakoabdominale Bewegungen aus einer seitlichen Ansicht des Teilnehmers mit einer Videokamera auf (Tabelle der Materialien).
2. Stellen Sie sicher, dass die Hintergrundfarbe in scharfem Kontrast zur Silhouette des Teilnehmers steht.
3. Nehmen Sie das Videobild mit 1/30 s pro Frame auf, was der Standardgeschwindigkeit für die verwendete Videokamera entspricht.
4. Laden Sie die Motion-Images mit der Videobearbeitungssoftware 1 (Materialtabelle )in einen PC hoch.
5. Beobachten Sie 5 min Videobilder der tiefen Atemphasen mit doppelter Geschwindigkeit unter visueller Beurteilung und klassifizieren Sie die Atemmuster als obere Kosten, zwerchtisch oder thorakoabdominal. Verwenden Sie Videobearbeitungssoftware 2 (Tabelle der Materialien).
   HINWEIS: Videobilder werden von einem kardiopulmonalen Physiotherapeuten (MY) analysiert.

5. Bevorzugtes Muster der Teilnehmer für tiefe Atmung

1. Bereiten Sie eine Kalkulationstabelle für die Antwort des Teilnehmers vor.
2. Fragen Sie den Teilnehmer, welche der beiden tiefen Atemtechniken nach der Messung des DB-Musters bequemer ist.
3. Füllen Sie die Tabelle mit der Antwort des Teilnehmers aus.
4. Seien Sie bereit, der Teilnehmerin zuzuhören, wenn sie über das Verfahren sprechen möchte. Berücksichtigen Sie nicht die Kommentare des Teilnehmers in die Analyse.

6. Statistische Analyse

HINWEIS: Führen Sie statistische Analysen mit kommerzieller Computersoftware (Tabelle der Materialien) durch und geben Sie dann alle Schaltflächenklicks an.

1. Ventilatorparameter
   1. Analysieren Sie nicht die 5 min Ruhephase nach den beiden tiefen Atmungsphasen in diesem Protokoll.
   2. Bestimmen Sie den Mittelwert und Die SD für die anfänglichen Ruhephasen und tiefen Atmungsphasen für jeden Parameter.
   3. Verwenden Sie eine zweiseitig durchgeführte Varianzanalyse (2-Wege-ANOVA), um die Beatmungsparameter und die Herzfrequenz für die ersten Ruhephasen und zwei tiefen Atmungsphasen zu bewerten.
      HINWEIS: Faktor "Unterricht" umfasst zwei Ebenen NB und DB, und Faktor "Phase" hat zwei Ebenen Ruhephase und tiefe AtmungPhase.
   4. Bewerten Sie mit der Bonferroni-Methode zwischen den einzelnen Faktoren für die Parametermessung, was zu einer signifikanten Wechselwirkung nach 2-Wege-ANOVA führt.
2. Klassifizierung der von den Teilnehmern ausgestellten Atemmuster einschließlich ihres bevorzugten Musters für die tiefe Atmung.
   1. Kategorisieren Sie die Anzahl der Teilnehmer nach ihrem Atmungsmuster in der oberen costalen, zwerchmetmatischen oder thorakoabdominalen Atmung.
   2. Kompilieren Sie aus der Tabelle die Anzahl der Teilnehmer nach ihrem bevorzugten Muster der tiefen Atmung.

Ergebnisse

Die Ventilatory Parameter und Herzfrequenz
Auf der Grundlage der Daten (Abbildung 5) wurden die NB- und DB-Muster statistisch analysiert (Abbildung 6 und Tabelle 1). Bei f, V_T und Te wurde eine signifikante Wechselwirkung festgestellt (p<0.05). Sowohl bei den NB- als auch bei der DB-Muster während der tiefen Atmung wurde eine signifikante Abnahme des f festgestellt, verglichen mit den anfänglichen Ruhephasen (p<0...

Diskussion

Durch die Verwendung dieses Protokolls kann eine effektive Instruktion für die tiefe Atmung durch Sauerstoffverbrauch, Beatmungsparameter und Brustwandexkursion untersucht werden. Die Teilnehmer hatten ein Durchschnittsalter von 21,6 Jahren, eine mittlere Körpermasse von 51,9 kg, eine mittlere Körpergröße von 159,3 cm und einen Body-Mass-Index von 20,5 kg/m². Es wurden keine Anreize für die Teilnahme an diesem Protokoll geboten. Es gibt drei wichtige Schritte innerhalb des Protokolls. Erstens, was die Ko...

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Expired gas analyzer	Minato Medical Science, Osaka, Japan	AE-300S
Expired gas analyzing software	Minato Medical Science, Osaka, Japan	AT for Windows
Medical telemetry sensor for electrocardiograph	Nihon Kohden, Tokyo, Japan	BSM-2401
Spreadsheet program	Microsoft, https://www.microsoft.com/ja-jp	Excel
SPSS Statistical Software	IBM, https://www.ibm.com/jp-ja/analytics/spss-statistics-software	Version 23.0
Video camera	Sony, Tokyo, Japan	DCR-SR 100
Video editing software 1	Sony, Tokyo, Japan	PlayMemories Home
Video editing software 2	Adobe, https://www.adobe.com/jp/	Premiere Elements 11