Efectos de las mascarillas quirúrgicas sobre la función cardiopulmonar en sujetos sanos

Resumen

Estudiamos el efecto de las mascarillas quirúrgicas sobre la función cardiopulmonar a partir de una prueba de esfuerzo cardiopulmonar (ECP). Este estudio muestra que las mascarillas quirúrgicas reducen la capacidad de ejercicio cardiopulmonar y la ventilación en sujetos jóvenes sanos y el uso de mascarillas podría afectar la capacidad de ejercicio aeróbico más en sujetos femeninos que en sujetos masculinos.

Resumen

Estudiamos el efecto de las mascarillas quirúrgicas sobre la función cardiopulmonar a partir de una prueba de esfuerzo cardiopulmonar (ECP). Este estudio muestra que las mascarillas quirúrgicas reducen la capacidad de ejercicio cardiopulmonar y la ventilación en sujetos jóvenes sanos y el uso de mascarillas podría afectar la capacidad de ejercicio aeróbico más en sujetos femeninos que en sujetos masculinos.

Introducción

El uso de una mascarilla en áreas públicas puede impedir la propagación de una enfermedad infecciosa al evitar tanto la inhalación de gotitas infecciosas como su posterior exhalación y diseminación¹. Aunque el efecto de reducir el riesgo de transmisión de virus respiratorios sigue siendo controvertido, el uso de mascarillas sigue siendo una de las principales formas que las personas de la comunidad han elegido para prevenir la propagación de gotitas entre las personas en la vida diaria ^2,3,4.

Los diferentes tipos de mascarillas tienen diferentes efectos en el aumento de la resistencia espiratoria y la resistencia inspiratoria⁵. Mientras tanto, durante una pandemia de enfermedades respiratorias, es posible que las personas (incluidas las personas sanas y los pacientes con enfermedades cardiopulmonares) deban usar mascarillas durante mucho tiempo para realizar las actividades diarias. Sin embargo, hay pocos estudios sobre el efecto del uso de una mascarilla en la función cardiopulmonar.

La prueba de esfuerzo cardiopulmonar (ECT) es un medio importante para la evaluación del riesgo de rehabilitación cardiovascular, ya que refleja varios parámetros de la función cardiopulmonar del cuerpo durante el ejercicio con carga creciente y se considera el estándar de oro para las pruebas de reserva cardiopulmonar². Utilizamos CPET en diferentes condiciones (mascarilla puesta y sin mascarilla) para estudiar los cambios en los parámetros de función cardiopulmonar de sujetos jóvenes sanos, para evaluar la interferencia de las mascarillas de forma objetiva y cuantitativa en la reserva cardiorrespiratoria y la resistencia al ejercicio desde una perspectiva metodológica novedosa para guiar la aplicación de mascarillas en particular la pandemia de enfermedades infecciosas respiratorias. Aunque se ha sugerido que las mascarillas FFP2/N95 son más eficaces que las quirúrgicas para reducir la exposición a infecciones virales, las mascarillas médico-quirúrgicas son más cómodas y comunes de obtener y utilizar que las mascarillas FFP2/N95. Por lo tanto, este estudio se centra únicamente en los efectos de las mascarillas quirúrgicas médicas sobre la función cardiopulmonar.

Protocolo

El proyecto clínico fue aprobado por la Asociación de Ética Médica del Quinto Hospital Afiliado de la Universidad Médica de Guangzhou (No. KY01-2020-06-06) y ha sido registrado en el Centro de Registro de Ensayos Clínicos de China (No. ChiCTR2000033449) y titulado "Los efectos de las mascarillas en la función cardiopulmonar y de miembros inferiores".

1. Reclutamiento de participantes

1. Incluir sujetos entre 18 y 26 años: que pueden aprobar la prueba PAR-Q⁶; gozan de buena salud física; sin experiencia en entrenamiento deportivo profesional; y capaz de comprender el experimento y cooperar voluntariamente con todo el proceso de prueba.
2. Excluir sujetos: con enfermedades cardiovasculares y enfermedades respiratorias; con disfunción motora de miembros inferiores causada por otras enfermedades; que no pueden cooperar con el experimento; y fumadores⁷.
3. Obtener el consentimiento informado por escrito de cada sujeto antes de su participación.
4. Informar al sujeto de que las actividades extenuantes están prohibidas 48 h antes de la prueba y durante la prueba, y que no se permiten alimentos ni bebidas (excepto agua) 2 h antes de la prueba.
5. Recopile la información básica de los sujetos (nombre, sexo, fecha de nacimiento, altura, peso).
6. Asigne aleatoriamente los sujetos en dos grupos según la tabla de dígitos generada por SPSS. El grupo 1 recibió primero CPET en la condición de mascarilla puesta seguida de 48 h de lavado, y luego recibió CPET en la condición de mascarilla sin mascarilla. El grupo 2 primero recibió CPET en la condición de sin mascarilla, seguido de 48 h de lavado, luego recibió CPET en la condición de mascarilla puesta.

2. Preparación de los entornos y equipos de laboratorio

1. Ajuste la temperatura del laboratorio a 25 °C y equipe con equipos de primeros auxilios.
2. Calibrar el analizador de función cardiopulmonar para garantizar la precisión de la prueba CPET, incluida la calibración del sensor de flujo, la calibración del aire interior, la calibración del análisis de gases y la calibración de la frecuencia respiratoria.
   NOTA: Para la calibración del análisis de gases, utilice concentraciones de CO₂ al 5 % y 16 % de_O2 y N₂ para el equilibrio.

3. Espirometría

1. Pídale al sujeto que se siente erguido sin apoyarse en el respaldo de la silla, con los pies en el suelo, pero sin inclinar los pies. Pídales que mantengan la cabeza a un nivel natural o ligeramente inclinada hacia arriba, pero que no inclinen la cabeza hacia abajo ni se agachen.
2. Prueba de capacidad vital forzada (CVF): Pida al sujeto que respire tranquilamente durante 5 segundos, inhale con fuerza y luego exhale con fuerza durante 6 segundos. Por último, inhala de nuevo y sigue respirando con calma. Realice todo el procedimiento bajo la guía de un médico o un fisiólogo del ejercicio capacitado formalmente.
3. Prueba de Ventilación Voluntaria Máxima (MVV, por sus siglas en inglés): Pídale al sujeto que respire tranquilamente cuatro o cinco veces. A continuación, repita la respiración de forma continua durante 12 o 15 s a la máxima amplitud respiratoria y a la velocidad respiratoria más rápida después de que la línea de base con el volumen espiratorio sea estable (Figura 1).
   NOTA: Si el sujeto no se desempeña bien durante la prueba de función pulmonar estática, se le pedirá que realice las pruebas una vez más después de un descanso de 3 minutos. Si el sujeto no pasa la prueba dos veces, excluya al sujeto.

4. Prueba de esfuerzo cardiopulmonar (CPET)

1. Preparación de asignaturas para CPET
   1. Introduce brevemente el proceso al tema.
   2. Raspe el vello corporal en la posición de los electrodos del electrocardiógrafo (ECG) (V1 a V6) y luego use alcohol al 75% para eliminar la caspa y la grasa adicionales.
      NOTA: V1 es el 4º espacio intercostal a la derecha del esternón. V2 es el 4º espacio intercostal, a la izquierda del esternón, V3 está entre los electrodos V2 y V4, V4 es el 5º espacio intercostal en la línea medioclavicular, V5 es el 5º espacio intercostal, en la línea axilar anterior, y V6 es el 5º espacio intercostal en la línea axilar media izquierda. Coloque electrodos de extremidades para los brazos en las áreas subclaviculares y coloque electrodos de extremidades para las piernas colocados en el tronco a la altura de la costilla inferior. La colocación del electrodo debe ser lateral para evitar un movimiento excesivo durante el ciclo.
   3. Coloque los electrodos de ECG y conéctelos a los cables de ECG de 12 derivaciones.
   4. Fije la máquina de ECG al pecho con una correa (Figura 2).
   5. Elija una máscara que se ajuste al tamaño de la cara del sujeto y fíjela firmemente a la cara para asegurarse de que no haya espacio entre la máscara y la cara (Figura 3).
      NOTA: El probador puede usar su mano para presionar suavemente el chaleco y exhalar ligeramente para asegurarse de que no haya espacio.
   6. Fije el medidor de flujo en el respiradero y luego fije el dispositivo K4 en el chaleco (Figura 4).
   7. Siéntate en el asiento y ajusta la altura del manillar a una posición cómoda para el sujeto.
   8. Agarre el manillar con ambas manos y pise los pedales con los pies bilaterales para asegurarse de que la articulación de la rodilla derecha se doble con la flexión a 30°.
   9. Coloque un manguito de presión arterial en la parte superior derecha del brazo para registrar la presión arterial de forma dinámica. Coloque un pulso de oxígeno en el dedo índice izquierdo para un registro dinámico del oxígeno en sangre.
   10. Calcule los parámetros de resistencia al ejercicio/incremento incremental por minuto (W) del sujeto y establezca el plan de resistencia progresiva para la fase^{de ejercicio 8}.
       NOTA: Resistencia al ejercicio (hombre) = [(altura - edad) * 20 - (150 + 6 * peso)] / 100
       Resistencia al ejercicio (mujer) = [(altura - edad) * 14 - (150 + 6 * peso)] / 100
2. Fase de ejecución del CPET
   NOTA: Pida al sujeto que no hable durante todo el procedimiento para evitar la exhalación e inhalación adicionales durante el habla, lo que podría afectar la precisión de los datos cardiopulmonares. Pídale al sujeto que por favor levante la mano para indicar si hay alguna pregunta o incomodidad que resulte en la interrupción de la prueba.
   1. Haga clic en el botón Inicio para activar el cicloergómetro por probador.
   2. Mantenga una postura sentada estática durante 2 minutos (etapa de descanso).
   3. Iniciar el ciclo durante 2 min (Etapa de calentamiento: resistencia a 0 W, velocidad a 60 rpm).
   4. Continúe el ciclo hasta el punto de tiempo en el que el sujeto no pudo mantener o mostrar los signos finales (etapa de ejercicio de rampa: resistencia incremental, resistencia de X vatios por minuto, 60 rpm).
      NOTA: La resistencia de X vatios por minuto se basa en las fórmulas del paso 4.1.10.
   5. Pida al sujeto que realice un ciclo de 3 minutos (etapa de enfriamiento: resistencia a 0 W, velocidad a 40 rpm).
   6. Mantenga la postura estática sentada durante 3 minutos para la observación de los signos vitales (etapa de observación).
      NOTA: Los criterios para interrumpir el ejercicio son los siguientes: Se anima a los sujetos a hacer ejercicio hasta su máxima resistencia o hasta que los profesionales finalicen el ejercicio debido a síntomas como cambios isquémicos en el ECG, ectopia compleja, bloqueo cardíaco de segundo o tercer grado, caída de la presión sistólica >20 mm Hg desde el valor más alto durante la prueba, hipertensión (>250 mm Hg sistólica; >120 mm Hg diastólica), desaturación severa (saturación de oxihemoglobina (SpO₂) ≤ 80%), síntomas y signos de hipoxemia severa (palidez repentina, pérdida de coordinación, confusión mental, mareos, desmayos), signos de insuficiencia respiratoria o agotamiento (Borg ≥ 17-18 puntos) falló al mantener la velocidad de ciclo (inferior a 40 rpm). La prueba se dará por terminada inmediatamente si los sujetos muestran fatiga verbal o física extrema⁷, que es inferior a 40 rpm.
   7. Retire el equipo de adquisición de datos, la mascarilla, el chaleco y los electrodos de ECG.

5. Pruebas posteriores al CPET

1. Utilice la escala de Valoración del Esfuerzo Percibido (RPE) para medir los niveles de intensidad de la actividad física que aparentemente están relacionados con la frecuencia cardíaca (FC) durante el ejercicio ^9,10.
2. Utilice la escala de Borg (escala 6-20) para evaluar el esfuerzo del entrenamiento de resistencia ¹¹. Una puntuación de 6 representa la actividad en reposo sin esfuerzo y una puntuación de 20 representa el ejercicio exhaustivo.

6. Análisis estadístico

1. Analizar los datos utilizando el software SPSS (versión 25) y la metodología referenciada en el estudio anterior¹².
2. Presentar los datos paramétricos como media y desviación estándar (DE) si se distribuyen normalmente o mediana si no se distribuyen.
3. Asignar a los sujetos en grupos masculinos o femeninos para el análisis estadístico, respectivamente.
4. Utilice la prueba t emparejada para comparar las diferencias de los parámetros de CPET entre los sujetos en la condición de mascarilla puesta y sin mascarilla. La significación estadística es de P < 0,05.

Resultados

Diez sujetos (cinco hombres y cinco mujeres) del Departamento de Medicina de Rehabilitación de la Universidad Médica de Guangzhou fueron reclutados en este estudio piloto. Los participantes tenían características basales similares, como la edad (edad media: hombres 21,00 ± 1,58 años; mujeres 21,20 ± 0,45 años) y la condición física [actividad deportiva e índice de masa corporal (IMC)]. No hubo diferencias significativas en edad, estatura o IMC entre los grupos masculino y femen...

Discusión

La CPET proporciona información valiosa sobre las funciones integrales de los sistemas cardiovascular, ventilacional y músculo esquelético¹³. Propusimos un protocolo CPET en condiciones de uso y desenmascaramiento para explorar el efecto de la mascarilla quirúrgica sobre la función cardiopulmonar en sujetos jóvenes sanos.

El diseño de este protocolo se basó en tres puntos principales. En primer lugar, reclutamos a jóvenes estudiantes universitarios sanos como s...

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
Cardiopulmonary test system	COSMED Srl - Italy	K4b2	Pulmonary Function Equipment
Cycle for CPET	COSMED Srl - Italy	ergoline 100P	cycle ergometer 100 P w/BP
Eectrocardiograph	COSMED Srl - Italy	Quark T12x	12-Channel ECG Street Test Unit
Mask	COSMED Srl - Italy	Small,Medium,Large	V2 Mask
Software	COSMED Srl - Italy	PFT SUITE	PC Software
Surgical masks