Indagine sulla respirazione profonda attraverso la misurazione dei parametri di ventilazione e l'osservazione dei modelli di respirazione

Riepilogo

Qui, presentiamo un protocollo per valutare due modelli di respirazione profonda della respirazione naturale e diaframmatica per la loro efficacia e facilità di esecuzione. Sono stati selezionati quindici partecipanti, utilizzando un'elettrocardiografica e un analizzatore di gas scaduto per la misurazione dei parametri di ventilazione, insieme alla valutazione visiva mediante la cattura video del movimento toracodedominale.

Abstract

In questo protocollo, due schemi di respirazione profonda sono stati mostrati a 15 partecipanti per determinare un metodo facile ma efficace di esercizio di respirazione per l'applicazione futura in un ambiente clinico. Le donne sui vent'anni erano sedute comodamente su una sedia con supporto alla schiena. Erano dotati di una maschera ermetica collegata ad un analizzatore di gas. Tre elettrodi sono stati posizionati sul torace collegato a un trasmettitore wireless per l'inoltro all'elettrocardiografo. Hanno eseguito una fase di riposo di 5 minuti, seguita da 5 minuti di respirazione profonda con un modello di respirazione naturale, terminando con una fase di riposo di 5 minuti. Questo è stato seguito da un intervallo di 10 minuti prima di iniziare la seconda fase di istruzione di sostituendo il modello respiratorio naturale con il modello di respirazione diaframmatico. Contemporaneamente, si è verificato quanto segue: a) raccolta continua, misurazione e analisi del gas scaduto per valutare i parametri di ventilazione su base respiro per respiro; b) misurazione della frequenza cardiaca mediante un elettrocardiografo; e c) videoregistrazione del movimento toracoaddominale del partecipante da un aspetto laterale. Dalla cattura video, i ricercatori hanno effettuato l'osservazione visiva delle immagini di movimento in avanti veloce seguita dalla classificazione dei modelli respiratori, confermando che i partecipanti avevano effettuato il metodo della respirazione profonda come indicato. La quantità di assorbimento di ossigeno ha rivelato che, durante la respirazione profonda, il lavoro di respirazione è diminuito. I risultati della ventilazione dei minuti scaduti, del tasso di respirazione e del volume delle maree hanno confermato una maggiore efficienza ventilatoria per la respirazione profonda con il modello respiratorio naturale rispetto a quello con il modello respiratorio diaframmatico. Questo protocollo suggerisce un metodo adatto di istruzione per valutare esercizi di respirazione profonda sulla base del consumo di ossigeno, parametri di ventilazione, e escursione parete toracica.

Introduzione

Il fisioterapista cardiopolmonare normalmente tratta il paziente in base alle esigenze e alle esigenze dell'individuo. Tuttavia, in generale, il paziente è lasciato a svolgere esercizio di respirazione profonda preoperatorio da lui / se stesso. Pertanto, è imperativo trovare un metodo di istruzione semplice ed efficace per il paziente per eseguire esercizi di respirazione profonda¹.

La respirazione diaframmatica è un tale esercizio di respirazione e un metodo di controllo della respirazione^2,3. L'esito terapeutico di questo metodo include una riduzione del lavoro di respirazione e miglioramento dell'efficienza della respirazione^2,3, e questo porta ad un aumento del volume delle maree, con conseguente riduzione della frequenza respiratoria. Tuttavia, alcuni ricercatori hanno sottolineato che l'esercizio di respirazione diaframmatica può causare il movimento asincrono e paradossale della gabbia toracica a causa di escursioni addominali in alcuni pazienti^4,5. In questi casi, l'uso del modello respiratorio naturale di un paziente può essere efficace. Per quanto riguarda la questione dell'efficacia della respirazione profonda come mezzo di riduzione del lavoro meccanico di respirazione e di miglioramento dell'efficienza ventilatoria, può essere utile quantificare i parametri di ventilazione mediante l'uso di un analizzatore di gas.

È ben noto che i test di esercizio cardiopolmonare vengono eseguiti utilizzando un analizzatore di gas⁶_,⁷. Alcuni ricercatori^8,9 hanno riportato la misurazione per la respirazione diaframmatica con un analizzatore di gas in pazienti con malattia polmonare ostruttiva cronica. Jones et al.⁸ ha confrontato la respirazione diaframmatica, la respirazione a bocca aperta, e una combinazione di entrambi, con quella della respirazione spontanea. Durante questi tre metodi di respirazione, sono stati misurati il consumo di ossigeno (VO₂₎e la frequenza respiratoria (f), il che ha mostrato che un VO₂ a riposo più elevato può essere spiegato dall'aumento del lavoro meccanico della respirazione⁸. Ito et al.⁹ ha esaminato l'effetto immediato della respirazione diaframmatica o dell'allungamento muscolare respiratorio su VO₂, f e volume di marea (V_T). Ci si può aspettare dai risultati degli studi di cui sopra che prove simili potrebbero essere ottenute mediante l'applicazione di esercizi di respirazione simili per confermare un efficace metodo di respirazione profonda di istruzione.

Questo protocollo descrive il metodo per la misurazione dei parametri di ventilazione e l'escursione della parete toracica in respirazione profonda con due schemi respiratori, insieme ai loro risultati e analisi. Il campionamento continuo e quantitativo dei parametri di ventilazione può misurare la respirazione con precisione rispetto alle tecniche alternative. VO₂ ottenuto in questo protocollo può essere considerato come un indicatore del lavoro della respirazione⁸. Inoltre, f, V_T, e la ventilazione minuto sono legati all'efficienza ventilatoria. Informazioni sul modello respiratorio possono anche essere ottenute da questi parametri di ventilazione più tempo inspiratorio ed espiratorio. Questo protocollo prevede anche la valutazione dell'escursione della parete toracica attraverso la cattura video, che corrisponde all'osservazione da parte di un fisioterapista dell'escursione della parete toracica del paziente durante l'esercizio di respirazione. L'obiettivo generale di questo studio era quello di trovare un metodo praticabile ed efficiente di esercizio di respirazione profonda basato sull'analisi del consumo di ossigeno, parametri di ventilazione, ed escursione parete toracica.

Protocollo

Questo protocollo era conforme ai principi etici della Dichiarazione di Helsinki. La procedura è stata spiegata a tutti i partecipanti prima dell'inizio dello studio.

1. Screening dei partecipanti

1. Recluta 15 donne sane sui vent'anni attraverso il campionamento di convenienza. Controlla verbalmente la storia medica. Escludere i partecipanti con malattia cardiopolmonare.
2. Spiegare la procedura al partecipante.
3. Chiedere al partecipante di astenersi dal mangiare e bere 2 ore prima dell'inizio della misurazione e di portare una camicia nera aderente.

2. Procedura

1. Preparazione per la procedura
   1. Calibrare l'analizzatore di gas che ha componenti integrati di un pneumotechografo e metri di concentrazione di ossigeno/anidride carbonica 15 –30 min prima della misurazione. Seguire i protocolli del produttore.
   2. Collegare una videocamera a un treppiede a una distanza di 1,5 m dalla sedia su cui si siederà il partecipante. Prepararsi a registrare una vista laterale del partecipante seduto in una gamma dalla parte superiore del cranio al sedile della sedia.
   3. Istruire il partecipante in attesa di indossare la camicia nera aderente in un cubicolo e, quando è pronto, stare a fianco della sedia in laboratorio.
   4. Posizionare tre elettrodi (positivi, negativi e macinati) sulla pelle del torace in piedi, ciascuno con un filo per connettersi a un trasmettitore che trasmette all'elettrocardiografo.
   5. Posizionare il partecipante comodamente per 5 min su una sedia con un supporto posteriore ad un angolo di 70 gradi e, se necessario, inserire un piccolo cuscino nel collo e / o regione lombare.
   6. Spiegare al partecipante una respirazione profonda con un modello di respirazione naturale (NB) di respiri lenti e profondi, respirando attraverso il naso e soffiando attraverso la bocca senza alcuna considerazione o conoscenza data sul movimento specifico del torace.
   7. Chiedi al partecipante di fare un respiro profondo naturale senza alcuna guida. Prepararsi ad iniziare la misurazione se l'investigatore è soddisfatto delle prestazioni respiratorie. Osservare il movimento toracoaddominale del partecipante durante l'ispirazione e la scadenza.
2. Misurazione della respirazione profonda con il modello NB
   1. Montare il partecipante con una maschera di campionamento sulla bocca e sul naso per la misurazione del gas scaduto. Eseguire una prova di guarnizione: chiudere il foro per il tubo di campionamento della maschera con un dito e chiedere al partecipante di espirare delicatamente e confermare se l'aria fuoriesce dalla maschera. Collegare un tubo di campionamento alla maschera per la misurazione dei parametri di ventilazione.
   2. Chiedere al partecipante di astenersi dal parlare durante la procedura.
   3. Istruire il partecipante a riposare per 5 min e contemporaneamente iniziare a registrare il gas scaduto e la frequenza cardiaca, insieme alla cattura video. Dopo la fase di riposo di 5 min, istruisci il partecipante a iniziare la respirazione profonda per 5 min con modello NB. Al termine, istruisci il partecipante a riposare per 5 min.
   4. Continuare a registrare e misurare durante le tre fasi.
   5. Eseguire una sola prova in tre fasi per ogni partecipante.
3. Fase di sosta
   1. Informare il partecipante che lo sperimentatore toglierà la maschera e le permetterà una fase di intervallo di 10 minuti.
   2. Istruisci il partecipante che può sedersi e parlare in laboratorio, ma non bere. Iniziare la temporizzazione della fase di intermezzo con un cronometro al momento di togliere la maschera.
4. Misurazione della respirazione profonda con il modello di respirazione diaframmatica (DB)
   1. Ospitare il partecipante come al punto 2.1.5.
   2. Spiegare al partecipante una respirazione profonda con un modello di respirazione diaframmatica (DB). Chiedi al partecipante di allattare le dita, metterle sull'addome e fare un respiro profondo attraverso il naso, espandendo l'addome sotto le mani e poi soffiando attraverso la bocca e retraendo delicatamente l'addome.
   3. Istruire il partecipante a praticare questa respirazione profonda con il modello DB fino a quando l'investigatore è soddisfatto. Osservate che l'espansione toracodedominale avviene durante l'ispirazione seguita dalla sua contrazione alla scadenza.
   4. Montare il partecipante con una maschera di campionamento sulla bocca e sul naso per la misurazione del gas scaduto. Eseguire una prova di guarnizione: chiudere il foro per il tubo di campionamento della maschera con un dito e chiedere al partecipante di espirare delicatamente e confermare se l'aria fuoriesce dalla maschera. Collegare un tubo di campionamento alla maschera per la misurazione dei parametri di ventilazione.
   5. Chiedere al partecipante di astenersi dal parlare durante la misurazione.
   6. Istruire il partecipante a riposare per 5 min e contemporaneamente iniziare a registrare il gas scaduto e la frequenza cardiaca, insieme alla cattura video. Dopo la fase di riposo di 5 min, istruisci il partecipante a iniziare la respirazione profonda per 5 min con il modello DB. Al termine, istruire il partecipante a riposare per 5 min. Continuare a registrare e misurare durante le tre fasi.
   7. Togliere la maschera dal partecipante dopo la fase di riposo di 5 min.
   8. Chiedere immediatamente al partecipante quale delle due tecniche di respirazione profonda era più confortevole. Registrare la risposta del partecipante in un foglio di calcolo.
   9. Rimuovere gli elettrodi, i cavi e il trasmettitore dal partecipante e lasciarla andare.
   10. Eseguire una sola prova in tre fasi per ogni partecipante.

3. Misurazione dei parametri di ventilatorio

1. Assaggiate il gas scaduto respiro per respiro utilizzando un analizzatore di gas (vedere Tabella dei materiali e figura 2).
   1. Misurare i seguenti parametri di ventilazione: assorbimento di ossigeno (VO_2),uscita di anidride carbonica (VCO_2),ventilazione minuti scaduta (VE), frequenza respiratoria (f), volume di marea (V_T), tempo espiratorio (T_e)e tempo inspiratorio (T _i).
   2. Misurare la frequenza cardiaca utilizzando un sensore di telemetria medica per l'elettrocardiografo (vedere Tabella dei materiali e Figura 2), che è collegato all'analizzatore di gas.
      NOTA: l'analizzatore di gas viene utilizzato utilizzando un software del computer fornito dal produttore (Tabella dei materiali).
2. Raccogliere i dati per ogni fase di 5 min di riposo e respirazione profonda per i modelli NB e DB. Salvare i dati sui parametri di ventilazione in formato CSV utilizzando il software del computer (vedere Tabella dei materiali e figura 3,4).
   1. Raccogliere i dati medi per ogni fase di 5 min di questo protocollo. I dati medi per la fase impostata opzionalmente si ottengono su una via respiro per respiro.
3. Immettere i dati per ogni partecipante nel programma di foglio di calcolo (vedere Tabella dei materiali e Figura 5)e determinare la deviazione media e standard (SD) per le fasi iniziali di riposo e respirazione profonda per NB e DB.

4. Valutazione del modello di respirazione

1. Registrare il movimento toracodedominale da una vista laterale del partecipante utilizzando una videocamera (Tabella dei materiali).
2. Assicurarsi che il colore di sfondo sia in netto contrasto con la sagoma del partecipante.
3. Registrare l'immagine video a 1/30 s per fotogramma, che è la velocità standard per la videocamera utilizzata.
4. Caricare le immagini di movimento in un personal computer utilizzando il software di editing video 1 (Tabella dei materiali).
5. Osservare 5 min immagini video delle fasi di respirazione profonda a doppia velocità sotto valutazione visiva e classificare i modelli di respirazione come costale superiore, diaframmatico o toracodedominale. Utilizzare il softwarediediting video 2 ( Tabella dei materiali ).
   NOTA: Le immagini video vengono analizzate da un fisioterapista cardiopolmonare (MY).

5. Modello preferito dei partecipanti per la respirazione profonda

1. Preparare un foglio di calcolo per la risposta del partecipante.
2. Chiedere al partecipante quale delle due tecniche di respirazione profonda è più confortevole seguendo la misurazione del modello DB.
3. Compilare il foglio di calcolo con la risposta del partecipante.
4. Siate pronti ad ascoltare il partecipante se vuole parlare della procedura. Non includere i commenti del partecipante nell'analisi.

6. Analisi statistiche

NOTA: eseguire analisi statistiche utilizzando software commerciale (Tabella dei materiali), quindi fornire tutti i clic del pulsante.

1. Parametri di ventilazione
   1. Non analizzare la fase di riposo di 5 min seguendo le due fasi di respirazione profonda in questo protocollo.
   2. Determinare la media e la SD per le fasi di riposo iniziali e le fasi di respirazione profonda per ogni parametro.
   3. Impiegare l'analisi a due misure ripetute della varianza (ANOVA a 2 vie) per valutare i parametri di ventilazione e la frequenza cardiaca per le fasi di riposo iniziali e due fasi di respirazione profonda.
      NOTA: il fattore "istruzione" comprende due livelli NB e DB, e il fattore "fase" ha due livelli di fase di riposo e fase di respirazione profonda.
   4. Utilizzando il metodo Bonferroni, valutare tra ogni fattore per la misurazione dei parametri, producendo un'interazione significativa dopo ANOVA a 2 vie.
2. Classificazione dei modelli respiratori esposti dai partecipanti, compreso il loro modello preferito per la respirazione profonda.
   1. Classificare il numero di partecipanti in base al loro modello respiratorio nella respirazione costale superiore, diaframmatica o toracodedominale.
   2. Compilare dal foglio di calcolo il numero di partecipanti in base al loro modello preferito di respirazione profonda.

Risultati

I parametri di ventilatoria e la frequenza cardiaca
Sulla base dei dati (Figura 5), i modelli NB e DB sono stati analizzati statisticamente (Figura 6 e Tabella 1). È stato rilevato che f, V_T e Te hanno un'interazione significativa (rispettivamente p<0,05). È stata riscontrata una diminuzione significativa dei modelli nb e DB durante la respirazione profonda rispetto alle fasi di riposo iniziali (rispettivamente p...

Discussione

Con l'uso di questo protocollo, istruzioni efficaci per la respirazione profonda possono essere esaminate attraverso il consumo di ossigeno, parametri di ventilazione, e escursione parete toracica. I partecipanti avevano un'età media di 21,6 anni, massa corporea media di 51,9 kg, altezza media di 159,3 cm e un indice di massa corporea di 20,5 kg/m². Non sono stati offerti incentivi per partecipare a questo protocollo. Esistono tre passaggi critici all'interno del protocollo. In primo luogo, per quanto riguard...

Materiali

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