건강한 피험자의 심폐 기능에 대한 수술용 마스크의 효과

요약

수술용 마스크가 심폐 기능에 미치는 영향을 심폐 운동 검사(CPET)를 기반으로 연구합니다. 이 연구는 수술용 마스크가 건강한 젊은 피험자의 심폐 운동 능력과 환기를 감소시키고 마스크 착용이 남성 피험자보다 여성 피험자의 유산소 운동 능력에 더 많은 영향을 미칠 수 있음을 보여줍니다.

초록

수술용 마스크가 심폐 기능에 미치는 영향을 심폐 운동 검사(CPET)를 기반으로 연구합니다. 이 연구는 수술용 마스크가 건강한 젊은 피험자의 심폐 운동 능력과 환기를 감소시키고 마스크 착용이 남성 피험자보다 여성 피험자의 유산소 운동 능력에 더 많은 영향을 미칠 수 있음을 보여줍니다.

서문

공공장소에서 마스크를 착용하면 감염성 비말의 흡입과 그에 따른 호기 및 전파를 모두 방지하여 전염병의 확산을 막을 수 있다¹. 호흡기 바이러스의 전염 위험을 줄이는 효과는 여전히 논란의 여지가 있지만, 마스크 착용은 일상 생활에서 개인 간의 비말 확산을 방지하기 위해 지역 사회 사람들이 선택한 주요 방법 중 하나입니다 ^2,3,4.

마스크의 종류에 따라 호기저항과 흡기저항을 증가시키는 효과가 다르다⁵. 한편, 호흡기 질환이 유행하는 동안 사람들(건강한 사람 및 심폐 질환 환자 포함)은 일상 활동을 수행하기 위해 오랫동안 마스크를 착용해야 할 수 있습니다. 그러나 마스크 착용이 심폐 기능에 미치는 영향에 대한 연구는 거의 없습니다.

심폐운동검사(CPET)는 운동부하가 증가하는 운동 중 신체의 심폐 기능의 다양한 매개변수를 반영하여 심혈관 재활 위험도를 평가하는 중요한 수단이며, 심폐 예비력 검사의 황금 표준으로 간주된다². 우리는 다양한 조건(마스크 착용 및 마스크 벗기)에서 CPET를 사용하여 건강한 젊은 피험자의 심폐 기능 매개변수의 변화를 연구하고, 심폐 예비력과 운동 지구력에 대한 마스크의 간섭을 객관적이고 정량적으로 평가하여 특히 호흡기 전염병 대유행에서 마스크 적용을 안내합니다. FFP2/N95가 바이러스 감염에 대한 노출을 줄이는 데 수술용 마스크보다 더 효과적인 것으로 제안되었지만, 의료용 수술용 마스크는 FFP2/N95 안면 마스크보다 더 편리하고 일반적으로 구하고 사용할 수 있습니다. 따라서 본 연구는 의료용 수술용 마스크가 심폐 기능에 미치는 영향에만 초점을 맞춘다.

프로토콜

임상 프로젝트는 광저우 의과 대학 제 5 부속 병원의 의료 윤리 협회 (No. KY01-2020-06-06)에 등록되어 있으며, 중국 임상시험등록센터(No. ChiCTR2000033449)라는 제목으로 "마스크가 심폐 및 하지 기능에 미치는 영향"이라는 제목의 논문을 게재했습니다.

1. 참가자 모집

1. 18세에서 26세 사이의 피험자를 포함합니다: PAR-Q 테스트⁶을 통과할 수 있는 사람; 신체적으로 건강합니다. 전문 스포츠 훈련 경험이 없습니다. 실험을 이해하고 전체 테스트 프로세스에 자발적으로 협력할 수 있습니다.
2. 피험자 제외: 심혈관 질환 및 호흡기 질환이 있는 경우; 다른 질병으로 인한 하지 운동 기능 장애; 실험에 협조할 수 없는 사람; 그리고 흡연자⁷.
3. 참여하기 전에 각 피험자로부터 서면 동의를 얻습니다.
4. 시험 48시간 전과 시험 중에는 격렬한 활동이 금지되어 있으며 시험 2시간 전에는 음식과 음료(물 제외)가 허용되지 않는다고 피험자에게 알립니다.
5. 피험자의 기본 정보(이름, 성별, 생년월일, 키, 몸무게)를 수집합니다.
6. SPSS에서 생성된 숫자 테이블을 기준으로 주제를 두 그룹으로 무작위로 할당합니다. 그룹 1은 먼저 마스크를 착용한 상태에서 CPET를 투여받은 후 48시간의 세척을 실시한 후 마스크를 착용하지 않은 상태에서 CPET를 투여받았습니다. 그룹 2는 먼저 마스크를 벗은 상태에서 CPET를 받은 후 48시간의 휴약을 한 다음 마스크를 착용한 상태에서 CPET를 받았습니다.

2. 실험실 설정 및 장비 준비

1. 실험실 온도를 25°C로 설정하고 응급 처치 장비를 갖추십시오.
2. 유량 센서 교정, 실내 공기 교정, 가스 분석 교정 및 호흡수 교정을 포함한 CPET 테스트의 정확성을 보장하기 위해 심폐 기능 분석기를 교정합니다.
   알림: 가스 분석 교정의 경우 5%_CO2 및 16%_O2 농도를 사용하고 균형을 위해_N2 를 사용하십시오.

3. 폐활량 측정

1. 피험자에게 의자 등받이에 기대지 않고 발을 땅에 대지 말고 발을 기울이지 않고 똑바로 앉도록 요청합니다. 머리를 자연스러운 높이로 유지하거나 약간 위쪽으로 기울이되 머리를 아래로 구부리거나 구부리지 않도록 합니다.
2. 강제 폐활량(FVC) 테스트: 피험자에게 5초 동안 침착하게 숨을 쉬고 강하게 숨을 들이마신 다음 6초 동안 강하게 내쉬도록 요청합니다. 마지막으로 숨을 뒤로 들이마시고 차분하게 호흡한다. 의사 또는 정식으로 훈련된 운동 생리학자의 지도하에 전체 절차를 수행하십시오.
3. 최대 자발적 환기(MVV) 테스트: 피험자에게 4-5회 침착하게 호흡하도록 요청합니다. 그런 다음 최대 호흡 진폭에서 12초 또는 15초 동안 호흡을 계속 반복하고 호기량이 안정된 기준선 이후 가장 빠른 호흡 속도를 반복합니다(그림 1).
   알림: 정적 폐 기능 검사에서 피험자가 잘 수행되지 않으면 피험자는 3분 휴식 후 검사를 한 번 더 수행하도록 요청받습니다. 피험자가 테스트에 두 번 실패하면 피험자를 제외합니다.

4. 심폐운동 검사(CPET)

1. CPET 과목 준비
   1. 주제에 대한 과정을 간략하게 소개합니다.
   2. 심전도(ECG) 전극(V1-V6)의 위치에서 체모를 긁어낸 다음 75% 알코올을 사용하여 여분의 비듬과 기름기를 제거합니다.
      참고: V1은 흉골 오른쪽의 4번째 늑간 공간입니다. V2는 흉골 왼쪽의 4번째 늑간 공간, V3은 V2와 V4 전극 사이, V4는 쇄골 중간선의 5번째 늑간 공간, V5는 전방 겨드랑이 선의 5번째 늑간 공간, V6은 왼쪽 중간 겨드랑이 선의 5번째 늑간 공간입니다. 팔의 사지 전극은 쇄골 하부에 배치하고, 몸통에 놓인 다리의 사지 전극은 하단 갈비뼈 높이에 놓습니다. 전극 배치는 사이클링 중 과도한 움직임 아티팩트를 방지하기 위해 측면에 있어야 합니다.
   3. ECG 전극을 배치하고 12리드 ECG 와이어에 연결합니다.
   4. 스트랩을 사용하여 ECG 기계를 가슴에 고정합니다(그림 2).
   5. 피사체의 얼굴 크기에 맞는 마스크를 선택하고 마스크와 얼굴 사이에 틈이 없도록 얼굴에 단단히 부착합니다(그림 3).
      알림: 테스터는 손을 사용하여 조끼를 부드럽게 누르고 틈이 없는지 확인하기 위해 가볍게 숨을 내쉴 수 있습니다.
   6. 통풍구에 유량계를 고정한 다음 K4 장치를 조끼에 고정합니다(그림 4).
   7. 좌석에 앉아 핸들바의 높이를 피사체에 편안한 위치로 조정합니다.
   8. 양손으로 핸들바를 잡고 양측 발로 페달을 밟아 오른쪽 무릎 관절이 30° 굴곡으로 구부러지도록 합니다.
   9. 동적 혈압 기록을 위해 오른쪽 팔 상단에 혈압 커프를 놓습니다. 혈액 산소를 동적으로 기록하기 위해 왼쪽 검지 손가락에 손가락 펄스 산소를 놓습니다.
   10. 피험자의 운동 저항/분당 증가 증분(W) 매개변수를 계산하고 운동 단계⁸에 대한 점진적 저항 계획을 설정합니다.
       참고: 운동 저항(남성) = [(키 - 나이) * 20 - (150 + 6 * 체중)] / 100
       운동 저항 (여성) = [(키 - 나이) * 14 - (150 + 6 * 체중)] / 100
2. CPET 실행 단계
   알림: 심폐 데이터의 정확성에 영향을 미칠 수 있는 말하는 동안 추가 호기와 흡입을 방지하기 위해 전체 절차 동안 피험자에게 말하지 않도록 요청하십시오. 피험자에게 손을 들어 시험 중단을 초래하는 질문이나 불편함이 있는지 표시하도록 요청하십시오.
   1. 시작 버튼을 클릭하여 테스터별로 사이클 에르고미터를 활성화합니다.
   2. 2분 동안 정적인 앉은 자세를 유지하십시오(휴식 단계).
   3. 2분 동안 사이클링을 시작합니다(워밍업 stage: 최대 0W의 저항, 최대 속도 60rpm).
   4. 피험자가 종료 징후를 유지하거나 보여줄 수 없는 시점까지 계속 사이클링합니다(Ramp 운동 단계: 증분 저항, 분당 X 와트 저항, 60rpm).
      알림: 분당 X 와트 저항은 4.1.10단계의 공식을 기반으로 합니다.
   5. 피험자에게 3분 동안 순환하도록 요청합니다(쿨다운 stage: 저항 0W, 속도 40rpm).
   6. 활력 징후 관찰을 위해 3분 동안 정적인 앉은 자세를 유지합니다(관찰 단계).
      참고: 중단 기준은 다음과 같습니다. 피험자는 허혈성 ECG 변화, 복합 엑토피, 2도 또는 3도 심장 차단, 수축기 혈압 >20mm Hg, 고혈압(수축기 >250mmHg, 이완기 >120mmHg), 심한 불포화도(옥시헤모글로빈 포화도(SpO₂) ≤ 80%), 중증 저산소혈증의 증상 및 징후(갑작스러운 창백함, 조정 능력 상실, 정신 혼란, 현기증, 실신), 호흡 부전 또는 탈진 징후(Borg ≥ 17-18점)가 사이클링 속도(40rpm 미만)를 유지하지 못했습니다. 피험자가 40rpm 미만인 극도의 언어적 또는 신체적 피로⁷를 보일 경우 실험은 즉시 종료된다.
   7. 데이터 수집 장비, 안면 마스크, 조끼 및 ECG 전극을 제거합니다.

5. CPET 사후 테스트

1. RPE(Rating of Perceived Exertion) 척도를 사용하여 운동 중 심박수(HR)와 분명히 관련이 있는 신체 활동 강도 수준을 측정합니다 ^9,10.
2. Borg의 척도(6-20 척도)를 사용하여 저항 훈련의 노력을 평가합니다 ¹¹. 6점은 노력 없이 휴식을 취하는 활동을 나타내고 20점은 철저한 운동을 나타냅니다.

6. 통계 분석

1. SPSS 소프트웨어(버전 25)와 이전 연구에서 언급한 방법론을 사용하여 데이터를 분석합니다¹².
2. 모수적 데이터를 정규 분포를 따르는 경우 평균과 표준편차(SD)로 표시하고, 그렇지 않은 경우 중위수로 표시합니다.
3. 통계 분석을 위해 피험자를 각각 남성 또는 여성 그룹으로 할당합니다.
4. 쌍체 t-검정을 사용하여 마스크를 착용한 상태와 마스크를 착용하지 않은 상태에서 피험자 간의 CPET 모수 차이를 비교합니다. 통계적 유의성은 P < 0.05입니다.

결과

이 파일럿 연구에서는 광저우 의과대학 재활의학과 피험자 10명(남성 5명, 여성 5명)을 모집했습니다. 참가자들은 연령(평균 연령: 남성 21.00± 1.58세, 여성 21.20± 0.45세) 및 체력[스포츠 활동 및 체질량 지수(BMI)]과 같은 유사한 기준 특성을 가지고 있었습니다. 남성과 여성 그룹 간에 나이, 키 또는 BMI에 유의한 차이는 없었다. 또한, 폐활량 측정의 경우, 여성 그룹은 남성 그룹...

토론

CPET는 심혈관, 환기 및 골격근계의 포괄적인 기능에 대한 귀중한 통찰력을 제공합니다¹³. 우리는 건강한 젊은 피험자의 심폐 기능에 대한 수술용 마스크의 효과를 조사하기 위해 마스크 착용 및 마스크 착용 해제 조건에 대한 CPET 프로토콜을 제안했습니다.

이 프로토콜의 설계는 세 가지 주요 사항을 기반으로 합니다. 첫째, 마스크를 착용한 상태에서 CPET의 ?...

자료

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