Влияние хирургических масок на сердечно-легочную функцию у здоровых людей

Резюме

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.

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 стандартом^{тестирования} 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.

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

1. 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.
2. 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.
3. Получите письменное информированное согласие каждого субъекта перед его участием.
4. 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).
5. Соберите основную информацию об испытуемых (имя, пол, дата рождения, рост, вес).
6. 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

1. Установите температуру в лаборатории на 25 °C и оборудуйте оборудованием для оказания первой помощи.
2. 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

1. 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.
2. 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.
3. 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)

1. Предметная подготовка к CPET
   1. Кратко познакомьте с процессом предмета.
   2. 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.
   3. Поместите электроды ЭКГ и подсоедините их к проводам ЭКГ в 12 отведениях.
   4. Прикрепите аппарат ЭКГ к груди с помощью ремня (рисунок 2).
   5. 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.
   6. Закрепите расходомер на вентиляционном отверстии, а затем закрепите устройство K4 на жилете (Рисунок 4).
   7. Сядьте на сиденье и отрегулируйте высоту руля до удобного для объекта положения.
   8. Возьмитесь за руль обеими руками и наступайте на педали двусторонними ногами, чтобы правый коленный сустав сгибался со сгибанием на 30°.
   9. 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.
   10. Рассчитайте параметры сопротивления упражнениям/увеличения приращения в минуту (W) испытуемого и установите план прогрессирующего сопротивления для фазы^{упражнения 8}.
       ПРИМЕЧАНИЕ: Сопротивление физической нагрузке (мужчина) = [(рост - возраст) * 20 - (150 + 6 * вес)] / 100
       Сопротивление физической нагрузке (женщины) = [(рост - возраст) * 14 - (150 + 6 * вес)] / 100
2. 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.
   1. Нажмите кнопку «Пуск», чтобы активировать велоэргометр тестером.
   2. Сохраняйте статичную сидячую позу в течение 2 минут (стадия отдыха).
   3. Начните езду на велосипеде за 2 мин (Этап прогрева: сопротивление до 0 Вт, скорость до 60 об/мин).
   4. 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.
   5. Попросите испытуемого покататься на велосипеде в течение 3 минут (стадия охлаждения: сопротивление до 0 Вт, скорость до 40 об/мин).
   6. 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.
   7. Снимите оборудование для сбора данных, маску для лица, жилет и электроды ЭКГ.

5. Пост-тестирование CPET

1. 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.
2. 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

1. Анализ данных с помощью программного обеспечения SPSS (версия 25) и методологии, упомянутой в предыдущем исследовании¹².
2. Представьте параметрические данные в виде среднего значения и стандартного отклонения (SD), если оно распределено нормально, или медианы, если нет.
3. Распределите испытуемых по мужским и женским группам для статистического анализа соответственно.
4. Используйте парный t-критерий для сравнения различий параметров CPET между испытуемыми в состоянии без маски и без маски. Статистическая значимость P < 0,05.

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; ж...

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 люд...

Материалы

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