文摘
背景而认为预防冠状病毒传播,口罩可能影响respiratory-haemodynamic参数。在这个初步研究中,我们调查了立即FFP2和进步的影响和口罩在呼气成分和生理属性在30个成人在休息的时候。
方法我们不断监测呼气概要文件在面具空间老(60 - 80岁)和年轻的中年成年人(年龄20 - 59岁)在此期间15到30分钟的高分辨率实时质谱仪。外围血氧饱和度(年代阿宝2)和呼吸和血液动力学的参数测量同时(动物)。
结果深刻的、一致的和重大的变化(p≤0.001)年代阿宝2(≥60 _ffp2-15分钟:5.8±1.3%,↓_surgical-15≥60分钟:3.6±0.9%↓,< 60 _ffp2-30分钟:1.9±1.0%,↓↓< 60 _surgical-30分钟:0.9±0.6%)和end-tidal二氧化碳张力(PETCO2)(≥60 _ffp2-15分钟:↑19.1±8.0%,≥60 _surgical-15分钟:↑11.6±7.6%,< 60 _ffp2 - 30分钟:↑12.1±4.5%,< 60 _surgical - 30分钟:9.3±4.1%↑)显示提升脱氧和高碳酸血。继发性变化(p≤0.005),血液动力学的参数(如。平均动脉压(MAP)≥60 _ffp2-15分钟:9.8±10.4%↑)被发现。呼气的bloodborne挥发性代谢物,如。醛,半松油精、organosulfur、短链脂肪酸、醇、酮、芳烃、腈和单萜反映行为的心输出量,地图,年代阿宝2、呼吸速率和PETCO2。呼出湿度(如。≥60 _ffp2-15分钟:7.1±5.8%↑)和呼出氧气(如。≥60 _ffp2-15分钟:6.1±10.0%↓)随时间变化显著(p≤0.005)。
结论Breathomics允许立即physiometabolic独特见解和面罩戴瞬态的影响。生理参数和呼吸的内生和/或外生挥发性代谢物表示假定的瞬态低氧血之间的相声,氧化应激,碳酸过多,血管收缩,改变系统的微生物活动,能量体内平衡,区划的存储和冲刷。FFP2面具比口罩有明显影响。老年人更容易FFP2 mask-induced碳酸过多,动脉氧下降,血压波动和伴随的生理和代谢的影响。
文摘
而认为为了防止SARS-CoV-2传播,口罩引起各种physiometabolic副作用和呼出VOC概要文件的变化。在FFP2面具效果更明显,在年龄≥60岁是深远的年。https://bit.ly/33fzOMA
介绍
自2020年初以来,口罩已逐渐成为新常态生活方式不可或缺的一部分使用的公共卫生和社会措施的一个组成部分,目前2019 (COVID-19)冠状病毒疾病大流行期间(1,2]。第二波甲流疫情期间,使用外科手术和/或FFP2 / N95 KN95面具严格强制属性,而在公共场合。国家和/或全球政策制定者甚至建议适应FFP3面具为进一步保护考虑新兴严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2 (SARS-CoV-2)变异3,4]。在德国,政府推荐使用FFP2面具长达75分钟,在公共场合和口罩;相同的准则应用于儿童就读学校和个人年龄> 60岁(5]。最近的一项荟萃分析表明近70%的感染风险降低卫生保健工作者和一个总体减少感染风险6]。然而,这只系统性评估是基于病例对照研究中,没有调整的捆绑方法和aerosol-generating程序。相反,一个随机对照试验表明,nonoccupational使用(∼3 h·天−1)成人外科口罩以及某种程度的社会距离不会降低传输(7]。在2021年1月的最后一周,奥地利和巴伐利亚州东南部(德国)授权的口罩(FFP2或KN95)在商店和公共交通。虽然FFP2面具是公众建议的所有成员,没有与任何预防效果在炸药COVID-19第三波(死亡人数)在奥地利和巴伐利亚在2021年的春天。符合,最近的一次分析的病例和死亡人数在西欧国家没有面具要求找不到感染或死亡的人数增加的国家采用普遍面具要求(8]。
而被推荐为预防COVID-19传播,面具是诱导变量对我们的心肺生理副作用(9- - - - - -11),支气管肺的气体交换(12),在活的有机体内代谢过程(13,14]。研究表明口罩对心肺的影响参数,氧气(O2)碳排放二氧化碳(有限公司2)内稳态,血液pH值和温度调节15]。此外,研究表明,电阻呼吸和/或hypoxia-driven换气过度,呼吸性碱中毒和氧化应激增加可能导致直接免疫抑制(16- - - - - -19和可能导致代谢性碱中毒20.]。
研究表明两种互补的副作用和/或相互矛盾的结果不同的面具。C汉et al。(21]报道接近零影响的非医学布口罩,口罩在外围血氧饱和度(年代阿宝2)和有限公司2张力在50个年轻人坐着快步走了10分钟和最小的影响非医学的面具年代阿宝2(由主题出发)在25个老年人(> 65岁)1 h在社区设置。R昭熙et al。(22)展示了显著的有限公司2(以鼻导管)浓度在15分钟内11名健康受试者FFP2条件,这在国家职业安全与健康研究所范围内短期使用,但超过0.5%的长期接触阈值。B小伙子et al。(23找不到吸入公司相当大的差异2在面具(医疗口罩),而实验空间通过呼吸模拟器,粒子发生器和时装模特的头,但他们发现上升有限公司2含服10∼000 ppm(1%股份有限公司2整体)。相比之下,K的全面审查isielinskiet al。(15)表现出显著O下降明显(p < 0.05)2饱和度下的织物,手术和N95口罩在17%,分别为22%和44%的研究。他们提出一个mask-induced疲惫综合症(密斯)指的是一致的,复发和统一的心理和身体从多学科观测和症状恶化。在其他的研究中,血啊2水平显著下降(p < 0.05和p < 0.01)低于下限,年代阿宝2值从92.1%到93.2%不等的面具从个人用户相比值没有面具,从95.8%到97.6%不等(24- - - - - -26]。
其他人类临床研究证明了有关的副作用FFP2面具在高危人群患有慢性阻塞性肺病和其他肺部疾病,接受透析的患者以及重大physiometabolic对孕妇的影响和/或卫生保健工作者和对健康受试者锻炼和/或密集的体育运动。这些影响补偿反应引起的,如。轻微增加心率和增加感知运动的速度训练有素的年轻运动员,运动能力降低(10在短的步行[]和呼吸困难27在健康nonathlete成年人,重要呼吸道妥协轻度慢性阻塞性肺病、哮喘、慢性鼻炎(28)和严重的阻塞性肺疾病(29日)患者。在2002 - 2004年非典爆发,N95口罩被报道对39终末期肾病(ESRD)患者,接受4 h(血液透析。在呼吸困难是常见的N95口罩,在血液透析过程中,70%的患者有显著减少动脉氧分压,19%已达到不同程度的低氧血,11个患者胸部不适和17个病人呼吸窘迫30.]。最近的分析4747 ESRD患者血液透析(1925)描述了普遍使用的口罩在血液透析单位以及其他预防措施有效对抗SARS-CoV-2传输在爱尔兰共和国(31日]。Pregnancy-driven生理变化在正常呼吸模式(隔膜的提升),增加O2、营养和能源需求(通过发育中的胚胎),努力消除额外的股份有限公司2在庞大的阶段(从胎儿呼吸)妊娠通常会导致更高的呼吸率(生理换气过度),增加心输出量主要呼吸道补偿现象。最近的研究表明重大妥协这样的N95口罩下补偿。前瞻性观察297名孕妇(37-41周的妊娠)演示了温和的(年代阿宝293%)和主要的(年代阿宝2< 92%)减少年代阿宝2分别在外科手术和N95防护口罩(32]。因此,N95防护口罩被重新调整氧气水平在这些情况下。类似的观察从对照试验健康怀孕的医务工作者(新周的妊娠)在潮汐卷出现了显著的下降,每分通气量(没有显著改变呼吸速率(fR)),2消费和有限公司2生产N95口罩(下33]。这样效果更明显在低强度下工作(3代谢当量),也减少了呼出O2呼出3.2%,增加有限公司2呼出8.9%。最近试验观察mask-driven心肺作用在12个健康受试者(40.8±12.4岁)在休息和锻炼是解释为重要,但适度的(11]。
然而,这些研究不能提供一个洞察代谢变化在下游水平。为了了解当前physiometabolic口罩的影响,我们需要监控连续变化的代谢标记同时呼吸和血流动力学参数的变化。在这种背景下,基于高分辨率质谱仪的实时分析呼出的挥发性有机化合物(挥发性有机化合物的仪器)可以提供一个独特的洞察身体的直接的生理(34- - - - - -38和代谢39,40)的地位。几项研究报告潜在的VOC分析SARS-CoV-2检测,但面具的影响在这些概要文件数据失踪。连续和breath-resolved测量允许我们在呼出代谢标记跟踪更改面具的使用时间。作为内生挥发量已知源自代谢途径和受到生理过程的影响,呼出浓度的变化由于面具穿可能表明physiometabolic属性的影响。VOC分析结合同步脉搏血氧仪,capnography和血液动力学的监测可以使更广泛的非常规口罩的临床相关的影响的理解。
我们应用在线高分辨率质谱仪(即。质子转移反应(PTR)飞行时间(ToF)质谱(MS))的并行breathomics无创性测量年代阿宝2,fRend-tidal有限公司2分压(PETCO2),呼出湿度和氧气,心输出量,中风体积、脉搏和血压。FFP2 physiometabolic副作用和口罩在15 - 30分钟20 - 80岁的健康人体得到解决。穿着的效果持续时间和年龄两面具类型进行了比较。
方法
人类被试
所有实验进行了试点研究根据修改赫尔辛基宣言》指导方针和签署知情同意来自30个科目(20 - 80岁)得到(批准文号a2021 - 0012年发行的机构罗斯托克大学医学伦理委员会、德国)之前,包容。入选标准指定成人80岁(男性和女性)。排除标准,包括指定科目没有遭受任何急性疾病/健康状况(前6个月期间参与),没有进行任何特殊饮食和/或药物在包容。受试者年龄> 60岁之间,三个有轻微的慢性阻塞性肺病(一个男性和两个女性)和两个在过去(女性)有慢性支气管炎。包容的时候,这五个参与者没有任何症状,病理结果或正在进行的药物。他们描述,证实了他们的健康状况(过去≥1年)。
样本容量的确定
我们应用方差分析的计算样本大小。最低可检测的差异意味着物质强度每秒450项,300年估计的标准偏差。达到0.005的α-value和测试0.99,两组实验,考虑到000年人口100,需要的样本量26(以最小的组的大小≥10)。在这项研究中,我们包含30个科目进行分析以检测< 5%的差异呼出挥发性有机化合物的仪器按体积兆分之水平低。
实验装置
三个设备同时同步实时测量的几个参数(图1):持续的监控上气不接下气的挥发性有机化合物的仪器,O2、有限公司2和湿度通过PTR-ToF-MS;无创血流动力学参数的测量通过卷夹方法;和年代阿宝2监控通过脉搏血氧定量法。主流capnography (PETCO2)是立即执行之前和之后面具使用。并行数据采集开始。
呼吸采样协议
志愿者坐在椅子上休息的≥10分钟前实际采样。每个参与者都要求保持坐的姿势(41),然后戴着面罩呼吸只有嘴。他们自发地吸入和呼出通过口(42]。
PTR-ToF-MS的传输线连接(通过polyetheretherketone (PEEK)手拉紧装置)PEEK分机线(即。长30厘米,1毫米的外径和内径的0.75毫米)为了直接从面具死空间(样本breath-resolved挥发性有机化合物的仪器图1)。PTR转让行是固定的(通过金属夹)主题的后脑勺(水平左/右耳垂下面)。PEEK线放置在主体的左/右脸颊上颌骨后(线)和面具死腔内插入到前面的嘴唇。采样线的小费是包裹在一个锥形PEEK箍,以避免任何不必要的接触面具表面或与主题的嘴唇。这些扩展线路消毒重用。
在每个志愿者,测量两个不同的面具(FFP2和手术)进行连续两天,在同一时间。受试者的招募FFP2和口罩随机实验。一些调查对象参加了FFP2面具实验和其他第一天参加了口罩实验。年轻,中年人老年人测量30分钟和15分钟测量。老年人的测量是停止,一旦他们获得年代阿宝2< 94%。
PTR-ToF-MS测量呼吸挥发
呼吸不断挥发性有机化合物的仪器测量通过因斯布鲁克8000 PTR-ToF-MS (Ionicon德国,奥地利)和pre-optimised实验条件(36,43),即。连续侧流的抽样方式通过6米加热(75°C) silico-steel传输线连接到一个无菌的喉舌。连续采样20毫升·最小流动−1应用的时间分辨率PTR-ToF-MS测量是200 ms。因此,数据点生成每200毫秒后,在每个数据点数以百计的化合物以其跟踪丰度(呼气和室内空气)。离子源电流设置为4马和水流将6毫升·分钟−1。漂移管温度设置为75°C,电压是610 V, 2.3 mbar的压力。由此产生的电场/粒子密度(E / N)比率是139道明。每一分钟后一个新的数据文件自动记录和大规模每次运行后重新调整(60)。我们使用以下质量质量校准:21.0226 (H3O+同位素),29.9980(没有+)和59.049 (C3H6O)。
VOC数据处理
挥发性有机化合物的仪器测量计数每秒钟和相应的强度被正常化到主离子(H3O+)计数。原始数据处理通过ms观众软件(版本3.4)。ms不断呼出的气息和吸入均记录,“呼吸追踪算法(基于Matlab版本7.12.0.635 R2011a)应用于识别呼气和吸气阶段(36]。丙酮作为跟踪的质量,因为它是一种内源性物质,显著提高信号强度比吸入在到期日。的质量分辨率PTR-ToF-MS(4000 - 5000年Δm m−1)可以分配挥发物在他们测量质量和相应的求和公式精度高(42)、复合名称用在讨论结果。挥发性有机化合物的仪器被量化通过多组分混合物的标准参考物质。量化调整样品湿度下使用液体(如呼出一口气)校准单元(Ionicon德国)是我们事先建立先进的过程(44]。
挥发性有机化合物的仪器的选择进行分析
我们认为化合物与吸气呼气丰度显著高于/应用丰富。的标记,32物质被选中。这些挥发性有机化合物的仪器是众所周知的呼吸临床breathomics标记和反映不同的起源,理化人物和依赖于生理、代谢、病理、治疗和生活方式/习惯(39,40,42,45,46]。这些挥发性有机化合物的仪器从应用了面具,我们检查了面具的排放直接比较。
连续血液动力学的监测
无创测量血流动力学参数,如。心输出量、中风体积,脉冲重复频率和平均动脉压(MAP)被执行通过我们pre-optimised设置通过使用卷夹方法(ClearSight system-EV1000;美国加州爱德华兹Lifesciences) [35,41]。
主流capnography
主流capnography执行之前和之后的每一个面具使用通过便携式capnograph(艾玛PN 3639;Danderyd Masimo瑞典,瑞典)附加到无菌呼吸喉舌。PETCO2值被记录在毫米汞柱单元。绝对值被认为从第三呼吸开始,作为第一两到三次用于校准有限公司2和fR传感器。
统计分析
分析平均值(测量参数)计算每个参与者在每分钟breath-resolved测量。每五分钟的数据包括了统计分析。在非参数分布的数据的情况下,中位数的值被认为是进行统计分析。
为了减少明显的自身内在的变化测量变量,每个参与者都作为他/她自己的控制。因此,从每个主题被正常化到相应的变量初始值(第一分钟)。正常化进行单独为每个面具类型(FFP2和手术)和在每一个年龄组(年轻,中年和老年人)。
每组测试数据的分布是由每个个体(集团),相对标准偏差(rsd) VOC含量,从每组也被计算为每个物质。计算标准偏差(百分比)评级样本标准差除以相应的样本均值。
统计上显著的差异组评估通过重复测量方差分析排名(弗里德曼重复测量方差分析排名,为正态分布和Shapiro-Wilk测试事后所有组之间Student-Newman-Keuls成对多重比较方法;p≤0.005)在SigmaPlot软件(版本14)。
对所有测量变量,从所有成对比较,所呈现的差异是指相应的值在第一分钟每个面具的使用和在每一个年龄组。
为了比较组间(即。两种面具类型的影响在两个年龄组),相对变化(百分比)随着时间的推移,(对初始值)计算每一组选定的变量。在这里,我们选择了校长physiometabolic分母和挥发性有机化合物的仪器,可能来自几个候选人在活的有机体内代谢过程。相对变化计算在15日和30分钟在年轻,中年人和老年人的15分钟。的变化PETCO2值计算前后面膜使用。组间比较,单向方差分析应用,由于不平等的团体大小。所有组比较。从所有组之间两两比较,所呈现的差异是指相应的百分比的变化引起老年人FFP2面具。
为了了解呼出挥发性有机化合物的仪器之间的相关性和生理参数在每个面具类型,提取降维因素分析(因素通过主成分方法,因子得分通过回归方法和单侧意义在SPSS p≤0.005)进行。
结果
图2显示的热图的相对变化(正常平均值)的生理参数等PETCO2,年代阿宝2,fR体积、心输出量、中风,脉冲重复频率,地图和相对32呼出肺泡丰度的变化感兴趣的挥发性有机化合物的仪器在使用FFP2和手术用口罩年轻,中年人和老年人。测量变量从每个志愿者正常化从第一分钟到相应值值。的意思是正常的价值观从每五分钟热图中提出。PETCO2值是描述前后从面具使用和放置在第一个和最后一分钟的热图进行直接比较。所有测量参数的标准偏差的变化作为热图补充图S1。
图3描绘了绝对的或正常的生理参数值和呼出肺泡浓度的挥发性有机化合物的仪器在每五分钟(从第一分钟开始)四组。前两组包含数据从FFP2面具在年轻的中年人和老年人,后来两组包含数据从口罩年轻,中年人和老年人。PETCO2值给出了前后从面具的使用。图3一代表了生理参数的绝对值(单位)年代阿宝2,PETCO2和fR和正常血液动力学的值。图3 b代表了脂肪族醛和organosulfur;图3 c代表半松油精、酮和吸烟- /环境相关挥发性有机化合物的仪器,呼出湿度和氧气;和图3 d代表脂肪酸、醇、单萜。绝对只考虑参数值,这是不太可能受到国际米兰——或者盘中的变化显示在每一个个体。从所有成对比较,微分表达式(p≤0.005)统计学意义在每个变量在每个组是表示对相应的“一分钟”的测量。
生理参数之间的相关系数和各自的假定值和挥发性有机化合物的仪器感兴趣的了表2和之间的相关生理参数给出表3。详细inter-VOC相关性(对生理参数)以及相应的假定值了补充表S1和S2。值得注意的是,心输出量,表现出强烈的正相关中风体积下面具,而脉搏率只剩下FFP2条件下适度与心输出量。心输出量、中风体积和脉搏率显示相对更高的变化下口罩,而脉搏仍然完全无关的心输出量。而fR仍然与其他生理参数下两个面具,地图显示显著的和温和的负相关性年代阿宝2只有在FFP2面具和良好的正相关性,心输出量和中风卷在外科手术口罩。
图4描述的比较相对变化(百分比)的生理参数和选择呼吸代谢标记在四组:FFP2面具在年轻到中年和老年人和口罩年轻,中年人和老年人。相对变化(对初始值)年轻,中年人在15日和30分钟,在老年人15分钟。为PETCO2,测量值之间的相对变化前后使用口罩。图4一礼物physiometabolic参数和图4 b呼出肺泡挥发性有机代谢产物。从所有pairwise-multiple比较,统计上显著的差异是表示对FFP2面具对老年人造成的变化。统计学意义(与相应的假定值)之间的所有变量的差异组织表示对“15分钟在老年人FFP2面具”补充表S3。
讨论
FFP2和外科口罩立即影响生理和代谢属性。影响发展的过程与戴面罩。最明显的效果观察与FFP2面具,尤其是老年人。深刻的和一致的减少年代阿宝2和增加PETCO2表示hypercarbia-induced转变的oxyhaemoglobin饱和曲线在所有科目,这是主要是由于引起换气的有限公司2(22,47- - - - - -49从面具死空间,改变了正常的呼吸模式。老年人与过去的历史轻度慢性阻塞性肺病和/或慢性支气管炎最减少没有单独负责年代阿宝2和/或增加PETCO2。尽管显著增加fR(如补偿反应增加动脉有限公司2分压)的老年人,PETCO2增加FFP2戴面罩的15分钟后最重要的在我们的设置中,表明损害呼吸系统补偿。值得注意的是,在最后的参与,我们的志愿者们形容改变呼吸模式和呼吸道不适呼吸经历两个面具下,更显着地FFP2面具之下。更深的和缓慢的呼气和吸气模式(缓慢呼吸)经历了年轻的中年人,而老年人描述呼吸阻力,呼吸困难和相对更快更深地吸入呼吸(即。吸气时间延长)和吸气努力(即。FFP2面具下浅/胸呼吸)。虽然我们不能进行breath-resolved肺量测定法和capnography面具空间,上述事实和观察到显著减少O2呼出和呼出不断增加湿度显示hypercapnia-like效果(深刻的增加PETCO2)由于从死亡面具呼吸空间。血液动力学的参数如心输出量和地图改变计数器(稳态)响应/辅助呼吸的影响。由于动脉O的下降2饱和,心输出量增加的生理反应平衡生物需氧量。Phillips等人(50)表现出剂量反应增加心输出量下急性isocapnic低氧血在健康成年人。相关性(表3)表明,中风成交两个面具下心输出量的主要因素。在自主呼吸,胸内压的变化(即。二次负压通风)引起中风体积变化(SVVs)通过兴衰在动脉脉搏压力在到期日和灵感,分别。口罩引起额外的(和变量根据面具配件和紧张)上呼吸道阻力对呼吸和改变正常的呼吸模式,高SVVs在我们的设置是合理的。以前,我们观察到高SVVs而应用上呼吸道抗性与呼吸通过减少喉舌直径(51]。最近密斯假说(15)包含28个不同的参数(从44研究)的年代阿宝2,PETCO2、湿度、fR、血压和脉搏率是与我们的研究。fR和脉搏率只会增加老年人和使用FFP2更明显。其他常见的生理参数变化协议与密斯强调低氧血和hypercapnia-like效果,特别是在老年人FFP2条件下。观察短期效应引起了大量关注直接和长期的临床意义。我们的研究不仅提供了对密斯的支持,但也推动了现有假设通过扩展副作用上呼出代谢物。不论起源、意义和substance-specific呼出很多血源性挥发性代谢物的变化发生在几分钟内。一些变化反映氧饱和度的概要,血液动力学和呼吸参数。呼出氧气减少,呼吸湿度随时间增加。呼气档案潜在内生的挥发性有机化合物的仪器(醛、半松油精,organosulfur,醇类,酮类和短链脂肪酸;相关的某些代谢途径和/或生理过程)表示在活的有机体内physiometabolic相声(即。瞬态之间的互补和/或counter-overlaps)低氧血和氧化应激,恶化的通风和区划的血管收缩,改变系统性细菌体内平衡活动和能量。呼气外生芳烃、腈、单萜主要是接触前和生活方式有关。
有限公司2毒性可能出现由于换气。研究表明线性循环变化,心血管生理学和自主由于吸气有限公司2暴露浓度之间的500和5000 ppm (52]。临床证据中,短期有限公司2曝光,即。开始在1000 ppm,影响认知属性包括决策和解决问题。同时考虑到呼吸面具的死腔,副作用低水平的有限公司2暴露在physiometabolic过程是可感知的。虽然看着有限公司2呼气和积累上气不接下气湿度随着时间的推移,系统的换气效果增加的大部分挥发性有机化合物的仪器(高溶解度或高波动性)可能会认为。然而,内生和光催化类似生化的属性表现相反通过清晰地表明更对他们的假定的系统性影响在活的有机体内/代谢起源。
缺氧促进生产活性氧(ROS),从而促进急性氧化应激(53,54]。这进一步导致脂质过氧化和生产α、β-unsaturated醛(55]。在我们的设置中,即时和逐步增加内源性醛排放减少年代阿宝2如果FFP2面具表明氧化应激的早期发病和进展。这种氧化应激是微不足道的口罩,甚至是老年人。氧化stress-driven失衡O2和ROS的相互作用可能导致急性心脏功能障碍(56),DNA损伤(57),癌基因激活和癌症58]。氧化应激(如。根据电阻呼吸)是一个主要的刺激细胞因子诱导(17)和免疫检查点机制的规定2端依赖(18]。因此,重要的脱氧和缺氧条件剥夺O2供应免疫细胞阻碍最优反应,逐渐导致免疫抑制。考虑到著名的瞬态影响hypoxaemia-driven心律失常的风险(59)和/或脑功能障碍,观察到的瞬态,但深刻,降低年代阿宝2FFP2面具下老年人在我们的研究中增加重大担忧面具的选择取决于年龄。巴豆醛形成通过乙醛分子凝结在碱性介质,从而不能直接归因于氧化应激。丙烯醛表现不同,由于其外源性起源从饮食、吸烟和/或环境(60]。
一边看着呼气的organosulfur如甲基烯丙基二甲硫醚和丁硫醇的影响面罩类型都反映在系统性的起源这些物质从微生物厌氧甲基化61年在较低的直觉。研究表明,缺氧的影响作为“看不见的推杆式”的肠道微生物群(62年]。肠道菌群保持低氧平衡的肠道环境为了调节营养吸收,肠道通透性和免疫反应63年]。所有类型的口罩外部诱导脱氧和能够导致缺氧,正常的肠道微生物活动可能会逐渐减少,导致减少那些在结肠organosulfurs地区的生产。尽管心输出量的增加,呼出中这些物质的总量显著降低使用的面具类型在两个年龄组。这可能是由于这一事实灌注分发给活跃与O增加隔间(组织/器官)2而不是在肠道的需求。由于其起源从口腔细菌42),没有系统性影响观察硫化氢的呼气。
短链脂肪酸(SCFAs),如。乙酸和丁酸,降低肠道细菌在厌氧裂解产生的主要是未消化的膳食纤维和/或淀粉(64年,65年]。从大肠环境由于其起源,呼出的SCFAs表现为肠道起源于硫化物。进一步SCFAs能量代谢中发挥了重要的作用,等离子体内酸碱平衡和血压调节(66年,67年]。长时间的缺氧可能最终导致乏氧生活和代谢性酸中毒(pH值降低等离子体)68年),短链脂肪酸产量很可能会减少。丁烯酸和甲酸可能来自化妆品和消毒剂/液,和类似于我们以前的观测(35,51),这些挥发性有机化合物的仪器反映冲刷行为。
尽管它的起源从carbohydrate-metabolising细菌的肠69年,70年),乙醇没有遵循organosulfur或SCFAs的行为。相反,倾向于增加乙醇排放和玫瑰最重要在老年人FFP2面具概要文件的镜像心输出量和地图。证据表明缺氧切换比乳酸生产更多的乙醇的代谢途径为规范血液pH值(68年]。内源性乙醇增加小肠上皮细胞的渗透性和结肠为了增加对肝葡萄糖运输和细胞糖酵解(71年]。连续降低内源呼吸丙酮(即。糖酵解的副产品)(72年]表明下降在碳水化合物代谢和能量代谢的葡萄糖摄取增加需求。高架地图,心输出量增加灌注(结算73年的重要器官从隔间援助的主要能量来源,如小肠。因此,酒精呼气的增加可能是由于其信号(74年)之间的肠道通透性和葡萄糖运输血液维持体内平衡能量。各种gut-originated挥发性有机化合物的仪器观察到的趋势反映了区域系统中微生物群落的多样性同样的器官。酚和异丙醇的表现不同于乙醇由于外生起源从饮食摄入量,饮料和从周围环境中吸收、消毒剂或液。
在一个正常的坐姿,自主呼吸呼出的有限公司2和内源性异戊二烯75年呼气保持彼此密切相关,他们积极的镜心输出量和消极的镜子通风(35,41]。明显的增加PETCO2值之前,之后使用的面具类型可能发生由于局部换气死腔和自发的变化从面罩呼吸(如。吸气和呼气时间)的变化可能改变肺泡斜率(76年]。这些影响将提升呼吸异戊二烯,观察在呼气吸气储备的健康受试者(35]。在这个设置中,异戊二烯呼气保持独立的心输出量和有限公司2呼气。以前,我们发现,保持呼吸演习(36,77年)和外部应用上呼吸道阻力对呼吸道流(51)显著增加呼吸异戊二烯的浓度。尽管呼吸速率会降低年轻的中年人和老年人的增加,仍在正常生理范围内的变化。在所有情况下,异戊二烯的浓度显著降低整个实验;最有可能由于交感神经血管收缩(deoxygenation-induced)肌肉隔间(78年),这个VOC的潜在存储,但仍不活跃的坐在。以前,我们目睹了这种下降呼吸异戊二烯(与心输出量)在健康成人在第二分钟的站立姿势(41]。在这一点上,心输出量开始增加,但异戊二烯仍然减少sympatho-adrenergic血管收缩发生在身体的下肢推(万有引力)外周血卷向胸隔间。这是为了对抗血压下降,站立时心输出量。缺氧(下血流量的分布是至关重要的79年),在当前的设置中,相同的现象可能有助于重新分配可用的活跃的隔间内灌注为了援助啊2需求。由于血红蛋白和血浆碳酸氢盐缓冲,这些影响没有观察到的情况PETCO2。令人惊讶的是,我们观察到换气过度(PETCO2< 35毫米汞柱)在大多数的老年人,甚至在戴着面具为我们的实验。这可能发生,以补偿/消除升高PETCO2从先例面具戴(旅行时我们的设置)阶段。虽然我们让所有科目没有任何面具坐了15分钟在我们设置在开始实验之前,这似乎不足以补偿效果在所有受试者年龄≥60岁的先例。
外源性单萜,像柠檬烯,从临床环境或呼吸通过最近喝果汁或类似。乙腈和呋喃等芳烃、苯和甲苯暴露于环境和/或吸烟习惯(42,80年]。这些物质在本质上是亲脂性的,储存在脂肪组织。他们模仿异戊二烯呼气,主要因为有相似的生化的属性(如。低溶解度、高波动性,等)和区划的存储。
考虑限制,我们是在在进行试点研究样本量有限,只在年轻,中年人和老年人。在本研究中,我们没有包括儿童、青少年和患有限制性条件或阻塞性肺和心脏功能障碍。因此,我们的研究结果不能全面所有年龄组,种族或健康状况。假设这个设置在一个大的人口年龄、身体质量指数和性别匹配的健康和生病的科目(包括儿童)可以增强我们临床理解观察到的副作用在永恒的生理(内部和inter-individual)病人患有阻塞性和限制性肺条件的变化和其他呼吸系统疾病。为了提高老年人对合规的自愿参与和密切的交互(降到最低即。目前强制距离衡量罗斯托克大学临床研究医学)研究者和参与者之间,我们必须排除arterialised血液气体分析从我们的设置。在老年人中,我们必须限制在15分钟测量,到那时,他们中的大多数达成年代阿宝2FFP2面具下水平< 94%。我们认为它更深刻的结果可能会观察到如果测量持续> 30分钟在个人≥60岁。这样的结果将是至关重要的卫生保健工作者60 - 68岁为退休的医务工作者和/或带回来的员工,必须穿FFP2不断COVID-19病房的时间更长。因此,更长时间的影响(如。30 - 75分钟)在老年人中使用FFP2面具带来进一步的研究问题。除了我们提出立即/短期效应,纵向调查(通过后续测量)的长期后果的面具和补偿后面具去除将潜在的研究兴趣和相关性。在我们的设置中,我们没有测量呼出一氧化氮的分数(F伊诺),这是调节血管舒缩性语气,血压和被认为是氧化应激的标记(81年]。的F伊诺在急性呼吸增加外源性缺氧(82年),试验结果显示逆关系异戊二烯和一氧化氮83年]。因此,未来的检查呼吸一氧化氮在相同/改善实验条件可能揭示其清晰与异戊二烯的关系和其他内生与氧化应激和系统性的挥发量,使微生物的活动。同时考虑进一步的研究空白,面具对高海拔的影响(这些都是自然适应居民住在低吸气O2分数和低空中粘度)有待调查。
实时breathomics透露更深入洞察physiometabolic佩戴面罩的副作用。根据最近的飞行员的观察心肺参数在运动和休息在12个健康成人(11),研究人员通常建议连续使用面具。在我们的设置中,我们调查了呼吸,血液动力学的和下游代谢变化在年轻到中年和老年人更长一段时间。虽然我们观察到显著的副作用和良好的薪酬/适应趋势健康成年人年龄< 60年,这些副作用出现深刻对巨大风险对象年龄≥60岁在15分钟。Mask-induced深刻动脉氧下降,高碳酸血,恶化通风、区划的血管收缩和血压改变老年人是关于在一般健康/临床状态下长时间使用FFP2口罩在休息的时候。根据最近的观察从随机对照试验,慢性阻塞性肺病患者(outpatient-diagnosed和长程/中度)戴着口罩6分钟步行试验的测试往往开发期间呼吸困难(6分钟步行试验的距离没有任何减少或O2饱和)相比,那些没有面具84年]。因此,Hiraiet al。(84年)推荐手术口罩对慢性阻塞性肺病患者一样安全。在我们的研究中,口罩的副作用在老年人静止15分钟检查(包括那些轻微的慢性阻塞性肺病和慢性支气管炎)的历史。符合这些观察结果,我们的研究结果也显示轻度至中度physiometabolic口罩对年龄≥60岁的成年人。
我们观察到的副作用医用外科口罩动脉氧饱和度,respiratory-haemodynamic参数和呼出的挥发性代谢物在成人在休息的时候。FFP2条件下这种影响明显,尤其是在受试者年龄≥60岁。外科口罩不会引起许多副作用,甚至是老年人。因此,口罩可以合理的使用,考虑他们的预期利益(防止SARS-CoV-2感染)。我们的飞行员发现强调的重要性进一步大规模的临床调查面罩驱动风险因素(即。那些临床相关的)各种心肺疾病患者/条件和儿童。这些结果可以帮助改造COVID-19流感大流行在全球卫生政策。
补充材料
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确认
我们感谢所有志愿者参与这项研究。
脚注
研究数据可用性:所有原始数据收集后用于其他合理要求。数据将被存储在匿名形式在报纸出版在线存储库。
作者的贡献:p . Sukul和w . Miekisch构思的想法,随着J.K.舒伯特,这项研究计划。p . Sukul j·巴特尔斯·福克斯·r·雷米和l . Ruhrmund招募了志愿者和执行实验。p . Sukul和p . Trefz分析数据。p . Sukul准备执行的结果和统计分析。p . Sukul J.K.舒伯特和美国Kamysek导致临床解释和讨论。w . Miekisch导致分析解释。p . Sukul写的手稿,综述了由所有作者和编辑。通信和申请材料应该写给p . Sukul。
利益冲突:作者没有披露。
支持声明:ptr - tof - ms - 8000仪器用于这项研究是完全由欧洲区域发展基金(EFRE)。这项研究的部分资金由居里夫人7日欧洲共同体框架ITN计划(FP7-PEOPLE-ITN-PIMMS项目,资助协议编号287382)。投资者没有参与研究设计、数据收集和分析,决定发布或准备手稿。资金信息,本文已沉积的Crossref资助者注册表。
- 收到了2021年9月27日。
- 接受2022年2月3日。
- 版权©2022年作者。
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