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介绍COPD患者通常表现出pursed-lip呼吸锻炼,策略,通过增加内在呼气末正压通气,可能优化肺力学和运动耐量。喉狭窄的相似作用调节气道阻力和锻炼呼吸周期volume-time当然是假设,然而在慢性阻塞性肺病仍有待研究。本研究的目的是评估喉狭窄的特点及其在运动不耐受和动态作用在慢性阻塞性肺病恶性通货膨胀。
方法我们研究了19例(n = 8轻中度;n = 11严重慢性阻塞性肺病)和健康的年龄和性别匹配的控制(n = 11)。基线的生理特点和临床状态评估前增量最大心肺运动试验与连续喉镜检查。喉声门的措施缩小计算,supra-glottic孔径在休息和运动峰值。
结果静止,呼气喉狭窄是明显的患者和相关FEV声门的水平1在整个队列(r =−0.71, p < 0.001)和病人单独(r =−0.53, p = 0.018)。运动期间,声门的缩小是逆相关峰通风在所有科目(r =−0.55, p = 0.0015)和病人(r =−0.71, p < 0.001)和峰值运动潮气量(r =−0.58, p = 0.0062和r =−0.55, p = 0.0076)。锻炼语言的缩小也逆相关峰值摄氧量预测(%)的所有课程(r =−0.65, p < 0.001),患者认为独自(r =−0.58, p = 0.014)。运动吸气工作循环与运动声门的缩小对所有科目(r =−0.69, p < 0.001)和病人(r =−0.62, p < 0.001)。
结论在过期流行动态喉狭窄COPD患者和疾病严重程度有关,呼吸系统工作周期和运动能力。
- 呼吸测量
- 锻炼
- 慢性阻塞性肺病盟机制
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关键信息
关键问题是什么?
什么是喉狭窄的作用在调节通风在COPD患者锻炼吗?
底线是什么?
到期期间动态喉狭窄与中度或重度COPD受试者的流行,与肺排空和动态恶性通货膨胀在运动,暗示这可能是一个新发现的机制,通过这种机制抵消内在的呼气末正压通气的患者。
为什么要读吗?
这是第一个研究来描述喉的积极作用在调节肺排空和通风在慢性阻塞性肺病运动对运动不耐受和突出了潜在的影响。
介绍
动态恶性通货膨胀(DH),特别是吸气储备容量的损失是公认的特性在呼吸困难的病因学和运动限制在慢性阻塞性肺病。1 - 3策略,减少DH,包括药物4和肺减容5改善慢性阻塞性肺病的运动性能。
Pursed-lip呼吸是一种策略,患者可以使用创建内在呼气末正压通气(PEEPi)。6尽管这个策略的机制尚未完全研究,撅起嘴唇呼吸静止与延长呼气时间有关,增加潮汐卷(VT)和减少呼气胸壁卷结束,大概是因为PEEPi允许更大的呼气流量的创建。7采用撅起嘴唇呼吸策略也可能与改善运动耐量。8
在卫生、喉部及呼吸肌肉的功能神经控制紧密地结合起来,使横隔膜收缩和喉绑架发生在虚拟同步。然而,即使在健康受试者中,有一个小减少声门的孔径在被动过期9 - 11和声带的运动之间的紧密耦合和体积变化的阶段和模式内的呼吸循环。9
是知之甚少的行为在COPD患者喉;Higenbottam和佩恩12研究34阻塞性肺疾病患者和观察声门静止的呼气收窄,而坎贝尔等13提出一个类似的机制基于上呼吸道阻力的措施。喉应对慢性阻塞性肺病患者的体力活动从未被研究过。然而,喉狭窄的发生在呼气阶段的呼吸可能相关,通过增加PEEPi,用来“夹板”气道12,14,15;这可能是相关的存在与否撅起嘴唇呼吸,也就是说,语言的狭窄可能是额外的代理优化操作在COPD肺力学机制。
现在的技术进步允许精确的连续记录喉运动在运动。更具体地说,一种技术称为连续喉镜检查在运动(CLE)测试提供了一个可行的和安全的方法来获得连续收购喉运动从nasendoscope来看在固定位置。16这种技术可以让比较评估的动态喉运动接触生理应激反应,例如,锻炼。
本研究的目的是评估的动态运动在COPD患者喉,与静态和动态肺功能评估关系使用蜡烛的技术措施和运动耐量。我们提出,喉狭窄,在呼气阶段的呼吸,在COPD患者会更普遍比健康的年龄组和与气流阻塞。我们还提出,这种喉狭窄主要发生在声带水平和在运动中更加明显,DH的有关指标。
方法
研究人群
科目确诊COPD的基础上积极的吸烟史、症状和肺功能17是从皇家招募主管布朗普顿医院的临床稳定地铁站;即没有恶化前的一个月的研究。主题与现在或过去的心脏疾病史,喉疾病或使用维护氧气或通气支持被排除在外。此外,健康与志愿者,无明显的呼吸(FEV1预测> 80%),心血管和代谢疾病都是从一个部门的数据库。主题提供书面知情同意和批准的这项研究是当地的研究伦理委员会(11 / LO / 1404)。
研究设计和程序
受试者参加实验室有一次临床评估包括慢性阻塞性肺病评估测试,18肺功能测量和蜡烛测试。人体测量特征记录和肺量测定法进行依法在所有患者和控制建议19(麦蓝3300肺活量计、微型医疗,罗彻斯特,英国)。静态肺容积和天然气转移措施是使用1年内,如果他们已经被评估的日期。
在运动锻炼程序:喉镜检查
根据以往的方法进行连续喉镜检查测试。16总之,喉部被放置一个fibreoptic想起nasenodoscope(奥林巴斯ENF-VQ、奥林巴斯、日本)后鼻咽和确保使用专家首饰(见图中E1在线数据补充)。视频图像是此后连续记录(美国Medicapture MediCap USB 200)。主题然后执行增量最大cycle-ergometer心肺运动试验与心肺测量根据公认的定义。20.操作肺容积测定从吸气量(IC)演习执行每2分钟,计算动态恶性通货膨胀指数(济)。21
喉运动分析
形象照片拍摄的连续记录,在灵感和结束到期结束。呼吸周期由相应的pneumotachograph流数据验证。语言的一个呼气缩小比例计算(声带之间的距离长度的中点,声门的缩小比例,GNR)和supra-glottic光阑(arytaenoid软骨的内侧边缘之间的距离,SGNR)等于1-aperture年底过期除以测量宽度在结束灵感(图1);1 =完全缩小,缩小比率和0 =没有变化。这一比率提供了一个衡量喉部结构的缩小在一个呼吸周期相对而言,独立的喉镜和声门之间的距离。峰运动图像来自一个呼吸序列被认为代表过去的30年代的运动和自由的产物(如咳嗽)。
示例案例说明动态呼气喉狭窄和声门的的计算方法和supra-glottic缩小比例。
缩小分数决定的意思是成绩报告由两个独立观察员(AMG和GH),盲目的主题特征。
统计分析
数据表示为意味着(SEM),除非另有说明。连续变量的差异进行评估使用学生的t测试和/或单向方差分析与图基或非参数等效事后分析。组织分析了健康,轻中度慢性阻塞性肺病(全球倡议慢性阻塞性肺疾病(黄金)1 - 2)和严重的慢性阻塞性肺病(黄金3 - 4)。皮尔逊相关评估或斯皮尔曼秩的方法。统计计算是用GraphPad棱镜V.5.0 (GraphPad软件,圣地亚哥,加利福尼亚州,美国)和SPSS V.21 (SPSS Inc .,芝加哥,伊利诺斯州,美国)。报告意义p < 0.05。
结果
学科特点和测量
34受试者招募,但是技术上足够的数据只有获得30科目(n = 11健康;n = 8轻中度慢性阻塞性肺病;n = 11严重慢性阻塞性肺病)(表1)。理由不充分的数据被可怜的可视化辅助分泌物(n = 2)和无法完成继续教育(n = 2)。规定所有患者常规吸入β-2受体激动剂治疗和79%是规定长效β受体激动剂/吸入激素和长效抗毒蕈碱的维持治疗。病人有一个值(范围)35 (15-60)pack-year吸烟史。
病人和控制势均力敌的年龄、性别、身高和体重指数(BMI, p > 0.05)。然而,正如所料,病人有症状负担加剧;中位数(范围)猫在健康受试者得分,4(0 - 9)和患者19 (4-31)(p < 0.001)。他们也有肺功能受损(p = 0.0086)和基线氧饱和度(p = 0.013)与对照组相比表1)。
运动的测量
正如所料,患者表现出峰值降低工作效率和耗氧量与健康对照组相比:60±8 W和13.7±0.8毫升/分钟/公斤和133±15 W和分别为24.6±1.8毫升/公斤/分钟(p < 0.001)。大部分患者(79%)停止锻炼因为呼吸困难和展出通气限制的运动能力的证据。
IC演习在两名患者在运动过程中不满意;其余证明的证据显示DH的意思(SEM)减少慢性阻塞性肺病的IC + 0.35±0.07 L组(p < 0.01与控制)和济相比,健康−0.01±0.06相比,所有的COPD患者0.75±0.18 (p < 0.01) (表2)。济FEV直接相关1对所有科目(r =−0.46, p = 0.024)。
喉运动分析
休息
在健康受试者中,有一个值(范围)GNR期满期间减少10% (0 - 52%)(图1和2和表3)。这个缩小患者更加明显:50% (4% - -92%)(p < 0.001) (表3)。类似的关系是明显的在supra-glottic层面,虽然整体缩小在所有科目不明显;主要的缩小是在语言的层面上。GNR或SGNR没有关系,年龄,身高,体重指数(p > 0.05)。同样在GNR或SGNR没有区别男性和女性之间的学科。
喉狭窄比静止和运动峰值声门的(A)和supraglottic (B)的水平。
有一个休息GNR和FEV之间的相关性1在整个队列(r =−0.71, p < 0.001)和慢性阻塞性肺病患者仅考虑(r =−0.53, p = 0.018) (图3)。在所有科目相关的标志气体捕获和GNR,然而这仅为COPD患者未见。
FEV之间的关系1%预测和声门的缩小比例静止(A) (B)和峰值运动,静止和supra-glottic缩小比率(C)和峰值运动(D)。
的病人,没有慢性阻塞性肺病GNR SGNR和评估工具之间的关系。此外,分析患者群的过度休息喉狭窄(即> GNR 0.5基于平均控制数据+ 2 SD)显示无显著差异在临床或生理特征(数据没有显示)。高水平的inter-observer协议GNR得分措施(r = 0.93, p < 0.0001)观察(见图中E2在线数据补充)。
锻炼
锻炼GNR和SGNR数据所示表3。没有变化GNR或SGNR之间的休息和锻炼阶段健康对照组或患者(p > 0.05) (表3)。锻炼GNR峰通风在所有科目呈负相关(r =−0.55, p = 0.0015)和病人(r =−0.71, p < 0.001)和峰值运动VT (r =−0.58, p = 0.0062和r =−0.55, p = 0.0076)。同样运动GNR达到峰值VO呈负相关2预测(%)的所有课程(r =−0.65, p < 0.001)和病人单独(r =−0.58, p = 0.014)。一个类似的关系是SGNR明显。
运动吸气相关工作周期运动GNR所有科目(r =−0.69, p < 0.001)和病人(r =−0.62, p < 0.001) (图4)。改变GNR rest-peak和T的变化我/ T合计没有相关。
呼吸系统工作周期(T之间的关系我/ T合计静止的)和声门的缩小比率(A) (B)和峰值运动。
COPD患者和锻炼GNR(即> 0.5)没有停止二次更容易呼吸困难或报告更高的峰值锻炼呼吸困难BORG得分(p > 0.05)。相关峰运动GNR济如果所有对象被认为是在一起(r = 0.45, p = 0.018),但如果COPD患者被认为是单独(r = 0.24, p = 0.35) (图5)。没有区别之间的峰值运动GNR或SGNR病人证明了DH基于IC。没有GNR峰值和氧饱和度之间的关系和患者之间没有显著差异在峰值GNR de-saturated,热点2< 94% (n = 6)。
峰声门的缩小比例之间的关系(GNR)和动态恶性通货膨胀指数(济)控制(•)轻中度慢性阻塞性肺病患者(□)和严重慢性阻塞性肺病患者(▪)。提出了数据与平均值误差线代表1 SEM。从控制* p < 0.05。
讨论
动态喉狭窄期间过期流行在COPD患者和疾病严重程度和运动能力直接相关。减少喉孔径主要来自缩小在语言的层面(即声带缩小),很明显在安静的呼吸静止。在运动过程中,语言的缩小与指数的DH和有趣的是GNR和T的关系我/ T合计成为近在运动表明声门的缩小发挥功能的后果可能是有益的,如果与PEEPi增加有关。
批判的方法
已经提出,密切的神经生理学气道呼吸道的解剖组件之间的耦合和呼气肌肉功能优化气流和呼吸加载在休息和锻炼。9,22,23此外建议,因为它的可变电阻,喉部可能援助的post-inspiratory活动隔膜控制呼气肺体积。24喉返神经的动物研究表明脉冲流量在过期和喉合并或arytaenoid软骨显示高度呼气阶段活动。22慢性阻塞性肺病患者的注意呼气肌肉招聘是异构的,也许解释观察到的语言的差异缩小。25,26
我们观察到声门的缩小不恶化和锻炼是意想不到的。患者知道他们要锻炼,因此,我们承认,这一观点也可能解释这一事实有早期神经激活运动爆发前语言的适应。然而,我们怀疑的可能性更大,严重的疾病,患者可能是喉提供最优流控制符合平衡需要到期空气同时创建PEEPi即使在休息的时候。这一概念还解释了为什么,在努力,有些病人使用呼吸pursed-lip提供额外的阻力。这将是信息化评价喉狭窄指数在稳态运动iso-ventilation,此外在行走运动。原位Laryngoscopic考试没有喉舌也会之间的关系和交互信息来评估任何开发的撅起嘴唇呼吸和声门的缩小。
先前的研究在健康成年人专门评估肺体积变化的影响表明,声门的孔径增加符合肺通货膨胀,11,27,28所以我们不认为这可以解释当前的结果。我们的严重慢性阻塞性肺病患者恶性通货膨胀的证据在静态肺功能测试;目前还不清楚这对语言的影响函数。
血气的紧张关系可能会影响语言的功能。英格兰等29日评估的作用改变了氧气和二氧化碳的紧张局势在健康人体内喉功能。他们得出的结论是,低氧刺激外周化学感受器沉淀呼气声门的缩小,导致相对高的喉部气流阻力。相比之下,血碳酸过多症是伴随着低呼气喉阻力。虽然我们没有获得动脉气体紧张局势在当前的研究中,氧饱和度是评估执行心肺运动试验的一部分,我们没有发现锻炼氧饱和度和声门的缩小之间的关系。
可想而知,使用的测试方法(即直接喉镜检查在运动中)可能扮演了一个角色在诱发喉狭窄的发展,尽管先前的研究中,喉电阻测量会反对这个,也不会解释观察到的病人和对照组之间的差异。此外,有可能使用流涡轮喉舌在运动测试和执行周期IC演习的要求影响喉功能和respiratory-laryngeal神经招聘。为了解决这个考虑,我们获得的视频记录患者的图像和没有喉舌原位,发现无显著差异的程度或声门的大小缩小在这些个人,静止或接近峰值运动。此外,与之前的研究相比,14每一个护理是确保局部麻醉只应用于鼻孔。
我们的分析是基于上面的GNR和SGNR详细。我们还进行了分析表达吸气和呼气的距离比例减少孔径(即{(b) /}×100),而不是(1 b / a),但我们的结论持平(数据没有显示)。
这些发现的意义
之前的研究已经评估声门的呼吸运动,使用可视化技术直接或间接推断喉狭窄上呼吸道阻力变化的措施,12,13,30.,31日提供有关的水平阻塞发生的任何信息。具体来说,Higenbottam和佩恩12气流的肺量测定的指标之间的关系和语言的使用患者支气管镜的技术缩小,但在休息的时候与喉麻醉应用semi-recumbent位置。
我们的研究结果,在临床实际环境,特别是坐在位置喉没有镇静或麻醉,揭示动态喉狭窄出现静止和运动中人口特征的慢性阻塞性肺病患者。之间的直接关系被发现声门的缩小和疾病严重程度,FEV的分类1、肺容积或气体传输。此外,本研究首次提供的解剖位置的描述语言的缩小。这是相关的,因为运动条件下喉梗阻,是公认的缩小主要发生在supraglottic水平(即arytaenoid级别)。16相反,在我们的病人,很显然,呼气时收缩发生在语言的和supraglottic水平,声门的缩小主导。
当前的研究也是第一个描述喉在COPD患者运动性能。练习呼吸增强结果不仅在每分通气量增加,但后遗症气道气流,肺受体激活和呼吸肌肉负荷,以及上游神经激活相关的控制呼吸。32几个重要功能适应性是公认的上下文中发生在喉部运动尤其是喉外展肌活动增加,湍流和气道阻力降到最低。33
我们假设在慢性阻塞性肺病喉孔径进一步将关闭响应运动在COPD患者对抗DH的发展。然而,相比之下,我们发现在锻炼语言的维度无显著变化,当然小孔径进一步减少声门的病人在高峰锻炼。尽管缺乏宏观声门的孔径变化值得注意的是GNR, FEV之间的关系1%预测和T我/ T合计在运动中更接近比静止的(图4B)。我们推测,这代表了微调声门的孔径的最佳呼气流量和PEEPi之间保持平衡。在之前的研究中在六个健康受试者和三个有轻微气流阻塞,Pellegrino等34发现的证据在潮汐流限制呼吸。此外他们观察到的一个呼气阈值负载导致的减少呼气肺容积;相关可能影响肺排空的时间限制。喉缩小在当前的研究中,将符合观察声门的假设同样调节加载行为。将来我们建议可以通过研究探索PEEPi测量使用食管气球之间的关系和应用水平的继续教育期间外偷看。这与发现在呼吸增强年轻健康受试者在这挑衅与声门的扩张有关。10
在一个模型中,在某些方面模拟慢性阻塞性肺病,Brancatisano等24先前表明,呼吸,呼气电阻负载也增强语言的缩小在健康受试者过期。作者评论说,呼气声门的缩小在应对呼气电阻负载比例延长过期(如我们的病人),这种效应似乎由于反射调制由肺排空率的变化。
呼气加载在慢性阻塞性肺病声门的函数的作用仍有待研究。非侵入式通风有治疗COPD患者建立角色,无论是急性和慢性hypercapnic呼吸衰竭也改善运动耐量。大多数现代设备执行一些呼气气道正压(EPAP);目前的数据表明,声门的孔径之间的关系和最优应用EPAP需要进一步研究。
发表评论,声门的缩小可能有助于减少索引工作相关的措施。12在健康受试者,声门的扩大已经观察到强制军事演习期间,35表明同时呼气肌肉和喉绑架者的招聘。用力呼气演习与激活后cricoarytenoid和喉合并。
在COPD患者,呼吸技巧的使用,增加积极的呼气压力如pursed-lip的呼吸已经认可了几十年,不过这种技术的精确的好处仍争论不休。36Garrod等37没有发现显著差异在6分钟步行距离在那些雇佣pursed-lip呼吸,但指出pursed-lip呼吸锻炼和恢复运动后导致较低的呼吸速率和结果更快解决运动性呼吸困难而没有pursed-lip呼吸运动。人会假设pursed-lip患者呼吸不太有用的实质性的声门的缩小,然而我们推测,可变性在pursed-lip呼吸可能代表异质性的潜在语言的功能。
结论
在呼吸动态喉狭窄,在某种程度上,似乎与中度或重度COPD受试者几乎无处不在。呼气阶段缩小主要发生在语言的水平和变化之间的小休息和锻炼。进一步研究应注重建立这个机制声门的缩小,特别是其与流量的关系限制和PEEPi。我们相信理解喉生理学更好将允许开发新疗法,并允许最佳的应用现有的疗法,尤其是无创性通气。
确认
我们要感谢皇家主管布朗普顿医院地铁站肺功能部门的员工对你的帮助。
引用
补充材料
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- 数据补充1——在线补充
脚注
MB,谷胱甘肽的贡献同样,MIP和JHH同样起到了推波助澜的作用。
贡献者所有作者贡献的设计研究中,数据分析和准备最后的手稿。MB, MIP和JHH构思论文的思想和作为担保人,完整性负责的工作作为一个整体,从《盗梦空间》发表文章。
资金NIHR呼吸支持的工作是生物医学研究单位在皇家主管布朗普顿和地铁站Harefield NHS信托基金会和帝国理工学院、伦敦英国一部分基金MIP的工资。MB是支持一个人长期的研究奖学金(2012)。
相互竞争的利益一个也没有。
伦理批准nr London-Fulham研究伦理委员会。
出处和同行评议不是委托;外部同行评议。