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背景:呼吸肌肉卸货期间锻炼可以改善运动肌肉氧化增加氧气交付(提高心输出量和/或动脉氧含量)在慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者。
方法:16 non-hypoxaemic男性(用力呼气量在1 s 42.2(13.9) %预测)进行,在不同的日子里,两个常数工作效率峰值(70 - 80%)运动测试接收比例辅助通气(奶油水果蛋白饼)或虚假的通风。相对变化(Δ%)deoxyhaemoglobin (HHb) oxyhaemoglobin (O2Hb)、组织氧合指数(钢铁洪流)和总血红蛋白(Hb合计股外侧肌)被近红外光谱测量。为了估计氧气交付(Do2est、l / min)、心输出量和氧饱和度(Spo2)是由阻抗心动描记法和连续监测脉搏血氧仪,分别。
结果:运动耐量和奶油水果蛋白饼(Tlim)和耗氧量增加而虚假的通风。相比之下,end-exercise血乳酸/ Tlim和腿努力与奶油水果蛋白饼/ Tlim比率较低(p < 0.05)。没有处理间差异心输出量和Spo2轻快的高频运动或在Tlim (Do2美国东部时间与奶油水果蛋白饼保持不变;p > 0.05)。然而,腿部肌肉氧化显著增强与奶油水果蛋白饼状况减少Δ(O2Hb) %减少,钢铁洪流改善;此外,Δ(Hb合计)%,指数局部血容量,提高与虚假的通风(p < 0.01)。
结论:呼吸肌肉卸载在高强度运动可以改善周边肌肉氧化尽管一成不变的系统性Do2在晚期慢性阻塞性肺病患者。这些发现可能表明,一小部分可用的心输出量已经从通气重定向到四肢的肌肉由于呼吸肌肉卸货。
来自Altmetric.com的统计
肺通气的调整,特别是动态恶性通货膨胀和其知觉的后果,集中相关运动障碍患者的慢性阻塞性肺疾病(COPD)。1最近,然而,重点还放在外围肌肉异常兼职机制来限制(甚至限制)在这个病人运动耐量。2
更基本的外围肌肉功能障碍患者群体,然而,还应该考虑当地能源供应运动肌肉的问题。有一些证据表明氧气输送到肌肉可能严重受损的动态运动中慢性阻塞性肺病患者。3- - - - - -6在这种背景下,有趣的是,一些干预措施被卸载呼吸muscles-such称为药理bronchodilation,7呼吸氦氧混合气34和非侵入性的正压通风89——与小腿努力分数和/或降低血乳酸水平。这些发现可能表明这类干预措施改善中央血液动力学运动和/或动脉氧含量(Cao2)导致增强的氧气输送到周边的肌肉。没有之前的研究,然而,看着呼吸肌肉的潜在好处,卸在COPD患者外围氧化。
本研究的主要目标是调查是否在运动中运动性肌肉氧化(根据近红外光谱测量,检测技术10将显著提高呼吸道肌肉卸货(通过比例辅助通气,奶油水果蛋白饼)11在中度到重度慢性阻塞性肺病患者。我们也研究的潜在影响呼吸道肌肉卸货是否会增加系统性氧气交付外围肌肉(即提高心输出量和/或改进的Cao2)。
方法
主题
研究人口组成16个男性慢性阻塞性肺病的临床和功能诊断根据阻塞性肺疾病的全球倡议标准,呈现与用力呼气量在1 s /用力肺活量(FEV1/ FVC)比< 0.7和post-bronchodilator FEV1< 60%的预测。12慢性阻塞性肺病的患者称为门诊诊所的机构。进入研究之前,他们需要至少3个月,优化临床稳定的治疗。没有病人使用口服类固醇前6个月。病人也需要有一个休息的动脉氧张力(Pao2)> 8 kPa(60毫米汞柱)在室内空气,没有证据表明严重肺动脉高压(估计收缩期肺动脉压力< 40毫米汞柱)和/或相关的心脏功能障碍(包括射血分数< 60%)通过多普勒超声心动图评估。病人给书面知情同意和批准的研究协议是圣保罗联邦大学的医学伦理委员会/圣保罗医院。
研究协议
后斜坡增量心肺运动试验周期测力计,患者表现,在一个单独的天,一个高强度恒定的工作效率在70 - 80% (WR)试验测试峰值WR单独选择的体积流量和协助水平比例辅助通气(奶油水果蛋白饼)。在患者进行后续实验次数,在分开的日子里,两个在前面定义的或者说是post-bronchodilator常数或者说是测试到公差范围(Tlim)。在这些测试中,他们被随机分配接受虚假的通风或奶油水果蛋白饼的预选的水平。
非侵入式正压通风
奶油水果蛋白饼通过紧身部分应用面罩压力水平是由机械通风(Evita-4 Draeger医疗,吕贝克,德国)。奶油水果蛋白饼提供通气援助流的帮助(cm H2O / l / s)和体积协助(cm H2O / l),可以卸载电阻和弹性负担,分别。1113体积协助最初设定的水平帮助增加2厘米H2O / l,直到“失控”了;在此阶段,流帮助维持在1厘米H2O / l / s。之后,流帮助是通过增加其价值1厘米H2O / l / s,直到“失控”发生体积协助保持固定在2厘米H2O / l。一小部分(80%)的最初是使用这些值与体积流量和协助设置调整病人舒适,避免在运动中“失控”(见结果部分在运动中使用的实际值)。
非侵入性的虚假的通风应用同样的设备使用最小的吸气压力支持(5厘米H2O吸气压力支持和H 2厘米2呼气末正压通气的O)来克服的阻力呼吸回路,如通风机所告知的制造商。的病人和随行的医生都不知道通风策略(奶油水果蛋白饼或虚假的)下使用;这是通过视觉隔离通风机及其监视他们。
测量
肺功能
Post-bronchodilator肺活量的测试是使用论坛执行系统(医学图形公司(MGC),圣保罗,明尼苏达州,美国)。一氧化碳转移因子(Tlco)被修改后的克罗测量技术和静态肺容积得到身体体积描记法(精英系统,德国)。观测值与巴西标准进行比较。1415动脉氧气和二氧化碳(Pa的紧张关系o2和爸爸有限公司2)在标准的厌氧条件下测定(毫米汞柱)。
心肺运动试验(CPET)
Symptom-limited周期测功的CPET测试使用计算机进行运动系统(有氧运动2系统,MGC)。以下数据记录的意思是15秒:耗氧量(V̇o2毫升/分钟),每分通气量(V̇E、l / min),呼吸速率(RR, rpm)和潮汐卷(VT,升)。Oxyhaemoglobin饱和(Spo2,%)是由脉搏血氧仪(Mediaid痘010 - 340年,托兰斯,加利福尼亚,美国)的模拟信号被定向到心肺运动系统。从这些数据,Ca的动脉氧含量估计o2美国东部时间(ml %) = 1.39 (Hb)×Spo2。受试者还要求他们“气短”运动停止使用一个清廉Borg类别比例尺度。
权力最大进步运动测试速率的增加分别选择(通常5 - 10 W /分钟)提供一个锻炼持续时间8 - 12分钟。V̇峰值o2最高的价值被发现在运动停止:预测值内德的吗等16成人的巴西人口。常数代为测试执行,70 - 80%的前面决心峰值WR Tlim (min)。毛细管样本收集血液乳酸耳垂的测量(毫克当量/ l)运动停止(黄色弹簧2.700统计+黄色泉仪器,俄亥俄州,美国)。
骨骼肌氧化
骨骼肌氧合左股外侧肌的配置文件进行评估与商用近红外光谱(NIRS)系统(滨松光子学KK滨松尼罗200年,日本)。检测技术的理论已经详细描述了其他地方。1017短暂,fibreoptic包携带近红外激光二极管产生的光感兴趣的组织,而第二个fibreoptic包返回组织的透射光的光子探测器光谱仪。事件和透射光的强度不断记录,会同有关特定的消光系数,用于在线估计和显示变化的基线休息oxyhaemoglobin浓度([O2Hb]), deoxyhaemoglobin ([HHb])和总血红蛋白(Hb合计])。最后一个变量被用作一个当地血容量指数(Hb合计]= [O2Hb] + [HHb]。从这些值计算额外的肌肉氧化指数(组织氧合指数(钢铁洪流)= 100×([O2Hb] / [Hb合计])。101617记录的值作为一个基线的改变(Δ)单位μM /厘米。为了减少intrasubject可变性和提高主体间可比性,Δ[O2Hb)和Δ[HHb]值被表示为最大的百分比值决定在运动后最大随意收缩(MVC)或早期恢复(Δ[Hb合计])。18额外的方法论考虑这种技术可以在网络找到补充。
中央血液动力学
心输出量(l / min)和中风卷(l)测量方法在不断的车手测试使用一个阻抗图设备(PhysioFlow PF-05, Manatec生物医学,法国)。这些数据也被用来估计氧气交付(Do2美国东部时间=心输出量×Cao2美国东部时间,l / min)。PhysioFlow设备及其方法已经彻底的描述。19每个运动测试系统之前autocalibrated考虑年龄、身高、体重和血压值:验证正确的信号质量的观察心电图是由跟踪及其一阶导数(d心电图/dt)和阻抗波形(ΔZ)及其一阶导数(dZ /dt)。20.额外的方法论考虑这种技术也可以在网上找到的补充。
统计分析
统计软件SPSS 13.0版用于数据分析。结果提出了均值(SD)或中值(范围)症状评分。为了对比试运动响应,配对t或Wilcoxon测试使用。时间进程轻快的价值观在高频运动测试表示为一个百分比的isotime,定义为两者之间的较短的测试实验条件在一个特定的主题。重复测量方差分析(方差分析)是用来比较心血管和腿部氧化变量在锻炼isotime的四分位数。统计显著性水平是所有的测试设定在p < 0.05。
结果
人口特征
患者有中度到重度的气流阻塞增加静态肺容积和适度减少Tlco。七个病人分为黄金阶段2,其余患者分为3 - 4黄金阶段。12所有的病人出现最大运动能力降低(V̇峰值o2低于正常的下限)。16肺通气的限制,建议至少增加V̇Emax / MVV比率(> 0.8),被发现在所有科目。八个病人轻微状况oxyhaemoglobin稀释(Sp峰值o2从89%到86%不等)。呼吸困难和腿部的努力也称为行使限制的症状。主要的休息和运动特征的详细描述了在网上补充。
奶油水果蛋白饼代谢的影响,通气和知觉反应
所有患者成功地容忍这两个非侵入性的通风模式在运动。量的实际值期间帮助和流动帮助奶油水果蛋白饼是5.8(0.9)厘米H2O H / l和3.5(0.8)厘米2O / l / s,分别。奶油水果蛋白饼在运动耐量显著增加而虚假的通风:337(189)和273 (142)(p = 0.01)。事实上,Tlim改善患者在13/16奶油水果蛋白饼而虚假的通风(图1)。停止运动的原因是类似的奶油水果蛋白饼和虚假的通风(虚假的通风:呼吸困难(n = 6),腿部疲劳(n = 8)、(n = 2);奶油水果蛋白饼:呼吸困难(n = 8),腿部疲劳(n = 6), (n = 2))。
所示表1,V̇o2在isotime显著增加,Tlim奶油水果蛋白饼。相比之下,V̇E值增加只有在Tlim奶油水果蛋白饼。不过,没有显著差异的呼吸模式两者之间的干预措施。此外,腿在isotime努力和呼吸困难,纠正了Tlim显著降低与奶油水果蛋白饼而虚假的通风(表1)。
系统性和肌肉氧化供给氧气
没有明显的奶油水果蛋白饼对心血管反应的影响与骗局。所示表2体积、中风和心脏输出不干预isotime和Tlim之间的不同。类似于极限运动测试,只有8个病人有轻微的Sp的变化o2(exercise-rest =−4%到3%)。Sp也没有显著变化o2奶油水果蛋白饼而虚假的通风(表2):中值(范围)intrasubject Sp的不同o2两者之间在运动干预是0%(−2%至2%)。因此,估计全身氧气交付(Do2美国东部时间=心输出量×Cao2)保持不变与奶油水果蛋白饼isotime和Tlim (表2):中值(范围)intrasubject不同Do2是两个干预之间的是0.12 l / min(−0.20到0.18)。
与肌肉氧化技术,奶油水果蛋白饼是降低ΔHHb isotime 75%, isotime Tlim。这些变化都伴随着显著减少状况减少Δ[O2Hb) (表2和无花果2 a和2 b分别)。因此,提高钢铁洪流与奶油水果蛋白饼在这些时间点(图2 c)。此外,Δ(Hb合计),局部血容量,指数也显著增加与奶油水果蛋白饼(图2 d)。与这些数据一致,乳酸值修正Tlim减少奶油水果蛋白饼而虚假的通风(表2)。
![Comparative analysis of the effects of proportional assisted ventilation (PAV, closed symbols) and sham ventilation (open symbols) on peripheral muscle oxygenation (vastus lateralis muscle) as determined by near-infrared spectroscopy during submaximal exercise (N = 16). PAV lowered the deoxyhaemoglobin concentration (Δ[HHb]%) (A) and lessened the exercise-related decrease in oxyhameoglobin concentrations (Δ[O2Hb]%) at 75% isotime and at exercise cessation (B). In addition, higher values of total haemoglobin (Δ[Hbtot]%) were found with active treatment at these time points (C). Consistent with these data, the exercise-related decrease in tissue oxygenation index was lessened with PAV compared with sham ventilation (D). Data are mean (SE). *p<0.05 for between-intervention differences at a given time point (repeated measures one-way ANOVA). MVC, maximum voluntary contraction.](https://thorax.bmj.com/content/thoraxjnl/63/10/910/F2.large.jpg?width=800&height=600&carousel=1){kind=link}
讨论
这项研究表明,呼吸道肌肉卸货期间锻炼(奶油水果蛋白饼)可以提高腿部肌肉氧化(Δ[O2Hb)和钢铁洪流)和局部血容量(Δ(Hb合计)在中度到重度慢性阻塞性肺病患者。这些发现,然而,没有相关增强系统性Do2(心输出量×Cao2)工作的肌肉。或者,他们可能表明,呼吸道肌肉卸载减弱呼吸肌肉的血流量需求由此再分配可用的心输出量从通气运动肌肉。从临床的角度来看,我们的数据表明,策略旨在减少呼吸在运动过程中可能会出现的有利影响能源供应周边肌肉在这个病人。
方法论的注意事项
我们使用奶油水果蛋白饼为了卸载呼吸肌肉在运动。1113先前的研究已经发现,奶油水果蛋白饼是优于其他非侵入性策略在降低COPD患者的吸气肌肉工作。此外,它被发现更好地容忍这些患者,使他们能够锻炼时间和强度显著提高。92122然而,不幸的是,我们无法直接测量呼吸的小型空气泄漏对援助的水平产生深远的影响,奶油水果蛋白饼。食管气球因此可能不会像奶油水果蛋白饼放置必须通过紧身面膜由系统用于本研究。
我们使用NIRS遵循肌肉氧化模式不断在运动。1017虽然这种方法不能区分信号衰减由于血红蛋白和肌红蛋白,这种混杂因子估计10%的整个血红蛋白的信号,10在这个受试研究一个非关键问题。为了提高信号的稳定性和重现性,我们把一些技术细节包括修正观测值的最大值出现在运动后MVC或复苏。此外,发现变化与奶油水果蛋白饼都远高于intrasubject变异系数(CV)反应在每一个主题。
类似的考虑可能适用于心输出量估计阻抗图的系统非常稳定的运动中这些病人。然而,由于争议的绝对精度患者群体的这种方法,2324我们首先确保了系统响应小代谢需求的变化和观测值符合轻快的期望值高频的心输出量的变化之间的关系和V̇的变化o2(见在线补充)。425此外,中风体积信号保持稳定,即使动态肺恶性通货膨胀中诱导子群的病人(见在线补充)。
能源供应在慢性阻塞性肺病运动肌肉
人们普遍认识到,骨骼肌氧化取决于氧气交付和利用率之间的动态平衡。10在目前研究奶油水果蛋白饼与钝化降低运动Δ[O2Hb) %由此改善钢铁洪流。此外,Δ(Hb合计%,索引的地方肌肉血流量,26增加与奶油水果蛋白饼。作为推论,腿努力,Tlim-corrected血乳酸水平与奶油水果蛋白饼(减少表1和2)。此外,全身V̇o2在呼吸肌肉卸货(高表1)。这一结果似乎表明,周边肌肉耗氧量被供应有限的在这些患者呼吸道卸货之前,这超过抵消潜在的减少呼吸道肌肉V̇o2奶油水果蛋白饼。与我们的假设相反,然而,这些效果明显的系统性变化不相关o2美国东部时间(表2)。因此,增强腿部肌肉氧化在奶油水果蛋白饼不是二次改善肺内的气体交换和/或增强中央血液动力学的调整运动。这些发现暗示另一种机制应该试图解释腿氧气供应的改善这些患者的奶油水果蛋白饼。
在这种背景下,可想而知,外围肌肉氧化已得到改进由于血流量再分配从呼吸到四肢的肌肉。换句话说,呼吸肌肉卸载可能会减少通气肌肉的血流量需求的合成改进四肢的肌肉灌注。6事实上,增加工作的呼吸肌肉在运动过程中可能需要多达50%的身体的耗氧量,2728似是而非,心输出量的一小部分能够摆脱运动肌肉供给增加的能源需求的通气的泵。3- - - - - -6在正常受试者的一系列优雅的实验表明,呼吸道肌肉疲劳metaboreflex可能增加交感神经血管收缩剂流出,减少运动肌肉的灌注在运动(即血液流动“窃取”效应)。29日- - - - - -31日“偷”假说是一个有吸引力的解释我们的研究结果:改善intradiaphragmatic环境与呼吸肌肉卸货可能减轻有害代谢影响导致小腿同情流出和改善肌肉血液流动。“偷”的假设,然而,在这些患者仍等待额外的实验证据,可能通过直接测量膜片在运动时血流动力学的慢性阻塞性肺病。32
临床意义
我们发现一个策略针对减少呼吸和呼吸困难的工作是有效地提高腿部肌肉的氧化状态。因此,这些结果强调在COPD患者运动障碍的多因子的性质,并提供一个理由腿易疲劳性的改善与选定的干预,主要作用于呼吸系统。例如,彼得斯等7最近报道,支气管扩张剂和氧的结合在隔离优于每一个减少腿工作成绩在常氧运动慢性阻塞性肺病患者。其他研究呼吸氦氧混合气和非侵入性的正压通风还发现,这些干预措施与改进的Do2到肌肉的轻快和较低的高频乳酸值。3489未来临床试验的干预措施对机械通气反应的影响应该更仔细地看看周围肌肉性能改善的相关性增加在这个病人运动耐量。
研究的局限性
这项研究有一些局限性,固有其非侵入性的性质。虽然我们间接估计局部肌肉血流量的检测数据,这种方法比动脉股更敏感,整个肢体plethysmographic估计跟微妙的肌内灌注的变化。33一个动脉内的导管没有插入我们的病人和Cao2从连续Sp估计o2读数。我们相信,这提供了一个可接受的替代真正的Cao2在我们non-hypoxaemic病人。我们也不能执行吸气量演习评估操作肺容积与奶油水果蛋白饼在运动中突然增加通风触发通风机提供额外的帮助。在实践中,这是与发音over-assist有关,空气泄漏和严重不适应非侵入式通风。我们的结果不应因此推断飞速膨大的病人比那些评估在目前的研究中,虽然成本更高的氧呼吸可能表明“偷”现象也可以在特定的操作程序。还应该认识到,目前还不清楚是否呼吸肌肉卸载将改善周边肌肉氧化在适度的运动中,通风的要求会低很多。
总之,呼吸肌肉卸货由奶油水果蛋白饼与外围增加肌肉氧化稳定系统氧气交付在高强度恒定的工作效率运动在中度到重度慢性阻塞性肺病患者。这些发现可能表明,一小部分可用的心输出量已经从通气重定向到四肢的肌肉由于呼吸肌肉卸货。
确认
作者感谢所有同事的肺功能和临床运动生理学单元(呼吸道疾病,医学系的,联邦的圣保罗大学(UNIFESP),巴西)的协作;夫人劳拉D巴蒂斯塔对她的技术支持;夫人Dircilene P Moreira主管秘书协助;和病人对他们的努力和热情的合作研究。
引用
补充材料
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网络只附录63/10/910
在这个数据补充文件:
脚注
资助:支持的研究拨款Fundacao德帕罗尽管做Estado de圣保罗,巴西圣保罗(FAPESP)必须占州政府没有05/00722-0。AB-S是博士后奖学金资助的接受者从FAPESP,必须占州政府简是一个建立调查员(II级)的慰问Nacional de Desenvolvimento Cientifico e学府(CNPq),巴西。
利益冲突:一个也没有。
伦理批准:病人给书面知情同意和批准的研究协议是圣保罗联邦大学的医学伦理委员会/圣保罗医院。
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