Method Article
ここでは、自然呼吸と横隔膜呼吸の2つの深呼吸パターンを評価し、その有効性と実行の容易さを評価するプロトコルを提示する。心電図と期限切れのガス分析装置を用いて15名の参加者を選出し、胸部運動のビデオキャプチャによる視覚評価を行いました。
このプロトコルでは、2つの深呼吸パターンを15人の参加者に示し、臨床環境における将来の適用のための呼吸運動の簡単かつ効果的な方法を決定した。20代の女性たちは、背中の支え付きの椅子に快適に座っていた。それらはガス検光装置に接続される気密マスクと合わせた。心電図に中継するための無線送信機に接続された胸部に3つの電極を配置した。彼らは5分の休息段階を実行し、続いて5分の深呼吸を自然な呼吸パターンで行い、5分の休息期で終了した。これに続いて、横隔膜呼吸パターンに代用する第2の指示段階を開始する前に10分の休憩が行われた。同時に、次のことが起こった:a)息ごとに換気パラメータを評価するために、期限切れのガスの連続的な収集、測定および分析;b) 心電図による心拍数の測定;とc)横方向の側面から参加者の胸部腹部運動のビデオ撮影。ビデオキャプチャから、研究者は、早送りモーション画像の視覚的な観察を行い、その後呼吸パターンの分類を行い、参加者が指示どおりに深呼吸の方法を行ったことを確認しました。酸素摂取量は、深呼吸中に呼吸の働きが減少することを明らかにした。期限切れの微小換気、呼吸数、潮の量の結果は、横隔膜呼吸パターンと比較して、自然な呼吸パターンで深呼吸のための換気効率の増加を確認しました。このプロトコルは、酸素消費量、換気パラメータ、および胸壁遠足に基づいて深呼吸運動を評価するための適切な方法を示唆する。
心肺理学療法士は、通常、個々のニーズと要件に応じて患者を治療します。しかし、一般的に、患者は、彼/彼女自身によって術前深呼吸運動を行うために残されています。したがって、患者が深呼吸演習1を行うための簡単で効果的な指示方法を見つけることが不可欠である。
横隔膜呼吸は、このような呼吸運動と呼吸制御2、3の1つの方法である。この方法の治療結果は、呼吸の仕事の減少および呼吸2、3の効率の改善を含み、これは潮の容積の増加をもたらし、呼吸数の減少をもたらす。しかし、一部の研究者は、横隔膜呼吸運動は、一部の患者4、5の腹部遠足による肋骨ケージの非同期および逆説的な動きを引き起こす可能性があることを指摘している。このような場合、患者の自然な呼吸パターンの使用は有効でありうっていう。深呼吸が呼吸の機械的な作業の減少と換気効率の改善の手段として有効であるという問題に関しては、ガス分析装置を用いて換気パラメータを定量することが有用である場合がある。
心肺運動検査がガス分析装置6、7を用いて行われることはよく知られている。一部の研究者8,9は、慢性閉塞性肺疾患患者におけるガス分析装置による横隔膜呼吸の測定を報告している。Jones et al.8. 横隔膜呼吸、唇の吸引呼吸、およびその両方の組み合わせを、自発呼吸と比較した。これらの3つの呼吸方法の間に、酸素消費量(VO2)および呼吸数(f)を測定し、これは、より高い休息VO2が呼吸8の増加した機械的作業によって説明されうるであることを示した。伊藤らは9日、VO2、f、潮位(VT)に対する横隔膜呼吸または呼吸筋ストレッチの即時効果を調べた。我々は、同様の呼吸法の適用によって同様の証拠が得られ、効果的な深呼吸法を確認することによって、前述の研究の結果から期待できる。
このプロトコルは、その結果と分析と共に、2つの呼吸パターンを用いた深呼吸における換気パラメータおよび胸壁遠足の測定方法について説明する。換気パラメータの連続的で定量的なサンプリングは、代替技術と比較して呼吸を正確に測定できます。このプロトコルで得られたVO2は、呼吸8の動作の指標とみなすことができる。また、f、VT、および分換気は、換気効率に関連している。呼吸パターンに関する情報は、これらの人工呼吸器パラメータに加えて、吸気および有効期限から得ることができます。このプロトコルはまた、呼吸運動中の患者の胸壁遠足の理学療法士による観察に対応するビデオキャプチャを通じて胸壁遠足の評価を含む。本研究の全体的な目標は、酸素消費量、換気パラメータ、胸壁遠足の分析に基づいて、生存可能で効率的な深呼吸運動の方法を見つける。
このプロトコルは、ヘルシンキ宣言の倫理原則に従っていました。手順は、研究の開始前にすべての参加者に説明されました。
1. 参加者選考
2. 手続き
3. 換気パラメータの測定
4. 呼吸パターンの評価
5. 深呼吸に対する参加者の好ましいパターン
6. 統計分析
注:商用コンピュータソフトウェア(材料の表)を使用して統計分析を実行し、すべてのボタンのクリックを提供します。
換気パラメータと心拍数
データ(図5)に基づき、NBおよびDBパターンを統計的に分析した(図6および表1)。f,VT,Teはそれぞれ有意な相互作用を持つことが分かった(p<0.05)。fは、最初の休息相(p<0.05)と比較して深呼吸中のNBおよびDBパターンの両方に有意な減少が見られ、NBパターンとの深呼吸中に、fはDBに比べて大きく減少した。パターン (図 6および表1)VTおよびTeは、NBおよびDBパターンの初期休息相と比較して深呼吸中に有意な増加を明らかにし、NBパターンとの深呼吸の両方の場合はDBパターンに比べて大きかった(図6)。VE と HR を除くすべてのパラメータは、「位相」係数の主な効果を明らかにしました (表 1)。
呼吸の働きの減少はVO2の減少に反映され、NBおよびDBパターンとの深呼吸の間に、VO2は呼吸の減少の仕事と共に減少した(表1)。換気効率の向上は、VTの増加およびfまたはVEの減少に反映される。NBパターンによる深呼吸は、DBパターンに比べて換気効率に優れていた。一般に、VEと肺胞換気(VA)の関係は式によって計算されます:VE= VT ×fおよびVA=(VT- 解剖学的デッドスペース)×f.VEが一定であると仮定すると、呼吸数の減少とVTの増加を示します。VAの改善。VEは2ウェイ分散分析(表1)に続いて有意な相互作用および主効果を生じなかったため、両方の呼吸パターンを有する深呼吸のためのVEは等しいように見えた。NBパターンによる深呼吸時の呼吸数はDBパターンに比べて有意に小さかったが、深呼吸時のVTの場合はDBパターンに比べて有意に大きかった(図6および表1)).言い換えれば、NBパターンとの深呼吸中の肺胞換気またはガス交換は、DBパターンとの深呼吸時よりも効率的に見える。
呼吸パターンと参加者の好み
図示は、2つの方法の指示による深呼吸中の胸部腹部運動の視覚評価の結果である(表2)。NBパターンでは、参加者の大半が上等または胸部腹部運動を示した。DBパターンで深呼吸を行った際、1人を除くすべての参加者が胸部または横隔膜運動を示した。この結果は、参加者が指示どおりに深呼吸を行うことができたことを示している。15人の参加者のうち13人が、DbパターンよりもNBパターンの実行が容易であると回答しました。
図 1.プロトコルのフロー チャート。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図 2.画面に表示された通気パラメータ。
左, 自然な呼吸パターン;右 横隔膜呼吸パターンディスプレイは、換気パラメータと心拍数の呼吸ごとのサンプルのそれぞれについて、個々のデータのサンプルを示しています。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図 3.自然な呼吸パターンの深呼吸の間に換気変数のためのCSVフォーマット。
スプレッドシートには、測定後の換気パラメータと心拍数のサンプルが表示されます。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図 4.横隔膜呼吸パターンを用いた深呼吸中の換気パラメータのためのCSVフォーマット。
スプレッドシートには、測定後の換気パラメータと心拍数のサンプルが表示されます。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図 5.CSV データから変換されたすべての参加者の生データ。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図 6.換気パラメータ間の有意な相互作用。
固体青い円、自然な呼吸パターンと深呼吸;白い円、横隔膜呼吸パターンを持つ深呼吸。(A)は、f、呼吸数、(B)を示し、(B)はVT、潮位積、および(C)がテ、有効期限を示す。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
自然呼吸パターン | 横隔膜呼吸パターン | 2ウェイ・アノバ | |||||
残り | 深呼吸 | 残り | 深呼吸 | 命令 | フェーズ | 相互 作用 | |
VO2 (L/分) | 0.20±0.02 | 0.19±0.01 | 0.20±0.02 | 0.19±0.01 | <0.01 | ||
VCO2 (L/分) | 0.17±0.03 | 0.23±0.07 | 0.16±0.02 | 0.21±0.07 | <0.01 | ||
VE (l/分) | 6.8±1.1 | 7.7±3.6 | 6.3±1.1 | 7.7±3.9 | |||
f (/分) | 14.4±3.0 | 5.4±2.3* | 13.6±2.3 | 7.8±3.6†、§ | <0.01 | <0.05 | |
VT (/ミリリットル) | 483±76 | 1507±579* | 464±61 | 1057±509†、§ | <0.05 | <0.01 | <0.05 |
テ (s) | 2.79±0.92 | 8.37±4.00* | 2.82±0.53 | 5.25±2.31† | <0.05 | <0.01 | <0.05 |
ティ (s) | 1.63±0.43 | 4.51±1.70 | 1.69±0.33 | 3.67±1.08 | <0.01 | ||
人事部 (bpm) | 69.1±7.6 | 71.7±8.9 | 68.5±7.6 | 70.1±8.5 |
表 1.2つの呼吸パターンの比較。VO2、酸素取り込み;VCO2、二酸化炭素出力;VE、分換気;f, 呼吸数;VT,潮のボリューム;テ、有効期限;Ti, 吸気時間;HR, 心拍数;*, p<0.05 (NB中の休息対深呼吸);†,p<0.05(DB中の休息と深呼吸);§,p<0.05(深呼吸中のNB対DB)。この表は、理学療法学会誌2018年に掲載されたものから変更されました。
命令 | 上のコスタル | 胸部腹部 | 横隔膜 |
自然な呼吸パターン | 7 | 6 | 2 |
横隔膜呼吸パターン | 1 | 8 | 6 |
表 2.2つの呼吸パターンを用いる深呼吸中の胸部腹部運動の視覚評価の結果。この表は、理学療法学会誌2018年に掲載されたものから変更されました。
このプロトコルを使用することにより、深呼吸のための効果的な指示は、酸素消費量、換気パラメータ、および胸壁の遠足を通じて調べることができる。参加者の平均年齢は21.6歳、平均体重は51.9kg、平均身長は159.3cm、体重指数は20.5kg/m2であった。このプロトコルに参加するインセンティブは提供されませんでした。プロトコルには 3 つの重要な手順があります。第1に、食物摂取の制御に関して、酸素取り込みに対する二酸化炭素出力の比率は、エネルギー10に対して異化された栄養混合物に関する情報を提供する。低い身体活動における食物摂取量は、期限切れのガス11で測定されたVO2に対する高い身体活動と比較して大きな効果を有する。VO2(表1)の結果は、深呼吸中の身体活動が低い。したがって、測定前に食物摂取条件を設定することが不可欠です。第二に、参加者は、期限切れのガスデータに影響を与えないように、測定中に話を控える必要があります。第3に、NBパターンに対するDBパターンの学習効果を回避するために、測定のための呼吸パターン配列の実行が重要である(図1)。
一般的に、呼吸運動は3-5分かかります。したがって、研究者は、2つの休息相の間に挟まれた5分の深呼吸相を割り当てた。参加者は、NBおよびDB深呼吸相に対して1回の試験のみを行い、このプロトコルは5分間の呼吸運動の臨床設定における初期命令をシミュレートするように設計された。しかし、このプロトコルで初めて実施する際に、参加者は理想的な横隔膜呼吸パターンを持っていませんでした(表2)。このプロトコルの変更は、2つの呼吸方法を比較するために横隔膜呼吸を学習するためのさらなる指示時間と練習を必要とするかもしれません。
息ごとの呼吸単位での期限切れのガスの測定では、換気パラメータの分当たりのサンプル数は、分単位の呼吸数に等しくなります。分当たりのサンプル数は、激しい身体活動の間に増加することが知られているが、換気パラメータについては、このプロトコルに示されているように深呼吸中に減少する。上記の事実を考慮すると、データ収集の平均時間を決定する必要があります。
ビデオカメラを使用することにより、1人の調査員がこのプロトコルを実行することが可能です。さらに、呼吸パターンは、モーション画像を早送りすることによって容易に判断することができます。このプロトコルの予備試験の間、マーカーを胸骨と腹部に置き、続いてビデオ撮影を行った。しかし、これらのマーカーは、視覚的な判断を助けにはなっていなかった。その結果、参加者にきつい黒いシャツを着ることにしました。さらに、シャツの色が背景と対照的である場合は、胸部腹部の遠足を観察する方が簡単かもしれません。このプロトコルでは、壁の背景色は黒いシャツとは対照的に白ベージュです。研究者は、特に胸郭の運動学に注意を払って呼吸パターンを研究しようとする場合、異なるプロトコル(12、13)の使用を推奨する。
このプロトコルを用いたサンプルサイズについては、ポストホック電力解析14による計算では0.75を得た。Cohen14によって定義された 0.8 の統計力を満たすためには、このプロトコルには 17 人の参加者の最小サンプル サイズが必要であり、2 人の参加者が不足していることを意味します。また、肺換気の分布は、電気インピーダンス断層撮影15で可能であったように評価できなかった。
このプロトコルで得られる換気パラメータは、呼吸制御2の系統的レビューにおける介入およびエネルギーコストのメカニズムを含む。この手順の別の方法は、深呼吸の直後に換気パラメータに対する影響を決定し、その結果、深呼吸後の残りの段階における換気パラメータを分析することです。さらに、深呼吸運動の前と後の換気パラメータを比較することができました。これは、参加者が深呼吸の2つのパターンに熟達した場合、換気パラメータの変化をもたらす可能性があります。今後、研究者は、高齢者や上腹部および/または横たわっている個人の換気パラメータが、この研究のそれらとどのように異なるかを調べたいと考えています。
著者らは、彼らが競合する金銭的利益を持っていないと宣言します。
著者らは、元金沢大学教授の萩原新三郎氏と、原稿の英語編集に関して、CSP(英国)の小木原サンドラ氏に感謝の意を表した。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Expired gas analyzer | Minato Medical Science, Osaka, Japan | AE-300S | |
Expired gas analyzing software | Minato Medical Science, Osaka, Japan | AT for Windows | |
Medical telemetry sensor for electrocardiograph | Nihon Kohden, Tokyo, Japan | BSM-2401 | |
Spreadsheet program | Microsoft, https://www.microsoft.com/ja-jp | Excel | |
SPSS Statistical Software | IBM, https://www.ibm.com/jp-ja/analytics/spss-statistics-software | Version 23.0 | |
Video camera | Sony, Tokyo, Japan | DCR-SR 100 | |
Video editing software 1 | Sony, Tokyo, Japan | PlayMemories Home | |
Video editing software 2 | Adobe, https://www.adobe.com/jp/ | Premiere Elements 11 |
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