Summary

換気パラメータの測定と呼吸パターンの観察による深呼吸の調査

Published: September 16, 2019
doi:

Summary

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。

Abstract

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。

Introduction

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。

Protocol

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 利便性サンプリングを通じて、20代の健康な女性15人を募集。口頭で病歴を確認してください。心肺疾患の参加者を除外する。 手順を参加者に説明します。 測定開始の2時間前に飲食を控え、きつい黒いシャ…

Representative Results

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?…

Discussion

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?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

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。

Materials

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

References

  1. Yokogawa, M., et al. Comparison of two instructions for deep breathing exercise: non-specific and diaphragmatic breathing. Journal of Physical Therapy Science. 30, 614-618 (2018).
  2. Lewis, L. K., Williams, M. T., Olds, T. Short-term effect on outcomes related to the mechanism of intervention and physiological outcomes but insufficient evidence of clinical benefits for breathing control: a systematic review. Australian Journal of Physiotherapy. 53, 219-227 (2007).
  3. Cahalin, L. P., Braga, M., Matsuo, Y., Hernandez, E. D. Efficacy of diaphragmatic breathing in persons with chronic obstructive pulmonary disease: A review of the literature. Journal of Cardiopulmonary Rehabilitation. 22, 7-21 (2002).
  4. Sackner, M. A., Gonzalez, H. F., Jenouri, G., Rodriguez, M. Effects of abdominal and thoracic breathing on breathing pattern components in normal subjects and in patients with chronic obstructive pulmonary disease. The American Review of Respiratory Disease. 130, 584-587 (1984).
  5. Gosselink, R. A., Wagenaar, R. C., Rijswijk, H., Sargeant, A. J., Decramer, M. L. Diaphragmatic breathing reduces efficiency of breathing in patients with chronic obstructive pulmonary disease. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 151, 1138-1142 (1995).
  6. Adachi, H. Cardiopulmonary Exercise Test. International Heart Journal. 58, 654-665 (2017).
  7. Guazzi, M., Bandera, F., Ozemek, C., Systrom, D., Arena, R. Cardiopulmonary Exercise Testing: What Is Its Value. Journal of the American College of Cardiology. 70, 1618-1636 (2017).
  8. Jones, A. Y., Dean, E., Chow, C. C. Comparison of the oxygen cost of breathing exercises and spontaneous breathing in patients with stable chronic obstructive pulmonary disease. Physical Therapy. 83, 424-431 (2003).
  9. Ito, M., Kakizaki, F., Tsuzura, Y., Yamada, M. Immediate effect of respiratory muscle stretch gymnastics and diaphragmatic breathing on respiratory pattern. Internal Medicine. 38, 126-132 (1999).
  10. Jansson, E. On the significance of the respiratory exchange ratio after different diets during exercise in man. Acta Physiologica Scandinavica. 114, 103-110 (1982).
  11. Yokogawa, M., et al. Effects of food intake on physiological responses to cardiopulmonary exercise testing. Journal of Physical Therapy Science. 19, 145-150 (2007).
  12. Romei, M., et al. Effects of gender and posture on thoraco-abdominal kinematics during quiet breathing in healthy adults. Respiratory Physiology & Neurobiology. 172, 184-191 (2010).
  13. Binazzi, B., et al. Breathing pattern and kinematics in normal subjects during speech, singing and loud whispering. Acta Physiologica. 186, 233-246 (2006).
  14. Faul, F., Erdfelder, E., Lang, A. -. G., Buchner, A. G*Power 3: A flexible statistical power analysis program for the social, behavioral, and biomedical sciences. Behavior Research Method. 39, 175-191 (2007).
  15. Reychler, G., et al. Incentive spirometry and positive expiratory pressure improve ventilation and recruitment in postoperative recovery: A randomized crossover study. Physiotherapy Theory and Practice. 35, 199-205 (2019).

Play Video

Cite This Article
Yokogawa, M., Kurebayashi, T., Soma, K., Miaki, H., Nakagawa, T. Investigation into Deep Breathing through Measurement of Ventilatory Parameters and Observation of Breathing Patterns. J. Vis. Exp. (151), e60062, doi:10.3791/60062 (2019).

View Video