Можливість фізичного навантаження при односторонньому паралічі діафрагми: вплив ожиріння

1 Відділ легеневої та критичної допомоги, Центр наук про здоров'я університету Стоні-Брук, Стоні-Брук, Нью-Йорк 11794-8172, США

односторонньому

2 Медичний центр університету Вайла Корнелла, 1300 Йорк-авеню, Нью-Йорк, Нью-Йорк 10065, США

3 Відділ кардіоторакальної хірургії, Університет Стоні-Брук, Центр наук про здоров'я, Стоні-Брук, штат Нью-Йорк 11794-8172, США

4 Департамент сім'ї, населення та профілактичної медицини, Центр наук про здоров'я університету Стоні-Брук, Стоні-Брук, штат Нью-Йорк 11794-8172, США

5 Біомедичний інститут Лос-Анджелеса (LABIOMED) при Медичному центрі Харбор-UCLA, 1000 West Carson St, Torrance, CA 90509, USA

Анотація

1. Вступ

Пацієнти з одностороннім паралічем діафрагми (УДП) мають майже нормальну статичну легеневу функцію і лише слабо дихають під час фізичних вправ, якщо немає супутнього серцево-легеневого захворювання [1–3]. Тестування серцево-легеневих фізичних навантажень (CPET) у здорових пацієнтів з UDP показало незначне або незначне зменшення пікового поглинання O2 (VO2peak) і лише незначно зменшило загальний час фізичних вправ [2, 4], на відміну від тих, що мають двобічний параліч діафрагми, які мають значні обмеження фізичного навантаження [2, 5]. Однак у багатьох пацієнтів з UDP спостерігається супутнє захворювання серця або легенів; У таких пацієнтів часто спостерігається задишка при фізичному навантаженні [1, 6, 7]. Таким чином, здається ймовірним, що обмеження фізичних навантажень у пацієнтів з ОДП посилюється будь-яким супутнім розладом, що збільшує роботу дихання, таким як хронічна гіперінфляція, невідповідність V/Q або погана відповідність дихальної системи.

Ожиріння - це поширений розлад, який накладає механічне навантаження під час фізичних вправ, обмежуючи здатність виконувати зовнішні роботи. Попередні дослідження показали, що пікова швидкість роботи під час циклової ергометрії знижується у здорових осіб із середнім ожирінням [8–12], незважаючи на загально нормальні значення пікових пульсу VO2, O2 та анаеробного порогу (AT). Це називається механічною неефективністю: споживання O2 є відносно високим на будь-якому рівні зовнішньої роботи, що відображає надмірні метаболічні витрати на рух важких кінцівок [10, 12]. Крім того, інерція та недотримання ожиріння грудної стінки можуть спричинити нестерпне навантаження на дихальні м’язи, спричиняючи задишку, що обмежує фізичну здатність [13].

Ми постулюємо, що загалом м’яке обмеження фізичних навантажень серед пацієнтів з ОДП посилюється цими механічними навантаженнями через ожиріння. Жодні дослідження спеціально не розглядали цю проблему. Метою цього дослідження було визначити поєднані ефекти ожиріння та UDP на обмеження фізичних навантажень у когорті пацієнтів, які проходять CPET у нашій лабораторії фізичних вправ.

2. Методи

2.1. Вивчати дизайн

Це було відповідне когортне дослідження пацієнтів з підтвердженим діагнозом UDP у легеневій практиці академічного медичного центру, які проводили CPET протягом 32-місячного періоду з 2009 по 2013 рр. Супутні захворювання реєстрували з діаграми кожного суб’єкта та поміщали у чотири захворювання категорії: серцево-судинні, легеневі, нервово-м’язові або суглобові/больові розлади. Визначення кожного типу супутньої патології докладно викладено в Додаткових матеріалах (доступні тут). Суб'єкти, що страждають на UDP, були класифіковані як такі, що страждають ожирінням (індекс маси тіла, ІМТ, ≥30) або відсутністю (ІМТ Малюнок 1

2.2. Діагностика однобічного паралічу діафрагми

У пацієнтів з UDP було все наступне: зменшені односторонні звуки дихання, рентген грудної клітини та вертикального боку, що демонструє асиметричне підняття однієї напівдіафрагми, та флюороскопія діафрагми («нюхове тестування»), що показує парадоксальний рух однієї півсфери уверх [14]. Ми включили лише випадки з парадоксальним рухом напівдіафрагми, а не випадки зі зменшеним або асинхронним спуском напівдіафрагми, які можуть відображати лише слабкість або евентрацію. Тест на нюхання проводили за 2 місяці до CPET. Тривалість UDP на момент тестування CPET оцінювали за часом появи симптомів, датою ймовірної причинної події (наприклад, хірургічного втручання) та попередніми рентгенологічними променями.

2.3. Тести легеневої функції (PFT)

Випробовуваних випробовували в сидячому положенні (KoKo Px, NSpire Health, Лонгмонт, Колорадо, США) з реєстрацією максимальних ОФВ1 та ФВК протягом 3 маневрів з примусовим видихом, дотримуючись рекомендацій ATS/ERS [15]. У більшості пацієнтів спірометрію повторювали, лежачи на спині. Довідкові рівняння NHANES-III [16] використовувались для обчислення FVC як прогнозованого відсотка (FVC% перед). Максимальний тиск на вдиху (MIP) при RV та максимальний тиск на видиху (MEP) при TLC визначали в положенні сидячи за допомогою ручного манометра (Instrumentation Industries Inc., Bethel Park, PA, USA).

2.4. Тестування вправ

Випробовувані виконували вправи з обмеженими симптомами на додатковому протоколі бігової доріжки (модифікований протокол Брюса) з аналізом `` подиху '' хвилинної вентиляції (VE), споживання O2 та виведення CO2 (система Vmax Encore CPET, Бектон, Дікінсон, США). % Насичення O2-гемоглобіном за допомогою пульсоксиметрії та відстеження ЕКГ (CardioSoft, G.E. Healthcare, Чикаго, Іллінойс, США) вимірювали безперервно і реєстрували щохвилини. Були зафіксовані тривалість вправи та причина припинення вправи. Прогнозоване максимальне поглинання O2 розраховували за рівняннями: Жінки: VO2 макс./Кг = 42,83– (0,371

років). Чоловіки: VO2 макс./Кг = 50,02– (0,394 року) [11]. Рівняння Джонса [17] було використано для оцінки швидкості роботи під час тренування на біговій доріжці: пікова швидкість роботи (PWR, Вт) = 9,81 (mvi)/100, де m - маса (кг), v - швидкість (м/сек), і i -% нахилу бігової доріжки.

2.5. Статистичний аналіз

Для порівняння безперервних клінічних змінних серед чотирьох груп використовували тест Крускала-Уолліса. Для порівняння безперервних демографічних та клінічних змінних між групами АД із ожирінням та безгрупою ДП використовували тест Вількоксона. Точні тести Фішера використовувались для порівняння категоріальних змінних між групами АД із ожирінням та НП. Для кількісного визначення ефекту ожиріння та UDP на ефективність фізичних вправ застосовували стратифіковану лінійну регресію для перевірки асоціації UDP, ожиріння або їх комбінації на шести змінних CPET: пік VO2, виражений як%, передбачений фактичною та ідеальною масою тіла (VO2Max% ABW та VO2Max% IBW відповідно), пік VE, запас дихання, передбачуваний PWR та час фізичних вправ; сила асоціації виражається їх розрахунковими коефіцієнтами. Ожиріння (так проти ні), UDP (так проти ні) та їх взаємодія розглядалися як пояснювальні змінні. Статистичну значимість встановили на рівні 0,05. Аналіз проводився за допомогою SAS 9.3 (SAS Institute Inc., Cary, NC).

2.6. Захист суб'єктів людини

Це дослідження було проведено відповідно до зміненої Гельсінської декларації. Дослідження було схвалено Комітетом університету Стоні Брука з досліджень, що стосуються людських суб’єктів (схвалення CORIHS № 207533-1). Він був звільнений від вимоги інформованої згоди через збір даних із низьким рівнем ризику та неідентифікованими даними.

3. Результати

3.1. Характеристика предмета

Дослідження включало 68 суб'єктів у чотирьох групах, як зазначено вище. 22 суб'єкти мали UDP; 46 відповідних елементів контролю не мали. За конструкцією процесу відповідності не було суттєвих відмінностей між УДП та суб’єктами контролю щодо демографічних та клінічних особливостей (табл. 1). Різниця в ІМТ між пацієнтами з ожирінням та без них була статистично значущою та клінічно значущою: 33,3 +/- 4,2 кг/м2 проти 25,8 +/- 2,4 кг/м2 (середнє +/- SD). Наші люди з ожирінням, як правило, були більш жіночими та мали менше серцевих та легеневих супутніх захворювань (незначні відмінності).

Для різниці між групами, що страждають ожирінням і нобезом, використовуйте тест Уїлкоксона за рангом та точний тест Фішера, як описано в Методах.

3.2. PFT та параметри CPET (таблиця 2 та малюнки 2 (c) та 2 (d))

- значення базуються на тесті Крускала-Уолліса.

Розрахункова пікова ефективність роботи обчислюється як співвідношення PWR/VO2peak.

Резерв дихання виражається як відсоток зменшення піку VE нижче прогнозованого максимального значення VE.

Чіткого анаеробного порогу не вдалося виявити у 8 із 46 суб'єктів.

i)/100, де m - маса (кг); v - швидкість (м/с); я бігова доріжка% нахилу. Панель (d): загальний час вправ, хв.

3.3. Поглинання кисню та ефективність роботи

Пік VO2 виражений як%, передбачуваний для фактичний вага тіла (

% АБВ) був значно нижчим у групі із поєднаною ОДП та ожирінням порівняно з іншими 3 групами (рис. 2 (а), оцінка коефіцієнта: -28,2, р = .001). Пік VO2 виражений як%, передбачуваний для ідеально маса тіла (% IBW) була вищою в групі лише з ожирінням, порівняно з іншими 3 групами (Малюнок 2 (b), оцінка коефіцієнта: 31,7, p% IBW була знижена за UDP лише у осіб із ожирінням, а не у нормальної ваги предметів.

Ми оцінили ефективність роботи при пікових фізичних навантаженнях, визначених як пікова швидкість роботи/пік-VO2. На цю змінну не впливали ні UDP, ні ожиріння. Однак у суб'єктів із поєднаним ожирінням та ОДП спостерігалася тенденція до зниження ефективності вправ (p = 0,12).

3.4. Оксигенація

Всі групи продемонстрували невелике середнє зниження SpO2 при пікових фізичних навантаженнях, хоча зниження SpO2 на 5%. У цих суб'єктів, порівняно з іншими, була більша поширеність супутніх серцево-судинних захворювань (88% проти 38%) та нижчий пульс O2 при пікових фізичних навантаженнях (10,9 проти 16,0 мл/удар), хоча поширеність супутніх захворювань органів дихання та спірометричні показники були подібні. DLCO не суттєво відрізнявся між групами (Таблиця 2).

3.5. Інші висновки

Тридцять вісім із 46 суб'єктів досягли анаеробного порогу (табл. 2). Анаеробний поріг був нормальним (середнє значення> 55% від передбачуваного VO2-max) у всіх групах, за винятком комбінованої групи УДП-Ожиріння, яка була незначно знижена у 44%. Підгрупа з 12 суб'єктів UDP виконувала спірометрію як сидячи, так і лежачи на спині; середнє зниження FVC (сидячи на спині) становило 26%. Їх середній максимальний тиск на вдиху та видиху (MIP та MEP) становив -55 та +84 cmH2O відповідно. Не було різниці між групами у співвідношенні FEV-1/FVC.

4. Обговорення

Основні висновки нашого дослідження полягають у тому, що пацієнти з ожирінням з ОДЗ значно зменшили пікове поглинання O2 при нормалізації до фактичної маси тіла, меншу пікову хвилину вентиляції та вправи протягом коротшого часу за додатковим протоколом бігової доріжки. Суб'єкти, що страждають ожирінням як окремо, так і лише UDP, не виявляли цього зниження піку VO2. Інтерактивний ефект UDP та ожиріння на пікове поглинання O2 був очевидним, чи виражається VO2 стосовно фактичної або ідеальної маси тіла пацієнта. Відповідно до цих висновків, ми також виявили тенденцію до нижчого прогнозованого пікового показника робочої сили в групі із поєднаними ОДЗ та ожирінням. Це, мабуть, підтверджує думку про те, що тонкі обмеження фізичних навантажень при ОДП посилюються як надмірними метаболічними витратами на пересування важких кінцівок, так і інерцією та недотриманням ожиріння грудної стінки. Наскільки нам відомо, це перше дослідження, яке кількісно оцінило їх інтерактивний вплив на результативність вправ, хоча існує велика кількість попередніх відповідних досліджень.

4.1. Вплив ожиріння поодинці на виконання вправ

Добре продемонстровано, що під час ергометрії циклу у людей із ожирінням, порівняно з худими, VO2 вищий при кожній додатковій швидкості роботи, хоча нахил кривої VO2/WR є нормальним, що свідчить про знижену ефективність механічних вправ [10, 18, 19] . На будь-якому даному рівні субмаксимальних фізичних навантажень хвилинна вентиляція також є вищою серед людей із ожирінням порівняно з худими особами, що вказує на нормальну вентиляційну реакцію на високу метаболічну потребу вправ із важким тілом [20, 21]. У пікових фізичних вправах багаторазові дослідження показали, що здорові люди з ожирінням досягають максимальних показників роботи, які на 9% -28% нижчі, ніж стрункі контролі, через надмірну метаболічну потребу в русі важких кінцівок [10, 19, 21–23] та вентиляції важка грудна стінка [13, 21]. Ці самі дослідження також показали загальні еквівалентні значення VO2 при пікових фізичних навантаженнях (приблизно 2,3 л/хв), а також рівні VO2 на порозі вентиляції як у людей, що страждають ожирінням, так і у худих. Ці числові дані отримані від здорових осіб із середнім або важким ступенем ожиріння (ІМТ

40) і вказують на збережену аеробну функцію кардіореспіраторної системи при ожирінні з нормальним надходженням O2 до м’язів, що вправляються, та нормальним дихальним рухом, навіть якщо пікова зовнішня працездатність знижена. Це дещо відрізняється від висновків у наших суб'єктів, більшість з яких мали паралельно серцево-легеневу хворобу і мали менше ожиріння: у наших пацієнтів із ожирінням без UDP ІМТ становив від 31 до 38 і здійснювались до значень PWR, які насправді були трохи вищими, ніж у небезпечних пацієнтів. вони досягли цього PWR при значенні піку VO2, яке було значно вищим, ніж у небідних суб'єктів, при індексації до ідеальної маси тіла. Це означає, що аеробне «кондиціонування» було більшим у людей, що страждають ожирінням, порівняно з неблагополучними суб’єктами, швидше за все, тренувальний ефект, спричинений високими витратами енергії на щоденну діяльність [22, 24, 25]. Порівняно м’якше ожиріння у наших випробуваних може спричинити цю невідповідність між нашим дослідженням та іншою опублікованою роботою, оскільки, як відомо, ступінь ожиріння впливає на фізичну здатність, фізичну форму та ефективність роботи.

4.2. Вплив комбінованого ожиріння та UDP на ефективність вправ

Невелике зниження SpO2 при пікових фізичних навантаженнях спостерігалося однаково у всіх групах, як правило, у тих, хто страждав на серцеве захворювання. Його тяжкість не асоціювалась із ожирінням або ПДР.

4.3. Методологічні обмеження дослідження
4.4. Висновок та клінічні наслідки

У пацієнтів із нормальною вагою з UDP спостерігається незначно знижена пікова хвилинна вентиляція, але нормальна фізична навантаження. Помірне ожиріння одне не суттєво знижує результативність вправ. Накладене UDP та ожиріння створюють значне вентиляційне обмеження для фізичних вправ із зменшенням піку VO2 та пікової швидкості роботи. Пацієнтів, які страждають на задишку у зв'язку з UDP, слід застерегти від набору ваги. У пацієнтів із UDP, що страждають ожирінням, ефект зниження ваги або хірургічне лікування дисфункції діафрагми заслуговує подальшого вивчення.

Скорочення

ІМТ:Індекс маси тіла
CPET:Тестування серцево-легеневих вправ
OB:Ожиріння
PWR:Пікова швидкість роботи
UDP:Односторонній параліч діафрагми
VE:Хвилинна вентиляція
VO2peak:Поглинання кисню при пікових фізичних навантаженнях
VO2Max% ABW:Максимальне споживання кисню у відсотках, передбачене для фактичної маси тіла
VO2Max% IBW:Максимальне споживання кисню у відсотках прогнозується для ідеальної маси тіла.

Наявність даних

Дані PFT, дані про серцево-легеневі фізичні вправи та клінічні дані, що використовуються для підтвердження результатів цього дослідження, доступні у відповідного автора за запитом.

Розкриття інформації

Жодного аспекту дослідження не було надано фінансування чи інша зовнішня підтримка. Дослідження проводилось в рамках працевлаштування авторів у Медичному центрі Університету Стоні Брук.

Конфлікт інтересів

Автори заявляють, що щодо публікації цієї статті не існує конфлікту інтересів.

Подяка

Ми вдячні консультаціям з біостатистики та підтримці доктора Цзяуена Чжу, доктора філософії, та Ліджуана Канга, магістра, та Біостатистичного консалтингового ядра в Медичній школі університету Стоні-Брук. Ми також відзначаємо професійну роботу Лабораторії фізіологічних вправ Стоні Брук щодо догляду за досліджуваними та надання файлів даних.

Додаткові матеріали

У цьому розділі наводяться клінічні подробиці щодо 4 типів супутніх захворювань, наявних у наших суб’єктів: серцево-судинні, легеневі, нервово-м’язові або суглобові/больові розлади. (Додаткові матеріали)

Список літератури

  1. J. Elefteriades, M. Singh, P. Tang et al., “Односторонній параліч діафрагми: етіологія, вплив та природна історія”, Журнал серцево-судинної хірургії, вип. 49, ні. 2, с. 289–295, 2008. Перегляд: Google Scholar
  2. Н. Харт, А. Х. Нікол, Д. Крамер та ін., "Вплив важкої ізольованої однобічної та двосторонньої слабкості діафрагми на ефективність фізичних вправ", Американський журнал респіраторної та критичної медицини, вип. 165, ні. 9, с. 1265–1270, 2002. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  3. А. Куреші, "Параліч діафрагми", Семінари з медицини респіраторної та критичної допомоги, вип. 30, ні. 3, с. 315–320, 2009. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  4. М.-Л. Chuang, D. C. C. Chuang, I.-F. Лін, Дж. Р. Е. Вінч, Дж. Дж. В. Кер та Т. Ч. Й. Цао, "Вентиляція та фізичні вправи після переносу діафрагмального та множинного міжреберного нервів при пошкодженні плечового сплетення плечевого суглоба" ГРУДИ, вип. 128, ні. 5, с. 3434–3439, 2005. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  5. К. М. Ларош, Н. Керролл, Дж. Моксам та М. Грін, “Клінічне значення важкої ізольованої слабкості діафрагми”, Американський огляд респіраторної хвороби, вип. 138, ні. 4, с. 862–866, 1988. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  6. Р. К. Фріман, Дж. Ван Вурком, А. Виверберг та А. Дж. Асціоті, “Довготривале спостереження за функціональними та фізіологічними результатами плакації діафрагми у дорослих з одностороннім паралічем діафрагми” Аннали торакальної хірургії, вип. 88, ні. 4, с. 1112–1117, 2009. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  7. J. M. Piehler, P. C. Pairolero, D. R. Gracey та P. E. Bernatz, “Незрозумілий параліч діафрагми: передвісник злоякісного захворювання?” Журнал торакальної та серцево-судинної хірургії, вип. 84, ні. 6, с. 861–864, 1982 р. Перегляд за адресою: Google Scholar
  8. Д. М. Баммар, Дж. Л. Стікфорд, В. Бернхардт і Т. Г. Бабб, “Вплив втрати ваги на операційні обсяги легенів і вартість кисню на дихання у жінок із ожирінням” Міжнародний журнал ожиріння, вип. 40, № 6, с. 998–1004, 2016. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  9. A. Cortés-Télles, L. Torre-Bouscoulet, M. Silva-Cerón et al., «Комбіновані ефекти ожиріння легкої та середньої тяжкості та астми на фізіологічні та сенсорні реакції на фізичні вправи,» Респіраторна медицина, вип. 109, ні. 11, с. 1397–1403, 2015. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  10. Дж. А. Демпсі, В. Реддан, Б. Балке та Дж. Ранкін, “Детермінанти працездатності та фізіологічна вартість роботи, що підтримується вагою при ожирінні”, Журнал прикладної фізіології, вип. 21, No 6, с. 1815–1820, 1966 р. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  11. К. Вассерман та Б. Дж. Уіпп, “Фізиологічні вправи у стані здоров’я та хвороб”, Американський огляд респіраторної хвороби, вип. 112, ні. 2, с. 219–249, 1975 р. Перегляд за адресою: Google Scholar
  12. Б. Дж. Уіпп та Дж. А. Девіс, “Вентиляційний стрес фізичних вправ при ожирінні” Американський огляд респіраторної хвороби, вип. 129, ні. 2, с. S90 – S92, 1984. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  13. Дж. Кресс, А. Полман, Дж. Альверді та Дж. Холл, “Вплив захворюваності на ожиріння на кисневу вартість дихання (