1 Divizia de îngrijire pulmonară și critică, Centrul de Științe de Sănătate al Universității Stony Brook, Stony Brook, NY 11794-8172, SUA

capacitatea

2 Centrul Medical al Universității Weill Cornell, 1300 York Ave, New York, NY 10065, SUA

3 Divizia de Chirurgie Cardiotoracică, Centrul de Științe de Sănătate al Universității Stony Brook, Stony Brook, NY 11794-8172, SUA

4 Departamentul de familie, populație și medicină preventivă, Stony Brook University Health Sciences Center, Stony Brook, NY 11794-8172, SUA

5 Los Angeles Biomedical Institute (LABIOMED) la Harbor-UCLA Medical Center, 1000 West Carson St, Torrance, CA 90509, SUA

Abstract

1. Introducere

Pacienții cu paralizie unilaterală a diafragmei (UDP) au funcție pulmonară statică aproape normală și sunt doar ușor dispneici în timpul efortului, dacă nu există o boală cardiopulmonară coexistentă [1-3]. Testarea exercițiului cardiopulmonar (CPET) la subiecții sănătoși cu UDP a arătat o reducere ușoară sau nesemnificativă a absorbției maxime a O2 (VO2peak) și doar un timp de exercițiu total redus ușor [2, 4], spre deosebire de cei cu paralizie diafragmă bilaterală care au o limitare semnificativă a exercițiului [2], 5]. Cu toate acestea, mulți pacienți cu UDP au o boală comorbidă a inimii sau a plămânilor; dispneea la efort a fost raportată frecvent la astfel de pacienți [1, 6, 7]. Astfel, se pare că limitarea exercițiului la pacienții cu UDP este amplificată de orice tulburare coexistentă care crește activitatea respirației, cum ar fi hiperinflația cronică, nepotrivirea V/Q sau conformarea slabă a sistemului respirator.

Obezitatea este o tulburare frecventă care impune o sarcină mecanică în timpul exercițiului, limitând capacitatea de a face muncă externă. Studiile anterioare au arătat că rata maximă de lucru în timpul ciclului de ergometrie este redusă la subiecții sănătoși cu obezitate moderată [8-12], în ciuda valorilor în general normale pentru vârful VO2, pulsul O2 și pragul anaerob (AT). Aceasta este denumită ineficiență mecanică: consumul de O2 este relativ ridicat la orice nivel dat de lucru extern, reflectând un cost metabolic excesiv al mișcării membrelor grele [10, 12]. În plus, inerția și nerespectarea peretelui toracic obez pot impune o încărcătură intolerabilă asupra mușchilor respiratori cauzând dispnee care limitează capacitatea de efort [13].

Postulăm că limitarea exercițiilor fizice ușoare în general la pacienții cu UDP este mărită de aceste sarcini mecanice datorate obezității. Niciun studiu nu a abordat în mod specific această problemă. Scopul acestui studiu a fost de a determina efectele combinate ale obezității și UDP asupra limitării efortului la o cohortă de pacienți supuși CPET în laboratorul nostru de exerciții.

2. Metode

2.1. Design de studiu

Acesta a fost un studiu de cohortă asociat cu pacienți cu un diagnostic confirmat de UDP în practica pulmonară a unui centru medical academic care a efectuat CPET într-o perioadă de 32 de luni din 2009 până în 2013. Comorbiditățile au fost înregistrate din diagrama fiecărui subiect și plasate în patru boli. categorii: tulburări cardiovasculare, pulmonare, neuromusculare sau articulare/durere. Definiția fiecărui tip de comorbiditate este detaliată în materialele suplimentare (disponibile aici). Subiecții UDP au fost clasificați ca obezi (indicele de masă corporală, IMC, ≥30) sau nonobezi (IMC Figura 1

2.2. Diagnosticul paralizei diafragmei unilaterale

Pacienții cu UDP au prezentat toate următoarele: diminuarea sunetelor de respirație unilaterale, PA și radiografia toracică verticală verticală care demonstrează creșterea asimetrică a unei hemidiafragme și fluoroscopia diafragmei („testarea sniff”) care arată mișcarea paradoxală în sus a unei hemidiafragme [14]. Am inclus numai cazuri cu mișcare paradoxală a unei hemidiafragme, nu și cele cu descendență diminuată sau asincronă a unei hemidiafragme, care pot reflecta doar slăbiciune sau eventrație. Testul sniff a fost efectuat în termen de 2 luni înainte de CPET. Durata UDP la momentul testării CPET a fost estimată de momentul debutului simptomelor, data evenimentului cauzal probabil (de exemplu, intervenția chirurgicală) și radiografiile anterioare.

2.3. Teste ale funcției pulmonare (PFT)

Subiecții au fost testați în poziția șezând (KoKo Px, NSpire Health, Longmont, CO, SUA) cu înregistrarea FEV1 și FVC maxime în timpul a 3 manevre expiratorii forțate, urmând recomandările ATS/ERS [15]. Majoritatea pacienților au avut spirometrie repetată în decubit dorsal. Ecuațiile de referință NHANES-III [16] au fost utilizate pentru a calcula FVC ca procent prezis (FVC% pred). Presiunea inspiratorie maximă (MIP) la RV și presiunea expiratorie maximă (MEP) la TLC au fost determinate în poziția șezând folosind un manometru manual (Instrumentation Industries Inc., Bethel Park, PA, SUA).

2.4. Testarea exercițiului

Subiecții au efectuat exerciții limitate de simptome pe un protocol incremental al benzii de rulare (protocol Bruce modificat) cu analiza respirație-respirație a ventilației minute (VE), a consumului de O2 și a excreției de CO2 (Vmax Encore CPET System, Becton, Dickinson, SUA). Saturația% O2-hemoglobină prin pulsoximetrie și trasări ECG (CardioSoft, G.E. Healthcare, Chicago IL, SUA) au fost măsurate continuu și înregistrate în fiecare minut. Au fost înregistrate durata exercițiului și motivul opririi exercițiului. Absorbția maximă estimată de O2 a fost calculată prin ecuațiile: Femei: VO2 max/kg = 42,83– (0,371

ani). Bărbați: VO2 max/kg = 50,02– (0,394 ani) [11]. Ecuația lui Jones [17] a fost utilizată pentru a estima rata de lucru în timpul exercițiului de rulare: rata maximă de lucru (PWR, wați) = 9,81 (mvi)/100, unde m este masă (kg), v este viteza (m/sec), și i este% înclinare a benzii de alergat.

2.5. Analize statistice

Testul Kruskal-Wallis a fost utilizat pentru a compara variabilele clinice continue între cele patru grupuri. Testul sumelor de rang Wilcoxon a fost utilizat pentru a compara variabilele demografice și clinice continue între grupurile DP obeze și grupurile DP nonobeze. Testele exacte ale lui Fisher au fost folosite pentru a compara variabilele categorice dintre grupurile DP obeze și grupurile DP nonobeze. Pentru a cuantifica efectul obezității și UDP asupra performanței exercițiului, a fost utilizată o regresie liniară stratificată pentru a testa asocierea UDP, obezității sau combinației acestora pe șase variabile CPET: vârf VO2 exprimat ca% previzionat de greutatea corporală reală și ideală (VO2Max% ABW și VO2Max% IBW, respectiv), VE de vârf, rezerva de respirație, PWR estimat și timpul de exercițiu; puterea asocierii este exprimată prin coeficienții lor estimate. Obezitatea (da vs. nu), UDP (da vs. nu) și interacțiunea lor au fost considerate variabile explicative. Semnificația statistică a fost stabilită la 0,05. Analiza a fost făcută folosind SAS 9.3 (SAS Institute Inc., Cary, NC).

2.6. Protecția subiecților umani

Acest studiu a fost realizat în conformitate cu Declarația modificată de la Helsinki. Studiul a fost aprobat de Comitetul Universității Stony Brook pentru cercetare care implică subiecți umani (aprobarea CORIHS nr. 207533-1). A fost scutit de cerința consimțământului informat, datorită colectării sale de date cu risc redus și dezidentificate.

3. Rezultate

3.1. Caracteristicile subiectului

Studiul a inclus 68 de subiecți în patru grupuri, după cum sa menționat mai sus. 22 de subiecți au avut UDP; 46 de controale potrivite nu. Prin proiectarea procesului de potrivire, nu au existat diferențe semnificative între UDP și subiecții de control în ceea ce privește caracteristicile demografice și clinice (Tabelul 1). Diferența IMC între subiecții obezi și non-obezi a fost semnificativă statistic și semnificativă clinic: 33,3 +/- 4,2 kg/m2 față de 25,8 +/- 2,4 kg/m2 (medie +/- SD). Subiecții noștri obezi au avut tendința de a fi mai feminini și au mai puține comorbidități cardiace și pulmonare (diferențe nesemnificative).

Pentru diferența dintre grupurile obeze și nonobeze, folosind testul Wilcoxon de sumă de rang și testul exact al lui Fisher, așa cum este descris în Metode.

3.2. Parametrii PFT și CPET (tabelul 2 și figurile 2 (c) și 2 (d))

- valorile se bazează pe testul Kruskal-Wallis.

Eficiența maximă de lucru estimată este calculată ca raport PWR/VO2peak.

Rezerva de respirație este exprimată ca reducere procentuală a VE de vârf sub VE maximă prevăzută.

Nici un prag anaerob clar nu a putut fi identificat la 8 din cei 46 de subiecți.

i)/100, unde m este masa (kg); v este viteza (m/sec); I este banda de alergare% înclinată. Panoul (d): timpul total de antrenament, minute.

3.3. Captarea oxigenului și eficiența muncii

VO2 de vârf exprimat ca% prevăzut pentru real greutate corporala (

% ABW) a fost semnificativ mai mic în grupul cu UDP combinat și obezitate comparativ cu celelalte 3 grupuri (Figura 2 (a), estimarea coeficientului: -28,2, p = 0,001). VO2 de vârf exprimat ca% prevăzut pentru ideal greutatea corporală (% IBW) a fost mai mare în grupul cu obezitate singură, comparativ cu celelalte 3 grupuri (Figura 2 (b), estimarea coeficientului: 31,7, p% IBW a fost redusă de UDP numai la subiecții obezi, nu în greutatea normală subiecte.

Am estimat eficiența muncii la vârful exercițiului, definit ca viteză maximă de lucru/vârf-VO2. Această variabilă nu a fost afectată nici de UDP, nici de obezitate. Cu toate acestea, subiecții cu obezitate combinată și UDP au arătat o tendință spre eficiență mai mică a exercițiului (p = 0,12).

3.4. Oxigenare

Toate grupurile au arătat o scădere medie mică a SpO2 la exerciții de vârf, deși scăderea cu 5% a SpO2. Acești subiecți, comparativ cu alții, au avut o prevalență mai mare a bolilor cardiovasculare concomitente (88% față de 38%) și puls O2 mai scăzut la exercițiul maxim (10,9 vs 16,0 ml/ritm), deși prevalența bolii respiratorii concomitente și a valorilor spirometrice Erau similare. DLCO nu a fost substanțial diferit între grupuri (Tabelul 2).

3.5. Alte constatări

Treizeci și opt din cei 46 de subiecți au atins un prag anaerob (Tabelul 2). Pragul anaerob a fost normal (valoare medie> 55% din VO2-max estimat) în toate grupurile, cu excepția grupului combinat UDP-obez, care a fost ușor redus la 44%. Un subset de 12 subiecți UDP au efectuat atât spirometrie așezată, cât și în decubit dorsal; scăderea medie a FVC (așezat în decubit dorsal) a fost de 26%. Presiunile lor maxime inspiratorii și expiratorii maxime (MIP și MEP) au fost de -55 și respectiv +84 cmH2O. Nu a existat nicio diferență între grupuri în raportul FEV-1/FVC.

4. Discutie

Principalele constatări ale studiului nostru sunt că subiecții obezi cu UDP au redus semnificativ absorbția vârfului de O2 atunci când sunt normalizați la greutatea corporală reală, o ventilație de vârf mai mică și exerciții fizice pentru un timp mai scurt pe un protocol de bandă de alergare incrementală. Subiecții cu obezitate singuri sau UDP singuri nu au prezentat această reducere a VO2 de vârf. Efectul interactiv al UDP și al obezității asupra absorbției maxime a O2 a fost evident dacă VO2 a fost exprimat în raport cu greutatea corporală reală sau ideală a pacientului. În concordanță cu aceste constatări, am găsit, de asemenea, o tendință pentru o rată de lucru de vârf estimată mai mică în grupul cu UDP combinat și obezitate. Acest lucru pare să susțină ideea că o limitare subtilă a exercițiilor în UDP este mărită atât de costul metabolic excesiv al mișcării membrelor grele, cât și de inerția și nerespectarea peretelui toracic obez. Din cunoștințele noastre, acesta este primul studiu care cuantifică efectul interactiv al acestora asupra performanței exercițiilor fizice, deși există un număr mare de cercetări anterioare.

4.1. Efectul obezității singur asupra performanței exercițiilor

Este bine demonstrat că în timpul ergometriei ciclului, subiecții obezi în comparație cu cei slabi au un VO2 mai mare la fiecare rată de lucru incrementală, chiar dacă panta curbei VO2/WR este normală, indicând o eficiență redusă a exercițiului mecanic [10, 18, 19] . La orice nivel dat de exercițiu submaximal, ventilația minută este, de asemenea, mai mare în rândul persoanelor obeze comparativ cu persoanele slabe, indicând un răspuns ventilator normal la cererea metabolică ridicată a exercițiilor fizice cu un corp greu [20, 21]. La exerciții de vârf, mai multe studii au arătat că subiecții obezi sănătoși ating rate de lucru maxime cu 9% -28% mai mici decât martorii slabi, datorită cererii metabolice excesive a membrelor grele în mișcare [10, 19, 21-23] și ventilării unui peretele pieptului greu [13, 21]. Aceleași studii au arătat, de asemenea, valori echivalente generale pentru VO2 la exerciții de vârf (aproximativ 2,3 L/min), precum și VO2 egal la pragul de ventilare, atât la subiecții obezi, cât și la cei slabi. Aceste date numerice sunt derivate de la indivizi sănătoși cu obezitate moderată până la severă (IMC)

40) și indică funcția aerobă conservată a sistemului cardiorespirator în obezitate cu aport normal de O2 la mușchii care exercită și unitatea ventilatorie normală, chiar dacă capacitatea maximă de lucru externă este redusă. Acest lucru diferă oarecum de constatările la subiecții noștri, dintre care majoritatea au avut o boală cardiopulmonară concomitentă și au fost mai puțin obezi: subiecții noștri obezi fără UDP au avut IMC variind de la 31 la 38 și s-au exercitat până la valori PWR care erau de fapt puțin mai mari decât subiecții nonobezi., deși au obținut acest PWR la o valoare a VO2 de vârf care a fost substanțial mai mare decât cea a subiecților nonobezi, atunci când a fost indexată la greutatea corporală ideală. Aceasta implică „condiționarea” aerobă a fost mai mare la obezi comparativ cu subiecții nonobezi, cel mai probabil un efect de antrenament indus de costul ridicat al energiei pentru activitățile zilnice [22, 24, 25]. Obezitatea relativ mai ușoară la subiecții noștri poate explica această discrepanță între studiul nostru și alte lucrări publicate, deoarece se știe că gradul de obezitate afectează capacitatea de exercițiu, condiția fizică și eficiența muncii.

4.2. Efectul obezității combinate și UDP asupra performanței exercițiilor

Scăderi mici ale SpO2 la exerciții de vârf au fost observate în mod egal în toate grupurile, în general la cei cu boală cardiacă subiacentă. Severitatea sa nu a fost asociată cu obezitatea sau UDP.

4.3. Limitări metodologice ale studiului
4.4. Concluzii și implicații clinice

Pacienții cu greutate normală cu UDP au o ventilație de vârf minut ușor redusă, dar capacitate normală de efort. Obezitatea moderată singură nu reduce semnificativ performanța la efort. UDP suprapuse și obezitatea creează o limitare ventilatorie substanțială la exerciții, cu reduceri ale VO2 de vârf și a ratei maxime de lucru. Pacienții care sunt dispneici în asociere cu UDP trebuie avertizați împotriva creșterii în greutate. La pacienții deja obezi cu UDP, efectul reducerii greutății sau al tratamentului chirurgical al disfuncției diafragmei merită un studiu suplimentar.

Abrevieri

IMC:Indicele de masa corporala
CPET:Testarea exercițiului cardiopulmonar
OB:Închide
PWR:Rata maximă de lucru
UDP:Paralizia diafragmei unilaterale
VE:Ventilație de câteva minute
VO2peak:Absorbția de oxigen la vârful exercițiului
VO2Max% ABW:Absorbția maximă de oxigen ca procent prezisă pentru greutatea corporală reală
VO2Max% IBW:Absorbția maximă de oxigen ca procent prezisă pentru greutatea corporală ideală.

Disponibilitatea datelor

Datele PFT, datele despre exercițiile cardiopulmonare și datele clinice utilizate pentru a susține concluziile acestui studiu sunt disponibile de la autorul relevant, la cerere.

Dezvăluire

Nu a fost asigurată nicio finanțare sau alt sprijin extern pentru niciun aspect al studiului. Studiul a fost realizat ca parte a angajării autorilor la Centrul Medical al Universității Stony Brook.

Conflicte de interes

Autorii declară că nu există conflicte de interese cu privire la publicarea acestui articol.

Mulțumiri

Recunoaștem consultarea biostatistică și sprijinul Dr. Jiawen Zhu, Ph.D., și Lijuan Kang, MS, și Biostatistics Consulting Core la Școala de Medicină, Universitatea Stony Brook. De asemenea, recunoaștem munca profesională a Laboratorului de fiziologie a exercițiilor Stony Brook în îngrijirea subiecților studiați și furnizarea fișierelor de date.

Materiale suplimentare

Această secțiune oferă detalii clinice pentru cele 4 tipuri de comorbidități prezente la subiecții noștri: tulburări cardiovasculare, pulmonare, neuromusculare sau articulare/durere. (Materiale suplimentare)

Referințe

  1. J. Elefteriades, M. Singh, P. Tang și colab., "Paralizia diafragmei unilaterale: etiologie, impact și istorie naturală" Journal of Cardiovascular Surgery, vol. 49, nr. 2, pp. 289–295, 2008. Vezi la: Google Scholar
  2. N. Hart, A. H. Nickol, D. Cramer și colab., „Efectul slăbiciunii severe izolate a diafragmei unilaterale și bilaterale asupra performanței exercițiului” American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, vol. 165, nr. 9, pp. 1265–1270, 2002. Vizualizare la: Site-ul editorului | Google Scholar
  3. A. Qureshi, „Paralizia diafragmei” Seminarii în medicina de respirație și de îngrijire critică, vol. 30, nr. 3, pp. 315–320, 2009. Vizualizați la: Site-ul editorului | Google Scholar
  4. M.-L. Chuang, D. C. C. Chuang, I.-F. Lin, J. R. E. Vintch, J. J. W. Ker și T. C. Y. Tsao, „Ventilația și performanța de efort după transferul nervului frenic și al transferului multiplu al nervului intercostal pentru leziunea plexului brahial avulsat”. CUFĂR, vol. 128, nr. 5, pp. 3434–3439, 2005. Vizualizare la: Site-ul editorului | Google Scholar
  5. C. M. Laroche, N. Carroll, J. Moxham și M. Green, „Semnificația clinică a slăbiciunii diafragmei izolate severe” Revista americană a bolilor respiratorii, vol. 138, nr. 4, pp. 862–866, 1988. Vizualizare la: Site-ul editorului | Google Scholar
  6. R. K. Freeman, J. Van Woerkom, A. Vyverberg și A. J. Ascioti, „Urmărirea pe termen lung a rezultatelor funcționale și fiziologice ale plicației diafragmei la adulții cu paralizie diafragmă unilaterală” Analele chirurgiei toracice, vol. 88, nr. 4, pp. 1112–1117, 2009. Vizualizare la: Site-ul editorului | Google Scholar
  7. J. M. Piehler, P. C. Pairolero, D. R. Gracey și P. E. Bernatz, „Paraliză diafragmatică inexplicabilă: un vestitor al bolii maligne?” Jurnalul de chirurgie toracică și cardiovasculară, vol. 84, nr. 6, pp. 861–864, 1982. Vezi la: Google Scholar
  8. D. M. Bhammar, J. L. Stickford, V. Bernhardt și T. G. Babb, „Efectul pierderii în greutate asupra volumelor operaționale pulmonare și a costului oxigenului respirației la femeile obeze” Jurnalul internațional de obezitate, vol. 40, nr. 6, pp. 998–1004, 2016. Vizualizare la: Site-ul editorului | Google Scholar
  9. A. Cortés-Télles, L. Torre-Bouscoulet, M. Silva-Cerón și colab., „Efecte combinate ale obezității ușoare până la moderate și astmului asupra răspunsurilor fiziologice și senzoriale la exercițiu” Medicina respiratorie, vol. 109, nr. 11, pp. 1397–1403, 2015. Vizualizare la: Site-ul editorului | Google Scholar
  10. J. A. Dempsey, W. Reddan, B. Balke și J. Rankin, „Determinanți ai capacității de muncă și costul fiziologic al muncii susținute în greutate în obezitate” Jurnalul de fiziologie aplicată, vol. 21, nr. 6, pp. 1815–1820, 1966. Vizualizare la: Site-ul editorului | Google Scholar
  11. K. Wasserman și B. J. Whipp, „Fiziologia exercitării în sănătate și boală” Revista americană a bolilor respiratorii, vol. 112, nr. 2, pp. 219–249, 1975. Vizualizare la: Google Scholar
  12. B. J. Whipp și J. A. Davis, „Stresul ventilator al exercițiului în obezitate” Revista americană a bolilor respiratorii, vol. 129, nr. 2, pp. S90 - S92, 1984. Vizualizare la: Site-ul editorului | Google Scholar
  13. J. Kress, A. Pohlman, J. Alverdy și J. Hall, „Impactul obezității morbide asupra costului de oxigen al respirației (