Naše skúsenosti s vyšetrením respiračných svalov pre potreby klinickej rehabilitácie

Our Experiences with the Examination of the Respiratory Muscles for the Needs of Clinical Rehabilitation Medicine

Objective:
To assess the relationship between respiratory muscle function the occlusion pressure measuring and standard functional spirometric parameters.

Group of patients:
Fifty one patients fulfilling the criteria for the diagnosis of pulmonary silicosis.

Methods:
The evaluation of respiratory muscle strength based on occlusion the pressure measurement. Mouth occlusion pressure at 0.1 s inspiration (P0.1), respiratory capacity (P0.1 /Pimax) and standard spirometric parameters has been measured.

Results:
We found significant relationships between parameters of mouth occlusion pressure 0.1 s after the onset of inspiration (P0.1), respiratory capacity (P0.1/PImax) and spirometric parameters such as % VC, FEV₁ and FEV₁%.

Conclusion:
Based on our findings we suggest a wider use of measurement the occlusion pressure in all areas of clinical medicine where it is needed the objectification of respiratory muscles function including rehabilitation medicine.

Keywords:
mouth occlusion pressure, pulmonary function tests, pulmonary rehabilitation

Autori: A. Kubincová ¹; P. Takáč ¹; Ľ. Legáth ²; S. Perečinský ²
Pôsobisko autorov: Klinika fyziatrie, balneológie a liečebnej rehabilitácie Lekárskej fakulty UPJŠ a Univerzitnej nemocnice L. Pasteura, Košice prednosta doc. MUDr. P. Takáč, Ph. D., mim. prof. ¹; Klinika pracovného lekárstva a klinickej toxikológie, rehabilitácie Lekárskej fakulty UPJŠ a Univerzitnej nemocnice L. Pasteura, Košice prednosta doc. MUDr. Ľ. Legáth, Ph. D. ²
Vyšlo v časopise: Rehabil. fyz. Lék., 23, 2016, No. 1, pp. 24-28.
Kategória: Původní práce

Súhrn

Cieľ:
Zistiť vzťahy medzi funkciou respiračných svalov objektivizovanej metódou merania oklúznych tlakov a klasickými funkčnými spirometrickými parametrami.

Súbor:
51 pacientov spĺňajúci kritéria diagnózy silicosis pulmonum.

Metodika:
Parametre hodnotenia sily dýchacích svalov na základe hodnotenia oklúznych tlakov: ústny oklúzny tlak za 0,1 s inspíria (P0,1), respiračná kapacita (P0,1/PImax), parametre štandardného spirometrického vyšetrenia.

Výsledky:
Zistili sme signifikantné vzťahy medzi parametrami ústneho oklúzneho tlaku za 0,1 s inspíria (P0,1), respiračnou kapacitou (P0,1/PImax) a parametrami spirometrického vyšetrenia % VC , FEV₁ a % FEV₁.

Záver:
Na základe týchto zistení predpokladáme širšie využitie metódy merania oklúznych tlakov vo všetkých oblastiach medicíny, kde je potrebná objektivizácia funkcie respiračných svalov, vrátane rehabilitačnej medicíny.

Kľúčové slová:
ústny oklúzny tlak, funkčné vyšetrenie pľúc, pľúcna rehabilitácia

ÚVOD

Dýchacie svalstvo sa zúčastňuje významnou mierou na ventilačnej funkcii dýchacieho systému, ktorý zabezpečuje výmenu plynov, preto je respiračná svalová slabosť dôležitým klinickým indikátorom. V pokročilejších štádiách respiračných ochorení svalová slabosť vedie k poruchám ventilácie. Dysfunkciu dýchacích svalov, t. z. zníženie sily alebo vytrvalosti, je potrebné odlíšiť od abnormalít pľúcnych funkcií, preto je nutné merať tieto funkcie oddelene. Slabosť dýchacích svalov sa najčastejšie vyskytuje pri chronických pľúcnych a kardiálnych ochoreniach, pre rehabilitačnú medicínu je zvlášť významné posudzovanie funkcie dýchacích svalov vo vzťahu k neuromuskulárnym ochoreniam.

Funkčné hodnotenie dýchacích svalov objektívnymi metódami sa považuje za štandard v pľúcnej rehabilitácii. Využíva sa na indikáciu vhodných liečebných modalít a zhodnotenie účinnosti pľúcnej rehabilitácie. V doporučení ATS/ERS je popísaných niekoľko spôsobov ako zhodnotiť funkciu dýchacích svalov (1), novšie metódy tieto možnosti dopĺňajú, aby merania boli neinvazívne, bez vplyvu subjektívnych faktorov, opakovateľné, presné a dostupné.

Kľúčovú úlohu v respiračnom cykle má bránica, preto väčšina metód sa sústreďuje na jej hodnotenie, a to predovšetkým neinvazívne. Často používanou a pomerne dostupnou je metóda merania oklúznych tlakov, pri nej sa dajú ohodnotiť inspiračné aj expiračné svaly.

KLINICKÉ DÔSLEDKY RESPIRAČNEJ SVALOVEJ SLABOSTI

Ventilačné poruchy sú vždy spojené s inspiračným svalovým zlyhaním. Toto zlyhanie je výsledkom nerovnováhy medzi kapacitou a vzrastajúcim zaťažením respiračnej pumpy. Porucha ventilácie môže byť výsledkom obidvoch nárastu zaťaženia (napr. intersticiálna pľúcna choroba) a zníženia kapacity (napr. myopatické poruchy), alebo ich kombinácie (napr. CHOCHP) (5).

Respiračné svalová slabosť môže prispieť k respiračným symptómom, z ktorých je najčastejším dýchavica, tachypnoe alebo paradoxné dýchanie.

Inspiračná svalová slabosť sa podieľa predovšetkým na dýchavici a intolerancii cvičenia.

Expiračná svalová slabosť vedie hlavne k problémom s rečou a v dôsledku narušenej účinnosti kašľa dochádza k retencii hlienu.

Klinické príznaky sa zvyčajne vyskytujú len v pokročilých štádiách respiračnej svalovej slabosti. Na objektivizáciu sú potrebné ďalšie vyšetrenia (funkčné pľúcne testy, analýza krvných plynov a ďalšie vyšetrenia) pri rôznych ochoreniach, sa jedná o zmeny , ktoré odhaľujú dôsledky slabosti respiračných svalov už vo včasnejších štádiách (3). V pokročilých štádiách pľúcnych ochorení je ako funkčným dôsledkom respiračnej svalovej slabosti zníženie prevádzkového objemu pľúc, a v takom prípade pacienti môžu vyžadovať mechanickú ventiláciu.

HODNOTENIE FUNKCIE RESPIRAČNÝCH SVALOV

Dychová práca

Dýchací systém je v podstate čerpadlo, ktoré zabezpečuje výmenu plynov do a von z tela, z toho vyplýva, že akt dýchania vyžaduje prácu, ktorá má byť vykonaná proti niekoľkými prekážkam. Dychová práca (WOB - Work of breathing) je mechanická práca vykonávaná za účelom rozšírenia dýchacieho systému respiračnými svalmi. Mechanická práca (W) znamená, že pôsobiace sily alebo tlak (P) produkujú premiestnenie v systéme, t. z. objemu (V), podľa vzorca:W = P x V = ∫ P∆V. Práca za minútu, alebo množstvo práce, ktoré je označené symbolom W´, sa vypočíta vynásobením práce jedného dychu a dychovej frekvencie. Udáva sa v jouloch. Napr. pacienti s CHOCHP majú vysokú WOB pre nízku compliance a vysoký odpor (3).

Posúdenie respiračnej mechaniky nám umožňuje lepšie pochopiť ventilačné funkcie. Dýchacia pumpa funguje dobre, pokiaľ sila, generujúca kapacitu dýchacích svalov, neklesne pod požadovanú dychovú prácu. To má za následok poškodenie funkcie a nakoniec ventilačné zlyhanie. Respiračná mechanika je citlivá na zmeny ventilačnej funkcie a tolerancia záťaže je spojená s respiračnou rehabilitáciou. Posudzovanie respiračnej mechaniky pomôže liečebným a rehabilitačným zákrokom, rovnako poskytne základné nástroje merania pre pľúcnu rehabilitáciu.

Na hodnotenie respiračných svalov sa využívajú parametre štandardných funkčných pľúcnych testov, elektrofyziologické techniky na hodnotenie funkcie respiračných svalov, zobrazovacie metódy na hodnotenie funkcie respiračných svalov a špecifické metódy na ohodnotenie svalovej sily, vytrvalosti a únavy (1, 3, 5).

TESTY RESPIRAČNÝCH FUNKCIÍ

Aj zo štandardných funkčných respiračných testov môžeme usudzovať na slabosť dýchacích svalov. Slabosť a únava respiračných svalov znižuje VC, môže stúpnuť RV. Pílovité zakrivenia krivky prietok - objem môžu byť pri slabosti horných dýchacích svalov, zároveň sa hodnotí vrcholový prietok a MEF 75, 50, 25. Svalová slabosť ovplyvňuje aj niektoré laboratórne parametre, a to PaO₂, PaCO₂, dochádza k desaturácii a hyperkapnii počas REM spánku, rovnako môže byť redukovaný aj transfer CO (DLCO).

1. Elektrofyziologické techniky pre ohodnotenie funkcie respiračných svalov

EMG sa môže použiť na ohodnotenie stupňa a vzorca aktivácie svalov, detekciu neuromuskulárnej patológie a v kombinácii s testami mechanickej funkcie na ohodnotenie účinnosti kontrakcie. Stimulačné testy merajú účinnosť neurálnej a neuromuskulárnej transmisie, stimulácia sa uskutočňuje elektrickými alebo magnetickými stimulátormi, stimuluje sa n. Phrenicus, alebo sa prevádza kortikálna stimulácia.

2. Zobrazovacie techniky funkcie respiračných svalov

K základným a najdlhšie používaným metódam patrí skiagram hrudníka v štandardných projekciách, skiaskopia ukazuje pohyb bránice počas spontánneho dýchania a sniffingu, sonografia navyše zobrazuje pohyb bránice pri stimulácii n. phrenicus, alebo ohodnocuje hrúbku bránice. V súčasnosti sa štandardne používa konvenčná počítačová tomografia (CT–Computed Tomography), ďalej sa používa špirálová (helikálna) počítačová tomografia (HRCT High-resolution CT) (1), zobrazovanie magnetickou rezonanciou MRI–Magnetic Resonance Imaging“) (4). Kvalitná MRI má vynikajúci tkanivový kontrast, multiplanárne zobrazovacie schopnosti sa využívajú aj v klinických indikáciách na zobrazenie pohybov hrudnej steny alebo bránice (2). Z novších zobrazovacích metód sa využíva 3D MRI obraz bránice a hrudného koša, MR (magnetická rezonancia) pre zobrazovanie hrudníka trojdimenzionálnou (3D) rekonštrukciou a funkčná kvantifikácia, ktorá bola vyhodnotená ako vhodný nástroj pre štrukturálno-funkčné hodnotenie mechaniky hrudnej steny. Bola nájdená dobrá zhoda medzi zodpovedajúcou spirometriou a MR zobrazovacími hodnotami pľúcnych objemov. MR zobrazovanie hrudníka 3D rekonštrukciu by malo zlepšiť schopnosť vyhodnotiť mechaniku dýchania zhodnotením bránice pre klinické aj výskumné potreby (8).

Dynamické MRI bránice - dynamická štúdia MRI synchrónnym meraním ventilácie počas posturálnych aktivít horných a dolných končatín - poskytuje podrobnejšie informácie o pohybe bránice. Tieto zistenia môžu mať veľký význam pre posúdenie bránice a jej posturálnej funkcie pri niektorých klinických stavoch, ako sú napr. vertebrogénne poruchy (6).

3. Meranie oklúznych tlakov

Meranie oklúznych tlakov je klinicky dostupná metóda a dá sa využiť na meranie svalovej sily, vyhodnotenie svalovej vytrvalosti a únavy respiračných svalov

TESTY SVALOVEJ SILY

Meranie respiračnej svalovej sily je vykonávané v klinickej praxi vo svete pomerne bežne (3). Najčastejšie sa sila respiračného svalstva meria nepriamo pomocou tlaku vyvíjaného počas inspíria alebo expíria v ústach. Tento test patrí medzi neinvazívne testy, okrem úst môžeme obdobne merať tlak v nose. Na meraní tlakov sú založené aj invazívne testy merania svalovej sily: ezofageálny, gastrický, transdiafragmatický.

Podľa spôsobu prevedenia a aktívneho zapojenia pacienta sú testy vôľové a mimovôľové.

Mimovôľové testy svalovej sily respiračných svalov sú založené buď na stimulácii n. frenicus, a to transkutánna elektrická stimulácia n. frenicus (ES), magnetická stimulácia n. frenicus (MS, ktorá je je technicky ľahšia a pre pacienta menej nepríjemná. Ďalej cervikálna magnetická stimulácia (CMS), ktorá zisťuje bilaterálnu diafragmatickú kontrakciu, alebo stimulácia abdominálnych svalov magnetickou stimuláciou v oblasti ôsmeho a desiateho hrudného stavca posteriórne, ktorá súčasne zaznamenáva twitch gastrický tlak.

Pri vôľových testoch svalovej sily respiračných svalov sa meria maximálny statický podtlak, vytvorený kontrakciou inspiračných svalov proti okludovaným dýchacím cestám-oklúzny tlak.

Maximálny inspiračný ústny tlak PImax a maximálny expiračný ústny tlak Pemax, alebo maximálny statický transdiafragmatický tlak (Pt,di,max). Tlak sa zaznamenáva z úst pri kvázi statickom, krátkom (niekoľko sekúnd) maximálnom inspíriu (PImax, Müllerov manéver), alebo expíriu (PEmax, Valsalvov manéver). Manéver sa všeobecne vykonáva na reziduálny objem (RV) pre PImax a na celkovú kapacitu pľúc (TLC) pre PEmax.

Pri sniff testoch sa meria maximálny tlak v nose pri usilovnom výdychu.

Pri cough testoch sa meria tlak počas kašľa, kedy sú zapájané hlavné expiračné svaly, brušné svaly - cough tlak je meraný ako index svalovej sily brušných svalov (Pga,co).

MERANIE OKLÚZNYCH TLAKOV

1. Ústny oklúzny tlak za 0,1 s inspíria: P0,1

P 0,1 odráža nepriamo mieru centrálnej respiračnej mechaniky. Prakticky sa dýchacie cesty okludujú v ústach (≥ 120 ms) pri pokojnom dýchaní a P 0,1 sa zaznamenáva počas 100 ms. Najmenej po 2 dychoch sa vykoná 5 po sebe idúcich meraní a registruje sa výsledný medián (graf 1).

**Graf 1. Ústny oklúzny tlak za 0,1 inspíria P 0,1.**

2. Maximálny inspiračný ústny tlak: PImax - tlak sa zaznamenáva z úst pri statickom, krátkom (niekoľko sekúnd trvajúcom) maximálnom inspíriu (Müllerov manéver). PImax sa registruje buď ako vrcholová hodnota (Pimaxpeak, alebo plató hodnota počas 1s (PImax - viac sa používa) (1, 12) (graf 2).

**Graf 2. Maximálny inspiračný ústny oklúzny tlak Pimax.**

Vyhodnotenie svalovej vytrvalosti

Svalová vytrvalosť sa vyhodnocuje pomocou indexov, ktoré získame z parametrov merania oklúznych tlakov.

PTP-pressure time product – tlak za určitý čas.

TTmus-neinvazívny index svalovej práce – maximálny inspiračný tlak za určitý čas TTmus = P1/PImax. T1/Ttot [kde P1 je stredný inspiračný tlak, ktorý sa počíta z oklúzneho tlaku v ústach (P0,1), Plmax je maximálny inspiračný tlak, T1 je inspiračný čas a Ttot je celková doba cyklu dýchania]. TTmus sa považuje za relevantný faktor svalovej fyziológie, ktorý zahrňuje energetický metabolizmus svalu a krvný prietok

Respiračné kapacita: P0,1/PImax. Pomer P0,1/PImax je označovaný ako respiračná kapacita a odráža momentálne ventilačné požiadavky inspiračných svalov. Je vyjadrená v %, kde vyššie hodnoty znamenajú zníženie kapacity. Hodnoty nad stanovený limit (cca 20-25 %) sú uvádzané ako riziko ventilačného zlyhania (1 ,5).

Vyhodnotenie únavy respiračných svalov

Únavu respiračných svalov vyjadruje kľudový dychový objem a dychová frekvencia, torakoabdominálny pohyb (pressure time index pre inspiračné svaly PTI, maximálny vôľový inspiračný tlak PImax), EMG, alebo svalová odpoveď na vonkajšiu stimuláciu

Indikácie vyšetrenia funkcie dýchacích svalov

Pri testovaní respiračných svalov sú riešené dve hlavné otázky:

či sú postihnuté dýchacie svaly a ak áno, ako významne,
či je požiadavka na zvýšenie sily kontrakcie dýchacích svalov a ako sa dá realizovať.

Naliehavé ohodnotenie dýchacích svalov indikujeme pri nevysvetliteľnom znížení vitálnej kapacity, retencii CO₂(špeciálne pri absencii závažnej obštrukcie dýchacích ciest), skrátenom dýchaní, ortopnoe alebo dýchavici pri kúpaní alebo plávaní, pri rozprávaní, čoho prejavom môže byť aj nápadné používanie krátkych viet, tachypnoe, paradoxný pohyb brušnej alebo hrudnej steny, problémy s kašľom (a opakujúce sa infekcie), generalizovaná svalová slabosť.

Opakované merania svalovej sily respiračných svalov môžu byť odporúčané pri diagnostikovaných neuromuskulárnych ochoreniach, dýchavici po hrudnej operácii (možná paréza n. phrenicus), pri progresívnych pľúcnych ochoreniach s dopadom na funkcie dýchacích svalov, alebo ak je plánovaná kortikoterapia, u pacientov, kde je potrebný špeciálny tréning dýchacích svalov a u pacientov na mechanickej pľúcnej ventilácii. Indikáciami na vyšetrenie funkcie dýchacích svalov sú chronické pľúcne ochorenia, cystická fibróza, srdcové zlyhanie, neuromuskulárne ochorenia, neinvazívna ventilácia a iné chronické ochorenia.

METÓDY

Skúmaný súbor

Skúmaný súbor tvorilo 51 pacientov, boli to pacienti Kliniky FBLR (Kliniky fyziatrie, balneológie a liečebnej rehabilitácie) a Kliniky pracovného lekárstva LF UPJŠ a UN L. Pasteura v Košiciach s diagnózou silikóza pľúc. Údaje od pacientov boli získané v priebehu roka 2010. Etický súhlas: Všetci pacienti poskytli podpísaný Informovaný súhlas. Priemerný vek skúmaného súboru bol 66,98 (od 48 do 82 rokov).

Metodiky

Merané údaje boli získané u pacientov počas hospitalizácie. Realizovali sme štandardné funkčné vyšetrenie pľúc (prístroj Sanoscope firmy Ganzhorn) a meranie oklúznych tlakov (prístroj Sanoscope firmy Ganzhorn). Prístroj, ktorým sme merali, nám udával hodnoty kalibrované na vek, pohlavie a antropometrické hodnoty. Meranie bolo vykonávané u pacienta v sede. Dôležité bolo poučenie a spolupráca pacienta.

Použité štatistické metódy

Na spracovanie získaných údajov sme použili deskriptívnu štatistiku, vzhľadom na neparametrické rozdelenie niektorých premenných, ktoré sme overili testom Skewness, sme použili Spearmanov korelačný koeficient. Výsledky boli spracované pomocou štatistického programu SPSS (verzia 17.0) (tab. 1).

**Tab. 1. Spearmanove korelácie medzi parametrami ústnych oklúznych tlakov a funkčného vyšetrenia pľúc.**

Výsledky: Zistili sme signifikantné vzťahy medzi parametrami ústneho oklúzneho tlaku za 0,1 s inspíria (P0,1), respiračnou kapacitou (P0,1/PImax) a parametrami spirometrického vyšetrenia % VC, FEV₁ a % FEV₁.

DISKUSIA A HODNOTENIE VÝSLEDKOV

Redukcia poddajnosti hrudnej steny alebo pľúc, ako následok svalovej slabosti, redukuje pľúcne objemy, hlavne VC (1). V našej práci sme zistili signifikantné vzťahy medzi parametrami ústneho oklúzneho tlaku (P0,1) (tlak za 0,1 s inspíria) a VC. Pri svalovej slabosti dochádza k redukcii FEV₁ (1, 3, 5), rovnako aj v našej práci sme potvrdili vzťah parametrov oklúzneho tlaku a FEV₁. Korelácia hodnôt respiračnej kapacity k hodnotám funkčného vyšetrenia pľúc nám potvrdzuje možnosť predpovedať ventilačné zlyhanie z parametrov vyšetrenia dýchacích svalov. Kvantifikácia respiračnej funkcie svalu slúži ako dôležitý parameter pri progresii rôznych chorôb a používa sa na liečebný monitoring (napr. CHOCHP, neuromuskulárne ochorenia, non-invazívna ventilácia), ďalej je dôležitá v diagnostike respiračných svalových ochorení, alebo pri dysfunkcii dýchacích svalov, slúži tiež na posúdenie vplyvu chronických ochorení alebo ich liečby na respiračné svaly (7, 9).

ZÁVER

Výsledky poukazujú na signifikantný vzťah medzi svalovou funkciou inspiračných svalov meraných metódou oklúznych tlakov a štandardnými parametrami funkčného vyšetrenia pľúc.

Potvrdili sme signifikantné vzťahy medzi parametrami oklúznych tlakov a parametram štandardného funkčného vyšetrenia pľúc.
Parametre ústnych oklúznych tlakov vyjadrujú prácu dýchacieho svalstva.
Dýchacie svalstvo sa zúčastňuje významnou mierou na ventilačnej funkcii dýchacieho systému.

Pre potreby pľúcnej rehabilitácie meranie ústnych oklúznych tlakov dýchacieho svalstva významnou mierou prispieva k objektivizácii hodnotenia pacientov. Vyšetrenie je neinvazívne, dostupné, dobre tolerované pacientom.

Adresa ke korespondenci:

MUDr. Anna Kubincová, Ph.D.

Československej armády č. 8

040 01 Košice

Slovenská republika

e-mail: anna.kubincova@upjs.sk

Zdroje

1. ATS/ERS (American Thoracic Society and European Respiratory Society): Statement on Respiratory Muscle Testing. Am. J. Respir. Crit. Care Med., 166, 2002, s. 518-624.

2. CLUZEL, P., SIMILOWSKU, T., CHARTRAND-LEFEBVRE, C. et al.: Diaphragm and ChestWall: Assessment of the InspiratoryPump with MR Imaging - Preliminary boservations1. Radiology, 2000, 215, s. 574–583.

3. Donner,C. F., Ambrosino, N., Goldstein, R.: Pulmonary rehabilitation. London, Hodder Arnold, 2005, 405 s., ISBN-l0- 0 340 810173.

4. CHERNOFF, D., STARK, P.: Magnetic resonance imaging of the thorax. 2014. Literature review current through. [online] citované 05-03-15]. Dostupné na http://www.uptodate .com/contents/ magnetic-resonance-imaging-of-the-thorax.

5. Kabitz, H. J.: Clinical compendium of respiratory muscle testing. Samoa Medical Journal, 1, 2009, 1, s. 20-23.

6. KOLAR, P., SULC, J., KYNCL, M. et al.: Stabilizing function of the diaphragm: dynamic MRI and synchronized spirometric assessment. J. Appl. Physiol., 109, 2010, 4, s. 1064-1071.

7. Lotters, F., van Tol, B., Kwakkel, G. et al.: Effects of controlled inspiratory muscle training in patients with COPD: a meta-analysis. Eur. Respir. J., 20, 2002, s. 570-576.

8. MILLS, G. H., WILD, J. M., EBERLE, B. et al.: Function magnetic resonance imaging of the lung. Br. J. Anaesth., 91, 2003, 1, s. 16-30.

9. Meyer, F. J., Borst, M. M., Zugck, C.: Respiratory muscle dysfunction in congestive heart failure: clinical correlation and prognostic significance. Circulation, 103, 2001, 21, s. 53-58.

10. TROOSTERS. T., GOSSELIK, R., DECRAMET, M.: Respiratory muscle assessment. Eur. Respir. Mon, 31, 2005, s. 57-71.

11. Troosters, T., Remoortel, H. V.: Pulmonary rehabilitation and cardiovascular disease. Semin. Respir. Crit. Care Med., 30, 2009, 6, s. 675-683.

12. Windisch, W., HENNINGS, E., SORICHTER, S. et al.: Peak or plateau maximal inspiratory mouth pressure: which is best? Eur. Respir. J., 23, 2004, s. 708-713.