Účinek inspiračního tréninku svalů na membránu a tloušťku svalové tloušťky ab-dominální stěny s hustotou mastných jater u starších žen: randomizovaná kontrolovaná studie (IMT AND ELDERL)

1. Úvod Proces stárnutí vede k různým poškozením ve více fyziologických systémech, včetně muskuloskeletálního a respiračního systému. Jedním z hlavních důsledků tohoto procesu je pokles celkové síly svalů, který přímo ovlivňuje funkční kapacitu a schopnost jednotlivce provádět každodenní životní činnosti. Ačkoli toto snížení svalové hmoty a síly není přímo spojeno s žádným specifickým onemocněním, stává se výraznější u starších dospělých se zdravotními stavy, které omezují mobilitu (Rodrigues et al., 2018). Samotná slabost respirační svalové slabosti je považována za významný omezující faktor pro fyzickou zdatnost a může vést k klinickým výsledkům, včetně zhoršené funkce plic, snížené síly svalů a dušnosti (Alvarenga et al., 2018).

   Předchozí studie uváděly, že fyzické cvičení poskytuje širokou škálu výhod pro starší dospělé, včetně zlepšení funkční kapacity, snížení míry infekce, zvýšené kardiovaskulární zdatnosti, zlepšené kvality svalových vláken a celkového zlepšení kvality života (Brito et al., 2011; Santiago et al., 2018). Bylo prokázáno, že aerobní cvičení má systémové přínosy, včetně zlepšení síly respiračních svalů. Pravidelná fyzická aktivita navíc indukuje lokální i systémové protizánětlivé reakce a nabízí ochranné účinky proti chronickým zánětlivým patologiím souvisejícím s věkem (Silva a kol., 2011, Can et al., 2019).

   V této souvislosti je nezlepšení respiračních funkcí prostřednictvím cílených intervencí zásadní pro udržení nezávislosti a snížení zdravotního zatížení ve stárnoucích populacích. V posledních letech získala IMT rostoucí pozornost kvůli své dvojí roli při zvyšování atletické výkonnosti a zlepšování funkční kapacity u starších dospělých (Hajghanbari a kol., 2013; Illi a kol., 2012; Bostancı a kol., 2019; Manifield a kol., 2021; Yılmaz a kol., 2022). IMT je tréninkový přístup, který zahrnuje respirační zatížení střední intenzity, obvykle při 40-60% maximálního inspiračního tlaku. Provádí se při krátkých dobách a přináší významná zlepšení síly a vytrvalosti svalů (McConnell, 2013). Domácí protokoly se obecně skládají z dýchacích sezení prováděných dvakrát denně, pět až sedm dní v týdnu (Rodrigues, Dal Lago a Da Silva Soares, 2021a).

   Praktičnost a bezpečnost těchto domácích programů činí IMT zvláště vhodný pro starší populace, včetně těch, kteří mají omezení mobility. Bylo hlášeno, že IMT snižuje krevní tlak u starších dospělých se systolickou hypertenzí (Craighead a kol., 2021), zlepšuje srdeční autonomickou funkci (Rodrigues a kol., 2018), snižují sympatickou nadměrnou aktivitu a zvyšují vagální tón v klidu u jednotlivců s obstrukčním spánkovým apnea (Ramos-Barra et al., 2020; Rodrigues et al. Kromě toho byl IMT identifikován jako nefarmakologický zásah, který zvyšuje funkci bránice, podporuje posturální rovnováhu, zvyšuje stabilitu kufru, usnadňuje žilní návratnost a nakonec snižuje riziko pádů (Ferraro a kol.

   S postupujícím věkem se v respiračním systému vyskytuje několik změn souvisejících s věkem, včetně snížené dodržování hrudní stěny, sníženého elastického zpětného rázu plicního parenchymu, snížené síly respiračního svalu a otupené reakce na abnormality výměny plynu (Manifield et al., 2021). Tyto změny jsou spojeny se sníženou cvičební kapacitou, zhoršenou chůzí a sníženou kvalitou života u starších dospělých (Aznar-Lain a kol., 2007; IMD a kol., 2013). Pokles funkce respiračních svalů činí starším jedincům zranitelnějším vůči nemoci a postižení; Proto je posílení těchto svalových skupin zásadní pro snížení rizik morbidity a úmrtnosti (Huang et al., 2011). Navzdory tomu zůstávají strategie cvičení specifické pro respirační ceny, jako je IMT, nedostatečně využívané v úsilí o podporu geriatrického zdraví.

   Ačkoli periferní svalová cvičení mohou přinést částečné zisky ve funkci dýchacích cest, byla pozorována výraznější zlepšení, když jsou tato cvičení podporována inspirativním tréninkem s inspirativním svalem (De Farias Mello et al., 2024). V literatuře bylo hlášeno, že membrána hraje aktivní roli nejen v respirační funkci, ale také v kontrole posturální rovnováhy. Zvýšením intraabdominálního tlaku přispívá bránice ke stabilizaci páteře a v koordinaci s břišními svaly podporuje rovnováhu (Hodges & Gandevia, 2000; Ferraro et al., 2019). V této souvislosti lze ultrazvukové zobrazování použít k měření tloušťky břišního svalu a byla hlášena pozitivní korelace mezi tloušťkou a pevností svalů (Muraki a kol., 2013; Strasser a kol., 2013).

   Předchozí studie se primárně zaměřily na účinky IMT na respirační na formaci, mobilitu bránice a funkční kapacitu u starších populací (Souza a kol., 2014; Cader a kol., 2010; Enright a kol., 2006). Zatímco tyto studie důsledně uvádějí zlepšení inspirativních tlaků a tloušťky membrány, nedotknuly se změn v AWMT ani nezkoumaly systémové výsledky, jako je jaterní steatóza. Většina dostupných výzkumů navíc zkoumala buď funkční nebo strukturální výsledky samostatně, což ponechává mezeru v porozumění duálním účinkům IMT na muskuloskeletální i metabolické zdravotní ukazatele. Naše studie se liší od předchozí práce v tom, že hodnotí nejen tloušťku membrány a AWMT, ale také hustotu jaterních tuků (FLD) pomocí počítačové tomografie u starších žen. Tento kombinovaný přístup poskytuje nový pohled na to, jak může krátkodobý zásah IMT ovlivnit jak svalovou strukturu, tak metabolický zdraví. Pro řešení této mezery se tato studie zaměřila na prozkoumání účinků čtyřtýdenního zásahu IMT na tloušťku bránice a AWMT, jakož i FLD, v této populaci. Předpokládali jsme, že IMT by vedla k významnému zlepšení těchto výsledků, čímž by podpořila jeho roli komplexní strategie pro zachování funkční kapacity i metabolického zdraví u stárnoucích žen.

2. Materiály a metody 2.1. Účastníci Tato studie byla provedena jako paralelní skupina, před pokyny pro konsorku, předběžným bodovým randomizovaným soudním řízením. Před účastí dostali všichni jednotlivci podrobné informace o studii a poskytli písemný informovaný souhlas podle etických zásad uvedených v Helsinském prohlášení. Studie byla navržena na základě zásad Helsinského prohlášení a byla schválena etickou komisí vědeckého výzkumu Istanbul Aydın University (zasedání ze dne 20. února 2025, číslo 2025/2). Velikost vzorku byla vypočtena pomocí softwaru G*Power (verze 3.1.9.2) na základě hodnot tloušťky membrány (DT) uváděné v předchozích studiích (Holtzhausen et al., 2018), s alfa chybou 0,05, beta chyba 0,2 a střední efekt velikosti (F = 0,25 nebo částečný ETA Squared = 0,06). S ohledem na návrh studie se očekávala míra předčasného ukončování školní docházky přibližně 50%. V souladu s tím byla původně stanovena velikost vzorku 20 účastníků (n = 10 na skupinu). Pro minimalizaci potenciálních problémů však bylo rozhodnuto zahrnout celkem 30 účastníků přidáním o 50% více účastníků do každé skupiny. Nakonec byli čtyři účastníci vyloučeni, protože nesplnili kritéria pro zařazení a studie byla dokončena s 26 účastníky. Obě skupiny účastnící se studie se skládaly ze zdravých starších žen, které sídlí ve zvláštní péči, odešly z pracovního života a s podobnou úrovní sportovní činnosti.

Kritéria pro zařazení byla definována jako ženy ve věku 60–80 let (po menopauze), které byly nezávislé na činnostech každodenního života, prokázaly přiměřenou kognitivní funkci, aby dodržovaly pokyny, neměly v této studii žádné muskuloskeletální poranění a byly použity pro klinické indikaci a použily se v této studii. Mezi kritéria vyloučení patřila nekontrolovaná kardiovaskulární nebo plicní onemocnění, jako je srdeční selhání nebo exacerbace CHOPN/astmatu, nekontrolovaná hypertenze, diagnostikovaná chronická onemocnění jater, akutní respirační infekce v posledních čtyřech týdnech, v posledních čtyřech týdnech, která je známo, že je v posledních šesti měsících, která je známo, že má vliv na medingu, jako je medingu, která má za následek, že je ovlivněna muži, jakož i ovlivňující, jakož i na ovlivnění medingu, jako je medingové, jakož i na ovlivnění, jakož i zasahující muži, jakož i na ovlivnění, jakož i na ovlivnění, jako je medingu, která má za předpokladu, že je to medingu, která je známo, že má vliv na medingu nebo odolnost proti rezistenci nebo odolnost proti rezistenci nebo odolnosti. Systémové kortikosteroidy, anabolická činidla nebo hepatotoxická léčiva, závažné ortopedické nebo neurologické stavy omezující mobilitu nebo odmítnutí účastnit se.

2.2. Experimentální design Ženy ve věku 60-80 let byly pozvány k účasti na laboratoři na třech samostatných occa-sionech. Během počáteční návštěvy byly experimentální postupy zavedeny a testovány. Před zahájením experimentu byl každý účastník vybaven komplexním vysvětlením postupu IMT. Každý účastník podstoupil týdenní zkušební období, během kterého byli pečlivě sledováni zkušeným fyzioterapeutem. Zkušební období zahrnovalo použití zařízení pro trénink respiračních svalů, které bylo přizpůsobeno tak, aby splňovalo specifické požadavky každého účastníka. Během druhé návštěvy byla provedena a zaznamenána řada měření před tréninkem. Testy zahrnovaly hodnocení AWMT, tloušťky membrány (DT) a (FLD), z nichž všechny byly provedeny pod dohledem radiologa. Po čtyřtýdenním tréninkovém programu IMT byla během konečné návštěvy získána konečná měření (obrázek 1).

Obrázek 1. Experimentální design. 2.3. Měření složení těla Výška účastníků byla měřena na nejbližší 0,1 centimetru pomocí standardního výškového měřiče (Seca 769, Seca, Hamburk, Německo), zatímco stála naboso na zdi. Tělesná hmotnost byla měřena na nejbližší 0,1 kilogramu pomocí digitální stupnice (Beurer, Model GS27). Tělesná hmotnost účastníků byla měřena v kilogramech (kg) bez bot a při nošení šortek a trička, aby se minimalizoval vliv na výsledky, když se podíváme na průměry účastníků ve studii, pro skupinu IMT byl věk 67,69 ± 9,25 let, výška byla 159,5 ± 4,3 cm a hmotnost a hmotnost a hmotnost a hmotnost a hmotnost a hmotnost a hmotnost byla 70,77 ± 3,65 kg. Zatímco pro kontrolní skupinu byl průměrný věk 68 ± 8,40 let, výška byla 157,85 ± 3,05 cm a hmotnost byla 69,46 ± 2,22 kg (tabulka 1).

2.4. Analýza hustoty jater V této studii byla preferována CT obrazy, protože účastníci již měli v rámci své rutinní klinické péče podřízené hrudní nebo břišní CT skenování. Pro výzkumné účely nebylo provedeno žádné další zobrazování. Byly tedy použity existující klinické údaje, které se zabránilo expozici extra záření. Zobrazování bylo prováděno pomocí definice SIEMENS SOMATOM jako 128 CT skeneru během inspirační fáze po standardizovaných pokynech pro dýchání (Ma et al., 2017). Hustota jater byla měřena z homogenní parenchymální oblasti bez viditelných lézí v segmentu VIII sousedící se střední jaterní žílou, zatímco tloušťka bránice a břišní svaly byly hodnoceny na anatomicky standardizovaných místech. Zařízení automaticky vypočítalo a zaznamenalo obsah jaterního tuku. Hodnota jaterního tuku menší než 33 naznačila zvýšenou steatózu jater (Speliotes et al., 2008).

2.5. Měření měření membrány (DT) měření tloušťky svalu svalů byla získána z počítačových tomografických obrazů pořízených z klinických důvodů. Srdeční zařízení GE Revo Evo (Revolution Evo, Revolution Maxima, Revolution Frontier, Revolution HD, Revolution CT, GE Healthcare, WI, USA) bylo použito pro zobrazování. Radiolog s odbornými znalostmi v oblasti hrudní počítačové tomografie provedl měření tloušťky svalové tloušťky bránice. Během zobrazovacího postupu byly subjekty v poloze na zádech během hluboké inspirační fáze. Měření tloušťky byla získána na úrovni horního pólu pravé ledviny. Měření byla provedena kolmá k ose membrány, ze střední linie a zadní linii obratlového těla. V této křižovatce byl vizualizován membránový sval a jeho tloušťka byla měřena.

2.6. Měření tloušťky svalu břišních stěn Využila tato studie získaná data získaná od účastníků ve věku 60 a více let, kteří podstoupili skenování hrudníku nebo břišní CT pro různé klinické indikace. Zobrazování bylo prováděno pomocí počítačového tomografického zařízení, modelu Revo Evo of General Electric. Před podstoupením zobrazovacích postupů byli účastníci instruováni, aby provedli dýchací cvičení. V den zobrazování byli účastníci umístěni na stole zařízení. Po dokončení nastavení zařízení byli účastníci požádáni, aby se zhluboka nadechli a drželi jej bezprostředně před zahájením zobrazení (Ma et al., 2017). Zvažované obrázky byly získány během inspirační fáze. V této studii byl AWMT definován jako tloušťka svalových vrstev břišní stěny (transversus břicha, vnitřní šikmá a vnější šikmé), vylučující subkutánní tuk a jiné nekontraktilní tkáně. Pro jednoduchost je tato proměnná dále označována jako AWMT. Měření byla prováděna na úrovni horních iliakálních křídel, v rovině kolmo k svalové rovině na úrovni přední linie obratlového těla.

2.7. Inspirační trénink svalových svalů (IMT) IMT byl prováděn pomocí zařízení PowerBreathe® (Power® Breathe Classic, IMT Technologies Ltd., Birmingham, Velká Británie). Zařízení PowerBreathe® je zařízení tlakového prahu IMT, které poskytuje odpor během inhalace. Uživatel vdechuje náustek proti nastavitelnému pružinovému ventilu, který se otevírá pouze tehdy, když inspirační tlak přesahuje prahovou hodnotu sady, čímž posiluje inspirační svaly v průběhu času (Kowalski & Klusiewicz, 2023). Po týdenním období seznámení byl protokol IMT prováděn dvakrát denně (ráno a večer), pět dní v týdnu, po dobu čtyř týdnů. Každá relace se skládala z 30 dýchacích cyklů, což mělo za následek celkem 60 cyklů denně. Před tréninkem byl odpor zařízení kalibrován na 40% maximálního inspiračního tlaku každého účastníka (MIP), jak uvádí Çelikel et al. (2025) podporovat zvýšení velikosti a tloušťky svalů. MIP byl přehodnocen každý týden a odpor byl zvýšen o 10%; Progrese byla pozastavena, pokud účastníci zažili nadměrný napětí. Všichni účastníci byli schopni dokončit progresivní protokol bez přerušení. Důležité je, že všechna IMT relace byla pod dohledem licencovaného fyzioterapeuta s více než pěti lety klinických zkušeností v respirační rehabilitaci, která poskytla podrobné pokyny o správném používání zařízení Powerbreathe®, prokázala správné dýchací techniky a během počátečních sezení korigovalo chyby účastníků. Ranní IMT sezení byla naplánována mezi 8: 00-10: 00 hodin, zatímco večerní sezení se konala mezi 5:00 do 8:00.

2.8. Statistická analýza statistických analýz byla provedena pomocí SPSS (verze 21.0 pro Windows, Chicago, IL, USA), se statistickou úrovní významnosti nastavenou na 0,05. Pro stanovení normality vzorku byl proveden test normality Shapiro-Wilk. Rozdíly před testem a po testu byly stanoveny pomocí párových vzorků t-testu a jednosměrné analýzy rozptylu (ANOVA), s hodnotami rozdílů v post-testu a předtestu použité k určení rozdílů mezi skupinou. Kromě toho byla velikost účinku ve srovnání párových skupin vypočtena pomocí Hedges 'G (Hedges, 1981). Byl také interpretován takto: 0-0,19 nevýznamný, 0,20-0,59 malý, 0,6-1,19 Střední, 1,20-1,99 velké a ≥2,00 velmi velké.