Effetto dell'allenamento muscolare inspiratorio sul diaframma e lo spessore del muscolo della parete di Abominale con densità epatica grassa nelle donne anziane: uno studio randomizzato controllato (IMT AND ELDERL)

1. INTRODUZIONE Il processo di invecchiamento porta a vari menomazioni in più sistemi fisiologici, compresi i sistemi muscoloscheletrici e respiratori. Una delle conseguenze principali di questo processo è il declino della forza muscolare complessiva, che colpisce direttamente la capacità funzionale di un individuo e la capacità di svolgere attività di vita quotidiane. Sebbene questa riduzione della massa muscolare e della forza non sia direttamente associata a alcuna malattia specifica, diventa più pronunciata negli adulti anziani con condizioni di salute che limitano la mobilità (Rodrigues et al., 2018). La sola debolezza muscolare respiratoria è considerata un fattore limitante significativo per l'idoneità fisica e può portare a risultati clinici, tra cui la funzionalità polmonare alterata, la ridotta forza muscolare e la dispnea (Alvarenga et al., 2018).

   Precedenti studi hanno riferito che l'esercizio fisico offre una vasta gamma di benefici per gli adulti anziani, compresi i miglioramenti della capacità funzionale, le riduzioni dei tassi di infezione, la forma cardiovascolare migliorata, la migliore qualità delle fibre muscolari e i miglioramenti complessivi nella qualità della vita (Brito et al., 2011; Santiago et al., 2018). È stato dimostrato che l'esercizio aerobico esercita benefici sistemici, compresi i miglioramenti della forza muscolare respiratoria. Inoltre, l'attività fisica regolare induce risposte antinfiammatorie sia locali che sistemiche, offrendo effetti protettivi contro le patologie infiammatorie croniche legate all'età (Silva et al., 2011, Can et al., 2019).

   In questo contesto, il miglioramento della funzione respiratoria attraverso interventi mirati è vitale per mantenere l'indipendenza e ridurre gli oneri sanitari nelle popolazioni che invecchiano. Negli ultimi anni, IMT ha acquisito una crescente attenzione a causa del suo duplice ruolo nel migliorare le prestazioni atletiche e nel miglioramento della capacità funzionale negli adulti anziani (Hajghanbari et al., 2013; Illi et al., 2012; Bostancı et al., 2019; Manifield et al., 2021; Yılmaz et al., 2022). IMT è un approccio di allenamento di resistenza che coinvolge il carico respiratorio a intensità moderata, in genere al 40-60% della pressione ispiratoria massima. Viene eseguito su brevi durate, producendo significativi miglioramenti nella forza muscolare e nella resistenza (McConnell, 2013). I protocolli a domicilio consistono generalmente in sessioni di respirazione condotte due volte al giorno, da cinque a sette giorni a settimana (Rodrigues, Dal Lago e Da Silva Soares, 2021a).

   La praticità e la sicurezza di questi programmi a domicilio rendono IMT particolarmente adatto alle popolazioni anziane, comprese quelle con restrizioni di mobilità. È stato segnalato che l'IMT abbassa la pressione sanguigna negli adulti anziani con ipertensione sistolica (Craighead et al., 2021), migliora la funzione autonoma cardiaca (Rodrigues et al., 2018), riducono la sovrattività simpatica e migliorano il tono vagale a 2021b, 2021b, 2023). Inoltre, l'IMT è stato identificato come un intervento non farmacologico che migliora la funzione del diaframma, supporta l'equilibrio posturale, aumenta la stabilità del tronco, facilita il rendimento venoso e alla fine riduce il rischio di cadute (Ferraro et al., 2019; Rodrigues et al., 2020; Freeberg et al., 2023).

   Con l'avanzare dell'età, nel sistema respiratorio si verificano diversi cambiamenti legati all'età, tra cui una ridotta conformità delle pareti toraciche, una riduzione del rinculo elastico del parenchima polmonare, una forza muscolare respiratoria ridotta e una risposta smussata alle anomalie dello scambio di gas (Manifield et al., 2021). Queste alterazioni sono associate a una ridotta capacità di esercizio, alterate prestazioni di camminata e riduzione della qualità della vita negli adulti anziani (Aznar-Lain et al., 2007; IMD et al., 2013). Il declino della funzione muscolare respiratoria rende gli anziani più vulnerabili alle malattie e alla disabilità; Pertanto, rafforzare questi gruppi muscolari è cruciale per ridurre i rischi di morbilità e mortalità (Huang et al., 2011). Nonostante ciò, le strategie di esercizio specifiche per respiratorio, come l'IMT, rimangono sottoutilizzate negli sforzi di promozione della salute geriatrica.

   Sebbene gli esercizi muscolari periferici possano produrre guadagni parziali nella funzione muscolare respiratoria, sono stati osservati miglioramenti più pronunciati quando questi esercizi sono supportati con un allenamento specifico per il muscolo inspiratorio (De Farias Mello et al., 2024). In letteratura, è stato segnalato che il diaframma svolge un ruolo attivo non solo nella funzione respiratoria, ma anche nel controllo dell'equilibrio posturale. Aumentando la pressione intra-addominale, il diaframma contribuisce alla stabilizzazione spinale e, in coordinazione con i muscoli addominali, sostiene l'equilibrio (Hodges & Gandevia, 2000; Ferraro et al., 2019). In questo contesto, è possibile utilizzare imaging ad ultrasuoni per misurare lo spessore muscolare addominale ed è stata riportata una correlazione positiva tra spessore muscolare e forza (Muraki et al., 2013; Strasser et al., 2013).

   Precedenti studi si sono concentrati principalmente sugli effetti dell'IMT sulla performance respiratoria, sulla mobilità del diaframma e sulla capacità funzionale nelle popolazioni anziane (Souza et al., 2014; Caber et al., 2010; Enright et al., 2006). Mentre questi studi hanno costantemente riportato miglioramenti nelle pressioni inspiratorie e nello spessore del diaframma, non hanno affrontato in modo completo i cambiamenti nell'AWMT o hanno esplorato risultati sistemici come la steatosi epatica. Inoltre, la maggior parte della ricerca disponibile ha esaminato separatamente i risultati funzionali o strutturali, lasciando un divario nella comprensione dei doppi effetti dell'IMT sugli indicatori di salute muscoloscheletrica e metabolica. Il nostro studio differisce dal precedente lavoro in quanto valuta non solo lo spessore del diaframma e la densità di grasso epatica (FLD) usando la tomografia computerizzata nelle donne anziane. Questo approccio combinato fornisce nuove informazioni su come un intervento IMT a breve termine possa influenzare sia la struttura muscolare che la salute metabolica. Per colmare questo divario, il presente studio mirava a studiare gli effetti di un intervento IMT di quattro settimane sullo spessore del diaframma e AWMT, nonché FLD, in questa popolazione. Abbiamo ipotizzato che l'IMT avrebbe portato a miglioramenti significativi in ​​questi risultati, supportando così il suo ruolo di strategia globale per preservare sia la capacità funzionale che la salute metabolica nell'invecchiamento delle donne.

2. Materiali e metodi 2.1. Partecipanti Questo studio è stato condotto come uno studio con tratto randomizzato randomizzato a group parallelo, a seguito delle linee guida di consorte. Prima della partecipazione, tutte le persone hanno ricevuto informazioni dettagliate sullo studio e hanno fornito il consenso informato scritto a seguito dei principi etici delineati nella Dichiarazione di Helsinki. Lo studio è stato progettato in seguito ai principi della Dichiarazione di Helsinki ed è stato approvato dal Comitato etico della ricerca scientifica dell'Università di Istanbul Aydın (riunione del 20 febbraio 2025, numero 2025/2). La dimensione del campione è stata calcolata utilizzando il software G*Power (versione 3.1.9.2) in base ai valori di spessore del diaframma (DT) riportati in studi precedenti (Holtzhausen et al., 2018), con un errore alfa di 0,05, un errore beta di 0,2 e una dimensione di effetto medio (f = 0,25 o eta parziale a squad = 0,06). Considerando il design dello studio, è stato previsto un tasso di abbandono di circa il 50%. Di conseguenza, è stata inizialmente determinata una dimensione del campione di 20 partecipanti (n = 10 per gruppo). Tuttavia, per ridurre al minimo i potenziali problemi, è stato deciso di includere un totale di 30 partecipanti aggiungendo il 50% in più di partecipanti a ciascun gruppo. Alla fine, quattro partecipanti sono stati esclusi perché non hanno soddisfatto i criteri di inclusione e lo studio è stato completato con 26 partecipanti. I due gruppi che partecipano allo studio consistevano in donne anziane sane che risiedevano in una casa di assistenza speciale, in pensione dalla vita lavorativa e con livelli simili di attività sportiva.

I criteri di inclusione sono stati definiti come donne di età compresa tra 60 e 80 anni (post-menopausa), che erano indipendenti nelle attività della vita quotidiana, hanno dimostrato un'adeguata funzione cognitiva per seguire le istruzioni, non avevano lesioni muscoloscheletriche nei sei mesi precedenti, erano non fumatori e avevano immagini di routine toraciche o addominali ottenute per le indicazioni cliniche e usate in questo studio. I criteri di esclusione includevano avere una malattia cardiovascolare o polmonare incontrollata come insufficienza cardiaca o esacerbazione della BPCO/asma, ipertensione non controllata, malattia epatica cronica diagnosticata, infezione respiratoria acuta nelle ultime quattro settimane, partecipazione a causa di un addestramento per la chirurgia del padella strutturata o un addebito per la resistenza strutturata. come corticosteroidi sistemici, agenti anabolici o farmaci epatotossici, condizioni ortopediche o neurologiche gravi che limitano la mobilità o il rifiuto di partecipare.

2.2. Le donne di progettazione sperimentale di età compresa tra 60 e 80 anni sono state invitate a partecipare al laboratorio su tre situazioni separate. Durante la visita iniziale, le procedure sperimentali sono state introdotte e testate. Prima dell'inizio dell'esperimento, ogni partecipante è stato fornito una spiegazione completa della procedura IMT. Ogni partecipante ha subito un periodo di prova di una settimana, durante il quale sono stati attentamente monitorati da un fisioterapista esperto. Il periodo di prova ha comportato l'uso di un dispositivo di allenamento muscolare respiratorio che è stato personalizzato per soddisfare i requisiti specifici di ciascun partecipante. Durante la seconda visita, sono state prese e registrate una serie di misurazioni di pre-allenamento. I test includevano valutazioni di AWMT, spessore del diaframma (DT) e (FLD), tutte condotte sotto la supervisione di un radiologo. Dopo il programma di allenamento IMT di quattro settimane, durante la visita finale sono state ottenute misurazioni finali (Figura 1).

Figura 1. Design sperimentale. 2.3. Misurazione della composizione corporea L'altezza dei partecipanti è stata misurata allo 0,1 centimetro più vicino usando un misuratore di altezza standard (SECA 769, SECA, Amburgo, Germania) mentre si trovava a piedi nudi contro un muro. Il peso corporeo è stato misurato al più vicino chilogrammo di 0,1 usando una scala digitale (Beurer, Modello GS27). Il peso corporeo dei partecipanti è stato misurato in chilogrammi (kg) senza scarpe e mentre indossava pantaloncini e una maglietta per ridurre al minimo l'influenza sui risultati quando guardiamo le medie dei partecipanti allo studio, per il gruppo IMT, l'età era di 67,69 ± 9,25 anni, l'altezza era di 159,5 ± 4,3 cm e il peso era 70,77 ± 3,65 kg. Mentre per il gruppo di controllo, l'età media era di 68 ± 8,40 anni, l'altezza era di 157,85 ± 3,05 CM e il peso era 69,46 ± 2,22 kg (Tabella 1).

2.4. Analisi della densità epatica In questo studio, le immagini TC sono state preferite perché i partecipanti avevano già scansioni TC toraciche o addominali sotto le cure cliniche di routine. Non è stato eseguito alcun imaging aggiuntivo per scopi di ricerca. Pertanto, sono stati utilizzati dati clinici esistenti, evitando un'esposizione a radiazioni extra. L'imaging è stato eseguito utilizzando una definizione di somatom Siemens come scanner da 128 CT durante la fase inspiratoria dopo istruzioni di respirazione standardizzate (Ma et al., 2017). La densità epatica è stata misurata da una regione parenchimale omogenea senza lesioni visibili nel segmento VIII adiacente alla vena epatica media, mentre gli spessori del diaframma e del muscolo addominale sono stati valutati in siti standardizzati anatomicamente. Il dispositivo ha calcolato e registrato automaticamente il contenuto di grasso epatico. Un valore di grasso epatico inferiore a 33 indicava una steatosi epatica aumentata (Speliotes et al., 2008).

2.5. Misurazione del diaframma (DT) Misurazione del diaframma Le misurazioni dello spessore del muscolo sono state ottenute da immagini di tomografia computerizzata prese per motivi clinici. Il dispositivo cardiaco GE Revo Evo (Revolution Evo, Revolution Maxima, Revolution Frontier, Revolution HD, Revolution CT, GE Healthcare, WI, USA) è stato utilizzato per l'imaging. Un radiologo con esperienza nella tomografia computerizzata toracica ha eseguito le misurazioni dello spessore del muscolo del diaframma. Durante la procedura di imaging, i soggetti erano in posizione supina durante la fase di ispirazione profonda. Le misurazioni dello spessore sono state ottenute a livello del polo superiore del rene destro. Le misurazioni sono state prese perpendicolari all'asse del diaframma, dalla linea mediana e dalla linea posteriore del corpo vertebrale. In questo momento, il muscolo del diaframma è stato visualizzato e il suo spessore è stato misurato.

2.6. Misurazione dello spessore del muscolo della parete addominale Il presente studio ha utilizzato dati ottenuti da partecipanti di età pari o superiore a 60 anni che sono stati sottoposti a scansioni TC toraciche o addominali per varie indicazioni cliniche. L'imaging è stato eseguito utilizzando un dispositivo di tomografia computerizzata, modello Revo Evo di General Electric. Prima di sottoporsi a procedure di imaging, ai partecipanti è stato chiesto di eseguire esercizi di respirazione. Il giorno dell'imaging, i partecipanti erano posizionati supini sul tavolo dei dispositivi. Dopo il completamento delle impostazioni del dispositivo, ai partecipanti è stato chiesto di fare un respiro profondo e trattenerlo immediatamente prima dell'inizio dell'imaging (Ma et al., 2017). Le immagini in esame sono state ottenute durante la fase di ispirazione. In questo studio, AWMT è stato definito come lo spessore degli strati muscolari della parete addominale (trasversus addominis, obliquo interno e obliquo esterno), escluso il grasso sottocutaneo e altri tessuti non contrattili. Per semplicità, questa variabile è in seguito denominata AWMT. Le misurazioni sono state prese a livello delle ali iliaci superiori, in un piano perpendicolare al piano muscolare a livello della linea anteriore del corpo vertebrale.

2.7. IMT IMT di Inspiratory Muscle Training (IMT) è stato eseguito utilizzando il dispositivo PowerBreathe® (Power® Breathe Classic, IMT Technologies Ltd., Birmingham, Regno Unito). Il dispositivo PowerBreathe® è un dispositivo IMT a soglia di pressione che fornisce resistenza durante l'inalazione. L'utente respira attraverso un bocchino contro una valvola caricabile a molla regolabile, che si apre solo quando la pressione inspirativa supera la soglia impostata, rafforzando così nel tempo i muscoli inspiratori (Kowalski e Klusiewicz, 2023). Dopo un periodo di familiarizzazione di una settimana, il protocollo IMT è stato eseguito due volte al giorno (mattina e sera), cinque giorni alla settimana, per quattro settimane. Ogni sessione consisteva in 30 cicli di respirazione, con un totale di 60 cicli al giorno. Prima dell'allenamento, la resistenza del dispositivo è stata calibrata al 40% della pressione ispiratoria massima di ciascun partecipante (MIP), come riportato da Çelikel et al. (2025) per promuovere aumenti della dimensione e dello spessore muscolare. Il MIP è stato rivalutato settimanalmente e la resistenza è stata aumentata del 10%; La progressione è stata messa in pausa se i partecipanti hanno avuto una tensione eccessiva. Tutti i partecipanti sono stati in grado di completare il protocollo progressivo senza interruzione. È importante sottolineare che tutte le sessioni IMT sono state supervisionate da un fisioterapista autorizzato con oltre cinque anni di esperienza clinica nella riabilitazione respiratoria, che hanno fornito istruzioni dettagliate sull'uso corretto del dispositivo PowerBreathe®, ha dimostrato tecniche di respirazione adeguate e errori di partecipanti corretti durante le sessioni iniziali. Le sessioni IMT mattutine erano programmate tra le 8:00-10: 00, mentre le sessioni serali si svolgevano tra le 5: 00-20: 00

2.8. Analisi statistiche Analisi statistiche sono state eseguite utilizzando SPSS (versione 21.0 per Windows, Chicago, IL, USA), con un livello di significatività statistica impostato a 0,05. Il test di normalità Shapiro-Wilk è stato eseguito per determinare la normalità del campione. Le differenze di pre-test e post-test sono state determinate utilizzando un test t di campioni accoppiati e un'analisi a senso unico della varianza (ANOVA), con valori di differenza post-test e pre-test utilizzati per determinare le differenze tra i gruppi. Inoltre, la dimensione dell'effetto nel confronto di gruppi accoppiati è stata calcolata usando Hedges 'G (Hedges, 1981). È stato anche interpretato come segue: 0-0.19 insignificante, 0,20-0,59 Piccolo, 0,6-1,19 Medio, 1.20-1.99 grande e ≥2,00 molto grande.