Effects of a nasal ventilator restriction device on lung ventilation and gas exchange during exercise in healthy subjects

• José Luis González-Montesinos ^[1] ; Jesús Gustavo Ponce-González ^[1] ; Davinia Vicente-Campos ^[2] ; José López-Chicharro ^[3] ; Jorge del Rosario Fernández-Santos ^[1] ; Carmen Vaz-Pardal ^[4] ; José Luis Costa-Sepúlveda ^[1] ; Julio Conde-Caveda ^[1] ; José Castro-Piñero ^[1]
  1. [1] Universidad de Cádiz

     Universidad de Cádiz

     Cádiz, España

     
  2. [2] Universidad Francisco de Vitoria

     Universidad Francisco de Vitoria

     Pozuelo de Alarcón, España

     
  3. [3] Universidad Complutense de Madrid

     Universidad Complutense de Madrid

     Madrid, España

     
  4. [4] Centro Andaluz de Medicina del Deporte, España

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• Localización: Nutrición hospitalaria: Organo oficial de la Sociedad española de nutrición parenteral y enteral, ISSN-e 1699-5198, ISSN 0212-1611, Vol. 33, Nº. 2 (Marzo-Abril 2016), 2016, págs. 444-450
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Efectos de un dispositivo de restricción ventilatoria nasal sobre la ventilación pulmonar e intercambio gaseoso durante el ejercicio en personas sanas
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• Resumen
  • español

    Introducción y objetivos: un dispositivo llamado FeelBreathe® (FB) se ha diseñado, desarrollado y patentado para el entrenamiento de la musculatura inspiratoria (IMT). Para examinar los efectos de FB en la ventilación pulmonar y el intercambio gaseoso durante el ejercicio, se tomaron medidas de 27 voluntarios varones sanos entrenados (edad: 32,5 ± 7,2 años).

    Métodos: al inicio del estudio se midieron tanto la presión inspiratoria máxima estática (PIM) y la capacidad pulmonar mediante espirometría. Seguidamente, se realizó un test incremental en cicloergómetro para determinar el VO2 pico. Cada sujeto, tres días más tarde, realizó aleatoriamente tres pruebas idénticas submáximas en cicloergómetro a una intensidad comprendida al 50% entre los umbrales ventilatorios bajo tres condiciones de respiración diferentes: a) respiración oronasal (ONB), b) respiración nasal (NB) y c) la respiración nasal a través del FB.

    Resultados: la prueba con FB mostró una ventilación minuto (VE) y una frecuencia respiratoria (BF) inferior que en las pruebas de NB, la cual a su vez tenía menor BF, pero similar VE que ONB (p < 0,001). A pesar de esto, FB obtuvo valores similares de VO2, cociente respiratorio (RER), frecuencia cardiaca (HR) y saturación de oxígeno capilar periférica (SpO2) en comparación con NB y ONB. Esto último puede ocurrir debido en parte al aumento del volumen tidal (VT) y el tiempo de expiración (Tex) en FB hasta el mismo nivel que en la prueba de NB, los cuales fueron un 15% y 14% en ambas pruebas, respectivamente, superiores a ONB (p < 0,001). El porcentaje de tiempo de inspiración (Ti/Tot) fue 7% mayor en la prueba de FB en comparación con NB y ONB (p < 0,001). Solamente en la prueba de FB se encontró un aumento de la presión final de la espiración de CO2 (PETCO2) y la reducción de la presión final de la espiración de O2 (PETO2) y la fracción de expiración de O2 (FEO2).

    Conclusiones: FeelBreathe es un nuevo dispositivo de restricción nasal que estimula los músculos inspiratorios para producir un patrón de respiración más eficiente durante el ejercicio en los seres humanos bien entrenados.

  • English

    Introduction and objectives: A device called FeelBreathe® (FB) has been designed, developed and patented for inspiratory muscle training (IMT). In order to examine the effects of FB on lung ventilation and gas exchange during exercise, 27 trained male healthy volunteers (age: 32.5 ± 7.2 years) were measured.

    Methods: Maximum static inspiratory pressure (PI max) and spirometry to determine lung capacity were measured at baseline. We continued with an incremental cycloergometer to determine the VO2 peak. Three days later, each subject performed randomly three identical submaximal cycloergometer tests at 50% between ventilatory thresholds under three different breathing conditions: a) oronasal breathing (ONB), b) nasal breathing (NB) and c) nasal breathing through the FB.

    Results: FB trial showed lower minute ventilation (VE) and breathing frequency (BF) than NB, which had lower BF, but similar VE than ONB (p < 0.001). Despite this, FB had similar values of VO2, respiratory exchange ratio (RER), heart rate (HR) and peripheral capillary oxygen saturation (SpO2) compared to NB and ONB. The latter can occur partly due to increased tidal volume (VT) and expiration time (Tex) in FB until same level than NB, which were in both trials 15% and 14% respectively higher than ONB (p < 0.001). The percentage of inspiration time (Ti/Tot) was 7% greater in FB compared to NB and ONB (p < 0.001). Increased end-tidal pressure of CO2 (PETCO2) and reduced end-tidal pressure of O2 (PETO2) and fraction of O2 expiration (FEO2) were found only in FB.

    Conclusions: FeelBreathe is a new nasal restriction device that stimulates the inspiratory muscles to produce a breathing pattern more efficiency during exercise in well-trained humans.