Projekt: Atmen und Schlucken interaktiv
Effekte modalitätsübergreifender Diagnostik- und Therapieverfahren in der Dysphagietherapie
Respiratory therapy (bagging) for patients in early neurorehabilitation
(Frank, K.1, Frank, U. 2)
1 Aatalklinik Rehabilitation Center, Bad Wuennenberg, Germany
2 University of Potsdam, Department of Linguistics, Potsdam, Germany
Purpose: In a pilot project a respiratory intervention technique (bagging) was adapted for patients with respiratory deficits in early neurorehabilitation. We present preliminary data evaluating this technique. Specifically, we examined whether a continuous and stable improvement of oxygen saturation (SPO2) can be established.
Method: The ‘bagging’ method implies adding air into the lungs during the inspiration phase by using a resuscitation bag. Subsequently the patient is requested to cough, and is given manual support on the chest by the therapist. As a result of the increased intrapulmonary volume and forced coughing, there is an improvement of mucociliary clearance. We examined a group of 11 patients who received 1-2 bagging interventions / day over a period of 12 days. Outcome measure was oxgen saturation (SPO2) before and after every intervention.
Result: By applying the bagging method a continuous and stable improvement of oxygen saturation could be accomplished for all patients (mean: 90% before - 95% after intervention). Furthermore the initial values before intervention at each intervention day were higher than the day before which indicates a sustained improvement. A single case analysis confirmed this effect for each patient. Furthermore we observed an improvement of the patients’ vigilance, improved quality of bronchial secretion and marked improvements in swallowing and phonation.
Conclusion: The bagging method is an easy-to-learn and inexpensive method that leads to a stable and sustained increase in oxygen saturation and to improvement of further clinical parameters. Modifications of the method and further evaluations are presently in preparation.
Effekte einer spezifischen Atemtherapie (Bagging) auf die Atem- und Schluckfunktion bei tracheotomierten Patienten
(U. Frank1, K. Frank2, H. Zimmermann3)
1 Universität Potsdam, Department Linguistik / Kognitive Neurolinguistik, Potsdam, Deutschland
2 MVZ Bielefeld am Evangelischen Krankenhaus Bielefeld, Bereich GILEAD 1, Deutschland
3 Aatalklinik Wünnenberg, Bad Wünnenberg, Deutschland
Einleitung: Bei tracheotomierten Patienten sind die mucociliäre Clearance und die Möglichkeiten zur aktiven Sekretexpektoration eingeschränkt. Konventionelle atemtherapeutische Methoden können bei diesen Patienten jedoch häufig nicht angewendet werden. Wir untersuchten Effekte einer spezifischen atemtherapeutischen Methode (Bagging) auf die folgenden Parameter: PCO2, PO2, SPO2, Atemfrequenz, Schluckfrequenz, Vigilanz und Sekretqualität.
Methoden: Bei der Methode des „Bagging“ wird mit Hilfe eines Beatmungsbeutels während der Inspiration Luft in die Atemwege insuffliert, gefolgt von einer manuellen thorakalen Hustenunterstützung durch den Therapeuten. Hierdurch können Sekretolyse und Sekretexpektoration verbessert werden. 30 tracheotomierte Patienten wurden über 3 Wochen täglich mit der ‚Bagging’ Methode behandelt. Alle Patienten hatten vor der Behandlung eine Schluckfrequenz < 1/min und anamnestisch mindestens einen bronchopulmonalen Infekt. Die experimentellen Parameter wurden in einem Multiple-Baseline Design erhoben mit zwei Baseline Messungen vor und nach der dreiwöchigen Therapiephase und einer Follow-up Messung 3 Wochen nach der Therapiephase.
Ergebnisse: Nach der Therapiephase zeigten sich in folgenden Parametern signifikante Verbesserungen: pO2 (p= .000; r= 0.39),SpO2 (p= .000; r= 0.82), Atemfrequenz (p= .000; r= -0.68), Schluckfrequenz (p= .000; r= 0.85) und Vigilanz (p= .000; r = 0.66). Die Viskosität des Bronchialsekrets veränderte sich bei allen Patienten positiv, so dass nach der Therapiephase nahezu physiologische Sekretqualitäten zu beobachten waren. Alle Therapieeffekte waren zur Follow-up Messung stabil.
Schlussfolgerung: Durch die Anwendung des ‚Bagging’ kam es in der untersuchten Patientengruppe zu Verbesserungen in einigen respiratorischen Parametern, der Schluckfrequenz, der Vigilanz und der Sekretqualität. Durch diese kostengünstige und leicht zu erlernende Methode kann das Spektrum atemtherapeutischer Behandlungsmöglichkeiten für tracheotomierte Patienten effektiv ergänzt werden und es können auch in weiteren Funktionsbereichen positive Effekte erzielt werden.
Deglutition frequency in neurological patients during CPAP-supported vs. non-supported spontaneous breathing
(S. Horn, U. Frank)
Purpose: A previous study by Terzi et al. (2007) indicated that mechanical ventilation may have a facilitating effect on swallowing. We examined the effect of Continuous Positive Pressure Support (CPAP) on deglutition frequency in patients whose respiration is intermittently supported by mechanical ventilation.
Methods: Swallowing events were counted over 15 minutes in 11 participants during two consecutive experimental conditions (cond. 1: non-supported spontaneous breathing, cond. 2: CPAP-supported spontaneous breathing) in a repeated measures design. All participants were tested in all conditions on two consecutive days. The order of conditions was systematically varied and swallowing rates were recorded by the minute.
Results: We found no significant difference in swallowing frequency between supported and non-supported spontaneous breathing conditions (p= .058; Wilcoxon signed ranks test, one-tailed). The order of experimental conditions did not have a significant influence on our results (p >.05; ANOVA).
Conclusion: CPAP-support had no significant effect on deglutition frequency in our study. Therefore, a general facilitating effect of respiratory support on swallowing function could not be verified. An explanation might be, that CPAP does not provide sufficient respiratory support to facilitate swallowing function. Future studies should include different (more supportive) respirator modes and larger patient samples.
References
Terzi, N., Orlikowski, D., Aegerter, P., Lejaille, M., Ruquet, M., Zalcman, G. et al. (2007). Breathing-swallowing interaction in neuromuscular patients - a physiological evaluation. American Journal of Respiratory Anatomy and Critical Care Medicine, 175, 269-276.
Spontaneous swallowing rate in neurological patients under weaning from mechanical ventilation
(M. Blickensdorff, M.-D. Heidler, U. Frank)
Rationale:Prolonged mechanical ventilation is associated with significant morbidity and mortality. Therefore, weaning should be considered as early as possible in the course of mechanical ventilation. But not only weaning from mechanical ventilation is recommended to start early but so is rehabilitation in general and swallowing therapy in particular. Swallowing therapy is beneficial during weaning from mechanical ventilation because it reinstates swallowing functions. This aims at preventing aspiration of possibly pathogen-laden saliva, which in turn is discussed as being the major cause for ventilator-associated pneumonia. But up to date there is a lack of swallowing therapy guidelines for early rehabilitation.
Objectives: This pilot study on swallowing behaviour of patients under discontinuous weaning from invasive mechanical ventilation provides preliminary data on swallowing rate, effect of translaryngeal airflow on swallowing rate, and effect of respiratory support on swallowing rate.
Method: A prospective, within-subject repeated measures observational study with seven participants was employed.
Measurements: Swallowing rate was counted in the respiratory states: spontaneous breathing, supported respiration (continuous positive airway pressure), and spontaneous breathing with speaking-valve and deflated cuff. Data was evaluated for inter-rater-agreement.
Results: Swallowing rate in our neurological patients under discontinuous weaning from invasive mechanical ventilation was 0.27 ±0.53 swallows/min. This is significantly reduced as compared to healthy adults (p < .001). Speaking-valve use increased swallowing rate (Cohens d = 0.53, p = .14) but not to physiologic values (p < .001). Respiratory support had no effect on swallowing rate across participants.
Effekte des Mendelsohn Manövers auf die Atem-Schluck Koordination: eine Untersuchung der intra-individuellen Variation bei gesunden Erwachsenen
(A.Jäckel, N. Stadie, U. Frank)
Hintergrund: Eine adäquate und koordinierte Integration der Respiration mit dem Schluckakt, kurz Atem-Schluck-Koordination (ASK), erlangt derzeit steigende Bedeutsamkeit als ein Prädiktor für die Sicherheit des Schluckens, speziell in Bezug auf Patienten mit Dysphagie. Hier wurden der Effekt der häufig verwendeten Schlucktechnik namens Mendelsohn Manöver (MM) und der Einfluss verschiedener Bolus-Charakteristika auf die ASK untersucht. Ziel war es zu ergründen, ob die genannten Faktoren zu Abweichungen vom physiologischen Atem-Schluck Pattern führen, welche einen verringerten Schutz der Atemwege während des Schlucks bedingen könnten. Außerdem sollte der Grad der intra-individuellen Variabilität der produzierten Atem-Schluck Pattern identifiziert werden.
Methoden: Zehn gesunde Erwachsene (20-35 Jahre, Mean= 26.5) wurden in einem Test- Retest Design untersucht. Die Teilnehmenden absolvierten jeweils drei normale Speichelschlucke und drei normale Schlucke von 25 ml Wasser auf Aufforderung. Diese Bedingungen wurden im Anschluss an ein standardisiertes Training des MM unter Anwendung des MM wiederholt. Respiratorische und schluck-relatierte Signale wurden simultan durch eine O2-Brille und ein submentales Oberflächen EMG aufgenommen, welche an das Kay Pentax Swallowing Signals Lab (7120B) angeschlossen wurden. Insgesamt konnten 240 Schlucke nach dem Atem-Schluck Pattern und der Dauer der schluck-relatierten Atemunterbrechung analysiert werden.
Ergebnisse: Die Ergebnisse zeigten keinen Effekt von Schlucktechnik oder Bolus-Charakteristik auf das Atem-Schluck Pattern oder die Dauer der Atemunterbrechung. Eine Ausnahme bildete der eindeutige Effekt der Schlucktechnik auf die Dauer der Atemunterbrechung (p= .000), welcher trivial ist, da bei der Anwendung des MM der laryngeale Verschluss und somit die mechanische Unterbrechung der Atmung willentlich verlängert werden. Über alle Untersuchungsbedingungen hinweg wurde das physiologische Auftreten des Schlucks während der Exspirationsphase klar präferiert, Abweichungen davon waren statistisch nicht signifikant. Die intra-individuelle Variation der produzierten Atem-Schluck Pattern war nicht durch inferenzstatistische Methoden belegbar.
Schlussfolgerung: Es wurde gezeigt, dass die Anwendung des MM die Sicherheit des Schlucks bezüglich der ASK nicht verringerte, da es in keiner der Untersuchungsbedingungen zu Abweichungen vom physiologischen Atem-Schluck Pattern kam. Eine unphysiologische Abweichung davon wäre das Auftreten von Inspiration nach dem Schluck, weil hierbei durch veränderte Druckverhältnisse im Pharynx eventuelle Bolusresiduen in den ungeschützten oberen Luftweg gesogen werden könnten und somit das Aspirationsrisiko erhöht würde. Wir plädieren dafür, dass die Rolle der intra-individuellen Variationen trotz nicht vorhandener statistischer Signifikanz beachtet werden sollte, gerade wenn Atem-Schluck-Koordination als Parameter in der Schluckevaluation von Patienten dienen soll.
Variability of breathing-swallowing coordination in normal and Mendelsohn Maneuver swallows
(A. Westermann, N. Stadie, U. Frank)
Purpose: We examined the effect of the Mendelsohn Maneuver (MM) and bolus characteristics on breathing-swallowing coordination. Our aim was to investigate variability across conditions and across individual participants.
Methods: 20 healthy participants (age: 20-35) performed 3 normal saliva swallows and 3 normal water swallows (25ml). After a standardized training, they performed these again applying the MM. Submental sEMG and respiratory activity were simultaneously recorded using the Kay Pentax Swallowing Signals Lab (7120). Outcome measures were: 1) breathing-swallowing coordination pattern (BSC-pattern), 2) duration of the respiratory pause (respiratory pause duration - RPD) and 3) latency between the RP-onset and maximal sEMG activity (onset-peak latency - OPL).
Results: We found a decrease of mid-expiratory swallows across the experimental conditions (77% - 55%) and a shift towards swallowing at end-inspiration (15%-40%) or mid-inspiration (0% - 5%). Mid-inspiratory swallows occured only in the water swallow conditions. However, within each of the trials we found much variability of BSC-patterns. There was no significant difference in RP-duration between the normal saliva vs. water swallows (p=0.46) and between Mendelsohn saliva vs. water swallows (p = 0.93). Interindividual variance was greater in MM conditions than in normal swallowing. OP- latencies were significantly longer in MM than in normal water swallows (p= 0.007) but not significantly different between Mendelsohn saliva and water swallows (p=0.16).
Conclusions: We conclude that MM and bolus characteristics lead to changes in BS-coordination and to an increase in intraindividual pattern variability. OP-latencies are affected only by MM. RP-duration is less variable in these swallowing conditions.
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