«Ульяновский медико-биологический журнал»

CLINICAL MEDICINE

Download article

DOI 10.34014/2227-1848-2026-3-91-99

RESISTIVE LOAD PERCEPTION THRESHOLDS AND AWARENESS OF ADDED RESPIRATORY RESISTANCE IN HEALTHY OLDER ADULTS AND PATIENTS WITH CHRONIC OBSTRUCTIVE PULMONARY DISEASE

Yu.Yu. Byalovskiy 1, I.S. Rakitina 1, S.I. Glotov 1, A.N. Ermachkova 2

1 Ryazan State Medical University named after Academician I.P. Pavlov, Ministry of Health of the Russian Federation, Ryazan, Russia;

2 City Clinical Hospital No. 4, Ryazan, Russia

 

Impairments in the detection and perception of added respiratory resistance in healthy older adults and patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) play a critical role in the development of dyspnea and respiratory failure.

Objective. The aim of the study is to measure resistive load perception thresholds and awareness of added respiratory resistance in healthy older adults and patients with COPD.

Materials and Methods. The study included 28 patients with COPD and 25 healthy older adults (control group). The resistive load perception threshold was defined as the minimum detectable added respiratory resistance, while the perception of added respiratory resistance was defined as the minimum perceived level of effort evaluated using the modified Borg scale.

Results. Patients with COPD exhibited significantly lower values of key spirometric parameters, including FEV1, VC, FEV1)/VC ratio, and PEF, compared to the control group subjects. Besides, lower values of maximal mouth pressure and body mass index were recorded in the COPD group. In contrast, the absolute resistive load perception threshold, the threshold normalized to maximal mouth pressure, and the Borg score for threshold respiratory load perception were higher in patients with COPD than in control group subjects.

Conclusion. Healthy older adults are capable of detecting smaller pressure changes (both absolute and as a percentage of maximal inspiratory pressure) compared to patients with COPD. Perceived breathing effort with increasing added respiratory resistance is higher in patirnts with COPD than in the control. Enhanced resistive load perception in patients is likely associated with reduced inspiratory muscle strength and, consequently, increased respiratory effort.

Key words: resistive load perception; added respiratory resistance; perception; chronic obstructive pulmonary disease (COPD).

 

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

Author contributions

Research concept and design: Byalovskiy Yu.Yu., Rakitina I.S., Glotov S.I., Ermachkova A.N.

Literature search, participation in the study, and data processing: Byalovskiy Yu.Yu., Rakitina I.S., Ermachkova A.N.

Statistical data analysis: Byalovskiy Yu.Yu., Glotov S.I.

Data analysis and interpretation: Byalovskiy Yu.Yu., Rakitina I.S., Glotov S.I., Ermachkova A.N.

Manuscript drafting and editing: Byalovskiy Yu.Yu., Rakitina I.S., Glotov S.I.

 

References

  1. Epiu I., Gandevia S.C., Boswell-Ruys C.L., Wallace E., Butler J.E., Hudson A.L. Tongue strength and swallowing dynamics in chronic obstructive pulmonary disease. ERJ Open Res. 2021; 7(3): 00192–2021. DOI: 10.1183/23120541.00192-2021.

  2. Mancopes R., Steele М.S. Videofluoroscopic measures of swallowing in people with stable COPD compared to healthy aging. CoDAS. 2024; 36 (1): e20220260. DOI: 10.1590/2317-1782/20232022260.

  3. Boswell-Ruys C.L., Lewis C., McBain R.A., Gandevia S.C., Butler J.E. The reliability of inspiratory resistive load magnitude and detection testing. Respir. Physiol. Neurobiol. 2020; 281: 103490. DOI: 10.1016/j.resp.2020.103490.

  4. Luu B.L., Lewis R.H.C., Gandevia S.C., Boswell-Ruys C.L., Butler J.E. The detection and sensory perception of inspiratory resistive loads in people with chronic tetraplegia. J. Appl. Physiol. 2022; 133 (5): 1192–1201. DOI: 10.1152/japplphysiol.00064.2022.

  5. Giardino N.D., Curtis J.L., Abelson J.L., King A.P., Pamp B., Liberzon I., Martinez F.J. The impact of panic disorder on interoception and dyspnea reports in chronic obstructive pulmonary disease. Biol Psychol. 2010; 84 (1): 142–146. DOI: 10.1016/j.biopsycho.2010.02.007.

  6. Chang W.P., Liang K.J., Cheng C.H., Liu C.Y., von Leupoldt A., Chan P.Y.S. Age-related changes in the neural gating of respiratory sensations in humans. ERJ Open Res. 2024; 10 (1): 00821–2023. DOI: 10.1183/23120541.00821-2023.

  7. MacBean V., Wheatley L., Lunt A.C., Rafferty G.F. Respiratory load perception in overweight and asthmatic children. Respir. Physiol. Neurobiol. 2017; 239: 81–86. DOI: 10.1016/j.resp.2017.02.007.

  8. Binks A.P. Chapter 11 – Dyspnea. Handb. Clin. Neurol. 2022; 188: 309–338. DOI: 10.1016/B978-0-323-91534-2.00008-4.

  9. Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease. Global Strategy for the Diagnosis, Management, and Prevention of Chronic Obstructive Pulmonary Disease. 2023 Report. Available at: https://goldcopd.org/wp-content/uploads/2023/03/GOLD-2023-ver-1.3-17Feb2023_WMV.pdf (accessed: May 01, 2023).

  10. Aleksandrova N.P. Mekhanizmy vliyaniya tsitokinovogo shtorma na funktsiyu vneshnego dykhaniya [Mechanisms of influence of the cytokine storm on the respiratory system]. Uspekhi fiziologicheskikh nauk. 2022; 53 (3): 3–14. DOI: 10.31857/S0301179822030043 (in Russian).

  11. Martins R.T., Carberry J.C., Gandevia S.C., Butler J.E., Eckert D.J. Effects of morphine on respiratory load detection, load magnitude perception, and tactile sensation in obstructive sleep apnea. J. Appl. Physiol. 2018; 125: 393–400. DOI: 10.1152/japplphysiol.00065.2018.

  12. Global Initiative for Asthma. Global Strategy for Asthma Management and Prevention. Updated 2023. Available at: https://ginasthma.org/wp-content/uploads/2023/05/GINA-2023-Full-Report-2023-WMS.pdf (accessed: May 01, 2023).

  13. Livermore N., Butler J.E., Sharpe L., McBain R.A, Gandevia S.C., McKenzie D.K. Panic attacks and perception of inspiratory resistive loads in chronic obstructive pulmonary disease. Am. J. Respir. Crit. Care. Med. 2008; 178 (1): 7–12. DOI:10.1164/rccm.200711-1700OC.

  14. Epiu I., Gandevia S.C., Boswell-Ruys C.L., Basha C., Archer S.N.J., Butler J.E., Hudson A.L. Inspiratory muscle responses to sudden airway occlusion in chronic obstructive pulmonary disease. J. Appl. Physiol. 2021; 131(1): 36–44. DOI: 10.1152/japplphysiol.00017.2021.

  15. Wiley R.L., Zechman F.W.Jr. Perception of added airflow resistance in humans. Respir. Physiol. 1966; 2 (1): 73–87. DOI: 10.1016/0034-5687(66) 90039-9.

  16. Berlowitz D.J., Wadsworth B., Ross J. Respiratory problems and management in people with spinal cord injury. Breathe (Sheff). 2016; 12 (4): 328–340. DOI: 10.1183/20734735.012616.

Received February 06, 2026; accepted April 14, 2026.

 

Information about the authors

Byalovskiy Yuriy Yul'evich, Doctor of Sciences (Medicine), Professor, Head of the Chair of Pathophysiology, Ryazan State Medical University named after Academician I.P. Pavlov, Ministry of Health of the Russian Federation. 390026, Russia, Ryazan, Vysokovoltnaya St., 9; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-6769-8277

Rakitina Irina Sergeevna, Candidate of Sciences (Medicine), Associate Professor, Chair of Pathophysiology, Ryazan State Medical University named after Academician I.P. Pavlov, Ministry of Health of the Russian Federation. 390026, Russia, Ryazan, Vysokovoltnaya St., 9; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-9406-1765

Glotov Sergey Ivanovich, Candidate of Sciences (Medicine), Associate Professor, Chair of Faculty Therapy named after V. Ya. Garmash, Ryazan State Medical University named after Academician I.P. Pavlov, Ministry of Health of the Russian Federation. 390026, Russia, Ryazan, Vysokovoltnaya St., 9; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-4445-4480

Ermachkova Anna Nikolaevna, Physician, City Clinical Hospital No. 4. 390023, Russia, Ryazan, Esenin St., 17; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-2770-3414

 

For citation

Byalovskiy Yu.Yu., Rakitina I.S., Glotov S.I., Ermachkova A.N. Porogi rezistivnoy chuvstvitel'nosti i vospriyatie dopolnitel'nogo respiratornogo soprotivleniya u zdorovykh pozhilykh lyudey i patsientov s khronicheskoy obstruktivnoy bolezn'yu legkikh [Resistive load perception thresholds and awareness of added respiratory resistance in healthy older adults and patients with chronic obstructive pulmonary disease]. Ul'yanovskiy mediko-biologicheskiy zhurnal. 2026; 3: 91–99. DOI: 10.34014/2227-1848-2026-3-91-99 (in Russian).

 

Скачать статью

УДК 616.24-008.47

DOI 10.34014/2227-1848-2026-3-91-99

ПОРОГИ РЕЗИСТИВНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ И ВОСПРИЯТИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО РЕСПИРАТОРНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ У ЗДОРОВЫХ ПОЖИЛЫХ ЛЮДЕЙ И ПАЦИЕНТОВ С ХРОНИЧЕСКОЙ ОБСТРУКТИВНОЙ БОЛЕЗНЬЮ ЛЕГКИХ

Ю.Ю. Бяловский 1, И.С. Ракитина 1, С.И. Глотов 1, А.Н. Ермачкова 2

1 ФГБОУ ВО «Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Рязань, Россия;

2 ГБУ РО «Городская клиническая больница № 4», г. Рязань, Россия

 

Нарушения в процессах обнаружения и восприятия дополнительного респираторного сопротивления (ДРС) у здоровых пожилых людей и при хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) значимы для развития одышки и дыхательной недостаточности.

Цель. Измерение порогов резистивной чувствительности и восприятия ДРС у здоровых пожилых людей и пациентов с ХОБЛ.

Материалы и методы. В исследовании приняло участие 28 больных с ХОБЛ и 25 здоровых пожилых людей, которые составили контрольную группу (КГ). Порог резистивной чувствительности оценивался как минимальное ДРС, которое можно было обнаружить, а восприятие ДРС – как минимально воспринимаемый уровень усилий, оцениваемый по модифицированной шкале Борга.

Результаты. Пациенты с ХОБЛ демонстрировали меньшие значения ключевых параметров спирометрии ОФВ1, ЖЕЛ, ОФВ1/ЖЕЛ, PEF по сравнению с представителями КГ. Кроме того, у них зафиксированы более низкие показатели максимального внутриротового давления и индекса массы тела. При этом абсолютный порог резистивной чувствительности, порог, нормализованный по максимальному внутриротовому давлению, а также восприятие порогового сопротивления дыханию по Боргу у пациентов с ХОБЛ были выше, чем в КГ.

Выводы. Здоровые пожилые люди способны обнаруживать меньшее изменение давления (как абсолютное, так и в процентах от максимального инспираторного давления) по сравнению с больными ХОБЛ. Воспринимаемое усилие при дыхании с увеличением ДРС у последних выше, чем в КГ. Повышенное восприятие резистивной нагрузки у больных, по-видимому, связано со снижением силы инспираторных мышц и, как следствие, с увеличением усилий при дыхании.

Ключевые слова: резистивная чувствительность, дополнительное респираторное сопротивление, восприятие, ХОБЛ.

 

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Вклад авторов

Концепция и дизайн исследования: Бяловский Ю.Ю., Ракитина И.С., Глотов С.И., Ермачкова А.Н.

Литературный поиск, участие в исследовании, обработка материала: Бяловский Ю.Ю., Ракитина И.С., Ермачкова А.Н.

Статистическая обработка данных: Бяловский Ю.Ю., Глотов С.И.

Анализ и интерпретация данных: Бяловский Ю.Ю., Ракитина И.С., Глотов С.И., Ермачкова А.Н.

Написание и редактирование текста: Бяловский Ю.Ю., Ракитина И.С., Глотов С.И.

 

Литература

  1. Epiu I., Gandevia S.C., Boswell-Ruys C.L., Wallace E., Butler J.E., Hudson A.L. Tongue strength and swallowing dynamics in chronic obstructive pulmonary disease. ERJ Open Res. 2021; 7(3): 00192–2021. DOI: 10.1183/23120541.00192-2021.

  2. Mancopes R., Steele М.S. Videofluoroscopic measures of swallowing in people with stable COPD compared to healthy aging. CoDAS. 2024; 36 (1): e20220260. DOI: 10.1590/2317-1782/20232022260.

  3. Boswell-Ruys C.L., Lewis C., McBain R.A., Gandevia S.C., Butler J.E. The reliability of inspiratory resistive load magnitude and detection testing. Respir. Physiol. Neurobiol. 2020; 281: 103490. DOI: 10.1016/j.resp.2020.103490.

  4. Luu B.L., Lewis R.H.C., Gandevia S.C., Boswell-Ruys C.L., Butler J.E. The detection and sensory perception of inspiratory resistive loads in people with chronic tetraplegia. J. Appl. Physiol. 2022; 133 (5): 1192–1201. DOI: 10.1152/japplphysiol.00064.2022.

  5. Giardino N.D., Curtis J.L., Abelson J.L., King A.P., Pamp B., Liberzon I., Martinez F.J. The impact of panic disorder on interoception and dyspnea reports in chronic obstructive pulmonary disease. Biol Psychol. 2010; 84 (1): 142–146. DOI: 10.1016/j.biopsycho.2010.02.007.

  6. Chang W.P., Liang K.J., Cheng C.H., Liu C.Y., von Leupoldt A., Chan P.Y.S. Age-related changes in the neural gating of respiratory sensations in humans. ERJ Open Res. 2024; 10 (1): 00821–2023. DOI: 10.1183/23120541.00821-2023.

  7. MacBean V., Wheatley L., Lunt A.C., Rafferty G.F. Respiratory load perception in overweight and asthmatic children. Respir. Physiol. Neurobiol. 2017; 239: 81–86. DOI: 10.1016/j.resp.2017.02.007.

  8. Binks A.P. Chapter 11 – Dyspnea. Handb. Clin. Neurol. 2022; 188: 309–338. DOI: 10.1016/B978-0-323-91534-2.00008-4.

  9. Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease. Global Strategy for the Diagnosis, Management, and Prevention of Chronic Obstructive Pulmonary Disease. 2023 Report. URL: https://goldcopd.org/wp-content/uploads/2023/03/GOLD-2023-ver-1.3-17Feb2023_WMV.pdf (дата обращения: 01.05.2023).

  10. Александрова Н.П. Механизмы влияния цитокинового шторма на функцию внешнего дыхания. Успехи физиологических наук. 2022; 53 (3): 3–14. DOI: 10.31857/S0301179822030043.

  11. Martins R.T., Carberry J.C., Gandevia S.C., Butler J.E., Eckert D.J. Effects of morphine on respiratory load detection, load magnitude perception, and tactile sensation in obstructive sleep apnea. J. Appl. Physiol. 2018; 125: 393–400. DOI: 10.1152/japplphysiol.00065.2018.

  12. Global Initiative for Asthma. Global Strategy for Asthma Management and Prevention. Updated 2023. URL: https://ginasthma.org/wp-content/uploads/2023/05/GINA-2023-Full-Report-2023-WMS.pdf (дата обращения: 01.05.2023).

  13. Livermore N., Butler J.E., Sharpe L., McBain R.A, Gandevia S.C., McKenzie D.K. Panic attacks and perception of inspiratory resistive loads in chronic obstructive pulmonary disease. Am. J. Respir. Crit. Care. Med. 2008; 178 (1): 7–12. DOI:10.1164/rccm.200711-1700OC.

  14. Epiu I., Gandevia S.C., Boswell-Ruys C.L., Basha C., Archer S.N.J., Butler J.E., Hudson A.L. Inspiratory muscle responses to sudden airway occlusion in chronic obstructive pulmonary disease. J. Appl. Physiol. 2021; 131(1): 36–44. DOI: 10.1152/japplphysiol.00017.2021.

  15. Wiley R.L., Zechman F.W.Jr. Perception of added airflow resistance in humans. Respir. Physiol. 1966; 2(1): 73–87. DOI: 10.1016/0034-5687(66) 90039-9.

  16. Berlowitz D.J., Wadsworth B., Ross J. Respiratory problems and management in people with spinal cord injury. Breathe (Sheff). 2016; 12 (4): 328–340. DOI: 10.1183/20734735.012616.

Поступила в редакцию 06.02.2026; принята 14.04.2026.

 

Авторский коллектив

Бяловский Юрий Юльевич – доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой патофизиологии, ФГБОУ ВО «Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова» Министерства здравоохранения Российской Федерации Минздрава России. 390026, Россия, г. Рязань, ул. Высоковольтная, 9; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-6769-8277

Ракитина Ирина Сергеевна – кандидат медицинских наук, доцент кафедры патофизиологии, ФГБОУ ВО «Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова» Министерства здравоохранения Российской Федерации Минздрава России. 390026, Россия, г. Рязань, ул. Высоковольтная, 9; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-9406-1765

Глотов Сергей Иванович – кандидат медицинских наук, доцент кафедры факультетской терапии имени В.Я. Гармаша, ФГБОУ ВО «Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова» Министерства здравоохранения Российской Федерации Минздрава России. 390026, Россия, г. Рязань, ул. Высоковольтная, 9; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-4445-4480

Ермачкова Анна Николаевна – врач, ГБУ РО «Городская клиническая больница № 4». 390023, Россия, г. Рязань, ул. Есенина, 17; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-2770-3414

 

Образец цитирования

Бяловский Ю.Ю., Ракитина И.С., Глотов С.И., Ермачкова А.Н. Пороги резистивной чувствительности и восприятие дополнительного респираторного сопротивления у здоровых пожилых людей и пациентов с хронической обструктивной болезнью легких. Ульяновский медико-биологический журнал. 2026; 3: 91–99. DOI: 10.34014/2227-1848-2026-3-91-99.