Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

Bedömning av lungkapillärblod Volym, Membrane spridande kapacitet, och intrapulmonell Arteriovenösa anastomoser under träning

Published: February 20, 2017 doi: 10.3791/54949
Automatic Translation
1,2, 3, 1,4, 1,2, 1,5
1Division of Pulmonary Medicine, University of Alberta, 2Faculty of Physical Education and Recreation, University of Alberta, 3Divisions of Critical Care and Cardiology, University of Alberta, 4Faculty of Rehabilitation Medicine, University of Alberta, 5G.F. MacDonald Centre for Lung Health

Summary

Att bedöma lung diffusion och kärl svar på motion, beskriver vi flera inspirerade syrediffusion kapacitet teknik för att bestämma kapillär blodvolym och membranspridande förmåga, liksom upprörd saltlösning kontrast ekokardiografi att bedöma rekryteringen av intrapulmonell arteriovenösa anastomoser.

Abstract

Motion är en belastning på lungkärlen. Med inkrementell övningen ska lung spridande kapacitet (DL CO) ökar för att möta den ökade efterfrågan syre; annars kan en diffusionsbegränsning inträffa. Ökningen i DL CO med motion beror på ökad volym kapillärblodet (Ve) och membran spridande kapacitet (Dm). Ve och Dm öka sekundärt till rekrytering och utvidgning av pulmonell kapillärerna, vilket ökar ytan för gasutbyte och minska pulmonell vaskulär resistans, och därigenom dämpa ökningen i artärtryck. Samtidigt kan rekryteringen av intrapulmonell arteriovenösa anastomoser (Ipava) under träning bidrar till gasutbyte funktion och / eller förhindra stora ökningar i lungartären tryck.

Vi beskriver två tekniker för att utvärdera lung diffusion och cirkulation vid vila och under träning. Den första tekniken använder flera fraInsatser av inandat syre (F I O 2) DL CO andetag håller att bestämma Vc och Dm vid vila och under träning. Dessutom är ekokardiografi med intravenös upprörd saltlösning kontrast används för att bedöma IPAVAs rekrytering.

Representativa data visade att DL CO, Ve och Dm ökade med träningsintensitet. Ekokardiografiska data visade ingen Ipava rekrytering i vila, medan kontrast bubblor sågs i den vänstra kammaren med motion, vilket tyder på ansträngningsutlöst Ipava rekrytering.

Utvärderingen av lungornas kapillära blodvolym, membranet diffunderande kapacitet och Ipava rekrytering med användning ekokardiografiska metoder är användbar för att karakterisera förmågan hos lungan kärlsystemet att anpassa sig till den stress som övning i hälsa samt i sjuka grupper, såsom de med pulmonell arteriell hypertoni och kronisk obstruktiv lungsjukdom.

Introduction

Under träning, kan hjärtminutvolym öka upp till sex gånger högre än vilovärden 1. Med tanke på att lungorna är det enda organ för att ta emot 100% av hjärtminutvolym, presenterar motion en avsevärd belastning på lungsystemet. Med inkrementell övningen ska lungspridningsförmåga (DL CO) ökar för att möta den ökade efterfrågan syre 2. Från stillastående till topp motion, kan DL CO öka till upp till 150% av vilovärden utan att nå en övre gräns med avseende på hjärtminutvolym 3, 4, 5. Ökningen av diffuserande kapacitet uppstår som en följd av ökade membran diffuse kapacitet (Dm) och kapillär blodvolym (Ve), sekundärt till rekrytering och utvidgning av pulmonell kapillärerna 6.

Roughton och Forster (1957) utvecklade en teknik för att partitionera Dm och Vc 7 genom att modulera den fraktion av inandat syre (F I O 2) under en vanlig diffusion för kolmonoxid test (DL CO). Syre och kolmonoxid (CO) konkurrenskraftigt binder till heme platser på hemoglobin, till exempel att öka F I O 2 kommer att minska DL CO 8, 9. Genom att modulera F I O 2 under en standard DL CO manöver, kan detta förhållande utnyttjas för att mäta Vc och Dm 7. Vi har nyligen anpassat denna teknik för att kunna användas under träning 5. I likhet med tidigare arbete, har vi funnit att DL CO ökar kontinuerligt upp till topp motion sekundärt till ökningar i både Ve och Dm 5. Intressant nog har vi funnit att i uthållighets utbildade idrottare som har en större syreförbrukning och därmed ett ökat behov för att sprida kapacitet, Det finns en ökning i DL CO vid topp motion, sekundärt till en ökad Dm, och inte Vc, vilket tyder på en potentiell anpassning i lungmembran av idrottaren 5.

Ökningarna i Vc och Dm under träning uppnås genom en ökning av lungartärtryck, vilket resulterar i rekryteringen och buk lung kapillärer tidigare hypo-perfusion vid vila 4, 10. Detta resulterar i en ökning av tvärsnittsarean av det pulmonella kapillära nätverket, och därmed minska pulmonell vaskulär resistens och dämpning av ökningen av pulmonellt arteriellt tryck.

Studier som använder upprörd saltlösning kontrast ekokardiografi har visat tecken på intrapulmonell arteriovenösa anastomoser (Ipava) rekrytering under träning 11, 12, 13, 14. Betydelsen av Ipava rekrytering är ännu inte klart, och medan vissa studier tyder på att de kan bidra till gasutbyte nedskrivningar 12, 14 och kan användas för att lossa den högra kammaren 11, 12, ämnet är fortfarande kontroversiell 15, 16. Vidare, även om den exakta mekanismen för Ipava rekrytering inte är känd, har vi funnit att en ökning hjärtminutvolym, såväl som exogena dopamin, orsakar Ipava rekrytering i vila 17. En akut ökande lungartärtryck 18 eller dopaminblockad verkar inte signifikant påverka Ipava rekrytering under träning 11. Det finns spekulationer om att dessa större diameter Ipava fartyg kan hjälpa till att skydda pulmonell kapillärerna från de stora ökningarna i lungartärentrycket genom att minska pulmonell vaskulär resistens 12, 17, 19, 20, 21.

I kombination med utvärderingen av Ve och Dm, är upprörd saltlösning kontrast ekokardiografi ett värdefullt verktyg för att undersöka anpassningen av lungkretsloppet till stress av motion 22, 23.

Protocol

Detta protokoll följer riktlinjerna i den mänskliga forskningsetiska ombord vid University of Alberta och överensstämmer med de normer som fastställts av den senaste versionen av Helsingforsdeklarationen.

1. Graded Exercise Test (VO 2peak)

  1. Skaffa skrivet informerat samtycke från patienten. Har ämnet läsa och svara på frågorna som anges på fysisk aktivitet Readiness Questionnaire + (PAR-Q +) för att fastställa deras beredskap för motion 24.
  2. Justera sitthöjden på cykelergometer i enlighet med ämne önskemål. Placera fyra elektrokardiogram (EKG) elektroder på baksidan av patienten enligt standard 3-avlednings EKG placering, med modifierad lem leder för att mäta hjärtfrekvensen (HR) 25.
  3. Infogar munstycket i patientens mun för att mäta den utandade gasen och ventilation under hela provningen med hjälp av en metabolisk mätsystem 25.
    OBS: Den metaboliska systemet kommer att mäta i realtid syreförbrukning (VO2), koldioxid produktion (VCO 2), ventilation (V E), hjärtfrekvens (HR), och ändtidal CO 2 (P ET CO 2).
  4. Efter 2 min för insamling av referensdata, instruera förutsättning att börja cykla med en initial arbetsbelastning på 50 watt, att upprätthålla en konsekvent kadens ≥60 RPM. Öka arbetsbelastningen på 25 W steg varje 2 minuter, tills motivet når vilje utmattning eller förfrågningar att stoppa testet 25.

2. Flera fraktion av inandat syre (F I O 2) diffusörer kapacitet (DL CO) Metod 7

  1. Beräkna arbetsbelastningar som motsvarar 30%, 50%, 70% och 90% av VO 2peak använder topp VO 2 erhållen i det graderade övningstestet. Minst 48 timmar efter det graderade träningstest, har ämnet återvända till laboratoriet för DLCO manövrar.
  2. Inte överstiger 12 DLCO tester per dag, som hemoglobin (COHb) uppbyggnad kan uppstå vid upprepad testning 5. Därför utför tester på flera dagar baserat på antalet tränings arbetsbelastning ska genomföras och kvaliteten på DLCO data.
  3. Förbereda för-andningsgaserna genom att fästa en tank av 100% O2 gas och en tank med medicinsk kvalitet luft (21% O2 och 79% N2) till en luftblandare system. Fylla två 60 L icke-diffunderande Douglas väskor, en innehållande 40% O2, och ett innehållande 60% O2, med hjälp av luft mixer systemet.
  4. Inrätta två stor öppning, trevägskran ventiler som kommer att möjliggöra modulering av inhalerade gasblandningar. Dessa kommer att hänvisas till som "pre-breath ventiler."
  5. Ansluta Douglas väskor till ventilsystemet med hjälp av flexibelt, icke-komprimerbara slangar. Ansluta ventilsystemet till en två-vägs, T-formad icke-återandningsventil connected till test gasintaget montering av massflödessensor av det system för metabolisk mätning.
  6. För vila mätningar har ämnet sitter upprätt, med båda fötterna på golvet. För träningsförsök, se till att motivet är i ett stabilt tillstånd genom att övervaka HR hjälp av EKG (HR ± 3 bpm för steady state).
    OBS: Steady state får inte nås på 90% av VO 2peak; sålunda, påbörja givaren när ämnet har nått HR ekvivalent med 90% av den VO 2peak på det graderade övningstestet.
  7. Samla in en enda droppe av kapillärblod via ett stick i fingret och analysera den för hemoglobinkoncentration. Sedan justera alla efterföljande DL CO för [Hb] med följande formel 26:
    ekvation 1
  8. Välj en F I O 2 (21%, 40%, eller 60%) på måfå genom att byta de på förhand andas ventiler för att den önskade orienteringen. Choose motsvarande F I O 2 -DL CO gas genom att vrida DL CO-gas väljarventilen (se figur 1C).
  9. Instruera ämnet att fästa näsa klipp och andas normalt i munstycket för fem andetag från Douglas påsen motsvarar respektive F I O 2.
  10. Instruera motivet att gå ut till kvarvarande volym. När lungvolym platåer på restvolym, har ämnet andas DL CO gasblandningen till total lungkapacitet och hålla andan i 6 sekunder innan utandning till restvolym.
  11. Övervaka metan spårning under utandnings att säkerställa att lutningen är horisontell, eftersom detta indikerar att CO testgas är väl ekvilibrerats i lungan.
    OBS: alveolära volymen (V A) och andas hålltid beräknas automatiskt och rapporteras av system för metabolisk mätning.
  12. Se till att V-A för varje DLCO manöver är inom 5% of tidigare försök. På samma sätt bör andetag hålltid vara 6,0 ± 0,3 s. Om inte, upprepa manövern.
  13. Vänta fyra minuter för att tillåta rest kolmonoxid för att tvätta ut, och sedan upprepa steg från 2,8 till 2,11 för varje återstående F I O 2 vid vila.
  14. Minst 48 timmar senare, upprepa steg från 2,9 till 2,15 under steady state vid varje träningsintensitet (30%, 50%, 70%, och 90% av VO 2peak) för varje F I O 2. Minska arbetsbördan mellan andningen innehar 90% av VO 2peak arbetsbelastning för att återställa ämnet.
  15. Vänta två minuter mellan DLCO tester under träning för att rensa alveolär CO under träning. Inte överstiger 12 DLCO tester per dag för att undvika hemoglobin (COHb) bygga upp 5.

3. Beräkning lungkapillärblod Volym och Membrane spridande Kapacitet

  1. Beräkna det alveolära partialtrycket för O2 (P A O 2) med användning av following ekvation
    ekvation 2
    OBS: F I O 2 är den fraktion av inandat O 2, P BAR det atmosfäriska trycket, är P H2O vattenångtrycket, P är en CO2-trycket av arteriell CO2 och RER är respiratorisk kvot.
  2. Uppskatta RER och P en CO 2 med hjälp av den uppmätta 30-genomsnittliga P ET CO2 och RER för respektive träningsintensitet från de data som erhållits i föregående graderade konditionstest.
  3. Beräkna θ CO med hjälp av följande ekvation 7. ekvation 3
  4. Diagram sambandet mellan 1 / DLCO adj och en / θ CO för varje F I O 2 och beräkna regressionsekvationen.
    OBS: Den minsta acceptabla r2värdet är 0,95, och DL CO manövrar bör upprepas när r 2 värden utanför detta område 21.

figur 2
Figur 2: Representant Diagram över 1 / DL CO kontra 1 / θ CO på Peak övning. Förhållandet mellan 1 / DL CO och 1 / θ CO ritas upp för tre andetag innehar vid olika F I O 2 (21%, 40%, och 60%). Beräkningen av Ve och Dm härrör från regressionsekvationen för relationen ovan. Inversen av lutningen (1 / 0,00796) av linjen ger värdet för Vc (125,5 ml), och inversen av y-axeln (1 / 0,00869) ger värdet för Dm (115,0 ml · min -1 · mmHg -1). Klicka här för att se en larGER version av denna siffra.

  1. Beräkna Vc genom att ta inversen av lutningen på regressionsekvationen mellan 1 / DL CO och 1 / θ CO. Beräkna Dm genom att ta inversen av y-skärnings av ekvationen.

4. intrapulmonell Arteriovenösa Anastomos Rekrytering

  1. På en separat dag från samlingen DL CO data infoga en 20-gauge intravenös (IV) kateter i en antekubitalvenen och bifoga det till en trevägskran via en 6-i IV förlängningsrör för injicering av upprörda saltlösning för kontrast ekokardiografi 11, 17.

Figur 3
Figur 3: upprörd Saline Kontrast Setup. En IV-kateter är placerad i antekubitala utrymme och är ansluten till en trevägskran via en 6-i extension. Två 10 ml sprutor är pålägger vid kranen för att skapa kontrastlösning, som innehåller 10 ml koksaltlösning och 0,5 ml av rumsluft. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

  1. Ansluta två 10 ml sprutor till trevägskran. Kombinera 10 ml av 0,9% steril saltlösning med 0,5 ml luft, och kraftfullt omröra den genom trevägskran, fram och tillbaka mellan de två sprutorna, för att bilda fina, suspenderade bubblor tills sonographer är klar för kontrast.
  2. Har en erfaren sonographer eller kardiologen erhålla en standard apikala fyra-kammar vy av hjärtat. I vila har echocardiographer utvärdera intraatriell septum och ventrikulärt septum för en Intrakardiella shunt med standard ekokardiografisk och färgdoppler.
    1. Om ingen Intrakardiella shunt upptäcks, instruera förutsättning att utföra en Valsalva manöver under kontrast injicerajon att utvärdera patent foramen ovale (PFO) 11, 17. Upprepa mätningen under icke-Valsalva.
  3. Injicera kontrast medan sonographer upprätthåller fyra-kammar vy. Spela in 15 hjärtcykler som följer detektionen av kontrast i den högra ventrikeln.
  4. Upprepa kontrastförstärkt avbildning under steady-state motion på 30%, 50%, och 70% av VO 2peak. Som stabilt tillstånd kan inte nås på 90% av VO 2peak, påbörja avbildning gång målet HR, som identifierats av HR vid 90% av VO 2peak under det graderade träningstest, har nåtts.
    OBS: Tiden mellan lågintensiva beror på godkännande av kontrast från båda kamrarna, ≥ 2 min.
  5. Har en echocardiographer som blinda för experimentella betingelser tolka omrörda salt kontrast ekokardiogram enligt tidigare beskrivna poängsystem 17 </ sup>, 27.
    OBS: Scoring är baserad på det maximala antalet kontrast bubblor synliga inom den vänstra ventrikeln (LV) i en enda ekokardiografisk ram, enligt följande: ingen kontrast Bubblor i LV = 0, ≤3 bubblor = 1, 4 - 12 bubblor = 2 ,> 12 bubblor = 3.
    OBS! Utseendet på kontrasten i vänster kammare efter fem hjärtcykler föreslår en Ipava. En intrakardiell shunt betygsätts av utseendet på kontrasten i mindre än fem hjärtcykler 27.

figur 4
Figur 4: Representativa bilder för Ipava Scoring. Skalan är 5 cm (fast vit linje). (A) Pre kontrastinjektionen. (B) Ipava poäng = 0 (C) Ipava poäng = 1 (D) Ipava poäng = 3. Pleasa klicka här för att se en större version av denna siffra.

Representative Results

Effekten av att öka träningsintensitet på syreförbrukning, som diffunderar kapacitet, lungkapillärt blodvolym, membranet diffunderande kapacitet och Ipava poäng visas i tabell 1. VO 2, DL CO, Ve och Dm ökningen som svar på ökande effekt.

Figur 2 visar en representativ beräkning av Ve och Dm med hjälp av flera F I O 2 -DL CO teknik under träning. DL CO minskar med ökande F I O 2, och detta förhållande utnyttjas för att partitionera Ve och Dm. Beräkning av inversen av lutningen på en / DL CO 1 / ö CO resultat i Vc kontra, och inversen av y-intercept ger värdet för Dm. Som väntat, både Vc och Dm ökningen under träning jämfört med vilovärden.

I O 2 DL CO och upprörd saltlösning kontrast ekokardiografi metod ger utredarna med mer insikt i bidrag från lungornas kapillära och membran rekrytering till den totala diffusion kapacitet och skulle kunna komplettera traditionella lungfunktionstest i klinisk miljö. Underlåtenhet att öka Vc eller Dm under träning skulle leda till en diffusionsbegränsning och hypoxemi. Till exempel, skulle en låg DL CO sekundärt till en låg Vc markera de ändringar som de pulmonella kapillärer; På samma sätt skulle en minskad Dm indikera förändringar i lungmembran.

Figur 4 visar representativa kurvor av fyra-kammar kontrast ekokardiograferna. Med ökande träningsintensitet, den Ipava poäng ökar från 0 ( (tabell 1). Tidigare arbete har visat att motion ökar Ipava göra mål 11, 12, 14, men det finns ingen enighet om hur dessa IPAVAs rekryteras. Det finns belägg för att IPAVAs kan rekryteras farmakologiskt vid vila med dopamin 17, 28, samt genom att öka hjärtminutvolym med dobutamin 17, 28 och adrenalin 28. Inotroperna såsom dopamin och epinefrin är av särskilt intresse, eftersom de ökar endogent under träning 29. Dessutom finns det vissa belägg för att Ipava rekrytering kan vara viktigt att utöva hemodynamik i att frånvaron av IPAVAs tycks leda till ökad lungartärtryck, minskade Cardiac utgång, och minskad toppeffekt 12. Således kan denna teknik användas i studier som undersökt individer med pulmonell arteriell hypertension.

Figur 1
Figur 1: Multiple F I O 2 DL CO Setup. (A) Inställning översikt. (B) Komprimerad-gascylindrar innehållande 21%, 40% och 60% O 2 med 0,3% CO, 0,3% metan, och resten kväve, samt en extra syrgas komprimerad-gascylinder. (C) Trevägsventil väljare för de tre F I O 2 DL CO tankar. (D) Ventil byta för trevägsventiler i serien för valet av F I O 2 för pre-andning. Klicka här för att se en larGER version av denna siffra.

bord 1
Tabell 1: Representativa data för ett ämne vid vila och träning vid 30, 50, 70, och 90% av VO 2peak. VO 2, volym syreförbrukning i förhållande till kroppsmassa; DL CO, spridande kapacitet för kolmonoxid; Vc, lungkapillärblod volym; Dm, membranet diffunderande kapacitet; Ipava poäng, poängsättning av kontrast framträdande i den vänstra ventrikeln efter fem hjärtcykler. Data modifierade från Tedjasaputra et al. 2016.

Discussion

Denna metod möjliggör en utvärdering av lungdiffusekapacitet och intrapulmonell arteriovenös anastomos rekrytering under träning.

Kritiska steg i protokollet

Även om DL CO andetag hold är relativt enkel i vila, håller andan under träning är en unik utmaning till ämnet, eftersom det är krånglig och ämnen har en hög strävan att andas under träning. Således, en god kvalitet bestämning av Ve och Dm förlitar sig på rapport och tydlig kommunikation mellan testaren och motivet. Testarens tekniska förmåga kan kvantifieras med variationen i den alveolära volymen (± 5% av tidigare prövningar) och en fläkt-hålltid (BHT) av 6,0 ± 0,3 s.

Ändringar och felsökning

Vid slutet av en Vc / Dm mätning bör testaren snabbt plotta tre DL CO manövrar för att frånTermine den bäst anpassade linjen av datapunkterna; DL CO mätt med 21% F I O 2 bör alltid vara större än den med 40%, vilket bör vara större än 60%. Om inte, är det rekommenderat att kontrollera om ventilen omkopplaren motsvarar rätt testa gas. På samma sätt, kontrollera att före andningsblåsor fylls med rätt F I O 2 gas motsvarande test gas (Figur 1B-1D). Försiktighet bör iakttas när man testar en deltagare som är en rökare, som förhöjda COHb nivåer kan underskatta DLCO.

För Ipava rekrytering bedömning är läget för ämnet avgörande för att säkerställa hög bildkvalitet förvärv. Det är möjligt att ersätta den upprättstående cykelergometer med en recumbent cykelergometer för att minimera rörelse av ämnet. Dock kommer tillbakalutad cykel motion framkalla en annan metabolisk respons för en given arbetshastighet, och därmed den graderade träningstestet bör varaupprepas på den liggande cykelergometer. Skanning av den övre bröstkorgen kan vara obekvämt att vissa kvinnor; i detta fall är en kvinnlig sonographer rekommenderas. Slutligen är den rekommenderade övningsprotokollet avsedd för en ung, frisk individ; följaktligen kan övningsprotokollet modifieras för en annan målpopulation.

Begränsningar av tekniken

De huvudsakliga begränsningar av flera F I O 2 DL CO teknik är förmågan att testaren och förmågan hos ämnet att följa kommandon och att behålla lugnet under andningen håll, som Valsalva eller Mullerian manövrar kommer att påverka mätningarna. För det andra, antalet andetag håller i en session bör begränsas till 12, på grund av en ökning av CO mottryck, vilket kan påverka Vc och Dm mätning 5, 30 och utgör en hälsorisk för ämnet. Beroende på forskningsdesign, m detay vara nödvändigt för att slutföra testningen över flera sessioner för att möjliggöra för avslut av CO och begränsa deltagare trötthet. Med god deltagare coachning och god teknisk förmåga, har vi fastställt en tillfredsställande variationskoefficient mellan försöken för DLCO, Ve och Dm vara 7%, 8% och 15%, respektive.

Den multipla F I O 2 DL CO teknik förutsätter att alveolära O 2 är densamma som den kapillära O 2, och därför bör försiktighet iakttas vid tolkning av data hos individer med känd gasutbyte njurfunktion.

Upprörd saltlösning kontrast ekokardiografisk avbildning begränsas av den tekniska förmågan hos sonographer och förmågan hos patienten att minimera bröstkorg rörelse under träningen. Det är också viktigt att tolken av bilderna vara bekant med skala för att ha dödat Ipava rekrytering enligt etablerade procedurer (figur 4 27. Betydelsen av en positiv saltlösning kontrast ekokardiografi under träning är fortfarande ett ämne för debatt 15, 16, och det finns någon diskussion om att en positiv upprörd saltlösning kontrast i den vänstra ventrikeln kan vara sekundära till kapillär dilatation, och inte Ipava rekrytering. Pågående arbete försöker att lösa problemet.

Betydelsen av tekniken med avseende på befintliga / alternativa metoder

Genom att utnyttja dessa fysiologiska tekniker, är det möjligt att bedöma lungkärlen under träning i en rad olika tillstånd, däribland hälsa, sjukdom och narkotikainsatser. Även om kvaliteten bygger med förmåga testare, dessa färdigheter är lätt och snabbt fått med ordentlig mentorskap och utbildning. Den multipla F I O 2 DL CO metod anses vara den "gyllene standarden" i measurement av Dm och Vc 31. Även om dessa åtgärder inte beräknas kliniskt, kan värdena användas för att bestämma mekanismerna för hypoxemi och träningsintolerans, att förutsäga behandlingsresultat, och att ytterligare karakterisera diagnos 31, 32. Likaså är upprörd saltlösning ekokardiografi teknik den mest använda metoden för att bestämma rekryteringen av IPAVAs.

Framtida tillämpningar eller riktningar efter att behärska denna teknik

Dessa tekniker är användbara för användning i ett intervall av experimentella betingelser och insatser. Vi visar dessa tekniker under träningen, men de kan lätt ändras för att mäta lungkärl svar under en infusion av läkemedel, såsom dobutamin eller dopamin, inotroperna kända för att öka hjärtminutvolym 17. Vidare är det möjligt att använda dessa tekniker i kliniska populationer, såsomsom i de med hjärtsvikt 34 eller kronisk obstruktiv lungsjukdom (KOL), i vilken den DL CO är lägre jämfört med åldersmatchade kontrollpersoner 35.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Metabolic Measurement System SensorMedics Inc. Encore 299 Vmax
Cycle Ergometer Ergoline Ergoselect II 1200
60 L Douglas Bags Hans Rudolph 6100 Series
Two-way T Valve Hans Rudolph 2700 Series
Hemoglobin Measurement System HemoCue Hb 201+
22-gauge Intravenous Catheter BD Insyte-W
Ultrasound  Vivid Q ECHOpac
Compressed gas 21% O2, 0.3% CO, 0.3% CH4, balance nitrogen Praxair
Compressed gas 40% O2, 0.3% CO, 0.3% CH4, balance nitrogen Praxair
Compressed gas 60% O2, 0.3% CO, 0.3% CH4, balance nitrogen Praxair
Nose-clip Vacu-Med snuffer #1008

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Naeije, R., Chesler, N. Pulmonary Circulation at Exercise. Comp Physiol. 2 (1), (2012).
  2. Stickland, M. K., Lindinger, M. I., Olfert, I. M., Heigenhauser, G. J. F., Hopkins, S. R. Pulmonary gas exchange and acid-base balance during exercise. Comp Physiol. 3 (2), 693-739 (2013).
  3. Hsia, C. C., Herazo, L. F., Ramanathan, M., Johnson, R. L. Cardiac output during exercise measured by acetylene rebreathing, thermodilution, and Fick techniques. J Appl Physiol. 78 (4), 1612-1616 (1995).
  4. Hsia, C. C. W. Recruitment of lung diffusing capacity: update of concept and application. Chest. 122 (5), 1774-1783 (2002).
  5. Tedjasaputra, V., Bouwsema, M. M., Stickland, M. K. Effect of aerobic fitness on capillary blood volume and diffusing membrane capacity response to exercise. J Physiol. 594 (15), 4359-4370 (2016).
  6. Johnson, R. L., Spicer, W. S., Bishop, J. M., Forster, R. E. Pulmonary capillary blood volume, flow and diffusing capacity during exercise. J Appl Physiol. 15 (5), 893-902 (1960).
  7. Roughton, F. J., Forster, R. E. Relative importance of diffusion and chemical reaction rates in determining rate of exchange of gases in the human lung, with special reference to true diffusing capacity of pulmonary membrane and volume of blood in the lung capillaries. J Appl Physiol. 11 (2), 290 (1957).
  8. Forster, R. E., Roughton, F. J., Cander, L., Briscoe, W. A., Kreuzer, F. Apparent pulmonary diffusing capacity for CO at varying alveolar O2 tensions. J Appl Physiol. 11 (2), 277-289 (1957).
  9. Roughton, F. J., Forster, R. E., Cander, L. Rate at which carbon monoxide replaces oxygen from combination with human hemoglobin in solution and in the red cell. J Appl Physiol. 11 (2), 269-276 (1957).
  10. Johnson, R. L., Hsia, C. C. Functional recruitment of pulmonary capillaries. J Appl Physiol. 76 (4), 1405-1407 (1994).
  11. Tedjasaputra, V., Bryan, T. L., et al. Dopamine receptor blockade improves pulmonary gas exchange but decreases exercise performance in healthy humans. J Physiol. 593 (14), 3147-3157 (2015).
  12. Stickland, M. K., Welsh, R. C., et al. Intra-pulmonary shunt and pulmonary gas exchange during exercise in humans. J Physiol. 561 (1), 321-329 (2004).
  13. Stickland, M. K., Lovering, A. T. Exercise-induced intrapulmonary arteriovenous shunting and pulmonary gas exchange. Exerc Sport Sci Rev. 34 (3), 99-106 (2006).
  14. Eldridge, M. W., Dempsey, J. A., Haverkamp, H. C., Lovering, A. T., Hokanson, J. S. Exercise-induced intrapulmonary arteriovenous shunting in healthy humans. J Appl Physiol. 97 (3), 797-805 (2004).
  15. Hopkins, S. R., Olfert, I. M., Wagner, P. D. Point:Counterpoint: Exercise-induced intrapulmonary shunting is imaginary. J Appl Physiol. 107 (3), 993-994 (2009).
  16. Lovering, A. T., Eldridge, M. W., Stickland, M. K. Counterpoint: Exercise-induced intrapulmonary shunting is real. J Appl Physiol. 107 (3), 994-997 (2009).
  17. Bryan, T. L., van Diepen, S., Bhutani, M., Shanks, M., Welsh, R. C., Stickland, M. K. The effects of dobutamine and dopamine on intrapulmonary shunt and gas exchange in healthy humans. J Appl Physiol. 113 (4), 541-548 (2012).
  18. Stickland, M. K., Welsh, R. C., et al. Effect of acute increases in pulmonary vascular pressures on exercise pulmonary gas exchange. J Appl Physiol. 100 (6), 1910-1917 (2006).
  19. Berk, J. L., Hagen, J. F., Tong, R. K., Maly, G. The use of dopamine to correct the reduced cardiac output resulting from positive end-expiratory pressure. A two-edged sword. Crit Care Med. 5 (6), 269 (1977).
  20. Lalande, S., Yerly, P., Faoro, V., Naeije, R. Pulmonary vascular distensibility predicts aerobic capacity in healthy individuals. J Physiol. 590 (17), 4279-4288 (2012).
  21. Tedjasaputra, V., Collins, S. É, Bryan, T. L., van Diepen, S., Bouwsema, M. M., Stickland, M. K. Is there a relationship between pulmonary capillary blood volume and intrapulmonary arteriovenous anastomosis recruitment during exercise? FASEB J. 30 (1), (2016).
  22. Reeves, J. T., Linehan, J. H., Stenmark, K. R. Distensibility of the normal human lung circulation during exercise. Am J Physiol. Lung cellular and molecular physiology. 288 (3), 419-425 (2005).
  23. Thadani, U., Parker, J. O. Hemodynamics at rest and during supine and sitting bicycle exercise in normal subjects. Am J Card. 41 (1), 52-59 (1978).
  24. Warburton, D. E. R., Jamnik, V. K., Bredin, S. S. D., Gledhill, N. The Physical Activity Readiness Questionnaire for Everyone (PAR-Q) and Electronic Physical Activity Readiness Medical Examination (ePARmed-X+). The Health & Fitness Journal of Canada. 4 (2), (2011).
  25. Wasserman, K. Principles of Exercise Testing and Interpretation. , Lippincott Williams & Wilkins. (2012).
  26. Wasserman, K. Determinants and detection of anaerobic threshold and consequences of exercise above it. Circulation. 76 (6), Pt 2 (1987).
  27. Marrades, R. M., Diaz, O., et al. Adjustment of DLCO for hemoglobin concentration. Am J Resp Crit Care Med. 155 (1), 236-241 (2011).
  28. Lovering, A. T., Romer, L. M., Haverkamp, H. C., Pegelow, D. F., Hokanson, J. S., Eldridge, M. W. Intrapulmonary shunting and pulmonary gas exchange during normoxic and hypoxic exercise in healthy humans. J Appl Physiol. 104 (5), 1418-1425 (2008).
  29. Weyman, A. E. Principles and Practice of Echocardiography. , 2nd ed, Lippincott Williams & Wilkins & Wilkings. (1994).
  30. Laurie, S. S., Elliott, J. E., Goodman, R. D., Lovering, A. T. Catecholamine-induced opening of intrapulmonary arteriovenous anastomoses in healthy humans at rest. J Appl Physiol. 113 (8), 1213-1222 (2012).
  31. Hopkins, S. R., Bogaard, H. J., Niizeki, K., Yamaya, Y., Ziegler, M. G., Wagner, P. D. β-Adrenergic or parasympathetic inhibition, heart rate and cardiac output during normoxic and acute hypoxic exercise in humans. J Physiol. 550 (2), 605-616 (2009).
  32. Zavorsky, G. S. The rise in carboxyhemoglobin from repeated pulmonary diffusing capacity tests. Respir Physiol Neurobiol. 186 (1), 103-108 (2013).
  33. Coffman, K. E., Taylor, B. J., Carlson, A. R., Wentz, R. J., Johnson, B. D. Optimizing the calculation of DM,CO and VC via the single breath single oxygen tension DLCO/NO method. Respir Physiol Neurobiol. 221, 19-29 (2015).
  34. Guazzi, M., Pontone, G., Brambilla, R., Agostoni, P., Rèina, G. Alveolar-capillary membrane gas conductance: a novel prognostic indicator in chronic heart failure. Eur Heart J. 23 (6), 467-476 (2002).
  35. Ofir, D., Laveneziana, P., Webb, K. A., Lam, Y. -M., O'Donnell, D. E. Mechanisms of Dyspnea during Cycle Exercise in Symptomatic Patients with GOLD Stage I Chronic Obstructive Pulmonary Disease. Am J Resp Crit Care Med. 177 (6), 622-629 (2008).

Tags

Medicin diffusörer kapacitet intrapulmonell arteriovenösa anastomoser (Ipava) motion upprörd saltlösning kontrast ekokardiografi lungkapillärblod volym membran spridande förmåga.
Bedömning av lungkapillärblod Volym, Membrane spridande kapacitet, och intrapulmonell Arteriovenösa anastomoser under träning
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Tedjasaputra, V., van Diepen, S.,… More

Tedjasaputra, V., van Diepen, S., Collins, S. É., Michaelchuk, W. M., Stickland, M. K. Assessment of Pulmonary Capillary Blood Volume, Membrane Diffusing Capacity, and Intrapulmonary Arteriovenous Anastomoses During Exercise. J. Vis. Exp. (120), e54949, doi:10.3791/54949 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter