Summary
Ettersom bruk av tvungen oscillasjonsteknikk (FOT) i økende grad brukes til å karakterisere respiratorisk mekanikk, er det behov for å standardisere metoder med hensyn til ekkel tekniske retningslinjer og ulike produsentens anbefalinger. En detaljert protokoll er gitt inkludert FOT-vurdering og tolkning for to tilfeller for å lette standardisering av metoder.
Abstract
Det er økende interesse for bruk av tvungen oscillasjonsteknikk (FOT) eller oscillometri for å karakterisere respiratorisk mekanikk hos friske og syke individer. FOT, en komplementær metode for tradisjonell lungefunksjonstesting, benytter en rekke oscillatoriske frekvenser lagt på tidevannspust for å måle det funksjonelle forholdet mellom luftveistrykk og strømning. Denne passive vurderingen gir et estimat av respirasjonssystemmotstand (Rrs) og reaktans (Xrs) som reflekterer henholdsvis luftveiskaliber og energilagring og dissipasjon. Til tross for den nylige økningen i popularitet og oppdaterte tekniske standarder, har klinisk adopsjon vært treg, noe som delvis gjelder mangel på standardisering angående innsamling og rapportering av FOT-data. Målet med denne artikkelen er å adressere mangelen på standardisering på tvers av laboratorier ved å tilby en omfattende skriftlig protokoll for FOT og en tilhørende video. For å illustrere at denne protokollen kan brukes uavhengig av en bestemt enhet, har tre separate FOT-enheter blitt brukt i tilfelle eksempler og videodemonstrasjon. Denne innsatsen er ment å standardisere bruken og tolkningen av FOT, gi praktiske forslag, samt belyse fremtidige spørsmål som må tas opp.
Introduction
Den tvungne svingningsteknikken (FOT) eller svingningen ble først introdusert for over 60 år siden1 og gir måling av respiratorisk mekanikk via eksternt anvendte trykkoscillasjoner lagt oppå under tidevannspust. Kort sagt måles trykk og luftstrøm ved munnen av transdusere over en rekke frekvenser. Spektralanalysen brukes deretter til å bestemme impedans (Zrs) eller amplituden og faseforskjellene mellom trykk og luftstrøm ved hver frekvens2,3. Zrs representerer summen av krefter som motsetter seg trykkoscillasjoner og er vanligvis preget av komponenter av motstand (Rrs) og reaktans (Xrs). Rrs reflekterer de dissipative mekaniske egenskapene til luftveiene (energispredning), mens Xrs reflekterer dynamisk elastans og treghet i luftveiene (energilagring). Zrs vurdering ved flere oscillasjonsfrekvenser tillater videre vurdering av ensartet luftstrømfordeling. For en gjennomgang av FOT-signalbehandling, fysiologiske prinsipper og anvendelser: se European Respiratory Society (ERS) Task Force statements2,4.
FOT er ikke en erstatning for spirometri, snarere en komplementær vurdering av lungefunksjonen. Det kan imidlertid gi flere fordeler i forhold til spirometrisk testing, inkludert målinger utført under tidevannspust (innsatsuavhengig) og potensial for å vurdere de distale eller små luftveiene som ikke er gjennomførbare med spirometri5. Som et resultat har FOT fått betydelig popularitet i barnemiljøet6,7, samt for evaluering av den symptomatiske pasienten med normal eller bevart spirometri8,9,10,11. FOT har også vist klinisk nytte under bronkoprovokasjonstesting der symptomer er sterkere forbundet med FOT enn spirometri12. Videre krever FOT lavere doser av bronkoprovoative midler for å indusere målbare forskjeller i åndedrettsfunksjon13.
I lys av disse funnene har interessen for FOT for klinisk praksis og forskning økt de siste årene. Faktisk, ifølge et Scopus-søk utført i juli 2021 for begrepene 'tvungen oscillasjonsteknikk' eller 'impuls oscillometri', økte median antall publikasjoner på FOT fra 35 per år (2000-2010) til 94 per år (2010-2020). Til tross for denne økningen av interesse, har standardisering i innsamling og rapportering av FOT-data bare nylig fått større oppmerksomhet med de nyeste ERS tekniske standardene for Respiratory Oscillometry4. For tiden er flere FOT-systemer kommersielt tilgjengelige som varierer etter trykksignaltype (f.eks. pseudorandom, impulstog), opptak av epoke, frekvensområde og oppløsning14. Til tross for disse forskjellene kan innsamling og rapportering av FOT-data som utført av teknikeren følge en universell tilnærming som er fokus for det nåværende manuskriptet. Heri er det gitt en standardisert protokoll som er i samsvar med ERS Technical Standards4. Denne protokollen er illustrert gjennom praktiske eksempler med forskning og kliniske data innhentet i vårt laboratorium. Spesielt er fokuset på anvendelse og tolkning av FOT i den kliniske evalueringen av voksen dyspné.
Protocol
Følgende protokoll ble godkjent av Rutgers University Institutional Review Board. Alle frivillige som deltok i denne studien ga skriftlig informert samtykke før all testing.
1. Pre-test forberedelse
- Vurder individet for allergier eller følsomhet overfor munnstykke- eller neseklemmematerialer, for orale eller ansiktssmerter som forhindrer riktig forsegling på munnstykket, for en evne til å følge retninger, og for kjent følsomhet overfor bronkodilatingsmiddelet som skal brukes.
- Forsikre deg om at den enkelte kler seg komfortabelt og avstår fra å trene eller innta et tungt måltid før testing. Se lokale laboratorieretningslinjer for bruk av koffein, tobakksprodukter eller inhalator før testing.
- Utfør FOT først i situasjoner med flere lungefunksjonstester som krever dype pust.
- Utfør testing i et stille og komfortabelt miljø. Forbered forsyninger og materialer før personen ankommer.
- Gi en justerbar stol uten hjul for å sikre at den enkeltes føtter er flate mot gulvet.
- Gi individet et engangs antibakterielt filter og neseklips som skal brukes til testing.
- Følg lokale laboratorieprosedyrer for å donere personlig verneutstyr under testing.
2. Verifisering med impedanstestbelastning
- Finn testbelastningsobjektet før du tester personen.
MERK: Statiske testlaster er gjenstander fra produsenten med kjent impedans (helst med resistive, elastiske og inertialkomponenter) som er spesifikke for hver enhet. Bruk en testbelastning med en impedans på ca. 15 hPa·s· L-1, som overstiger de forventede Zrs for voksne. - Kontroller at testbelastningen er kalibrert fra fabrikken (hvis aktuelt).
MERK: Noen testlaster krever årlig rekalibrering fra fabrikken, så følg protokollen som er beskrevet i enhetshåndboken.- Ta kontakt med produsenten eller kontakt produsenten hvis testbelastningen for verifisering faller ned ved et uhell eller visuelt ser ut til å være skadet.
- Åpne kalibrerings- eller verifiseringsmenyen i programvaren.
- Sett testlastenheten godt inn i FOT-enheten og fullfør verifiseringsprosedyren i henhold til produsentens anbefalinger.
- Se gjennom og lagre bekreftelsesresultatene.
MERK: En vellykket verifisering sikrer at de målte verdiene samsvarer med testbelastningen innenfor en toleranse på ≤ +10% eller ±0.1 hPa·s· L-1. Hvis verifiseringen mislykkes eller gir feil, må du kontrollere at testbelastningen satt riktig inn i FOT-enheten, og at det ikke er noen hindring i strømmen. Se i håndboken for feilsøkingstips. - Kontroller enheten med testbelastningen daglig, eller umiddelbart før testing.
3. Testprosedyre
- Gi standardiserte instruksjoner og demonstrasjon for den enkelte.
- La personen få vite om den omtrentlige varigheten av et enkelt oppkjøp og antall replikeringer som vil bli tatt (se trinn 3.2).
- La personen få vite om følelsene de vil oppleve fra svingningene, for eksempel flagrende eller vibrasjoner i brystet og munnen.
- La personen få vite at enheten vil starte svingninger etter en kort observasjonsperiode for å regulere pusten.
- Be den enkelte om å unngå å svelge i testperioden.
- Be personen om å sitte oppreist med føttene flatt på gulvet og haken vendt opp i løpet av testperioden.
- Be den enkelte om å lage et segl med leppene og tennene på munnstykket via en demonstrasjon.
- Be personen om å holde tungen avslappet.
- Be den enkelte om å plassere åpne håndflater godt mot kinn med fingertupper nær tempelet og tommelen etter mandibulær linje. Be den enkelte om å holde albuene litt flared i en komfortabel posisjon for å sikre brystutvidelse.
- Be den enkelte om å opprettholde regelmessig stille pust på munnstykket til teknikeren ber om å stoppe.
- Utfør målingsøkt
- Følg hygiene- og smittevernstandarder som beskrevet for spirometri15.
- Fest antibakterielt filter til enheten.
MERK: Bruk filtre som oppfyller ATS/ERS-retningslinjene med en motstand <1,5 hPa·s· L-1 med en strømningshastighet som er mindre enn 14 l/s som bekreftet av produsenten. - Gi instruksjoner som beskrevet i trinn 3.1, og sørg for at personen er riktig plassert med neseklemmen på plass og munnen tett forseglet rundt munnstykket på enheten.
- Etter at personen har fullført flere åndedrettssykluser med stabil, passiv og komfortabel tidevannspust, må du sørge for at enheten automatisk begynner å skaffe data. Alternativt kan teknikeren utløse datainnsamling ved hjelp av programvaren.
- Be personen om å komme av munnstykket etter at minst tre artefaktfrie pust er anskaffet under et enkelt oppkjøp.
MERK: For å oppnå tre artefaktfrie åndedrag anbefales en minimum opptaksvarighet på 30 s. Innstillingene for noen FOT-enheter stopper automatisk med en forhåndsdefinert opptaksvarighet og/eller oppnåelse av et visst antall puster (se avsnitt 4 for detaljer om identifisering av artefakter). - Juster hvileintervallene mellom replikeringsmålinger (ca. 60-90 s) etter behov for å unngå fysisk ubehag.
- Alternativt kan du vurdere bronkodilatatorresponsen.
- Administrer salbutamol til individet i samsvar med standard laboratorieprosedyrer for aerosolmedisiner (f.eks. målt doseinhalator, forstøver) og vent i 15 min16.
MERK: Hvis du bruker en målt doseinhalator med avstandsstykke, må du administrere fire separate doser på 100 μg. - Gjenta de samme prosedyrene som før (se trinn 3.2) for å få replikering etter bronkodilatatoren.
- Administrer salbutamol til individet i samsvar med standard laboratorieprosedyrer for aerosolmedisiner (f.eks. målt doseinhalator, forstøver) og vent i 15 min16.
4. Bestemme akseptable målinger
- Identifiser artefakter gjennom visuell inspeksjon. For å gjøre dette, overvåk dybden (tidevannsvolum; Vt) og pustehastighet (åndedrettsfrekvens; fR) i sanntid under oppkjøpet for å visuelt sikre stabile og stille pustemønstre fra replikering til replikering.
MERK: For hver replikering vises gjennomsnittlig Vt, fR eller deres produkt (minuttventilasjon, V̇E) i programvaren. Sammenlign denne verdien mellom replikeringer for å gi individuell tilbakemelding på dybden og pustehastigheten, om nødvendig. - Inspiser replikeringen manuelt for å utelukke artefakter som hoste, svelging, lekkasje eller andre avbrudd for å strømme og trykkspor som kan ses i sanntid.
- Kast eventuelle repliker som inneholder negative motstander.
- Se gjennom automatisk programvareoppdagelse av artefakter.
MERK: Produsenter bruker programvarealgoritmer for å oppdage artefakter og ekskludere hele eller delvise pust (dvs. inspirasjon og utløp). Gjør deg kjent med algoritmene som brukes, og rapporter dette når du oppsummerer data fra en målingsøkt. Ofte innebærer disse algoritmene å identifisere Rrs, Xrs og pustemønstre utenfor normale fysiologiske områder så vel som outliers når du sammenligner pust for pust. - Vurdere variasjon
- Skaff deg minst tre akseptable replikeringer (dvs. de som inneholder ≥3 artefaktfrie pust). Beregn variasjonskoeffisienten i økten (COV) for totale sykepleiere med lavest frekvens (f.eks. Rrs ved 5 Hz).
MERK: COV beregnes ved hjelp av følgende formel:
- Siden akseptabel CoV i økten for voksne er ≤10%, må du få flere replikeringer hvis COV er >10% eller gå videre til trinn 5 hvis COV er ≤10%.
MERK: Å oppnå COV-≤ 10% kan være vanskelig hos personer med luftveissykdom.
- Skaff deg minst tre akseptable replikeringer (dvs. de som inneholder ≥3 artefaktfrie pust). Beregn variasjonskoeffisienten i økten (COV) for totale sykepleiere med lavest frekvens (f.eks. Rrs ved 5 Hz).
5. Rapportering av data
- Inkluder følgende detaljer ved rapportering av FOT-resultater.
- Inkluder enhetsnavn, modell, programvareversjon og produsent.
- Inkluder bølgeform for inngangsremulansfrekvens (f.eks. pseudo-tilfeldig støy, multifrekvens) og tilhørende frekvensområde.
- Inkluder detaljene om subjektive og automatiske kvalitetskontrollprosedyrer som brukes til å bestemme akseptable replikeringer og antall artefaktfrie repliker inkludert.
- Inkluder repeterbarheten eller presisjonen til måling (COV) og cut-off.
- Rapporter gjennomsnittet av replikeringsmålingene som var fri for artefakter og ga en CoV-≤10 % for FOT-parametere.
- Følg laboratoriestandarder for hvilke FOT-parametere som skal rapporteres.
MERK: Selv om det for øyeblikket ikke er konsensus om hvilke FOT-variabler som skal inkluderes, gir ERS Technical Standard et eksempel på hvilke parametere som kan rapporteres som vist i tabell 1 for eksempelresultatene som presenteres nedenfor.
- Følg laboratoriestandarder for hvilke FOT-parametere som skal rapporteres.
- Bruk referanseligninger fra populasjonen som studeres ved hjelp av samme FOT-enhet (hvis tilgjengelig).
MERK: Mange referanseligninger vil anta nøyaktig registrering av alder, kjønn, høyde og vekt14. - Du kan eventuelt rapportere både den absolutte og relative forskjellen hvis FOT ble utført før og etter en bronkodilatator. Inkluder også dosen av salbutamol.
6. Kvalitetskontroll og vedlikehold
- Bruke et kvalitetskontrollprogram ved hjelp av biologiske kontroller (dvs. ≥2 friske, røykfrie personer) som innebærer rutinemessig testing periodisk.
- Etablere en basislinje (gjennomsnittlig ± SD) gjennom oppkjøpet av 10-20 artefaktfrie replikeringsmålinger på forskjellige dager (anskaffet innen 2 uker) fra hver biologiske kontroll.
- Velg en parameter på lav (5 Hz) og mellomfrekvens (20 Hz) for motstand og reaktans som skal følges for kvalitetskontroll. Ved etterfølgende rutinemessig periodisk testing sammenligner du resultatene med basislinjetiltakene.
MERK: Se anbefalt veiledning for lungefunksjonslaboratorier17 for ytterligere detaljer om hvordan du vurderer og vedtar kvalitetssikringsstandarder. Frekvensen av biologisk kontrolltesting (f.eks. ukentlig, månedlig) bør gjenspeile testvolumet i laboratoriet.
- Følg produsentens anbefalinger om regelmessig vedlikehold, for eksempel rengjøring, endring av luftfilter, programvareoppdateringer og fabrikkkalibrering.
Representative Results
For det første presenteres et tilfelle av en sunn voksen som et praktisk eksempel på datainnsamling og hvordan teknikeren velger individuelle målinger for rapportering (eksempel 1). For det andre er det gitt et klinisk eksempel på en pasient som er henvist til uforklarlig dyspné for FOT-oppkjøp før og etter en bronkodilatator med vekt på tolkning (eksempel 2). Vær oppmerksom på at FOT-enheter fra to forskjellige produsenter har blitt brukt målrettet i disse eksempelene for å illustrere en universell tilnærming. Ytterligere detaljer er gitt i materialtabellen.
Eksempel på sak 1
FOT ble utført i en sunn 25 år gammel spansk kvinne (Høyde: 164 cm, Vekt: 84,9 kg). Deltakeren var en aldri-røyker, nektet respiratoriske symptomer, og hadde ingen historie med lungesykdom eller annen betydelig tidligere medisinsk historie. Hun hadde avstått fra koffein (≥8 h) og kraftig trening (≥24 h). Hun hadde en nylig spirometrisk undersøkelse som ble lest som normalt uten tegn på hindring eller begrensning: FEV1 / FVC: 0,88, FEV1: 3,30 L (98% spådd) og FVC: 3,70 L (97% spådd).
Etter å ha forklart og demonstrert testprosedyrer, ble tre FOT-målinger oppnådd med omtrent 1-2 minutter mellom opptakene. Visuell inspeksjon og programvarens kvalitetskontrollalgoritme identifiserte ingen artefakter. Rrs ved 5 Hz for de tre første målingene ble deretter undersøkt for å bekrefte CoV i løpet av økten (individuelle målinger: 3.06, 3.79, 3.46 hPa·s · L-1; gjennomsnitt: 3.44 hPa·s· L-1, standardAvvik: 0,36 hPa·s L-1, CoV = standardavvik / gjennomsnitt = 0,36 / 3,44 = 0,105 * 100 = 10,5%).
Siden COV for de tre første målingene var >10%, var det nødvendig med ytterligere målinger. En fjerde måling ble oppnådd (Rrs ved 5 Hz = 3,40 hPa·s· L-1) og CoV innen økten ble omberegnet ved hjelp av alle målinger (individuelle målinger: 3,06, 3,79, 3,46, 3,40 hPa·s· L-1; gjennomsnitt: 3.43 hPa·s· L-1; standardavvik: 0,30 hPa·s· L-1; CoV = standardavvik / gjennomsnitt = 0,30 / 3,43 = 0,087 * 100 = 8,7 %)
Fordi CoV-kriteriene i økten ble oppfylt, ble gjennomsnittlige FOT-indekser beregnet som gjennomsnittet av målingene. Disse målingene er illustrert i figur 1 og rapportert i tabell 1. I tillegg, for å lette sammenligningen med forventede verdier, presenterer tabell 2 anslåtte verdier på tvers av alle FOT-indekser (der anslåtte verdier er tilgjengelige), lavere grenser for normal (LLN), øvre grenser for normal (ULN), % av predikerte og Z-skår ved hjelp av standard referanseligninger som vurderer alder, kjønn og vekt14.
Eksempel på store og små bokstaver 2
En 48 år gammel kaukasisk mann (Høyde: 185 cm, Vekt: 89 kg) ble henvist til vårt senter for evaluering av kronisk hoste og anstrengelsesdyspné uten åpenbar årsak (f.eks. medisinering, respiratorisk eller kardiovaskulær sykdom, eller mental helsekomorbiditet). Han var en livstidsrøyker, men støttet eksponering for damp, gasser, støv og røyk under en 7 måneders militær utplassering til Irak. Fullstendig lungefunksjonstesting ble utført (dvs. kropps plethysmografi, bronkodilatator spirometri og lungediffuserende kapasitet for karbonmonoksid) og alle resultatene var innenfor normale grenser. FOT ble utført før og 15 min etter administrering av bronkodilatator (4 doser 100 μg salbutamol via målt dose inhalator med avstandsstykke) (figur 2). De enkelte prøvedataene og gjennomsnittsverdiene presenteres i tabell 3 før- og postbronkodilatoradministrasjon; Ettersom hver studie var teknisk akseptabel, rapporteres målingene før og etter bronkodilatatoren, samt deres absolutte og relative forskjell, i tabell 4. I tillegg rapporteres også anslåtte verdier, % av anslått, LLN og ULN ved hjelp av standard referanseligninger som vurderer alder, kjønn og vekt14.
Vi avgrenset variabler rapportert i tabell 3 og tabell 4 for å forenkle illustrasjonen av to begreper: 1) bestemme unormale versus normale responser, og 2) bronkodilatator reversibilitet. For Rrs-målinger anses verdier som overskrider ULN (dvs. forhøyet motstand) som unormale. Her, pre-bronkodilatator Rrs på 4 Hz (3.32 hPa·s· L-1) overstiger ULN (2,59 hPa·s· L-1) og er 155 % av den anslåtte verdien ([3,32 / 2,14] * 100 = 155,14). Etter administrering av bronkodilatator ble sykepleiere ved 4 Hz redusert med 45,78 % over 95 prosentil rapportert av Oostveen et al.14 (dvs. -32 % for sykepleiere ved 4 Hz). Dette svaret indikerer en positiv bronkodilatatorrespons i motstand. I tillegg normaliseres den observerte verdien etter bronkodilatatoren (dvs. ble representativ for det som regnes som en normal verdi) og er 84,1% av den anslåtte verdien ([1,80 / 2,14] * 100 = 84,11).
Xrs ved 4 Hz tolkes forskjellig som observerte verdier er negative. Derfor er unormale verdier de som overskrider LLN (dvs. mer negativ reaktans). Her hadde personen en pre-bronkodilatator (-0,98 hPa·s· L-1) og post-bronkodilatator (-0,83 hPa·s· L-1) verdier som er over LLN (-1,11 hPa·s· L-1). Forskjellen i pre- versus post-bronkodilatator var ca. 15%, som er under den 95. persentil rapportert av Oostveen et al.14 (dvs. +33,8% i Xrs ved 4 Hz). Derfor anses alle Xrs-verdier som normale.
Reaktansområde (eller AX) er det integrerte området med lavfrekvent reaktans og er derfor en positiv verdi. Unormale AX-verdier er de som overskrider ULN, noe som gjenspeiler mer negativ reaktans. Som Xrs ved 4 Hz, pre-bronkodilatator AX (2.77 hPa·s· L-1) og post-bronkodilatator AX (1.23 hPa·s· L-1) er begge under ULN. Selv om det var en reduksjon på -55% fra pre- til post-bronkodilatatorverdi, faller dette under den 95. persentil rapportert av Oostveen et al.14 (dvs. -56,0% for AX ved 4 Hz). Samlet sett anses AX også som normalt.
Figur 1: Respirasjonsmotstand (Rrs) og reaktans (Xrs) som en funksjon av oscillasjonsfrekvens (Hz) hos en frisk voksen. Gjennomsnittlig ± SD for alle replikeringer tegnes inn for Rrs (blå sirkler) og Xrs (røde firkanter) ved hver målte frekvens. Hvert datapunkt representerer total- eller hel-pust-målinger. Data ble samlet inn ved hjelp av en enhet som bruker en pseudorandom, relativ primes signaltype i 5-37 Hz-området. Se materiallisten for mer informasjon om denne enheten. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 2: Pre- og post-bronkodilatator vurdering. Åndedrettsmotstand (Rrs, blå) og reaktans (Xrs, rød) før (åpne sirkler) og etter (åpne trekanter) bronkodilatator administrasjon. Stiplede røde linjer representerer øvre og nedre normalgrense for henholdsvis Rrs og Xrs. Data ble samlet inn ved hjelp av en enhet som bruker en pseudorandomsignaltype i 4-48 Hz-området. Se materiallisten for mer informasjon om denne enheten. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
| Variabel | T1 | T2 | T3 | T4 | Avg | SD |
| Rrs5 | 3.06 | 3.79 | 3.46 | 3.40 | 3.43 | 0.30 |
| Rrs5 (insp) | 3.30 | 3.45 | 3.34 | 3.64 | 3.43 | 0.15 |
| Rrs11 | 2.77 | 4.02 | 3.08 | 2.89 | 3.19 | 0.57 |
| Rrs19 | 2.92 | 3.71 | 3.30 | 3.13 | 3.27 | 0.33 |
| Rrs5-19 | 0.14 | 0.08 | 0.15 | 0.26 | 0.16 | 0.08 |
| Xrs5 | -0.90 | -0.76 | -0.69 | -0.90 | -0.81 | 0.11 |
| Xrs5 (insp) | -1.44 | -0.91 | -0.86 | -1.08 | -1.07 | 0.26 |
| Xrs5 (utt) | -0.63 | -0.46 | -0.55 | -0.77 | -0.60 | 0.13 |
| Delta Xrs5 | -0.81 | -0.45 | -0.31 | -0.31 | -0.47 | 0.24 |
| Xrs11 | -0.04 | -0.09 | 0.00 | -0.09 | -0.06 | 0.04 |
| Xrs19 | 0.92 | 0.86 | 1.12 | 0.94 | 0.96 | 0.11 |
| AX | 2.83 | 2.57 | 2.05 | 2.98 | 2.61 | 0.41 |
| Fres | 11.27 | 11.62 | 10.99 | 11.57 | 11.36 | 0.29 |
| Vt | 0.90 | 0.98 | 0.95 | 0.61 | 0.86 | 0.17 |
Tabell 1: Standardrapportering av utvalgte FOT-parametere: Forsøkssammendrag. Denne tabellen illustrerer alle målinger som replikeres på tvers av forsøk (T1-T4) og sammendragsstatistikken (gjennomsnitt og standardavvik (SD)). Gjennomsnittsverdiene på tvers av alle forsøk brukes til å representere testøkten. Vanlige parametere er oppført under Variabel. Motstand (Rrs) og reaktans (Xrs) er gitt for hele åndedrag på 5, 11 og 19 Hz, samt under inspirasjon på 5 Hz (Rrs5 (insp) og Xrs5 (insp)). Ytterligere parametere rapportert inkluderer reaktansområde (AX) ved 5 Hz, resonansfrekvens (Fres) og tidevannsvolum (Vt).
| Variabel | Spådd | LLN | ULN | Gjennomsnittlig opprinnelig plan | % av forventet | Z-poengsum |
| Rrs5 | 3.76 | - | 4.11 | 3.43 | 91% | -0.34 |
| Rrs5 (insp) | - | - | - | 3.43 | - | - |
| Rrs11 | 2.74 | - | 3.18 | 3.19 | 116% | -0.33 |
| Rrs19 | 3.52 | - | 3.92 | 3.27 | 93% | -0.3 |
| Rrs5-19 | 0.14 | - | - | 0.16 | 118% | 0.05 |
| Xrs5 | -1.37 | -1.50 | - | -0.81 | 59% | 1.32 |
| Xrs5 (insp) | - | - | - | -1.07 | - | - |
| Xrs5 (utt) | - | - | - | -0.60 | - | - |
| Delta Xrs5 | - | - | - | -0.47 | - | - |
| Xrs11 | -0.14 | -0.26 | - | -0.05 | 36% | 0.22 |
| Xrs19 | - | - | - | 0.96 | - | - |
| AX | 4.08 | 5.11 | 2.61 | 64% | -0.64 | |
| Fres | 12.73 | - | 13.14 | 11.36 | 89% | - |
Tabell 2: Standardrapportering av utvalgte FOT-parametere: Referanse og anslåtte verdier. Det er for tiden ingen konsensus om hvilke FOT-parametere som skal inkluderes i en grunnleggende rapport; ERS Technical Standard gir imidlertid et eksempel på hvilke parametere som kan rapporteres4, som er inkludert i den tilhørende tabellen. Denne tabellen illustrerer de gjennomsnittlige målingsverdiene som rapporteres fra testøkten, i tillegg til de tilhørende referanseverdiene som for øyeblikket er tilgjengelige. Vanlige parametere er oppført under Variabel. Motstand (Rrs) og reaktans (Xrs) er gitt for hele åndedrag på 5, 11 og 19 Hz, samt under inspirasjon på 5 Hz (Rrs5 (insp) og Xrs5 (insp)). Ytterligere parametere rapportert inkluderer reaktansområde (AX) ved 5 Hz og resonansfrekvens (Fres). For de parameterne med referanseverdier tilgjengelig14 beregnes også anslåtte, % anslåtte, nedre og øvre grenser for normale verdier (LLN-, ULN- og Z-poengverdier).
| Pre-Bronchodilator | Post-Bronchodilator | |||||||||
| Variabel | T1 | T2 | T3 | Avg | SD | T1 | T2 | T3 | Avg | SD |
| Sykepleiere | 3.34 | 3.21 | 3.42 | 3.32 | 0.11 | 1.81 | 1.89 | 1.69 | 1.80 | 0.10 |
| Xrs | -1.25 | -0.72 | -0.98 | -0.98 | 0.26 | -0.42 | -1.32 | -0.74 | -0.83 | 0.45 |
| AX | 2.50 | 2.02 | 2.79 | 2.44 | 0.39 | 0.73 | 1.95 | 1.01 | 1.23 | 0.64 |
Tabell 3: Tolking av lavfrekvent resistens (Rrs), reaktans (Xrs) og reaktasjonsområde (AX): Forsøkssammendrag. Denne tabellen illustrerer alle målinger som replikeres på tvers av forsøk (pre- og post-bronkodilatator) og deres sammendragsstatistikk (gjennomsnitt og standardavvik (SD)). Gjennomsnittsverdiene på tvers av alle forsøk brukes til å representere testøktens verdier for basislinjegjennomsnitt (pre-bronkodilatator) og postbronkodilatorgjennomsnitt.
| Variabel | Spådd | LLN | ULN | Gjennomsnittlig opprinnelig plan | % av forventet | Gj.snittlig innlegg | % av forventet | Absolutt endring | % endring |
| Sykepleiere | 2.14 | NA | 2.59 | 3.32 | 155% | 1.80 | 84% | 1.52 | -45.78% |
| Xrs | -0.97 | -1.11 | NA | -0.98 | 101% | -0.83 | 86% | -0.15 | 15.31% |
| AX | 2.15 | NA | 3.08 | 2.44 | 113% | 1.23 | 57% | 1.21 | -49.59% |
Tabell 4: Tolking av lavfrekvent resistens (Rrs), reaktans (Xrs) og reaktasjonsområde (AX): Referanse og predikerte verdier. Lavfrekvente (4 Hz) Rrs, Xrs og AX rapporteres sammen med tilsvarende anslåtte verdier, % av predikerte og nedre (LLN) og øvre (ULN) grenser for normal14. Målinger før (Baseline Avg) og etter (Post BD Avg) bronkodilatator presenteres sammen med deres tilsvarende absolutte og relative endring (% Endring).
Discussion
Den nylige ERS Technical Standard på FOT4 understreker behovet for større strenghet og standardisering av måling. Tett overholdelse av flere kritiske trinn før, under og etter testing er nødvendig. Det anbefales at FOT utføres før mer innsatsavhengige manøvrer som krever dype pust som kropps plethysmografi og diffus kapasitet. Sluttbrukerverifisering av testbelastning med kjent impedans kreves minst daglig eller umiddelbart før testing. Klare, konsekvente og presise instruksjoner gitt av opplært personell kan minimere ekstrinsiske variasjoner i datainnsamlingen. Hver forskning eller klinisk laboratorium bør utvikle sin egen protokoll som implementerer de minimale coachingteknikkene som anbefales av ERS tekniske retningslinjer. Det er viktig at sluttbrukerne under hver manøver kan observere, identifisere og korrigere potensielle feil som kan oppstå, for eksempel munnlekkasjer, glottisk lukking, hoste og ustabile pustemønstre. Selv om visse feil kan være vanskelige å evaluere i sanntid, bør sluttbrukere ikke bare avhenge av automatisk deteksjon fra den spesifikke enheten som brukes. Akseptable kriterier satt av produsenten bør gjennomgås grundig, og ytterligere kriterier bør følge ERS-uttalelsene. Selv om hver enhet vil generere en unik rapport, er standardisert rapportering av FOT-parametere mulig og kan lette sammenligning på tvers av laboratorier og studier. Til slutt må strenge kvalitetskontrollprosedyrer, inkludert rutinemessig vurdering av friske biologiske kontroller, utføres i både forskning og kliniske omgivelser.
Streng overholdelse av en standardisert protokoll vil minimere variasjonen i ytelsen. Imidlertid kan det fortsatt være vanskelig å oppnå en COV-≤10%, og kanskje ikke alltid mulig hos de med luftveissykdom. Det er pålagt teknikeren å strebe etter å minimere variasjon, og det er flere strategier å vurdere når en CoV-≤10% ikke kan oppnås. For det første, sørg for at målingen er oppnådd under lignende omstendigheter for hver replikering. Dette inkluderer overvåking av individets holdning, håndplassering og overholdelse av andre instruksjoner. Teknikeren kan vurdere å gjenta innledende instruksjoner, gi ytterligere visuell demonstrasjon og tilby den enkelte et lengre hvileintervall. Basert på erfaring er det funnet at en vanlig grunn til overdreven variasjon inkluderer å vedta en annen sittestilling mellom replikeringsmålinger der enkeltpersoner kan omplassere seg for å oppnå en mer komfortabel posisjon eller belastning for å nå munnstykket. Dette er mest vanlig når du bruker bærbare FOT-enheter som er utformet for å holdes av teknikeren der munnstykkets posisjon ikke er festet. For å løse dette problemet kan fleksible armfester kjøpes, som er designet for å holde elektroniske enheter som kameraer, som raskt kan festes til et skrivebord eller bord og imøtekomme individuell posisjonering. Når teknikeren har sørget for at ytelsen er riktig og konsekvent mellom replikeringsmålinger, bør den innhente flere replikeringer.
I motsetning til spirometri der maksimalt åtte forsøk anbefales for å unngå tretthet, er det ikke noe maksimalt antall repliker som anbefales for FOT sannsynligvis på grunn av sin innsatsuavhengige tilnærming. I praksis får noen etterforskere opptil åtte replikeringsmålinger18, og en lignende tommelfingerregel på opptil 10 målinger brukes i laboratoriet vårt. Etablering av en øvre grense er praktisk talt viktig for å definere slutten av en testøkt. Dette er spesielt relevant for personer med luftveissykdom der CoV over 10 % kan reflektere underliggende sykdomsprosesser i stedet for dårlig innsats. Harkness et al.18 beskrev nylig sin erfaring med disse pasientpopulasjonene og antydet at en mer liberal avskjæring (CoV opptil 20%) fortsatt kan rapporteres for klinisk tolkning. Hvert klinikk- og forskningslaboratorium bør balansere mellom praktiske beslutninger som tidsbegrensning, undersøkes evne og utmattelsesnivå, samt sannsynligheten for å oppnå COV-avskjæringen. En tilnærming å vurdere er implementeringen av et karaktersystem. For eksempel, når minst tre artefaktfrie replikeringsmålinger er hentet fra maksimalt 10 forsøk, bruker du en bokstavkarakter som tilsvarer COV-nivåer - det vil si 'A' ≤10%; 'B' > 10% og ≤15%; 'C' > 15% og ≤20%; og D > 20 %. Ytterligere strategier som skal vurderes kan omfatte endring av programvare- og maskinvareanskaffelsesparametere for å oppnå mer komplette pust. For eksempel har noen produsenter innstillinger for å imøtekomme større opptaksvarigheter og / eller utvidede opptaks epoker for å oppnå mer enn ers-anbefalte minimum tre komplette pust. Ved rapportering av FOT-resultater er det viktig å offentliggjøre alle anskaffelsesparametere for å lette tolkning og sammenligning med annen publisert litteratur. FOT-anskaffelsesparametere undersøkes fortsatt aktivt og vil sannsynligvis resultere i fremtidige endringer i FOT-ytelse og -måling.
I dette dokumentet er målet å fremheve den nyeste teknologien og anvendelsen av FOT, samt gi en standardisert protokoll for testing hos voksne. Det er imidlertid viktig å anerkjenne FOT sine tilknyttede begrensninger. For det første er impedansmålinger spesielt mistenkt for gjenstander som ekstra thoraxpåvirkninger4. Derfor fokuserer den nåværende protokollen på å minimere denne innflytelsen, for eksempel å sikre riktig kinnstøtte under oppkjøpet. I tillegg utelukker forstyrrelser i flyten (f.eks. tunge som dekker munnstykket, svelging, feilpust) nøyaktig måling og resulterer i færre gyldige pust for Zrs-beregninger19. For det andre, selv om FOT er lett å utføre fra pasientens perspektiv, er det utfordrende for teknikeren og klinikeren20 å identifisere disse artefaktene samt tolke produksjonen. For eksempel produserer nåværende FOT-enheter en betydelig mengde data for å karakterisere individets åndedrettsmekanikk; Imidlertid er paucity av referanseverdier og konsensus rundt viktige variabler faktorer som bremser den kliniske adopsjonen. På samme måte, mens det anbefales å oppnå minst tre artefaktfrie forsøk4, hvis mer enn tre forsøk utføres og blir funnet akseptable, er det ingen nåværende konsensus om de anbefalte metodene for å velge hvilke av disse studiene som brukes til å representere testøkten. Som sådan fortsetter den kliniske nytten av FOT i en rekke luftveissykdommer å bli aktivt undersøkt. Til slutt, fra et teknisk perspektiv, er det heterogenitet på tvers av FOT-produsenter med hensyn til følgende: i) frekvensbølgeformer, ii) algoritmer for feildeteksjon, og iii) inter- og intra-pusteanalyser2,21,22,23,24. Mye av de nevnte begrensningene kan løses ved å følge en standardisert protokoll samt gjennomsiktig rapportering av utdata- og registreringsparametere.
Lungefunksjonstester inkluderer tradisjonelt målinger av lungevolumer og kapasiteter, og effektiviteten av gassutveksling, som krever betydelige instruksjoner, samarbeid og innsats fra både sensorer og sensorer. I tillegg blir en blanding av gasser ved ulike konsentrasjoner ofte inhalert under manøvrer, som noen kan vurdere invasive teknikker. Disse kontrastene til FOT, der mekaniske egenskaper til lungene som Rrs, elastans og inertance undersøkes ved hjelp av mindre invasive oscillatoriske frekvenser. Dermed kan FOT tjene som et nyttig tillegg til en omfattende lungefunksjonsvurdering. Fot kan for eksempel ha råd til unik klinisk innsikt i scenarier der symptomene er uforholdsmessige til tradisjonell lungefunksjonstesting som de med yrkeseksponering og/eller uforklarlig dyspné9,11. I tillegg kan FOT også være viktig for screening av personer med høyere risiko for fremtidige lungesykdommer som asymptomatiske røykere25 og de med miljøeksponering26. Til slutt har nyere data identifisert at FOT også kan være unikt nyttig for daglig overvåking av visse sykdomstilstander som treningsindusert bronkokonstriksjon27 og revmatoid artrittrelaterte lungesymptomer28. Den nåværende artikkelen fokuserer på FOT sin anvendelse i den voksne befolkningen, selv om FOT's kliniske og forskningsverktøy har blitt godt beskrevet i barnepopulasjoner så vel som 29,30.
Fremtidige retninger for forskning bør videre fokusere på tekniske og ytelsesmessige aspekter ved FOT, for eksempel standardisering av datapresentasjon og rapportering, samt karakterisering av tilhørende variasjon og repeterbarhet. I kliniske sammenhenger kan FOT brukes mye til vurdering av dyspné og tidlig påvisning av kroniske luftveissykdommer eller systemiske sykdomsrelaterte lunge manifestasjoner i alle aldersgrupper.
Disclosures
Alle forfatterne erklærte ingen økonomiske konflikter.
Acknowledgments
Dette arbeidet ble delvis støttet av kontraktstildeling #10010115CN2 fra Electric Power Research Institute. Innholdet representerer ikke synspunktene til det amerikanske veterandepartementet eller USAs regjering.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Quark i2M | Cosmed | n/a | https://www.cosmed.com/en/products/pulmonary-function/quark-i2m Software (version): PFTSuite (10.0e) Signal Type: Pseudo-random Frequencies (Hz): 4, 6, 8, ..., 48 |
| Resmon Pro | MGC Diagnostics | n/a | https://mgcdiagnostics.com/products/resmon-pro-v3-forced-oscillation-technique Software (version): Pro Full (v3) Signal Type: Pseudorandom, relative primes Frequencies (Hz): 5, 11, 19 |
| Tremoflo C-100 | Thorasys | n/a | https://www.thorasys.com/ Software (version): tremfolo (1.0.43) Signal Type: Pseudo-random, relative primes Frequencies (Hz): 5, 11, 14, 17, 19, 23, 29, 31, 37 |
References
- Dubois, A. B., Brody, A. W., Lewis, D. H., Burgess, B. F. Oscillation mechanics of lungs and chest in man. Journal of Applied Physiology. 8 (6), 587-594 (1956).
- Oostveen, E., et al. The forced oscillation technique in clinical practice: methodology, recommendations and future developments. European Respiratory Journal. 22 (6), 1026-1041 (2003).
- Goldman, M. D., Saadeh, C., Ross, D. Clinical applications of forced oscillation to assess peripheral airway function. Respiratory Physiology & Neurobiology. 148 (1-2), 179-194 (2005).
- King, G. G., et al. Technical standards for respiratory oscillometry. European Respiratory Journal. 55 (2), 1900753 (2020).
- Mead, J.
- Bickel, S., Popler, J., Lesnick, B., Eid, N. Impulse oscillometry: interpretation and practical applications. Chest. 146 (3), 841-847 (2014).
- Starczewska-Dymek, L., Bozek, A., Dymek, T. Application of the forced oscillation technique in diagnosing and monitoring asthma in preschool children. Advances in Respiratory Medicine. 87 (1), 26-35 (2019).
- Berger, K. I., et al. Oscillometry complements spirometry in evaluation of subjects following toxic inhalation. ERJ Open Research. 1 (2), 00043 (2015).
- Butzko, R. P., et al. Forced oscillation technique in veterans with preserved spirometry and chronic respiratory symptoms. Respiratory Physiology & Neurobiology. 260, 8-16 (2019).
- Jetmalani, K., et al. Peripheral airway dysfunction and relationship with symptoms in smokers with preserved spirometry. Respirology. 23 (5), 512-518 (2018).
- Oppenheimer, B. W., et al. Distal airway function in symptomatic subjects with normal spirometry following world trade center dust exposure. Chest. 132 (4), 1275-1282 (2007).
- Zaidan, M. F., Reddy, A. P., Duarte, A. Impedance oscillometry: emerging role in the management of chronic respiratory disease. Current Allergy and Asthma Reports. 18 (1), 3 (2018).
- Broeders, M. E., Molema, J., Hop, W. C., Folgering, H. T. Bronchial challenge, assessed with forced expiratory manoeuvres and airway impedance. Respiratory Medicine. 99 (8), 1046-1052 (2005).
- Oostveen, E., et al. Respiratory impedance in healthy subjects: baseline values and bronchodilator response. European Respiratory Journal. 42 (6), 1513-1523 (2013).
- Graham, B. L., et al. Standardization of spirometry 2019 update. An official American thoracic society and European respiratory society technical statement. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 200 (8), 70-88 (2019).
- Pellegrino, R., et al. Interpretative strategies for lung function tests. European Respiratory Journal. 26 (5), 948-968 (2005).
- Wanger, J., Crapo, R. O., Irvin, C. G. Pulmonary function laboratory management and procedure manual: A project of the American Thoracic Society. 3rd edn. , American Thoracic Society. (1998).
- Harkness, L. M., et al. Within-session variability as quality control for oscillometry in health and disease. ERJ Open Research. 7 (4), 00074 (2021).
- Robinson, P. D., et al. Procedures to improve the repeatability of forced oscillation measurements in school-aged children. Respiratory Physiology & Neurobiology. 177 (2), 199-206 (2011).
- Pham, T. T., Thamrin, C., Robinson, P. D., McEwan, A. L., Leong, P. H. W. Respiratory artefact removal in forced oscillation measurements: A machine learning approach. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 64 (8), 1679-1687 (2017).
- Mori, K., et al. Colored 3-dimensional analyses of respiratory resistance and reactance in COPD and asthma. COPD. 8 (6), 456-463 (2011).
- Tanimura, K., et al. Comparison of two devices for respiratory impedance measurement using a forced oscillation technique: basic study using phantom models. The Journal of Physiological Sciences. 64 (5), 377-382 (2014).
- Alblooshi, A., Alkalbani, A., Albadi, G., Narchi, H., Hall, G. Is forced oscillation technique the next respiratory function test of choice in childhood asthma. World Journal of Methodology. 7 (4), 129-138 (2017).
- Calverley, P. M. A., Farre, R. Putting noninvasive lung mechanics into context. European Respiratory Journal. 42 (6), 1435-1437 (2013).
- Bhattarai, P., et al. Clinical application of Forced Oscillation Technique (FOT) in early detection of airway changes in smokers. Journal of Clinical Medicine. 9 (9), 2778 (2020).
- Berger, K. I., et al. Oscillometry complements spirometry in evaluation of subjects following toxic inhalation. ERJ Open Research. 1 (2), 00043 (2015).
- Seccombe, L. M., Peters, M. J., Buddle, L., Farah, C. S. Exercise-induced bronchoconstriction identified using the forced oscillation technique. Frontiers in Physiology. 10, 1411 (2019).
- Sokai, R., et al. Respiratory mechanics measured by forced oscillation technique in rheumatoid arthritis-related pulmonary abnormalities: frequency-dependence, heterogeneity and effects of smoking. SpringerPlus. 5 (1), 1-12 (2016).
- Starczewska-Dymek, L., Bozek, A., Jakalski, M. The usefulness of the forced oscillation technique in the diagnosis of bronchial asthma in children. Canadian Respiratory Journal. 2018, 7519592 (2018).
- Lauhkonen, E., Kaltsakas, G., Sivagnanasithiyar, S., Iles, R. Comparison of forced oscillation technique and spirometry in paediatric asthma. ERJ Open Research. 7 (1), 00202 (2021).
