我们演示了一项用于进行呼吸振荡测量的标准操作规程,重点介绍了关键的质量控制和保证步骤。
我们演示了一项用于进行呼吸振荡测量的标准操作规程,重点介绍了关键的质量控制和保证步骤。
呼吸振荡测定法是一种不同类型的肺功能检测方法,目前在临床和科研领域中日益广泛应用,用于提供有关肺部力学的信息。呼吸振荡测定可通过三种可接受的潮式呼吸测量完成,且操作时禁忌证极少。通常,年幼儿童以及因认知或身体障碍无法完成肺量测定的患者均能够完成振荡测定。呼吸振荡测定的主要优势在于对患者的配合度要求极低,且在检测小气道功能变化方面比传统肺功能测试更为敏感。目前已有商用设备可供使用,最新的技术指南、标准操作规程以及质量控制/保证指南也已发布,同时已有相应的参考值可供参考。
我们在实施正式的呼吸振荡测定培训计划和标准操作规程前后,进行了振荡测定测试的审核。我们观察到所完成测试的质量有所提高,可接受且可重复的测量次数显著增加。
本文概述并演示了在门诊环境中进行呼吸振荡测量的标准操作规程。我们强调了确保测量结果符合欧洲呼吸学会(ERS)推荐指南所要求的可接受性和可重复性的关键步骤,因为质量控制对测量准确性至关重要。同时讨论了可能遇到的问题和陷阱,并提出了纠正技术错误的建议。
呼吸振荡测定法可测量肺部的阻抗,对呼吸力学的变化极为敏感1,尤其适用于评估外周肺组织和小气道,而这些肺部区域难以通过传统的肺功能检测进行有效评估。
近年来,随着商用设备的普及以及技术规范和质量控制/保证标准的更新2,3,振荡法在临床和科研中的应用日益广泛。然而,截至目前,该技术尚未成为肺功能检测常规手段之一,但随着其临床价值不断被认可,预计未来将得到更广泛的应用。呼吸振荡法的总体目标是在正常呼吸状态下测量呼吸力学参数,并评估现有肺功能检测方法(如肺量计和体积描记法)无法识别的肺功能变化。相较于传统的肺功能检测,振荡法具有多项优势:它可用于婴幼儿、老年人或认知功能障碍患者,这些人群往往无法完成肺量计检测所必需的用力呼气动作。此外,只要受试者能够自主呼吸并佩戴鼻夹,即可进行振荡法检测。与标准肺功能检测不同,振荡法在白内障手术、腹腔内手术或心胸外科手术后,以及急性心肌梗死和心力衰竭后均无使用禁忌。最后,目前市面上部分振荡法设备具有便携性,可在诊断实验室以外的多种场所使用,包括诊所、诊室、床旁或工作场所。
振荡法测量总呼吸阻抗(Zrs)传递至多频振荡压力波1,2,4,5,6阻抗由呼吸阻力的复数和组成(Rrs)和电抗(XrsRrs 反映气道阻力,在健康状态下基本与频率无关4,7,8在小气道疾病中,呼吸道阻力(Rrs)呈现频率依赖性,并在较低频率下增加更为显著5,9,10,以便Rrs的差异 在5至19 Hz频率范围内(R5-19) 或 5 和 20 Hz(R5-20) 表示小气道阻塞以及肺部不同区域通气的异质性 10,11,12. Xrs 反映呼吸系统弹性阻力与惯性阻力的平衡。在较低频率下(例如 5 至 11 Hz),Xrs 反映肺组织和胸壁组织的僵硬度或弹性阻力13,14在较高频率下,Xrs 主要受传导气道内空气柱惯性的影响。共振频率(弗雷斯弹性抗与惯性抗的幅值相等的点即为谐振点。 AX 是Xrs的综合指数,计算方法为5 Hz至Fres之间Xrs-频率曲线下方的面积。AX的单位为弹性阻力,与参与通气的肺容积呈反比。限制性病变和外周不均一性可导致AX增加。在阻塞性和限制性肺疾病中,X5的负值均逐渐增大,同时AX和Fres均升高。4,5参见 图1 用于展示这些指标。
尽管最初主要关注儿童肺功能的测量,但新兴数据显示,振荡法在成人中也提供了有用的临床信息。该技术在临床环境中的应用日益广泛15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45。振荡法在阻塞性肺疾病中的研究最为广泛,已被发现相较于肺量计检查,在哮喘控制评估31,32,33,34,35、症状相关性23,34以及慢性阻塞性肺疾病(COPD)的早期检出36,37,38方面提供更优的诊断信息。本研究团队已证实,振荡法在追踪肺移植术后移植物损伤方面比肺量计检查更为敏感46。多项研究表明,呼吸系统电抗(Xrs),特别是 5 Hz时平均吸气与呼气电抗的差异,可区分间质性肺疾病(ILD)的限制性缺陷与哮喘和COPD47,并可鉴别肺纤维化合并肺气肿与单纯ILD48,49。图2展示了正常、限制性和阻塞性肺疾病的典型振荡图模式。目前,越来越多的研究关注将振荡法作为肺功能检测的另一种常规模式,以补充甚至可能替代部分现有的肺功能监测检测方法50,51。
我们建议,振荡法可用于肺部疾病的筛查、已知阻塞性和限制性肺疾病患者的随访,以及肺移植术后的监测。现有的商用设备适用于低至2岁儿童。目前已有针对更小年龄人群的研究正在进行52,随着该领域的发展,未来可能实现对婴儿和新生儿的评估。
本文的目标是为临床医生、技术人员和科研人员提供一份培训手册,介绍如何按照国际标准操作规程和质量控制指南正确实施振荡法测量。由于大多数商用振荡仪体积较小,振荡法可在多种场所实施。本方案适用于肺功能实验室、医生诊所、门诊部以及其他门诊环境,如工作场所的职业健康单位。
呼吸振荡测量研究已获得大学健康网络研究伦理委员会(REB# 17-5373、17-5652 和 19-5582)的批准。在进行振荡测量测试之前,已从参与者处获得书面知情同意书。
注意:本视频概述了振荡测量法的标准操作程序。我们实验室使用由 Thorasys Thoracic Medical Systems Inc 生产的设备,但无论设备制造商为何,该技术均相同。不同制造商的软件程序各不相同,正如不同的商用肺量计具有各自专有的数据采集与显示软件。以下方案适用于所有呼吸振荡测量设备。建议读者查阅各自商用设备的使用手册,并参考其设备软件的具体操作说明。
1. 检测前患者筛查/准备
2. 仪器/材料准备
3. 患者准备
4. 软件设置
注意:请参阅制造商提供的说明书以获取具体操作指南。
5. 测试步骤
6. 通路可接受性与可重复性
7. 消毒
8. 结果报告
注意:详见图3。
9. 质量控制/质量保证
2017年10月17日至2018年4月6日期间,我们对197次振荡测定测试进行了首次质量保证/质量控制(QA/QC)审核3。尽管所有操作人员在测试患者前均已接受过一小时的讲座培训及现场实操培训,但仍发现了10例(5.08%)不可接受和/或不可重复的测量结果。这些测量结果因咳嗽、舌体阻塞以及变异系数(CoV)超过15%而被排除,符合欧洲呼吸学会(ERS)最初建议的指南标准52。生物质量控制(BioQC)未被常规执行。研究团队随后接受了额外的振荡测定培训,并制定了一套标准操作规程,以确保遵循正确的ERS指南并维持医疗专业性。研究人员被重点强调了BioQC的重要性——该工具用于验证检测设备和操作流程的有效性,并被提醒需定期执行BioQC测试3。后续的QA/QC审核中显示出改进效果。在2018年4月9日至2019年6月30日期间进行的共计1930次振荡测定测试中,仅有3次(0.0016%)为无效测量,其CoV大于15%。在2019年7月2日至2020年3月12日期间,共进行了1779次振荡测定测试,其中9次(0.005%)被视为不可接受,包括存在声门闭合、漏气以及CoV大于15%的测量结果。详见表1以获取更多信息。
自2018年4月加强生物质量控制(BioQC)以来,研究人员定期开展BioQC检测。在本中心,四名健康的非吸烟个体在最初2周内每日进行振荡测量法检测,以获取至少10次测量值,计算平均值及其上下限(±2SD,即标准差),并确保两台实验室振荡测量设备测得的呼吸系统阻力(Rrs)变异系数≤10%。2021年8月30日,我们发现某名个体的一次BioQC测量值超出了其自身平均值±2SD范围。该个体测得的R5值为3.36 cmH₂O/L/s。2O·s/L(空心圆),而R5的均值来自最近20次记录,为4.95 cmH2O·s/L ±2SD(虚线,下限4.03,上限5.86; 图 4)。另一名个体在同一天使用同一台振荡测量设备进行了BioQC检测,其测得的R5值同样超出均值±2SD范围。这些结果提示问题与仪器本身有关,而非操作流程所致。随后,我们联系了设备制造商并将设备送修。设备修复返回后,于2021年10月15日重新进行BioQC检测,以确认其R5测量值已恢复至个体正常范围内,方可重新在本实验室投入使用。

图 1:显示阻抗随频率变化的振荡图,包含阻力曲线(实线)和电抗曲线(虚线),以及测量时所用频率点(每条曲线上实心和空心圆圈所示)。 图中展示了电抗面积(AX,阴影区域)、共振频率(Fres. X)以及 5 Hz 至 19 Hz 之间的阻力(R5-19;双箭头所示)。请点击此处查看此图的放大版本。

图 2:正常(A)、限制性(B)和阻塞性(C)肺部疾病的典型振荡图模式差异。 注意在限制性肺病(B)中,容抗曲线向右偏移(空心圆,虚线);在阻塞性振荡图(C)中呈现喇叭形模式,阻力曲线(实心圆和实线)上移,R5-19 增加,同时阻力曲线(虚线;空心圆)向下并向右偏移。请点击此处查看此图的放大版本。

图3:本机构振荡法检测报告的标准模板。 我们采用标准化的X-Y坐标轴显示振荡图,并使用不同颜色突出显示相关的支气管扩张剂使用前和使用后的测量值,以方便结果解读。请点击此处查看该图的放大版本。

图 4:一名个体在 2020 年 5 月至 2021 年 11 月期间 R5 测量值的生物学质量控制(BioQC)汇总。 在 2021 年 8 月 30 日观察到一个超出该个体均值(实心灰线)±2SD(虚线)范围的测量值(空心圆)。请点击此处查看该图的放大版本。
| 首次审核 | 第二次审核 | 第三次审核 | |
| 2017年10月17日至2018年4月6日 | 2018年4月9日至2019年6月30日 | 2019年7月2日至2020年3月12日 | |
| 有效 | 187 | 1927 | 1770 |
| 无效 | 10 | 3 | 9 |
表1:三个时间点振荡测量法检测可接受性的比较
在首次审计后,相关人员接受了关于振荡测量法操作的再培训。我们还在肺功能实验室实施了振荡测量法的标准操作规程。符合可接受质量控制标准的检测比例显著提高,并在后续时间内保持稳定。这些结果表明,制定并遵循标准操作规程和质量控制指南具有显著成效。
补充表 1。 肺量测定法的禁忌证53,54 请点击此处下载该表格。
补充表 2. 肺功能检查前支气管扩张剂的停用时间53,54 请点击此处下载该表格。
补充表 3. 支气管激发试验前支气管扩张剂的停用时间53,55 请点击此处下载该表格。
高质量振荡测量法中的关键步骤可分为患者、设备和操作者三个领域。确保患者处于放松和舒适的状态,以获得静息功能残气量下的测量数据至关重要。患者的体位非常重要;应确保患者坐直,双脚平放于地面,且双腿不交叉。正确使用面颊和下颌支撑、妥善佩戴鼻夹,并确保嘴唇紧闭包住咬嘴,可避免气体分流和漏气1,2,3。设备在使用前必须经过校准和验证。操作者必须能够识别可接受与不可接受的记录结果,并能排查导致不可接受读数或伪影的根本原因,以确保报告的测量值变异系数(CoV)≤10%1,2,3。必须持续进行质量控制与保证,不仅确保振荡测量设备的有效性,也保障检测本身的质量。
对操作人员进行培训,使其能够识别由吞咽、泄漏和分流等常见伪影所产生的图形模式,将有助于及时重复测量,从而获得高质量的检测结果。在某些情况下,振荡法可在不同的肺容积下进行(例如仰卧位)。在此类情况下,本方案中所述的所有步骤仍然适用。
尽管振荡法是一种更简便、更快速的肺功能检测方式,但如果偏离标准化操作流程和质量控制步骤,仍会导致测量结果及相应解读出现错误。本方案基于本中心所使用的设备制定。不同设备间振荡法的操作过程基本相同,但在校准和技术软件应用方面可能存在差异。建议读者参考各类仪器的使用手册进行操作。
与肺量测定法相比,振荡法操作更快、更简便。此外,由于振荡法在正常呼吸过程中即可完成,因此即使存在语言、身体和/或认知障碍而无法完成肺量测定法所需的用力呼气动作的幼儿和成人,仍可接受振荡法检查。在一些医疗中心,振荡法已取代肺量测定法作为肺部疾病的初筛工具。加强振荡法操作的培训将有助于推动其作为诊断工具的广泛应用,并确保所开展检测的质量控制。
尽管震荡测量法是一种快速且简便的技术,但仍需要进行质量控制,以确保测量结果的准确性和可重复性。通过遵循国际指南,可以对科研和临床中的震荡测量数据进行恰当解读,从而使研究结果适用于不同患者群体。
CWC 已获得由 Thorasys Thoracic Medical Systems Inc. 赞助的网络研讨会的讲课费用,并从 Theravance Biopharma, Inc. 获得咨询费。
本研究由CIHR-NSERC合作健康研究项目(CWC)、Pettit Block Term基金(CWC)、肺健康基金会以及加拿大肺脏协会——呼吸合一:联合健康基金(JW)资助。我们感谢参与我们振荡测量法研究的众多受试者,他们使我们得以在开展振荡测量法方面积累专业知识。
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| Accel Prevention 消毒湿巾 - 160 片/罐 | Diversey Care | 100906721 | https://diversey.com/en/ |
| clearFlo F-100 - 100 个 Airwave 振荡测量滤芯 | Thorasys | 101635 | https://www.thorasys.com/ |
| 带垫片的鼻夹,"Snuffer",每箱 1000 个 | McArthur Medical Sales Inc. | 785-1008BULK | https://mcarthurmedical.com/ |
| Tremoflo C-100 Airwave 振荡测量系统 | Thorasys | 101969 | https://www.thorasys.com/ 软件版本:1.0.43 build 43 信号类型:伪随机,相对质数 频率 (Hz):5, 10, 11, 14, 17, 19, 23, 29, 31, 37 |
| Tremoflo C-100 校准参考负载 15 cm H2O·s/L | Thorasys | 101059 | https://www.thorasys.com/ |
申请许可以重复使用本 JoVE 文章的文本或图表
申请许可