Beurteilung der Lungen Kapillarblutentnahmesystem Volumen, Membrandiffusionskapazität und Intrapulmonale arteriovenöse Anastomosen während des Trainings

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, die pulmonale vaskuläre Reaktion auf Bewegung unter Verwendung mehrerer Fraktionen von eingeatmeten Sauerstoff- oder FiO2-Diffusionskapazitäten und kontrastmittelverstärkter Echokardiographie zu beurteilen. Diese Methode hilft uns besser zu verstehen, wie der Lungenkreislauf auf den Stress des Trainings reagiert. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie auf eine Vielzahl von experimentellen, klinischen und pharmakologischen Erkrankungen angewendet werden kann, einschließlich während des Trainings bei Teilnehmern mit Herz- oder Lungenerkrankungen.

Wade Michaelchuk und Sophie Collins, Doktoranden in meinem Labor, werden die Technik des Atemanhaltens vorführen. Die Kontrast-Echokardiographie-Technik wird von Dr. Sean van Diepen, Kardiologe, durchgeführt. Bevor Sie mit dem Eingriff beginnen, verwenden Sie ein Luftsauerstoffmischsystem, um einen nicht diffundierenden 60-Liter-Douglasie-Beutel mit 40 % Sauerstoff und einen mit 60 % Sauerstoff zu füllen.

Befestigen Sie zwei Dreiwege-Absperrhahnventile mit großer Bohrung zur Modulation der eingeatmeten Gase und verwenden Sie flexible, nicht komprimierende Schläuche, um die Douglasie-Beutel mit dem Ventilsystem zu verbinden. Schließen Sie dann das Ventilsystem an ein Zweiwege-T-förmiges Nicht-Rückatmungsventil an, das mit der Prüfgasansaugbaugruppe des Massendurchflusssensors verbunden ist. Schalten Sie das Voratemventil und den Kohlenmonoxid-Gaswähler auf die entsprechende Ausrichtung für den ausgewählten FiO2 und weisen Sie den Probanden an, mit der Intensität des Interesses mit dem Radfahren zu beginnen und dabei eine Herzfrequenz zwischen plus oder minus drei Schlägen pro Minute beizubehalten.

Sobald der Steady State erreicht ist, befestigen Sie die Nasenklammern und das Mundstück an der Person und lassen Sie die Person fünf Atemzüge lang normal atmen aus dem 40%igen Sauerstoff-Douglasie-Beutel. Weisen Sie den Probanden nach dem fünften Atemzug an, bis zur vollen Lungenkapazität einzuatmen und dann bis zum Restvolumen auszuatmen. Wenn das Lungenvolumen ein Plateau erreicht, drücken Sie F1 auf der Tastatur des Ventilsystems, um zum Kohlenmonoxidgas zu wechseln, und weisen Sie den Probanden an, drei Sekunden lang weiter auszuatmen, gefolgt von der Einatmung des Kohlenmonoxidgases bis zur gesamten Lungenkapazität.

Atmen Sie tief ein, blasen Sie es ganz raus, drücken Sie weiter, drei, zwei, eins und kräftig einatmen, hoch, hoch, hoch, hoch, hoch, hoch, hoch, hoch, hoch, sechs, fünf, vier - Countdown ab sechs Sekunden. Drei, zwei, eins, blasen Sie es aus - und weisen Sie das Subjekt an, wieder bis zum Restvolumen auszuatmen. Gut, atmen Sie normal.

Überwachung der Methanverfolgung während der Ausatmung, um sicherzustellen, dass die Steigung horizontal ist. Der Erfolg dieses Schritts hängt von der Geschicklichkeit des Testers und der Fähigkeit des Probanden ab, Befehlen zu folgen und während des Atemanhaltens ruhig zu bleiben. Wir empfehlen Ihnen, das Timing des Atemanhaltens mit dem Probanden zu üben, bevor Sie dieses Verfahren versuchen.

Entfernen Sie nun das Mundstück und lassen Sie den Probandenzyklus mindestens zwei weitere Minuten lang durchlaufen, damit das restliche Kohlenmonoxid ausgewaschen werden kann. Wiederholen Sie dann die Manöver zum Anhalten des Atems für die verbleibenden FiO2s. Um ein qualitativ hochwertiges Manöver zu gewährleisten, vergewissern Sie sich, dass das Alveolarvolumen innerhalb von 5 % der vorherigen Versuche liegt und dass die Atemanhaltezeit etwa sechs Sekunden beträgt.

Bei der Rekrutierung von intrapulmonaler arteriovenöser Anastomose (IPAVA) wird zunächst ein intravenöser 20-Gramm-Katheter in eine der antekubitalen Venen des Probanden eingeführt. Verwenden Sie dann ein sechs Zoll langes Stück Verlängerungsschlauch, um den Katheter an einem Drei-Wege-Absperrhahn zu befestigen, und verbinden Sie zwei 10-Milliliter-Spritzen mit dem Absperrhahn. Um den intravenösen Kontrast zu erzeugen, kombinieren Sie 10 Milliliter sterile Kochsalzlösung mit null Komma fünf Millilitern Luft und bewegen Sie die beiden Spritzen schnell durch den Absperrhahn hin und her, bis die Blasen schließlich suspendiert sind.

Weisen Sie den Probanden an, die Radfahrübung mit einer Intensität von 100 Watt zu beginnen. Sobald der Steady State erreicht ist, lassen Sie von einem erfahrenen Kardiologen eine standardmäßige apikale Vier-Kammer-Ansicht des Herzens anfertigen. Bewegen Sie die Kochsalzlösung weiter, bis der Kardiologe bereit ist für die Aufzeichnung.

Injizieren Sie dann das Kontrastmittel, während der Kardiologe die Vier-Kammer-Ansicht beibehält, und zeichnen Sie 15 Herzzyklen auf, nachdem der Kontrast im rechten Ventrikel nachgewiesen wurde. Die Qualität des Ultraschallbildes hängt von der technischen Fähigkeit des Sonographen ab, während des Trainings ein akzeptables Bild aller vier Herzkammern zu erhalten. Lassen Sie dann einen Echokardiographen, der für experimentelle Bedingungen verblindet ist, die Echokardiogramme auf das Vorhandensein von IPAVAs interpretieren.

Das kapillare Blutvolumen und die Diffusionskapazität nehmen mit zunehmender Trainingsintensität zu, was dem Bedarf an einer erweiterten Diffusionskapazität für einen höheren Sauerstoffverbrauch entspricht. In diesem repräsentativen Experiment zeigen die echokardiographischen Daten keine IPAVA-Rekrutierung in Ruhe, sondern mit einem IPAVA-Score, der mit zunehmender Trainingsintensität zunimmt. Bei dieser Aufnahme des ruhenden Herzens eines Probanden kann man sich deutlich vorstellen, wie das Kontrastmittel in die rechte Herzkammer eintritt.

Auch nach fünf Herzzyklen ist kein Kontrast in der linken Herzkammer zu beobachten, so dass dieser Teilnehmer einen Ruhe-IPAVA-Score von null hat. Hier sind repräsentative Aufnahmen von Vierkammer-Kontrast-Echokardiographen dargestellt. Beachten Sie, dass mit zunehmender Trainingsintensität der intrapulmonale arteriovenöse Anastomosenwert von Null in Ruhe auf drei bei höchster Trainingsintensität ansteigt.

Einmal gemeistert, kann diese Technik innerhalb von zwei Stunden abgeschlossen werden. Beim Versuch dieses Verfahrens ist es wichtig, daran zu denken, den Freiwilligen in der richtigen Atemtechnik und dem richtigen Timing zu schulen. Im Anschluss an dieses Verfahren können weitere Interventionen, wie z.B. eine Medikamenteninfusion, genutzt werden, um Fragen zum Lungenkreislauf zu beantworten.

Nach ihrer Entwicklung ebnete diese Technik den Weg für Forscher auf dem Gebiet der Lungenphysiologie, um die Determinanten der Lungendiffusionskapazität beim Menschen zu erforschen. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie das Lungengefäßsystem in Ruhe und während des Trainings beurteilen können. Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit mit Kohlenmonoxid äußerst gefährlich sein kann und dass bei diesem Verfahren immer Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden sollten, wie z. B. die richtige Belüftung des Raums.