강제 진동 기술(FOT)의 사용이 호흡기 역학의 특성화에 점점 더 활용됨에 따라 초기 기술 지침 및 다양한 제조업체의 권장 사항에 대한 방법을 표준화할 필요가 있습니다. 방법의 표준화를 용이하게 하기 위해 두 가지 사례에 대한 FOT 평가 및 해석을 포함한 자세한 프로토콜이 제공됩니다.
이 논문에서
요약
초록
건강하고 병든 개별에 있는 호흡 역학을 특성화하기 위하여 강제 진동 기술 (FOT) 또는 진동의 사용에 대한 관심이 증가하고 있습니다. FOT는 전통적인 폐 기능 테스트에 대한 보완적인 방법으로 조수 호흡에 겹쳐진 다양한 진동 주파수를 사용하여 기도 압력과 흐름 사이의 기능적 관계를 측정합니다. 이 수동 평가는 기도 구경과 에너지 저장 및 소멸을 각각 반영하는 호흡기 내성(Rrs) 및 반응(Xrs)의 추정치를 제공합니다. 최근 인기가 증가하고 기술 표준이 업데이트되었음에도 불구하고 FOT 데이터의 수집 및 보고에 관한 표준화가 부족한 것과 관련된 임상 채택이 느렸습니다. 이 문서의 목표는 FOT및 동반 비디오에 대한 포괄적인 서면 프로토콜을 제공하여 실험실 전반에 걸친 표준화부족을 해결하는 것입니다. 특정 장치에 관계없이 이 프로토콜을 활용할 수 있음을 설명하기 위해 사례 예제 및 비디오 데모에 3개의 별도의 FOT 장치가 사용되었습니다. 이러한 노력은 FOT의 사용 및 해석을 표준화하고, 실질적인 제안을 제공하고, 해결해야 할 향후 질문을 강조하기 위한 것입니다.
서론
강제 진동 기술(FOT) 또는 진동법은 60년 전에 처음 도입되었으며 조수 호흡 중에 겹쳐진 외부적으로 적용된 압력 진동을 통해 호흡기 역학의 측정을 제공합니다. 간단히 말해서, 압력과 기류는 주파수의 범위에 걸쳐 트랜스듀서에 의해 입에서 측정됩니다. 스펙트럼 분석은 각 주파수2,3에서 임피던스 (Zrs) 또는 압력과 기류 사이의 진폭 및 위상 차이를 결정하는 데 사용됩니다. Zrs는 압력 진동에 반대하는 힘의 합을 나타내며 일반적으로 저항 (Rrs) 및 반응 (Xrs)의 구성 요소를 특징으로합니다. Rrs는 호흡기(에너지 소멸)의 기계적 특성을 반영하는 반면 Xrs는 호흡기 시스템의 동적 엘라스트및 관성을 반영합니다(에너지 저장). 여러 진동 주파수에서 Zrs 평가를 통해 공기 흐름 분포의 균일성을 더욱 평가할 수 있습니다. FOT 신호 처리, 생리 원리 및 응용 프로그램에 대한 검토: 유럽 호흡기 학회(ERS) 태스크 포스 성명서2,4을 참조하십시오.
FOT는 폐 기능의 보완적인 평가인 폐법을 대체하는 것이 아닙니다. 그러나 조수 호흡(노력 독립적) 동안 수행되는 측정과 폐계로는 불가능하지 않은 탈실 또는 작은 기도를 평가할 수 있는 가능성을 포함하여 첨탑 테스트에 비해 몇 가지 이점을 제공할 수 있습니다. 그 결과, FOT는 소아 설정6,7에서 상당한 인기를 얻었으며, 정상 또는 보존된 폐로를 가진 증상 환자의 평가를 위해8,9,10,11로 상당한 인기를 얻고 있다. FOT는 또한 증상이 spirometry12보다 FOT와 더 강하게 연관되는 기관지 도발 테스트 중에 임상 유틸리티를 입증했습니다. 더욱이, FOT는 호흡기 기능13에 있는 측정 가능한 다름을 유도하기 위하여 기관지 자극제의 더 낮은 복용량을 필요로 합니다.
이러한 사실 인정에 비추어, 임상 사례 및 연구를 위한 FOT에 대한 관심은 최근 몇 년 동안 급증했습니다. 실제로 2021년 7월 '강제 진동 기법' 또는 '충동 진동법'이라는 용어에 대한 Scopus 검색에 따르면 FOT의 평균 발행건수는 연간 35건(2000-2010년)에서 연간 94건(2010-2020년)으로 증가했습니다. 이러한 관심의 급증에도 불구하고 FOT 데이터의 수집 및 보고 표준화는 최근 호흡기 Oscillometry4에 대한 ERS 기술 표준으로 더 큰 관심을 받고 있습니다. 현재, 여러 FOT 시스템은 압력 신호 유형(예: 의사 랜덤, 임펄스 의 열차), 기록 시대, 주파수 범위 및 resolution14에 따라 다양한 상용으로 사용할 수 있습니다. 이러한 차이에도 불구하고 기술자가 수행한 FOT 데이터의 수집 및 보고는 현재 원고의 초점인 보편적인 접근 방식을 따를 수 있습니다. 본 명세서에서, ERS 기술 표준4와 일치하는 표준화된 프로토콜이 제공됩니다. 이 프로토콜은 실험실에서 획득한 연구 및 임상 데이터를 가진 실용적인 예를 통해 설명됩니다. 구체적으로, 초점은 성인 호흡 곤란의 임상 평가에서 FOT의 적용 및 해석에 있습니다.
프로토콜
다음 프로토콜은 러트거스 대학 기관 검토 위원회에 의해 승인되었다. 이 연구에 참여하는 모든 자원 봉사자는 모든 테스트전에 서면 통보 된 동의를 제공했습니다.
1. 사전 테스트 준비
- 마우스피스 또는 코 클립 재료에 대한 알레르기 또는 민감성, 마우스피스에 적절한 밀봉을 방지하는 경구 또는 안면 통증, 방향을 따르는 능력 및 사용되는 기관지 확장제에 대한 알려진 민감도에 대해 개별을 평가합니다.
- 개별 드레스가 편안하게 옷을 입고 테스트하기 전에 무거운 식사를 운동하거나 섭취하지 않도록하십시오. 테스트 하기 전에 카페인, 담배 제품 또는 흡입기의 사용에 관한 로컬 실험실 정책을 참조 하십시오.
- 심호흡이 필요한 여러 폐 기능 테스트의 상황에서 FOT를 먼저 수행하십시오.
- 조용하고 편안한 환경에서 테스트를 수행합니다. 개인이 도착하기 전에 물품과 자재를 준비합니다.
- 바퀴가 없는 조절 가능한 의자를 제공하여 개인의 발이 바닥에 평평하도록 합니다.
- 개인에게 일회용 항균 필터와 코 클립을 테스트에 사용할 수 있도록 제공합니다.
- 테스트 시 개인 보호 장비를 착용하기 위한 현지 실험실 절차를 준수합니다.
2. 임피던스 테스트 부하 검증
- 개별을 테스트하기 전에 테스트 로드 개체를 찾습니다.
참고: 정적 테스트 하중은 각 장치에 특정한 알려진 임피던스(저항, 탄성 및 관성 구성 요소)를 가진 제조업체에서 제공된 개체입니다. 약 15hPa·s의 임피던스로 테스트 하중 사용 L-1, 이는 성인에 대 한 예상 된 Zrs를 초과. - 테스트 부하가 공장 보정(해당하는 경우)인지 확인합니다.
참고: 일부 테스트 로드에는 연간 공장 재보정이 필요하므로 장치 설명서에 설명된 프로토콜을 따릅니다.- 확인을 위해 테스트 하중이 실수로 삭제되거나 시각적으로 손상된 경우 설명서를 참조하거나 제조업체에 문의하십시오.
- 소프트웨어 내에서 교정 또는 확인 메뉴를 엽니다.
- 테스트 로드 장치를 FOT 장치에 단단히 삽입하고 제조업체의 권장 사항에 따라 검증 절차를 완료합니다.
- 확인 결과를 검토하고 저장합니다.
참고: 성공적인 검증을 통해 측정값은 ≤+10% 또는 ±0.1 hPa/s의 허용 오차 내의 테스트 부하와 일치하도록 보장합니다. L-1. 확인에 실패하거나 오류가 발생하면 테스트 로드가 FOT 장치에 제대로 배치되었는지 확인하고 흐름에 방해가 되지 않습니다. 문제 해결 팁은 설명서에 문의하십시오. - 매일 또는 테스트 직전에 테스트 로드가 있는 장치를 확인합니다.
3. 테스트 절차
- 개인에 대한 표준화된 지침 및 데모를 제공합니다.
- 개인에게 단일 획득의 대략적인 지속 시간 및 취할 복제 횟수에 대해 알려주십시오(3.2단계 참조).
- 개인에게 진동, 즉 가슴과 입의 진동에서 경험할 수 있는 감각에 대해 알려주십시오.
- 개별에게 장치가 호흡을 통제하는 관찰의 짧은 기간 후에 진동을 시작할 것이라는 점을 알려.
- 개별에게 시험 기간 동안 삼키지 않도록 지시합니다.
- 개별에게 바닥에 발을 평평하게 하고 턱이 테스트 기간 동안 위로 향하도록 지시합니다.
- 개인에게 데모를 통해 마우스피스에 입술과 치아가 있는 씰을 만들도록 지시합니다.
- 개인에게 혀를 편안하게 유지하라고 지시한다.
- 개인에게 사원 근처에 손끝으로 뺨에 손바닥을 단단히 놓고 하악선에 엄지 손가락을 두라고 지시한다. 개별에게 팔꿈치를 편안한 자세로 약간 플레어하여 가슴 팽창을 보장하도록 지시합니다.
- 기술자가 멈출 때까지 마우스피스에 정기적으로 조용히 호흡하도록 개인에게 지시합니다.
- 측정 세션 수행
- 폐로법15에 대해 설명한 바와 같이 위생 및 감염 제어 표준을 준수합니다.
- 항균 필터를 장치에 부착합니다.
참고: ATS/ERS 가이드라인에 부합하는 필터를 사용하여 저항 <1.5 hPa·s) 제조업체에서 확인한 대로 14L/s 미만의 유량의 L-1. - 3.1 단계에서 설명된 대로 지침을 제공하고 개인이 코 클립과 함께 올바르게 배치되었는지 확인하고 마우스피스 주위에 단단히 밀봉된 입을 갖습니다.
- 개인이 안정적이고 수동적이며 편안한 조수 호흡의 여러 호흡 주기를 완료한 후 장치가 자동으로 데이터 수집을 시작하도록 합니다. 또는 기술자가 소프트웨어를 사용하여 데이터 수집을 트리거할 수 있습니다.
- 한 번의 인수 중에 적어도 세 번의 아티팩트 없는 호흡을 획득한 후 개인에게 마우스피스에서 내려오라고 지시한다.
참고: 세 개의 아티팩트 없는 호흡을 얻으려면 최소 30s의 기록 지속 시간을 권장합니다. 일부 FOT 장치의 설정은 미리 정의된 기록 기간 및/또는 특정 수의 호흡 달성에서 자동으로 중지됩니다(아티팩트 식별에 대한 자세한 내용은 섹션 4 참조). - 물리적 인 불편을 피하기 위해 필요에 따라 복제 측정 (약 60-90 s) 사이의 나머지 간격을 조정합니다.
- 선택적으로 기관지 확장제 응답을 평가합니다.
- 에어로졸 약물(예: 계량 용량 흡입기, 분무기)에 대한 표준 실험실 절차에 따라 개인에게 살부타몰을 투여하고 15분16을 기다립니다.
참고: 스페이서와 함께 계량 용량 흡입기를 사용하는 경우 100 μg의 4개의 개별 투여량을 투여하십시오. - 기관지 확장후 복제를 얻기 위해 이전과 동일한 절차를 반복합니다(3.2단계 참조).
- 에어로졸 약물(예: 계량 용량 흡입기, 분무기)에 대한 표준 실험실 절차에 따라 개인에게 살부타몰을 투여하고 15분16을 기다립니다.
4. 허용 가능한 측정 결정
- 육안으로 검사를 통해 아티팩트를 식별합니다. 이렇게 하려면 깊이(조수 부피)를 모니터링합니다. Vt) 및 호흡 속도 (호흡 주파수; fR) 수집 하는 동안 실시간으로 시각적으로 복제에서 안정적이 고 조용한 호흡 패턴을 보장 합니다.
참고: 각 복제에 대해 평균 Vt, fR 또는 해당 제품(분 환기, V)이 소프트웨어 내에 표시됩니다. 필요한 경우 호흡의 깊이와 속도에 대한 개별 피드백을 제공하기 위해 복제 간에 이 값을 비교합니다. - 복제본을 수동으로 검사하여 기침, 삼키기, 누출 또는 기타 중단과 같은 아티팩트를 제외하여 실시간으로 볼 수 있는 흐름 및 압력 추적을 제거합니다.
- 음의 저항이 포함된 복제를 폐기합니다.
- 아티팩트의 자동 소프트웨어 감지를 검토합니다.
참고: 제조업체는 아티팩트를 감지하고 전체 또는 부분 호흡(예: 영감 및 만료)을 제외하기 위한 소프트웨어 알고리즘을 사용합니다. 적용된 알고리즘에 익숙해지고 측정 세션의 데이터를 요약할 때 이를 보고하십시오. 종종, 이러한 알고리즘은 호흡을 비교할 때 일반적인 생리 범위뿐만 아니라 이상값 이외의 Rrs, Xrs 및 호흡 패턴을 식별하는 것을 포함합니다. - 가변성 평가
- 적어도 세 개의 허용 가능한 복제를 획득하십시오(예: 아티팩트가 없는 호흡≥함유). 가장 낮은 주파수(예: 5Hz의 Rrs)에서 총 Rrs에 대한 세션 내 변동 계수(CoV)를 계산합니다.
참고: CoV는 다음 수식을 사용하여 계산됩니다.
- 성인을 위한 세션 내 CoV는 ≤10%이기 때문에, CoV가 >10%인 경우 추가 복제를 얻거나 CoV가 ≤10%인 경우 5단계로 진행하십시오.
참고: CoV ≤10%를 달성하는 것은 기도 질환을 가진 개인에게 어려울 수 있습니다.
- 적어도 세 개의 허용 가능한 복제를 획득하십시오(예: 아티팩트가 없는 호흡≥함유). 가장 낮은 주파수(예: 5Hz의 Rrs)에서 총 Rrs에 대한 세션 내 변동 계수(CoV)를 계산합니다.
5. 데이터 보고
- FOT 결과를 보고할 때 다음 세부 정보를 포함합니다.
- 장치 이름, 모델, 소프트웨어 버전 및 제조업체를 포함합니다.
- 입력 자극 주파수 파형(예: 의사 랜덤 노이즈, 다중 주파수) 및 관련 주파수 범위를 포함한다.
- 허용 가능한 복제를 결정하는 데 사용되는 주관적이고 자동적인 품질 관리 절차에 대한 세부 정보와 아티팩트 없는 복제 수가 포함됩니다.
- 측정(CoV) 및 컷오프의 반복성 또는 정밀도를 포함합니다.
- 아티팩트가 없고 FOT 매개 변수에 대한 CoV ≤10%를 제공한 복제 측정의 평균을 보고합니다.
- 보고할 FOT 매개 변수에 대한 실험실 표준을 준수합니다.
참고: 현재 FOT 변수를 포함해야 하는 합의는 없지만, ERS 기술 표준은 아래에 제시된 사례 예제 결과에 대해 표 1 에 표시된 바와 같이 보고될 수 있는 매개 변수의 예를 제공합니다.
- 보고할 FOT 매개 변수에 대한 실험실 표준을 준수합니다.
- 동일한 FOT 장치(사용 가능한 경우)를 사용하여 연구중인 모집단의 참조 방정식을 활용합니다.
참고: 많은 기준 방정식은 연령, 성별, 높이 및 weight14의 정확한 기록을 가정합니다. - 선택적으로 기관지 확장기 전후에 FOT가 수행된 경우 절대 및 상대적 차이를 모두 보고합니다. 또한, 살부타몰의 복용량을 포함한다.
6. 품질 관리 및 유지 보수
- 정기적으로 일상적인 테스트를 포함하는 생물학적 제어(즉, ≥2명의 건강한 금연 개인)를 사용하여 품질 관리 프로그램을 채택하십시오.
- 각 생물학적 대조군으로부터 10-20개의 아티팩트 프리 복제 측정을 각 생물학적 대조군으로부터 10-20개의 아티팩트 프리 복제 측정을 통해 기준선(평균 ± SD)을 설정합니다.
- 품질 관리를 위해 따라야 하는 저항 및 반응에 대한 저음(5Hz) 및 중간 주파수(20Hz) 매개변수를 선택합니다. 후속 정기 주기 테스트에서 결과를 기준 측정값과 비교합니다.
참고: 품질 보증 표준을 평가하고 제정하는 방법에 대한 자세한 내용은 폐 기능 실험실17에 대한 권장 지침을 참조하십시오. 생물학적 제어 테스트의 빈도(예: 주간, 월간)는 실험실에서 의 검사 량을 반영해야 합니다.
- 청소, 공기 필터 변경, 소프트웨어 업데이트 및 공장 교정과 같은 정기적인 유지 관리에 대한 제조업체의 권장 사항을 따르십시오.
결과
첫째, 건강한 성인의 경우 데이터 수집의 실용적인 예로 제시되고 기술자가 보고에 대한 개별 측정을 선택하는 방법(사례 예제 1). 둘째, 해석에 중점을 둔 기관지 확장기 전후FOT 획득을 위해 설명할 수 없는 호흡 곤란을 지칭하는 환자의 임상 예가 제공됩니다(사례 예 2). 두 제조업체의 FOT 장치는 이러한 경우 예제에서 보편적인 접근 방식을 설명하기 위해 의도적으로 사용되었습니다. 자세한 내용은 재료 표에 제공됩니다.
사례 예제 1
FOT는 건강한 25 세 히스패닉 여성 (높이 : 164cm, 무게 : 84.9 kg)에서 수행되었습니다. 참가자는 결코 흡연자, 호흡 증상을 거부, 폐 질환 또는 다른 중요 한 과거 의료 역사의 역사가 없었다. 그녀는 카페인 (≥8 h)과 격렬한 운동 (≥24 h)에서 기권했다. FEV1/FVC: 0.88, FEV1: 3.30 L(98% 예측), FVC: 3.70 L(97% 예측).
테스트 절차를 설명하고 시연한 후 기록 사이에 약 1-2분 동안 3개의 FOT 측정이 얻어졌습니다. 육안 검사와 소프트웨어의 품질 관리 알고리즘은 아티팩트를 식별하지 못했습니다. 처음 세 측정에 대한 5Hz의 Rrs는 세션 내 CoV(개별 측정: 3.06, 3.79, 3.46 hPa·s·s·s)를 확인하기 위해 검사되었습니다. L-1; 평균: 3.44 hPa·s· L-1, 표준 편차: 0.36 hPa·s L-1, CoV = 표준 편차/평균 = 0.36 /3.44 = 0.105 * 100 = 10.5%).
처음 세 측정의 CoV는 >10%이었기 때문에 추가 측정이 필요했습니다. 네 번째 측정이 얻어졌습니다 (5Hz의 Rrs = 3.40 hPa·s· L-1) 및 세션 내 CoV는 모든 측정(개별 측정: 3.06, 3.79, 3.46, 3.40 hPa·s)을 사용하여 재계산되었습니다. L-1; 평균: 3.43 hPa·s· L-1; 표준 편차: 0.30 hPa·s· L-1; CoV = 표준 편차 / 평균 = 0.30 / 3.43 = 0.087 * 100 = 8.7 %)
세션 내 CoV 기준이 충족되었기 때문에 평균 FOT 지수는 측정 평균으로 계산되었습니다. 이러한 측정값은 그림 1에 설명되어 있으며 표 1에 보고됩니다. 또한 예상 값과 비교를 용이하게 하기 위해 표 2는 연령, 성별 및 weight14를 고려하는 표준 참조 방정식을 사용하여 모든 FOT 지수(예측 값이 가능한 경우), 정상(LLN), 정상(ULN)의 상한, 예측 및 Z 점수의 %에 걸쳐 예측값을 제시합니다.
사례 예제 2
48 세의 백인 남성 (높이 : 185cm, 무게 : 89kg)은 명백한 원인 (예 : 약물, 호흡기 또는 심혈관 질환 또는 정신 건강 혼수)없이 만성 기침 및 운동 호흡 곤란의 평가를 위해 우리 센터에 언급되었습니다. 그는 평생 담배를 피우지 않았지만 이라크에 7개월간 군사 배치를 하는 동안 증기, 가스, 먼지 및 연기에 대한 노출을 승인했습니다. 완전한 폐 기능 테스트 (즉, 신체 주름, 기관지 확장기 경막제 및 일산화탄소에 대한 폐 확산 용량)이 수행되었으며 모든 결과는 정상 한계 내에 있었습니다. FOT는 기관지 확장제 투여 후 15분 전과 15분 전에 수행되었다(스페이서를 가진 미터용량 흡입기를 통해 100 μg 살부타몰의 4퍼프) (도 2). 개별 평가판 데이터와 평균 값은 표 3 사전 및 기관지 확장기 투여에 나와 있습니다. 각 시험이 기술적으로 허용되었기 때문에 기관지 확장기 전 및 사후 측정뿐만 아니라 절대적이고 상대적인 차이는 표 4에 보고됩니다. 또한, 예측값, 예측값의 %, LLN 및 ULN은 나이, 성별 및 체중14를 고려하는 표준 기준 방정식을 사용하여 보고됩니다.
표 3 및 표 4에 보고된 변수를 제한하여 두 가지 개념의 그림을 단순화합니다: 1) 정상 반응대 비정상적인 결정, 2) 기관지 확장제 가역성. Rrs 측정의 경우 ULN(즉, 높은 저항)을 초과하는 값은 비정상적인 것으로 간주됩니다. 여기, 4Hz에서 사전 기관지 확장제 Rrs (3.32 hPa·s) L-1) ULN을 초과 (2.59 hPa·s· L-1) 및 예측값의 155%([3.32/2.14] * 100 = 155.14)입니다. 기관지 확장제 투여에 따라 4Hz의 Rrs는 Oostveen et al.14 (즉, 4 Hz에서 Rrs의 경우 -32 %)가보고 한 95 번째 백분위수보다 45.78 % 감소했습니다. 이 반응은 저항에 있는 긍정적인 기관지 확장제 반응을 나타낼 것입니다. 또한 기관지 확장기 관찰 후 값은 정규화되어 (즉, 정상 값으로 간주되는 것을 대표하게되었습니다) 예측 값의 84.1 %입니다 ([1.80 / 2.14] * 100 = 84.11).
4Hz의 Xrs는 관찰된 값이 음수이기 때문에 다르게 해석됩니다. 따라서 비정상적인 값은 LLN(즉, 더 부정적인 반응)을 초과하는 값입니다. 여기서, 개인은 사전 기관지 확장제 (-0.98 hPa·s) L-1) 및 기관지 확장기(-0.83 hPa·s) L-1) LLN(-1.11 hPa·s) 위에 있는 값 L-1). 사전 기관지 확장제의 차이는 약 15%였으며, 이는 Oostveen et al.14(즉, 4HzX에서 Xrs에서 +33.8%)가 보고한 95번째 백분위수보다 낮았습니다. 따라서 모든 Xrs 값은 정상으로 간주됩니다.
반응 영역(또는 AX)은 저주파 반응의 통합 영역이므로 양수 값입니다. 비정상적인 AX 값은 ULN을 초과하는 값으로, 더 부정적인 반응을 반영합니다. 4HzHz의 Xrs와 마찬가지로 기관지 확장제 AX(2.77 hPa·s) L-1) 및 기관지 확장제 AX(1.23 hPa·s) L-1)은 모두 ULN 이하입니다. 사전 기관지 확장기 값에서 -55 %의 감소가 있었지만, 이것은 Oostveen et al.14 (즉, 4 Hz에서 AX의 경우 -56.0 %)에 의해보고 된 95 번째 백분위수 보다 낮습니다. 함께 촬영, AX뿐만 아니라 정상으로 간주됩니다.
그림 1: 건강한 성인의 진동 주파수(Hz)의 기능으로서 호흡 저항(Rrs) 및 반응(Xrs). 모든 복제의 평균 ± SD는 측정된 각 주파수에서 Rrs(파란색 원) 및 Xrs(빨간색 사각형)에 대해 플로팅됩니다. 각 데이터 포인트는 총 호흡 측정또는 전체 호흡 측정을 나타냅니다. 데이터는 5-37 Hz 범위에서 의사 무작위, 상대 소수선 신호 유형을 사용하는 장치를 사용하여 수집되었다. 이 장치에 대한 자세한 내용은 재료 표를 참조하십시오. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2: 기관지 전 및 기관지 확장기 평가. 호흡 저항 (Rrs; 파란색) 및 반응 (Xrs; 빨간색) 전 (열린 원) 및 후 (열린 삼각형) 기관지 확장제 투여. 대시 된 빨간색 선은 Rrs 및 Xrs의 상한과 하한을 각각 14로 나타냅니다. 데이터는 4-48Hz 범위에서 의사 임의 신호 유형을 사용하는 장치를 사용하여 수집되었다. 이 장치에 대한 자세한 내용은 재료 표를 참조하십시오. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
| 변수 | T1 | T2 | T3 | T4 | 평균 | 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 (소모) | -0.63 | -0.46 | -0.55 | -0.77 | -0.60 | 0.13 |
| 델타 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 |
| 도끼 | 2.83 | 2.57 | 2.05 | 2.98 | 2.61 | 0.41 |
| 프레즈 (주) | 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 |
표 1: 일부 FOT 매개 변수의 표준 보고: 평가판 요약입니다. 이 표는 모든 측정이 시험(T1-T4) 및 요약 통계(평균 및 표준 편차(SD)에 걸쳐 복제된 것을 보여 줍니다. 모든 시험의 평균 값은 테스트 세션을 나타내는 데 사용됩니다. 공통 매개 변수는 변수 아래에 나열됩니다. 저항(Rrs) 및 반응(Xrs)은 5Hz, 11, 19Hz에서 전체 호흡뿐만 아니라 5Hz(Rrs5(insp) 및 Xrs5(insp)에서 영감을 주는 동안 제공됩니다. 보고된 추가 매개변수는 5Hz의 반응 영역(AX), 공진 주파수(Fres) 및 조수 부피(Vt)를 포함한다.
| 변수 | 예측 | LLN | ULN | 기준선 평균 | 예상 비율 | Z 점수 |
| 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 (소모) | - | - | - | -0.60 | - | - |
| 델타 Xrs5 | - | - | - | -0.47 | - | - |
| Xrs11 | -0.14 | -0.26 | - | -0.05 | 36% | 0.22 |
| Xrs19 | - | - | - | 0.96 | - | - |
| 도끼 | 4.08 | 5.11 | 2.61 | 64% | -0.64 | |
| 프레즈 (주) | 12.73 | - | 13.14 | 11.36 | 89% | - |
표 2: 일부 FOT 매개 변수의 표준 보고: 참조 및 예측 값입니다. 현재 기본 보고서에 포함할 FOT 매개 변수에 대한 합의는 없습니다. 그러나 ERS 기술 표준은 함께 제공되는 테이블에 포함된 매개 변수4를 예로 제공합니다. 이 표에서는 테스트 세션에서 보고된 평균 측정 값과 현재 사용 가능한 참조 값에 대해 설명합니다. 공통 매개 변수는 변수 아래에 나열됩니다. 저항(Rrs) 및 반응(Xrs)은 5Hz, 11, 19Hz에서 전체 호흡뿐만 아니라 5Hz(Rrs5(insp) 및 Xrs5(insp)에서 영감을 주는 동안 제공됩니다. 보고된 추가 매개변수에는 5Hz의 반응 영역(AX)과 공진 주파수(Fres)가 포함됩니다. 기준 값이 사용 가능한 매개 변수14, 예측, % 예측, 정상(LLN, ULN) 및 Z 점수 값의 상한도도 계산됩니다.
| 사전 기관지 확장기 | 기관지 확장후 | |||||||||
| 변수 | T1 | T2 | T3 | 평균 | SD | T1 | T2 | T3 | 평균 | SD |
| 리스 (동음이의) | 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 |
| 도끼 | 2.50 | 2.02 | 2.79 | 2.44 | 0.39 | 0.73 | 1.95 | 1.01 | 1.23 | 0.64 |
표 3: 저주파 저항(Rrs), 반응(Xrs), 반응 영역(AX): 시험 요약 해석. 이 표는 모든 측정이 시험(기관지 전 및 기관지 확장기 이전) 및 요약 통계(평균 및 표준 편차(SD)에 걸쳐 복제되는 것을 보여 줍니다. 모든 시험의 평균 값은 기준 평균(기관지 확장제 이전) 및 기관지 확장기 후 평균에 대한 테스트 세션의 값을 나타내는 데 사용됩니다.
| 변수 | 예측 | LLN | ULN | 기준선 평균 | 예상 비율 | 포스트 BD 평균 | 예상 비율 | 절대 변경 | % 변화 |
| 리스 (동음이의) | 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% |
| 도끼 | 2.15 | NA | 3.08 | 2.44 | 113% | 1.23 | 57% | 1.21 | -49.59% |
표 4: 저주파 저항(Rrs), 반응 영역(Xrs) 및 반응 영역(AX): 참조 및 예측 값 해석. 저주파(4Hz) Rrs, Xrs 및 AX는 해당 예측 값, 예측값의 % 및 정상14의 낮은(LLN) 및 상부(ULN) 한계와 함께 보고됩니다. (기준 기준 평균) 및 이후(Post BD Avg) 기관지 확장제 이전 측정값은 해당 절대 및 상대적 변화(% 변경)와 함께 표시됩니다.
토론
FOT4의 최근 ERS 기술 표준은 측정의 엄격함과 표준화의 필요성을 강조합니다. 테스트가 필요하기 전, 도중 및 테스트 후에 몇 가지 중요한 단계를 준수하십시오. FOT는 신체 plethysmography 및 확산 용량과 같은 심호흡을 필요로하는 더 많은 노력에 의존하는 기동 전에 수행하는 것이 좋습니다. 알려진 임피던스와 테스트 부하의 최종 사용자 검증은 적어도 매일 또는 테스트 직전에 필요합니다. 숙련된 직원이 제공하는 명확하고 일관되며 정확한 지침은 데이터 수집의 외장 적 변동을 최소화할 수 있습니다. 각 연구 또는 임상 실험실은 ERS 기술 지침에 의해 권장 되는 최소한의 코칭 기술을 구현 하는 자체 프로토콜을 개발 해야 합니다. 각 기동 하는 동안 최종 사용자가 관찰 할 수 있는 중요 하다, 식별, 그리고 발생할 수 있는 잠재적인 오류를 수정, 입 누출 등, glottic 폐쇄, 기침, 그리고 불안정 한 호흡 패턴. 특정 오류는 실시간으로 평가하기 어려울 수 있지만 최종 사용자는 사용되는 특정 장치의 자동 감지에만 의존해서는 안 됩니다. 제조업체가 설정한 허용 가능한 기준을 철저히 검토해야 하며 추가 기준은 ERS 문을 준수해야 합니다. 각 장치는 고유한 보고서를 생성하지만 FOT 매개 변수에 대한 표준화된 보고가 가능하며 실험실 및 연구 전반에 걸쳐 비교를 용이하게 할 수 있습니다. 마지막으로, 건강한 생물학적 통제의 일상적인 평가를 포함하여 엄격한 품질 관리 절차는 연구 및 임상 설정 모두에서 수행되어야 합니다.
표준화된 프로토콜을 엄격하게 준수하면 성능의 가변성을 최소화할 수 있습니다. 그러나, CoV≤10%를 달성하는 것은 아직도 어려울 수 있고, 기도 질병을 가진 사람들에서 항상 가능하지않을 지도 모릅니다. 가변성을 최소화하기 위해 노력하는 것은 기술자의 의무이며 CoV ≤10%를 얻을 수 없는 시기를 고려해야 할 몇 가지 전략이 있습니다. 첫째, 각 복제에 대해 유사한 상황에서 측정을 획득해야 합니다. 여기에는 개인의 자세, 손 배치 및 기타 지침을 준수하는 것이 포함됩니다. 기술자는 초기 지침을 반복하고, 추가 시각적 데모를 제공하고, 개인에게 장기간 휴식 간격을 제공하는 것을 고려할 수 있습니다. 경험에 기초하여, 과도한 가변성에 대한 일반적인 이유는 개인이 마우스 피스에 도달하기 위해 더 편안한 위치 또는 변형을 달성하기 위해 자신을 재배치 할 수있는 복제 측정 사이의 다른 앉아 위치를 채택 포함 발견된다. 이는 마우스피스의 위치가 고정되지 않은 기술자가 보관하도록 설계된 휴대용 FOT 장치를 사용할 때 가장 일반적입니다. 이 문제를 해결하기 위해 카메라와 같은 전자 장치를 보관하도록 설계된 유연한 암 마운트를 구입할 수 있으며, 이는 책상이나 테이블에 신속하게 고정하고 개별 포지셔닝을 수용할 수 있습니다. 복제 측정 간에 성능이 적절하고 일관된지 확인한 후 기술자는 추가 복제를 획득해야 합니다.
피로를 피하기 위해 최대 8번의 시도를 권장하는 첨로메트리와 달리, FOT에 권장되는 최대 복제 횟수는 노력 독립적 인 접근 방식 때문에 사용할 수 없습니다. 실제로 일부 조사관은 최대 8개의 복제 측정18을 획득하며, 실험실에서 최대 10개의 측정값에 대한 유사한 척도가 사용됩니다. 상한을 설정하는 것은 테스트 세션의 끝을 정의하는 데 실질적으로 중요합니다. 이렇게 하는 것은 10% 이상 CoV가 가난한 노력 보다는 근본적인 질병 프로세스를 반영할 수 있는 호흡기 질병을 가진 개별을 위해 특히 관련시입니다. Harkness et al.18은 최근 이러한 환자 집단에 대한 자신의 경험을 설명하고 더 자유로운 컷오프 (CoV 최대 20 %)가 여전히 임상 해석을 위해 보고 될 수 있음을 시사했습니다. 각 클리닉과 연구 실은 시간 제약, 수험자의 능력 및 피로 수준과 같은 실질적인 결정과 CoV 차단을 달성 할 가능성 사이에서 균형을 맞추어야합니다. 고려해야 할 한 가지 방법은 채점 시스템의 구현입니다. 예를 들어, 최대 10회 시도에서 적어도 3개의 아티팩트 없는 복제 측정값을 받으면 CoV 수준에 해당하는 문자 등급(즉, 'A' ≤10%)을 적용합니다. 'B'> 10% 및 ≤15%; 'C'> 15% 및 ≤20%; 'D'는 20%>. 고려해야 할 추가 전략에는 보다 완전한 호흡을 달성하기 위해 소프트웨어 및 하드웨어 획득 매개 변수를 수정하는 것이 포함될 수 있습니다. 예를 들어, 일부 제조업체는 ERS권장 최소 3회 이상의 완전한 호흡을 달성하기 위해 더 큰 기록 기간 및/또는 확장된 기록 시대를 수용할 수 있는 설정을 갖습니다. FOT 결과를 보고할 때, 해석및 다른 출판된 문헌과의 비교를 용이하게 하기 위해 모든 획득 매개 변수를 공개하는 것이 필수적입니다. FOT 획득 파라미터는 지속적으로 적극적으로 조사되고 있으며 향후 FOT 성능 및 측정을 수정할 가능성이 높습니다.
이 논문에서 목표는 FOT의 최신 기술과 응용 프로그램을 강조하고 성인에서 테스트를위한 표준화 된 프로토콜을 제공하는 것입니다. 그러나 FOT의 관련 한계를 인식하는 것이 중요합니다. 첫째, 임피던스 측정은 특히 흉부 영향과 같은 유물로 의심됩니다4. 따라서 현재 프로토콜은 획득 시 적절한 뺨 지원을 보장하는 등 이러한 영향력을 최소화하는 데 중점을 둡니다. 또한, 흐름의 중단(예: 마우스피스를 덮는 혀, 삼키기, 잘못된 호흡)은 정확한 측정을 배제하고 Zrs 계산19에 대한 유효한 호흡을 줄입니다. 둘째, FOT는 환자의 관점에서 수행하기 쉽지만, 이러한 유물을 식별하고 출력을 해석하는 것은 기술자와 임상의20에 대한 도전이다. 예를 들어, 현재 FOT 장치는 개인의 호흡기 역학을 특성화하기 위해 상당한 양의 데이터를 생성합니다. 그러나 주요 변수에 대한 기준 값과 합의의 빈약성은 임상 채택을 늦추는 요인입니다. 마찬가지로, 적어도 세 개의 유물없는 시험을 얻는 것이 좋습니다 동안4, 세 개 이상의 시험이 수행되고 허용 발견되는 경우, 이러한 시험 중 어느 시험이 시험 세션을 나타내는 데 사용되는지 선택하는 권장 방법에 대한 현재 의합의는 없습니다. 이와 같이 다양한 기도 질환에서 FOT의 임상실용이 지속적으로 활발하게 조사되고 있다. 마지막으로, 기술적 관점에서 볼 때, 다음과 관련하여 FOT 제조업체에 걸쳐 이질성이 있습니다: i) 주파수 파형, ii) 오류 감지알고리즘, iii) 호흡 간 분석2,21,22,23,24. 전술한 많은 제한 사항은 표준화된 프로토콜뿐만 아니라 출력 및 기록 매개 변수의 투명한 보고에 따라 해결될 수 있다.
폐 기능 테스트는 전통적으로 폐 량 및 용량의 측정, 그리고 시험관과 수험자 모두의 상당한 지침, 협력 및 노력이 필요한 가스 교환의 효율성을 포함합니다. 또한, 다양한 농도에서 가스의 혼합물은 종종 기동 하는 동안 흡입, 일부 침략 적인 기술을 고려할 수 있습니다. 이러한 대조는 Rrs, elastance 및 불성과 같은 폐의 기계적 특성이 덜 침습적 진동 주파수를 사용하여 검사되는 FOT와 대조됩니다. 따라서 FOT는 포괄적인 폐 기능 평가에 유용한 추가 역할을 할 수 있다. 예를 들면, FOT는 현상이 직업 노출 및/또는 설명할 수 없는 dyspnea9,11를 가진 것과 같은 전통적인 폐 기능 시험과 불균형한 시나리오에 있는 유일한 임상 통찰력을 감당할 수 있습니다. 추가적으로, FOT는 또한 무증상 흡연자와 같은 미래 폐 질병을 위한 고위험에 그(것)들을 검열하기 위해 중요할 지도 모릅니다25 및 환경 노출을 가진 사람들26. 마지막으로, 최근 자료에 따르면 FOT는 운동유발 기관지 수축(27)과 류마티스 관절염 관련 폐 증상과 같은 특정 질환 상태를 일상적인 모니터링에도 유일히 유용할 수 있음을 확인했습니다. 현재 기사는 FOT의 임상 및 연구 유틸리티가 소아 인구뿐만 아니라 29,30에서 잘 설명되었지만 성인 인구에서 FOT의 응용 프로그램에 중점을 둡니다.
향후 연구의 방향은 데이터 프레젠테이션 및 보고 표준화와 같은 FOT의 기술적 및 성능 측면뿐만 아니라 관련 가변성 및 반복성을 특성화하는 데 중점을 두어야 합니다. 임상 환경에서 FOT는 모든 연령대에서 만성 기도 질환 또는 전신 질환 관련 폐 증상의 호흡 곤란 및 조기 발견에 널리 사용될 수 있습니다.
공개 사항
모든 저자는 재정적 충돌을 선언하지 않았다.
감사의 글
이 작품은 전력 연구소에서 #10010115CN2 계약 상에 의해 부분적으로 지원되었다. 이 내용은 미국 재향군인부 나 미국 정부의 견해를 나타내지 않습니다.
재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| Quark i2M | Cosmed | n/a | https://www.cosmed.com/en/products/pulmonary-function/quark-i2m 소프트웨어 (버전): PFTSuite (10.0e) 신호 유형: Pseudo-random 주파수 (Hz): 4, 6, 8, ..., 48 |
| Resmon Pro | MGC Diagnostics | 해당 없음 | https://mgcdiagnostics.com/products/resmon-pro-v3-forced-oscillation-technique Software (version): Pro Full (v3) 신호 유형: Pseudorandom, relative primes Frequencies (Hz): 5, 11, 19 |
| Tremoflo C-100 | Thorasys | n/a | https://www.thorasys.com/ Software (version): tremfolo (1.0.43) 신호 유형: Pseudo-random, relative primes 주파수(Hz): 5, 11, 14, 17, 19, 23, 29, 31, 37 |
참고문헌
- 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. The lung's "quiet zone". New England Journal of Medicine. 282 (23), 1318-1319 (1970).
- 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).
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