Method Article

Evaluatie van Pulmonary capillair bloed Volume, Membraan diffusiecapaciteit en Intrapulmonaire arterioveneuze anastomosen tijdens de training

DOI:

10.3791/54949

⸱

February 20th, 2017

 ,  ,  ,  , 
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

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Om de pulmonale verspreiding en vaatstelsel reacties te oefenen te beoordelen, beschrijven we de zuurstof diffusie capaciteit techniek multiple-geïnspireerd om capillaire bloedvolume en membraan diffusiecapaciteit, evenals geagiteerd zoutoplossing contrast echocardiografie te bepalen voor de aanwerving van intrapulmonale arterioveneuze anastomosen beoordelen.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De oefening is een belasting van de longvaten. Met incrementele oefening moeten de pulmonaire diffusiecapaciteit (DL CO) te verhogen om de gestegen vraag zuurstof te voldoen; Anders kan een diffusielimitatieen optreden. De toename van DL CO met oefening is vanwege toegenomen capillaire bloed (Vc) en membraan diffusiecapaciteit (Dm). Vc en Dm verhogen secundair aan de werving en uitzetting van pulmonale capillairen, het verhogen van de oppervlakte voor de gasuitwisseling en het verminderen van pulmonale vasculaire weerstand, waardoor de stijging van de pulmonale arteriële druk verzwakken. Tegelijkertijd kan de rekrutering van intrapulmonale arterioveneuze anastomosen (IPAVA) tijdens inspanning bij aan gasuitwisseling problemen en / of voorkomen van sterk verhoogde pulmonale arteriële druk.

We beschrijven twee technieken te pulmonale verspreiding en circulatie te evalueren in rust en tijdens de oefening. De eerste techniek maakt gebruik van meerdere-fractie van ingeademde zuurstof (F I O 2) DL CO adem houdt om Vc en Dm bepalen in rust en tijdens de oefening. Daarnaast is echocardiografie met intraveneus geagiteerd zoutoplossing contrast gebruikt om IPAVAs recruitment beoordelen.

Representatieve gegevens bleek dat de DL CO, Vc, en Dm vermeerderd met de trainingsintensiteit. Echocardiografische gegevens gaven geen IPAVA recruitment in rust, terwijl contrastbellen werden waargenomen in de linker ventrikel met lichaamsbeweging, suggereert inspanning veroorzaakte IPAVA werving.

De evaluatie van pulmonale capillaire bloedvolume, membraan diffusiecapaciteit en IPAVA rekrutering via echocardiografische werkwijzen is nuttig om het vermogen van de long vasculatuur aan te passen aan de belasting van de oefening in gezondheid karakteriseren als bij zieke groepen, zoals die met pulmonale arteriële hypertensie en chronische obstructieve longziekte.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tijdens de oefening kan cardiac output oplopen tot zes keer hoger rust waarden 1. Aangezien de longen het enige orgaan tot 100% van het hartminuutvolume ontvangen, oefening is aanzienlijk belasting van de longen. Met incrementele oefening moeten pulmonale verstrooiende capaciteit (DL CO) te verhogen om de toegenomen zuurstofverbruik 2 te voldoen. Vanuit rust te oefenen piek, kan DL CO oplopen tot 150% van de waarden in rust maar beneden een bovengrens ten opzichte hartminuutvolume 3, 4, 5. De toename diffusiecapaciteit optreedt als gevolg van toename van membraan diffusiecapaciteit (Dm) en het volume capillair bloed (Vc), secundair aan de werving en uitzetting van pulmonaire capillairen 6.

Roughton en Forster (1957) ontwikkelde een techniek om D partitiem en Vc 7 door het moduleren van de fractie ingeademde zuurstof (F I O 2) in een standaard diffusievermogen voor koolmonoxide testen (DL CO). Zuurstof en koolmonoxide (CO) concurrerend binden aan plaatsen op heme hemoglobine, zodat toenemende F I O 2 zal de DL CO 8, 9 afnemen. Door het moduleren van de F I O 2 tijdens een standaard DL CO manoeuvre, kan deze relatie worden benut om Vc en Dm 7 meten. We hebben onlangs aangepast deze techniek tijdens inspanning 5 te gebruiken. Vergelijkbaar met eerder werk hebben wij gevonden dat DL CO continu toeneemt tot uitoefening secundair piek verhogingen van zowel Vc en Dm 5. Interessant is dat we gevonden dat in conditioneel atleten die een grotere zuurstofopname en dus een grotere behoefte aan diffusiecapaciteitEr is een toename in de DL CO bij maximale inspanning, secundair aan een verhoogde Dm en niet Vc, wat erop wijst dat de aanpassing in de pulmonaire membraan van de sporter 5.

De toename van Vc en Dm tijdens inspanning worden bereikt door een toename van de pulmonale arteriële druk, waardoor de werving en uitzetting van pulmonaire capillairen eerder hypo-perfusie bij rust 4, 10. Dit resulteert in een toename van de dwarsdoorsnede van de pulmonaire capillaire netwerk, waardoor de pulmonale vaatweerstand verlagen en dempt de toename van pulmonaire arteriële druk.

Studies die gebruik geagiteerd zoutoplossing contrast echocardiografie hebben het bewijs van intrapulmonaire arterioveneuze anastomosen (IPAVA) recruitment getoond tijdens de training 11, 12, 13, 14. De betekenis van IPAVA werving is nog niet duidelijk, en terwijl sommige studies suggereren dat zij kunnen bijdragen aan de gasuitwisseling impairment 12, 14 en kan dienen om de rechter ventrikel 11, 12 lossen, blijft het onderwerp controversieel 15, 16. Hoewel verder het exacte mechanisme van IPAVA rekrutering niet bekend is, hebben wij gevonden dat het verhogen hartminuutvolume, alsmede exogene dopamine, veroorzaakt IPAVA recruitment in rust 17. Een acute toenemende pulmonale arteriële druk 18 of dopamineblokkade lijkt geen significant effect IPAVA rekrutering 11 tijdens inspanning. Er wordt gespeculeerd dat deze grotere diameter IPAVA vaartuigen kunnen helpen pulmonaire capillairen tegen de grote toename longslagaderdruk door het verminderen van de pulmonale vaatweerstand 12, 17, 19, 20, 21.

In combinatie met de evaluatie van Vc en Dm, geagiteerd zoutoplossing contrast echocardiografie is een waardevol instrument voor de aanpassing van de pulmonale circulatie onderzoeken om de belasting van de oefening 22, 23.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit protocol volgt de richtlijnen van het menselijk onderzoeksethiek board aan de Universiteit van Alberta en voldoet aan de door de laatste herziening van de Verklaring van Helsinki vastgestelde normen.

1. Graded Exercise Test (VO 2peak)

  1. Het verkrijgen van schriftelijke, geïnformeerde toestemming van het onderwerp. Heeft het onderwerp gelezen en beantwoord de genoteerd aan de Physical Activity Readiness Questionnaire + (PAR-Q +) om hun bereidheid te bepalen voor de oefening 24 vragen.
  2. Stel de zithoogte van de cyclus ergometer in overeenstemming met onderwerp voorkeur. Plaats vier elektrocardiogram (ECG) elektroden aan de achterzijde van de patiënt volgens de standaard 3-ECG plaatsing met gemodificeerde onderdeel leidt het meten van de hartslag (HR) 25.
  3. Steek het mondstuk in de mond van de patiënt aan de uitgeademde gas en ventilatie te meten gedurende de test met een metabole meetsysteem 25.
    LET OP: De metabole systeem meet real-time zuurstofverbruik (VO 2), de productie van koolstofdioxide (VCO 2), ventilatie (V E), hartslag (HR), en eindigen tidal CO 2 (P ET CO 2).
  4. Na 2 min van verzamelen van basisgegevens, instrueren het onderwerp om het fietsen te beginnen met een initiële belasting van 50 watt, om een ​​consistente cadans van ≥60 RPM te behouden. Verhoging van de werkdruk in 25 W stappen om de 2 min, totdat het onderwerp volitionele uitputting of verzoeken tot de test 25 stoppen bereikt.

2. Meerdere fractie van ingeademde zuurstof (F I O 2) diffusiecapaciteit (DL CO) Methode 7

  1. Bereken de werkdruk overeenkomt met 30%, 50%, 70% en 90% van de VO 2peak met de piek VO 2 verkregen in de gegradeerde inspanningstest. Ten minste 48 uur na de gesorteerde oefening test, hebben het onderwerp rewenden tot het laboratorium voor DLCO manoeuvres.
  2. Niet meer dan 12 DLCO tests per dag, zoals carboxyhemoglobine (COHb) opbouw kan optreden met herhaalde testen 5. Daarom voeren testen op meerdere dagen op basis van het aantal oefening werklast te voeren en de kwaliteit van de data DLCO.
  3. Bereid pre-ademen gassen door het aanbrengen van een tank van 100% O 2 gas en een tank van medische kwaliteit lucht (21% O2 en 79% N2) om een lucht blender systeem. Vul twee 60 L diffusievaste Douglas zakken, een met 40% O2 en een met 60% O 2 via de lucht blender systeem.
  4. Opzetten van twee grote boring, driewegkraan kleppen die zal zorgen voor de modulatie van geïnhaleerde gasmengsels. Deze zullen worden aangeduid als de "pre-adem kleppen."
  5. Sluit de Douglas zakken om het klepsysteem met behulp van flexibele, niet-samendrukbare buis. Sluit de klep systeem om een ​​twee-weg, T-vormige niet-rebreathing klep Connecteerd op de proef gas inname montage van de massadebietsensor van het metabool meetsysteem.
  6. Voor rust metingen, zijn het onderwerp zitten rechtop, met beide voeten plat op de grond. Voor oefening proeven, zorgen ervoor dat het onderwerp is in een stabiele toestand door het bewaken van HR met behulp van de ECG (HR ± 3 bpm voor steady state).
    LET OP: Steady state mag niet worden bereikt bij 90% van de VO 2peak; Aldus begint de meting wanneer het voorwerp de HR gelijk aan 90% van de VO 2peak op de gegradeerde inspanningstest bereikt.
  7. Verzamel een enkele druppel capillair bloed via een vingerprik en analyseren voor hemoglobine concentratie. Pas vervolgens alle volgende DL CO voor [Hb] met de volgende vergelijking 26:
    figure-protocol-1
  8. Selecteer een F I O 2 (21%, 40% of 60%) in willekeurige volgorde door het schakelen van de pre-ademen kleppen in de gewenste positie. Choose de overeenkomstige F I O 2 -DL CO-gas door het draaien van de DL CO gasklep selector (zie figuur 1C).
  9. Instrueer het onderwerp aan de neus clips brengen en om normaal te ademen in het mondstuk voor vijf ademhalingen van de Douglas zak die overeenkomt met de respectievelijke F I O 2.
  10. Instrueer het onderwerp te vervallen om de resterende volume. Wanneer het longvolume plateaus op restvolume, hebben het onderwerp inhaleren DL CO gasmengsel totale longcapaciteit en houden hun adem in voor 6 s voordat het uitademen om de resterende volume.
  11. Controleer de methaan traceren tijdens de uitademing zodat de helling horizontaal, aangezien dit aangeeft dat de CO testgas goed evenwicht gebracht in de long.
    LET OP: alveolaire volume (V A) en adem hold tijd worden automatisch berekend en gerapporteerd door het metabool meetsysteem.
  12. Zorg ervoor dat de V-A voor elke DLCO manoeuvre binnen 5% of eerdere studies. Ook moet de adem hold tijd 6,0 ​​± 0,3 s. Zo niet, herhaal de manoeuvre.
  13. Wacht 4 min om de resterende koolmonoxide uit te spoelen, en herhaal stappen 2,8-2,11 voor elke resterende F I O 2 in rust.
  14. Ten minste 48 uur later, herhaalt u stap 2,9-2,15 tijdens steady-state bij elke oefening intensiteit (30%, 50%, 70%, en 90% van de VO 2peak) voor elke F I O 2. Vermindering van de werklast tussen de adem houdt bij 90% van de VO 2peak werklast om het onderwerp te herstellen.
  15. Wacht 2 min tussen DLCO testen tijdens de oefening om alveolaire CO ontruimen tijdens de oefening. Niet meer dan 12 DLCO tests per dag om te voorkomen dat carboxyhemoglobine (COHb) opbouw 5.

3. Het berekenen Pulmonale capillair bloed Volume en Membrane diffusiecapaciteit

  1. Bereken de alveolaire partiële O 2 (O P A 2) met de following vergelijking
    figure-protocol-2
    LET OP: F I O 2 is de fractie van geïnspireerde O 2, P BAR is de luchtdruk, P H2O is de druk waterdamp, P een CO 2 is de druk van de arteriële CO 2, en RER is de luchtwegen ruilverhouding.
  2. Schat de RER en P een CO 2 met behulp van de gemeten 30-s gemiddelde P ET CO 2 en RER voor de respectievelijke trainingsintensiteit uit de verkregen in de vorige gesorteerde oefening testgegevens.
  3. Bereken θ CO met behulp van de volgende vergelijking 7. figure-protocol-3
  4. De grafiek van de relatie tussen 1 / DLCO adj en 1 / θ CO voor elke F I O 2 en het berekenen van de regressievergelijking.
    LET OP: De minimaal aanvaardbare r 2waarde 0,95 en DL CO manoeuvres worden herhaald als r 2 waarden buiten dit bereik 21.

figure-protocol-4
Figuur 2: Representatieve Grafiek 1 / DL CO versus 1 / θ CO bij maximale inspanning. De relatie tussen 1 / DL CO en 1 / CO θ uitgezet drie adem houdt op de verschillende F I O 2 (21%, 40% en 60%). De berekening van Vc en Dm zijn afgeleid van de regressievergelijking voor de relatie te kiezen. De inverse van de helling (1 / 0,00796) van de lijn geeft de waarde van Vc (125,5 ml), en de inverse van de y-as (1 / 0,00869) geeft de waarde voor Dm (115,0 ml · min -1 · mmHg -1). Klik hier om een LAR bekijkenger versie van deze figuur.

  1. Bereken Vc door het nemen van de inverse van de helling van de regressievergelijking tussen 1 / DL CO en 1 / θ CO. Bereken Dm door het nemen van de inverse van de y-as van de vergelijking.

4. Intrapulmonaire arterioveneuze Anastomosis Recruitment

  1. Op een aparte dag uit de collectie van de DL CO data, plaatst u een 20-gauge intraveneuze (IV) katheter in een antecubitale ader en bevestig deze aan een drieweg-kraantje via een 6-in IV verlengstuk voor de injectie van geagiteerde zoutoplossing voor contrast echocardiografie 11, 17.

figure-protocol-5
Figuur 3: Geageerd Saline Contrast Setup. Een IV katheter wordt geplaatst in de antecubitale ruimte en is verbonden met een driewegkraan via een 6-in extensie. Twee 10 ml spuiten zijn dantached de plugkraan om het contrast oplossing, die 10 ml zoutoplossing en 0,5 ml kamerlucht bevat. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

  1. Sluit twee 10 ml spuiten om de drie-weg kraan. Combineer 10 ml 0,9% steriele zoutoplossing met 0,5 ml lucht en krachtig roeren het door de driewegkraan, heen en weer tussen de twee spuiten, fijne, gesuspendeerde belletjes tot sonographer gereed voor contrast.
  2. Hebben een ervaren sonographer of cardioloog het verkrijgen van een standaard apicale vier-kamer uitzicht op het hart. In rust, hebben de echocardiographer evalueren van de intra-atriale septum en ventriculaire septum voor een intra-cardiale shunt met standaard echocardiografische en kleur Doppler imaging.
    1. Als er geen intra-cardiale shunt wordt gedetecteerd, instrueren het onderwerp van een Valsalva manoeuvre uit te voeren tijdens het contrast injection te evalueren voor een patent foramen ovale (PFO) 11, 17. Herhaal de meting tijdens niet-Valsalva.
  3. Injecteren het contrast, terwijl de sonographer handhaaft de vier-kamer uitzicht. Neem 15 hartcycli volgende op de detectie van contrast in het rechterventrikel.
  4. Herhaal de contrast-versterkte beeldvorming tijdens steady-state oefening op 30%, 50%, en 70% van de VO 2peak. Zoals steady state niet bereikt worden op 90% van de VO 2peak, beginnen de beeldvorming eenmaal het doel HR, geïdentificeerd door de HR bij 90% van de VO 2peak tijdens de gegradeerde inspanningstest, is bereikt.
    OPMERKING: De tijd tussen trainingsintensiteiten is afhankelijk van de goedkeuring van de tegenstelling van beide hartkamers, ≥ 2 min.
  5. Heb je al een echocardiographer die verblind experimentele condities interpreteren geagiteerd zoutoplossing contrast echocardiograms volgens een eerder beschreven scoresysteem 17 </ sup>, 27.
    OPMERKING: Scoring is gebaseerd op het maximum aantal bellen contrast zichtbaar in de linker ventrikel (LV) in één echocardiografische frame als volgt: geen contrast belletjes in de LV = 0, ≤3 bubbles = 1, 4-12 bubbles = 2 ,> 12 bellen = 3.
    Opmerking: Het uiterlijk van contrast in de linker hartkamer na vijf hartcycli suggereert een IPAVA. Een intracardiale shunt wordt beoordeeld door het verschijnen van contrast binnen vijf hartcyclussen 27.

figure-protocol-6
Figuur 4: Vertegenwoordiger van Beelden voor IPAVA scoren. De schaal is 5 cm (stevige witte lijn). (A) Pre contrastinjectie. (B) IPAVA score = 0. (C) IPAVA score = 1 (D) IPAVA score = 3. Please klik hier om een ​​grotere versie van deze figuur te bekijken.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Het effect van het verhogen van de trainingsintensiteit op zuurstofverbruik, diffusiecapaciteit, pulmonale capillaire bloedvolume, membraan diffunderen capaciteit en IPAVA score is weergegeven in tabel 1. VO 2, DL CO VC en Dm toename voor de groeiende vermogen.

Figuur 2 toont een representatieve berekening van Vc en Dm De meerdere F I O 2 CO -DL techniek tijdens inspanning. DL CO afneemt met toenemende F I O 2, en deze relatie wordt benut om te partitioneren Vc en Dm. Berekenen van de inverse van de helling van 1 / DL CO versus 1 / θ CO resulteert in de Vc en de inverse van de y-as geeft de waarde voor de Dm. Zoals verwacht, zowel de Vc en Dm stijging tijdens de training in vergelijking met rust waarden.

De resultaten tonen aan dat deze technieken kunnen worden gebruikt om de pulmonaire vasculatuur respons tijdens inspanning beoordelen. De I O 2 DL CO en geagiteerd zoutoplossing contrast echocardiografie methode-F meerdere biedt onderzoekers meer inzicht in de bijdragen van pulmonale capillaire en membraan werving voor de algemene verspreiding capaciteit en kon aanvullen traditionele longfunctie testen in de klinische setting. Het niet Vc of Dm te verhogen tijdens de oefening zou leiden tot een beperking van de verspreiding en hypoxemie. Bijvoorbeeld, een DL lage CO secundair aan een lage Vc veranderingen in de pulmonaire capillairen geven; Evenzo zou een verminderde Dm veranderingen in de pulmonaire membraan geven.

Figuur 4 toont representatieve traces van vier-kamer contrast echocardiogrammen. Met de toenemende trainingsintensiteit, de IPAVA score toe van 0 ( dus geen bewijs IPAVAs) in rust aan 3 op de hoogste inspanningsintensiteit (tabel 1). Vorige werk heeft aangetoond dat de oefening verhoogt de IPAVA score 11, 12, 14, maar er is geen consensus over hoe deze IPAVAs worden gerekruteerd. Er is bewijs dat IPAVAs farmacologisch kunnen worden geworven in rust dopamine 17, 28, en door verhogen van het hartdebiet met dobutamine 17, 28 en 28 epinefrine. Inotrope middelen zoals dopamine en adrenaline zijn van bijzonder belang, omdat ze endogeen verhogen tijdens oefening 29. Bovendien zijn er aanwijzingen dat IPAVA rekrutering van belang kan zijn om de hemodynamica te oefenen, dat het ontbreken van IPAVAs blijkt te leiden tot een grotere pulmonale arteriële druk, verminderde cardiac output, en verminderde piekvermogen 12. Aldus kan deze techniek worden gebruikt bij studies die personen met pulmonale hypertensie.

figure-results-1
Figuur 1: Meerdere F I O 2 DL CO Setup. (A) Setup overzicht. (B) Gecomprimeerd-gasflessen met 21%, 40% en 60% O 2 met 0,3% CO, 0,3% methaan en voor de rest stikstof, en een extra zuurstof gecomprimeerde gascilinder. (C) Driewegventiel selector voor de drie F I O 2 DL CO tanks. (D) ventielschakelaar drie terugslagkleppen in serie voor de selectie van F I O 2 voor pre-ademen. Klik hier om een LAR bekijkenger versie van deze figuur.

figure-results-2
Tabel 1: representatieve gegevens voor één onderwerp in rust en tijdens de training op 30, 50, 70, en 90% van de VO 2peak. VO 2, volume van het zuurstofverbruik ten opzichte van body mass; DL CO, het verspreiden van de capaciteit voor koolmonoxide; Vc, pulmonale capillaire bloedvolume; Dm, membraan diffunderen capaciteit; IPAVA score, scoren van contrast verschijning in de linker hartkamer na vijf hartcycli. Gewijzigde gegevens van Tedjasaputra et al. 2016.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Deze methode maakt het mogelijk de evaluatie van de pulmonale verstrooiende capaciteit en intrapulmonaire arterioveneuze anastomose rekrutering tijdens het sporten.

Kritische stappen in het protocol

Hoewel de adem inhoudt, DL CO is relatief eenvoudig in rust, de adem tijdens inspanning vormt een unieke uitdaging aan de patiënt, omdat het contra-intuïtief, en onderwerpen hebben een hoge versnelling te ademen tijdens het sporten. Zo kan een goede kwaliteit bepalen van de Vc en Dm vertrouwt op de goede verstandhouding en duidelijke communicatie tussen de tester en het onderwerp. technische bekwaamheid van de tester kan worden gekwantificeerd met de variabiliteit van de alveolaire volume (± 5% van de eerdere trials) en een adem-hold tijd (BHT) van 6,0 ± 0,3 s.

Wijzigingen en het oplossen van problemen

Aan het einde van een Vc / Dm meting, moet de tester snel de grafiek de drie DL CO manoeuvres te determine de optimale lijn van de gegevens punten; DL CO gemeten met 21% F I O 2 dient altijd groter dan 40%, die groter is dan die bij 60% zou moeten zijn. Zo niet, dan is het raadzaam om te controleren of de klep schakelaar komt overeen met de juiste testen gas. Ook controleren of de pre-ademen zakken worden gevuld met de juiste F I O 2 gas dat overeenkomt met het testen van gas (Figuur 1B-1D). Voorzichtigheid is geboden bij het testen van een deelnemer die een roker, zoals verhoogde COHb niveaus DLCO mogen onderschatten.

Voor de IPAVA rekrutering assessment, de positie van het onderwerp is van cruciaal belang om te zorgen voor een hoge beeldkwaliteit acquisitie. Het is mogelijk om de opstaande fietsergometer vervangen door een ligfiets ergometer de beweging van het onderwerp te minimaliseren. Toch zal ligfiets oefening een andere metabole respons voor een bepaald werktempo te lokken, en dus de gesorteerde oefening test moet wordenherhaald op de ligfiets ergometer. Het scannen van de borst kan ongemakkelijk om sommige vrouwen zijn; in dit geval is een vrouwelijke sonographer aanbevolen. Tenslotte wordt het aanbevolen inspanningsprotocol ontworpen voor een jonge, gezonde persoon; Dienovereenkomstig kan de inspanningsprotocol worden aangepast voor een andere doelgroep.

Beperkingen van de techniek

De belangrijkste beperkingen van de meervoudige F I O 2 CO DL techniek zijn de vaardigheid van de tester en het vermogen van het voorwerp om opdrachten te volgen en rustig te blijven tijdens de adem inhoudt, zoals Valsalva of Müllerian manoeuvres de metingen beïnvloeden. Ten tweede, het aantal adem bezit in één sessie moet worden beperkt tot 12, als gevolg van een toename van de CO tegendruk, die Vc en Dm meting 5, 30 kunnen beïnvloeden en vormen een gezondheidsrisico voor het onderwerp. Afhankelijk van de onderzoeksopzet, is may nodig zijn om te voltooien het testen in meerdere sessies mogelijk te maken voor de goedkeuring van de CO en naar Deelnemer vermoeidheid te beperken. Met een goede deelnemer coaching en een goede technische vaardigheden, hebben we een bevredigende variatiecoëfficiënt tussen trials bepaald voor DLCO, Vc, en Dm tot 7%, 8% en 15% respectievelijk,.

De meervoudige F I O 2 DL CO techniek gaat ervan uit dat de alveolaire O 2 is hetzelfde als de capillaire O 2, en dus is voorzichtigheid geboden bij de interpretatie van de gegevens bij personen met een bekende gasuitwisseling impairment.

Geagiteerd zoutoplossing contrast echocardiografische wordt beperkt door de technische mogelijkheden van de sonographer en het vermogen van het onderwerp thoracale beweging te minimaliseren tijdens het sporten. Het is ook van cruciaal belang dat de tolk van de beelden die bekend zijn met de schaal voor het maken van IPAVA recruitment volgens vastgestelde procedures (Figuur 4 ) 27. De betekenis van een positieve zoutoplossing contrast echocardiografie tijdens inspanning blijft onderwerp van discussie 15, 16, en er is enige discussie die een positieve geroerd zoutoplossing contrast in de linker ventrikel van capillaire distentie kan zijn en niet IPAVA rekrutering. Lopende het werk is een poging om dit probleem op te lossen.

Betekenis van de techniek met betrekking tot bestaande / alternatieve methoden

Door gebruik van deze fysiologische technieken is het mogelijk om de pulmonaire vasculatuur te evalueren tijdens inspanning bij verschillende omstandigheden, zoals gezondheid, ziekte, en geneesmiddelen toe te dienen. Hoewel de kwaliteit is gebaseerd op het vermogen van de tester, deze vaardigheden zijn gemakkelijk en snel verworven met de juiste mentorschap en training. De meervoudige F I O 2 CO DL werkwijze wordt beschouwd als de "gouden standaard" in de measurement van Dm en Vc 31. Hoewel deze maatregelen niet klinisch worden berekend, kunnen de waarden worden gebruikt om de mechanismen hypoxemie en inspanningsintolerantie bepalen patiënt resultaten te voorspellen, en verder te karakteriseren diagnose 31, 32. Ook het zout geroerd echocardiografie techniek is de meest gebruikte werkwijze voor het bepalen van de rekrutering van IPAVAs.

Toekomstige toepassingen of aanwijzingen na het beheersen van deze techniek

Deze technieken zijn toepasbaar voor gebruik in een aantal experimentele condities en interventies. We demonstreren deze technieken tijdens inspanning, maar deze kunnen eenvoudig worden aangepast om pulmonaire vasculaire responsen tijdens een infusie van het geneesmiddel, zoals dobutamine of dopamine, inotropen bekend hartminuutvolume 17 verhogen meten. Bovendien is het mogelijk om deze technieken in klinische populaties, zoalszoals bij patiënten met hartinsufficiëntie of chronische 34 obstructieve longziekte (COPD), waarbij het DL CO lager vergeleken met dezelfde leeftijd controlepersonen 35.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

The authors declare that they have no competing financial interests.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Funding was provided by the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada and The Heart and Stroke Foundation of Canada.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Metabolic Measurement SystemSensorMedics Inc.Encore 299 Vmax
Cycle ErgometerErgolineErgoselect II 1200
60 L Douglas BagsHans Rudolph6100 Series
Two-way T ValveHans Rudolph2700 Series
Hemoglobin Measurement SystemHemoCueHb 201+
22-gauge Intravenous CatheterBDInsyte-W
Ultrasound Vivid QECHOpac
Compressed gas 21% O2, 0.3% CO, 0.3% CH4, balance nitrogenPraxair
Compressed gas 40% O2, 0.3% CO, 0.3% CH4, balance nitrogenPraxair
Compressed gas 60% O2, 0.3% CO, 0.3% CH4, balance nitrogenPraxair
Nose-clipVacu-Medsnuffer #1008

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Pulmonary Circulation at Exercise. Comp Physiol. 2 (1), (2012).">Naeije, R., Chesler, N. Pulmonary Circulation at Exercise. Comp Physiol. 2 (1), (2012).
  2. Pulmonary gas exchange and acid-base balance during exercise. Comp Physiol. 3 (2), 693-739 (2013).">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. Cardiac output during exercise measured by acetylene rebreathing, thermodilution, and Fick techniques. J Appl Physiol. 78 (4), 1612-1616 (1995).">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. Recruitment of lung diffusing capacity: update of concept and application. Chest. 122 (5), 1774-1783 (2002).">Hsia, C. C. W. Recruitment of lung diffusing capacity: update of concept and application. Chest. 122 (5), 1774-1783 (2002).
  5. Effect of aerobic fitness on capillary blood volume and diffusing membrane capacity response to exercise. J Physiol. 594 (15), 4359-4370 (2016).">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. Pulmonary capillary blood volume, flow and diffusing capacity during exercise. J Appl Physiol. 15 (5), 893-902 (1960).">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. 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).">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. Apparent pulmonary diffusing capacity for CO at varying alveolar O2 tensions. J Appl Physiol. 11 (2), 277-289 (1957).">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. 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).">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. Functional recruitment of pulmonary capillaries. J Appl Physiol. 76 (4), 1405-1407 (1994).">Johnson, R. L., Hsia, C. C. Functional recruitment of pulmonary capillaries. J Appl Physiol. 76 (4), 1405-1407 (1994).
  11. Dopamine receptor blockade improves pulmonary gas exchange but decreases exercise performance in healthy humans. J Physiol. 593 (14), 3147-3157 (2015).">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. Intra-pulmonary shunt and pulmonary gas exchange during exercise in humans. J Physiol. 561 (1), 321-329 (2004).">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. Exercise-induced intrapulmonary arteriovenous shunting and pulmonary gas exchange. Exerc Sport Sci Rev. 34 (3), 99-106 (2006).">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. Exercise-induced intrapulmonary arteriovenous shunting in healthy humans. J Appl Physiol. 97 (3), 797-805 (2004).">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. Point:Counterpoint: Exercise-induced intrapulmonary shunting is imaginary. J Appl Physiol. 107 (3), 993-994 (2009).">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. Counterpoint: Exercise-induced intrapulmonary shunting is real. J Appl Physiol. 107 (3), 994-997 (2009).">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. The effects of dobutamine and dopamine on intrapulmonary shunt and gas exchange in healthy humans. J Appl Physiol. 113 (4), 541-548 (2012).">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. Effect of acute increases in pulmonary vascular pressures on exercise pulmonary gas exchange. J Appl Physiol. 100 (6), 1910-1917 (2006).">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. 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).">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. Pulmonary vascular distensibility predicts aerobic capacity in healthy individuals. J Physiol. 590 (17), 4279-4288 (2012).">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. Is there a relationship between pulmonary capillary blood volume and intrapulmonary arteriovenous anastomosis recruitment during exercise? FASEB J. 30 (1), (2016).">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. Distensibility of the normal human lung circulation during exercise. Am J Physiol. Lung cellular and molecular physiology. 288 (3), 419-425 (2005).">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. Hemodynamics at rest and during supine and sitting bicycle exercise in normal subjects. Am J Card. 41 (1), 52-59 (1978).">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. 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).">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. Principles of Exercise Testing and Interpretation. , Lippincott Williams & Wilkins. (2012).">Wasserman, K. Principles of Exercise Testing and Interpretation. , Lippincott Williams & Wilkins. (2012).
  26. Determinants and detection of anaerobic threshold and consequences of exercise above it. Circulation. 76 (6), Pt 2 (1987).">Wasserman, K. Determinants and detection of anaerobic threshold and consequences of exercise above it. Circulation. 76 (6), Pt 2 (1987).
  27. Adjustment of DLCO for hemoglobin concentration. Am J Resp Crit Care Med. 155 (1), 236-241 (2011).">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. Intrapulmonary shunting and pulmonary gas exchange during normoxic and hypoxic exercise in healthy humans. J Appl Physiol. 104 (5), 1418-1425 (2008).">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. Principles and Practice of Echocardiography. , 2nd ed, Lippincott Williams & Wilkins & Wilkings. (1994).">Weyman, A. E. Principles and Practice of Echocardiography. , 2nd ed, Lippincott Williams & Wilkins & Wilkings. (1994).
  30. Catecholamine-induced opening of intrapulmonary arteriovenous anastomoses in healthy humans at rest. J Appl Physiol. 113 (8), 1213-1222 (2012).">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. 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).">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. The rise in carboxyhemoglobin from repeated pulmonary diffusing capacity tests. Respir Physiol Neurobiol. 186 (1), 103-108 (2013).">Zavorsky, G. S. The rise in carboxyhemoglobin from repeated pulmonary diffusing capacity tests. Respir Physiol Neurobiol. 186 (1), 103-108 (2013).
  33. 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).">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. Alveolar-capillary membrane gas conductance: a novel prognostic indicator in chronic heart failure. Eur Heart J. 23 (6), 467-476 (2002).">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. 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).">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).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Pulmonary Capillary Blood VolumeMembrane Diffusing CapacityIntrapulmonary Arteriovenous AnastomosesPulmonary Diffusing CapacityExercise PhysiologyBreath Hold TechniqueContrast EchocardiographyPulmonary CirculationGas ExchangeCarbon Monoxide Diffusion

Related Articles