Lichaamsbeweging leidt tot een aanzienlijke toename van de energievraag in vergelijking met de rusttoestand. Het hart en de longen reageren door het hartminuutvolume en de ventilatie te verhogen, wat resulteert in een uitbreiding van het alveolaire-capillaire bed, voornamelijk de rekrutering en uitzetting van longcapillairen1. Dit zorgt voor een voldoende pulmonale gasuitwisseling, die kan worden gemeten door een toename van de pulmonale diffuse capaciteit (DL)2,3,4. De eerste pogingen om DL te meten tijdens inspanning dateren van meer dan een eeuw geleden 5,6,7. Het vermogen om DL vanuit de rusttoestand te verhogen, wordt vaak de alveolaire-capillaire reserve 8,9 genoemd.
Experimenteel kunnen de relatieve bijdragen van de diffusiecapaciteit van het alveolair-capillaire membraan(DM) en het pulmonale capillaire bloedvolume (VC) aan de alveolaire-capillaire reserve worden beoordeeld met behulp van verschillende methoden, waaronder de klassieke meervoudige fracties van ingeademde zuurstof (
) methode10. Een alternatieve techniek die in dit verband nuttig kan zijn, is de tweevoudige gastestmethode, waarbij de DL tot koolmonoxide (CO) en stikstofmonoxide (NO) (DL, CO/NO) GELIJKTIJDIG WORDEN GEMETEN11. Deze techniek werd ontwikkeld in de jaren 1980 en maakt gebruik van het feit dat de reactiesnelheid van NO met hemoglobine (Hb) aanzienlijk groter is dan die van CO, zodat de pulmonale diffusie van CO meer afhankelijk is van VC dan van NO. Vandaar dat de belangrijkste plaats van resistentie (~75%) tegen CO-diffusie zich in de rode bloedcel bevindt, terwijl de belangrijkste weerstand (~60%) tegen NO-diffusie zich bevindt bij het alveolair-capillaire membraan en het pulmonale plasma12. De gelijktijdige meting van DL,CO en DL,NO maakt het dus mogelijk de relatieve bijdragen van DM en VC aan DL12 te beoordelen, waarbij de tijdens de inspanning waargenomen verandering in DL,NO dus grotendeels de uitzetting van het alveolair-capillaire membraan weerspiegelt. Een bijkomend voordeel van deze methode bij het verkrijgen van metingen tijdens inspanning is dat het gaat om een relatief korte ademinhoudingstijd (~5 s) en minder manoeuvres in vergelijking met de klassieke
techniek, waarbij meerdere herhaalde manoeuvres met een gestandaardiseerde ademinhouding van 10 s worden uitgevoerd op verschillende zuurstofniveaus. Hoewel
het onlangs is toegepast met een kortere ademinhoudingstijd en minder manoeuvres bij elke intensiteit13.
Niettemin zijn er in totaal slechts zes DL,CO-manoeuvres per sessie toegestaan, terwijl tot 12 herhaalde DL,CO/NO-manoeuvres kunnen worden uitgevoerd zonder enig meetbaar effect op de resulterende schattingen14. Dit zijn belangrijke overwegingen bij het verkrijgen van metingen tijdens inspanning, aangezien zowel een lange ademinhouding als meerdere manoeuvres moeilijk uit te voeren kunnen zijn bij zeer hoge intensiteiten of bij patiëntenpopulaties die kortademigheid ervaren.
Dit artikel biedt een gedetailleerd protocol, inclusief theoretische overwegingen en praktische aanbevelingen voor het meten van DL,CO/NO tijdens inspanning en het gebruik ervan als index van de alveolaire-capillaire reserve. Deze methode is gemakkelijk toepasbaar in de experimentele setting en maakt het mogelijk om te beoordelen hoe diffusiebeperking in de longen de zuurstofopname in verschillende populaties kan beïnvloeden.
Theorie en meetprincipes
De DL,CO/NO-methode omvat een enkele ademhaling van een gasmengsel met de veronderstelling dat de gassen zich na inademing gelijkmatig verdelen in de geventileerde alveolaire ruimte. Het gasmengsel bestaat uit verschillende gassen, waaronder een inert tracergas. De verdunning van het indicatorgas in de geventileerde alveolaire ruimte, op basis van de fractie in de eind-expiratoire lucht, kan worden gebruikt om het alveolaire volume (VA)15 te berekenen. Het gasmengsel omvat ook het testgas CO en NO, die beide worden verdund in de geventileerde alveolaire ruimte en diffunderen over het alveolair-capillaire membraan. Op basis van hun alveolaire fracties kan hun individuele verdwijningssnelheid (k), ook wel de diffuse constante genoemd, uit de alveolaire ruimte worden berekend. Volgens afspraak wordt de DL voor een testgas gemeten tijdens een manoeuvre met één ademhaling afgeleid uit de volgende vergelijking16:

waarbij FA0 de alveolaire fractie van het testgas (CO of NO) is bij het begin van het inhouden van de adem van deindividuele DL-manoeuvre , terwijl FA de alveolaire fractie van het testgas aan het einde van de ademinhouding is, en tBH de ademinhoudingstijd. DL is mechanisch equivalent aan de geleiding van het testgas door het alveolaire-capillaire membraan, door plasma en de binnenkant van de rode bloedcellen naar hemoglobine. Het hangt dus zowel af van de geleiding van DM als van de zogenaamde specifieke geleiding van pulmonaal capillair bloed (θ), waarvan de laatste zowel afhangt van de geleiding van het testgas in het bloed als van de reactiesnelheid met hemoglobine10. Aangezien het omgekeerde van de geleidingscoëfficiënt weerstand is, hangt de totale weerstand tegen de overdracht van een testgas af van de volgende weerstanden in reeks10:

Deze componenten kunnen worden onderscheiden door gelijktijdig de DL tot CO en NO te meten, omdat deze verschillende θ-waarden hebben, en hun respectievelijke DL-waarden dus verschillend afhankelijk zijn van VC. De pulmonale diffusie van CO is sterker afhankelijk van VC dan van NO, waarbij de belangrijkste plaats van resistentie (~75%) tegen CO-diffusie zich in de rode bloedcel bevindt12. Daarentegen is de belangrijkste weerstand (~60%) tegen NO-diffusie bij het alveolair-capillaire membraan en het longplasma, omdat de reactiesnelheid van NO met hemoglobine aanzienlijk groter is dan die van CO. Door gelijktijdig DL,CO en DL,NO te meten, zullen veranderingen in zowel DM als VC dus een duidelijke invloed hebben op de eerste, terwijl dit laatste veel minder zal afhangen van VC, waardoor een integratieve beoordeling van de factoren die DL bepalen, mogelijk wordt.
De rapportage vanD-L-, CO/NO-statistieken kan worden gedaan met behulp van verschillende eenheden. Vandaar dat de European Respiratory Society (ERS) mmol/min/kPa gebruikt, terwijl de American Thoracic Society (ATS) mL/min/mmHg gebruikt. De omrekeningsfactor tussen de eenheden is 2,987 mmol/min/kPa = ml/min/mmHg.