Demonstrujemy standardowy protokół operacyjny do prowadzenia oscylometrii oddechowej, podkreślając kluczowe procedury kontroli i zapewnienia jakości.
Artykuł metodologiczny
Demonstrujemy standardowy protokół operacyjny do prowadzenia oscylometrii oddechowej, podkreślając kluczowe procedury kontroli i zapewnienia jakości.
Oscylometria oddechowa to inna metoda badania funkcji płuc, która jest coraz częściej stosowana w warunkach klinicznych i badawczych w celu dostarczenia informacji dotyczących mechaniki płuc. Oscylometria oddechowa jest przeprowadzana za pomocą trzech dopuszczalnych pomiarów oddychania oddechowego i może być wykonywana przy minimalnych przeciwwskazaniach. Małe dzieci i pacjenci, którzy nie mogą wykonać spirometrii z powodu upośledzenia funkcji poznawczych lub fizycznych, zwykle mogą wykonać oscylometrię. Głównymi zaletami oscylometrii oddechowej jest to, że wymaga minimalnej współpracy pacjenta i jest bardziej czuła w wykrywaniu zmian w małych drogach oddechowych niż konwencjonalne testy czynnościowe płuc. Urządzenia komercyjne są już dostępne. Niedawno opublikowano zaktualizowane wytyczne techniczne, standardowe protokoły operacyjne oraz wytyczne dotyczące kontroli/zapewnienia jakości. Dostępne są również wartości referencyjne.
Przeprowadziliśmy audyty testów oscylometrii przed i po wdrożeniu formalnego programu szkoleniowego z oscylometrii oddechowej i standardowego protokołu operacyjnego. Zaobserwowaliśmy poprawę jakości wykonywanych testów, przy znaczącym wzroście liczby akceptowalnych i powtarzalnych pomiarów.
Obecny artykuł przedstawia i demonstruje standardowy protokół operacyjny do prowadzenia oscylometrii oddechowej w warunkach ambulatoryjnych. Zwracamy uwagę na kluczowe kroki w celu zapewnienia akceptowalnych i odtwarzalnych pomiarów jakości zgodnie z zalecanymi wytycznymi Europejskiego Towarzystwa Chorób Układu Oddechowego (ERS), ponieważ kontrola jakości ma kluczowe znaczenie dla dokładności pomiarów. Omówiono również potencjalne problemy i pułapki wraz z sugestiami rozwiązania błędów technicznych.
Oscylometria oddechowa mierzy impedancję płuc i jest niezwykle czuła na zmiany w mechanice oddechu1, szczególnie na obwodowe płuca i małe drogi oddechowe, obszary płuc, które nie są dobrze oceniane przez tradycyjne testy czynnościowe płuc.
W ciągu ostatnich kilku lat, dostępność komercyjnych urządzeń oraz zaktualizowane standardy techniczne i kontroli jakości/zapewnienia 2,3 doprowadziły do zwiększenia wykorzystania oscylometrii do celów klinicznych i badawczych. Jednak do tej pory nie jest to rutynowe badanie w repertuarze modalności funkcji płuc, ale przewiduje się, że technika ta stanie się szerzej stosowana wraz z rosnącym uznaniem jej użyteczności klinicznej. Ogólnym celem oscylometrii oddechowej jest pomiar mechaniki oddechowej podczas normalnego oddychania oraz ocena czynności płuc, która nie jest dostrzegalna za pomocą obecnych metod spirometrii i pletyzmografii. Oscylometria ma inne zalety w porównaniu z tradycyjnymi testami czynnościowymi płuc, ponieważ można ją wykonywać u bardzo młodych, starszych lub u pacjentów z zaburzeniami poznawczymi, u których niemożliwe są wymuszone manewry wydechowe potrzebne do spirometrii. Co więcej, oscylometrię można przeprowadzić u każdego, kto może oddychać spontanicznie, nosząc klips na nos. W przeciwieństwie do standardowych testów czynnościowych płuc, nie jest przeciwwskazany po operacji zaćmy, operacji wewnątrzbrzusznej lub kardio-torakochirurgicznej, ani po ostrym zawale mięśnia sercowego i niewydolności serca. Wreszcie, kilka obecnie dostępnych urządzeń oscylometrycznych jest przenośnych i może być używanych w warunkach poza laboratorium diagnostycznym, w tym w warunkach klinicznych i biurowych, przy łóżku pacjenta lub w miejscach pracy.
Oscylometria mierzy całkowitą impedancję oddechową (Zrs) do wieloczęstotliwościowych oscylacyjnych fal ciśnienia1,2,4,5,6. Impedancja składa się ze złożonej sumy oporu oddechowego (Rrs) i reaktancji (Xrs). Rrs odzwierciedla opór dróg oddechowych i jest w dużej mierze niezależny od częstotliwości w health4,7,8. W chorobach małych dróg oddechowych Rrs staje się zależny od częstotliwości i wzrasta bardziej w niższych częstotliwościach5,9,10, tak że różnica w Rrs przy częstotliwościach od 5 do 19 Hz (R5-19) lub 5 i 20 Hz (R5-20) wskazuje na małą niedrożność dróg oddechowych i niejednorodność wentylacji w różnych obszarach płuc 10,11,12. Xrs mierzy równowagę impedancji sprężystej i inercyjnej układu oddechowego. Przy niższych częstotliwościach (np. od 5 do 11 Hz) Xrs odzwierciedla sztywność lub elastancję tkanek płuc i ściany klatki piersiowej13,14. Przy wyższych częstotliwościach Xrs jest zdominowany przez bezwładność kolumny powietrza w przewodzących drogach oddechowych. Częstotliwość rezonansowa (Fres) to punkt, w którym wielkości reaktancji sprężystej i inercyjnej są równe. AX jest indeksem całkującym Xrs i jest obliczany jako obszar pod wykresem Xrs w funkcji częstotliwości między 5 Hz a Fres. AX ma jednostki elastancji i jest odwrotnie proporcjonalny do objętości płuc w komunikacji z wentylacją. AX wzrasta wraz z procesami restrykcyjnymi i niejednorodnością obwodową. X5 staje się coraz bardziej ujemny, podczas gdy AX i Fres są zwiększone zarówno w obturacyjnych, jak i restrykcyjnych chorobach płuc4,5. Zobacz Rysunek 1, aby zobaczyć te wskaźniki.
Chociaż początkowo skupiała się na pomiarze czynności płuc u dzieci, pojawiające się dane pokazują, że oscylometria dostarcza użytecznych informacji klinicznych również u dorosłych. Jest coraz częściej stosowany w warunkach klinicznych15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45. Oscylometria została najszerzej zbadana w obturacyjnych chorobach płuc, gdzie stwierdzono, że oferuje lepsze informacje diagnostyczne niż spirometria w odniesieniu do kontroli astmy31,32,33,34,35, lepsza korelacja z objawami23,34 i wcześniejsze wykrycie36,37,38 przewlekłej obturacyjnej choroby płuc (POChP). Nasza grupa wykazała, że oscylometria jest bardziej czuła niż spirometria w śledzeniu uszkodzeń przeszczepu po przeszczepie płuc46. Kilka badań wykazało, że Xrs, a konkretnie różnica w średniej reaktancji wdechowej i wydechowej przy 5 Hz, może odróżniać restrykcyjne defekty śródmiąższowej choroby płuc (ILD) od astmy i POChP47 i może różnicować połączone zwłóknienie płuc i rozedmę płuc od ILD-only48,49. Rysunek 2 pokazuje typowe wzorce oscylometrii dla normalnych, restrykcyjnych i obturacyjnych chorób płuc. Rośnie zainteresowanie wdrożeniem oscylometrii jako kolejnej rutynowej metody badania funkcji płuc w celu uzupełnienia i potencjalnego zastąpienia niektórych obecnych metod testowania do monitorowania czynności płuc50,51.
Sugerujemy, że oscylometria jest przydatna do badań przesiewowych chorób płuc, w obserwacji pacjentów ze znanymi obturacyjnymi i restrykcyjnymi chorobami płuc oraz po przeszczepie płuc. Komercyjne urządzenia nadają się do użytku u dzieci w wieku 2 lat. Trwają badania z jeszcze młodszymi populacjami52, a wraz z rozwojem tej dziedziny może być możliwa ocena niemowląt i noworodków.
Celem obecnego manuskryptu jest dostarczenie podręcznika szkoleniowego dla klinicystów, technologów i personelu badawczego na temat właściwego prowadzenia oscylometrii, zgodnie z międzynarodowymi standardowymi protokołami operacyjnymi i wytycznymi kontroli jakości. Ze względu na niewielkie rozmiary większości komercyjnych oscylometrów, oscylometria może być realizowana w wielu ustawieniach. Przedstawiony protokół jest odpowiedni dla laboratoriów czynności płuc, gabinetów lekarskich, klinik i innych placówek ambulatoryjnych, takich jak jednostki medycyny pracy w miejscu pracy.
Badania oscylometrii oddechowej zostały zatwierdzone przez Radę Etyki Badań Uniwersyteckiej Sieci Zdrowia (REB# 17-5373, 17-5652 i 19-5582). Pisemna świadoma zgoda została uzyskana od uczestników przed testem oscylometrycznym.
UWAGA: Ten film przedstawia standardową procedurę operacyjną dla oscylometrii. Nasze laboratorium korzysta z urządzenia wyprodukowanego przez Thorasys Thoracic Medical Systems Inc., ale technika jest taka sama niezależnie od producenta. Programy są różne dla każdego producenta, w taki sam sposób, w jaki różne komercyjne spirometry mają unikalne, zastrzeżone oprogramowanie do zbierania i wyświetlania danych. Poniższy protokół ma zastosowanie do wszystkich urządzeń do oscylometrii oddechowej. Czytelnicy są kierowani do instrukcji obsługi swoich urządzeń komercyjnych i odsyłają do szczegółowych instrukcji dotyczących oprogramowania ich urządzenia.
1. Badanie przesiewowe/przygotowanie pacjenta przed badaniem
2. Przygotowanie sprzętu/materiałów
3. Przygotowanie pacjenta
4. Konfiguracja oprogramowania
UWAGA: Proszę zapoznać się z instrukcją producenta w celu uzyskania indywidualnych instrukcji.
5. Procedura testowa
6. Dopuszczalność dostępu i odtwarzalność
7. Dezynfekcja
8. Raportowanie wyników
UWAGA: Szczegóły można znaleźć w Rysunek 3.
9. Kontrola jakości/zapewnienie jakości
W okresie od 17 października 2017 do 6 kwietnia 2018 roku przeprowadziliśmy pierwszy audyt zapewnienia jakości/kontroli jakości (QA/QC) 197 testów oscylometrii3. Mimo że wszyscy operatorzy zostali przeszkoleni przed badaniem pacjentów podczas godzinnego seminarium oraz testów w miejscu badania, zidentyfikowano 10 (5,08%) pomiarów nieakceptowalnych i/lub niepowtarzalnych. Pomiary te wykluczono ze względu na kaszel, blokadę języka oraz CoV przekraczający 15%, zgodnie z pierwotnymi zaleceniami wytycznych ERS52. Kontrola jakości biologicznej (BioQC) nie była przeprowadzana regularnie. Personel badawczy przeszedł dodatkowe szkolenie z oscylometrii i opracowano standardowy protokół operacyjny, aby zapewnić stosowanie odpowiednich wytycznych ERS oraz profesjonalizm medyczny. Personelowi badawczemu podkreślono znaczenie BioQC jako narzędzia do walidacji sprzętu i procedur testowych, przypominając o konieczności regularnego przeprowadzania testów BioQC.3 W kolejnych audytach QA/QC odnotowano poprawę. Z łącznej liczby 1930 testów oscylometrii przeprowadzonych od 9 kwietnia 2018 do 30 czerwca 2019 roku tylko trzy (0,0016%) testy stanowiły nieważne pomiary; w ich przypadku CoV przekraczało 15%. Między 2 lipca 2019 a 12 marca 2020 roku wykonano 1779 testów oscylometrii, z czego dziewięć (0,005%) uznano za nieakceptowalne, w tym pomiary z zamknięciem głośni, wyciekiem powietrza oraz CoV przekraczającym 15%. Dodatkowe informacje znajdują się w Tabeli 1.
Od czasu wzmocnienia procedur BioQC w kwietniu 2018 roku, personel badawczy regularnie przeprowadzał BioQC. W naszym ośrodku cztery zdrowe osoby niepalące wykonywały oscylometrię codziennie przez pierwsze 2 tygodnie, aby zebrać minimum 10 pomiarów, wyznaczając średnią wraz z górną i dolną granicą (±2SD lub odchylenie standardowe) przy współczynniku zmienności ≤10% dla Rrs pomiędzy dwoma urządzeniami do oscylometrii w naszym laboratorium. 30 sierpnia 2021 roku zaobserwowaliśmy pomiar BioQC, który wykraczał poza zakres średniej ±2SD danej osoby. Zaobserwowana wartość R5 dla tej osoby wyniosła 3,36 cmH2O·s/L (otwarte koło), podczas gdy średnia R5 z 20 ostatnich pomiarów wynosiła 4,95 cmH2O.s/L ±2SD (linia kropkowana z dolną granicą 4,03 i górną granicą 5,86; Rycina 4). Druga osoba przeprowadziła oscylometrię BioQC tego samego dnia przy użyciu tego samego urządzenia, a zaobserwowany pomiar R5 również znajdował się poza zakresem średniej ±2SD. Wyniki te wskazują na problemy związane z instrumentem, a nie z procedurą. Następnie skontaktowano się z producentem i urządzenie zostało wysłane do naprawy. Po zwrocie urządzenia 15 października 2021 roku powtórzono BioQC, aby upewnić się, że pomiar mieści się w zakresie R5 danej osoby przed ponownym wprowadzeniem urządzenia do użytku w naszym laboratorium.

Rycina 1: Przedstawiono oscylogram impedancji w funkcji częstotliwości z krzywą oporu (linia ciągła) oraz krzywymi reaktancji (linia przerywana), a także częstotliwości, dla których wykonano pomiary (pełne i puste kółka na każdej krzywej). Zilustrowano obszar reaktancji (AX, obszar kreskowany), częstotliwość rezonansową (Fres. X) oraz opór w zakresie od 5 Hz do 19 Hz (R5-19; strzałka dwustronna). Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.

Rycina 2: Typowe różnice w obrazach oscylometrycznych pomiędzy prawidłowym stanem płuc (A), chorobami restrykcyjnymi (B) a obturacyjnymi (C). Zwróć uwagę na przesunięcie krzywej reaktancji w prawo (otwarte kółka, linia przerywana) w chorobie restrykcyjnej (B) oraz na obraz w kształcie trąbki w oscylogramie obturacyjnym (C) z przesunięciem krzywej oporu w górę (pełne kółka i linia), zwiększoną wartością R5-19 oraz przesunięciem krzywej oporu w dół i w prawo (linia przerywana; otwarte kółka). Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rycina 3: Standardowy szablon raportowania oscylometrii w naszej instytucji. Wyświetlamy oscylogram przy użyciu znormalizowanej osi X-Y i wyróżniamy odpowiednie pomiary przed i po podaniu leku rozszerzającego oskrzela różnymi kolorami, aby ułatwić interpretację wyników. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rysunek 4: Podsumowanie biologicznej kontroli jakości (BioQC) pomiarów R5 u jednej osoby od maja 2020 do listopada 2021 roku. Pomiar, który znalazł się poza (otwarty okrąg) średnią dla danej osoby (ciągła szara linia) ±2SD (linia przerywana), odnotowano 30 sierpnia 2021 roku. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.
| Pierwszy audyt | Drugi audyt | Trzeci audyt | |
| 17 października 2017 do 6 kwietnia 2018 | 9 kwietnia 2018 r. do 30 czerwca 2019 r. | od 2 lipca 2019 do 12 marca 2020 | |
| Ważny | 187 | 1927 | 1770 |
| Nieprawidłowy | 10 | 3 | 9 |
Tabela 1: Porównanie akceptowalności testów oscylometrii w trzech punktach czasowych
Po pierwszym audycie personel przeszedł szkolenie odświeżające w zakresie przeprowadzania oscylometrii. Wprowadzono również standardową procedurę operacyjną dotyczącą wykonywania oscylometrii w laboratorium funkcji płuc. Odnotowano i utrzymano w czasie znaczną poprawę odsetka badań spełniających kryteria kontroli jakości. Wyniki te potwierdzają skuteczność opracowania i przestrzegania standardowych procedur operacyjnych oraz wytycznych dotyczących kontroli jakości.
Tabela uzupełniająca 1. Przeciwwskazania do spirometrii53,54 Kliknij tutaj, aby pobrać tę tabelę.
Tabela uzupełniająca 2. Czas odstawienia leków rozszerzających oskrzela przed badaniami czynnościowymi płuc53,54 Kliknij tutaj, aby pobrać tę tabelę.
Tabela uzupełniająca 3. Czasy odstawienia leków rozszerzających oskrzela przed testem prowokacyjnym oskrzeli53,55 Kliknij tutaj, aby pobrać tę tabelę.
Krytyczne etapy wysokiej jakości pomiaru oscylometrycznego można podzielić na domeny pacjenta, sprzętu i operatora. Kluczowe znaczenie ma zapewnienie, że pacjent jest zrelaksowany i komfortowy, tak aby pobrane pomiary były w spoczynkowej funkcjonalnej objętości resztkowej. Postawa pacjenta jest bardzo ważna; Upewnij się, że pacjent siedzi prosto z obiema stopami na ziemi, bez krzyżowania nóg. Wzmocnienie podparcia policzków i żuchwy, dobre umieszczenie klipsa na nos i upewnienie się, że usta są uszczelnione wokół ustnika, wyeliminują przetaczanie i przecieki powietrza 1,2,3. Sprzęt musi zostać skalibrowany i zweryfikowany przed użyciem. Operator musi być w stanie rozpoznać dopuszczalne i niedopuszczalne nagrania oraz być w stanie rozwiązać problem z podstawową przyczyną niedopuszczalnych odczytów lub artefaktów, aby upewnić się, że zgłoszone pomiary mają CoV ≤10%1,2,3. Należy utrzymać kontrolę i zapewnienie jakości, aby nie tylko zapewnić walidację urządzenia oscylometrycznego, ale także jakość testów.
Szkolenie operatora w zakresie rozpoznawania wzorców wytwarzanych przez typowe artefakty, takie jak połykanie, wycieki i manewrowanie, pozwoli na terminowe powtarzanie pomiarów w celu uzyskania testów jakości. Zdarzają się przypadki, gdy oscylometria jest wykonywana przy różnych objętościach płuc (np. w pozycji leżącej). W takich okolicznościach wszystkie kroki opisane w protokole mogą być nadal stosowane.
Podczas gdy oscylometria jest łatwiejszą i szybszą metodą badania funkcji płuc, błędy w pomiarach, a tym samym interpretacji, wystąpią, jeśli wystąpią odchylenia od standardowego protokołu i etapów kontroli jakości. Nasz protokół opiera się na urządzeniu używanym w naszym centrum. Przebieg oscylometrii będzie taki sam we wszystkich urządzeniach. Pojawią się jednak różnice w technicznym aspekcie kalibracji i aplikacji programowych. Zaleca się, aby czytelnicy postępowali zgodnie z instrukcją obsługi dla różnych instrumentów.
Oscylometria jest szybsza i łatwiejsza do wykonania niż spirometria. Co więcej, małe dzieci i dorośli z upośledzeniem językowym, fizycznym i/lub poznawczym, które utrudniają wykonywanie wymuszonych manewrów wydechowych potrzebnych do spirometrii, mogą nadal wykonywać oscylometrię, tak jak jest ona przeprowadzana podczas normalnego oddychania. W niektórych ośrodkach oscylometria wyparła spirometrię jako początkowe narzędzie przesiewowe w kierunku chorób płuc. Udoskonalenie szkoleń w zakresie prowadzenia oscylometrii ułatwi jej szersze zastosowanie jako narzędzia diagnostycznego i zapewni kontrolę jakości przeprowadzanych testów.
Chociaż oscylometria jest szybką i łatwą techniką, potrzebne są kontrole jakości, aby zapewnić dokładne i powtarzalne pomiary. Postępując zgodnie z międzynarodowymi wytycznymi, dane z badań i oscylometrii klinicznej mogą być odpowiednio interpretowane, tak aby wyniki można było zastosować w różnych populacjach pacjentów.
CWC otrzymało honoraria za wystąpienia na webinariach wspieranych przez Thorasys Thoracic Medical Systems Inc. oraz opłaty za konsultacje od Theravance Biopharma, Inc.
Badanie zostało sfinansowane przez CIHR-NSERC Collaborative Health Research Projects (CWC), Pettit Block Term grant (CWC), The Lung Health Foundation oraz Canadian Lung Association - Breathing as One: Allied Health Grant (JW). Dziękujemy wielu uczestnikom naszych badań naukowych z zakresu oscylometrii, którzy pozwolili nam rozwinąć wiedzę specjalistyczną w zakresie prowadzenia oscylometrii.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Chusteczki dezynfekujące Accel Prevention - 160/kanister | Diversey Care | 100906721 | https://diversey.com/en/ |
| clearFlo F-100 - 100 filtrów do oscylometrii Airwave | Thorasys | 101635 | https://www.thorasys.com/ |
| Klips do nosa z poduszkami, "Snuffer", bx/1000 | McArthur Medical Sales Inc. | 785-1008BULK | https://mcarthurmedical.com/ |
| Tremoflo C-100 System oscylacji fal powietrznych | Thorasys | 101969 | https://www.thorasys.com/ Wersja oprogramowania: 1.0.43 build 43 Typ sygnału: Pseudolosowe, względne liczby pierwsze Częstotliwości (Hz): 5, 10, 11, 14, 17, 19, 23, 29, 31, 37 |
| Tremoflo C-100 Kalibrowane obciążenie odniesienia 15 cm H2O. s/L | Thorasys | 101059 | https://www.thorasys.com/ |
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie