Name: Połączenie kapnografii wolumetrycznej i pletyzmografii barometrycznej w celu pomiaru zależności między strukturą a funkcją płuc (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-01-08T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 25 s
Description: Poznaj metodę łączącą kapnografię wolumetryczną z pletyzmografią barometryczną do oceny funkcji płuc i zależności struktura-funkcja. Technika umożliwia powtarzalne pomiary bez kosztownego sprzętu obrazującego.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Ta praca została sfinansowana przez Departamenty Zdrowia i Fizjologii Człowieka oraz Medycyny Wewnętrznej Uniwersytetu Iowa. Praca ta była również wspierana przez Old Gold Fellowship (Bates) i Grant IRG-15-176-40 z American Cancer Society, zarządzany przez The Holden Comprehensive Cancer Center na Uniwersytecie Iowa (Bates)

Ten protokół został wcześniej zatwierdzony przez University of Iowa Institutional Review Board i jest zgodny z wytycznymi. Pokazane dane zostały zebrane w ramach projektu zatwierdzonego przez Institutional Review Board na Uniwersytecie Iowa. Uczestnicy wyrazili świadomą zgodę, a badania zostały przeprowadzone zgodnie z Deklaracją Helsińską.
1. Wyposażenie
<ol>
	<li>Sprawdź tabelę wyposażenia, aby upewnić się, że wszystkie wymagane urządzenia są dostępne. Dokładnie sprawdź konfigurację, korzystając z graficznego przedstawienia sprzętu w <silna klasa="xfig">Rysunek 2.</li>
</ol>
2. Pletyzmografia
UWAGA: Pletyzmografia barometryczna jest dobrze opisanym narzędziem klinicznym i jest wykonywana przy użyciu komercyjnego sprzętu zgodnie z konsensusem w sprawie standaryzacji pomiarów objętości płuc14,15. W razie potrzeby przepływy i objętości płuc są porównywane z przewidywanymi wartościami z zestawu danych NHANES oraz Goldman and Becklake16, które są zawarte w oprogramowaniu pletyzmografu.
<ol>
	<li>Kalibrację pletyzmografu należy wykonywać codziennie i przed jakimikolwiek eksperymentami.
	<ol>
		<li>Przed kalibracją należy zmierzyć temperaturę, ciśnienie atmosferyczne i wilgotność względną za pomocą standardowego barometru i wprowadzić te wartości do oprogramowania pletyzmografu jako współczynniki korygujące.</li>
		<li>Skalibruj czujnik przepływu za pomocą skalibrowanej strzykawki o pojemności 3 l przy zmiennym natężeniu przepływu. Skalibruj ciśnienie w pojemniku za pomocą precyzyjnej pompy o pojemności 50 ml. Przetworniki ciśnienia w skrzynce powinny być sprawdzane co miesiąc i w razie potrzeby ponownie kalibrowane, zgodnie z zaleceniami producenta.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Bezpośrednio przed pomiarem należy umieścić uczestnika w pletyzmografie całego ciała i zamknąć drzwiczki. Pomiary należy wykonywać po 30-60 s, co pozwala na osiągnięcie równowagi termicznej.
	<ol>
		<li>Poinstruuj uczestnika, aby położył usta na ustniku, założył klipsy na nos i położył dłonie na policzkach. Zapobieganie "wydmuchiwaniu" policzków podczas manewru minimalizuje zmiany objętości, które wynikają ze zmiany objętości ust.</li>
		<li>Poinstruuj uczestnika, aby oddychał normalnie, umożliwiając uzyskanie co najmniej czterech oddechów oddechowych i ustalenie funkcjonalnej pojemności resztkowej (FRC).</li>
		<li>Pod koniec normalnego wydechu (FRC) zamknij migawkę. Naucz uczestnika, aby lekko dyszał z prędkością 0,5-1 oddechu/s przez 3-4 sekundy. Oceń zależność między ciśnieniem w ustach a ciśnieniem w pletyzmografie, aby upewnić się, że jest to seria nakładających się na siebie, prostych linii bez dryfu termicznego.</li>
		<li>Otwórz migawkę i pozwól uczestnikowi wziąć normalny oddech. Naucz uczestnika wydychania do objętości resztkowej (RV), a następnie maksymalnego manewru wdechowego do całkowitej pojemności płuc. Powtórz co najmniej trzy razy, aż do uzyskania wartości FRC, które zgadzają się w granicach 5%</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Kapnografia wolumetryczna
UWAGA: Kroki 3.1 - 3.4 są wykonywane przed przybyciem obiektu badań.
<ol>
	<li>Zanim przejdziesz dalej, zajmij się zmiennymi w tabeli 1 i zmodyfikuj je w razie potrzeby. Ważne jest, aby zmienne te zostały dostosowane w fazie projektowania badania, a następnie utrzymane na stałym poziomie przez cały czas trwania badania.
	<ol>
		<li>Przed rozpoczęciem nowego protokołu eksperymentalnego należy zwrócić uwagę na dokładny pomiar opóźnienia czasowego między analizatorem gazów, który mierzy stężenieCO2, a pneumotach, który mierzy przepływ. Pozwala to na wyrównanie sygnałów CO2 i przepływu.</li>
		<li>Zmierz eksperymentalnie opóźnienie czasowe ze strumieniem 5% CO2 . Podłącz przewód gazowy do kranu odcinającego, a następnie do ustnika.</li>
		<li>Otworzyć kurek, wprowadzając gaz z prędkością 10 l/min. Określić średnie opóźnienie czasowe między reakcją pneumotach a analizatorem gazu w ciągu 10 prób i wprowadzić makro.</li>
		<li>Utrzymuj stałe opóźnienie czasowe, utrzymując częstotliwość próbkowania analizatora. Opóźnienie czasowe jest w dużym stopniu zależne od częstotliwości próbkowania analizatora gazów i bardzo ważne jest, aby pozostało ono stałe przez cały czas trwania eksperymentu i między uczestnikami.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Zdefiniować trzy "kanały" do zbierania przepływu, wydychanego CO2 (%) i objętości. Przepływ i wydychany CO2 (%) są danymi analogowymi, a objętość jest całką przepływu.
	<ol>
		<li>Potwierdzić, że przepływ i CO2 (%) są mierzone bezpośrednio z analizatora pneumotach i gazów, a objętość jest obliczana jako całka przepływu. Rysunek 3 pokazuje, że są one zbierane w kanałach 1,2 i 6.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Kalibruj analizator gazu przed każdym użyciem. Dołącz czujnik O2, jeśli ma to być mierzone.
	<ol>
		<li>Wyzerować analizator gazem obojętnym. 100% klasa kalibracji (zanieczyszczenie <0,01%) N2 lub He może być używany, chociaż preferowany jest hel, ponieważ azot może być zanieczyszczony śladowymi ilościami tlenu. Umieść rurkę suszącą w torbie lub podłącz do komory mieszania. Przepłukać worek lub komorę gazem obojętnym z szybkością co najmniej 10 l/min. Należy uważać, aby nie zwiększać ciśnienia w systemie, ponieważ może to mieć wpływ na kalibrację.</li>
		<li>Zalej worek lub komorę gazem obojętnym, aby wyprzeć O2 i CO2 . Gdy wyświetlane stężenia CO2 i O2 ustabilizują się, wyreguluj pokrętła zerowania, aż oba wskażą zero.</li>
		<li>Powtórzyć z 6% CO2 i powietrzem w pomieszczeniu (20,93%O2) jako gazami kalibracyjnymi. Gdy stężenie żądanego gazu ustabilizuje się, wyreguluj pokrętło zakresu, aby dopasować je do stężenia gazu kalibracyjnego.</li>
		<li>Ponownie sprawdź gaz obojętny i gazy kalibracyjne, a następnie dostosuj zero i zakres, aż oba osiągną dokładność ±0,1%.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Skalibruj podgrzewane pneumotach zgodnie z instrukcjami producenta.
	<ol>
		<li>Na krótko pozwól pneumotach ogrzać się do 37 °C przez co najmniej 20 minut przed badaniem.</li>
		<li>Wybierz menu rozwijane kanału przepływu (Kanał 1), wybierz opcję menu Spirometr i kliknij Zero, aby wyzerować pneumotach. Zakończ, wybierając pozycję W porządku.</li>
		<li>Bezpośrednio podłączyć strzykawkę o pojemności 3 l do pneumotach za pomocą adaptera głowicy przepływowej. Podświetl oddech kalibracyjny. Ponownie wybierz menu rozwijane kanału przepływu. Wybierz Przepływ spirometru | Skalibruj, wpisz 3L i wybierz Okay"\.</li>
		<li>Sprawdź kalibrację, wstrzykując 3 l do pneumotach przy różnych natężeniach przepływu (0-4 l/s, 4-8 l/s i 8-12 l/s). Różnica od 3 L powinna być mniejsza niż 5%.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wykonaj manewr, upewniając się, że zebrane są dwa sekwencyjne oddechy i że są one wykonywane przy tym samym natężeniu przepływu.
	<ol>
		<li>Przeszkol badanego, aby wykonał pojedynczy manewr składający się z dwóch par oddechów – oddechu coachingowego i oddechu do analizy. Jest to pokazane graficznie w Rysunek 1 (na dole).</li>
		<li>Podczas manewru poinstruuj uczestników, aby postępowali zgodnie z przewodnikiem przepływu na monitorze komputera. Badacz może poinstruować badanego, wskazując "wdychaj teraz" lub "wydychaj teraz".</li>
		<li>Wykonaj manewr tak, aby w jednym manewrze były dwie pary tych oddechów. Pierwszy wydech manewru trwa 3 s, a drugi 5 s. Rozważ dodanie rezystora w jednej linii z ustnikiem, aby ułatwić kontrolowanie przepływu wydychanego powietrza. Opór o wytrzymałości 5 cm H2O/L/s jest ogólnie dobrze tolerowany. 
		UWAGA: Ważne jest, aby w przypadku stosowania rezystora był on używany przez cały czas trwania badania i dla każdego uczestnika, ponieważ zwiększa ciśnienie w ustach i drogach oddechowych, co może zmienić średnicę dróg oddechowych. Ważne jest również, aby uczestnicy nie "wydmuchiwali" policzków, ponieważ zwiększa to martwą przestrzeń.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Protokół pomiarowy
	<ol>
		<li>Poinstruuj uczestnika, aby usiadł prosto z obiema stopami na podłodze, założył klipsy na nos i położył usta na ustniku.</li>
		<li>Poinstruuj uczestnika, aby wykonał co najmniej jedną minutę oddychania oddechowego. Służy to do pomiaru funkcji metabolicznych i pozwala uczestnikowi zapoznać się z ustnikiem. Po upływie jednej minuty przerwij zbieranie danych.</li>
		<li>Następnie przeszkol uczestników, aby zmieniali objętość oddechową, wykonując normalne, mniejsze lub większe niż normalne oddechy oddechowe. Gwarantuje to, że kapnogramy są uzyskiwane przy różnych objętościach płuc</li>
		<li>Poinstruuj uczestnika, że powinien przejść do wykonywania manewru kapnogramu, gdy tylko zobaczy śledzenie przepływu na swoim ekranie.</li>
		<li>Wznów zbieranie danych w losowym momencie cyklu oddechowego uczestnika. Pozwala to na wykonywanie pomiarów przy różnych objętościach płuc.</li>
		<li>Na koniec trenuj, aby na koniec każdego manewru wykonać westchnienie, całkowicie rozluźniając mięśnie oddechowe. Pozwala to na określenie FRC.</li>
		<li>Zatrzymaj zbieranie danych. Powtarzaj kroki 3.6.3-3.6.5, aż do wykonania co najmniej 6-8 manewrów (12-16 par oddechów do analizy).</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. Analiza danych
<ol>
	<li>Eksportowanie danych. Aby uruchomić makro, każda para oddechów musi zostać wyeksportowana jako pojedynczy plik tekstowy, który jest następnie importowany do makra. Zrzuty ekranu z tego procesu znajdują się w Uzupełnieniu Rysunek 1.
	<ol>
		<li>Podkreśl każdą parę oddechów, zwracając uwagę na podkreślenie części wydechu przed rozpoczęciem manewru.</li>
		<li>W menu pliku wybierz opcję Eksportuj i nazwij manewr tematu.</li>
		<li>Użyj menu rozwijanego w obszarze Zapisz jako typ i zapisz go jako plik danych. Następnie wybierz pozycję Zapisz.</li>
		<li>Spowoduje to wyświetlenie monitu o wyświetlenie pola tekstowego Eksportuj jako. Po prawej stronie usuń zaznaczenie opcji Blokuj kolumny nagłówka, czas, datę, komentarze i znaczniki zdarzeń.</li>
		Po <li>lewej stronie wybierz pozycję Bieżące zaznaczenie i Wyjdź NaN dla wartości. Wybierz opcję Zmniejsz próbkowanie według i wprowadź wartość 10 w polu.</li>
		<li>Wybierz kanał przepływu i kanał CO2 (%) do wyeksportowania, a następnie kliknij przycisk Okay. Rozważ utworzenie duplikatów tych wyeksportowanych plików jako kopii zapasowych przed rozpoczęciem analizy.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przeprowadź analizę makra. Zrzuty ekranu z adnotacjami krok po kroku do analizy wyeksportowanych manewrów za pomocą makra i porównania z objętością płuc są podane w Uzupełnieniu Rysunek 2 i mogą być używane jako przewodnik.
	<ol>
		<li>Otwórz makro, przejdź do pliku i wybierzpióro O.</li>
		<li>Wybierz zapisany plik danych, zapisany z rozszerzeniem .txt.</li>
		<li>Pojawi się okno Kreator importu tekstu. W lewym górnym rogu wybierz opcję Rozdzielany i kliknij przycisk Dalej. W kroku 2 wybierz pozycję Tab w obszarze Ograniczniki i kliknij przycisk Dalej. W kroku 3 wybierz opcję Ogólne w obszarze Format danych kolumny i kliknij przycisk Zakończ.</li>
		<li>Aby uruchomić makro, wybierz kolejno kolejno opcje Widok, Makro, Wyświetl makro i Uruchom. Wybierz opcję Tak, jeśli istnieje kopia zapasowa danych.</li>
		<li>Poczekaj, aż makro zostanie uruchomione (około 90 s) i wygeneruj skoroszyt z czterema arkuszami. Co istotne dla tych pomiarów, arkusz 2 zawiera dane liczbowe, a wykres 3 zawiera wykres kapnogramu.</li>
		<li>Wróć do danych i określ wolumin dla FRC. Jest to określane jako objętość na końcu westchnienia, przy której przepływ = 0 l/s.</li>
		<li>Określ objętość, przy której rozpoczął się drugi wydech w każdej parze oddechów. Odejmując to od objętości FRC, można określić początkową objętość powyżej lub poniżej FRC dla każdego oddechu.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Robinson, P. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Consensus+statement+for+inert+gas+washout+measurement+using+multiple-+and+single-+breath+tests%5BTitle%5D)+AND+%22European+Respiratory+Journal%22%5BJournal%5D)">Consensus statement for inert gas washout measurement using multiple- and single- breath tests.</a> European Respiratory Journal. 41 (3), 507-522 (2013).</li>
<li>Verbanck, S., Paiva, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gas+mixing+in+the+airways+and+airspaces%5BTitle%5D)+AND+%22Comprehensive+Physiology%22%5BJournal%5D)">Gas mixing in the airways and airspaces.</a> Comprehensive Physiology. 1 (2), 809-834 (2011).</li>
<li>Bates, M. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pulmonary+function+responses+to+ozone+in+smokers+with+a+limited+smoking+history%5BTitle%5D)+AND+%22Toxicology+and+Applied+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">Pulmonary function responses to ozone in smokers with a limited smoking history.</a> Toxicology and Applied Pharmacology. 278 (1), 85-90 (2014).</li>
<li>Bates, M. L., Brenza, T. M., Ben-Jebria, A., Bascom, R., Ultman, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Longitudinal+distribution+of+ozone+absorption+in+the+lung%3A+comparison+of+cigarette+smokers+and+nonsmokers%5BTitle%5D)+AND+%22Toxicology+and+Applied+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">Longitudinal distribution of ozone absorption in the lung: comparison of cigarette smokers and nonsmokers.</a> Toxicology and Applied Pharmacology. 236 (3), 270-275 (2009).</li>
<li>Reeser, W. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Uptake+of+ozone+in+human+lungs+and+its+relationship+to+local+physiological+response%5BTitle%5D)+AND+%22Inhalation+Toxicology%22%5BJournal%5D)">Uptake of ozone in human lungs and its relationship to local physiological response.</a> Inhalation Toxicology. 17 (13), 699-707 (2005).</li>
<li>Taylor, A. B., Lee, G. M., Nellore, K., Ben-Jebria, A., Ultman, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Changes+in+the+carbon+dioxide+expirogram+in+response+to+ozone+exposure%5BTitle%5D)+AND+%22Toxicology+and+Applied+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">Changes in the carbon dioxide expirogram in response to ozone exposure.</a> Toxicology and Applied Pharmacology. 213 (1), 1-9 (2006).</li>
<li>Baker, L. G., Ultman, J. S., Rhoades, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+gas+flow+and+diffusion+in+a+symmetric+airway+system%3A+a+mathematical+model%5BTitle%5D)+AND+%22Respiration+Physiology%22%5BJournal%5D)">Simultaneous gas flow and diffusion in a symmetric airway system: a mathematical model.</a> Respiration Physiology. 21 (1), 119-138 (1974).</li>
<li>Fowler, W. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lung+Function+Studies.+II.+The+Respiratory+Dead+Space%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology-Legacy+Content%22%5BJournal%5D)">Lung Function Studies. II. The Respiratory Dead Space.</a> American Journal of Physiology-Legacy Content. 154 (3), 405-416 (1948).</li>
<li>Eberlein, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Supranormal+Expiratory+Airflow+after+Bilateral+Lung+Transplantation+Is+Associated+with+Improved+Survival%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Respiratory+and+Critical+Care+Medicine%22%5BJournal%5D)">Supranormal Expiratory Airflow after Bilateral Lung Transplantation Is Associated with Improved Survival.</a> American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 183 (1), 79-87 (2011).</li>
<li>Eberlein, M., Schmidt, G. A., Brower, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chest+wall+strapping.+An+old+physiology+experiment+with+new+relevance+to+small+airways+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+the+American+Thoracic+Society%22%5BJournal%5D)">Chest wall strapping. An old physiology experiment with new relevance to small airways diseases.</a> Annals of the American Thoracic Society. 11 (8), 1258-1266 (2014).</li>
<li>Taher, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chest+wall+strapping+increases+expiratory+airflow+and+detectable+airway+segments+in+computer+tomographic+scans+of+normal+and+obstructed+lungs%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physiology%22%5BJournal%5D)">Chest wall strapping increases expiratory airflow and detectable airway segments in computer tomographic scans of normal and obstructed lungs.</a> Journal of Applied Physiology. , (2017).</li>
<li>Verscheure, S., Massion, P. B., Verschuren, F., Damas, P., Magder, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Volumetric+capnography%3A+lessons+from+the+past+and+current+clinical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Critical+Care%22%5BJournal%5D)">Volumetric capnography: lessons from the past and current clinical applications.</a> Critical Care. 20 (1), 184(2016).</li>
<li>Suarez-Sipmann, F., Bohm, S. H., Tusman, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Volumetric+capnography%3A+the+time+has+come%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Opinion+in+Critical+Care%22%5BJournal%5D)">Volumetric capnography: the time has come.</a> Current Opinion in Critical Care. 20 (3), 333-339 (2014).</li>
<li>Wanger, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Standardisation+of+the+measurement+of+lung+volumes%5BTitle%5D)+AND+%22European+Respiratory+Journal%22%5BJournal%5D)">Standardisation of the measurement of lung volumes.</a> European Respiratory Journal. 26 (3), 511-522 (2005).</li>
<li>Culver, B. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recommendations+for+a+Standardized+Pulmonary+Function+Report.+An+Official+American+Thoracic+Society+Technical+Statement%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Respiratory+and+Critical+Care+Medicine%22%5BJournal%5D)">Recommendations for a Standardized Pulmonary Function Report. An Official American Thoracic Society Technical Statement.</a> American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 196 (11), 1463-1472 (2017).</li>
<li>Goldman, H. I., Becklake, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Respiratory+function+tests%3B+normal+values+at+median+altitudes+and+the+prediction+of+normal+results%5BTitle%5D)+AND+%22Am+Rev+Tuberc%22%5BJournal%5D)">Respiratory function tests; normal values at median altitudes and the prediction of normal results.</a> Am Rev Tuberc. 79 (4), 457-467 (1959).</li>
<li>Shim, S. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lumen+area+change+%28Delta+Lumen%29+between+inspiratory+and+expiratory+multidetector+computed+tomography+as+a+measure+of+severe+outcomes+in+asthmatic+patients%5BTitle%5D)+AND+%22J+The+Journal+of+Allergy+and+Clinical%22%5BJournal%5D)">Lumen area change (Delta Lumen) between inspiratory and expiratory multidetector computed tomography as a measure of severe outcomes in asthmatic patients.</a> J The Journal of Allergy and Clinical. , (2018).</li>
<li>Smith, B. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+airway+branch+variation+and+chronic+obstructive+pulmonary+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Human airway branch variation and chronic obstructive pulmonary disease.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 115 (5), E974-E981 (2018).</li>
<li>Farmery, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Volumetric+Capnography+and+Lung+Growth+in+Children+-+a+Simple-Model+Validated%5BTitle%5D)+AND+%22Anesthesiology%22%5BJournal%5D)">Volumetric Capnography and Lung Growth in Children - a Simple-Model Validated.</a> Anesthesiology. 83 (6), 1377-1379 (1995).</li>
<li>Scherer, P. W., Neufeld, G. R., Aukburg, S. J., Hess, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+Effective+Peripheral+Bronchial+Cross-Section+from+Single-Breath+Gas+Washout%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanical+Engineering-Transactions+of+the+Asme%22%5BJournal%5D)">Measurement of Effective Peripheral Bronchial Cross-Section from Single-Breath Gas Washout.</a> Journal of Biomechanical Engineering-Transactions of the Asme. 105 (3), 290-293 (1983).</li>
<li>Sinha, P., Soni, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+volumetric+capnography+and+mixed+expired+gas+methods+to+calculate+physiological+dead+space+in+mechanically+ventilated+ICU+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Intensive+Care+Medicine%22%5BJournal%5D)">Comparison of volumetric capnography and mixed expired gas methods to calculate physiological dead space in mechanically ventilated ICU patients.</a> Intensive Care Medicine. 38 (10), 1712-1717 (2012).</li>
<li>Bourgoin, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+of+Bohr+and+Enghoff+Dead+Space+Equations+in+Mechanically+Ventilated+Children%5BTitle%5D)+AND+%22Respiratory+Care%22%5BJournal%5D)">Assessment of Bohr and Enghoff Dead Space Equations in Mechanically Ventilated Children.</a> Respiratory Care. 62 (4), 468-474 (2017).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

W tym miejscu podano protokół pomiaru VD i jednorodności (nachylenia) dróg oddechowych. Pomiary te można wykonać przy FRC lub w funkcji objętości płuc. Pomiar FRC przed rozpoczęciem eksperymentu i po zaburzeniu pozwala na wykreślenie VD i nachylenia jako funkcji objętości płuc i może dostarczyć użytecznych informacji na temat zależności struktura-funkcja płuc, których nie uzyskuje się z kapnografii w samym FRC.
Objętość dróg oddechowych i strukturę dróg oddechowych o wyso...

Techniki wymywania gazem są używane od dziesięcioleci do dostarczania ważnych informacji o strukturze i jednorodności drzewa dróg oddechowych. Płuco jest klasycznie opisywane jako posiadające dwa przedziały – strefę przewodzącą, która składa się z anatomicznej martwej przestrzeni i strefy oddechowej, w której zachodzi wymiana gazowa w pęcherzykach płucnych. Przewodzące drogi oddechowe są określane jako "martwa przestrzeń", ponieważ nie uczestniczą w wymianie tlenu i dwutlenku węgla. W metodzie wymywania gazem z pojedynczym oddechem profil stężenia wydychanego gazu może być wykorzystany do określenia objętości anatomicznej martwej przestrzeni i uzyskania informacji o równomierności wentylacji. Niektóre metody polegają na oddychaniu gazami obojętnymi w celu wykonania tych pomiarów (N2, argon, He, SF6 itp.). Stosowanie gazu obojętnego jest dobrze ugruntowane, poparte naukowymi oświadczeniami konsensusu1, a dostępne są komercyjne urządzenia z przyjaznymi dla użytkownika interfejsami. Jednak profil wydychanego dwutlenku węgla (CO2 ) może być wykorzystany do uzyskania podobnych informacji. Ocena profilu CO2 w funkcji objętości wydychanej wody, czyli kapnografii wolumetrycznej, nie wymaga od uczestnika oddychania specjalnymi mieszaninami gazów i pozwala badaczowi na elastyczne gromadzenie dodatkowych informacji na temat metabolizmu i wymiany gazowej przy minimalnym dostosowaniu do techniki.
Podczas kontrolowanego wydechu, stężenie CO2 może być wykreślone w stosunku do całkowitej objętości wydychanego powietrza. Na początku wydechu martwa przestrzeń jest wypełniona gazem atmosferycznym. Znajduje to odzwierciedlenie w fazie I profilu CO2 wydychanego powietrza, w której występuje niewykrywalna ilość CO2 (rysunek 1, u góry). Faza II oznacza przejście do gazu pęcherzykowego, w którym zachodzi wymiana gazowa i CO2 jest obfity. Objętość w punkcie środkowym fazy II to objętość anatomicznej martwej przestrzeni (VD). Faza III zawiera gaz pęcherzykowy. Ponieważ drogi oddechowe o różnych średnicach opróżniają się w różnym tempie, nachylenie (S) fazy III dostarcza informacji o jednorodności dróg oddechowych. Bardziej strome nachylenie fazy III sugeruje mniej jednolite drzewo dróg oddechowych proksymalnie do końcowych oskrzelików lub niejednorodność zależną od konwekcji2. W przypadku, gdy zaburzenie może zmienić szybkość produkcji CO2 i dokonać porównań między osobami, nachylenie można podzielić przez obszar pod krzywą, aby znormalizować różnice w metabolizmie (NS lub znormalizowane nachylenie). Kapnografia wolumetryczna była wcześniej wykorzystywana do oceny zmian objętości i jednorodności dróg oddechowych po ekspozycji na zanieczyszczenia powietrza3,4,5,6.
Transport gazu w płucach jest regulowany zarówno przez konwekcję, jak i dyfuzję. Pomiary wypłukiwania pojedynczym oddechem są w dużym stopniu zależne od przepływu powietrza, a zmierzona wartość VD występuje na granicy konwekcji i dyfuzji. Zmiana natężenia przepływu wydechu lub poprzedzającego go wdechu zmienia położenie tej granicy7. Kapnografia jest również w dużym stopniu zależna od objętości płuca bezpośrednio poprzedzającej manewr. Większe objętości płuc powodują rozciągnięcie dróg oddechowych, co skutkuje większymi wartościami VD8. Jednym z rozwiązań jest konsekwentne wykonywanie pomiaru przy tej samej objętości płuc – zwykle funkcjonalnej pojemności resztkowej (FRC). Alternatywą, opisaną tutaj, jest połączenie kapnografii wolumetrycznej z pletyzmografią barometryczną, w celu uzyskania związku między VD a objętością płuc. Następnie uczestnik wykonuje manewr przy stałych natężeniach przepływu, zmieniając objętość płuc. Pozwala to na wykonywanie klasycznych pomiarów kapnograficznych w FRC, ale także na wyprowadzenie zależności między objętością płuc a objętością przestrzeni martwej oraz między objętością płuc a jednorodnością. Rzeczywiście, wartość dodana sprzężenia kapnografii z pletyzmografią wynika z możliwości testowania hipotez dotyczących rozciągliwości drzewa dróg oddechowych i zależności struktura-funkcja płuc. Może to być cenne narzędzie dla badaczy dążących do ilościowego określenia wpływu mechaniki dróg oddechowych w porównaniu z podatnością płuc i elastancją na czynność płuc w populacjach zdrowych i chorych9,10,11. Co więcej, uwzględnienie bezwzględnej objętości płuc, przy której wykonywane są wolumetryczne pomiary kapnograficzne, pozwala badaczom scharakteryzować skutki warunków, które mogą zmienić stan napompowania płuc, takich jak otyłość, przeszczep płuc lub interwencje, takie jak opasanie ściany klatki piersiowej. Kapnografia wolumetryczna może ostatecznie mieć zastosowanie kliniczne w warunkach intensywnej terapii12,13.

<table><tbody><tr><td>Komputer z dwoma monitorami</td><td>Dell Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PowerLab 8/35*</td><td>AD Instruments</td><td>PL3508</td><td></td></tr><tr><td>Oprogramowanie do akwizycji danych LabChart*</td><td>AD Instruments</td><td>Version 8</td><td></td></tr><tr><td>Gemini Respiratory Gas Analyzer* (opcja ulepszona)</td><td>CWE, Inc</td><td>GEMINI 14-10000</td><td>*wskazuje, że część jest dostępna w pakiecie Fizjologia ćwiczeń firmy AD Instruments</td></tr><tr><td>Podgrzewany Pneumotach ze sterownikiem grzałki* (opcja ulepszona)</td><td>Hans Rudolph, Inc</td> Strzykawka kalibracyjna <td>MLT3813H-V</td><td></td></tr><tr><td>3L</td><td>Vitalograph</td><td>36020</td><td></td></tr><tr><td>Klips na nos*</td>Przetwornik impulsowy <td>VacuMed</td><td>Snuffer 1008</td><td></td></tr><tr><td>*</td><td>AD Instruments</td><td>Barometr TN1012/ST</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Fischer Scientific</td><td>15-078-198</td><td></td></tr><tr><td>Ustnik z kołnierzem*</td><td>AD Instruments</td><td>MLA1026</td><td></td></tr><tr><td>rurka susząca Nafion z trójdrożnym kurkiem*</td><td>AD Instruments</td><td>MLA0343</td><td></td></tr><tr><td>Wkład osuszający (opcjonalnie do wilgotnych środowisk)*</td> <td>AD Instruments</td><td>MLA6024</td><td></td></tr><tr><td>Rezystor</td><td>Hans Rudolph, Inc</td><td>7100 R5</td><td></td></tr><tr><td>Adaptery głowicy przepływowej*</td><td>AD Instruments</td><td>MLA1081</td><td></td></tr><tr><td>Zmodyfikowany adapter rurki (opcjonalnie)</td> <td>AD Instruments</td><td>SP0145</td><td></td></tr><tr><td>Dwukierunkowy zawór bez rebreathera (opcjonalnie) *</td> <td>AD Instruments</td><td>SP0146</td><td></td></tr><tr><td>Pletyzmograf</td><td>Vyaire</td><td>V62J</td><td></td></tr> o <tr><td>wysokiej czystości Hel</td><td>Praxair</td><td>He 4.8</td><td></td></tr><tr><td>6% CO2 i 16% O2 Gaz kalibracyjny</td><td>Praxair</td><td>Niestandardowy</td><td></td></tr><tr><td>program Microsoft Excel</td><td>, usługa Microsoft</td><td>Office 365</td><td></td></tr></tbody></table>

połączenie kapnografii wolumetrycznej i pletyzmografii barometrycznej w celu pomiaru zależności między strukturą a funkcją płuc

Combining Volumetric Capnography And Barometric Plethysmography To Measure The Lung Structure-function Relationship

Narzędzia do pomiaru objętości płuc i dróg oddechowych są kluczowe dla badaczy pulmonologów zainteresowanych oceną wpływu choroby lub nowych terapii na płuca. Pletyzmografia barometryczna jest klasyczną techniką oceny objętości płuc o długiej historii stosowania klinicznego. Kapnografia wolumetryczna wykorzystuje profil wydychanego dwutlenku węgla do określenia objętości przewodzących dróg oddechowych lub martwej przestrzeni i zapewnia wskaźnik jednorodności dróg oddechowych. Techniki te mogą być stosowane niezależnie lub w połączeniu do oceny zależności objętości i jednorodności dróg oddechowych od objętości płuc. Niniejszy artykuł zawiera szczegółowe instrukcje techniczne dotyczące replikacji tych technik, a nasze reprezentatywne dane pokazują, że objętość i jednorodność dróg oddechowych są silnie skorelowane z objętością płuc. Udostępniamy również makro do analizy danych kapnograficznych, które mogą być modyfikowane lub dostosowywane do różnych projektów eksperymentalnych. Zaletą tych środków jest to, że ich zalety i ograniczenia są poparte dziesiątkami lat danych eksperymentalnych i mogą być wykonywane wielokrotnie na tym samym obiekcie bez drogiego sprzętu do obrazowania lub zaawansowanych technicznie algorytmów analizy. Metody te mogą być szczególnie przydatne dla badaczy zainteresowanych zaburzeniami, które zmieniają zarówno funkcjonalną pojemność resztkową płuc, jak i objętość dróg oddechowych.

Reprezentatywne wyniki pletyzmografii przedstawiono na Ryc. 4. W przypadku tego uczestnika wymagane były cztery próby w celu uzyskania trzech wartości FRC z zmiennością &lt;5% względem średniej. %Ref odzwierciedla procent wartości przewidywanej dla każdej zmiennej na podstawie równań regresji populacyjnej, które uwzględniają płeć, wiek, rasę, wzrost i wagę
Rysunek 1 (gó...

Tutaj opisujemy dwie miary funkcji płuc - pletyzmografię barometryczną, która pozwala na pomiar objętości płuc, oraz kapnografię wolumetryczną, narzędzie do pomiaru anatomicznej martwej przestrzeni i jednorodności dróg oddechowych. Techniki te mogą być stosowane niezależnie lub w połączeniu do oceny funkcji dróg oddechowych przy różnych objętościach płuc.

Połączenie kapnografii wolumetrycznej i pletyzmografii barometrycznej w celu pomiaru zależności między strukturą a funkcją płuc

Tools to measure lung and airways volume are critical for pulmonary researchers interested in evaluating the impact of disease or novel therapies on the ...

Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania z zakresu fizjologii płuc, w szczególności dotyczące tego, w jaki sposób zależność między strukturą a funkcją w płucach przyczynia się do patologii choroby. Główną zaletą tej techniki jest to, że pozwala ona na wielokrotne wykonywanie pomiarów w obrębie tego samego obiektu, bez drogiego sprzętu do obrazowania lub zaawansowanych technicznie algorytmów analizy. Implikacje pomiaru zależności między strukturą a funkcją płuc rozszerzają się w kierunku zrozumienia rozwoju chorób płuc przy użyciu klasycznych, dobrze ugruntowanych narzędzi fizjologicznych do oceny nowych interwencji.Chociaż metoda ta zapewnia wgląd w fizjologię płuc człowieka, można ją również zastosować do zwierzęcych modeli chorób płuc. Ogólnie rzecz biorąc, osoby nowe w tej metodzie mogą mieć trudności z prawidłowym trenowaniem uczestników, aby postępowali zgodnie z nakreślonymi manewrami. Często konieczne jest kilka prób z pierwszym uczestnikiem.Wizualna demonstracja tej metody ma kluczowe znaczenie, ponieważ manewr kapnograficzny może być trudny do nauczenia, a przepływ i objętość manewru muszą być dokładnie kontrolowane. Procedury z udziałem ludzi zostały zatwierd

combining-volumetric-capnography-barometric-plethysmography-to

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

W niniejszym filmie opisano sposób pomiaru CO2 u pacjentów intubowanych oraz oddychających spontanicznie. Główne wskazania kliniczne odnoszą się do sytuacji nagłych: (1) weryfikacja prawidłowego ułożenia rurki endotrachealnej; (2) uzyskanie normokapnii u pacjentów po urazach; (3) monitorowanie wentylacji w przypadku sedacji proceduralnej.

Pomiar wydychanego CO2 u pacjentów intubowanych lub oddychających spontanicznie w oddziale ratunkowym

Ocena fizjologii układu oddechowego tradycyjnie opierała się na technikach, które wymagają unieruchomienia lub uspokojenia zwierzęcia. Nieskrępowana pletyzmografia całego ciała zapewnia jednak precyzyjną, nieinwazyjną, ilościową analizę fizjologii układu oddechowego w modelach zwierzęcych. Ponadto technika ta umożliwia wielokrotną ocenę układu oddechowego myszy, co pozwala na badania podłużne.

Pomiar funkcji oddechowych u myszy za pomocą nieskrępowanej pletyzmografii całego ciała

Aby ocenić reakcje dyfuzji płuc i układu naczyniowego na ćwiczenia, opisujemy technikę wielokrotnego dyfuzji tlenu w celu określenia objętości krwi włośniczkowej i zdolności dyfuzji błony, a także echokardiografię kontrastową z pobudzoną solą fizjologiczną, aby ocenić rekrutację wewnątrzpłucnych zespoleń tętniczo-żylnych.

Ocena objętości krwi włośniczkowej w naczyniach włosowatych płuc, zdolności dyfuzyjnej błony i wewnątrzpłucnych zespoleń tętniczo-żylnych podczas wysiłku fizycznego

Częstość występowania otyłości wzrasta i zwiększa ryzyko przewlekłych chorób płuc. Aby ustalić podstawowe mechanizmy i strategie zapobiegawcze, potrzebne są dobrze zdefiniowane modele zwierzęce. W tym miejscu przedstawiamy trzy metody (test tolerancji glukozy, pletysmografia ciała i stabilizacja płuc) w celu zbadania wpływu otyłości na wyniki płucne u myszy.

Dootrzewnowy test tolerancji glukozy, pomiar czynności płuc i zespolenie płuc w celu zbadania wpływu otyłości i upośledzonego metabolizmu na wyniki płucne

Celem tego artykułu jest dostarczenie szczegółowego opisu zalecanych procedur oceny funkcji oddechowych u świadomych myszy za pomocą dwukomorowej pletyzmografii.

Ocena funkcji oddechowych u przytomnych myszy za pomocą dwukomorowej pletyzmografii

Nieskrępowana pletyzmografia barometryczna służy do ilościowego określenia wzorca oddychania u obudzonych myszy. Pokazujemy, że 15-sekundowe segmenty w ustandaryzowanym protokole wyświetlają podobne wartości do wydłużonego czasu cichego oddychania. Metodologia ta pozwala również na ilościowe określenie bezdechu i przyspieszonych oddechów w ciągu pierwszej godziny w komorze.

Metoda uzyskiwania wzorca oddychania u starzejących się myszy za pomocą nieskrępowanej pletyzmografii barometrycznej

Rękopis przedstawia szczegółowy protokół użycia hiperspolaryzowanego odzyskiwania nasycenia chemicznego ksenonu-129 (CSSR) do śledzenia wymiany gazowej w płucach, oceny pozornej grubości ściany przegrody pęcherzykowej i pomiaru stosunku powierzchni do objętości. Metoda ta może pomóc w diagnozowaniu i monitorowaniu chorób płuc.

Ilościowa miara struktury i funkcji płuc uzyskana z hiperpolaryzowanej spektroskopii ksenonowej

CT i 129Xe MRI dostarczają uzupełniających informacji o strukturze i funkcji płuc, które mogą być wykorzystane do analizy regionalnej za pomocą rejestracji obrazu. W tym miejscu udostępniamy protokół, który opiera się na istniejącej literaturze dotyczącej rejestracji obrazów 129Xe MR do CT przy użyciu platform typu open source.

Multimodalne obrazowanie płuc: wykorzystanie uzupełniających informacji z tomografii komputerowej i hiperpolaryzowanego rezonansu magnetycznego 129Xe do oceny struktury i funkcji płuc

Tutaj opisujemy implementację funkcjonalnego rezonansu magnetycznego płuc z rozdzielczą fazą jako technikę rezonansu magnetycznego protonów bez środka kontrastowego do oceny dynamiki wentylacji płuc i perfuzji. Przetestowana i możliwa do zastosowania w różnych dziedzinach i grupach wiekowych, może w przyszłości usprawnić podejmowanie decyzji klinicznych, pomagając w ilościowym określaniu choroby i monitorowaniu terapii.

Funkcjonalny rezonans magnetyczny płuc z rozdzieleniem fazowym do oceny wentylacji i perfuzji płuc (V/Q)

Tomografia impedancji elektrycznej to nieinwazyjne, wolne od promieniowania narzędzie do monitorowania wentylacji płuc w czasie rzeczywistym. Mierząc zmiany impedancji w klatce piersiowej, może wizualizować rozkład powietrza na zasadzie oddech po oddechu. Elektryczna tomografia impedancyjna początkowo przeznaczona do monitorowania wentylacji może również mierzyć perfuzję poprzez dożylne wstrzyknięcie roztworu soli fizjologicznej.

Monitorowanie czynności płuc za pomocą elektrycznej tomografii impedancyjnej na oddziale intensywnej terapii

Poznaj metodę łączącą kapnografię wolumetryczną z pletyzmografią barometryczną do oceny funkcji płuc i zależności struktura-funkcja. Technika umożliwia powtarzalne pomiary bez kosztownego sprzętu obrazującego.

Połączenie kapnografii wolumetrycznej i pletyzmografii barometrycznej w celu pomiaru zależności między strukturą a funkcją płuc

Przeglądaj więcej filmów