Summary
A medida que el uso de la técnica de oscilación forzada (FOT) se utiliza cada vez más para caracterizar la mecánica respiratoria, existe la necesidad de estandarizar los métodos con respecto a las pautas técnicas nacientes y las recomendaciones de varios fabricantes. Se proporciona un protocolo detallado que incluye la evaluación e interpretación de FOT para dos casos para facilitar la estandarización de los métodos.
Abstract
Existe un creciente interés en el uso de la técnica de oscilación forzada (FOT) u oscilometría para caracterizar la mecánica respiratoria en individuos sanos y enfermos. FOT, un método complementario a las pruebas de función pulmonar tradicionales, utiliza un rango de frecuencias oscilatorias superpuestas a la respiración de marea para medir la relación funcional entre la presión y el flujo de las vías respiratorias. Esta evaluación pasiva proporciona una estimación de la resistencia del sistema respiratorio (Rrs) y la reactancia (Xrs) que reflejan el calibre de las vías respiratorias y el almacenamiento y la disipación de energía, respectivamente. A pesar del reciente aumento de la popularidad y las Normas Técnicas actualizadas, la adopción clínica ha sido lenta, lo que se relaciona, en parte, con la falta de estandarización con respecto a la adquisición y notificación de datos FOT. El objetivo de este artículo es abordar la falta de estandarización en todos los laboratorios al proporcionar un protocolo escrito integral para FOT y un video que lo acompaña. Para ilustrar que este protocolo se puede utilizar independientemente de un dispositivo en particular, se han empleado tres dispositivos FOT separados en los ejemplos de casos y la demostración en video. Este esfuerzo está destinado a estandarizar el uso y la interpretación de FOT, proporcionar sugerencias prácticas, así como resaltar las preguntas futuras que deben abordarse.
Introduction
La técnica de oscilación forzada (FOT) u oscilometría se introdujo por primera vez hace más de 60 años1 y permite medir la mecánica respiratoria a través de oscilaciones de presión aplicadas externamente superpuestas durante la respiración de marea. En resumen, la presión y el flujo de aire se miden en la boca mediante transductores a través de un rango de frecuencias. El análisis espectral se utiliza entonces para determinar la impedancia (Zrs) o las diferencias de amplitud y fase entre la presión y el flujo de aire en cada frecuencia2,3. Zrs representa la suma de fuerzas opuestas a las oscilaciones de presión y se caracteriza típicamente por componentes de resistencia (Rrs) y reactancia (Xrs). Rrs refleja las propiedades mecánicas disipativas del sistema respiratorio (disipación de energía), mientras que Xrs refleja la elastancia dinámica y la inercia del sistema respiratorio (almacenamiento de energía). La evaluación de Zrs a múltiples frecuencias de oscilación permite además la evaluación de la uniformidad de la distribución del flujo de aire. Para una revisión del procesamiento de señales FOT, los principios fisiológicos y las aplicaciones: consulte las declaraciones del Grupo de Trabajo de la Sociedad Respiratoria Europea (ERS)2,4.
La FOT no es un sustituto de la espirometría, sino una evaluación complementaria de la función pulmonar. Sin embargo, puede ofrecer varias ventajas sobre las pruebas espirométricas, incluidas las mediciones realizadas durante la respiración mareomotriz (independiente del esfuerzo) y el potencial para evaluar las vías respiratorias distales o pequeñas que no son factibles con la espirometría5. Como resultado, la FOT ha ganado considerable popularidad en el ámbito pediátrico6,7, así como para la evaluación del paciente sintomático con espirometría normal o preservada8,9,10,11. La FOT también ha demostrado utilidad clínica durante las pruebas de broncoprovocación, por lo que los síntomas se asocian más fuertemente con la FOT que la espirometría12. Además, la FOT requiere dosis más bajas de agentes broncoprovocativos para inducir diferencias medibles en la función respiratoria13.
A la luz de estos hallazgos, el interés en foT para la práctica clínica y la investigación ha aumentado en los últimos años. De hecho, según una búsqueda de Scopus realizada en julio de 2021 para los términos 'técnica de oscilación forzada' u 'oscilometría de impulso', el número medio de publicaciones sobre FOT aumentó de 35 por año (2000-2010) a 94 por año (2010-2020). A pesar de este aumento del interés, la estandarización en la adquisición y notificación de datos FOT solo recientemente ha recibido una mayor atención con las recientes Normas Técnicas ERS para Oscilometría Respiratoria4. En la actualidad, varios sistemas FOT están disponibles comercialmente que varían según el tipo de señal de presión (por ejemplo, pseudoaleatoria, tren de impulsos), la época de grabación, el rango de frecuencia y la resolución14. A pesar de estas diferencias, la adquisición y el informe de los datos FOT realizados por el técnico pueden seguir un enfoque universal que es el enfoque del presente manuscrito. En este documento, se proporciona un protocolo estandarizado que es consistente con las Normas Técnicas de ERS4. Este protocolo se ilustra a través de ejemplos prácticos con datos de investigación y clínicos adquiridos en nuestro laboratorio. Específicamente, el enfoque está en la aplicación e interpretación de FOT en la evaluación clínica de la disnea en adultos.
Protocol
El siguiente protocolo fue aprobado por la Junta de Revisión Institucional de la Universidad de Rutgers. Todos los voluntarios que participaron en este estudio proporcionaron su consentimiento informado por escrito antes de todas las pruebas.
1. Preparación previa a la prueba
- Evalúe al individuo para detectar alergias o sensibilidad a los materiales de la boquilla o el clip de la nariz, para el dolor oral o facial que impide el sellado adecuado en la boquilla, para la capacidad de seguir las instrucciones y para la sensibilidad conocida al agente broncodilatador que se utilizará.
- Asegúrese de que la persona se vista cómodamente y se abstenga de hacer ejercicio o ingerir una comida pesada antes de la prueba. Consulte las políticas del laboratorio local con respecto al uso de cafeína, productos de tabaco o inhalador antes de la prueba.
- Realice FOT primero en situaciones de múltiples pruebas de función pulmonar que requieran respiraciones profundas.
- Realice pruebas en un entorno tranquilo y cómodo. Preparar suministros y materiales antes de la llegada de la persona.
- Proporcione una silla ajustable sin ruedas para garantizar que los pies del individuo estén planos contra el piso.
- Proporcione al individuo un filtro antibacteriano desechable y un clip nasal para usar en las pruebas.
- Adherirse a los procedimientos de laboratorio locales para ponerse el equipo de protección personal durante las pruebas.
2. Verificación con carga de prueba de impedancia
- Busque el objeto de carga de prueba antes de probar el individuo.
NOTA: Las cargas de prueba estáticas son objetos suministrados por el fabricante con impedancia conocida (preferiblemente con componentes resistivos, elásticos e inerciales) que son específicos de cada dispositivo. Utilizar una carga de prueba con una impedancia de aproximadamente 15 hPa·s· L-1, que supera los Zrs esperados para adultos. - Asegúrese de que la carga de prueba esté calibrada de fábrica (si corresponde).
NOTA: Algunas cargas de prueba requieren una recalibración anual de fábrica, así que siga el protocolo descrito en el manual del dispositivo.- Consulte el manual o póngase en contacto con el fabricante si la carga de prueba para la verificación se cae accidentalmente o aparece dañada visualmente.
- Abra el menú de calibración o verificación dentro del software.
- Inserte firmemente el dispositivo de carga de prueba en el dispositivo FOT y complete el procedimiento de verificación de acuerdo con las recomendaciones del fabricante.
- Revise y guarde los resultados de la verificación.
NOTA: Una verificación exitosa garantiza que los valores medidos coincidan con la carga de prueba dentro de una tolerancia de ≤ + 10% o ±0.1 hPa·s· L-1. Si la verificación falla o da errores, asegúrese de que la carga de prueba se haya colocado correctamente en el dispositivo FOT y que no haya obstrucción en el flujo. Consulte el manual para obtener consejos para la solución de problemas. - Verifique el dispositivo con la carga de prueba diariamente o inmediatamente antes de la prueba.
3. Procedimiento de prueba
- Proporcionar instrucciones estandarizadas y demostración para el individuo.
- Informe al individuo sobre la duración aproximada de una sola adquisición y el número de réplicas que se tomarán (consulte el paso 3.2).
- Hágale saber al individuo sobre las sensaciones que experimentará por las oscilaciones, por ejemplo, aleteo o vibraciones en el pecho y la boca.
- Hágale saber al individuo que el dispositivo comenzará oscilaciones después de un breve período de observación para regular la respiración.
- Instruya a la persona para que evite tragar durante el período de prueba.
- Indique a la persona que se siente erguida con los pies apoyados en el suelo y la barbilla hacia arriba durante el período de prueba.
- Instruya al individuo para que cree un sello con los labios y los dientes en la boquilla a través de una demostración.
- Instruya a la persona para que mantenga la lengua relajada.
- Indique al individuo que coloque firmemente las palmas abiertas contra las mejillas con las yemas de los dedos cerca de la sien y los pulgares siguiendo la línea mandibular. Indique al individuo que mantenga los codos ligeramente acampanados en una posición cómoda para garantizar la expansión del pecho.
- Indique a la persona que mantenga una respiración tranquila y regular en la boquilla hasta que el técnico le pida que se detenga.
- Realizar sesión de medición
- Adherirse a las normas de higiene y control de infecciones descritas para la espirometría15.
- Conecte el filtro antibacteriano al dispositivo.
NOTA: Utilice filtros que cumplan con las directrices ATS/ERS con una resistencia <1.5 hPa·s· L-1 a un caudal inferior a 14 L/s verificado por el fabricante. - Proporcione instrucciones como se describe en el paso 3.1 y asegúrese de que la persona esté colocada correctamente con el clip nasal en su lugar y la boca bien sellada alrededor de la boquilla del dispositivo.
- Después de que el individuo complete varios ciclos respiratorios de respiración de marea estable, pasiva y cómoda, asegúrese de que el dispositivo comience a adquirir datos automáticamente. Alternativamente, el técnico puede activar la adquisición de datos utilizando el software.
- Indique al individuo que se salga de la boquilla después de que se adquieran al menos tres respiraciones sin artefactos durante una sola adquisición.
NOTA: Para lograr tres respiraciones sin artefactos, se recomienda una duración mínima de grabación de 30 s. La configuración de algunos dispositivos FOT se detendrá automáticamente en una duración de grabación predefinida y / o el logro de un cierto número de respiraciones (consulte la sección 4 para obtener detalles sobre la identificación de artefactos). - Ajuste los intervalos de descanso entre las mediciones de réplica (aproximadamente 60-90 s) según sea necesario para evitar cualquier molestia física.
- Opcionalmente, evalúe la respuesta broncodilatadora.
- Administre salbutamol al individuo de acuerdo con los procedimientos de laboratorio estándar para medicamentos en aerosol (por ejemplo, inhalador de dosis medida, nebulizador) y espere 15 min16.
NOTA: Si usa un inhalador de dosis medida con un espaciador, administre cuatro dosis separadas de 100 μg. - Repita los mismos procedimientos que antes (ver paso 3.2) para obtener réplicas post-broncodilatadoras.
- Administre salbutamol al individuo de acuerdo con los procedimientos de laboratorio estándar para medicamentos en aerosol (por ejemplo, inhalador de dosis medida, nebulizador) y espere 15 min16.
4. Determinación de medidas aceptables
- Identifique los artefactos a través de la inspección visual. Para hacerlo, controle la profundidad (volumen corriente; Vt) y frecuencia respiratoria (frecuencia respiratoria; fR) en tiempo real durante la adquisición para garantizar visualmente patrones de respiración estables y silenciosos de réplica a réplica.
NOTA: Para cada réplica, el promedio de Vt, fR o su producto (ventilación diminuta, V̇E) se mostrarán dentro del software. Compare este valor entre réplicas para proporcionar retroalimentación individual sobre la profundidad y la velocidad de la respiración, si es necesario. - Inspeccione la réplica manualmente para excluir artefactos como tos, deglución, fuga u otras interrupciones en el flujo y los rastros de presión que se pueden ver en tiempo real.
- Deseche cualquier réplica que contenga resistencias negativas.
- Revise la detección automática de artefactos por software.
NOTA: Los fabricantes emplean algoritmos de software para detectar artefactos y excluir respiraciones completas o parciales (es decir, inspiración y caducidad). Familiarícese con los algoritmos aplicados e informe de esto al resumir los datos de una sesión de medición. A menudo, estos algoritmos implican la identificación de Rrs, Xrs y patrones de respiración fuera de los rangos fisiológicos normales, así como valores atípicos al comparar la respiración por respiración. - Evaluar la variabilidad
- Adquirir al menos tres réplicas aceptables (es decir, aquellas que contengan ≥3 respiraciones libres de artefactos). Calcule el coeficiente de variación (CoV) dentro de la sesión para Rrs totales a la frecuencia más baja (por ejemplo, Rrs a 5 Hz).
NOTA: CoV se calcula utilizando la siguiente fórmula:
- Como el CoV aceptable dentro de la sesión para adultos es ≤10%, obtenga réplicas adicionales si el CoV es >10% o proceda al paso 5 si CoV es ≤10%.
NOTA: Lograr coV ≤10% puede ser difícil en individuos con enfermedad de las vías respiratorias.
- Adquirir al menos tres réplicas aceptables (es decir, aquellas que contengan ≥3 respiraciones libres de artefactos). Calcule el coeficiente de variación (CoV) dentro de la sesión para Rrs totales a la frecuencia más baja (por ejemplo, Rrs a 5 Hz).
5. Datos de notificación
- Incluya los siguientes detalles al informar de los resultados de FOT.
- Incluya el nombre del dispositivo, el modelo, la versión del software y el fabricante.
- Incluya la forma de onda de frecuencia de estímulo de entrada (por ejemplo, ruido pseudoaleatorio, multifrecuencia) y el rango de frecuencia asociado.
- Incluya los detalles sobre los procedimientos de control de calidad subjetivos y automáticos utilizados para determinar las réplicas aceptables y el número de réplicas sin artefactos incluidas.
- Incluye la repetibilidad o precisión de medición (CoV) y el corte.
- Informe la media de las mediciones replicadas que estaban libres de artefacto y proporcionaron un CoV ≤10% para los parámetros FOT.
- Adherirse a los estándares de laboratorio con respecto a qué parámetros FOT informar.
NOTA: Si bien actualmente no hay consenso sobre qué variables FOT incluir, el Estándar Técnico ERS proporciona un ejemplo de qué parámetros podrían informarse como se muestra en la Tabla 1 para los resultados del ejemplo de caso que se presentan a continuación.
- Adherirse a los estándares de laboratorio con respecto a qué parámetros FOT informar.
- Utilice ecuaciones de referencia de la población que se está estudiando utilizando el mismo dispositivo FOT (si está disponible).
NOTA: Muchas ecuaciones de referencia asumirán un registro preciso de la edad, el sexo, la altura y el peso14. - Opcionalmente, informe la diferencia absoluta y relativa si la FOT se realizó antes y después de un broncodilatador. Además, incluya la dosis de salbutamol.
6. Control de calidad y mantenimiento
- Emplear un programa de control de calidad utilizando controles biológicos (es decir, ≥2 individuos sanos no fumadores) que implique pruebas de rutina de forma periódica.
- Establecer una línea de base (media ± SD) mediante la adquisición de 10-20 mediciones de réplicas sin artefactos en diferentes días (adquiridas dentro de las 2 semanas) de cada control biológico.
- Seleccione un parámetro de frecuencia baja (5 Hz) y media (20 Hz) para la resistencia y la reactancia a seguir para el control de calidad. En las pruebas periódicas de rutina posteriores, compare los resultados con las medidas de referencia.
NOTA: Consulte la guía recomendada para los laboratorios de función pulmonar17 para obtener detalles adicionales sobre cómo evaluar y promulgar estándares de garantía de calidad. La frecuencia de las pruebas de control biológico (por ejemplo, semanales, mensuales) debe reflejar el volumen de pruebas en el laboratorio.
- Siga las recomendaciones de los fabricantes sobre el mantenimiento regular, como la limpieza, el cambio de filtro de aire, las actualizaciones de software y la calibración de fábrica.
Representative Results
En primer lugar, un caso de un adulto sano se presenta como un ejemplo práctico de adquisición de datos y cómo el técnico selecciona mediciones individuales para la notificación (Ejemplo de caso 1). En segundo lugar, se proporciona un ejemplo clínico de un paciente remitido por disnea inexplicable para la adquisición de FOT antes y después de un broncodilatador con énfasis en la interpretación (Ejemplo de caso 2). Tenga en cuenta que los dispositivos FOT de dos fabricantes diferentes se han utilizado a propósito en estos ejemplos de casos para ilustrar un enfoque universal. Se proporcionan detalles adicionales en la Tabla de Materiales.
Ejemplo de caso 1
La FOT se realizó en una hembra hispana sana de 25 años (Altura: 164 cm, Peso: 84.9 kg). El participante nunca fumó, negó los síntomas respiratorios y no tenía antecedentes de enfermedad pulmonar u otros antecedentes médicos significativos. Se había abstenido de tomar cafeína (≥8 h) y hacer ejercicio vigoroso (≥24 h). Se le realizó un examen espirométrico reciente que se leyó como normal sin signos de obstrucción o restricción: FEV1 / FVC: 0.88, FEV1: 3.30 L (98% predicho) y FVC: 3.70 L (97% predicho).
Después de explicar y demostrar los procedimientos de prueba, se obtuvieron tres mediciones foT con aproximadamente 1-2 minutos entre registros. La inspección visual y el algoritmo de control de calidad del software no identificaron ningún artefacto. Rrs a 5 Hz para las tres primeras mediciones se examinaron para confirmar el CoV dentro de la sesión (mediciones individuales: 3.06, 3.79, 3.46 hPa·s · L-1; promedio: 3.44 hPa·s· L-1, Desviación estándar: 0.36 hPa·s L-1, CoV = desviación estándar / promedio = 0.36 / 3.44 = 0.105 * 100 = 10.5%).
Dado que el CoV de las tres primeras mediciones fue de >10%, se necesitaron mediciones adicionales. Se obtuvo una cuarta medición (Rrs a 5 Hz = 3.40 hPa·s· L-1) y el CoV dentro de la sesión se recalculó utilizando todas las mediciones (mediciones individuales: 3.06, 3.79, 3.46, 3.40 hPa·s· L-1; promedio: 3.43 hPa·s· L-1; Desviación estándar: 0.30 hPa·s· L-1; CoV = desviación estándar / promedio = 0.30 / 3.43 = 0.087 * 100 = 8.7%)
Debido a que se cumplieron los criterios de CoV dentro de la sesión, los índices FOT promedio se calcularon como el promedio de las mediciones. Estas mediciones se ilustran en la Figura 1 y se informan en la Tabla 1. Además, para facilitar la comparación con los valores esperados, la Tabla 2 presenta los valores predichos en todos los índices FOT (donde los valores predichos están disponibles), los límites inferiores de lo normal (LLN), los límites superiores de lo normal (LSN), el % de los puntajes predichos y Z utilizando ecuaciones de referencia estándar que consideran la edad, el sexo y el peso14.
Ejemplo de caso 2
Un hombre caucásico de 48 años (Altura: 185 cm, Peso: 89 kg) fue remitido a nuestro centro para la evaluación de la tos crónica y la disnea por esfuerzo sin causa obvia (por ejemplo, medicamentos, enfermedades respiratorias o cardiovasculares, o comorbilidad de salud mental). Fue un nunca fumador de por vida, pero respaldó la exposición a vapores, gases, polvo y humos durante un despliegue militar de 7 meses en Irak. Se realizaron pruebas completas de la función pulmonar (es decir, pletismografía corporal, espirometría broncodilatadora y capacidad de difusión pulmonar para monóxido de carbono) y todos los resultados estuvieron dentro de los límites normales. La FOT se realizó antes y 15 min después de la administración del broncodilatador (4 inhalaciones de salbutamol de 100 μg mediante inhalador de dosis medida con espaciador) (Figura 2). Los datos individuales de los ensayos y los valores medios se presentan en la Tabla 3 administración pre y post broncodilatadora; como cada ensayo fue técnicamente aceptable, las mediciones pre y post broncodilatadoras, así como su diferencia absoluta y relativa, se informan en la Tabla 4. Además, los valores predichos, el % de predichos, LLN y LSN también se informan utilizando ecuaciones de referencia estándar que consideran la edad, el sexo y el peso14.
Se delimitaron las variables reportadas en la Tabla 3 y la Tabla 4 para simplificar la ilustración de dos conceptos: 1) determinación de respuestas anormales versus normales, y 2) reversibilidad broncodilatadora. Para las mediciones de Rrs, los valores que exceden el LSN (es decir, resistencia elevada) se consideran anormales. Aquí, Rrs prebroncodilatadores a 4 Hz (3.32 hPa·s· L-1) supera el ULN (2,59 hPa·s· L-1) y es el 155% del valor predicho ([3.32 / 2.14] * 100 = 155.14). Tras la administración de broncodilatadores, los Rrs a 4 Hz se redujeron en un 45,78% superando el percentil 95 reportado por Oostveen et al.14 (es decir, -32% para los Rrs a 4 Hz). Esta respuesta indicaría una respuesta broncodilatadora positiva en la resistencia. Además, el valor observado post-broncodilatador está normalizado (es decir, se convirtió en representativo de lo que se considera un valor normal) y es el 84,1% del valor previsto ([1,80 / 2,14] * 100 = 84,11).
Xrs a 4 Hz se interpreta de manera diferente ya que los valores observados son negativos. Por lo tanto, los valores anormales son aquellos que exceden el LLN (es decir, más reactancia negativa). Aquí, el individuo tenía un prebroncodilatador (-0,98 hPa·s· L-1) y post-broncodilatador (-0.83 hPa·s· L-1) valores que están por encima del LLN (-1.11 hPa·s· L-1). La diferencia entre el pre- versus el post-broncodilatador fue de aproximadamente el 15%, que está por debajo del percentil 95 reportado por Oostveen et al.14 (es decir, +33,8% en Xrs a 4 Hz). Por lo tanto, todos los valores de Xrs se consideran normales.
El área de reactancia (o AX) es el área integrada de reactancia de baja frecuencia y, por lo tanto, es un valor positivo. Los valores anormales de AX son aquellos que exceden el LSN, reflejando una reactancia más negativa. Al igual que Xrs a 4 Hz, prebroncodilatador AX (2.77 hPa·s· L-1) y AX post-broncodilatador (1.23 hPa·s· L-1) ambos están por debajo del ULN. Aunque hubo una reducción del -55% del valor pre- al post-broncodilatador, este cae por debajo del percentil 95 reportado por Oostveen et al.14 (es decir, -56.0% para AX a 4 Hz). En conjunto, AX también se considera normal.
Figura 1: Resistencia respiratoria (Rrs) y reactancia (Xrs) en función de la frecuencia de oscilación (Hz) en un adulto sano. La media ± SD de todas las réplicas se trazan para Rrs (círculos azules) y Xrs (cuadrados rojos) en cada frecuencia medida. Cada punto de datos representa mediciones totales o de respiración completa. Los datos se recopilaron utilizando un dispositivo que emplea un tipo de señal pseudoaleatoria de primos relativos en el rango de 5-37 Hz. Consulte la Tabla de materiales para obtener detalles adicionales sobre este dispositivo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2: Evaluación pre y post broncodilatadora. Resistencia respiratoria (Rrs; azul) y reactancia (Xrs; rojo) antes (círculos abiertos) y después (triángulos abiertos) administración de broncodilatadores. Las líneas rojas discontinuas representan los límites superior e inferior de lo normal para Rrs y Xrs, respectivamente14. Los datos se recogieron utilizando un dispositivo que emplea un tipo de señal pseudoaleatoria en el rango de 4-48 Hz. Consulte la Tabla de materiales para obtener detalles adicionales sobre este dispositivo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
| Variable | T1 | T2 | T3 | T4 | Avg | SD |
| Rrs5 | 3.06 | 3.79 | 3.46 | 3.40 | 3.43 | 0.30 |
| Rrs5 (insp) | 3.30 | 3.45 | 3.34 | 3.64 | 3.43 | 0.15 |
| Rrs11 | 2.77 | 4.02 | 3.08 | 2.89 | 3.19 | 0.57 |
| Rrs19 | 2.92 | 3.71 | 3.30 | 3.13 | 3.27 | 0.33 |
| Rrs5-19 | 0.14 | 0.08 | 0.15 | 0.26 | 0.16 | 0.08 |
| Xrs5 | -0.90 | -0.76 | -0.69 | -0.90 | -0.81 | 0.11 |
| Xrs5 (insp) | -1.44 | -0.91 | -0.86 | -1.08 | -1.07 | 0.26 |
| Xrs5 (exp) | -0.63 | -0.46 | -0.55 | -0.77 | -0.60 | 0.13 |
| Delta Xrs5 | -0.81 | -0.45 | -0.31 | -0.31 | -0.47 | 0.24 |
| Xrs11 | -0.04 | -0.09 | 0.00 | -0.09 | -0.06 | 0.04 |
| Xrs19 | 0.92 | 0.86 | 1.12 | 0.94 | 0.96 | 0.11 |
| HACHA | 2.83 | 2.57 | 2.05 | 2.98 | 2.61 | 0.41 |
| Fres | 11.27 | 11.62 | 10.99 | 11.57 | 11.36 | 0.29 |
| Vt | 0.90 | 0.98 | 0.95 | 0.61 | 0.86 | 0.17 |
Tabla 1: Informe estándar de parámetros FOT seleccionados: Resumen de ensayos. Esta tabla ilustra todas las réplicas de medición entre ensayos (T1-T4) y sus estadísticas resumidas (promedios y desviaciones estándar [DE]). Los valores medios de todos los ensayos se utilizan para representar la sesión de prueba. Los parámetros comunes se enumeran en Variable. La resistencia (Rrs) y la reactancia (Xrs) se proporcionan para respiraciones enteras a 5, 11 y 19 Hz, así como durante la inspiración a 5 Hz (Rrs5(insp) y Xrs5(insp)). Los parámetros adicionales informados incluyen el área de reactancia (AX) a 5 Hz, la frecuencia de resonancia (Fres) y el volumen corriente (Vt).
| Variable | Predijo | LLN | LSN | Promedio de línea de base | % de predicho | Puntuación Z |
| Rrs5 | 3.76 | - | 4.11 | 3.43 | 91% | -0.34 |
| Rrs5 (insp) | - | - | - | 3.43 | - | - |
| Rrs11 | 2.74 | - | 3.18 | 3.19 | 116% | -0.33 |
| Rrs19 | 3.52 | - | 3.92 | 3.27 | 93% | -0.3 |
| Rrs5-19 | 0.14 | - | - | 0.16 | 118% | 0.05 |
| Xrs5 | -1.37 | -1.50 | - | -0.81 | 59% | 1.32 |
| Xrs5 (insp) | - | - | - | -1.07 | - | - |
| Xrs5 (exp) | - | - | - | -0.60 | - | - |
| Delta Xrs5 | - | - | - | -0.47 | - | - |
| Xrs11 | -0.14 | -0.26 | - | -0.05 | 36% | 0.22 |
| Xrs19 | - | - | - | 0.96 | - | - |
| HACHA | 4.08 | 5.11 | 2.61 | 64% | -0.64 | |
| Fres | 12.73 | - | 13.14 | 11.36 | 89% | - |
Tabla 2: Informes estándar de parámetros FOT seleccionados: Valores de referencia y predichos. Actualmente no hay consenso sobre qué parámetros de FOT incluir en un informe básico; sin embargo, la Norma Técnica ERS proporciona un ejemplo de qué parámetros podrían notificarse4, que se incluyen en la tabla adjunta. Esta tabla ilustra los valores de medición promediados informados de la sesión de prueba, así como los valores de referencia adjuntos actualmente disponibles. Los parámetros comunes se enumeran en Variable. La resistencia (Rrs) y la reactancia (Xrs) se proporcionan para respiraciones enteras a 5, 11 y 19 Hz, así como durante la inspiración a 5 Hz (Rrs5(insp) y Xrs5(insp)). Los parámetros adicionales informados incluyen el área de reactancia (AX) a 5 Hz y la frecuencia de resonancia (Fres). Para aquellos parámetros con valores de referencia disponibles14, también se calculan los valores previstos, % predichos, límites inferior y superior de la normalidad (LLN, LSN) y Z-score.
| Pre-Broncodilatador | Post-Broncodilatador | |||||||||
| Variable | T1 | T2 | T3 | Avg | SD | T1 | T2 | T3 | Avg | SD |
| Rrs | 3.34 | 3.21 | 3.42 | 3.32 | 0.11 | 1.81 | 1.89 | 1.69 | 1.80 | 0.10 |
| Xrs | -1.25 | -0.72 | -0.98 | -0.98 | 0.26 | -0.42 | -1.32 | -0.74 | -0.83 | 0.45 |
| HACHA | 2.50 | 2.02 | 2.79 | 2.44 | 0.39 | 0.73 | 1.95 | 1.01 | 1.23 | 0.64 |
Tabla 3: Interpretación de la resistencia de baja frecuencia (Rrs), la reactancia (Xrs) y el área de reactancia (AX): Resumen de los ensayos. Esta tabla ilustra todas las réplicas de medición entre los ensayos (pre y post broncodilatador) y sus estadísticas resumidas (promedios y desviaciones estándar [DE]). Los valores promedio en todos los ensayos se utilizan para representar los valores de la sesión de prueba para los promedios basales (premodilatadores) y los promedios posteriores a los broncodilatadores.
| Variable | Predijo | LLN | LSN | Promedio de línea de base | % de predicho | Post BD Promedio | % de predicho | Cambio absoluto | % Cambio |
| Rrs | 2.14 | NA | 2.59 | 3.32 | 155% | 1.80 | 84% | 1.52 | -45.78% |
| Xrs | -0.97 | -1.11 | NA | -0.98 | 101% | -0.83 | 86% | -0.15 | 15.31% |
| HACHA | 2.15 | NA | 3.08 | 2.44 | 113% | 1.23 | 57% | 1.21 | -49.59% |
Tabla 4: Interpretación de la resistencia de baja frecuencia (Rrs), la reactancia (Xrs) y el área de reactancia (AX): Valores de referencia y predichos. Los Rrs, Xrs y AX de baja frecuencia (4 Hz) se notifican junto con los valores predichos correspondientes, el % de los previstos y los límites inferior (LLN) y superior (LSN) de lo normal14. Se presentan las mediciones antes (Media basal) y después (Post BD Avg) del broncodilatador junto con su correspondiente cambio absoluto y relativo (% Cambio).
Discussion
La reciente Norma Técnica ERS sobre FOT4 enfatiza la necesidad de un mayor rigor y estandarización de la medición. Es necesario cumplir estrechamente con varios pasos críticos antes, durante y después de las pruebas. Se recomienda que la FOT se realice antes de maniobras más dependientes del esfuerzo que requieran respiraciones profundas, como la pletismografía corporal y la capacidad de difusión. Se requiere la verificación por parte del usuario final de la carga de prueba con impedancia conocida al menos diariamente o inmediatamente antes de la prueba. Las instrucciones claras, consistentes y precisas dadas por personal capacitado pueden minimizar las variabilidades extrínsecas en la recopilación de datos. Cada investigación o laboratorio clínico debe desarrollar su propio protocolo implementando las técnicas mínimas de coaching recomendadas por las guías técnicas de ERS. Es fundamental que durante cada maniobra los usuarios finales puedan observar, identificar y corregir posibles errores que se puedan encontrar, como fugas en la boca, cierre glotático, tos y patrones de respiración inestables. Aunque ciertos errores pueden ser difíciles de evaluar en tiempo real, los usuarios finales no deben depender únicamente de la detección automática del dispositivo específico utilizado. Los criterios aceptables establecidos por el fabricante deben revisarse a fondo, y los criterios adicionales deben adherirse a las declaraciones ERS. Aunque cada dispositivo generará un informe único, es posible el informe estandarizado de los parámetros FOT y puede facilitar la comparación entre laboratorios y estudios. Por último, se deben realizar procedimientos rigurosos de control de calidad, incluida la evaluación rutinaria de controles biológicos saludables, tanto en entornos de investigación como clínicos.
El cumplimiento estricto de un protocolo estandarizado minimizará la variabilidad en el rendimiento. Sin embargo, lograr un CoV ≤10% aún puede ser difícil, y tal vez no siempre sea posible en aquellos con enfermedad de las vías respiratorias. Corresponde al técnico esforzarse por minimizar la variabilidad y hay varias estrategias a considerar cuando no se puede obtener un CoV ≤10%. En primer lugar, asegúrese de que la medición se adquiera en circunstancias similares para cada réplica. Esto incluye monitorear la postura del individuo, la colocación de la mano y el cumplimiento de otras instrucciones. El técnico puede considerar repetir las instrucciones iniciales, proporcionar una demostración visual adicional y ofrecer al individuo un intervalo de descanso prolongado. Según la experiencia, se encuentra que una razón común para la variabilidad excesiva incluye la adopción de una posición sentada diferente entre las mediciones replicadas, por lo que los individuos pueden reposicionarse para lograr una posición o tensión más cómoda para llegar a la boquilla. Esto es más común cuando se utilizan dispositivos FOT portátiles diseñados para ser sostenidos por el técnico donde la posición de la boquilla no es fija. Para abordar este problema, se pueden comprar soportes de brazo flexibles, que están diseñados para sostener dispositivos electrónicos como cámaras, que se pueden asegurar rápidamente a un escritorio o mesa y acomodar el posicionamiento individual. Después de garantizar que el rendimiento sea apropiado y consistente entre las mediciones de réplica, el técnico debe adquirir réplicas adicionales.
A diferencia de la espirometría en la que se recomienda un máximo de ocho intentos para evitar la fatiga, no hay un número máximo de réplicas recomendadas para FOT probablemente debido a su enfoque independiente del esfuerzo. En la práctica, algunos investigadores adquieren hasta ocho mediciones replicadas18, y en nuestro laboratorio se utiliza una regla general similar de hasta 10 mediciones. Establecer un límite superior es prácticamente importante para definir el final de una sesión de pruebas. Hacerlo es particularmente relevante para las personas con enfermedad respiratoria en la que el CoV superior al 10% puede reflejar procesos de enfermedad subyacentes en lugar de un esfuerzo deficiente. Harkness et al.18 describieron recientemente su experiencia con estas poblaciones de pacientes y sugirieron que un punto de corte más liberal (CoV de hasta el 20%) aún puede ser reportable para la interpretación clínica. Cada clínica y laboratorio de investigación debe equilibrar entre las decisiones prácticas, como la limitación de tiempo, la capacidad del examinado y el nivel de fatiga, así como la probabilidad de lograr el límite de CoV. Un enfoque a considerar es la implementación de un sistema de calificación. Por ejemplo, una vez que se obtengan al menos tres mediciones de réplica sin artefactos de un máximo de 10 intentos, aplique una calificación de letra correspondiente a los niveles de CoV, es decir, 'A' ≤10%; 'B' > 10% y ≤15%; 'C' > 15% y ≤20%; y 'D' > 20%. Las estrategias adicionales a considerar pueden incluir la modificación de los parámetros de adquisición de software y hardware para lograr respiraciones más completas. Por ejemplo, algunos fabricantes tienen configuraciones para acomodar mayores duraciones de grabación y / o épocas de grabación extendidas para lograr más que el mínimo recomendado por ERS de tres respiraciones completas. Al informar los resultados de FOT, es imperativo divulgar todos los parámetros de adquisición para facilitar la interpretación y comparación con otra literatura publicada. Los parámetros de adquisición de FOT continúan investigándose activamente y es probable que den lugar a futuras modificaciones en el rendimiento y la medición de FOT.
En este trabajo, el objetivo es destacar la última tecnología y aplicación de FOT, así como proporcionar un protocolo estandarizado para las pruebas en adultos. Sin embargo, es importante reconocer las limitaciones asociadas a FOT. En primer lugar, las mediciones de impedancia son particularmente sospechosas para artefactos como las influencias extratorácicas4. Por lo tanto, el protocolo actual se centra en minimizar esta influencia, como garantizar el soporte adecuado de las mejillas durante la adquisición. Además, las interrupciones en el flujo (por ejemplo, la lengua que cubre la boquilla, la deglución, las respiraciones errantes) impiden la medición precisa y dan como resultado menos respiraciones válidas para los cálculos de Zrs19. En segundo lugar, aunque la FOT es fácil de realizar desde la perspectiva del paciente, identificar estos artefactos, así como interpretar el resultado, es un desafío para el técnico y el clínico20. Por ejemplo, los dispositivos FOT actuales producen una cantidad considerable de datos para caracterizar la mecánica respiratoria de un individuo; sin embargo, la escasez de valores de referencia y el consenso en torno a variables clave son factores que ralentizan su adopción clínica. Del mismo modo, si bien se recomienda obtener al menos tres ensayos sin artefactos4, si se realizan más de tres ensayos y se considera aceptable, no existe un consenso actual sobre los métodos recomendados para seleccionar cuál de estos ensayos se utiliza para representar la sesión de prueba. Como tal, la utilidad clínica de la FOT en una variedad de enfermedades de las vías respiratorias continúa siendo investigada activamente. Por último, desde una perspectiva técnica, existe heterogeneidad entre los fabricantes de FOT con respecto a lo siguiente: i) formas de onda de frecuencia, ii) algoritmos para la detección de errores, y iii) análisis inter e intra-respiración2,21,22,23,24. Gran parte de las limitaciones mencionadas anteriormente pueden abordarse siguiendo un protocolo estandarizado, así como informes transparentes de los parámetros de salida y grabación.
Las pruebas de función pulmonar tradicionalmente incluyen mediciones de los volúmenes y capacidades pulmonares, y la efectividad del intercambio de gases, que requieren instrucciones significativas, cooperación y esfuerzo tanto de los examinadores como de los examinados. Además, una mezcla de gases en varias concentraciones a menudo se inhala durante las maniobras, lo que algunos podrían considerar técnicas invasivas. Estos contrastan con la FOT, en la que las propiedades mecánicas de los pulmones como Rrs, elastancia e inercia se examinan utilizando frecuencias oscilatorias menos invasivas. Por lo tanto, la FOT puede servir como una adición útil a una evaluación integral de la función pulmonar. Por ejemplo, la FOT puede proporcionar una visión clínica única en escenarios en los que los síntomas son desproporcionados con respecto a las pruebas de función pulmonar tradicionales, como aquellas con exposición ocupacional y / o disnea inexplicable9,11. Además, la FOT también puede ser importante para el cribado de las personas con mayor riesgo de futuras enfermedades pulmonares, como los fumadores asintomáticos25 y los que tienen exposiciones ambientales26. Por último, datos más recientes han identificado que la FOT también puede ser de gran ayuda para el seguimiento diario de ciertas enfermedades como la broncoconstricción inducida por el ejercicio27 y los síntomas pulmonares relacionados con la artritis reumatoide28. El presente artículo se centra en la aplicación de FOT en la población adulta, aunque la utilidad clínica y de investigación de FOT también ha sido bien descrita en poblaciones pediátricas29,30.
Las direcciones futuras para la investigación deben centrarse aún más en los aspectos técnicos y de rendimiento de la FOT, como la estandarización de la presentación y la presentación de informes de datos, así como la caracterización de la variabilidad y repetibilidad asociadas. En entornos clínicos, la FOT se puede utilizar ampliamente para la evaluación de la disnea y la detección temprana de enfermedades crónicas de las vías respiratorias o manifestaciones pulmonares sistémicas asociadas a enfermedades en todos los grupos de edad.
Disclosures
Todos los autores declararon que no había conflictos financieros.
Acknowledgments
Este trabajo fue apoyado, en parte, por la adjudicación del contrato #10010115CN2 del Instituto de Investigación de Energía Eléctrica. El contenido no representa los puntos de vista del Departamento de Asuntos de Veteranos de los Estados Unidos o del Gobierno de los Estados Unidos.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Quark i2M | Cosmed | n/a | https://www.cosmed.com/en/products/pulmonary-function/quark-i2m Software (version): PFTSuite (10.0e) Signal Type: Pseudo-random Frequencies (Hz): 4, 6, 8, ..., 48 |
| Resmon Pro | MGC Diagnostics | n/a | https://mgcdiagnostics.com/products/resmon-pro-v3-forced-oscillation-technique Software (version): Pro Full (v3) Signal Type: Pseudorandom, relative primes Frequencies (Hz): 5, 11, 19 |
| Tremoflo C-100 | Thorasys | n/a | https://www.thorasys.com/ Software (version): tremfolo (1.0.43) Signal Type: Pseudo-random, relative primes Frequencies (Hz): 5, 11, 14, 17, 19, 23, 29, 31, 37 |
References
- Dubois, A. B., Brody, A. W., Lewis, D. H., Burgess, B. F. Oscillation mechanics of lungs and chest in man. Journal of Applied Physiology. 8 (6), 587-594 (1956).
- Oostveen, E., et al. The forced oscillation technique in clinical practice: methodology, recommendations and future developments. European Respiratory Journal. 22 (6), 1026-1041 (2003).
- Goldman, M. D., Saadeh, C., Ross, D. Clinical applications of forced oscillation to assess peripheral airway function. Respiratory Physiology & Neurobiology. 148 (1-2), 179-194 (2005).
- King, G. G., et al. Technical standards for respiratory oscillometry. European Respiratory Journal. 55 (2), 1900753 (2020).
- Mead, J.
- Bickel, S., Popler, J., Lesnick, B., Eid, N. Impulse oscillometry: interpretation and practical applications. Chest. 146 (3), 841-847 (2014).
- Starczewska-Dymek, L., Bozek, A., Dymek, T. Application of the forced oscillation technique in diagnosing and monitoring asthma in preschool children. Advances in Respiratory Medicine. 87 (1), 26-35 (2019).
- Berger, K. I., et al. Oscillometry complements spirometry in evaluation of subjects following toxic inhalation. ERJ Open Research. 1 (2), 00043 (2015).
- Butzko, R. P., et al. Forced oscillation technique in veterans with preserved spirometry and chronic respiratory symptoms. Respiratory Physiology & Neurobiology. 260, 8-16 (2019).
- Jetmalani, K., et al. Peripheral airway dysfunction and relationship with symptoms in smokers with preserved spirometry. Respirology. 23 (5), 512-518 (2018).
- Oppenheimer, B. W., et al. Distal airway function in symptomatic subjects with normal spirometry following world trade center dust exposure. Chest. 132 (4), 1275-1282 (2007).
- Zaidan, M. F., Reddy, A. P., Duarte, A. Impedance oscillometry: emerging role in the management of chronic respiratory disease. Current Allergy and Asthma Reports. 18 (1), 3 (2018).
- Broeders, M. E., Molema, J., Hop, W. C., Folgering, H. T. Bronchial challenge, assessed with forced expiratory manoeuvres and airway impedance. Respiratory Medicine. 99 (8), 1046-1052 (2005).
- Oostveen, E., et al. Respiratory impedance in healthy subjects: baseline values and bronchodilator response. European Respiratory Journal. 42 (6), 1513-1523 (2013).
- Graham, B. L., et al. Standardization of spirometry 2019 update. An official American thoracic society and European respiratory society technical statement. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 200 (8), 70-88 (2019).
- Pellegrino, R., et al. Interpretative strategies for lung function tests. European Respiratory Journal. 26 (5), 948-968 (2005).
- Wanger, J., Crapo, R. O., Irvin, C. G. Pulmonary function laboratory management and procedure manual: A project of the American Thoracic Society. 3rd edn. , American Thoracic Society. (1998).
- Harkness, L. M., et al. Within-session variability as quality control for oscillometry in health and disease. ERJ Open Research. 7 (4), 00074 (2021).
- Robinson, P. D., et al. Procedures to improve the repeatability of forced oscillation measurements in school-aged children. Respiratory Physiology & Neurobiology. 177 (2), 199-206 (2011).
- Pham, T. T., Thamrin, C., Robinson, P. D., McEwan, A. L., Leong, P. H. W. Respiratory artefact removal in forced oscillation measurements: A machine learning approach. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 64 (8), 1679-1687 (2017).
- Mori, K., et al. Colored 3-dimensional analyses of respiratory resistance and reactance in COPD and asthma. COPD. 8 (6), 456-463 (2011).
- Tanimura, K., et al. Comparison of two devices for respiratory impedance measurement using a forced oscillation technique: basic study using phantom models. The Journal of Physiological Sciences. 64 (5), 377-382 (2014).
- Alblooshi, A., Alkalbani, A., Albadi, G., Narchi, H., Hall, G. Is forced oscillation technique the next respiratory function test of choice in childhood asthma. World Journal of Methodology. 7 (4), 129-138 (2017).
- Calverley, P. M. A., Farre, R. Putting noninvasive lung mechanics into context. European Respiratory Journal. 42 (6), 1435-1437 (2013).
- Bhattarai, P., et al. Clinical application of Forced Oscillation Technique (FOT) in early detection of airway changes in smokers. Journal of Clinical Medicine. 9 (9), 2778 (2020).
- Berger, K. I., et al. Oscillometry complements spirometry in evaluation of subjects following toxic inhalation. ERJ Open Research. 1 (2), 00043 (2015).
- Seccombe, L. M., Peters, M. J., Buddle, L., Farah, C. S. Exercise-induced bronchoconstriction identified using the forced oscillation technique. Frontiers in Physiology. 10, 1411 (2019).
- Sokai, R., et al. Respiratory mechanics measured by forced oscillation technique in rheumatoid arthritis-related pulmonary abnormalities: frequency-dependence, heterogeneity and effects of smoking. SpringerPlus. 5 (1), 1-12 (2016).
- Starczewska-Dymek, L., Bozek, A., Jakalski, M. The usefulness of the forced oscillation technique in the diagnosis of bronchial asthma in children. Canadian Respiratory Journal. 2018, 7519592 (2018).
- Lauhkonen, E., Kaltsakas, G., Sivagnanasithiyar, S., Iles, R. Comparison of forced oscillation technique and spirometry in paediatric asthma. ERJ Open Research. 7 (1), 00202 (2021).
