Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

Vurdering av lungenes kapillære blodvolum, Membran diffusing kapasitet, og intrapulmonal Arteriovenøs anastomoser under trening

Published: February 20, 2017 doi: 10.3791/54949
Automatic Translation
1,2, 3, 1,4, 1,2, 1,5
1Division of Pulmonary Medicine, University of Alberta, 2Faculty of Physical Education and Recreation, University of Alberta, 3Divisions of Critical Care and Cardiology, University of Alberta, 4Faculty of Rehabilitation Medicine, University of Alberta, 5G.F. MacDonald Centre for Lung Health

Summary

Å vurdere lunge diffusjon og blodkar svar på trening, beskriver vi flere inspirert oksygen diffusjon kapasitet teknikk for å bestemme kapillær blodvolum og membran spre kapasitet, samt opphisset saltvann kontrast ekkokardiografi å vurdere rekruttering av intrapulmonal arteriovenøse anastomoser.

Abstract

Trening er en stress til lunge blodkar. Med trinnvis mosjon, må den diffundere lungekapasitet (DL CO) øker for å møte den økte oksygenbehov; Ellers kan en diffusjonsbegrensning forekomme. Økningen i DL CO med trening skyldes økt kapillær blodvolum (Vc) og membran spre kapasitet (Dm). Vc og Dm øke sekundært til rekruttering og distensjon av lungekapillærene, øker overflatearealet for gassutveksling og nedad pulmonær vaskulær motstand, og derved svekking økning i pulmonalt arterietrykk. På samme tid, kan rekruttering av intrapulmonal arteriovenøse anastomoser (IPAVA) under trening bidra til gassutveksling funksjon og / eller forhindre en stor økning i pulmonalt arterietrykk.

Vi beskriver to teknikker for å evaluere lunge diffusjon og sirkulasjon i hvile og under trening. Den første teknikken bruker multiple-fraDette skjer av inspirert oksygen (F I O 2) DL CO pusten holder å fastslå Vc og Dm ved hvile og under trening. I tillegg er ekkokardiografi med intravenøs opphisset saltvann kontrast brukes til å vurdere IPAVAs rekruttering.

Representative data viste at DL CO, Vc, og Dm økt med treningsintensiteten. Ekkokardiografiske data viste ingen IPAVA rekruttering i ro, mens kontrastbobler ble sett i venstre ventrikkel med trening, noe som tyder på anstrengelsesutløst IPAVA rekruttering.

Evalueringen av lungekapillære blodvolum, membran diffuserende kapasitet, og IPAVA rekruttering ved hjelp av ekkokardiografiske metoder er nyttig for å karakterisere evnen til lungen vaskulaturen til å tilpasse seg til den spenning på trening i helse, så vel som i syke grupper, for eksempel de med pulmonal arteriell hypertensjon og kronisk obstruktiv lungesykdom.

Introduction

Under trening kan minuttvolum øke opp til seks ganger over hvile verdiene 1. Gitt at lungene er det eneste organ til å motta 100% av hjertets minuttvolum, presenterer utøve en betydelig belastning på lungesystemet. Med trinnvis mosjon, må pulmonal diffuserende kapasitet (DL CO) øker for å møte den økte oksygenbehov 2. Fra resten til topp trening, kan DL CO øke til opp til 150% av hvileverdier uten å nå en øvre grense med hensyn til blodsirkulasjon 3, 4, 5. Økningen i diffuserende kapasitet oppstår som et resultat av økning i membran som diffunderer kapasitet (Dm) og kapillære blodvolum (Vc), sekundært til rekruttering og distensjon av lungekapillærer 6.

Roughton og Forster (1957) utviklet en teknikk for å partisjonere Dm og Vc 7 ved modulering av fraksjonen av innåndet oksygen (F I O 2) i løpet av en standard diffusjons kapasitet for karbonmonoksyd test (DL CO). Oksygen og karbonmonoksyd (CO) kompetitivt å binde til heme områder på hemoglobin, slik at en økning av F I O 2 vil redusere DL CO 8, 9. Ved modulering av F-I O 2 i løpet av en standard DL CO manøver, kan dette forhold utnyttes til å måle Vc og Dm 7. Vi har nylig tilpasset denne teknikk som skal benyttes under trening 5. I likhet med tidligere arbeid, har vi funnet ut at DL CO øker kontinuerlig opp til topp trening sekundært til økning i både Vc og Dm 5. Interessant, har vi funnet ut at i utholdenhets trente utøvere som har en større oksygenforbruk og dermed større behov for å spre kapasitetDet er en økning i DL-CO ved topp trening, sekundært til en økt Dm, og ikke Vc, noe som tyder på en mulig tilpasning i lungemembran av utøveren 5.

Økningen i Vc og Dm under trening er oppnådd av en økning i lungearterien trykk, noe som resulterer i rekruttering og distensjon av lungekapillærene tidligere hypo-perfuserte i ro 4, 10. Dette resulterer i en økning i tverrsnittsarealet av lungekapillære nettverket, og dermed redusere pulmonar vaskulær motstand og demping av økningen i pulmonalt arterietrykk.

Studier ved hjelp opphisset saltvann kontrast ekkokardiografi har vist tegn på intrapulmonal arteriovenøse anastomoser (IPAVA) rekruttering under øvelsen 11, 12, 13, 14. Betydningen av IPAVA rekruttering er ennå ikke klart, og mens noen studier antyder at de kan bidra til gassutveksling funksjon 12, 14 og kan tjene til å losse høyre hjertekammer 11, 12, forblir emnet kontroversielt 15, 16. Videre, mens den eksakte mekanismen for IPAVA rekrutteringen ikke er kjent, er det funnet at å øke minuttvolumet, samt eksogene dopamin, bevirker IPAVA rekruttering i ro 17. En akutt økende lungearterietrykk 18 eller dopaminblokade synes ikke å påvirke IPAVA rekruttering under trening 11. Det er spekulasjoner om at disse større diameter IPAVA fartøy kan bidra til å beskytte lungekapillærer fra de store økninger i lungearterientrykk ved å redusere pulmonar vaskulær motstand 12, 17, 19, 20, 21.

Når det kombineres med evalueringen av Vc og Dm, er opprørt saltvann kontrast ekkokardiografi et verdifullt verktøy for å undersøke tilpasningen av lungesirkulasjonen til stress av øvelsen 22, 23.

Protocol

Denne protokollen følger retningslinjene i den menneskelige forskningsetiske styret ved Universitetet i Alberta og oppfyller standardene satt av siste revisjon av Helsinkideklarasjonen.

1. gradert trenings Test (VO 2peak)

  1. Innhente skriftlig, informert samtykke fra motivet. Har faget lese og svare på spørsmålene som er oppført på fysisk aktivitet Readiness Questionnaire + (PAR-Q +) for å fastslå at de er rede for trening 24.
  2. Juster setehøyden på ergometersykkel i henhold til faget preferanse. Plasser fire elektrokardiogram (EKG) elektroder på baksiden av pasienten i henhold til standard 3-ledet EKG plassering, med modifisert lem fører til måle hjertefrekvens (HR) 25.
  3. Sett munnstykket inn i emnet munn for å måle utåndet gass og ventilasjon i hele testen med en stoffskiftemålesystem 25.
    MERK: metabolske systemet vil måle sanntid oksygenforbruk (VO 2), karbondioksid produksjon (VCO 2), ventilasjon (V E), hjertefrekvens (HR), og ender tidevanns CO 2 (P ET CO 2).
  4. Etter 2 min for innsamling av grunnlagsdata, instruere underlagt begynner å sykle med en innledende arbeidsbelastning på 50 watt, for å opprettholde en konsistent tråkkfrekvens på ≥60 RPM. Øke arbeidsmengden i 25 W trinn hvert 2 min, til personen når vilje utmattelse eller forespørsel å stoppe testen 25.

2. Flere Fraksjon av inspirert oksygen (F I O 2) Spre Kapasitet (DL CO) Metode 7

  1. Beregn arbeidsmengden som tilsvarer 30%, 50%, 70% og 90% av den VO 2peak ved hjelp av topp VO 2 oppnådd i gradert belastningstest. Minst 48 timer etter at gradert treningstest, har faget reslår til laboratoriet for DLCO manøvrer.
  2. Ikke overstige 12 DLCO tester per dag, som karboksyhemoglobin (COHb) bygge opp kan oppstå ved gjentatt testing fem. Derfor, utføre testing på flere dager, basert på antall utøve arbeidsoppgaver som skal utføres, og kvaliteten på DLCO data.
  3. Fremstille pre-pustegasser ved å feste en tank på 100% O 2 gass og en tank av medisinsk kvalitet luft (21% O 2 og 79% N2) til et luft blender system. Fylle to 60 L ikke-diffuserende Douglas poser, en inneholdende 40% O 2, og en inneholdende 60% O 2, ved hjelp av luft blender system.
  4. Sett opp to store boring, tre-veis stoppekran ventiler som gjør det mulig for modulering av inhalerte gassblandinger. Disse vil bli referert til som "pre-pusteventiler."
  5. Forbinde Douglas poser til ventilsystemet ved hjelp av fleksible, ikke-komprimerbare slange. Koble ventilsystemet til en to-veis, T-formet ikke-gjenpustings ventil connected til testgassen innsugningsenheten av massestrømningssensor av metabolsk målesystem.
  6. For hviler målinger, har faget sitter oppreist, med begge føttene flatt på gulvet. For trening prøvelser, sikre at faget er i en stabil tilstand ved å overvåke HR hjelp av EKG (HR ± 3 bpm for steady state).
    MERK: Steady state kan ikke nås på 90% av VO 2peak; således begynne målingen når emnet har nådd den HR tilsvarende 90% av den VO 2peak på gradert belastningstest.
  7. Samle en eneste dråpe kapillærblod via en finger stikk og analysere den for hemoglobinkonsentrasjon. Deretter justerer alle påfølgende DL CO for [Hb] ved hjelp av følgende ligning 26:
    ligning 1
  8. Velg en F I O 2 (21%, 40% eller 60%) tilfeldig ved å bytte de forhånds puste ventiler i ønsket retning. Choose det tilsvarende F-I O 2 -DL CO-gass ved å dreie DL CO gassventilen velgeren (se figur 1C).
  9. Be lagt påføre neseklype og å puste normalt inn i munnstykket for fem åndedrag fra Douglas bag som tilsvarer den respektive F I O 2.
  10. Be lagt utløpe å restvolum. Når lungevolum platåer på restvolum, har faget inhalerer DL CO gassblandingen til total lungekapasitet og holde pusten i 6 sekunder før du puster ut til restvolum.
  11. Overvåke metan Tracing under utånding for å sikre at fallet er horisontalt, ettersom dette indikerer at CO testgassen er godt ekvilibrert i lungen.
    MERK: Alveolar volum (V A) og pust hold tid beregnes automatisk og rapportert av den metabolske målesystem.
  12. Sørg for at V A for hver DLCO manøver er innenfor 5% of tidligere studier. Likeledes bør pust holdetiden være 6,0 ± 0,3 s. Hvis ikke, gjenta manøveren.
  13. Vent 4 min å tillate gjenværende karbonmonoksid å vaske ut, og deretter gjenta trinn 02.08 til 02.11 for hver gjenværende F I O 2 i ro.
  14. Minst 48 timer senere, gjenta trinn 02.09 til 02.15 under konstant på hvert treningsintensitet (30%, 50%, 70% og 90% av VO 2peak) for hver F I O 2. Redusere arbeidsbelastningen mellom pusten holder på 90% av VO 2peak arbeidsmengde å gjenopprette emnet.
  15. Vent 2 min mellom DLCO tester under trening for å fjerne alveolær CO under trening. Ikke overstige 12 DLCO tester per dag for å unngå karboksylhemoglobin (COHb) bygge opp fem.

3. Beregning lungenes kapillære blodvolum og Membran diffuse Kapasitet

  1. Beregn alveolar partialtrykket av O 2 (P A O 2) ved hjelp av following ligning
    ligning 2
    MERK: F I O 2 er den brøkdel av inspirert O 2, er P BAR atmosfæretrykket, er P H2O vanndamptrykket, P a CO 2 er trykket av arterielle CO 2, og RER er respirasjon forholdet.
  2. Estimer RER og P et CO 2 ved å bruke den målte 30-s gjennomsnitt P ET CO 2 og RER for den respektive treningsintensiteten fra dataene oppnådd i den foregående gradert belastningstest.
  3. Beregn θ CO hjelp av følgende ligning 7. ligning 3
  4. Grafen forholdet mellom 1 / DLCO adj og 1 / θ CO for hver F I O 2 og beregne regresjonsligningen.
    MERK: Minste akseptable r 2verdi er 0,95, og DL CO manøvrer bør gjentas når R2 verdiene er utenfor dette området 21.

Figur 2
Figur 2: Representant Diagram over 1 / DL CO versus 1 / θ CO på Peak Exercise. Forholdet mellom 1 / DL CO og 1 / θ CO er plottet for tre åndedrag holder på de ulike F I O 2 (21%, 40% og 60%). Beregningen av Vc og Dm er avledet fra regresjonsligningen for forholdet ovenfor. Den inverse av helningen (1 / 0,00796) av linjen gir verdien for Vc (125,5 ml), og den inverse av den med y-aksen (1 / 0,00869) gir verdien for Dm (115,0 ml x min-1 • mmHg -1). Klikk her for å se et LARger versjon av denne figuren.

  1. Beregn Vc ved å ta den inverse av helningen av regresjonslinjen ligning mellom 1 / DL CO og 1 / θ CO. Beregn Dm ved å ta den inverse av den med y-aksen av ligningen.

4. intrapulmonal Arteriovenøs Anastomose Rekruttering

  1. På en egen dag fra DL CO datainnsamling, setter en 20-gauge intravenøs (IV) kateter inn i en antecubital venen og fest den til en treveis stoppekran via en 6-i IV forlengelsesrør for injeksjon av opphisset saltvann for kontrast ekkokardiografi 11, 17.

Figur 3
Figur 3: Opphisset Saline Kontrast Setup. Et IV kateter er plassert i antecubital plass og er forbundet med en tre-veis stoppekran via et 6-i forlengelsen. To 10 ml sprøyter er pålegges ved stengeventilen for å lage kontrastoppløsning, som inneholder 10 ml saltoppløsning og 0,5 ml av romluft. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

  1. Koble to 10 ml sprøyter til treveis stoppekran. Kombiner 10 ml 0,9% steril saltoppløsning med 0,5 mL luft, og kraftig agitere det gjennom tre-veis stoppekran, frem og tilbake mellom de to sprøytene, for å danne fine suspenderte bobler inntil sonographer er klar for kontrast.
  2. Har du en erfaren sonographer eller kardiolog få en standard apikal fire-kammer visning av hjertet. I hvile har echocardiographer vurdere intra-atrial septum og ventrikkel septum for en intra-kardial shunt med standard ekkokardiografisk og fargedoppleravbildning.
    1. Hvis ingen intra-kardial shunt oppdages, instruere underlagt utføre en Valsalva manøver under kontrasten injisereion å vurdere om patent foramen ovale (PFO) 11, 17. Gjenta målingen under non-Valsalva.
  3. Sprøyt kontrasten mens sonographer opprettholder fire-kammer visning. Spill 15 hjerte sykluser etter påvisning av kontrast i høyre ventrikkel.
  4. Gjenta kontrastforsterket bilde under steady-state trening på 30%, 50% og 70% av VO 2peak. Som steady state kan ikke nås på 90% av VO 2peak, begynner bilde når målet HR, identifisert av HR på 90% av VO 2peak under gradert trening test, er nådd.
    MERK: Tiden mellom treningsintensiteter avhenger clearance av kontrast fra begge ventriklene, ≥ 2 min.
  5. Har du en echocardiographer som er blinde for eksperimentelle forhold tolke agiterte saltvann kontrast echocardiograms ifølge en tidligere beskrevet scoring system 17 </ sup>, 27.
    MERK: Scoring er basert på maksimalt antall kontrast bobler synlig i venstre ventrikkel (LV) i en enkelt ekkokardiografisk ramme, som følger: ingen kontrast Bobler i LV = 0, ≤3 bobler = 1, 4 - 12 bobler = 2 ,> 12 bobler = 3.
    MERK: Utseendet på kontrast i venstre ventrikkel etter fem hjertesykluser antyder en IPAVA. En intrakardiell shunt er gradert av utseendet av kontrast i mindre enn fem hjertesykluser 27.

Figur 4
Figur 4: Representative Images for IPAVA Scoring. Skalaen er 5 cm (heldekkende hvit linje). (A) Pre kontrast injeksjon. (B) IPAVA poengsum = 0. (C) IPAVA poengsum = 1. (D) IPAVA poengsum = 3. Please klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Representative Results

Effekten av å øke treningsintensiteten på oksygenforbruk, diffuserende kapasitet, lungekapillære blodvolum, membran diffuserende kapasitet, og IPAVA resultatet er vist i tabell 1. VO 2, DL CO, Vc, og Dm økning i respons til økt effekt.

Figur 2 viser et representativt beregning av Vc og Dm hjelp av flere F-I O 2 -DL CO teknikk under trening. DL CO avtar med økende K I O 2, og dette forhold er utnyttet for å partisjonere Vc og Dm. Å beregne den inverse av helningen av en / DL CO mot 1 / q CO resultater i Vc, og den inverse av den med y-aksen gir verdien for Dm. Som forventet, både Vc og Dm økning under trening i forhold til hvileverdier.

I O 2 DL CO og opphisset saltvann kontrast ekkokardiografi metoden gir etterforskere med mer innsikt i bidrag fra lungekapillære og membran rekruttering til den samlede diffusjon kapasitet og kan supplere tradisjonell lungefunksjon testing i klinisk setting. Unnlatelse av å øke Vc eller Dm under trening vil føre til en spredning begrensning og hypoksemi. For eksempel vil en lav DL CO sekundært til en lav Vc indikere endringer i lungekapillærene; Tilsvarende vil en redusert Dm indikere endringer i lungemembran.

Figur 4 viser representative tracings av fire-kammer kontrast echocardiographs. Med økende treningsintensitet, den IPAVA scorer øker fra 0 ( (tabell 1). Tidligere arbeid har vist at trening øker den IPAVA scorer 11, 12, 14, men det er ingen enighet om hvordan disse IPAVAs blir rekruttert. Det er dokumentert at IPAVAs kan rekrutteres farmakologisk i ro sammen med dopamin 17, 28, så vel som ved økning av minuttvolum med dobutamin 17, 28 og 28 epinefrin. Inotroper som dopamin og adrenalin er av spesiell interesse, ettersom de øker endogent under trening 29. Videre er det noen bevis på at IPAVA rekrutteringen kan være viktig å utøve hemodynamikk, ved at fravær av IPAVAs synes å resultere i større pulmonalt arterietrykk, redusert cardiac utgang, og redusert topp utgangseffekt 12. Således kan denne teknikken bli brukt i studier som undersøker personer med lungearterien hypertensjon.

Figur 1
Figur 1: Fler F I O 2 DL CO Setup. (A) Oppsett oversikt. (B) Komprimert-gassflasker som inneholdt 21%, 40% og 60% O 2 med 0,3% CO, 0,3% metan og resten nitrogen, så vel som en supplerende oksygen komprimert-gassflaske. (C) Tre-veis ventil velgeren for de tre F I O 2 DL CO tanker. (D) ventil bytte for treveis ventiler i serien for valg av F I O 2 for pre-pust. Klikk her for å se et LARger versjon av denne figuren.

Tabell 1
Tabell 1: Representant Data for ett fag ved hvile og under trening på 30, 50, 70, og 90% av VO 2peak. VO 2, volum av oksygenforbruk i forhold til kroppsvekt; DL CO, spre kapasitet for karbonmonoksid; Vc, lungekapillære blodvolum; Dm, membran spre kapasitet; IPAVA score, scoring av kontrast utseende i venstre ventrikkel etter fem hjerte sykluser. Data modifisert fra Tedjasaputra et al. 2016.

Discussion

Denne fremgangsmåte muliggjør evaluering av pulmonal diffuserende kapasitet og intrapulmonal arteriovenøs anastomose rekruttering under trening.

Kritiske trinnene i protokollen

Selv om DL CO pusten hold er relativt enkel i ro, holding av pusten under trening presenterer en unik utfordring for faget, som det er bakvendt, og fag har en høy kjøre å puste under trening. Dermed vil en god kvalitet bestemmelse av Vc og Dm avhengig av rapport og tydelig kommunikasjon mellom testeren og motivet. Testeren tekniske evne kan kvantifiseres med variasjon av alveolar volum (± 5% av tidligere forsøk) og en pust-hold tid (BHT) på 6,0 ± 0,3 s.

Modifikasjoner og feilsøking

Ved avslutningen av et Vc / Dm måling, bør testeren raskt grafen de tre DL CO manøvrer for å deTermine den linjen som passer best for datapunktene; DL-CO målt med 21% F I O 2 skal alltid være større enn den med 40%, noe som bør være større enn den med 60%. Hvis ikke, er det anbefalt å kontrollere om ventilen bryteren svarer til den korrekte testgassen. Tilsvarende kontroller at pre-puste Posene er fylt med riktig F I O 2 gass tilsvarende testing gass (Figur 1B-1D). Forsiktighet bør utvises ved testing av en deltaker som er en røyker, som forhøyet COHb nivåer kan undervurdere DLCO.

For IPAVA rekruttering vurdering, er plasseringen av motivet avgjørende for å sikre høy kvalitet på bildeopptak. Det er mulig å erstatte oppreist ergometersykkel med en tilbakelent ergometersykkel for å minimere bevegelse av faget. Imidlertid vil tilbakelent syklus utøve utløse en annen metabolsk respons for et gitt arbeidshastighet, og dermed gradert treningstesten bør væregjentas på den liggende ergometersykkel. Skanning av øvre del av brystet kan være ubehagelig for noen kvinner; i dette tilfellet er en kvinnelig sonographer anbefalt. Endelig er den anbefalte øvelsen protokollen designet for en ung, frisk person; Følgelig kan utøve protokollen bli modifisert for et annet mål befolkning.

Begrensninger av teknikken

De viktigste begrensningene i flere F I O 2 DL CO teknikk er dyktighet av tester og evne til faget å følge kommandoer og å holde seg rolig under pusten hold, som Valsalva eller Mullerian manøvrer vil påvirke målingene. Dernest antall pusten holder i en sesjon bør begrenses til 12, på grunn av en økning i CO mottrykk, noe som kan påvirke Vc og Dm måling 5, 30 og utgjøre en helserisiko for faget. Avhengig av forskningsdesign, det may det være nødvendig å gjennomføre testing over flere sesjoner for å tillate klaring av CO og for å begrense deltaker tretthet. Med god deltaker coaching og god teknisk evne, har vi bestemt en tilfredsstillende koeffisient av variasjon mellom studier for DLCO, Vc, og Dm å være 7%, 8% og 15%, henholdsvis.

Den multiple F I O 2 DL CO teknikk forutsetter at alveolære O 2 er den samme som kapillær O 2, og dermed bør det utvises forsiktighet ved tolking av data hos personer med kjent gassutveksling nyrefunksjon.

Agitert saltvann kontrast ekkokardiografisk avbildning er begrenset av den tekniske evne til sonographer og evnen til individet for å minimalisere thorax bevegelse under treningen. Det er også viktig at tolken av bildene være kjent med omfanget for å utføre IPAVA rekruttering i henhold til etablerte prosedyrer (figur 4 27. Betydningen av en positiv saltvann kontrast ekkokardiografi under trening er fortsatt et tema for debatt 15, 16, og det er noen diskusjon om at en positiv opphisset saltvann kontrast i venstre ventrikkel kan være sekundært til kapillær oppblåsthet, og ikke IPAVA rekruttering. Pågående arbeid forsøker å løse dette problemet.

Betydningen av teknikken med hensyn på eksisterende / alternative metoder

Ved å benytte disse fysiologiske teknikker, er det mulig å vurdere den pulmonale vaskulatur under trening i en rekke forskjellige tilstander, blant annet på helse, i sykdom, og i stoffet intervensjoner. Selv om kvaliteten er avhengig med evne til tester, disse ferdighetene er enkelt og raskt kjøpt opp med riktig mentorer og trening. Den multiple F I O 2 DL CO metoden regnes som "gullstandard" i measurement av Dm og Vc 31. Selv om disse tiltak ikke beregnet klinisk, kan verdiene anvendes for å bestemme mekanismene for hypoksi og mosjon intoleranse, for å forutsi pasientresultatene, og for ytterligere å karakterisere diagnose 31, 32. Likeledes er opprørt saltvann ekkokardiografi teknikk den mest brukte metoden for å bestemme rekruttering av IPAVAs.

Fremtidige applikasjoner eller retninger etter å mestre denne teknikken

Disse teknikkene er anvendelig for bruk i en rekke eksperimentelle betingelser og intervensjoner. Vi demonstrerer disse teknikkene under trening, men de kan lett modifiseres til å måle pulmonale vaskulære respons i løpet av et medikament infusjon, for eksempel dobutamin eller dopamin, inotroper kjent for å øke hjertets minuttvolum 17. Videre er det mulig å bruke disse teknikkene i kliniske populasjoner, f.ekssom i de med hjertesvikt 34 eller kronisk obstruktiv lungesykdom (KOLS), der DL CO er lavere sammenlignet med alderstilpassede kontrollpersoner 35.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Metabolic Measurement System SensorMedics Inc. Encore 299 Vmax
Cycle Ergometer Ergoline Ergoselect II 1200
60 L Douglas Bags Hans Rudolph 6100 Series
Two-way T Valve Hans Rudolph 2700 Series
Hemoglobin Measurement System HemoCue Hb 201+
22-gauge Intravenous Catheter BD Insyte-W
Ultrasound  Vivid Q ECHOpac
Compressed gas 21% O2, 0.3% CO, 0.3% CH4, balance nitrogen Praxair
Compressed gas 40% O2, 0.3% CO, 0.3% CH4, balance nitrogen Praxair
Compressed gas 60% O2, 0.3% CO, 0.3% CH4, balance nitrogen Praxair
Nose-clip Vacu-Med snuffer #1008

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Naeije, R., Chesler, N. Pulmonary Circulation at Exercise. Comp Physiol. 2 (1), (2012).
  2. Stickland, M. K., Lindinger, M. I., Olfert, I. M., Heigenhauser, G. J. F., Hopkins, S. R. Pulmonary gas exchange and acid-base balance during exercise. Comp Physiol. 3 (2), 693-739 (2013).
  3. Hsia, C. C., Herazo, L. F., Ramanathan, M., Johnson, R. L. Cardiac output during exercise measured by acetylene rebreathing, thermodilution, and Fick techniques. J Appl Physiol. 78 (4), 1612-1616 (1995).
  4. Hsia, C. C. W. Recruitment of lung diffusing capacity: update of concept and application. Chest. 122 (5), 1774-1783 (2002).
  5. Tedjasaputra, V., Bouwsema, M. M., Stickland, M. K. Effect of aerobic fitness on capillary blood volume and diffusing membrane capacity response to exercise. J Physiol. 594 (15), 4359-4370 (2016).
  6. Johnson, R. L., Spicer, W. S., Bishop, J. M., Forster, R. E. Pulmonary capillary blood volume, flow and diffusing capacity during exercise. J Appl Physiol. 15 (5), 893-902 (1960).
  7. Roughton, F. J., Forster, R. E. Relative importance of diffusion and chemical reaction rates in determining rate of exchange of gases in the human lung, with special reference to true diffusing capacity of pulmonary membrane and volume of blood in the lung capillaries. J Appl Physiol. 11 (2), 290 (1957).
  8. Forster, R. E., Roughton, F. J., Cander, L., Briscoe, W. A., Kreuzer, F. Apparent pulmonary diffusing capacity for CO at varying alveolar O2 tensions. J Appl Physiol. 11 (2), 277-289 (1957).
  9. Roughton, F. J., Forster, R. E., Cander, L. Rate at which carbon monoxide replaces oxygen from combination with human hemoglobin in solution and in the red cell. J Appl Physiol. 11 (2), 269-276 (1957).
  10. Johnson, R. L., Hsia, C. C. Functional recruitment of pulmonary capillaries. J Appl Physiol. 76 (4), 1405-1407 (1994).
  11. Tedjasaputra, V., Bryan, T. L., et al. Dopamine receptor blockade improves pulmonary gas exchange but decreases exercise performance in healthy humans. J Physiol. 593 (14), 3147-3157 (2015).
  12. Stickland, M. K., Welsh, R. C., et al. Intra-pulmonary shunt and pulmonary gas exchange during exercise in humans. J Physiol. 561 (1), 321-329 (2004).
  13. Stickland, M. K., Lovering, A. T. Exercise-induced intrapulmonary arteriovenous shunting and pulmonary gas exchange. Exerc Sport Sci Rev. 34 (3), 99-106 (2006).
  14. Eldridge, M. W., Dempsey, J. A., Haverkamp, H. C., Lovering, A. T., Hokanson, J. S. Exercise-induced intrapulmonary arteriovenous shunting in healthy humans. J Appl Physiol. 97 (3), 797-805 (2004).
  15. Hopkins, S. R., Olfert, I. M., Wagner, P. D. Point:Counterpoint: Exercise-induced intrapulmonary shunting is imaginary. J Appl Physiol. 107 (3), 993-994 (2009).
  16. Lovering, A. T., Eldridge, M. W., Stickland, M. K. Counterpoint: Exercise-induced intrapulmonary shunting is real. J Appl Physiol. 107 (3), 994-997 (2009).
  17. Bryan, T. L., van Diepen, S., Bhutani, M., Shanks, M., Welsh, R. C., Stickland, M. K. The effects of dobutamine and dopamine on intrapulmonary shunt and gas exchange in healthy humans. J Appl Physiol. 113 (4), 541-548 (2012).
  18. Stickland, M. K., Welsh, R. C., et al. Effect of acute increases in pulmonary vascular pressures on exercise pulmonary gas exchange. J Appl Physiol. 100 (6), 1910-1917 (2006).
  19. Berk, J. L., Hagen, J. F., Tong, R. K., Maly, G. The use of dopamine to correct the reduced cardiac output resulting from positive end-expiratory pressure. A two-edged sword. Crit Care Med. 5 (6), 269 (1977).
  20. Lalande, S., Yerly, P., Faoro, V., Naeije, R. Pulmonary vascular distensibility predicts aerobic capacity in healthy individuals. J Physiol. 590 (17), 4279-4288 (2012).
  21. Tedjasaputra, V., Collins, S. É, Bryan, T. L., van Diepen, S., Bouwsema, M. M., Stickland, M. K. Is there a relationship between pulmonary capillary blood volume and intrapulmonary arteriovenous anastomosis recruitment during exercise? FASEB J. 30 (1), (2016).
  22. Reeves, J. T., Linehan, J. H., Stenmark, K. R. Distensibility of the normal human lung circulation during exercise. Am J Physiol. Lung cellular and molecular physiology. 288 (3), 419-425 (2005).
  23. Thadani, U., Parker, J. O. Hemodynamics at rest and during supine and sitting bicycle exercise in normal subjects. Am J Card. 41 (1), 52-59 (1978).
  24. Warburton, D. E. R., Jamnik, V. K., Bredin, S. S. D., Gledhill, N. The Physical Activity Readiness Questionnaire for Everyone (PAR-Q) and Electronic Physical Activity Readiness Medical Examination (ePARmed-X+). The Health & Fitness Journal of Canada. 4 (2), (2011).
  25. Wasserman, K. Principles of Exercise Testing and Interpretation. , Lippincott Williams & Wilkins. (2012).
  26. Wasserman, K. Determinants and detection of anaerobic threshold and consequences of exercise above it. Circulation. 76 (6), Pt 2 (1987).
  27. Marrades, R. M., Diaz, O., et al. Adjustment of DLCO for hemoglobin concentration. Am J Resp Crit Care Med. 155 (1), 236-241 (2011).
  28. Lovering, A. T., Romer, L. M., Haverkamp, H. C., Pegelow, D. F., Hokanson, J. S., Eldridge, M. W. Intrapulmonary shunting and pulmonary gas exchange during normoxic and hypoxic exercise in healthy humans. J Appl Physiol. 104 (5), 1418-1425 (2008).
  29. Weyman, A. E. Principles and Practice of Echocardiography. , 2nd ed, Lippincott Williams & Wilkins & Wilkings. (1994).
  30. Laurie, S. S., Elliott, J. E., Goodman, R. D., Lovering, A. T. Catecholamine-induced opening of intrapulmonary arteriovenous anastomoses in healthy humans at rest. J Appl Physiol. 113 (8), 1213-1222 (2012).
  31. Hopkins, S. R., Bogaard, H. J., Niizeki, K., Yamaya, Y., Ziegler, M. G., Wagner, P. D. β-Adrenergic or parasympathetic inhibition, heart rate and cardiac output during normoxic and acute hypoxic exercise in humans. J Physiol. 550 (2), 605-616 (2009).
  32. Zavorsky, G. S. The rise in carboxyhemoglobin from repeated pulmonary diffusing capacity tests. Respir Physiol Neurobiol. 186 (1), 103-108 (2013).
  33. Coffman, K. E., Taylor, B. J., Carlson, A. R., Wentz, R. J., Johnson, B. D. Optimizing the calculation of DM,CO and VC via the single breath single oxygen tension DLCO/NO method. Respir Physiol Neurobiol. 221, 19-29 (2015).
  34. Guazzi, M., Pontone, G., Brambilla, R., Agostoni, P., Rèina, G. Alveolar-capillary membrane gas conductance: a novel prognostic indicator in chronic heart failure. Eur Heart J. 23 (6), 467-476 (2002).
  35. Ofir, D., Laveneziana, P., Webb, K. A., Lam, Y. -M., O'Donnell, D. E. Mechanisms of Dyspnea during Cycle Exercise in Symptomatic Patients with GOLD Stage I Chronic Obstructive Pulmonary Disease. Am J Resp Crit Care Med. 177 (6), 622-629 (2008).

Tags

Medisin Spre kapasitet intrapulmonal arteriovenøse anastomoser (IPAVA) trening urolig saltvann kontrast ekkokardiografi lungekapillære blodvolum membran spre kapasitet.
Vurdering av lungenes kapillære blodvolum, Membran diffusing kapasitet, og intrapulmonal Arteriovenøs anastomoser under trening
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Tedjasaputra, V., van Diepen, S.,… More

Tedjasaputra, V., van Diepen, S., Collins, S. É., Michaelchuk, W. M., Stickland, M. K. Assessment of Pulmonary Capillary Blood Volume, Membrane Diffusing Capacity, and Intrapulmonary Arteriovenous Anastomoses During Exercise. J. Vis. Exp. (120), e54949, doi:10.3791/54949 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter