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.
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.
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.
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 </strong>) 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.
The authors have nothing to disclose.
Funding was provided by the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada and The Heart and Stroke Foundation of Canada.
Metabolic Measurement System | SensorMedics Inc. | Encore 299 Vmax | |
Cycle Ergometer | Ergoline | Ergoselect II 1200 | |
60L 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 |