Her beskriver vi to foranstaltninger af pulmonal funktion – Barometrisk plethysmography, som giver mulighed for måling af lunge volumen, og volumetriske capnography, et redskab til at måle det anatomisk døde rum og airways ensartethed. Disse teknikker kan bruges uafhængigt eller kombineret for at vurdere airways funktion på forskellige lunge diskenheder.
Værktøjer til at måle lunger og luftveje volumen er kritiske for pulmonal forskere interesseret i evaluering af virkningen af sygdom eller roman behandlinger på lungerne. Barometrisk plethysmography er en klassisk teknik til at evaluere lunge-volumen med en lang historie af klinisk brug. Volumetrisk capnography udnytter profil udåndede kuldioxid til at bestemme omfanget af de strømførende airways, eller dead space, og indeholder et indeks over airways homogenitet. Disse teknikker kan bruges uafhængigt eller i kombination til at evaluere afhængighed af airways volumen og homogenitet lunge volumen. Denne hvidbog indeholder detaljerede tekniske instruktioner til at replikere disse teknikker og vores repræsentative data viser, at luftvejene volumen og homogenitet stærkt korreleret til lunge volumen. Vi tilbyder også en makro for analysen af capnographic data, som kan blive ændret eller tilpasset forskellige eksperimentelle design. Fordelen ved disse foranstaltninger er at deres fordele og begrænsninger er støttet af årtier af forsøgsdata, og de kan gøres gentagne gange i det samme emne uden dyre imaging udstyr eller teknisk avanceret analyse algoritmer. Disse metoder kan være særligt nyttigt for efterforskerne interesseret i perturbationer at ændrer både de funktionelle resterende kapacitet i lungerne og luftvejene volumen.
Gas udvaskning teknikker har været anvendt i årtier for at give vigtige oplysninger om struktur og ensartethed af luftvejs tree. Lungerne er klassisk beskrevet som havende to rum – en strømførende zone, der består af det anatomiske døde rum og den respiratoriske zone hvor luftskiftet sker i alveolerne. De strømførende airways er betegnes som “dead space” fordi de ikke deltager i udvekslingen af ilt og kuldioxid. I metoden enkelt åndedrag gas udvaskning kan koncentration profil af en udåndede gas bruges til at bestemme omfanget af det anatomiske døde rum og at udlede oplysninger om ensartethed af ventilation. Nogle metoder er afhængige af åndedræt af inaktive gasser til at gøre disse foranstaltninger (N2, argon, han, SF6, osv.). Brug af inert gas er veletablerede, understøttet af videnskabelig konsensus udtalelser1, og der er udstyr til rådighed kommercielle med brugervenlige grænseflader. Profilen udåndede kuldioxid (CO2) kan dog bruges til at udlede tilsvarende oplysninger. Evaluere profil af CO2 som en funktion af udåndede volumen eller volumetrisk capnography, kræver ikke deltager at indånde særlige gasblandinger og tillader investigator at indhente yderligere oplysninger fleksibelt om metabolisme og gas udveksle med minimal justering af teknikken.
Under en kontrolleret udånding, kan koncentrationen af CO2 afbildes mod den samlede udåndede volumen. I begyndelsen af en udånding, er den døde rum fyldt med atmosfærisk gas. Dette afspejles i fase I af den udåndede CO2 profile hvor der er et målbart mængde CO2 (figur 1, top). Fase II markerer overgangen til den alveolære gas, hvor luftskiftet opstår og CO2 er rigelige. Volumen ved midtpunktet af fase II er volumenet af det anatomiske døde rum (VD). Fase III indeholder alveolær gas. Fordi airways med forskellige diametre Tom til forskellige priser, hældning (S) i fase III indeholder oplysninger om airways ensartethed. En stejlere hældning af fase III foreslår en mindre ensartet luftvejs tree proksimalt for terminal bronchioles, eller konvektion-afhængige uensartethed2. I de tilfælde, hvor en undertrykkelse af netbårne kan ændre hastigheden af CO2 produktion, og at foretage sammenligninger mellem individer, kan hældningen divideret med arealet under kurven til at normalisere for forskelle i stofskiftet (NS eller normaliseret hældning). Volumetrisk capnography tidligere er blevet brugt til at vurdere ændringer i luftvejene volumen og ensartethed følgende luft forurenende eksponering3,4,5,6.
Gastransport i lungerne er underlagt både konvektion og diffusion. Enkelt åndedrag udvaskning foranstaltninger er stærkt afhængige af luft flow og den målte værdi af VD sker ved konvektion diffusion grænse. Strømningshastigheden af udånding eller foregående indånding ændres placeringen af denne grænse7. Capnography er også meget afhængig af mængden af lungen umiddelbart forud for manøvren. Større lunge diskenheder svulme op luftvejene, resulterer i større værdier af VD8. En løsning er at konsekvent at måling på den samme lunge volumen – normalt funktionelle resterende kapacitet (FRC). En alternativ, beskrevet her, er at par volumetriske capnography med Barometrisk plethysmography, for at få forholdet mellem VD og lunge volumen. Deltageren derefter udfører manøvren på konstant strømningshastigheder, mens varierende lunge-volumen. Dette tillader stadig klassiske capnographic foranstaltninger ved FRC, men også for forholdet mellem lunge volumen og døde plads volumen og mellem lunge volumen og ensartethed at være afledt. Faktisk kommer merværdi kobling capnography med plethysmography fra evnen til at teste hypoteser om distensibility af træet airways og struktur-funktion relationer i lungerne. Dette kan være et værdifuldt redskab for efterforskere har til formål at kvantificere airways mekanik versus lunge overholdelse og elastance indflydelse på pulmonal funktion i raske og syge befolkninger9,10,11 . Desuden tegner sig for den absolutte lunge volumen hvor volumetriske capnographic målinger der foretages giver mulighed for efterforskerne at karakterisere effekten af forhold, der kan ændre tilstanden inflation af lungerne, som fedme, lunge transplantation eller interventioner som brystet væg omsnøringsbånd. Volumetrisk capnography kan i sidste ende har kliniske anvendelighed i intensiv pleje indstilling12,13.
Her tilbydes en protokol til måling af VD og airways homogenitet (hældning). Disse målinger kan foretages ved FRC, eller som en funktion af lunge volumen. Måling FRC før begyndelsen af eksperimentet og efter en undertrykkelse af netbårne tillader VD og hældning til afbildes som funktion af lunge volumen og kan give nyttige oplysninger om struktur-funktion relationer i den lunge, der ikke stammer fra capnography på FRC alene.
Airways volumen og høj opløsning stru…
The authors have nothing to disclose.
Dette arbejde blev finansieret af afdelinger for sundhed og Human fysiologi og intern medicin ved University of Iowa. Dette arbejde blev også støttet af gamle guld Fellowship (Bates) og Grant IRG-15-176-40 fra American Cancer Society, administreret gennem The Holden omfattende Cancer Center ved The University of Iowa (Bates)
Computer with dual monitor | Dell Instruments | ||
PowerLab 8/35* | AD Instruments | PL3508 | |
LabChart Data Acquisition Software* | AD Instruments | Version 8 | |
Gemini Respiratory Gas Analyzer* (upgraded option) | CWE, Inc | GEMINI 14-10000 | *indicates that part is available in the Exercise Physiology package from AD Instruments |
Heated Pneumotach with Heater Controller* (upgraded option) | Hans Rudolph, Inc | MLT3813H-V | |
3L Calibration Syringe | Vitalograph | 36020 | |
Nose Clip* | VacuMed | Snuffer 1008 | |
Pulse Transducer* | AD Instruments | TN1012/ST | |
Barometer | Fischer Scientific | 15-078-198 | |
Flanged Mouthpiece* | AD Instruments | MLA1026 | |
Nafion drying tube with three-way stopcock* | AD Instruments | MLA0343 | |
Desiccant cartridge (optional for humid environments)* | AD Instruments | MLA6024 | |
Resistor | Hans Rudolph, Inc | 7100 R5 | |
Flow head adapters* | AD Instruments | MLA1081 | |
Modified Tubing Adapter (optional) | AD Instruments | SP0145 | |
Two way non-rebreather valve (optional)* | AD Instruments | SP0146 | |
Plethysmograph | Vyaire | V62J | |
High Purity Helium Gas | Praxair | He 4.8 | |
6% CO2 and 16% O2 Calibration Gas | Praxair | Custom | |
Microsoft Excel | Microsoft | Office 365 |