Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Medicine

الجمع بين كابنوجرافي الحجمي وضغطي بليثيسموجرافي لقياس علاقة بنية-وظيفة الرئة

doi: 10.3791/58238 Published: January 8, 2019

Summary

هنا، يمكننا وصف التدابير اثنين من وظائف الرئة – بليثيسموجرافي ضغطي، مما يسمح بقياس حجم الرئة، وكابنوجرافي الحجمي، وأداة لقياس مساحة ميتة التشريحية وتوحيد الخطوط الجوية. قد تكون هذه التقنيات المستخدمة بشكل مستقل أو جنبا إلى جنب لتقييم الدالة الخطوط الجوية على وحدات التخزين المختلفة الرئة.

Abstract

أدوات لقياس حجم الرئة والخطوط الجوية حاسمة بالنسبة للرئة الباحثين المهتمين في تقييم أثر العلاجات رواية أو مرض في الرئة. بليثيسموجرافي ضغطي أسلوب كلاسيكي لتقييم حجم الرئة مع تاريخ طويل من الاستخدام السريري. كابنوجرافي الحجمي يستخدم التشكيل الجانبي لثاني أكسيد الكربون الزفير تحديد حجم الخطوط الجوية إجراء، أو قتلى الفضاء، ويوفر فهرس لتجانس الخطوط الجوية. قد تستخدم هذه التقنيات بشكل مستقل، أو في تركيبة لتقييم الاعتماد لحجم الخطوط الجوية والتجانس على حجم الرئة. تقدم هذه الورقة التعليمات التقنية المفصلة لتكرار هذه التقنيات ويوضح لنا بيانات تمثيلية أن حجم الخطوط الجوية والتجانس ارتباطاً عاليا بحجم الرئة. كما أننا نقدم ماكرو لتحليل البيانات كابنوجرافيك، والتي يمكن تعديلها أو تكييفها لتناسب تصاميم تجريبية مختلفة. الاستفادة من هذه التدابير هو أن مزايا وقيود معتمدة من قبل عقود بيانات التجريبية، وأنهم يمكن أن يتم مرارا وتكرارا في نفس الموضوع دون معدات التصوير غالية الثمن أو خوارزميات تحليل متقدمة تقنيا. هذه الطرق قد تكون مفيدة بشكل خاص للمحققين المهتمين في الاضطرابات التي تغير القدرات المتبقية الوظيفية من حجم الرئة والخطوط الجوية.

Introduction

استخدمت تقنيات تبييض الغاز على مدى عقود لتوفير معلومات هامة حول هيكل والتوحيد شجرة مجرى الهواء. الرئة وصف كلاسيكي وجود مقصورات اثنين – منطقة إجراء التي تتألف من الفضاء الميت التشريحية ومنطقة الجهاز التنفسي التي يحدث فيها تبادل الغازات بالحويصلات الهوائية. الخطوط الجوية إجراء توصف بأنها "قتلى الفضاء" نظراً لأنهم لا يشاركون في تبادل الأوكسجين وثاني أكسيد الكربون. في أسلوب تبييض الغاز نفسا واحدة، يمكن استخدام الشخصية تركيز غاز الزفير لتحديد حجم المساحة الميت التشريحية واستخلاص المعلومات حول التوحيد للتهوية. بعض الأساليب التي تعتمد على التنفس الغازات الخاملة لجعل هذه التدابير (ن2، الأرجون، أنه، سادس6، إلخ). استخدام غاز خامل الراسخة، تدعمها بيانات توافق الآراء العلمية1، وهناك المعدات التجارية المتاحة مع واجهات المستخدم الودية. ومع ذلك، يمكن استخدام الشخصية الزفير من ثاني أكسيد الكربون (CO2) لاستخلاص معلومات مماثلة. تقييم الشخصية من CO2 كدالة لحجم الزفير، أو الحجمي كابنوجرافي، لا يحتاج المشارك للتنفس خلائط الغازات الخاصة ويسمح للمحقق لجمع معلومات إضافية عن مرونة الأيض والغاز تبادل مع تعديل الحد الأدنى لهذه التقنية.

أثناء زفير الخاضعة لمراقبة، يمكن رسم تركيز CO2 ضد إجمالي حجم الزفير. في بداية زفير، امتلأ الفضاء الميت غازات الغلاف الجوي. وينعكس هذا في المرحلة الأولى من الزفير CO2 الشخصية حيث يوجد مبلغ غير قابل للكشف من أول أكسيد الكربون2 (الشكل 1، أعلى). المرحلة الثاني ويمثل الانتقال إلى الغاز السنخية، حيث يحدث تبادل الغازات وأول أكسيد الكربون2 الوفيرة. وحدة التخزين في منتصف "المرحلة الثانية" هو حجم المساحة الميت التشريحية (تد). المرحلة الثالثة تحتوي على غاز السنخية. لأن الخطوط الجوية مع أقطار مختلفة فارغة بمعدلات مختلفة، منحدر "المرحلة الثالثة" (S) يوفر معلومات حول توحيد الخطوط الجوية. منحدر أشد انحدارا من "المرحلة الثالثة" تشير إلى أقل شجرة موحدة مجرى الهواء الدانية إلى القصيبات المحطة الطرفية، أو تعتمد على الحمل الحراري إينهوموجينيتي2. في الحالة حيث قد تغيير اضطراب معدل إنتاج2 CO، وإجراء مقارنات بين الأفراد، يمكن تقسيم المنحدر من المنطقة الواقعة تحت المنحنى إلى تطبيع للاختلافات في التمثيل الغذائي (NS أو المنحدر طبيعية). كابنوجرافي الحجمي وقد استخدمت سابقا لتقييم التغيرات في حجم الخطوط الجوية ويلي التوحيد الهواء الملوثات التعرض3،،من45،6.

ويخضع نقل الغاز في الرئة الحراري ونشرها. التدابير تبييض نفسا واحدة تعتمد اعتماداً كبيرا على تدفق الهواء والقيمة المقاسة الخامسد يحدث عند حدود نشر الحراري. تغيير معدل التدفق من زفير أو استنشاق السابقة تغيير الموقع لأن حدود7. كابنوجرافي أيضا تعتمد اعتماداً كبيرا على حجم الرئة السابقة مباشرة للمناورة. وحدات تخزين أكبر من الرئة انتفخ الخطوط الجوية، أسفر عن القيم الأكبر من الخامسد8. حل واحد جعل القياس دائماً في نفس الرئة الحجم – الوظيفية عادة ما تكون القدرات المتبقية (FRC). البديلة، والموصوفة هنا، كابنوجرافي الحجمي زوجين مع بليثيسموجرافي ضغطي، بغية الحصول على العلاقة بين تد وحجم الرئة. ثم ينفذ المشارك المناورة في معدلات التدفق المستمر، بينما يتراوح حجم الرئة. وهذا لا يزال يسمح لتدابير كابنوجرافيك الكلاسيكية في المجلس الثوري لفتح، ولكن أيضا للعلاقة بين حجم الرئة وحجم قتلى الفضاء وبين حجم الرئة وتجانس المستمدة. والواقع أن القيمة المضافة لاقتران كابنوجرافي مع بليثيسموجرافي يأتي من القدرة على اختبار الفرضيات حول ديستينسيبيليتي شجرة الخطوط الجوية وعلاقة بنية-وظيفة الرئة. وهذا قد يكون أداة قيمة للمحققين تهدف إلى قياس تأثير ميكانيكا الطيران مقابل الامتثال الرئة والستانس على وظائف الرئة في السكان الصحية والمريضة9،10،11 . وعلاوة على ذلك، تمثل حجم الرئة المطلقة التي تنفذ القياسات الحجمية كابنوجرافيك يسمح للمحققين لوصف آثار الظروف التي يمكن أن تغير من حالة تضخم الرئة، مثل السمنة، الرئة زرع الأعضاء، أو تدخلات مثل الربط جدار الصدر. وفي نهاية المطاف قد الحجمي كابنوجرافي فائدة سريرية في العناية المركزة الإعداد12،13.

Protocol

هذا البروتوكول وافقت مسبقاً ويتبع المبادئ التوجيهية التي وضعتها جامعة "آيوا مجلس المراجعة المؤسسية". وجمعت البيانات المعروضة كجزء من مشروع وافق عليه "مجلس المراجعة المؤسسية" في جامعة آيوا. وقدم المشاركون المستنيرة والدراسات التي أجريت وفقا "إعلان هلسنكي".

1-المعدات

  1. راجع الجدول المعدات للتحقق من أن جميع المعدات اللازمة متاحة. مزدوج تحقق من التكوين باستخدام تصوير الرسوم البيانية للمعدات في الشكل 2.

2-بليثيسموجرافي

ملاحظة: بليثيسموجرافي ضغطي هو أداة سريرية الموصوفة جيدا وتتم باستخدام المعدات التجارية وفقا لبيانات توافق في الآراء بشأن توحيد الرئة حجم القياسات14،15. عند الضرورة، يتم مقارنة تدفقات الرئة ووحدات التخزين للقيم المتوقعة من مجموعة بيانات المسوح و جولدمان وبيكلاكي16 المضمنة في البرنامج بليثيسموجراف.

  1. إجراء المعايرة plethysmograph يوميا وقبل أي تجارب.
    1. قياس درجة الحرارة والضغط الجوي والرطوبة النسبية باستخدام مقياس قياسية قبل المعايرة وإدخال هذه القيم في البرنامج بليثيسموجراف كعوامل التصحيح.
    2. معايرة استشعار تدفق استخدام المحاقن ل 3 معايرة في معدلات التدفق المتغير. قم بمعايرة ضغط مربع باستخدام مضخة مل 50 دقيقة. يجب التحقق من خانة الضغط محولات الطاقة الشهرية وإعادة معايرة حسب الحاجة، كل توصية الشركة المصنعة.
  2. فورا قبل القياس، المشارك في بليثيسموجراف الجسم كله وإغلاق الباب. إجراء قياسات بعد 30-60 ثانية، مما يسمح للموازنة الحرارية.
    1. إرشاد المشاركين لوضع الفم على لسان، وطرح على مقاطع الآنف، ووضع أيديهم على الخدين على. منع "النفخ" الخدين خلال المناورة يقلل من التغيرات في حجم التي تنجم عن تغيير حجم الفم.
    2. إرشاد المشاركين للتنفس بشكل طبيعي، يسمح نفسا المد أربعة على الأقل أن تكون القدرات المتبقية المكتسبة والوظيفية (FRC) التي ستنشأ.
    3. في نهاية زفير العادي (FRC)، إغلاق المصراع. مدرب المشارك بانت طفيفة 0.5-1 الأنفاس/s ل s. 3-4 تقييم العلاقة بين ضغط الفم وضغط بليثيسموجراف التأكد من أنها سلسلة من خطوط متراكبة، مباشرة دون الانحراف الحراري.
    4. فتح المصراع والسماح للمشاركين لتأخذ نفسا عادي. مدرب المشارك الزفير إلى وحدة التخزين المتبقية (RV)، متبوعاً بمناورة الشهيقيه قصوى إلى سعة الرئة الكلية. كرر ثلاث مرات على الأقل حتى يتم الحصول على قيم المجلس الثوري لفتح أن الاتفاق في غضون 5%

3-الحجمي كابنوجرافي

ملاحظة: يتم تنفيذ الخطوات 3.1 – 3.4 قبل وصول موضوع البحث.

  1. قبل المتابعة، تتناول المتغيرات في الجدول 1 وتعديلها إذا لزم الأمر. من المهم أن هذه المتغيرات هي تعديل خلال مرحلة تصميم الدراسة وثم عقد مستمر طوال مدة الدراسة.
    1. قبل البدء في وضع بروتوكول تجريبي جديد، الحرص على دقة قياس وقت التأخير بين محلل الغاز، الذي يقيس تركيز2 أول أكسيد الكربون، وبنيوموتاتش، الذي يقيس تدفق. هذا يسمح لشركة2 وتدفق الإشارات محاذاة.
    2. قياس وقت التأخير تجريبيا مع تيار من أول أكسيد الكربون 5%2. إرفاق خط الغاز محبس الحنفية، متبوعاً بلسان.
    3. فتح في محبس الحنفية، إدخال الغاز بمعدل 10 لتر/دقيقة تحدد الوقت يعني تأخير بين الاستجابة لمحلل بنيوموتاتش والغاز ما يزيد على 10 محاكمات والدخول في الماكرو.
    4. المحافظة على وقت تأخير ثابت بالحفاظ على معدل أخذ العينات محلل. وقت التأخير اعتماداً كبيرا على معدل أخذ العينات من محلل الغاز ومن الأهمية بمكان أن هذا يظل ثابتاً من خلال التجربة وبين المشاركين.
  2. تحديد ثلاثة "قنوات" لجمع حجم تدفق والزفير CO2 (%). تدفق والزفير CO2 (%) مدخلات تناظرية وحجم المتكاملة تدفق.
    1. التأكد من أن يتم قياس التدفق وأول أكسيد الكربون2 (%) مباشرة من محلل بنيوموتاتش والغاز وأن يحسب حجم المتكاملة التدفق. ويبين الشكل 3 أن هذه يتم جمعها في القنوات 1 و 2، و 6.
  3. معايرة محلل الغاز قبل كل استعمال. وتشمل أجهزة الاستشعار2 س إذا كان هذا قياس.
    1. صفر المحلل بغاز خامل. الصف معايرة 100% (< الملوث 0.01 ٪) ن2 أو أنه يجوز أن تستخدم، على الرغم من أن الهليوم المفضل للنتروجين قد تكون ملوثة بكميات ضئيلة من الأكسجين. وضع أنبوب تجفيف في كيس أو الاتصال بدائرة الاختلاط. تدفق حقيبة أو الدائرة بغاز خامل بمعدل على الأقل 10 لتر/دقيقة ينبغي الحرص لا للضغط النظام كهذا يمكن أن يؤثر على المعايرة.
    2. الفيضانات في حقيبة أو الدائرة بغاز خامل لتحل محل س2 وأول أكسيد الكربون في2- بمجرد تثبيت تركيزات المعروضة CO2 وس2 ، ضبط المقابض صفر حتى كلاهما قراءة صفر.
    3. كرر مع 6% CO2 وغرفة الهواء (20.93% O2) كالغازات المعايرة. عندما يستقر تركيز الغاز المطلوب، ضبط مقبض تمتد لتتناسب مع تركيز الغاز المعايرة.
    4. إعادة فحص غاز خامل والغازات المعايرة وضبط الصفر وتمتد حتى كلاهما % هو دقيقة.
  4. معايرة بنيوموتاتش ساخنة وفقا لإرشادات الشركة المصنعة.
    1. باختصار، تسمح بنيوموتاتش الحارة إلى 37 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة على الأقل قبل الدراسة.
    2. حدد من القائمة المنسدلة من تدفق القناة (القناة 1) وحدد خيار القائمة سبيروميتير فوق الصفر إلى الصفر في بنيوموتاتش. الانتهاء من تحديد حسنا.
    3. الاتصال مباشرة حقنه 3 لتر إلى بنيوموتاتش استخدام محول تدفق الرئيسي. تسليط الضوء على التنفس المعايرة. مرة أخرى، حدد من القائمة المنسدلة لقناة تدفق. حدد Spirometer تدفق | معايرة، اكتب في 3 لتر، وحدد حسنا"\.
    4. فحص المعايرة عن طريق حقن 3 لتر في بنيوموتاتش في اختلاف معدلات تدفق (0-4 L/s، 4-8 لتر/s، و 8-12 L/s). ينبغي أن يكون الفرق من 3 لتر أقل من 5%.
  5. جمع هذه المناورة، ضمان أن يتم جمع اثنين الأنفاس متسلسلة وأنها مصنوعة بنفس معدل التدفق.
    1. مدرب الموضوع إلى القيام بمناورة واحدة تتألف من اثنين من أزواج من الأنفاس – نفسا تدريب ونفسا للتحليل. ويرد هذا بيانيا في الشكل 1 (أسفل).
    2. وخلال المناورة، مدرب المشاركين لمتابعة تدفق دليل على شاشة الكمبيوتر. قد مدرب المحقق في هذا الموضوع بالإشارة إلى "يستنشق الآن" أو "الزفير الآن".
    3. إجراء المناورة حيث أن هناك اثنين من أزواج من هذه الأنفاس في مناورة واحدة. زفير الأول من المناورة هو 3 s والثاني هو النظر س. 5 إضافة مقاوم في خط مع لسان من أجل تسهيل تدفق الزفير لعنصر التحكم. مقاومة مع 5 سم ح2س/L/s للمقاومة عادة جيد التحمل.
      ملاحظة: من المهم أن إذا تم استخدام مقاوم، يتم استخدامه طوال فترة الدراسة، وكذلك لكل مشارك لأنه يزيد الضغط الفم ومجرى الهواء، التي يمكن أن تغير مجرى الهواء القطر. من المهم أيضا أن المشاركين لم "نفخة" على الخدين، وهذا يزيد من مساحة ميتة.
  6. بروتوكول القياس
    1. إرشاد المشاركين للجلوس مباشرة مع كلا القدمين على الأرض، وطرح مقاطع الآنف في الآنف ووضع الفم على لسان.
    2. تنفس مدرب مشارك لإكمال مدة دقيقة واحدة على الأقل من المد والجزر. هذا هو اتخاذ تدابير لوظيفة التمثيل الغذائي ويسمح للمشاركين لتعريف أنفسهم بلسان. بعد دقيقة واحدة، التوقف عن جمع البيانات.
    3. وبعد ذلك، مدرب المشاركين إلى اختلاف حجم المد والجزر، مع أخذ أما العادي، أصغر أو أكبر من الأنفاس المد العادي. وهذا ما يضمن أن يتم الحصول على كابنوجرامس كميات مختلفة من الرئة
    4. مدرب مشارك أن هم ينبغي الانتقال إلى القيام بمناورة كابنوجرام حالما يرون تتبع تدفق تظهر على الشاشة الخاصة بهم.
    5. استئناف جمع البيانات عند نقطة عشوائية في دورة مشارك الجهاز التنفسي. وهذا يسمح للقياسات في أحجام مختلفة من الرئة.
    6. وأخيراً، مدرب لأداء الصعداء في نهاية كل مناورة، الاسترخاء عضلات التنفس تماما. وهذا يسمح للمجلس الثوري لفتح يحدد.
    7. التوقف عن جمع البيانات. كرر الخطوات 3.6.3-3.6.5 حتى يتم إكمال هذه المناورات على الأقل 6-8 (12-16 زوجاً من الأنفاس للتحليل).

4. تحليل البيانات

  1. تصدير البيانات. تشغيل من خلال الماكرو، يجب أن يتم تصدير كل زوج من الأنفاس كملف نصي واحد ثم استيراد إلى الماكرو. وترد في تكميلية الشكل 1لقطات شاشة لهذه العملية.
    1. تسليط الضوء على كل زوج من الأنفاس، آخذا للرعاية لتسليط الضوء على جزء من زفير قبل بدء المناورة.
    2. ضمن القائمة ملف، حدد تصدير، واسم المناورة في هذا الموضوع.
    3. استخدم القائمة المنسدلة ضمن حفظ كنوع ، وحفظه كملف بيانات. ثم اختر حفظ.
    4. وهذا سيدفع ظهور مربع تصدير كنص . على اليمين قم بإلغاء تحديد رأس كتلة الأعمدة، الوقت والتاريخ، والتعليقات، وعلامات الحدث.
    5. على اليسار، حدد التحديد الحالي و إخراج نان للقيم. حدد اختزال قبل وأدخل 10 في المربع.
    6. حدد قناة تدفق و CO2 (%) قناة تصديرها وانقر فوق سكاي. النظر في جعل مكررة من هذه الملفات المصدرة كالنسخ الاحتياطي قبل بدء التحليل.
  2. إجراء التحليل الكلي. وترد في تكميلية الشكل 2 لقطات الشاشة مشروحة خطوة بخطوة لتحليل هذه المناورات تم تصديرها مع الماكرو ومقارنة بحجم الرئة ويمكن استخدامها كدليل.
    1. فتح الماكرو، انتقل إلى الملف، وحدد ياالقلم.
    2. حدد ملف البيانات المحفوظة وحفظها مع الملحق.txt.
    3. سوف يظهر مربع معالج استيراد النص . في الركن الأيمن العلوي، حدد محدد ثم انقر فوق التالي. للخطوة 2، قم بتحديد علامة التبويب ضمن محددات ثم انقر فوق التالي. الخطوة 3، حدد العام ضمن تنسيق بيانات العمود ثم انقر فوق إنهاء.
    4. لتشغيل الماكرو، حدد عرض وتشغيل الماكرو، عرض الماكرو، على التوالي. حدد نعم إذا كان هناك نسخة احتياطية من البيانات.
    5. السماح بتشغيل الماكرو (حوالي 90 s) وإنشاء مصنف مع أربع أوراق. ذات الصلة بهذه القياسات، ورقة 2 يحتوي على البيانات الرقمية و 3 المخطط يحتوي على قطعة من كابنوجرام.
    6. العودة إلى البيانات وتحديد الحجم للمجلس الثوري لفتح. وهذا يتم تعريفها على أنها وحدة التخزين في نهاية عام تحسر على أي تدفق = 0 L/s.
    7. تحديد وحدة التخزين التي كانت بدأت زفير الثاني في كل زوج من الأنفاس. عن طريق طرح هذا من حجم المجلس الثوري لفتح، لا يمكن تحديد حجم البداية أعلى أو أسفل FRC لكل التنفس.

Representative Results

وترد نتائج بليثيسموجرافي الممثل في الشكل 4. يتطلب هذا المشارك أربع محاولات من أجل جمع ثلاث قيم FRC مع < يعكس تقلب 5% من mean.%Ref المئة من القيمة المتوقعة لكل متغير استناداً إلى معادلات الانحدار السكان التي تأخذ بعين الاعتبار الجنس والعمر والعرق، الطول والوزن

الشكل 1 ويبين (أعلى) كابنوجرام واحد ممثل المستخدمة في التحليل و الرقم 1 (أسفل) تظهر البيانات الأولية لتسلسل بأكمله من المناورة. في الشكل 1 (أسفل)، لا يتم محاذاة كابنوجرام وتتبع تدفق لحساب وقت التأخير. وترد البيانات الناتجة من تشغيل تسلسل الأنفاس من خلال الماكرو في نهاية تكميلية الرقم 2. كان هذا الشخص ميت الفضاء 0.266 L، منحدر من 0.523% CO2/l: ومنحدر تطبيع للأم 0.0826-1. وترد معلومات نوعية عن المناورة أيضا في الأعمدة و، ز، الأول ي، وواو العمود K. يعطي معدل متوسط تدفق الزفير، مع الانحراف المعياري في العمود زاي تعطي حجم المد الزفير في العمود J والتربيعي للمنحدر في العمود ك.

وترد في الشكل 5قتلى الفضاء والمنحدر المرسومة كدالة لحجم الرئة. في لوحات اليسار، الفضاء الميت والمنحدر المرسومة مقابل حجم الرئة بالنسبة للمجلس الثوري لفتح، حيث FRC = 0 ل. في لوحات الصحيح، حجم الرئة والمنحدر المرسومة مقابل حجم الرئة المطلقة. في كلتا الحالتين، الفضاء الميت والمنحدر كبيرة ترتبط بحجم الرئة (ف < 0.05 لجميع تحليلات الانحدار أربعة). هذا يوحي بأن الفضاء الميت وتجانس الخطوط الجوية زيادة كزيادة حجم الرئة، على الرغم من أن يعرف الكثير عن هذه العلاقة في السكان مع أمراض الرئة أو العلاج bronchodilator. يمكن أيضا اختيار المحقق لاستخدام هذه البيانات لوصف القيمة العددية لقتلى الفضاء والمنحدر في مجلدات محددة الرئة (FRC، حجم المتبقية، 50% من سعة الرئة الكلية، إلخ)3.

Figure 1
رقم 1. رسم نموذج كابنوجرام (أعلى)، مع الزفير CO2 (%) كدالة لحجم الزفير. الأول، والثاني، والثالث تشير إلى ثلاث مراحل كابنوجرام- خط منقط يشير إلى حجم مساحة ميتة ويمثل خط متصل منحدر هضبة السنخية (المرحلة الثالثة). يمكن تقسيم المنحدر من المنطقة الخاضعة كابنوجرام (تظليل رمادي، المسمى A) تؤتي المنحدر تم تسويتها. ويبين تسلسل التنفس أربع اللوحة السفلية، تليها نفسا تنفس الصعداء لتحديد القدرات الوظيفية المتبقية. ويتم تحليل كل زوج من الأنفاس كمناورة لغرض واحد. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 2
رقم 2. إعداد المعدات لقياسات كابنوجرافيك. هو مبين في هذا الشكل هي محلل بنيوموتاتش والغاز اللازمة لقياسات كابنوجرافيك. وتستخدم الشاشة الأيسر وتتبع المشارك كدليل في توليد نمط التدفق حين يتم مراقبتها البيانات على جهاز العرض الصحيح من قبل المحقق. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 3
الشكل 3. قناة الإعدادات للحصول على كابنوجرام الحجمي. تدفق يتم جمعها في القناة 1 وتركيز أول أكسيد الكربون2 (%) يتم جمعها في القناة 2 ويتم حساب حجم المد والجزر في القناة 3. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 4
الشكل 4. بيانات plethysmograph الممثل من موضوع صحي، الذكور. وأفادت ذات الصلة بالبروتوكول هنا هي سعة الرئة الكلية (TLC) وحجم المتبقية (RV) والقدرة الوظيفية المتبقية (FRC). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 5
الرقم 5. مصرع المرسومة المنحدر الفضاء والسنخيه كدالة لحجم الرئة المطلقة (حق أفرقة) ووحدة تخزين بالنسبة إلى القدرة الوظيفية المتبقية (حجم-المجلس الثوري لفتح، واليسار). ملاحظة اعتماد حجم الرئة وعدم تجانس الخطوط الجوية على حجم الرئة. يمكن التعبير عن حجم الرئة كدالة للمجلس الثوري لفتح أو الحجم المطلق، اعتماداً على التصميم التجريبي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 6
الشكل 6. العوامل التي تؤثر على دقة البيانات. وترد البيانات كفاصل الثقة 95% ± يعني. العلاقة بين معدل أخذ العينات2 CO ووقت التأخير بين محلل الغاز وبنيوموتاتش (أعلى). وينبغي تحديد وقت التأخير بدقة قبل البدء بالتجربة. قياس هذه المناورات إجمالي ثمانية يسمح لقياس مساحة ميتة في حجم الرئة واحد مع < تقلب 5% (أسفل). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Discussion

ويرد هنا، بروتوكولا لقياس تجانسد والخطوط الجوية الخامس (المنحدر). ويمكن إجراء هذه القياسات في المجلس الثوري لفتح، أو كدالة لحجم الرئة. قياس FRC قبل بدء التجربة وبعد اضطراب يسمح الخامسد والميل رسم كدالة لحجم الرئة وقد توفر معلومات مفيدة عن العلاقة هيكل وظيفة الرئة التي لم يتم الحصول عليها من كابنوجرافي في المجلس الثوري لفتح وحدها.

الخطوط الجوية حجم وهيكل عالية الدقة يمكن الحصول من محسوب تمجربهك التصوير،من1718، ولكن هذا يتطلب التعرض للإشعاع وخبرة في معالجة الصور. مع كابنوجرافي الحجمي، ويمكن إجراء التدابير المتكررة دون زيادة المخاطر للمشارك. كما أنها لا تتطلب معدات باهظة الثمن أو قدرات معالجة البيانات المتقدمة. كابنوجرافي الحجمي هو وسيلة مثالية للتجارب مع نقاط زمنية متعددة وأحجام الرئة والسكان المرضى ينبغي التقليل من التعرض للإشعاع الذي متعددة.

فيما يتعلق بليثيسموجرافي ضغطي، ينبغي الحرص على إجراء القياس وفقا لبيانات بتوافق الآراء. عندما المهم لمقارنة قيم المشاركين على القيم المتوقعة، الوزن ينبغي أن تقاس بمقياس رسم وينبغي التحقق من ارتفاع صتدمتر. كما ورد في البروتوكول، هو العنصر الأكثر أهمية لقياس قبل بداية الحجمي كابنوجرافي وقت التأخير بين بنيوموتاتش ومحلل الغاز. وقت التأخير يعتمد اعتماداً كبيرا على معدل أخذ العينات محلل (الشكل 5، أعلى) والتغييرات الطفيفة في معدل أخذ العينات يمكن أن يكون لديك تأثيرات كبيرة على القيم المقاسة. يجب التحقق من أن معدل تدفق محلل في البداية وطوال التجربة. معايرة لمحلل وبنيوموتاتش أيضا حاسمة وينبغي الحرص على ضمان دقتها قبل البدء بتجربة.

لقد حددنا أيضا دقة القياس في حجم الرئة واحد في 3 مشاركين. الشكل 5 (أسفل) يوضح أن من الضروري إكمال أربع مناورات (نفسا مجموع 8) في حجم الرئة وحيدة لقياس الفضاء الميت حيث يكون الاختلاف < 5%. ينبغي أن تأخذ الرعاية المحققين جعل عدد كاف من القياسات عند وجود البيانات في وحدة تخزين الرئة خاصة مهم. وكان المحقق داخل تحليل التباين في مجموعة فرعية من هذه المناورات 36 تحليلها في مكررة من قبل اثنين من المحققين، أقل من 0.5%.

كما تتطلب هذه الأساليب فني أو المحقق أن المهارة في التدريب المشترك لإجراء هذه المناورات التهوية. يمكن أن يكون قيد في الدراسات وظائف الرئة المشارك القدرة على إجراء المناورة. بيد أن المشاركين والتي تكون قادرة على أداء وظائف الرئة السريرية عادة قادرة على إجراء هذه المناورات كابنوجرافيك. إذا كانت الدراسة مصممة بحيث يتبع كابنوجرافي بليثيسموجرافي وسبيروميتري، يمكن استبعاد المشاركين والتي تكون غير قادر على القيام بمناورة سبيروميتريك أو بليثيسموجرافيك كواتشيد. في الدراسات السابقة 60، تم استبعاد أحد المشاركين الذين أدوا spirometry السريرية لأنها لا يمكن أن تتبع نمط التنفس كابنوجرافيك. لا يوجد حاليا لا المبادئ التوجيهية توافق الآراء تحديد معايير القياس كابنوجرافيك مقبولة. ومع ذلك، هو تقلب إينتيرسوبجيكت 8±1 في المائة من معدل تدفق المستهدفة في أعمالنا المشاركون أحدث 10. تقلب إينتراسوبجيكت (بين المناورة) هو 4±2%.

المسائل المتعلقة بدقة البيانات وإمكانية تكرار نتائج هي نتيجة لأخطاء في وقت التأخير أو المعايرة محلل وبنيوموتاتش. قبل كل تجربة، ورعاية لمعايرة المحلل مع مجموعة من الغازات المعروفة وإنشاء منحنى قياسي متعددة نقاط للتأكد من دقتها المحلل.

خارج نطاق المعلومات المقدمة هنا، الماكرو الذي يحتوي على اثنين من الحسابات الإضافية التي قد تكون ذات فائدة. عندما يتم إجراء هذه المناورات في المجلس الثوري لفتح، العمود FRC يقدم تقديراً للمجلس الثوري لفتح استناداً إلى أسلوب Farmery19. يستند الحساب من الشعب الهوائية عبر مساحة مقطعية الطرفية على الطريقة الموصوفة شيرر, et al. 20-وأخيراً، إذا رغبت في ذلك، نهاية المد CO2 ومتوسط تركيز2 CO منتهية الصلاحية يمكن استخدامها لحساب المساحة الميت الفسيولوجية للمقارنة إلى21،الفضاء الميت التشريحية22.

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgments

تم تمويل هذا العمل من قبل إدارات الصحة وعلم وظائف الأعضاء البشرية والطب الباطني في جامعة آيوا. هذا العمل أيضا يدعمه زمالة الذهب القديم (بيتس) وسيبحث المنحة-15-176-40 من "جمعية السرطان الأمريكية"، تدار عن طريق "هولدن شاملة مركز السرطان" في "جامعة آيوا" (بيتس)

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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

Cite this Article

Seymour, M., Pritchard, E., Sajjad, H., Tomasson, E. P., Blodgett, C. M., Winnike, H., Paun, O. V., Eberlein, M., Bates, M. L. Combining Volumetric Capnography And Barometric Plethysmography To Measure The Lung Structure-function Relationship. J. Vis. Exp. (143), e58238, doi:10.3791/58238 (2019).More

Seymour, M., Pritchard, E., Sajjad, H., Tomasson, E. P., Blodgett, C. M., Winnike, H., Paun, O. V., Eberlein, M., Bates, M. L. Combining Volumetric Capnography And Barometric Plethysmography To Measure The Lung Structure-function Relationship. J. Vis. Exp. (143), e58238, doi:10.3791/58238 (2019).

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