Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Medicine

Kombinere volumetriske Capnography og Barometrisk Plethysmography å måle lunge struktur-funksjon forholdet

doi: 10.3791/58238 Published: January 8, 2019

Summary

Her beskriver vi to mål av lunge funksjon-Barometrisk plethysmography, hvilke innrømmer måling av lunge volum, og volum capnography, et verktøy for å måle anatomiske døde plass og airways ensartethet. Disse teknikkene kan brukes uavhengig eller kombinert for å vurdere airways funksjonen på ulike lunge volumer.

Abstract

Verktøy for å måle lungene og luftveiene volum er avgjørende for lunge forskere interessert i å evaluere virkningen av sykdom eller romanen terapi på lungene. Barometrisk plethysmography er en klassisk teknikk å evaluere lungevolumet med en lang historie med klinisk bruk. Volumetrisk capnography benytter profilen til utåndet karbondioksid bestemme mengden gjennomfører luftveiene eller død plass, og gir en indeks over airways homogenitet. Disse teknikkene kan brukes uavhengig eller i kombinasjon for å evaluere avhengigheten av luftveiene volum og homogenitet lunge volum. Dette papiret gir detaljerte tekniske instruksjoner å gjenskape disse teknikkene og vår representant data viser at airways volumet og homogenitet er sterkt korrelert til lunge volum. Vi tilbyr også en makro for analyse av capnographic data, som kan endres eller tilpasses passer annerledes eksperimentell design. Fordelen med disse tiltakene er at sine fordeler og begrensninger støttes av tiår med eksperimentelle data, og de kan gjøres flere ganger i samme emne uten dyre bildebehandlingsutstyr eller teknisk avansert analysealgoritmer. Disse metodene kan være spesielt nyttig for etterforskere interesse for forstyrrelser som endre både den funksjonell restkapasitet av lungene og luftveiene.

Introduction

Gass bleke teknikker har blitt brukt i flere tiår for å gi viktig informasjon om struktur og ensartethet airway treet. Lungene er klassisk beskrevet som å ha to deler-en gjennomfører sone som består av anatomiske døde plass og respiratoriske sonen hvor gassutveksling oppstår i alveoli. Gjennomfører luftveiene er betegnet som "dead space" fordi de ikke deltar i utveksling av oksygen og karbondioksid. I enkelt pusten gass bleke metoden kan konsentrasjon profilen til en utåndet gass brukes til å finne volumet av anatomiske døde plass og utlede informasjon om ensartetheten ventilasjon. Noen metoder stole på pust av inert gasser å gjøre disse tiltakene (N2, argon, han SF6, etc.). Bruk av inert gass er veletablerte, støttet av vitenskapelige konsensus uttalelser1, og det er tilgjengelig kommersielt utstyr med brukervennlig grensesnitt. Imidlertid kan utåndet profilen av karbondioksid (CO2) brukes til å utlede lignende informasjon. Evaluere profilen av CO2 som en funksjon av utåndet volum eller volumetriske capnography, krever ikke deltakeren å puste spesielle gass blandinger og lar etterforskeren å samle ytterligere informasjon fleksibelt om stoffskifte og gass utveksle med minimal justering teknikken.

Under en kontrollert utpust, kan konsentrasjonen av CO2 tegnes mot utåndet totalvolumet. I begynnelsen av en utpust, er død rommet fylt med atmosfærisk gass. Dette gjenspeiles i fase I av utåndet CO2 profil der hvor det er en undetectable mengden CO2 (figur 1, topp). Fase II markerer overgangen til alveolar gassen, der gassutveksling oppstår og CO2 er rikelig. Volumet på midtpunktet i fase II er volumet av anatomiske døde plass (VD). Fase III inneholder alveolar gass. Fordi airways med forskjellige diametere tom på forskjellige rater, skråningen (S) av fase III gir informasjon om airways ensartethet. En brattere skråning på fase III antyder en mindre ensartet airway treet proksimale terminal bronchioles eller konveksjon-avhengige inhomogeneity2. I tilfelle der en forstyrrelsene kan endre CO2 produksjon, og foreta sammenligninger mellom individer kan skråningen deles av området under kurven normalisere for forskjeller i metabolismen (NS eller normalisert skråningen). Volumetrisk capnography har vært brukt tidligere å vurdere endringer i luftveiene volum og ensartethet følgende luft forurensende eksponering3,4,5,6.

Gasstransport i lungene er underlagt både konveksjon og spredning. Enkelt pusten bleke tiltak er svært avhengig av luftstrømmen målt verdien av VD skjer på konveksjon-diffusjon grensen. Endre infusjonshastigheten utpust eller foregående innånding endrer plasseringen av at grensen7. Capnography er også svært avhengig av volumet av lunge forut for manøveren. Større lunge volumer distend luftveiene, noe som resulterer i større verdier VD8. En løsning er å konsekvent gjør måling på samme lunge volum-vanligvis funksjonell restkapasitet (FRC). En alternativ, beskrevet her, er å par volumetriske capnography med Barometrisk plethysmography, for å få forholdet mellom VD og lunge volum. Deltakeren deretter utfører manøver til konstant flyt priser, mens varierende lungevolumet. Dette gjør fortsatt klassiske capnographic tiltak skal foretas FRC, men også forholdet mellom lungevolumet og dead space volum og mellom lungevolumet og homogenitet å være avledet. Faktisk kommer den ekstra verdien av capnography med plethysmography fra muligheten til å teste hypoteser om distensibility airways treet og struktur-funksjon forholdet av lunge. Dette kan være et verdifullt verktøy for etterforskerne å kvantifisere påvirkning av luftveiene mekanikk versus lunge samsvar og elastance lunge-funksjonen i friske og syke bestander9,10,11 . Videre regnskap for absolutt lungevolumet som volumetriske capnographic målingene blir utført gir etterforskerne å karakterisere effekten av forhold som kan endre inflasjon tilstanden til lungene, som fedme, lunge transplantasjon eller intervensjoner som brystet veggen strapping. Volumetrisk capnography kan til slutt ha klinisk nytte i intensivavdelinger innstillingen12,13.

Protocol

Denne protokollen er godkjent tidligere av og følger retningslinjene ved University of Iowa institusjonelle Review Board. Dataene ble samlet som en del av et prosjekt som er godkjent av institusjonelle Review Board på University of Iowa. Deltakerne ga samtykke og studiene ble utført i henhold til erklæringen i Helsinki.

1. utstyr

  1. Sjekk tabellen utstyr for å kontrollere at all nødvendig utstyr er tilgjengelig. Dobbeltsjekk hjelp til grafisk fremstilling av utstyret i figur 2.

2. plethysmography

Merk: Barometrisk plethysmography er et godt beskrevet klinisk verktøy og ved hjelp av kommersielle utstyr i henhold til konsensus uttalelser på standardisere lunge volum målinger14,15. Når det er nødvendig, er lunge flyter og volumer sammenlignet normalverdiene fra NHANES datasett og Goldman og Becklake16 som er inkludert i programmet plethysmograph.

  1. Utføre kalibrering av plethysmograph daglig og før eksperimenter.
    1. Måle temperatur, lufttrykk og relativ luftfuktighet ved hjelp av et standard barometer før kalibrering og angi disse verdiene i plethysmograph programvare som korreksjonsfaktorer.
    2. Kalibrere flowsensoren bruker en kalibrert 3 L sprøyte på varierende strømningshastigheter. Kalibrere boksen trykket ved hjelp av en presis 50 mL pumpe. Boksen Trykk transdusere bør sjekkes månedlig og re kalibrert nødvendig per produsentens anbefaling.
  2. Umiddelbart før måling, Legg deltakeren i hele kroppen plethysmograph og Lukk døren. Foreta målinger etter 30-60 s, hvilke innrømmer for termisk balanse.
    1. Instruere deltakeren å plassere munnen på munnstykket, sette på nesen klipp, og plassere hendene på kinnet. Hindre "puffing" i kinnene under manøver minimerer endringer i volum som endrer munnen volumet.
    2. Instruere deltakerne til puste normalt, slik at minst fire tidevanns åndedrag være ervervet og funksjonell restkapasitet (FRC) etableres.
    3. På slutten av en normal utpust (FRC), kan du lukke skodde. Trener deltakeren å pese lett på 0,5-1 åndedrag/s for 3-4 s. evaluere forholdet mellom munn trykk og plethysmograph trykket for å sikre at det er en rekke overlappende, rette linjer uten termisk drift.
    4. Åpne skodde og lar deltakeren å normal pust. Coach deltakeren å puster til residualvolum (RV), etterfulgt av en maksimal Inspiratorisk manøver til total lungekapasitet. Gjenta minst tre ganger til FRC verdier som godtar innen 5% hentes

3. volumetriske Capnography

Merk: Trinn 3.1-3.4 utføres før ankomsten av forskning.

  1. Før du fortsetter, adresse variablene i tabell 1 og endre om nødvendig. Det er viktig at disse variablene er justert under designfasen studien og deretter holdt konstant for varigheten av studien.
    1. Før du starter en ny eksperimentell protokoll, ta vare for å måle tidsforsinkelsen mellom gass analyzer, som måler CO2 konsentrasjonen, og pneumotach, som måler flyt. Dette gir CO2 og flyt signaler å bli justert.
    2. Måle tidsforsinkelsen eksperimentelt med en strøm av 5% CO2. Fest gassrøret til en stopcock, etterfulgt av munnstykket.
    3. Åpne stopcock, introdusere gass med en hastighet på 10 L/min. fastslå mellomtiden forsinkelse mellom svaret av pneumotach og gass analysator over 10 prøvelser og inn i makroen.
    4. Opprettholde tiden forsinkelsen konstant ved å opprettholde samplingsfrekvensen analyzer. Det er viktig at dette forblir konstant gjennom eksperimentet og mellom deltakerne tidsforsinkelsen er svært avhengig av samplingsfrekvensen av gass analysator.
  2. Definere tre "kanaler" for innsamling av flyt, utåndet CO2 (%) og volum. Flyt og utåndet CO2 (%) er analoge innganger er integrert flyt.
    1. Kontroller at flyten og CO2 (%) måles direkte fra pneumotach og gass analysatoren og at volumet beregnes som integrert flyt. Figur 3 viser at dette samles i kanaler 1,2 og 6.
  3. Kalibrere gass analysatoren før bruk. Inkluder O2 sensoren Hvis dette skal måles.
    1. Null analysatoren med en inert gass. 100% kalibrering klasse (< 0,01% miljøgifter) N2 eller han kan brukes, selv om helium foretrekkes fordi nitrogen kan være forurenset med spor av oksygen. Sett tørking røret i en bag eller koble til en blande kammer. Tømme posen eller kammer med inert gass med en hastighet på minst 10 L/min. omsorg bør tas ikke å presse systemet som dette kan påvirke kalibreringen.
    2. Flom bag eller kammer med inert gass å fortrenge O2 og CO2. Når vises konsentrasjonen av CO2 og O2 stabilisere, justere null knottene til begge lese null.
    3. Gjenta med 6% CO2 og rommet luften (20.93% O2) som kalibrering gasser. Når konsentrasjonen av ønsket gassen stabiliserer, justere span bryteren til å matche konsentrasjonen av kalibrering gassen.
    4. Kontroller inert gass og kalibrering gasser og justere null og span til begge er nøyaktig ±0.1%.
  4. Kalibrere den oppvarmede pneumotach i henhold til produsentens instruksjoner.
    1. Kort, tillate pneumotach å varme opp 37 ° C i minst 20 min før studien.
    2. Velg rullegardinmenyen av flyt kanal (kanal 1), velge spirometeret , og klikk null til null i pneumotach. Fullfør ved å velge OK.
    3. Direkte koble 3L sprøyter til pneumotach med en flyt hodet adapter. Merk kalibrering pusten. Igjen Velg rullegardinmenyen for kanalen som flyt. Velg spirometeret flyt | Kalibrer, Skriv i 3 L, og velg OK"\.
    4. Sjekke kalibreringen ved å injisere 3L inn pneumotach i varierende strømningshastigheter (0-4 L/s, 4-8 L/s, og 8-12 L/s). Forskjellen fra 3 L bør være mindre enn 5%.
  5. Samle manøver, sikre at to sekvensiell åndedrag er samlet og at de er laget på samme flow rate.
    1. Coach emnet til å utføre en enkelt manøver som består av to par åndedrag-en coaching pust og en pust for analyse. Dette vises grafisk i figur 1 (nederst).
    2. Under manøveren, trene deltakerne å følge flyten guiden på dataskjermen. Etterforskeren kan trener emne HvisDistributøren "inhalerer nå" eller "puster nå".
    3. Utføre manøver slik at det er to par av disse åndedrag i en enkelt manøver. Den første utpust av manøveren er 3 s og andre er 5 s. vurdere å legge en motstand i tråd med munnstykket for å gjøre det lettere å kontrollere utåndet flyt. En motstand med 5 cm H2O/L/s motstand er generelt godt tolerert.
      Merk: Det er viktig at hvis en motstand brukes, brukes gjennom hele studiet og for hver deltaker fordi det øker munnen og airway pressure, som kan endre airway diameter. Det er også viktig at deltakerne ikke "blåse" kinnet da dette øker dead space.
  6. Måling protokollen
    1. Instruere deltakeren å sitte rett med begge føttene på gulvet, satte nesen klipp på nesen og plassere munnen på munnstykket.
    2. Coach deltakeren å fullføre minst ett minutt av tidevanns puste. Dette er tiltak av metabolsk funksjon og lar deltakeren å gjøre seg kjent med munnstykke. Etter ett minutt, stoppe datainnsamlingen.
    3. Deretter trene deltakerne å variere sine Tidalvolum, ta enten vanlig, mindre eller større enn vanlig tidevanns åndedrag. Dette sikrer at capnograms oppnås ved ulike lunge volumer
    4. Trener deltakeren som de bør overgangen til å utføre en capnogram manøver så snart de ser flyten sporing vises på skjermen.
    5. Gjenoppta datainnsamling på et tilfeldig punkt i deltakerens åndedretts syklus. Dette gir målinger gjøres på forskjellige lunge volumer.
    6. Endelig trener utføre lettet på slutten av hver manøver, helt avslappende musklene i åndedrett. Dette gir FRC skal fastsettes.
    7. Stoppe datainnsamlingen. Gjenta trinn 3.6.3-3.6.5 til minst 6-8 manøvrer (12 -16 par åndedrag for analyse) er fullført.

4. dataanalyse

  1. Eksporterer Data. For å kjøre gjennom makroen, må hvert par av åndedrag eksporteres som en enkelt tekst-fil som deretter importeres til makroen. Skjermbilder av denne prosessen er gitt i supplerende figur 1.
    1. Uthev hvert par av åndedrag, ta vare å markere en del av utpust før manøveren begynner.
    2. Under fil-menyen, velg Eksporterog navnet fagets manøver.
    3. Bruk rullegardinmenyen under Filtype og lagre den som en datafil. Velg Lagre.
    4. Dette vil be en eksport som tekstboksen skal vises. Deaktiver blokk hodet kolonner, tid, dato, kommentarer, og hendelsen markørenetil høyre.
    5. Til venstre, velg Merkede og Utgang NaN for verdier. Velg nedskaler ved og legger inn 10 i-boksen.
    6. Velg Flyt kanal og CO2 (%) Kanalen eksporteres og klikk Okay. Vurder å lage duplikater av disse eksporterte filer som sikkerhetskopier før du begynner analysen.
  2. Utføre makro-analyse. Trinnvis kommenterte skjermbilder av for å analysere eksporterte manøvrer med makroen og sammenligne lunge volum gis i supplerende figur 2 og kan brukes som en guide.
    1. Åpne makroen, går du til fil og velg Openn.
    2. Velg data lagret filen, lagres med filtypen .txt.
    3. En Tekstimportveiviseren boks vises. I øvre venstre hjørne, velger du skilletegn og klikk neste. Velg kategorien under skilletegn for trinn 2, og klikk neste. Velg Generelt under Kolonnedataformat for trinn 3, og klikk Fullfør.
    4. Hvis du vil kjøre makroen, velger du Vis, makro, vise makroen, og Kjør i rekkefølge. Velg Ja hvis det er en sikkerhetskopi av dataene.
    5. Gi makroen kjøres (ca 90 s) og generere en arbeidsbok med fire ark. Relevante disse målingene, ark 2 inneholder numeriske data og figur 3 inneholder en tomt på capnogram.
    6. Tilbake til dataene og finne volumet for FRC. Dette er identifisert som volumet på slutten av sukk på hvilke flyt = 0 L/s.
    7. Bestem volumet der den andre utpust i hvert par av åndedrag ble påbegynt. Ved å trekke dette fra FRC volumet, kan Start volumet over eller under FRC bestemmes for hvert åndedrag.

Representative Results

Representant plethysmography resultater er gitt i Figur 4. Denne deltakeren kreves fire forsøk på å samle tre FRC verdier med < 5% variasjon fra mean.%Ref gjenspeiler prosent av forutsagte verdien for hver variabel basert på befolkningen regresjon ligninger som tar konto kjønn, alder, rase, høyde og vekt

Figur 1 (øverst) viser en representant enkelt capnogram brukes i analyse og figur 1 (bunn) viser rådata om hele sekvensen av manøver. I figur 1 (nederst), er capnogram og flyt sporing ikke justert kontoen for tidsforsinkelsen. Data som er generert fra kjører en rekke åndedrag gjennom makroen vises på slutten av supplerende figur 2. Denne personen hadde en død plass på 0.266 L, en skråning på 0.523% CO2l og en normalisert skråning på 0.0826 L-1. Kvalitetsinformasjon om manøver er også gitt i kolonnene F, G, I, J og K. kolonne F gir gjennomsnittlig utåndet flow rate, med standardavviket i kolonne G. Skjermbilde for utåndet Tidalvolum er gitt i kolonne J og den R-kvadrerte verdien for stigningstallet er i kolonnen K.

Dead space og skråningen skal tegnes som en funksjon av lunge volum angis i figur 5. I venstre panelene, død plass og skråningen er plottet mot lunge volum i forhold til FRC, der FRC = 0 L. I høyre panelene er lunge volum og skråningen plottet mot absolutt lunge volum. I begge tilfeller død plass og skråningen er signifikant korrelert til lunge volum (p < 0,05 for alle fire regresjon analyser). Dette tyder på at død plass og airways homogenitet øke som lunge volumet øker, men lite er kjent om denne relasjonen bestander med lungesykdom eller bronkodilatator terapi. Etterforskeren kan også velge å bruke disse dataene til å beskrive den numeriske verdien død og skråningen på bestemte lunge volumer (FRC, residualvolum, 50% av total lungekapasitet, etc.)3.

Figure 1
Figur 1. Eksempel capnogram (øverst), med utåndet CO2 (%) skal tegnes som en funksjon av utåndet volumet. I, II og III viser de tre fasene i capnogram. Den stiplede linjen angir mengden døde plass og den heltrukne linjen representerer skråningen av alveolar platået (fase III). Skråningen kan deles av området under capnogram (skyggelagt grå, merket med A) å gi normaliserte skråningen. Fire pusten sekvensen vises i det nedre panelet, etterfulgt av et sukk pust å finne funksjonell restkapasitet. Hvert par av åndedrag analyseres som en enkelt manøver. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 2
Figur 2. Utstyr oppsett for capnographic-målinger. Vises i denne illustrasjonen er pneumotach og gass analysatoren kreves for capnographic-målinger. Venstre skjermen og sporing brukes av deltakeren som guide generere strømningsmønsteret mens dataene er observert på høyre skjermen av utprøver. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 3
Figur 3. Kanalinnstillinger for kjøp av volumetriske capnogram. Strømmen er samlet i kanal 1, CO2 konsentrasjonen (%) er samlet i kanal 2 og Tidalvolum beregnes i Channel 3. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 4
Figur 4. Representant plethysmograph data fra et sunt, mannlige fag. Spesielt relevant for protokollen rapporterte her er total lungekapasitet (TLC), residualvolum (RV) og funksjonell restkapasitet (FRC). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 5
Figur 5. Dead space og alveolar skråningen plottet som en funksjon av absolutt lunge volum (høyre panel) og som volumet i forhold til den funksjonell restkapasitet (volum-FRC, venstre). Merke avhengigheten av luftveiene volum og lunge heterogenitet lunge volum. Lunge volum kan uttrykkes som en funksjon av FRC eller absolutt volum, avhengig av eksperimentell design. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 6
Figur 6. Faktorer som påvirker datanøyaktigheten. Data får som gjennomsnittlig ± 95% konfidensintervall. Forholdet mellom CO2 samplingsfrekvensen og tidsforsinkelsen mellom gass analyzer og pneumotach (øverst). Tidsforsinkelsen bør nøyaktig bestemmes før du starter eksperimentet. Måle åtte totalt manøvrer lar for måling av død plassen på et enkelt lunge volum med < 5% variasjon (nederst). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Discussion

Her tilbys en protokoll for måling av VD og airways homogenitet (stigningstallet). Disse målingene kan gjøres på FRC, eller som en funksjon av lunge volum. Måle FRC før begynnelsen av eksperimentet, og etter en forstyrrelsene tillater VD og skråningen skal tegnes som en funksjon av lungevolumet og kan gi nyttig informasjon om strukturen-funksjon forholdet av lunge som ikke er Hentet fra capnography på FRC alene.

Airways volum og høy oppløsning strukturen kan fås fra beregnet tomographic tenkelig17,18, men dette krever eksponering for stråling og kompetanse innen bildebehandling. Med volumetriske capnography, kan gjentatte measures gjøres uten å øke risikoen for deltakeren. Det også krever ikke dyrt utstyr eller avansert databehandling evnene. Volumetrisk capnography er en ideell metode for eksperimenter med flere tidspunkt og flere lunge volumer og omfattende populasjoner som stråling bør minimaliseres.

Med hensyn til den Barometrisk plethysmography, bør forsiktighet utvises utføre måling ifølge konsensus uttalelser. Når det er viktig å sammenligne deltaker verdier til anslått befolkning verdier, vekt bør måles med en skala og høyde må verifiseres med et stadiometer. Som nevnt i protokollen, er den mest kritiske komponenten å måle før begynnelsen volumetriske capnography tidsforsinkelsen mellom pneumotach og gass analysator. Tidsforsinkelsen er svært avhengig av analyzer samplingsfrekvensen (figur 5, toppen) og små endringer i samplingsfrekvensen kan ha stor påvirkning på måleverdiene. Infusjonshastigheten analyzer bør kontrolleres i begynnelsen, og hele eksperimentet. Kalibrering av analyzer og pneumotach er også kritisk, og bekymre burde være tatt å sikre nøyaktigheten før du starter et eksperiment.

Vi har også bestemt at målingen med enkelt lunge volum i 3 deltakere. Figur 5 (nederst) viser at det er nødvendig for å fullføre fire manøvrer (8 totalt åndedrag) med enkelt lunge volum å måle døde plass slik at variasjonen er < 5%. Etterforskerne bør ta for å sikre et tilstrekkelig antall mål når dataene på en bestemt lunge volum er viktig. Et delsett av 36 manøvrer analysert i duplikat av to etterforskere, var intra-etterforsker analyse variasjon mindre enn 0,5%.

Disse metodene krever også en tekniker eller etterforsker som er dyktige i coaching deltakeren å gjøre ventilatory manøvrene. En begrensning i lunge funksjon studier kan være deltakerens evne til å utføre manøver. Deltakere som kan utføre klinisk lunge funksjonen er imidlertid vanligvis kan utføre capnographic manøvrene. Hvis studien er utformet slik at capnography følger plethysmography og Spirometri, kan deltakere som ikke kan utføre en trent spirometriske eller plethysmographic manøver utelukkes. I 60 tidligere studier, ble en deltaker som utførte klinisk Spirometri utelukket fordi de ikke kan følge capnographic pustemønster. Det finnes ingen konsensus-retningslinjene definerer akseptable capnographic måling kriterier. Men er intersubject variasjon 8±1% av målet infusjonshastigheten i våre 10 siste deltakere. Intrasubject (mellom manøver) variasjon er 4±2%.

Spørsmål knyttet til datanøyaktigheten og reproduserbarhet er et resultat av feil i tidsforsinkelsen eller analyzer og pneumotach kalibreringen. Før hvert eksperiment, ta vare å kalibrere analyserer et sett med kjente gasser og generere en multi-Point standardkurven for å bekrefte de analyserer nøyaktighet.

Utenfor omfanget av informasjonen her, inneholder makroen to ekstra beregninger som kan være av interesse. Når manøvrene gjøres på FRC, inneholder kolonnen FRC estimert FRC basert på Farmery metoden19. Tilleggsutstyret bronkial tverrsnitt er basert på metoden beskrevet av Scherer, et al. 20. endelig eventuelt slutten tidevanns CO2 og gjennomsnittlig utløpt CO2 konsentrasjonen kan brukes til å beregne fysiologiske døde plassen for sammenligning anatomiske dead space21,22.

Disclosures

Forfatterne ikke avsløre.

Acknowledgments

Dette arbeidet ble finansiert av avdelinger for helse og menneskelige fysiologi og indremedisin ved University of Iowa. Dette arbeidet ble også støttet av gamle gull fellesskap (Bates) og Grant IRG-15-176-40 fra American Cancer Society, administrert gjennom The Holden omfattende Cancer Center på The University of Iowa (Bates)

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).
Kombinere volumetriske Capnography og Barometrisk Plethysmography å måle lunge struktur-funksjon forholdet
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