Waiting
Login processing...

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

Medicine

Udførelse af respiratorisk oscillometri i en ambulant indstilling

Published: April 8, 2022 doi: 10.3791/63243
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1, 1
1Division of Respirology, Department of Medicine, University Health Network, University of Toronto

Summary

Vi demonstrerer en standard driftsprotokol til udførelse af respiratorisk oscillometri, der fremhæver vigtige kvalitetskontrol- og sikringsprocedurer.

Abstract

Respiratorisk oscillometri er en anden modalitet af lungefunktionstest, der i stigende grad anvendes i en klinisk og forskningsmæssig indstilling for at give information om lungemekanik. Respiratorisk oscillometri udføres gennem tre acceptable målinger af tidevandsåndedræt og kan udføres med minimale kontraindikationer. Små børn og patienter, der ikke kan udføre spirometri på grund af kognitiv eller fysisk svækkelse, kan normalt fuldføre oscillometri. De vigtigste fordele ved respiratorisk oscillometri er, at det kræver minimalt patientsamarbejde og er mere følsomt til at detektere ændringer i små luftveje end konventionelle lungefunktionstest. Kommercielle enheder er nu tilgængelige. Opdaterede tekniske retningslinjer, standard driftsprotokoller og retningslinjer for kvalitetskontrol / sikring er for nylig blevet offentliggjort. Referenceværdier er også tilgængelige.

Vi gennemførte oscillometri test audits før og efter implementering af et formelt respiratorisk oscillometri træningsprogram og standard operating protocol. Vi observerede en forbedring af kvaliteten af de gennemførte test med en betydelig stigning i antallet af acceptable og reproducerbare målinger.

Det nuværende papir skitserer og demonstrerer en standard driftsprotokol til at udføre respiratorisk oscillometri i en ambulant indstilling. Vi fremhæver de vigtigste skridt til at sikre acceptable og reproducerbare kvalitetsmålinger i henhold til de anbefalede retningslinjer fra European Respiratory Society (ERS), da kvalitetskontrol er afgørende for målenøjagtigheder. Potentielle problemer og faldgruber diskuteres også med forslag til løsning af tekniske fejl.

Introduction

Respiratorisk oscillometri måler lungens impedans og er udsøgt følsom over for ændringer i åndedrætsmekanik1, især for perifere lunger og små luftveje, områder af lungen, der ikke vurderes godt af traditionelle lungefunktionstest.

I løbet af de sidste mange år har tilgængeligheden af kommercielt udstyr og ajourførte tekniske standarder og standarder for kvalitetskontrol/-sikring2,3 ført til øget brug af oscillometri til kliniske og forskningsmæssige formål. Til dato er det imidlertid ikke en rutinemæssig test i repertoiret af lungefunktionsmetoder, men teknikken forventes at blive mere udbredt med stigende anerkendelse af dens kliniske anvendelighed. Det overordnede mål med respiratorisk oscillometri er at tilvejebringe måling af åndedrætsmekanik under normal vejrtrækning og vurdering af lungefunktion, som ikke kan ses ved nuværende metoder til spirometri og plethysmografi. Oscillometri giver andre fordele i forhold til traditionelle lungefunktionstest, da det kan udføres hos meget unge, ældre eller hos patienter med kognitiv svækkelse, hvor tvungne ekspiratoriske manøvrer, der er nødvendige for spirometri, er umulige. Desuden kan oscillometri udføres hos alle, der kan trække vejret spontant, mens de bærer en næseklemme. I modsætning til standard lungefunktionstest er det ikke kontraindiceret efter grå stær, intra-abdominal eller kardiothoracisk kirurgi eller efter akut myokardieinfarkt og hjertesvigt. Endelig er flere af de oscillometrienheder, der i øjeblikket er tilgængelige, bærbare og kan bruges i indstillinger uden for et diagnostisk laboratorium, herunder klinik- og kontorindstillinger, sengekant eller på arbejdspladser.

Oscillometri måler den totale åndedrætsimpedans (Zrs) til multifrekvente oscillerende trykbølger1,2,4,5,6. Impedans består af den komplekse sum af respirationsresistens (Rrs) og reaktans (Xrs). Rrs afspejler luftvejenes modstand og er stort set frekvensuafhængig i sundhed4,7,8. Ved små luftvejssygdomme bliver Rrs frekvensafhængig og stiger mere i de lavere frekvenser5,9,10, således at en forskel i Rr'er ved frekvenser mellem 5 og 19 Hz (R5-19) eller 5 og 20 Hz (R5-20) indikerer lille luftvejsobstruktion og heterogenitet af ventilation i forskellige områder af lungen 10,11,12 . Xrs måler balancen mellem elastiske og inertiale impedanser i åndedrætssystemet. Ved lavere frekvenser (f.eks. 5 til 11 Hz) afspejler Xrs stivheden eller elastansen af lunge- og brystvægsvævet13,14. Ved højere frekvenser domineres Xrs af luftsøjlens inerti i de ledende luftveje. Resonansfrekvensen (Fres) er det punkt, hvor størrelserne af elastisk og inertiv reaktans er ens. AX er et integreret indeks for Xrs og beregnes som arealet under Xrs versus frekvensgrafen mellem 5 Hz og Fres. AX har elastansenhederne og er omvendt relateret til lungens volumen i kommunikation med ventilation. AX øges med restriktive processer og perifer inhomogenitet. X5 bliver mere og mere negativ, mens AX og Fres øges ved både obstruktive og restriktive lungesygdomme4,5. Se figur 1 for skildring af disse målinger.

Mens det oprindeligt fokuserede på måling af lungefunktion hos børn, viser nye data, at oscillometri også giver nyttig klinisk information hos voksne. Det anvendes i stigende grad i den kliniske indstilling15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31, 32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45. Oscillometri er blevet undersøgt mest omfattende i obstruktive lungesygdomme, hvor det har vist sig at give bedre diagnostisk information end spirometri med hensyn til astmakontrol31,32,33,34,35, bedre korrelation med symptomer23,34 og tidligere påvisning36,37,38 af kronisk obstruktiv lunge sygdom (KOL). Vores gruppe har vist, at oscillometri er mere følsom end spirometri til sporing af graftskader efter lungetransplantation46. Flere undersøgelser har vist, at Xrs, specifikt forskellen i den gennemsnitlige inspiratoriske og ekspiratoriske reaktans ved 5 Hz, kan skelne restriktive defekter i interstitiel lungesygdom (ILD) fra astma og KOL47 og kan skelne kombineret lungefibrose og emfysem fra ILD-only48,49. Figur 2 viser de typiske oscillometrimønstre for normale, restriktive og obstruktive lungesygdomme. Der har været stigende interesse for at implementere oscillometri som en anden rutinemæssig modalitet for lungefunktionstest for at supplere og potentielt erstatte nogle af de nuværende testmetoder til lungefunktionsovervågning50,51.

Vi foreslår, at oscillometri er nyttig til screening af lungesygdomme, til opfølgning af patienter med kendte obstruktive og restriktive lungesygdomme og efter lungetransplantation. De kommercielle enheder er velegnede til brug hos børn helt ned til 2 år. Der er igangværende forskning med endnu yngre populationer52, og efterhånden som feltet vokser, kan det være muligt at evaluere spædbørn og nyfødte.

Målet med det nuværende manuskript er at give en træningsmanual til klinikere, teknologer og forskningspersonale om passende udførelse af oscillometri efter internationale standard driftsprotokoller og retningslinjer for kvalitetskontrol. På grund af det lille fodaftryk af de fleste kommercielle oscillometre kan oscillometri implementeres i flere indstillinger. Den skitserede protokol er passende for lungefunktionslaboratorier, lægekontorer, klinikindstillinger og andre ambulante indstillinger såsom arbejdsmiljøenheder på arbejdspladsen.

Protocol

Undersøgelserne af respiratorisk oscillometri blev godkendt af University Health Network Research Ethics Board (REB# 17-5373, 17-5652 og 19-5582). Der blev indhentet skriftligt informeret samtykke fra deltagerne forud for oscillometritesten.

BEMÆRK: Denne video skitserer standard driftsproceduren for oscillometri. Vores laboratorium bruger en enhed fremstillet af Thorasys Thoracic Medical Systems Inc, men teknikken er den samme uanset producenten. Softwareprogrammerne er forskellige for hver producent, på samme måde som forskellige kommercielle spirometre har unik proprietær software til dataindsamling og visning. Protokollen nedenfor gælder for alle respiratoriske oscillometrianordninger. Læsere henvises til manualer til deres kommercielle enheder og henviser til specifikke instruktioner vedrørende software på deres enhed.

1. Screening/forberedelse af patienter før test

  1. Sørg for, at patienten er fri for aktiv eller mistænkt overførbar luftvejsinfektion, såsom coronavirus eller tuberkulose.
  2. Sørg for, at patienten ikke har haft nogen nylige tand- eller ansigtsoperationer, såsom tandekstraktioner, og kan danne en ordentlig tæt tætning omkring mundstykket.
  3. Sørg for, at patienten er så afslappet som muligt, ikke har tætsiddende tøj på og holder sig fra tobaksbrug og kraftig motion mindst 1 time før testning.
  4. Udfør oscillometri før konventionelle PFT'er, såsom spirometri, hvis en henvisende læge anmoder om det.
    BEMÆRK: Se supplerende tabel 1 for kontraindikationer for spirometri/PFT'er.
  5. Sørg for, at patienten tilbageholder bronkodilatatorer inden testning, medmindre instrueret af en henvisende læge om at fortsætte bronkodilatatormedicin.
    BEMÆRK: Se supplerende tabel 2 for bronkodilatator tilbageholdelsestider for PFT'er og supplerende tabel 3 for bronkodilatator tilbageholdelsestider for methacholin udfordringstesten.

2. Forberedelse af udstyr/materialer

  1. Forberedelse af udstyr
    1. Kontroller oscillometrienhedens modstandsbelastning ved hjælp af en gyldig fabrikskalibreret mekanisk testbelastning inden patienttest.
    2. Fjern støvhætterne i begge ender af den mekaniske testbelastning, og fastgør dem på oscillometrianordningen.
    3. Vælg kalibrering i menuen til oscillometrisoftware, og fortsæt med verifikation af impedanstestbelastning.
      BEMÆRK: Den anbefalede tolerance for verifikationen er ≤ ±10 % eller ±0,1 cmH2O·s/L, alt efter hvad der er opfyldt først.
    4. Efter en vellykket verifikation skal du gemme og fortsætte med test.
  2. Forberedelse af materialer
    1. Har flere 'enkeltpatient-brug-bakterielle/virale' filtre og næseklip let tilgængelige.
    2. Hav personlige værnemidler (PPE), såsom handsker og masker, og desinfektionsservietter til rådighed.
      BEMÆRK: Se laboratoriepolitikker for påklædning og afsinfektion af personlige værnemidler og retningslinjer for infektionskontrol.

3. Patientforberedelse

  1. Antropometri
    1. Bekræft patientens oplysninger: for- og efternavne, fødselsdato, fødselskøn, højde, vægt og kønsidentitet, hvis det er relevant.
    2. Mål patientens højde uden sko, med fødderne sammen, stående så højt som muligt med øjnene i niveau og ser lige frem, og ryggen skyller mod en væg eller flad overflade.
      BEMÆRK: For patienter, der ikke kan stå oprejst, kan højden estimeres ved hjælp af armspænd. For patienter på 25 år eller derover, hvor der tidligere er foretaget højdemåling i samme laboratorium, er det muligvis ikke nødvendigt at måle højden ved efterfølgende besøg inden for 1 år.
    3. Opdater vægtmåling ved hvert besøg.
    4. Registrer patientens brug af bronkodilatatorer, dosering, tid / dato for sidste administration og eventuelle medicinallergier, såsom salbutamol.
  2. Forberedelse af oscillometritest
    1. Bed patienten om at desinficere deres hænder, inden de går ind i teststationen.
    2. Skitsere testens varighed på 30 s og minimumskravet til tre forsøg.
    3. Forklar den fornemmelse, der genereres af svingningerne, såsom 'vibrationer' eller 'flagrende'.
    4. Sørg for, at patienten sidder korrekt i en let 'chin-up' position med begge fødder på gulvet. Undgå at slå mod ryggen af stolen eller benkrydsning.
    5. Instruer patienten om at trække vejret normalt, mens du holder deres kinder med håndfladen og fingrene og bruger tommelfingrene til at understøtte kæbens bløde væv under målinger.
      BEMÆRK: Kind og gulv i mundstøtten håndhæves for at undgå øvre luftvejsshunt. Hvis mundens kinder og bløde væv ikke understøttes, går strømmen målt ved munden tabt i bevægelsen af den øvre luftvejsvæg.
    6. Forklar patienten, at synke bør undgås, og tungen skal være under mundstykket under testen.
      BEMÆRK: Ovenstående vejledning gælder for både børn og voksne. Afhængigt af barnets alder kan det at holde et billede eller andre former for visuel distraktion foran barnet hjælpe med at sikre, at hovedstillingen opretholdes under oscillometrioptagelsesperioden. For voksne med kognitiv svækkelse, overveje at have en ledsagende person i nærheden til at coache og berolige patienten til at trække vejret normalt. For patienter med fysisk svækkelse er nogle oscillometrianordninger bærbare og kan bringes til patientens seng eller kørestol. Overvej også at bede den ledsagende eller en anden person om at yde kind- og kæbestøtte under testene.

4. Opsætning af software

BEMÆRK: Se producentens brugsanvisning for individuelle instruktioner.

  1. Nyt patient-setup
    1. Vælg Ny patient, og indtast patientens oplysninger såsom for- og efternavne, fødselsdato, fødselskøn, højde, vægt, etnicitet (hvis relevant) og rygehistorik.
    2. Kontrollér, at alle indtastede oplysninger er korrekte, før du vælger Standardtest.
    3. Sørg for, at den korrekte bølgelængdeopsætning er valgt. I denne demonstration skal du vælge Airwave Oscillometri i rullemenuen Skabelon . Valget af specifikke bølgelængder og bølgelængdekombinationer vil være forskelligt mellem de forskellige producenter. Følg softwareinstruktionsvejledningen til den specifikke enhed.
    4. Sørg for, at det relevante sæt referenceværdier er valgt: Oostveen et al.56 eller Brown et al.57 for voksne og Nowowiejska et al.58 for børn i alderen 3 til 17 år.
      BEMÆRK: Den foretrukne og tilgængeligheden af referenceværdier kan variere afhængigt af hvert laboratoriums politik og producent af oscillometriudstyr.
  2. Eksisterende patientopsætning
    1. Klik på Vælg patient , og vælg den korrekte patients fil ved at verificere deres oplysninger såsom for- og efternavne og fødselsdato.
    2. Sørg for, at patientens vægt og højde (hvis relevant) opdateres inden testens start.
    3. Vælg Standardtest, og vælg Airwave-oscillometri i rullemenuen Skabelon . Se også afsnit 4.1.3.

5. Prøvningsprocedure

  1. Opsætning af oscillometrienhed
    1. Sæt et »enkeltpatient-brug-bakterielt/viralt«-filter på oscillometrianordningen.
    2. Sørg for, at oscillometrienheden er klar i testtilstand.
  2. Spektral måling
    BEMÆRK: Airwave oscillometri 5-37 Hz i enheden vist i videoen.
    1. Mind patienten om 30 s testens varighed og minimumskravet til tre målinger.
    2. Instruer patienten i at bære en næseklemme og give instruktioner beskrevet i trin 3.2.4 og trin 3.2.5.
    3. Juster oscillometrienheden til patientens hovedniveau.
    4. Instruer patienten om at gøre sine læber våde, før han vikler dem rundt om mundstykket for at danne en ordentlig, tæt forsegling. Instruer patienten om at begynde at trække vejret normalt.
      BEMÆRK: Undersøg for potentielle luftlækager omkring mundstykket og næseklemmen. Supplerende ilt skal slukkes under målinger for at undgå enhver afdrift i oscillometrianordningen.
    5. Overhold patientens vejrtrækningsmønster og begynd at optage efter mindst tre stabile tidevandsåndedræt.
      BEMÆRK: (Valgfrit): Under testen skal du informere patienten om den resterende tid under hver måling.
    6. Sørg for tilstrækkelig hviletid mellem hver måling, og juster i overensstemmelse hermed baseret på patienten.
      BEMÆRK: Patienter med supplerende ilt kan kræve længere hvileintervaller. Giv supplerende ilt efter behov i hvileintervallerne.
    7. Efter mindst tre målinger skal du fortsætte til trin 6 for at vurdere acceptabilitet og reproducerbarhed.
  3. Respons efter bronkodilatator - valgfrit
    1. Administrer bronkodilatator (salbutamol eller ipratropiumbromid) via en afstandsmåler.
    2. Registrer metoden og antallet af administrerede doser.
    3. Vent i 10 min post-salbutamol/ albuterol og 20 min post-ipratropiumbromid indånding.
    4. Gentag trin 5.2 for at vurdere respons efter bronkodilatatoren
  4. 10 Hz (intra-breath) måling - valgfrit
    1. Mind patienten om, at hver testvarighed er 30 s, og at der opnås mindst tre målinger.
    2. Sørg for, at den korrekte bølgelængdeopsætning til måling inden for udånding er valgt.
    3. Gentag trin 5.2.2 til 5.2.6.

6. Adgang til acceptabilitet og reproducerbarhed

  1. Accept
    1. Sørg for, at målingerne har en validitet på mere end 70 %.
    2. Kontrollér, at symbolet ved siden af målingerne har fået et flueben.
      BEMÆRK: Hvis der er et "Forsigtig"-symbol, er målingen uacceptabel.
    3. Undersøg hver måling for anomalier eller artefakter, der kan være forårsaget af hoste, tungeobstruktion, glottis-lukning, luftlækage omkring mundstykket, forsøg på at tale, synke og tage en dyb indånding.
      BEMÆRK: Hvis patienten observeres tage en dyb indånding, skal du nulstille oscillometrianordningen, da kraftige vejrtrækninger forstyrrer motorerne og kvaliteten af efterfølgende målinger. Hvis du vil nulstille, skal du stoppe testen og derefter klikke på Nul kanaler.
    4. Gennemgå målinger, der automatisk udelukkes af softwaren; disse omfatter anomalier eller artefakter såsom hoste eller glottis lukning.
    5. Ekskluder enhver uacceptabel måling med uregelmæssigheder, der er beskrevet i trin 6.1.3, og gentag trin 5.2 for at opnå yderligere målinger.
  2. Reproducerbarhed
    1. Sørg for, at der registreres mindst tre acceptable målinger.
    2. Sørg for, at varianskoefficienten (CoV) for Rrs (modstand i åndedrætssystemet) er ≤10% hos voksne og ≤15% hos børn.
    3. Gentag trin 5.2 for at opnå yderligere målinger, hvis de 3 acceptable målinger har CoV >10% hos voksne og >15% hos børn.
    4. Gentag 6.1 for at bestemme acceptabiliteten og rapportere tre acceptable målinger med CoV ≤10% hos voksne og ≤15% hos børn.

7. Desinfektion

  1. Kassér patientens mundstykke og næseklemme i skraldespanden.
  2. Brug desinfektionsservietter til at rengøre oscillometrianordningen og patientens stol.
  3. Doff handsker og desinficere hænder.
  4. Anbring den røde støvhætte tilbage på oscillometrienheden for at undgå forurening.
    BEMÆRK: Hvert laboratoriums infektionskontrolpolitik kan være anderledes.

8. Rapportering af resultater

BEMÆRK: Se figur 3 for at få flere oplysninger.

  1. Inkluder patientens for- og efternavne, højde, vægt, alder, fødselskøn, BMI og rygehistorie.
  2. Medtag enhedsnavn, model, softwareversion og producent.
  3. Inkluder indgangssignalfrekvenser og varighed af individuelle optagelser.
  4. Rapportér gennemsnittet af acceptable og reproducerbare målinger og CoV for disse rapporterede målinger.
    BEMÆRK: Hvis CoV er højere end den angivne øvre grænse, skal resultaterne markeres, så den fortolkende læge kan fortolke resultaterne med forsigtighed.
  5. Vælg referenceligninger.
  6. Inkluder impedansgraf, der viser Rrs og Xrs versus svingningsfrekvens.
  7. Inkluder post-bronkodilatatorrespons med dosering og indgivelsesmåde, herunder z-score og absolut procentvis ændring - valgfrit

9. Kvalitetskontrol/kvalitetssikring

  1. Udfør regelmæssige revisioner (ugentligt eller månedligt) afhængigt af mængden af oscillometritest i laboratoriet.
  2. Vurder hver operatør ved hjælp af en standardiseret tjekliste for at sikre, at oscillometritest udføres nøjagtigt og professionelt.
  3. Giv regelmæssig feedback til operatører og afhold kvartalsvise kvalitetssikringsmøder for at reflektere over laboratoriespørgsmål.
  4. Sørg for, at biologiske kvalitetskontroller udføres ugentligt med mindst to raske ikke-ryger forsøgspersoner, og målingerne ligger inden for ±2SD fra deres gennemsnitlige baseline.
    BEMÆRK: Dette er ekstremt vigtigt for validering af testudstyr og procedurer, når der er flere oscillometrienheder i laboratoriet.
  5. Udfør kvartalsvis selvinspektion og årlig fabriksvedligeholdelse af oscillometrianordninger til kalibrering og kvalitetskontrol.

Representative Results

Fra den 17. oktober 2017 til den 6. april 2018 gennemførte vi den første kvalitetssikrings-/kvalitetskontrolrevision (QA/QC) af de 197 oscillometritest3. Selv om alle operatørerne blev uddannet forud for patienttestning med et seminar på en time og test på stedet, blev der identificeret 10 (5,08 %) uacceptable og/eller irreproducerbare målinger. Disse målinger blev udelukket på grund af hoste, tungeobstruktion og CoV på mere end 15 % efter de oprindeligt foreslåede ERS-retningslinjer52. Biologisk kvalitetskontrol (BioQC) blev ikke udført regelmæssigt. Forskningspersonalet gennemgik yderligere oscillometritræning og udviklede en standard driftsprotokol for at sikre, at korrekte ERS-retningslinjer og medicinsk professionalisme var på plads. Vigtigheden af BioQC, et værktøj til validering af testudstyr og procedurer, blev fremhævet for forskningspersonalet, som blev mindet om at udføre regelmæssige BioQC-tests. 3 Der blev konstateret forbedringer i efterfølgende QA/QC-revisioner. Ud af de i alt 1930 oscillometritest, der blev udført fra 9. april 2018 til 30. juni 2019, var kun tre (0,0016%) test ugyldige målinger; disse havde CoV større end 15%. Mellem 2. juli 2019 og 12. marts 2020 blev der udført 1779 oscillometritest, og ni (0.005%) blev betragtet som uacceptable, herunder målinger, der havde glottis lukning, luftlækage og CoV større end 15%. Se tabel 1 for yderligere oplysninger.

Siden styrkelsen af BioQC i april 2018 har forskningspersonalet udført BioQC regelmæssigt. På vores center gennemførte fire raske ikke-rygende personer oscillometri dagligt i de første 2 uger for at samle mindst 10 målinger med gennemsnittet med den øvre og nedre grænse (±2SD eller standardafvigelse) med variationskoefficient ≤10% mellem Rr'er i de to oscillometrienheder i vores laboratorium. Den 30. august 2021 observerede vi en BioQC-måling, der faldt uden for individets gennemsnitlige ±2SD. Individets observerede R5 var 3,36 cmH2O·s/L (åben cirkel), mens R5-gennemsnittet fra de 20 seneste optagelser var 4,95 cmH2O.s/L ±2SD (prikket linje med nedre grænse ved 4,03 og øvre grænse ved 5,86; Figur 4). En anden person udførte deres BioQC-oscillometri samme dag med den samme oscillometrianordning, og den observerede R5-måling var også uden for gennemsnittet ±2SD. Disse resultater tyder på problemer i forbindelse med instrumentet snarere end proceduren. Derefter blev producenten kontaktet, og enheden blev sendt til reparation. Ved returnering af enheden blev BioQC gentaget den 15. oktober 2021 for at sikre, at den var inden for individets R5-måleområde inden genudrulning af enheden i vores laboratorium.

Figure 1
Figur 1: Impedansen versus frekvensoscillogrammet med modstandskurven (fast linje) og reaktanskurverne (prikket linje) og frekvenser, hvor målingerne foretages (faste og åbne cirkler i hver kurve) vist. Reaktansområdet (AX, udklækket område), resonansfrekvens (Fres. X) og modstand mellem 5 Hz og 19 Hz (R5-19; tosidet pil) er illustreret. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 2
Figur 2: De typiske oscillometrimønsterforskelle mellem normale (A), restriktive (B) og obstruktive (C) lungesygdomme. Bemærk den højre forskydning af reaktanskurven (åben cirkel, prikket linje) i den restriktive sygdom (B) og det trompetformede mønster af det obstruktive oscillogram (C) med opadgående forskydning af modstandskurven (fast cirkel og linje), øget R5-19 og den nedadgående og højre forskydning af modstandskurven (brudt linje; åbne cirkler). Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 3
Figur 3: Standardskabelonen for indberetning af oscillometri i vores institution. Vi viser oscillogrammet ved hjælp af en standardiseret X-Y-akse og fremhæver de relevante målinger før og efter bronkodilatatoren i forskellige farver for at lette fortolkningen af resultaterne. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 4
Figur 4: Den biologiske kvalitetskontrol (BioQC) sammenfatning af R5-målinger fra én person fra maj 2020 til november 2021. Målingen, der faldt uden for (åben cirkel) individets gennemsnitlige (solid grå linje) ±2SD (prikket linje) blev observeret i august 30, 2021. Klik her for at se en større version af denne figur.

Første revision Anden revision Tredje revision
17. oktober 2017 til 6. april 2018 9. april 2018 til 30. juni 2019 2. juli 2019 til 12. marts 2020
Gyldig 187 1927 1770
Ugyldig 10 3 9

Tabel 1: Sammenligning af oscillometritest acceptabilitet på tre tidspunkter

Personalet gennemgik genopfriskningstræning i udførelse af oscillometri efter den første revision. Vi implementerede også en standard driftsprotokol for udførelse af oscillometri i lungefunktionslaboratoriet. Signifikante forbedringer i procentdelen af test, der opfyldte acceptabel kvalitetskontrol, fandt sted og blev opretholdt over tid. Disse resultater viser effektiviteten af at udvikle og overholde standard driftsprotokoller og retningslinjer for kvalitetskontrol.

Supplerende tabel 1. Kontraindikationer for spirometri53,54Klik her for at downloade denne tabel.

Supplerende tabel 2. Bronkodilatatorer Tilbageholder tider for lungefunktionstest53,54Klik her for at downloade denne tabel.

Supplerende tabel 3. Bronkodilatatorer tilbageholder tider til Bronchial Challenge Test53,55Klik her for at downloade denne tabel.

Discussion

De kritiske trin i en oscillometrimåling af høj kvalitet kan kategoriseres i domænerne patient, udstyr og operatør. Det er vigtigt at sikre, at patienten er afslappet og komfortabel, så de indsamlede målinger hviler funktionelt restvolumen. Patientens kropsholdning er meget vigtig; Sørg for, at patienten sidder oprejst med begge fødder på jorden uden krydsning af benene. Håndhævelsen af kind- og kæbestøtte, god placering af næseklemmen og sikring af, at læberne er forseglet omkring mundstykket, eliminerer shunting og luftlækager1,2,3. Udstyret skal kalibreres og verificeres inden brug. Operatøren skal være i stand til at genkende acceptable og uacceptable optagelser og være i stand til at fejlfinde den underliggende årsag til uacceptable aflæsninger eller artefakter for at sikre, at rapporterede målinger har CoV ≤10%1,2,3. Kvalitetskontrol og -sikring skal opretholdes for ikke blot at sikre, at oscillometrianordningen valideres, men også kvaliteten af testene.

Uddannelse af operatøren til at genkende de mønstre, der produceres af almindelige artefakter som synke, lækager og shunting, giver mulighed for rettidige gentagne målinger for at opnå kvalitetstest. Der er tilfælde, hvor oscillometri udføres ved forskellige lungevolumener (f.eks. I liggende stilling). Under disse omstændigheder kan alle de trin, der er beskrevet i protokollen, stadig anvendes.

Mens oscillometri er en lettere og hurtigere modalitet af lungefunktionstest, vil der opstå fejl i målinger og dermed fortolkning, hvis der opstår afvigelser fra den standardiserede protokol og kvalitetskontroltrin. Vores protokol er baseret på den enhed, der bruges i vores center. Udførelsen af oscillometri vil være den samme på tværs af enheder. Der vil dog være forskelle i det tekniske aspekt af kalibrering og softwareapplikationer. Læsere rådes til at følge manualen for de forskellige instrumenter.

Oscillometri er hurtigere og lettere at udføre end spirometri. Desuden kan små børn og voksne med sproglig, fysisk og / eller kognitiv svækkelse, der hæmmer evnen til at udføre de tvungne ekspiratoriske manøvrer, der er nødvendige for spirometri, stadig udføre oscillometri, da den udføres under normal vejrtrækning. I nogle centre har oscillometri erstattet spirometri som det første screeningsværktøj til lungesygdom. Forbedring af uddannelsen i udførelse af oscillometri vil lette dens bredere anvendelse som et diagnostisk værktøj og sikre kvalitetskontrol af de udførte tests.

Selvom oscillometri er en hurtig og nem teknik, er kvalitetskontrol nødvendig for at sikre nøjagtige og reproducerbare målinger. Ved at følge internationale retningslinjer kan forsknings- og kliniske oscillometridata fortolkes hensigtsmæssigt, så resultaterne kan anvendes på tværs af forskellige patientpopulationer.

Disclosures

CWC har modtaget talehonorarer for webinarer støttet af Thorasys Thoracic Medical Systems Inc. og konsulenthonorarer fra Theravance Biopharma, Inc.

Acknowledgments

Undersøgelsen blev finansieret af CIHR-NSERC Collaborative Health Research Projects (CWC), Pettit Block Term Grant (CWC), The Lung Health Foundation og Canadian Lung Association - Breathing as One: Allied Health Grant (JW). Vi takker de mange deltagere i vores oscillometriforskningsundersøgelser, der har givet os mulighed for at udvikle ekspertise inden for udførelse af oscillometri.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Accel Prevention Disinfectant wipes - 160/canister Diversey Care 100906721 https://diversey.com/en/
clearFlo F-100 - 100 Airwave Oscillometry filters Thorasys 101635 https://www.thorasys.com/
Noseclip w/cushions, "Snuffer", bx/1000 McArthur Medical Sales Inc. 785-1008BULK https://mcarthurmedical.com/
Tremoflo C-100 Airwave Oscillometry System Thorasys 101969 https://www.thorasys.com/
Software verison: 1.0.43 build 43
Signal Type: Pseudo-random, relative primes
Frequencies (Hz): 5, 10, 11, 14, 17, 19, 23, 29, 31, 37
Tremoflo C-100 Calibrated Reference Load 15 cm H2O. s/L Thorasys 101059 https://www.thorasys.com/

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Bates, J. H., Irvin, C. G., Farre, R., Hanto, sZ. Oscillation mechanics of the respiratory system. Comprehensive Physiology. 1 (3), 1233-1272 (2011).
  2. King, G. G., et al. Technical standards for respiratory oscillometry. European Respiratory Journal. 55 (2), 1900753 (2020).
  3. Wu, J., et al. Development of quality assurance and quality control guidelines for respiratory oscillometry in clinical studies. Respiratory Care. 65 (11), 1687-1693 (2020).
  4. Pride, N. B. Forced oscillation techniques for measuring mechanical properties of the respiratory system. Thorax. 47 (4), 317-320 (1920).
  5. Clement, J., Landser, F. J., Van de Woestijne, K. P. Total resistance and reactance in patients with respiratory complaints with and without airways obstruction. Chest. 83 (2), 215-220 (1983).
  6. Leary, D., Bhatawadekar, S. A., Parraga, G., Maksym, G. N. Modeling stochastic and spatial heterogeneity in a human airway tree to determine variation in respiratory system resistance. Journal of Applied Physiology. 112 (1), 167-175 (2012).
  7. Landser, F. J., Clement, J., Van de Woestijne, K. P. Normal values of total respiratory resistance and reactance determined by forced oscillations: influence of smoking. Chest. 81 (5), 586-591 (1982).
  8. Wouters, E. F., Polko, A. H., Schouten, H. J., Visser, B. F. Contribution of impedance measurement of the respiratory system to bronchial challenge tests. Journal of Asthma. 25 (5), 259-267 (1988).
  9. Wouters, E. F., Landser, F. J., Polko, A. H., Visser, B. F. Impedance measurement during air and helium-oxygen breathing before and after salbutamol in COPD patients. Clinical and Experimental Pharmacology & Physiology. 19 (2), 95-101 (1992).
  10. Grimby, G., Takishima, T., Graham, W., Macklem, P., Mead, J. Frequency dependence of flow resistance in patients with obstructive lung disease. The Journal of Clinical Investigation. 47 (6), 1455-1465 (1968).
  11. Cavalcanti, J. V., Lopes, A. J., Jansen, J. M., de Melo, P. L. Using the forced oscillation technique to evaluate bronchodilator response in healthy volunteers and in asthma patients presenting a verified positive response. Journal Brasileiro de Pneumologia. 32 (2), 91-98 (2006).
  12. Cavalcanti, J. V., Lopes, A. J., Jansen, J. M., Melo, P. L. Detection of changes in respiratory mechanics due to increasing degrees of airway obstruction in asthma by the forced oscillation technique. Respiratory Medicine. 100 (12), 2207-2219 (2006).
  13. Bates, J. H., Maksym, G. N. Mechanical determinants of airways hyperresponsiveness. Critical Reviews in Biomedical Engineering. 39 (4), 281-296 (2011).
  14. Dellaca, R. L., Aliverti, A., Lutchen, K. R., Pedotti, A. Spatial distribution of human respiratory system transfer impedance. Annals of Biomedical Engineering. 31 (2), 121-131 (2003).
  15. Dandurand, R., Li, P., Mancino, P., Bourbeau, J. Oscillometry from the CanCOLD Cohort: correlation with spirometry and patient reported outcomes. European Respiratory Society International Congress. , Paris. (2018).
  16. Jabbal, S., Manoharan, A., Lipworth, J., Lipworth, B. Utility of impulse oscillometry in patients with moderate to severe persistent asthma. Journal of Allergy and Clinical Immunology. 138 (2), 601-603 (2016).
  17. Lipworth, B. J., Jabbal, S. What can we learn about COPD from impulse oscillometry. Respiratory Medicine. 139, 106-109 (2018).
  18. Manoharan, A., Anderson, W. J., Lipworth, J., Lipworth, B. J. Assessment of spirometry and impulse oscillometry in relation to asthma control. Lung. 193 (1), 47-51 (2015).
  19. Manoharan, A., Morrison, A. E., Lipworth, B. J. Effects of adding tiotropium or aclidinium as triple therapy using impulse oscillometry in COPD. Lung. 194 (2), 259-266 (2016).
  20. Manoharan, A., von Wilamowitz-Moellendorff, A., Morrison, A., Lipworth, B. J. Effects of formoterol or salmeterol on impulse oscillometry in patients with persistent asthma. Journal of Allergy and Clinical Immunology. 137 (3), 727-733 (2016).
  21. Wei, X., et al. Impulse oscillometry system as an alternative diagnostic method for chronic obstructive pulmonary disease. Medicine. 96 (46), 8543 (2017).
  22. Tse, H. N., Tseng, C. Z., Wong, K. Y., Yee, K. S., Ng, L. Y. Accuracy of forced oscillation technique to assess lung function in geriatric COPD population. International Journal of Chronic Obstructive Pulmonary Disease. 11, 1105-1118 (2016).
  23. Eddy, R. L., Westcott, A., Maksym, G. N., Parraga, G., Dandurand, R. J. Oscillometry and pulmonary magnetic resonance imaging in asthma and COPD. Physiological Reports. 7 (1), 13955 (2019).
  24. Yamagami, H., et al. Association between respiratory impedance measured by forced oscillation technique and exacerbations in patients with COPD. International Journal of Chronic Obstructive Pulmonary Disease. 13, 79-89 (2018).
  25. Kitaguchi, Y., Yasuo, M., Hanaoka, M. Comparison of pulmonary function in patients with COPD, asthma-COPD overlap syndrome, and asthma with airflow limitation. International Journal of Chronic Obstructive Pulmonary Disease. 11, 991-997 (2016).
  26. Jetmalani, K., et al. Peripheral airway dysfunction and relationship with symptoms in smokers with preserved spirometry. Respirology. 23 (5), 512-518 (2018).
  27. Robinson, P. D., King, G. G., Sears, M. R., Hong, C. Y., Hancox, R. J. Determinants of peripheral airway function in adults with and without asthma. Respirology. 22 (6), 1110-1117 (2017).
  28. Short, P. M., Anderson, W. J., Manoharan, A., Lipworth, B. J. Usefulness of impulse oscillometry for the assessment of airway hyperresponsiveness in mild-to-moderate adult asthma. Annals of Allergy, Asthma & Immunology. 115 (1), 17-20 (2015).
  29. Zimmermann, S. C., Tonga, K. O., Thamrin, C. Dismantling airway disease with the use of new pulmonary function indices. European Respiratory Review. 28 (151), (2019).
  30. Lundblad, L. K. A., Siddiqui, S., Bossé, Y., Dandurand, R. J. Applications of oscillometry in clinical research and practice. Canadian Journal of Respiratory, Critical Care, and Sleep Medicine. 5 (1), 1-15 (2019).
  31. Shi, Y., et al. Relating small airways to asthma control by using impulse oscillometry in children. Journal of Allergy and Clinical Immunology. 129 (3), 671-678 (2012).
  32. Pisi, R., et al. Small airway dysfunction by impulse oscillometry in asthmatic patients with normal forced expiratory volume in the 1st second values. Allergy & Asthma Proceedings. 34 (1), 14-20 (2013).
  33. Saadeh, C., Saadeh, C., Cross, B., Gaylor, M., Griffith, M. Advantage of impulse oscillometry over spirometry to diagnose chronic obstructive pulmonary disease and monitor pulmonary responses to bronchodilators: An observational study. SAGE Open Medicine. 3, (2015).
  34. Foy, B. H., et al. Lung computational models and the role of the small airways in asthma. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 200 (8), 982-991 (2019).
  35. Tang, F. S. M., et al. Ventilation heterogeneity and oscillometry predict asthma control improvement following step-up inhaled therapy in uncontrolled asthma. Respirology. 25 (8), 827-835 (2020).
  36. Frantz, S., et al. Impulse oscillometry may be of value in detecting early manifestations of COPD. Respiratory Medicine. 106 (8), 1116-1123 (2012).
  37. Aarli, B. B., et al. Variability of within-breath reactance in COPD patients and its association with dyspnoea. European Respiratory Journal. 45 (3), 625-634 (2015).
  38. Dean, J., Kolsum, U., Hitchen, P., Gupta, V., Singh, D. Clinical characteristics of COPD patients with tidal expiratory flow limitation. International journal of Chronic Obstructive Pulmonary Disease. 12, 1503-1506 (2017).
  39. Kotoulas, S. C., et al. Acute effects of e-cigarette vaping on pulmonary function and airway inflammation in healthy individuals and in patients with asthma. Respirology. 25 (10), 1037-1045 (2020).
  40. Berger, K. I., Goldring, R. M., Oppenheimer, B. W. POINT: Should oscillometry be used to screen for airway disease? Yes. Chest. 148 (5), 1131-1135 (2015).
  41. Berger, K. I., et al. Distal airway dysfunction identifies pulmonary inflammation in asymptomatic smokers. ERJ Open Research. 2 (4), (2016).
  42. Oppenheimer, B. W., et al. Distal airway function in symptomatic subjects with normal spirometry following World Trade Center dust exposure. Chest. 132 (4), 1275-1282 (2007).
  43. Lappas, A. S., et al. Short-term respiratory effects of e-cigarettes in healthy individuals and smokers with asthma. Respirology. 23 (3), 291-297 (2018).
  44. Vardavas, C. I., et al. Short-term pulmonary effects of using an electronic cigarette: impact on respiratory flow resistance, impedance, and exhaled nitric oxide. Chest. 141 (6), 1400-1406 (2012).
  45. Antoniewicz, L., Brynedal, A., Hedman, L., Lundback, M., Bosson, J. A. Acute effects of electronic cigarette inhalation on the vasculature and the conducting airways. Cardiovascular Toxicology. 19 (5), 441-450 (2019).
  46. Cho, E., et al. Airway oscillometry detects spirometric-silent episodes of acute cellular rejection. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 201 (12), 1536-1544 (2020).
  47. Sugiyama, A., et al. Characteristics of inspiratory and expiratory reactance in interstitial lung disease. Respiratory Medicine. 107 (6), 875-882 (2013).
  48. Mori, K., et al. Respiratory mechanics measured by forced oscillation technique in combined pulmonary fibrosis and emphysema. Respiratory Physiology & Neurobiology. 185 (2), 235-240 (2013).
  49. Mori, Y., et al. Respiratory reactance in forced oscillation technique reflects disease stage and predicts lung physiology deterioration in idiopathic pulmonary fibrosis. Respiratory Physiology and Neurobiology. 275, 103386 (2020).
  50. Usmani, O. S. Calling time on spirometry: unlocking the silent zone in acute rejection after lung transplantation. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 201 (12), 1468-1470 (2020).
  51. Calverley, P. M. A., Farré, R. Oscillometry: old physiology with a bright future. European Respiratory Journal. 56 (3), 2001815 (2020).
  52. Radics, B. L., et al. Effect of nasal airway nonlinearities on oscillometric resistance measurements in infants. Journal of Applied Physiology. 129 (3), 591-598 (2020).
  53. Toronto General Pulmonary Function Laboratory. Toronto General Pulmonary Function Laboratory Policies and Procedures Manual. , (2022).
  54. Graham, B. L., et al. Standardization of Spirometry 2019 Update. American Journal of Respiratory and Critica Care Medicine. 200, 70-88 (2019).
  55. Coates, A. L., et al. ERS technical standard on bronchial challenge testing: general considerations and performance of methacholine challenge tests. European Respiratory Journal. 49, 1601526 (2017).
  56. Oostveen, E., et al. Respiratory impedance in healthy subjects: baseline values and bronchodilator response. European Respiratory Journal. 42 (6), 1513-1523 (2013).
  57. Brown, N. J., et al. Reference equations for respiratory system resistance and reactance in adults. Respiratory Physiology and Neurobiology. 172 (3), 162-168 (2010).
  58. Nowowiejska, B., et al. Transient reference values for impulse oscillometry for children aged 3-18 years. Pediatric Pulmonology. 43 (12), 1193-1197 (2008).

Tags

Medicin Udgave 182 Respiratorisk oscillometri standard driftsprotokol kvalitetskontrol sikring
Udførelse af respiratorisk oscillometri i en ambulant indstilling
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Chang, E., Vasileva, A., Nohra, C.,… More

Chang, E., Vasileva, A., Nohra, C., Ryan, C. M., Chow, C. W., Wu, J. K. Y. Conducting Respiratory Oscillometry in an Outpatient Setting. J. Vis. Exp. (182), e63243, doi:10.3791/63243 (2022).

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