Summary
Dimostriamo un protocollo operativo standard per condurre l'oscillometria respiratoria, evidenziando le principali procedure di controllo e garanzia della qualità.
Abstract
L'oscillometria respiratoria è una diversa modalità di test di funzionalità polmonare che viene sempre più utilizzata in un contesto clinico e di ricerca per fornire informazioni sulla meccanica polmonare. L'oscillometria respiratoria viene condotta attraverso tre misurazioni accettabili della respirazione di marea e può essere eseguita con controindicazioni minime. I bambini piccoli e i pazienti che non possono eseguire la spirometria a causa di deterioramento cognitivo o fisico di solito possono completare l'oscillometria. I principali vantaggi dell'oscillometria respiratoria sono che richiede una cooperazione minima del paziente ed è più sensibile nel rilevare i cambiamenti nelle piccole vie aeree rispetto ai test di funzionalità polmonare convenzionali. I dispositivi commerciali sono ora disponibili. Recentemente sono state pubblicate linee guida tecniche aggiornate, protocolli operativi standard e linee guida per il controllo / garanzia della qualità. Sono disponibili anche valori di riferimento.
Abbiamo condotto audit di test di oscillometria prima e dopo l'implementazione di un programma formale di formazione sull'oscillometria respiratoria e di un protocollo operativo standard. Abbiamo osservato un miglioramento della qualità dei test completati, con un aumento significativo del numero di misurazioni accettabili e riproducibili.
L'attuale documento delinea e dimostra un protocollo operativo standard per condurre l'oscillometria respiratoria in un ambiente ambulatoriale. Evidenziamo i passaggi chiave per garantire misurazioni di qualità accettabili e riproducibili secondo le linee guida raccomandate della European Respiratory Society (ERS), poiché il controllo di qualità è fondamentale per l'accuratezza della misurazione. Potenziali problemi e insidie sono anche discussi con suggerimenti per risolvere errori tecnici.
Introduction
L'oscillometria respiratoria misura l'impedenza del polmone ed è squisitamente sensibile ai cambiamenti nella meccanica respiratoria1, in particolare al polmone periferico e alle piccole vie aeree, regioni del polmone che non sono ben valutate dai tradizionali test di funzionalità polmonare.
Negli ultimi anni, la disponibilità di dispositivi commerciali e gli standard tecnici e di controllo/garanzia della qualità aggiornati2,3 hanno portato a un crescente uso dell'oscillometria a fini clinici e di ricerca. Tuttavia, ad oggi non è un test di routine nel repertorio delle modalità di funzione polmonare, ma si prevede che la tecnica diventerà più ampiamente utilizzata con il crescente riconoscimento della sua utilità clinica. L'obiettivo generale dell'oscillometria respiratoria è quello di fornire la misurazione della meccanica respiratoria durante la normale respirazione e la valutazione della funzione polmonare, che non è distinguibile con gli attuali metodi di spirometria e pletismografia. L'oscillometria offre altri vantaggi rispetto ai tradizionali test di funzionalità polmonare in quanto può essere eseguita nei giovanissimi, negli anziani o in pazienti con deterioramento cognitivo in cui le manovre espiratorie forzate necessarie per la spirometria sono impossibili. Inoltre, l'oscillometria può essere condotta in chiunque possa respirare spontaneamente mentre indossa una clip per il naso. A differenza dei test di funzionalità polmonare standard, non è controindicato dopo cataratta, chirurgia intra-addominale o cardiotoracica, né a seguito di infarto miocardico acuto e insufficienza cardiaca. Infine, molti dei dispositivi di oscillometria attualmente disponibili sono portatili e possono essere utilizzati in ambienti al di fuori di un laboratorio diagnostico, tra cui cliniche e uffici, al capezzale o nei luoghi di lavoro.
L'oscillometria misura l'impedenza respiratoria totale (Zrs) alle onde di pressione oscillatoria multifrequenza1,2,4,5,6. L'impedenza è composta dalla somma complessa di resistenza respiratoria (Rrs) e reattanza (Xrs). Rrs riflette la resistenza delle vie aeree ed è in gran parte indipendente dalla frequenza nella salute4,7,8. Nelle malattie delle piccole vie aeree, la Rrs diventa dipendente dalla frequenza e aumenta di più nelle frequenze più basse5,9,10, in modo che una differenza di Rrs a frequenze comprese tra 5 e 19 Hz (R5-19) o 5 e 20 Hz (R5-20) indichi una piccola ostruzione delle vie aeree ed eterogeneità della ventilazione in diverse regioni del polmone 10,11,12 . Xrs misura l'equilibrio delle impedenze elastiche e inerziali del sistema respiratorio. A frequenze più basse (ad esempio, da 5 a 11 Hz), Xrs riflette la rigidità o l'elassanza dei tessuti polmonari e della parete toracica13,14. A frequenze più elevate, Xrs è dominato dall'inerzia della colonna d'aria nelle vie aeree conduttrici. La frequenza di risonanza (Fres) è il punto in cui le grandezze della reattanza elastica e inertiva sono uguali. AX è un indice integrativo di Xrs ed è calcolato come l'area sotto il grafico Xrs rispetto alla frequenza tra 5 Hz e Fres. AX ha le unità di elastanza ed è inversamente correlato al volume del polmone in comunicazione con la ventilazione. L'AX aumenta con processi restrittivi e disomogeneità periferica. X5 diventa sempre più negativo mentre AX e Fres sono aumentati sia nelle malattie polmonari ostruttive che restrittive4,5. Vedere la Figura 1 per la rappresentazione di queste metriche.
Mentre inizialmente si concentrava sulla misurazione della funzione polmonare nei bambini, i dati emergenti mostrano che l'oscillometria fornisce informazioni cliniche utili anche negli adulti. È sempre più utilizzato in ambito clinico15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31, 32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45. L'oscillometria è stata studiata più ampiamente nelle malattie polmonari ostruttive in cui è stato trovato per offrire informazioni diagnostiche migliori rispetto alla spirometria rispetto al controllo dell'asma31,32,33,34,35, una migliore correlazione con i sintomi23,34 e una diagnosi precoce36,37,38 del polmone ostruttivo cronico malattia (BPCO). Il nostro gruppo ha dimostrato che l'oscillometria è più sensibile della spirometria per il monitoraggio delle lesioni da innesto dopo trapianto di polmone46. Diversi studi hanno dimostrato che gli Xrs, in particolare la differenza nella reattanza inspiratoria ed espiratoria media a 5 Hz, possono distinguere i difetti restrittivi nella malattia polmonare interstiziale (ILD) dall'asma e dalla BPCO47 e possono differenziare la fibrosi polmonare combinata e l'enfisema dal solo ILD48,49. La Figura 2 mostra i modelli oscillometrici tipici per le malattie polmonari normali, restrittive e ostruttive. C'è stato un crescente interesse per implementare l'oscillometria come un'altra modalità di routine del test di funzionalità polmonare per integrare e potenzialmente sostituire alcune delle attuali modalità di test per il monitoraggio della funzione polmonare50,51.
Suggeriamo che l'oscillometria sia utile per lo screening delle malattie polmonari, nel follow-up di pazienti con malattie polmonari ostruttive e restrittive note e dopo trapianto di polmone. I dispositivi commerciali sono adatti per l'uso in bambini di 2 anni. C'è una ricerca in corso con popolazioni ancora più giovani52 e, man mano che il campo cresce, potrebbe essere possibile valutare neonati e neonati.
L'obiettivo del presente manoscritto è quello di fornire un manuale di formazione per medici, tecnologi e personale di ricerca sulla condotta appropriata dell'oscillometria, seguendo i protocolli operativi standard internazionali e le linee guida per il controllo della qualità. A causa dell'ingombro ridotto della maggior parte degli oscillometri commerciali, l'oscillometria può essere implementata in più impostazioni. Il protocollo delineato è appropriato per i laboratori di funzionalità polmonare, gli studi medici, le strutture cliniche e altre impostazioni ambulatoriali come le unità di salute sul lavoro sul posto di lavoro.
Protocol
Gli studi di oscillometria respiratoria sono stati approvati dall'University Health Network Research Ethics Board (REB # 17-5373, 17-5652 e 19-5582). Il consenso informato scritto è stato ottenuto dai partecipanti prima del test di oscillometria.
NOTA: questo video illustra la procedura operativa standard per l'oscillometria. Il nostro laboratorio utilizza un dispositivo prodotto da Thorasys Thoracic Medical Systems Inc, ma la tecnica è la stessa indipendentemente dal produttore. I programmi software sono diversi per ogni produttore, allo stesso modo in cui diversi spirometri commerciali hanno un software proprietario unico per la raccolta e la visualizzazione dei dati. Il protocollo riportato di seguito è applicabile a tutti i dispositivi di oscillometria respiratoria. I lettori sono indirizzati ai manuali dei loro dispositivi commerciali e fanno riferimento a istruzioni specifiche relative al software del loro dispositivo.
1. Screening/preparazione del paziente pre-test
- Assicurarsi che il paziente sia libero da qualsiasi infezione respiratoria trasmissibile attiva o sospetta, come coronavirus o tubercolosi.
- Assicurarsi che il paziente non abbia subito recenti interventi chirurgici dentali o facciali, come estrazioni dentali, e possa formare un sigillo ermetico adeguato attorno al boccaglio.
- Assicurarsi che il paziente sia il più rilassato possibile, non indossi indumenti aderenti e si trattenga dall'uso del tabacco e dall'esercizio fisico vigoroso almeno 1 ora prima del test.
- Eseguire l'oscillometria prima dei PFT convenzionali, come la spirometria, se richiesto da un medico di riferimento.
NOTA: Fare riferimento alla Tabella supplementare 1 per le controindicazioni per la spirometria/PFT. - Assicurarsi che il paziente trattenga i broncodilatatori prima del test, a meno che non sia stato istruito da un medico di riferimento a continuare i farmaci broncodilatatori.
NOTA: Fare riferimento alla Tabella supplementare 2 per i tempi di sospensione del broncodilatatore per i PFT e alla Tabella supplementare 3 per i tempi di ritenuta del broncodilatatore per il test di sfida della metacolina.
2. Preparazione di attrezzature/materiali
- Preparazione dell'attrezzatura
- Verificare il carico di resistenza del dispositivo oscillometrico utilizzando un carico di prova meccanico calibrato in fabbrica valido prima del test del paziente.
- Rimuovere i tappi antipolvere ad entrambe le estremità del carico di prova meccanico e fissarli al dispositivo di oscillometria.
- Selezionare la calibrazione dal menu del software di oscillometria e procedere con la verifica del carico del test di impedenza.
NOTA: la tolleranza consigliata per la verifica è ≤ ±10% o ±0,1 cmH2O·s/L, a seconda di quale sia stata soddisfatta per prima. - Una volta completata la verifica, salvare e procedere con il test.
- Preparazione dei materiali
- Avere più filtri "batterici / virali per uso singolo paziente" e clip per il naso prontamente disponibili.
- Avere a disposizione dispositivi di protezione individuale (DPI), come guanti e maschere e salviette disinfettanti.
NOTA: fare riferimento alle politiche di laboratorio per indossare e togliere i DPI e le linee guida per il controllo delle infezioni.
3. Preparazione del paziente
- Antropometria
- Verificare le informazioni del paziente: nome e cognome, data di nascita, sesso di nascita, altezza, peso e identità di genere, se applicabile.
- Misurare l'altezza del paziente senza scarpe, con i piedi uniti, in piedi il più in alto possibile con gli occhi a livello e guardando dritto in avanti, e la schiena a filo contro un muro o una superficie piana.
NOTA: per i pazienti incapaci di stare in piedi eretti, l'altezza può essere stimata utilizzando l'estensione del braccio. Per i pazienti di età pari o superiore a 25 anni, in cui la misurazione dell'altezza è stata effettuata in precedenza nello stesso laboratorio, potrebbe non essere necessario rimisurare l'altezza alle visite successive entro 1 anno. - Aggiorna la misurazione del peso ad ogni visita.
- Registrare l'uso del paziente di broncodilatatori, dosaggio, ora / data dell'ultima somministrazione e qualsiasi allergia ai farmaci, come il salbutamolo.
- Preparazione del test di oscillometria
- Chiedere al paziente di igienizzare le mani prima di entrare nella stazione di test.
- Delineare la durata del test di 30 s e il requisito minimo di tre prove.
- Spiega la sensazione generata dalle oscillazioni come "vibrazioni" o "svolazzanti".
- Assicurarsi che il paziente sia seduto correttamente in una leggera posizione "chin-up" con entrambi i piedi sul pavimento. Evitare di piegarsi contro lo schienale della sedia o l'attraversamento delle gambe.
- Istruire il paziente a respirare normalmente tenendo le guance con il palmo e le dita e usando i pollici per sostenere i tessuti molli della mascella durante le misurazioni.
NOTA: il supporto della guancia e del pavimento della bocca viene applicato per evitare lo shunt delle vie aeree superiori. Se le guance e i tessuti molli della bocca non sono supportati, il flusso misurato alla bocca viene perso nel movimento della parete superiore delle vie aeree. - Spiegare al paziente che la deglutizione deve essere evitata e la lingua deve essere sotto il boccaglio durante il test.
NOTA: Le istruzioni di cui sopra si applicano sia ai bambini che agli adulti. A seconda dell'età del bambino, tenere un'immagine o altre forme di distrazione visiva di fronte al bambino può aiutare a garantire che la postura della testa sia mantenuta durante il periodo di registrazione dell'oscillometria. Per gli adulti con deficit cognitivo, considera di avere un accompagnatore nelle vicinanze per allenare e calmare il paziente a respirare normalmente. Per i pazienti con disabilità fisiche, alcuni dispositivi di oscillometria sono portatili e possono essere portati al capezzale del paziente o sulla sedia a rotelle. Considera anche di chiedere all'accompagnatore o ad un'altra persona di fornire supporto alla guancia e alla mascella durante i test.
4. Configurazione del software
NOTA: fare riferimento al manuale di istruzioni del produttore per le istruzioni individuali.
- Nuova configurazione del paziente
- Seleziona Nuovo paziente e inserisci le informazioni del paziente come nome e cognome, data di nascita, sesso di nascita, altezza, peso, etnia (se applicabile) e storia di fumo.
- Verificare che tutte le informazioni immesse siano corrette prima di selezionare Test standard.
- Assicurarsi che sia selezionata la corretta impostazione della lunghezza d'onda. In questa dimostrazione, selezionare Oscillometria Airwave dal menu a discesa Modello . La scelta di specifiche lunghezze d'onda e combinazioni di lunghezze d'onda sarà diversa tra i diversi produttori. Seguire il manuale di istruzioni del software per il dispositivo specifico.
- Assicurarsi che sia selezionato il set appropriato di valori di riferimento: Oostveen et al.56 o Brown et al.57 per gli adulti e Nowowiejska et al.58 per i bambini dai 3 ai 17 anni.
NOTA: i valori di riferimento preferiti e la disponibilità possono variare a seconda della politica di ciascun laboratorio e del produttore del dispositivo di oscillometria.
- Configurazione del paziente esistente
- Clicca su Seleziona paziente e scegli il file del paziente corretto verificando le sue informazioni come nome e cognome e data di nascita.
- Assicurarsi che il peso e l'altezza del paziente (se applicabile) siano aggiornati prima dell'inizio del test.
- Selezionare Test standard e scegliere Oscillometria Airwave dal menu a discesa Modello . Vedere anche paragrafo 4.1.3.
5. Procedura di prova
- Configurazione del dispositivo di oscillometria
- Collegare un filtro "batterico/virale per uso singolo paziente" al dispositivo di oscillometria.
- Assicurarsi che il dispositivo di oscillometria sia pronto in modalità test.
- Misurazione spettrale
NOTA: oscillometria Airwave 5-37 Hz nel dispositivo mostrato nel video.- Ricordare al paziente la durata del test di 30 s e il requisito minimo di tre misurazioni.
- Indicare al paziente di indossare una clip per il naso e fornire le istruzioni descritte nei passaggi 3.2.4 e 3.2.5.
- Regolare il dispositivo di oscillometria al livello della testa del paziente.
- Istruire il paziente a bagnare le labbra prima di avvolgerle attorno al boccaglio per formare un sigillo adeguato e stretto. Istruire il paziente a iniziare a respirare normalmente.
NOTA: ispezionare le potenziali perdite d'aria intorno al boccaglio e alla clip per il naso. L'ossigeno supplementare deve essere spento durante le misurazioni per evitare qualsiasi deriva nel dispositivo di oscillometria. - Osservare il modello di respirazione del paziente e iniziare a registrare seguendo un minimo di tre respiri di marea stabili.
NOTA: (Opzionale): Durante il test, informare il paziente del tempo rimanente durante ogni misurazione. - Fornire un tempo di riposo adeguato tra ogni misurazione e regolare di conseguenza, in base al paziente.
NOTA: I pazienti che assumono ossigeno supplementare possono richiedere intervalli di riposo più lunghi. Fornire ossigeno supplementare secondo necessità durante gli intervalli di riposo. - Dopo un minimo di tre misurazioni, procedere alla fase 6 per valutare l'accettabilità e la riproducibilità.
- Risposta post-broncodilatatore - opzionale
- Somministrare broncodilatatore (salbutamolo o ipratropio bromuro) tramite un distanziatore.
- Registrare il metodo e il numero di dosi somministrate.
- Attendere 10 minuti post-salbutamolo / albuterolo e 20 minuti post-ipratropio bromuro inalazione.
- Ripetere il passo 5.2 per valutare la risposta post-broncodilatatore
- Misurazione a 10 Hz (intra-respiro) - opzionale
- Ricorda al paziente che ogni durata del test è di 30 s e si otterranno almeno tre misurazioni.
- Assicurarsi che sia selezionata la corretta impostazione della lunghezza d'onda per la misurazione intra-respiro.
- Ripetere i passaggi da 5.2.2 a 5.2.6.
6. Accettabilità e riproducibilità dell'accesso
- Accettabilità
- Assicurarsi che le misurazioni abbiano una validità superiore al 70%.
- Verificare che il simbolo accanto alle misure abbia ottenuto un segno di spunta.
NOTA: se è presente un simbolo di "Attenzione", la misurazione è inaccettabile. - Ispezionare ogni misurazione per anomalie o artefatti che possono essere causati da tosse, ostruzione della lingua, chiusura della glottide, perdite d'aria intorno al boccaglio, tentativo di parlare, deglutire e fare un respiro profondo.
NOTA: Se si osserva che il paziente fa un respiro profondo, ripristinare il dispositivo oscillometrico, poiché i respiri forti interrompono i motori e la qualità delle misurazioni successive. Per reimpostare, interrompere il test e quindi fare clic su Zero canali. - Rivedere le misurazioni automaticamente escluse dal software; questi includono anomalie o artefatti come tosse o chiusura della glottide.
- Escludere qualsiasi misurazione inaccettabile con anomalie descritte nel punto 6.1.3 e ripetere il passaggio 5.2 per ottenere ulteriori misurazioni.
- Riproducibilità
- Assicurarsi che siano registrate almeno tre misurazioni accettabili.
- Assicurarsi che il coefficiente di varianza (CoV) di Rrs (resistenza dell'apparato respiratorio) sia ≤10% negli adulti e ≤15% nei bambini.
- Ripetere il passaggio 5.2 per ottenere ulteriori misurazioni se le 3 misurazioni accettabili hanno CoV >10% negli adulti e >15% nei bambini.
- Ripetere 6.1 per determinare l'accettabilità e riportare tre misurazioni accettabili con CoV ≤10% negli adulti e ≤15% nei bambini.
7. Disinfezione
- Scartare il boccaglio e la clip del naso del paziente nella pattumiera.
- Utilizzare salviette disinfettanti per pulire il dispositivo di oscillometria e la sedia del paziente.
- Guanti Doff e igienizzare le mani.
- Riposizionare il cappuccio rosso antipolvere sul dispositivo oscillometrico per evitare qualsiasi contaminazione.
NOTA: la politica di controllo delle infezioni di ciascun laboratorio può essere diversa.
8. Comunicazione dei risultati
NOTA: per informazioni dettagliate, fare riferimento alla Figura 3 .
- Includi il nome e il cognome del paziente, l'altezza, il peso, l'età, il sesso di nascita, il BMI e la storia del fumo.
- Includi nome del dispositivo, modello, versione del software e produttore.
- Includere le frequenze del segnale di ingresso e la durata delle singole registrazioni.
- Riportare la media delle misurazioni accettabili e riproducibili e il CoV per queste misurazioni riportate.
NOTA: se il CoV è superiore al limite superiore specificato, i risultati devono essere contrassegnati in modo che il medico interprete possa interpretare i risultati con cautela. - Selezionare le equazioni di riferimento.
- Includi il grafico dell'impedenza che dimostra Rrs e Xrs rispetto alla frequenza di oscillazione.
- Includere la risposta post-broncodilatatore con dosaggio e metodo di somministrazione, inclusi z-score e variazione percentuale assoluta - opzionale
9. Controllo qualità/garanzia qualità
- Eseguire audit regolari (settimanali o mensili) a seconda del volume di test di oscillometria in laboratorio.
- Valuta ogni operatore utilizzando una lista di controllo standardizzata per garantire che i test di oscillometria siano condotti in modo accurato e professionale.
- Fornire un feedback regolare agli operatori e tenere riunioni trimestrali di garanzia della qualità per riflettere su questioni di laboratorio.
- Garantire che i controlli di qualità biologica siano condotti settimanalmente con almeno due soggetti sani non fumatori e che le misurazioni rientrino in ±2SD dalla loro linea di base media.
NOTA: questo è estremamente importante per convalidare le apparecchiature e le procedure di prova quando ci sono più dispositivi di oscillometria in laboratorio. - Condurre l'autoispezione trimestrale e la manutenzione annuale in fabbrica dei dispositivi di oscillometria per la calibrazione e i controlli di qualità.
Representative Results
Dal 17 ottobre 2017 al 6 aprile 2018, abbiamo condotto il primo audit di garanzia/controllo qualità (QA/QC) dei 197 test oscillometrici3. Sebbene tutti gli operatori siano stati formati prima del test del paziente con un seminario di un'ora e test in loco, sono state identificate 10 (5,08%) misurazioni inaccettabili e / o irriproducibili. Queste misurazioni sono state escluse a causa di tosse, ostruzione della lingua e CoV superiore al 15% seguendo le linee guida ERS inizialmente suggerite52. Il controllo di qualità biologico (BioQC) non è stato condotto regolarmente. Il personale di ricerca è stato sottoposto a un'ulteriore formazione in oscillometria e ha sviluppato un protocollo operativo standard per garantire che fossero in atto linee guida ERS adeguate e professionalità medica. L'importanza di BioQC, uno strumento per convalidare le apparecchiature e le procedure di test, è stata evidenziata al personale di ricerca, a cui è stato ricordato di eseguire regolari test BioQC. 3 Sono stati riscontrati miglioramenti nei successivi audit QA/QC. Del totale di 1930 test di oscillometria condotti dal 9 aprile 2018 al 30 giugno 2019, solo tre (0,0016%) test erano misurazioni non valide; questi avevano CoV superiore al 15%. Tra il 2 luglio 2019 e il 12 marzo 2020, sono stati eseguiti 1779 test di oscillometria e nove (0,005%) sono stati considerati inaccettabili, comprese le misurazioni che avevano chiusura della glottide, perdite d'aria e CoV superiori al 15%. Fare riferimento alla Tabella 1 per ulteriori informazioni.
Dal rafforzamento di BioQC nell'aprile 2018, il personale di ricerca ha condotto regolarmente BioQC. Nel nostro centro, quattro individui sani non fumatori hanno condotto l'oscillometria al giorno per le prime 2 settimane per raccogliere un minimo di 10 misurazioni con la media con il limite superiore e inferiore (±2SD o deviazione standard) con coefficiente di variazione ≤10% tra Rrs nei due dispositivi di oscillometria nel nostro laboratorio. Il 30 agosto 2021, abbiamo osservato una misurazione BioQC che non rientrava nella media dell'individuo ±2SD. L'R5 osservato dall'individuo era di 3,36 cmH2O·s/L (cerchio aperto), mentre la media R5 delle 20 registrazioni più recenti era di 4,95 cmH2O.s/L ±2SD (linea tratteggiata con limite inferiore a 4,03 e limite superiore a 5,86; Figura 4). Un secondo individuo ha condotto la propria oscillometria BioQC lo stesso giorno con lo stesso dispositivo di oscillometria, e anche la misurazione R5 osservata era al di fuori della media ±2SD. Questi risultati indicano problemi relativi allo strumento piuttosto che alla procedura. Successivamente, il produttore è stato contattato e il dispositivo è stato inviato per la riparazione. Al ritorno del dispositivo, BioQC è stato ripetuto il 15 ottobre 2021 per garantire che rientrasse nell'intervallo di misurazione R5 dell'individuo prima della ridistribuzione del dispositivo nel nostro laboratorio.
Figura 1: L'oscillogramma di impedenza rispetto alla frequenza con la curva di resistenza (linea continua) e le curve di reattanza (linea tratteggiata) e le frequenze alle quali vengono effettuate le misurazioni (cerchi solidi e aperti in ciascuna curva) mostrate. L'area di reattanza (AX, area tratteggiata), frequenza di risonanza (Fres. X) e resistenza tra 5 Hz e 19 Hz (R5-19; freccia a due lati) sono illustrati. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2: Le differenze tipiche del modello oscillometrico tra malattie polmonari normali (A), restrittive (B) e ostruttive (C). Si noti lo spostamento verso destra della curva di reattanza (cerchio aperto, linea tratteggiata) nella malattia restrittiva (B) e il modello a forma di tromba dell'oscillogramma ostruttivo (C) con spostamento verso l'alto della curva di resistenza (cerchio e linea solidi), aumento di R5-19 e lo spostamento verso il basso e verso destra della curva di resistenza (linea spezzata; cerchi aperti). Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 3: Il modello standard per la segnalazione dell'oscillometria nella nostra istituzione. Visualizziamo l'oscillogramma utilizzando un asse X-Y standardizzato ed evidenziamo le relative misurazioni pre e post broncodilatatore in diversi colori per facilitare l'interpretazione dei risultati. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 4: Il riepilogo del controllo di qualità biologico (BioQC) delle misurazioni R5 da un individuo da maggio 2020 a novembre 2021. La misurazione che è caduta al di fuori (cerchio aperto) della media dell'individuo (linea grigia solida) ±2SD (linea tratteggiata) è stata osservata il 30 agosto 2021. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
| Primo Audit | Secondo Audit | Terzo Audit | |
| Dal 17 Ottobre 2017 al 6 Aprile 2018 | Dal 9 aprile 2018 al 30 giugno 2019 | Dal 2 luglio 2019 al 12 marzo 2020 | |
| Valevole | 187 | 1927 | 1770 |
| Non valido | 10 | 3 | 9 |
Tabella 1: Confronto dell'accettabilità dei test oscillometrici a tre punti temporali
Il personale è stato sottoposto a una formazione di aggiornamento nella conduzione dell'oscillometria dopo il primo audit. Abbiamo anche implementato un protocollo operativo standard per la conduzione dell'oscillometria nel laboratorio di funzionalità polmonare. Miglioramenti significativi nella percentuale di test che soddisfano il controllo di qualità accettabile si sono verificati e sono stati sostenuti nel tempo. Questi risultati dimostrano l'efficacia dello sviluppo e dell'adesione ai protocolli operativi standard e alle linee guida per il controllo della qualità.
Tabella supplementare 1. Controindicazioni per la Spirometria53,54Per favore clicca qui per scaricare questa tabella.
Tabella supplementare 2. Tempi di trattenuta dei broncodilatatori per i test di funzionalità polmonare53,54Per favore clicca qui per scaricare questa tabella.
Tabella supplementare 3. Tempi di ritenuta dei broncodilatatori per il test di sfida bronchiale53,55Per favore clicca qui per scaricare questa tabella.
Discussion
I passaggi critici in una misurazione oscillometrica di alta qualità possono essere classificati nei domini del paziente, dell'attrezzatura e dell'operatore. Garantire che il paziente sia rilassato e confortevole in modo che le misurazioni raccolte siano a riposo volume residuo funzionale è fondamentale. La postura del paziente è molto importante; assicurarsi che il paziente sia seduto in posizione verticale con entrambi i piedi a terra senza incrociare le gambe. L'applicazione del supporto della guancia e della mascella, il buon posizionamento della clip per il naso e la garanzia che le labbra siano sigillate attorno al boccaglio elimineranno lo smistamento e le perdite d'aria1,2,3. L'apparecchiatura deve essere calibrata e verificata prima dell'uso. L'operatore deve essere in grado di riconoscere registrazioni accettabili e inaccettabili e in grado di risolvere la causa sottostante di letture o artefatti inaccettabili per garantire che le misurazioni segnalate abbiano CoV ≤10%1,2,3. Il controllo e la garanzia della qualità devono essere mantenuti non solo per garantire che il dispositivo oscillometrico sia convalidato, ma anche la qualità dei test.
La formazione dell'operatore per riconoscere i modelli prodotti da artefatti comuni come la deglutizione, le perdite e lo smistamento consentirà misurazioni ripetute tempestive per ottenere test di qualità. Ci sono casi in cui l'oscillometria viene eseguita a diversi volumi polmonari (ad esempio, in posizione supina). In queste circostanze, tutti i passaggi descritti nel protocollo possono ancora essere applicati.
Mentre l'oscillometria è una modalità più semplice e più rapida di test di funzionalità polmonare, si verificheranno errori nelle misurazioni, e quindi nell'interpretazione, se si verificano deviazioni dal protocollo standardizzato e passaggi di controllo della qualità. Il nostro protocollo si basa sul dispositivo utilizzato presso il nostro centro. La conduzione dell'oscillometria sarà la stessa su tutti i dispositivi. Tuttavia, ci saranno differenze nell'aspetto tecnico della calibrazione e delle applicazioni software. Si consiglia ai lettori di seguire il manuale per i diversi strumenti.
L'oscillometria è più veloce e più facile da eseguire rispetto alla spirometria. Inoltre, i bambini piccoli e gli adulti con deficit linguistico, fisico e / o cognitivo che impediscono la capacità di eseguire le manovre espiratorie forzate necessarie per la spirometria possono ancora eseguire l'oscillometria come viene condotta durante la normale respirazione. In alcuni centri, l'oscillometria ha soppiantato la spirometria come strumento di screening iniziale per le malattie polmonari. Migliorare la formazione nella conduzione dell'oscillometria faciliterà la sua più ampia applicazione come strumento diagnostico e garantirà il controllo di qualità dei test condotti.
Sebbene l'oscillometria sia una tecnica facile e veloce, sono necessari controlli di qualità per garantire misurazioni accurate e riproducibili. Seguendo le linee guida internazionali, i dati di ricerca e di oscillometria clinica possono essere interpretati in modo appropriato in modo che i risultati possano essere applicati a diverse popolazioni di pazienti.
Disclosures
CWC ha ricevuto commissioni di conversazione per webinar supportati da Thorasys Thoracic Medical Systems Inc. e spese di consulenza da Theravance Biopharma, Inc.
Acknowledgments
Lo studio è stato finanziato da CIHR-NSERC Collaborative Health Research Projects (CWC), Pettit Block Term grant (CWC), The Lung Health Foundation e Canadian Lung Association - Breathing as One: Allied Health Grant (JW). Ringraziamo i numerosi partecipanti ai nostri studi di ricerca sull'oscillometria che ci hanno permesso di sviluppare competenze nella conduzione dell'oscillometria.
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/ |
References
- Bates, J. H., Irvin, C. G., Farre, R., Hanto, sZ.
- King, G. G., et al. Technical standards for respiratory oscillometry. European Respiratory Journal. 55 (2), 1900753 (2020).
- 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).
- Pride, N. B. Forced oscillation techniques for measuring mechanical properties of the respiratory system. Thorax. 47 (4), 317-320 (1920).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Bates, J. H., Maksym, G. N.
- 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).
- 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).
- 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).
- Lipworth, B. J., Jabbal, S. What can we learn about COPD from impulse oscillometry. Respiratory Medicine. 139, 106-109 (2018).
- 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).
- 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).
- 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).
- Wei, X., et al. Impulse oscillometry system as an alternative diagnostic method for chronic obstructive pulmonary disease. Medicine. 96 (46), 8543 (2017).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Jetmalani, K., et al. Peripheral airway dysfunction and relationship with symptoms in smokers with preserved spirometry. Respirology. 23 (5), 512-518 (2018).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Frantz, S., et al. Impulse oscillometry may be of value in detecting early manifestations of COPD. Respiratory Medicine. 106 (8), 1116-1123 (2012).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Berger, K. I., et al. Distal airway dysfunction identifies pulmonary inflammation in asymptomatic smokers. ERJ Open Research. 2 (4), (2016).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Sugiyama, A., et al. Characteristics of inspiratory and expiratory reactance in interstitial lung disease. Respiratory Medicine. 107 (6), 875-882 (2013).
- 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).
- 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).
- 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).
- Calverley, P. M. A., Farré, R. Oscillometry: old physiology with a bright future. European Respiratory Journal. 56 (3), 2001815 (2020).
- 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).
- Toronto General Pulmonary Function Laboratory. Toronto General Pulmonary Function Laboratory Policies and Procedures Manual. , (2022).
- Graham, B. L., et al.
- 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).
- Oostveen, E., et al. Respiratory impedance in healthy subjects: baseline values and bronchodilator response. European Respiratory Journal. 42 (6), 1513-1523 (2013).
- Brown, N. J., et al. Reference equations for respiratory system resistance and reactance in adults. Respiratory Physiology and Neurobiology. 172 (3), 162-168 (2010).
- Nowowiejska, B., et al. Transient reference values for impulse oscillometry for children aged 3-18 years. Pediatric Pulmonology. 43 (12), 1193-1197 (2008).
