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

Summary

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

Abstract

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

Introduction

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

أثناء زفير الخاضعة لمراقبة، يمكن رسم تركيز CO₂ ضد إجمالي حجم الزفير. في بداية زفير، امتلأ الفضاء الميت غازات الغلاف الجوي. وينعكس هذا في المرحلة الأولى من الزفير CO₂ الشخصية حيث يوجد مبلغ غير قابل للكشف من أول أكسيد الكربون₂ (الشكل 1، أعلى). المرحلة الثاني ويمثل الانتقال إلى الغاز السنخية، حيث يحدث تبادل الغازات وأول أكسيد الكربون₂ الوفيرة. وحدة التخزين في منتصف "المرحلة الثانية" هو حجم المساحة الميت التشريحية (ت_د). المرحلة الثالثة تحتوي على غاز السنخية. لأن الخطوط الجوية مع أقطار مختلفة فارغة بمعدلات مختلفة، منحدر "المرحلة الثالثة" (S) يوفر معلومات حول توحيد الخطوط الجوية. منحدر أشد انحدارا من "المرحلة الثالثة" تشير إلى أقل شجرة موحدة مجرى الهواء الدانية إلى القصيبات المحطة الطرفية، أو تعتمد على الحمل الحراري إينهوموجينيتي². في الحالة حيث قد تغيير اضطراب معدل إنتاج₂ CO، وإجراء مقارنات بين الأفراد، يمكن تقسيم المنحدر من المنطقة الواقعة تحت المنحنى إلى تطبيع للاختلافات في التمثيل الغذائي (NS أو المنحدر طبيعية). كابنوجرافي الحجمي وقد استخدمت سابقا لتقييم التغيرات في حجم الخطوط الجوية ويلي التوحيد الهواء الملوثات التعرض^3،،من^45،6.

ويخضع نقل الغاز في الرئة الحراري ونشرها. التدابير تبييض نفسا واحدة تعتمد اعتماداً كبيرا على تدفق الهواء والقيمة المقاسة الخامس_د يحدث عند حدود نشر الحراري. تغيير معدل التدفق من زفير أو استنشاق السابقة تغيير الموقع لأن حدود⁷. كابنوجرافي أيضا تعتمد اعتماداً كبيرا على حجم الرئة السابقة مباشرة للمناورة. وحدات تخزين أكبر من الرئة انتفخ الخطوط الجوية، أسفر عن القيم الأكبر من الخامس_د⁸. حل واحد جعل القياس دائماً في نفس الرئة الحجم – الوظيفية عادة ما تكون القدرات المتبقية (FRC). البديلة، والموصوفة هنا، كابنوجرافي الحجمي زوجين مع بليثيسموجرافي ضغطي، بغية الحصول على العلاقة بين ت_د وحجم الرئة. ثم ينفذ المشارك المناورة في معدلات التدفق المستمر، بينما يتراوح حجم الرئة. وهذا لا يزال يسمح لتدابير كابنوجرافيك الكلاسيكية في المجلس الثوري لفتح، ولكن أيضا للعلاقة بين حجم الرئة وحجم قتلى الفضاء وبين حجم الرئة وتجانس المستمدة. والواقع أن القيمة المضافة لاقتران كابنوجرافي مع بليثيسموجرافي يأتي من القدرة على اختبار الفرضيات حول ديستينسيبيليتي شجرة الخطوط الجوية وعلاقة بنية-وظيفة الرئة. وهذا قد يكون أداة قيمة للمحققين تهدف إلى قياس تأثير ميكانيكا الطيران مقابل الامتثال الرئة والستانس على وظائف الرئة في السكان الصحية والمريضة^9،10،11 . وعلاوة على ذلك، تمثل حجم الرئة المطلقة التي تنفذ القياسات الحجمية كابنوجرافيك يسمح للمحققين لوصف آثار الظروف التي يمكن أن تغير من حالة تضخم الرئة، مثل السمنة، الرئة زرع الأعضاء، أو تدخلات مثل الربط جدار الصدر. وفي نهاية المطاف قد الحجمي كابنوجرافي فائدة سريرية في العناية المركزة الإعداد^12،13.

Protocol

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

1-المعدات

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

2-بليثيسموجرافي

ملاحظة: بليثيسموجرافي ضغطي هو أداة سريرية الموصوفة جيدا وتتم باستخدام المعدات التجارية وفقا لبيانات توافق في الآراء بشأن توحيد الرئة حجم القياسات^14،15. عند الضرورة، يتم مقارنة تدفقات الرئة ووحدات التخزين للقيم المتوقعة من مجموعة بيانات المسوح و جولدمان وبيكلاكي¹⁶ المضمنة في البرنامج بليثيسموجراف.

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

3-الحجمي كابنوجرافي

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

1. قبل المتابعة، تتناول المتغيرات في الجدول 1 وتعديلها إذا لزم الأمر. من المهم أن هذه المتغيرات هي تعديل خلال مرحلة تصميم الدراسة وثم عقد مستمر طوال مدة الدراسة.
   1. قبل البدء في وضع بروتوكول تجريبي جديد، الحرص على دقة قياس وقت التأخير بين محلل الغاز، الذي يقيس تركيز₂ أول أكسيد الكربون، وبنيوموتاتش، الذي يقيس تدفق. هذا يسمح لشركة₂ وتدفق الإشارات محاذاة.
   2. قياس وقت التأخير تجريبيا مع تيار من أول أكسيد الكربون 5%₂. إرفاق خط الغاز محبس الحنفية، متبوعاً بلسان.
   3. فتح في محبس الحنفية، إدخال الغاز بمعدل 10 لتر/دقيقة تحدد الوقت يعني تأخير بين الاستجابة لمحلل بنيوموتاتش والغاز ما يزيد على 10 محاكمات والدخول في الماكرو.
   4. المحافظة على وقت تأخير ثابت بالحفاظ على معدل أخذ العينات محلل. وقت التأخير اعتماداً كبيرا على معدل أخذ العينات من محلل الغاز ومن الأهمية بمكان أن هذا يظل ثابتاً من خلال التجربة وبين المشاركين.
2. تحديد ثلاثة "قنوات" لجمع حجم تدفق والزفير CO₂ (%). تدفق والزفير CO₂ (%) مدخلات تناظرية وحجم المتكاملة تدفق.
   1. التأكد من أن يتم قياس التدفق وأول أكسيد الكربون₂ (%) مباشرة من محلل بنيوموتاتش والغاز وأن يحسب حجم المتكاملة التدفق. ويبين الشكل 3 أن هذه يتم جمعها في القنوات 1 و 2، و 6.
3. معايرة محلل الغاز قبل كل استعمال. وتشمل أجهزة الاستشعار₂ س إذا كان هذا قياس.
   1. صفر المحلل بغاز خامل. الصف معايرة 100% (< الملوث 0.01 ٪) ن₂ أو أنه يجوز أن تستخدم، على الرغم من أن الهليوم المفضل للنتروجين قد تكون ملوثة بكميات ضئيلة من الأكسجين. وضع أنبوب تجفيف في كيس أو الاتصال بدائرة الاختلاط. تدفق حقيبة أو الدائرة بغاز خامل بمعدل على الأقل 10 لتر/دقيقة ينبغي الحرص لا للضغط النظام كهذا يمكن أن يؤثر على المعايرة.
   2. الفيضانات في حقيبة أو الدائرة بغاز خامل لتحل محل س₂ وأول أكسيد الكربون في_2- بمجرد تثبيت تركيزات المعروضة CO₂ وس₂ ، ضبط المقابض صفر حتى كلاهما قراءة صفر.
   3. كرر مع 6% CO₂ وغرفة الهواء (20.93% O₂) كالغازات المعايرة. عندما يستقر تركيز الغاز المطلوب، ضبط مقبض تمتد لتتناسب مع تركيز الغاز المعايرة.
   4. إعادة فحص غاز خامل والغازات المعايرة وضبط الصفر وتمتد حتى كلاهما % هو دقيقة.
4. معايرة بنيوموتاتش ساخنة وفقا لإرشادات الشركة المصنعة.
   1. باختصار، تسمح بنيوموتاتش الحارة إلى 37 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة على الأقل قبل الدراسة.
   2. حدد من القائمة المنسدلة من تدفق القناة (القناة 1) وحدد خيار القائمة سبيروميتير فوق الصفر إلى الصفر في بنيوموتاتش. الانتهاء من تحديد حسنا.
   3. الاتصال مباشرة حقنه 3 لتر إلى بنيوموتاتش استخدام محول تدفق الرئيسي. تسليط الضوء على التنفس المعايرة. مرة أخرى، حدد من القائمة المنسدلة لقناة تدفق. حدد Spirometer تدفق | معايرة، اكتب في 3 لتر، وحدد حسنا"\.
   4. فحص المعايرة عن طريق حقن 3 لتر في بنيوموتاتش في اختلاف معدلات تدفق (0-4 L/s، 4-8 لتر/s، و 8-12 L/s). ينبغي أن يكون الفرق من 3 لتر أقل من 5%.
5. جمع هذه المناورة، ضمان أن يتم جمع اثنين الأنفاس متسلسلة وأنها مصنوعة بنفس معدل التدفق.
   1. مدرب الموضوع إلى القيام بمناورة واحدة تتألف من اثنين من أزواج من الأنفاس – نفسا تدريب ونفسا للتحليل. ويرد هذا بيانيا في الشكل 1 (أسفل).
   2. وخلال المناورة، مدرب المشاركين لمتابعة تدفق دليل على شاشة الكمبيوتر. قد مدرب المحقق في هذا الموضوع بالإشارة إلى "يستنشق الآن" أو "الزفير الآن".
   3. إجراء المناورة حيث أن هناك اثنين من أزواج من هذه الأنفاس في مناورة واحدة. زفير الأول من المناورة هو 3 s والثاني هو النظر س. 5 إضافة مقاوم في خط مع لسان من أجل تسهيل تدفق الزفير لعنصر التحكم. مقاومة مع 5 سم ح₂س/L/s للمقاومة عادة جيد التحمل.
      ملاحظة: من المهم أن إذا تم استخدام مقاوم، يتم استخدامه طوال فترة الدراسة، وكذلك لكل مشارك لأنه يزيد الضغط الفم ومجرى الهواء، التي يمكن أن تغير مجرى الهواء القطر. من المهم أيضا أن المشاركين لم "نفخة" على الخدين، وهذا يزيد من مساحة ميتة.
6. بروتوكول القياس
   1. إرشاد المشاركين للجلوس مباشرة مع كلا القدمين على الأرض، وطرح مقاطع الآنف في الآنف ووضع الفم على لسان.
   2. تنفس مدرب مشارك لإكمال مدة دقيقة واحدة على الأقل من المد والجزر. هذا هو اتخاذ تدابير لوظيفة التمثيل الغذائي ويسمح للمشاركين لتعريف أنفسهم بلسان. بعد دقيقة واحدة، التوقف عن جمع البيانات.
   3. وبعد ذلك، مدرب المشاركين إلى اختلاف حجم المد والجزر، مع أخذ أما العادي، أصغر أو أكبر من الأنفاس المد العادي. وهذا ما يضمن أن يتم الحصول على كابنوجرامس كميات مختلفة من الرئة
   4. مدرب مشارك أن هم ينبغي الانتقال إلى القيام بمناورة كابنوجرام حالما يرون تتبع تدفق تظهر على الشاشة الخاصة بهم.
   5. استئناف جمع البيانات عند نقطة عشوائية في دورة مشارك الجهاز التنفسي. وهذا يسمح للقياسات في أحجام مختلفة من الرئة.
   6. وأخيراً، مدرب لأداء الصعداء في نهاية كل مناورة، الاسترخاء عضلات التنفس تماما. وهذا يسمح للمجلس الثوري لفتح يحدد.
   7. التوقف عن جمع البيانات. كرر الخطوات 3.6.3-3.6.5 حتى يتم إكمال هذه المناورات على الأقل 6-8 (12-16 زوجاً من الأنفاس للتحليل).

4. تحليل البيانات

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

النتائج

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

<...

Discussion

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

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