استخدام تقنية التذبذب القسري لتقييم ميكانيكا الجهاز التنفسي لدى البالغين

Summary

نظرا لأن استخدام تقنية التذبذب القسري (FOT) يستخدم بشكل متزايد لتوصيف ميكانيكا الجهاز التنفسي ، فهناك حاجة إلى توحيد الأساليب فيما يتعلق بالمبادئ التوجيهية التقنية الوليدة وتوصيات الشركة المصنعة المختلفة. يتم توفير بروتوكول مفصل بما في ذلك تقييم FOT وتفسيره لحالتين لتسهيل توحيد الأساليب.

Abstract

هناك اهتمام متزايد باستخدام تقنية التذبذب القسري (FOT) أو قياس الذبذبات لتوصيف ميكانيكا الجهاز التنفسي لدى الأفراد الأصحاء والمرضى. يستخدم FOT ، وهو طريقة مكملة لاختبار وظائف الرئة التقليدية ، مجموعة من الترددات المتذبذبة المتراكبة على تنفس المد والجزر لقياس العلاقة الوظيفية بين ضغط مجرى الهواء والتدفق. يوفر هذا التقييم السلبي تقديرا لمقاومة الجهاز التنفسي (Rrs) والمفاعل (Xrs) اللذين يعكسان عيار مجرى الهواء وتخزين الطاقة وتبديدها ، على التوالي. على الرغم من الزيادة الأخيرة في الشعبية والمعايير التقنية المحدثة ، إلا أن الاعتماد السريري كان بطيئا مما يرتبط ، جزئيا ، بعدم وجود توحيد قياسي فيما يتعلق بالحصول على بيانات FOT والإبلاغ عنها. الهدف من هذه المقالة هو معالجة نقص التوحيد القياسي عبر المختبرات من خلال توفير بروتوكول مكتوب شامل ل FOT وفيديو مصاحب. لتوضيح أنه يمكن استخدام هذا البروتوكول بغض النظر عن جهاز معين ، تم استخدام ثلاثة أجهزة FOT منفصلة في أمثلة الحالة وعرض الفيديو. ويهدف هذا الجهد إلى توحيد استخدام وتفسير FOT، وتقديم اقتراحات عملية، فضلا عن تسليط الضوء على الأسئلة المستقبلية التي تحتاج إلى معالجة.

Introduction

تم إدخال تقنية التذبذب القسري (FOT) أو قياس الذبذبات لأول مرة منذ أكثر من 60 ^عاما1 وتوفر قياس ميكانيكا الجهاز التنفسي عبر تذبذبات الضغط المطبقة خارجيا المتراكبة أثناء التنفس المد والجزر. باختصار ، يتم قياس الضغط وتدفق الهواء عند الفم بواسطة محولات الطاقة عبر مجموعة من الترددات. ثم يستخدم التحليل الطيفي لتحديد المعاوقة (Zrs) أو اختلافات السعة والطور بين الضغط وتدفق الهواء عند كل ^تردد2,3. يمثل Zrs مجموع القوى المتعارضة لتذبذبات الضغط ويتميز عادة بمكونات المقاومة (Rrs) والمفاعل (Xrs). يعكس Rrs الخصائص الميكانيكية المتبددة للجهاز التنفسي (تبديد الطاقة) ، في حين يعكس Xrs المرونة الديناميكية والقصور الذاتي للجهاز التنفسي (تخزين الطاقة). يسمح تقييم Zrs عند ترددات التذبذب المتعددة بتقييم توحيد توزيع تدفق الهواء. لمراجعة معالجة إشارات FOT والمبادئ الفسيولوجية والتطبيقات: يرجى الرجوع إلى بيانات فرقة عمل الجمعية الأوروبية للجهاز التنفسي (ERS)^2,4.

FOT ليس بديلا عن قياس التنفس ، بل هو تقييم تكميلي لوظائف الرئة. ومع ذلك، قد يوفر العديد من المزايا مقارنة باختبار قياس التنفس بما في ذلك القياسات التي يتم إجراؤها أثناء تنفس المد والجزر (مستقلة عن الجهد) وإمكانية تقييم الشعب الهوائية البعيدة أو الصغيرة التي لا يمكن إجراؤها باستخدام قياس ^{التنفس5}. ونتيجة لذلك ، اكتسب FOT شعبية كبيرة في إعداد ^{الأطفال6,7} ، وكذلك لتقييم المريض الذي يعاني من أعراض مع قياس التنفس الطبيعي أو المحفوظ8,9,10,11. وقد أظهرت FOT أيضا فائدة سريرية أثناء اختبار استفزاز الشعب الهوائية حيث ترتبط الأعراض بقوة أكبر ب FOT من قياس ^{التنفس12}. علاوة على ذلك ، يتطلب FOT جرعات أقل من العوامل الاستفزازية للشعب الهوائية للحث على اختلافات قابلة للقياس في وظيفة الجهاز ^{التنفسي13}.

في ضوء هذه النتائج ، ارتفع الاهتمام ب FOT للممارسة السريرية والبحوث في السنوات الأخيرة. في الواقع ، وفقا لبحث Scopus الذي أجري في يوليو 2021 عن مصطلحي "تقنية التذبذب القسري" أو "قياس الذبذبات الدافعة" ، ارتفع متوسط عدد المنشورات على FOT من 35 منشورا سنويا (2000-2010) إلى 94 منشورا سنويا (2010-2020). وعلى الرغم من هذه الطفرة في الاهتمام، لم يحظ توحيد معايير الحصول على بيانات FOT والإبلاغ عنها إلا مؤخرا باهتمام أكبر مع المعايير التقنية الأخيرة لقياس الذبذبات ^{التنفسية4}. في الوقت الحاضر ، تتوفر العديد من أنظمة FOT تجاريا والتي تختلف حسب نوع إشارة الضغط (على سبيل المثال ، pseudorandom ، وقطار النبضات) ، وعصر التسجيل ، ونطاق التردد ، والدقة ¹⁴. على الرغم من هذه الاختلافات ، فإن الحصول على بيانات FOT والإبلاغ عنها كما يقوم بها الفني يمكن أن يتبع نهجا عالميا هو محور هذه المخطوطة. وفي هذا الصدد، يتم توفير بروتوكول موحد يتسق مع المعايير التقنية ل ^ERS4. يتم توضيح هذا البروتوكول من خلال أمثلة عملية مع الأبحاث والبيانات السريرية التي تم الحصول عليها في مختبرنا. على وجه التحديد ، ينصب التركيز على تطبيق وتفسير FOT في التقييم السريري لضيق التنفس لدى البالغين.

Protocol

تمت الموافقة على البروتوكول التالي من قبل مجلس المراجعة المؤسسية بجامعة روتجرز. قدم جميع المتطوعين المشاركين في هذه الدراسة موافقة خطية مستنيرة قبل إجراء جميع الاختبارات.

1. التحضير قبل الاختبار

1. قم بتقييم الفرد بحثا عن الحساسية أو الحساسية لمواد مشبك الفم أو الأنف ، وعن ألم الفم أو الوجه الذي يمنع الختم المناسب على لسان الحال ، وعن القدرة على اتباع الإرشادات ، وعن الحساسية المعروفة لعامل توسيع الشعب الهوائية الذي سيتم استخدامه.
2. تأكد من أن الفرد يرتدي ملابس مريحة ويمتنع عن ممارسة أو تناول وجبة ثقيلة قبل الاختبار. ارجع إلى سياسات المختبرات المحلية المتعلقة باستخدام الكافيين أو منتجات التبغ أو أجهزة الاستنشاق قبل الاختبار.
3. قم بإجراء FOT أولا في حالات اختبارات وظائف الرئة المتعددة التي تتطلب نفسا عميقا.
4. قم بإجراء الاختبار في بيئة هادئة ومريحة. إعداد اللوازم والمواد قبل وصول الفرد.
   1. توفير كرسي قابل للتعديل بدون عجلات لضمان أن أقدام الفرد مسطحة على الأرض.
   2. تزويد الفرد بمرشح مضاد للبكتيريا يمكن التخلص منه ومشبك أنف لاستخدامه في الاختبار.
   3. الالتزام بالإجراءات المختبرية المحلية لارتداء معدات الحماية الشخصية عند الاختبار.

2. التحقق مع تحميل اختبار المعاوقة

1. حدد موقع كائن تحميل الاختبار قبل اختبار الفرد.
   ملاحظة: أحمال الاختبار الثابتة هي كائنات توفرها الشركة المصنعة ذات مقاومة معروفة (يفضل أن تكون مزودة بمكونات مقاومة ومرنة وقصور ذاتي) خاصة بكل جهاز. استخدم حمل اختبار بمقاومة تبلغ حوالي 15 هيكتوباسكال·ثانية· ^L-1 ، الذي يتجاوز Zrs المتوقع للبالغين.
2. تأكد من معايرة حمل الاختبار في المصنع (إن وجد).
   ملاحظة: تتطلب بعض أحمال الاختبار إعادة معايرة المصنع سنويا، لذا اتبع البروتوكول الموضح في دليل الجهاز.
   1. راجع الدليل أو اتصل بالشركة المصنعة إذا تم إسقاط حمل الاختبار للتحقق عن طريق الخطأ أو ظهر تالفا بصريا.
3. افتح قائمة المعايرة أو التحقق داخل البرنامج.
4. أدخل جهاز تحميل الاختبار بإحكام في جهاز FOT وأكمل إجراء التحقق وفقا لتوصيات الشركة المصنعة.
5. راجع نتائج التحقق واحفظها.
   ملاحظة: يضمن التحقق الناجح تطابق القيم المقاسة مع حمل الاختبار ضمن تفاوت ≤+10٪ أو ±0.1 hPa·s·s· ^L-1. إذا فشل التحقق أو أعطى أخطاء، تأكد من أن حمل الاختبار قد تم وضعه بشكل صحيح في جهاز FOT وعدم وجود عائق في التدفق. راجع الدليل للحصول على نصائح حول استكشاف الأخطاء وإصلاحها.
6. تحقق من الجهاز باستخدام تحميل الاختبار يوميا أو قبل الاختبار مباشرة.

3. إجراء الاختبار

1. توفير تعليمات موحدة وعرض توضيحي للفرد.
   1. أخبر الفرد بالمدة التقريبية لعملية اقتناء واحدة وعدد النسخ المتماثلة التي سيتم اتخاذها (انظر الخطوة 3.2).
   2. دع الفرد يعرف عن الأحاسيس التي سيختبرها من التذبذبات ، على سبيل المثال ، الرفرفة أو الاهتزازات في الصدر والفم.
   3. دع الفرد يعرف أن الجهاز سيبدأ التذبذبات بعد فترة وجيزة من الملاحظة لتنظيم التنفس.
   4. اطلب من الفرد تجنب البلع خلال فترة الاختبار.
   5. اطلب من الفرد الجلوس في وضع مستقيم مع القدمين مسطحة على الأرض والذقن متجها لأعلى طوال فترة الاختبار.
   6. اطلب من الفرد إنشاء ختم مع الشفاه والأسنان على لسان الحال عبر عرض توضيحي.
   7. اطلب من الفرد الحفاظ على استرخاء اللسان.
   8. اطلب من الفرد وضع راحة اليد المفتوحة بإحكام على الخدين بأطراف الأصابع بالقرب من المعبد والإبهام بعد خط الفك السفلي. اطلب من الفرد الحفاظ على المرفقين ملتهبين قليلا في وضع مريح لضمان توسع الصدر.
   9. اطلب من الفرد الحفاظ على التنفس الهادئ المنتظم على لسان حال حتى يطلب منه الفني التوقف.
2. إجراء جلسة قياس
   1. الالتزام بمعايير النظافة ومكافحة العدوى كما هو موضح لقياس ^{التنفس15}.
   2. قم بتوصيل المرشح المضاد للبكتيريا بالجهاز.
      ملاحظة: استخدم عوامل التصفية التي تفي بإرشادات ATS/ERS بمقاومة <1.5 هيكتوباسكال·s· ^L-1 بمعدل تدفق أقل من 14 لتر / ثانية كما تم التحقق منه من قبل الشركة المصنعة.
   3. قدم التعليمات كما هو موضح في الخطوة 3.1 وتأكد من وضع الفرد بشكل صحيح مع تثبيت مشبك الأنف في مكانه وإغلاق الفم بإحكام حول لسان حال الجهاز.
   4. بعد أن يكمل الفرد عدة دورات تنفسية من التنفس المد والجزر المستقر والسلبي والمريح ، تأكد من أن الجهاز يبدأ تلقائيا في الحصول على البيانات. بدلا من ذلك ، قد يقوم الفني بتشغيل الحصول على البيانات باستخدام البرنامج.
   5. اطلب من الفرد الخروج من لسان الحال بعد الحصول على ثلاثة أنفاس خالية من القطع الأثرية على الأقل خلال عملية اقتناء واحدة.
      ملاحظة: لتحقيق ثلاثة أنفاس خالية من القطع الأثرية ، يوصى بمدة تسجيل لا تقل عن 30 ثانية. ستتوقف بعض إعدادات أجهزة FOT تلقائيا عند مدة تسجيل محددة مسبقا و / أو تحقيق عدد معين من الأنفاس (انظر القسم 4 للحصول على تفاصيل حول تحديد القطع الأثرية).
   6. اضبط فترات الراحة بين قياسات النسخ المتماثل (حوالي 60-90 ثانية) حسب الحاجة لتجنب أي إزعاج جسدي.
3. اختياريا ، قم بتقييم استجابة موسع الشعب الهوائية.
   1. إعطاء السالبوتامول للفرد وفقا للإجراءات المختبرية القياسية لأدوية الهباء الجوي (على سبيل المثال ، جهاز الاستنشاق بالجرعات المقننة ، البخاخات) وانتظر لمدة 15 دقيقة ¹⁶.
      ملاحظة: في حالة استخدام جهاز استنشاق الجرعة المقننة مع فاصل ، قم بإعطاء أربع جرعات منفصلة من 100 ميكروغرام.
   2. كرر نفس الإجراءات كما كان من قبل (انظر الخطوة 3.2) للحصول على نسخ طبق الأصل بعد موسع الشعب الهوائية.

4. تحديد القياسات المقبولة

1. التعرف على القطع الأثرية من خلال الفحص البصري. للقيام بذلك ، راقب العمق (حجم المد والجزر; Vt) ومعدل التنفس (تردد الجهاز التنفسي. fR) في الوقت الفعلي أثناء الاستحواذ لضمان أنماط التنفس المستقرة والهادئة بصريا من التكرار إلى التكرار.
   ملاحظة: لكل نسخة متماثلة، سيتم عرض متوسط Vt أو fR أو منتجها (التهوية الدقيقة، V̇E) داخل البرنامج. قارن هذه القيمة بين النسخ المتماثلة من أجل تقديم ملاحظات فردية حول عمق ومعدل التنفس ، إذا لزم الأمر.
2. افحص النسخة المتماثلة يدويا لاستبعاد القطع الأثرية مثل السعال أو البلع أو التسرب أو غيرها من الانقطاعات في آثار التدفق والضغط التي يمكن عرضها في الوقت الفعلي.
3. تخلص من أي نسخ متماثلة تحتوي على مقاومة سلبية.
4. مراجعة الكشف التلقائي عن البرامج للقطع الأثرية.
   ملاحظة: تستخدم الشركات المصنعة خوارزميات برمجية للكشف عن القطع الأثرية واستبعاد الأنفاس الكاملة أو الجزئية (أي الإلهام وانتهاء الصلاحية). تعرف على الخوارزميات المطبقة وأبلغ عن ذلك عند تلخيص البيانات من جلسة قياس. في كثير من الأحيان ، تتضمن هذه الخوارزميات تحديد Rrs و Xrs وأنماط التنفس خارج النطاقات الفسيولوجية الطبيعية وكذلك القيم المتطرفة عند مقارنة التنفس تلو الآخر.
5. تقييم التباين
   1. احصل على ما لا يقل عن ثلاثة نسخ متماثلة مقبولة (أي تلك التي تحتوي على ≥3 أنفاس خالية من القطع الأثرية). احسب معامل التباين داخل الجلسة (CoV) لإجمالي Rrs عند أدنى تردد (على سبيل المثال، Rrs عند 5 هرتز).
      ملاحظة: يتم حساب CoV باستخدام الصيغة التالية:
      
   2. نظرا لأن CoV المقبول داخل الجلسة للبالغين هو ≤10٪ ، فاحصل على نسخ طبق الأصل إضافية إذا كان CoV >10٪ أو انتقل إلى الخطوة 5 إذا كان CoV ≤10٪.
      ملاحظة: قد يكون تحقيق فيروس كورونا ≤10٪ صعبا لدى الأفراد المصابين بمرض مجرى الهواء.

5. الإبلاغ عن البيانات

1. قم بتضمين التفاصيل التالية عند الإبلاغ عن نتائج FOT.
   1. قم بتضمين اسم الجهاز وطرازه وإصدار البرنامج والشركة المصنعة.
   2. قم بتضمين الشكل الموجي لتردد تحفيز الإدخال (على سبيل المثال ، الضوضاء العشوائية الزائفة ، التردد المتعدد) ونطاق التردد المرتبط بها.
   3. قم بتضمين تفاصيل حول إجراءات مراقبة الجودة الذاتية والتلقائية المستخدمة لتحديد النسخ المتماثلة المقبولة وعدد النسخ المتماثلة الخالية من القطع الأثرية المدرجة.
   4. قم بتضمين قابلية التكرار أو دقة القياس (CoV) والقطع.
2. الإبلاغ عن متوسط القياسات المكررة التي كانت خالية من القطع الأثرية وقدمت CoV ≤10٪ لمعلمات FOT.
   1. الالتزام بمعايير المختبر المتعلقة بمعلمات FOT التي يجب الإبلاغ عنها.
      ملاحظة: في حين أنه لا يوجد حاليا توافق في الآراء بشأن متغيرات FOT التي يجب تضمينها، فإن المعيار التقني ERS يقدم مثالا على المعلمات التي يمكن الإبلاغ عنها كما هو موضح في الجدول 1 لنتائج أمثلة الحالة المعروضة أدناه.
3. استخدم المعادلات المرجعية من السكان الذين تتم دراستهم باستخدام نفس جهاز FOT (إن وجد).
   ملاحظة: تفترض العديد من المعادلات المرجعية تسجيلا دقيقا للعمر والجنس والطول ^{والوزن14}.
4. اختياريا ، أبلغ عن كل من الفرق المطلق والنسبي إذا تم إجراء FOT قبل وبعد موسع الشعب الهوائية. أيضا ، تشمل جرعة من السالبوتامول.

6. مراقبة الجودة والصيانة

1. استخدام برنامج لمراقبة الجودة باستخدام الضوابط البيولوجية (أي ≥2 من الأفراد الأصحاء غير المدخنين) الذي ينطوي على اختبار روتيني على أساس دوري.
   1. وضع خط أساس (متوسط ± SD) من خلال الحصول على 10-20 قياسا متماثلا خاليا من القطع الأثرية في أيام مختلفة (تم الحصول عليها في غضون أسبوعين) من كل مكافحة بيولوجية.
   2. حدد معلمة منخفضة (5 هرتز) ومتوسطة التردد (20 هرتز) للمقاومة والتفاعل لاتباعها لمراقبة الجودة. في الاختبارات الدورية الروتينية اللاحقة ، قارن النتائج بمقاييس خط الأساس.
      ملاحظة: يرجى الرجوع إلى الإرشادات الموصى بها لمختبرات وظائف الرئة17 للحصول على تفاصيل إضافية حول كيفية تقييم معايير ضمان الجودة وسنها. وينبغي أن يعكس تواتر اختبارات المكافحة البيولوجية (أسبوعيا وشهريا مثلا) حجم الاختبار في المختبر.
2. اتبع توصيات الشركات المصنعة بشأن الصيانة الدورية مثل التنظيف وتغيير فلتر الهواء وتحديثات البرامج ومعايرة المصنع.

النتائج

أولا، يتم تقديم حالة شخص بالغ سليم كمثال عملي على الحصول على البيانات وكيفية اختيار الفني للقياسات الفردية للإبلاغ عنها (مثال الحالة 1). ثانيا ، يتم تقديم مثال سريري لمريض تمت إحالته إلى ضيق التنفس غير المبرر لاكتساب FOT قبل وبعد موسع الشعب الهوائية مع التركيز على التفسير (مثال الحالة 2). لاحظ أن أجهزة FOT من مصنعين مختلفين قد استخدمت بشكل هادف في أمثلة الحالات هذه لتوضيح نهج عالمي. وترد تفاصيل إضافية في جدول المواد.

مثال الحالة 1
تم إجراء FOT في أنثى صحية من أصل إسباني تبلغ من العمر 25 عاما (الطول: 164 سم ، الوزن: 84.9 كجم). كان المشارك غير مدخن أبدا ، وحرم من أعراض الجهاز التنفسي ، ولم يكن لديه تاريخ من أمراض الرئة أو أي تاريخ طبي سابق مهم. وكانت قد امتنعت عن تناول الكافيين (≥8 ساعات) وممارسة التمارين الرياضية القوية (≥24 ساعة). وقد خضعت مؤخرا لفحص لقياس التنفس تمت قراءته على أنه طبيعي دون علامات على وجود انسداد أو تقييد: FEV1 / FVC: 0.88 ، _FEV1: 3.30 L (98٪ متوقع) ، و FVC: 3.70 L (97٪ متوقع).

بعد شرح وإظهار إجراءات الاختبار ، تم الحصول على ثلاثة قياسات FOT مع حوالي 1-2 دقيقة بين التسجيلات. لم يحدد الفحص البصري وخوارزمية مراقبة الجودة الخاصة بالبرنامج أي قطع أثرية. ثم تم فحص Rrs عند 5 هرتز للقياسات الثلاثة الأولى لتأكيد CoV داخل الجلسة (القياسات الفردية: 3.06 ، 3.79 ، 3.46 hPa ·s · ^L-1; معدل: 3.44 hPa·s· ^L-1 ، الانحراف المعياري: 0.36 hPa ·s ^L-1 ، CoV = الانحراف المعياري / المتوسط = 0.36 / 3.44 = 0.105 * 100 = 10.5٪).

نظرا لأن CoV للقياسات الثلاثة الأولى كان >10٪ ، كانت هناك حاجة إلى قياسات إضافية. تم الحصول على قياس رابع (Rrs عند 5 هرتز = 3.40 hPa·s· ^L-1) و CoV داخل الجلسة باستخدام جميع القياسات (القياسات الفردية: 3.06 ، 3.79 ، 3.46 ، 3.40 hPa·s· ^L-1; معدل: 3.43 hPa·s· ^L-1; الانحراف المعياري: 0.30 hPa·s· ^L-1; CoV = الانحراف المعياري / المتوسط = 0.30 / 3.43 = 0.087 * 100 = 8.7٪

نظرا لاستيفاء معايير CoV داخل الجلسة ، تم حساب متوسط مؤشرات FOT كمتوسط القياسات. ويوضح الشكل 1 هذه القياسات ويرد ذكرها في الجدول 1. بالإضافة إلى ذلك، لتسهيل المقارنة مع القيم المتوقعة، يعرض الجدول 2 القيم المتوقعة عبر جميع مؤشرات FOT (حيث تتوفر القيم المتوقعة)، والحدود الدنيا للقيم العادية (LLN)، والحدود العليا للقيم العادية (ULN)، والنسبة المئوية من الدرجات المتوقعة وZ باستخدام المعادلات المرجعية القياسية التي تأخذ في الاعتبار العمر والجنس ^{والوزن14}.

مثال الحالة 2
تمت إحالة رجل قوقازي يبلغ من العمر 48 عاما (الطول: 185 سم ، الوزن: 89 كجم) إلى مركزنا لتقييم السعال المزمن وضيق التنفس المجهدة دون سبب واضح (على سبيل المثال ، الأدوية أو أمراض الجهاز التنفسي أو القلب والأوعية الدموية أو الاعتلال المصاحب للصحة العقلية). لم يكن مدخنا أبدا طوال حياته، لكنه أيد التعرض للأبخرة والغازات والغبار والأبخرة خلال فترة نشر عسكرية استمرت 7 أشهر في العراق. تم إجراء اختبار كامل لوظائف الرئة (أي تصوير الجسم ، وقياس التنفس الموسع للشعب الهوائية ، والقدرة على نشر الرئة لأول أكسيد الكربون) وكانت جميع النتائج ضمن الحدود الطبيعية. تم إجراء FOT قبل وبعد 15 دقيقة من إعطاء موسع الشعب الهوائية (4 نفخات من 100 ميكروغرام من السالبوتامول عبر جهاز استنشاق الجرعة المقننة مع فاصل) (الشكل 2). وترد بيانات التجارب الفردية والقيم المتوسطة في الجدول 3 قبل وبعد إدارة موسعات الشعب الهوائية؛ وبما أن كل تجربة كانت مقبولة تقنيا، فإن قياسات موسع الشعب الهوائية قبل وبعد ذلك، فضلا عن اختلافها المطلق والنسبي، ترد في الجدول 4. بالإضافة إلى ذلك ، يتم الإبلاغ أيضا عن القيم المتوقعة ، والنسبة المئوية من المتوقع ، و LLN ، و ULN باستخدام المعادلات المرجعية القياسية التي تأخذ في الاعتبار العمر والجنس ^{والوزن14}.

حددنا المتغيرات المبلغ عنها في الجدول 3 والجدول 4 لتبسيط توضيح مفهومين: 1) تحديد الاستجابات غير الطبيعية مقابل الاستجابات الطبيعية ، و 2) انعكاس موسع الشعب الهوائية. بالنسبة لقياسات Rrs ، تعتبر القيم التي تتجاوز ULN (أي المقاومة المرتفعة) غير طبيعية. هنا ، قبل موسع الشعب الهوائية Rrs عند 4 هرتز (3.32 hPa ·s · ^L-1) يتجاوز ULN (2.59 hPa·s· ^L-1) وهي 155٪ من القيمة المتوقعة ([3.32 / 2.14] * 100 = 155.14). بعد إعطاء موسع الشعب الهوائية ، تم تخفيض Rrs عند 4 هرتز بنسبة 45.78٪ متجاوزا ^{النسبة المئوية} 95 التي أبلغ عنها Oostveen et ^al.14 (أي -32٪ ل Rrs عند 4 هرتز). تشير هذه الاستجابة إلى استجابة إيجابية لموسع الشعب الهوائية في المقاومة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تطبيع القيمة المرصودة بعد موسع الشعب الهوائية (أي أصبحت ممثلة لما يعتبر قيمة طبيعية) وهي 84.1٪ من القيمة المتوقعة ([1.80 / 2.14] * 100 = 84.11).

يتم تفسير Xrs عند 4 هرتز بشكل مختلف حيث أن القيم المرصودة سالبة. لذلك ، فإن القيم غير الطبيعية هي تلك التي تتجاوز LLN (أي تفاعل أكثر سلبية). هنا ، كان لدى الفرد موسع ما قبل الشعب الهوائية (-0.98 hPa·s· ^L-1) وموسع ما بعد الشعب الهوائية (-0.83 hPa·s· ^L-1) القيم التي تزيد عن LLN (-1.11 hPa·s· ^L-1). كان الفرق في موسع ما قبل القصبات مقابل ما بعد القصبات حوالي 15٪ ، وهو أقل ^{من النسبة المئوية} 95 التي أبلغ عنها Oostveen et ^al.14 (أي +33.8٪ في Xrs عند 4 هرتز). لذلك ، تعتبر جميع قيم Xrs طبيعية.

منطقة المفاعل (أو AX) هي المنطقة المتكاملة للمفاعل منخفض التردد ، وبالتالي فهي قيمة موجبة. قيم AX غير الطبيعية هي تلك التي تتجاوز ULN ، مما يعكس المزيد من التفاعل السلبي. مثل Xrs عند 4 هرتز ، موسع ما قبل الشعب الهوائية AX (2.77 hPa ·s · ^L-1) وموسع ما بعد الشعب الهوائية AX (1.23 hPa·s· ^L-1) كلاهما أقل من ULN. على الرغم من حدوث انخفاض بنسبة -55٪ من قيمة موسع الشعب الهوائية قبل إلى ما بعد القصبات الهوائية ، إلا أن هذا يقل ^{عن النسبة المئوية} 95 التي أبلغ عنها Oostveen et ^al.14 (أي -56.0٪ ل AX عند 4 هرتز). إذا أخذنا AX معا ، فإنه يعتبر طبيعيا أيضا.

الشكل 1: مقاومة الجهاز التنفسي (Rrs) والتفاعل (Xrs) كدالة لتردد التذبذب (Hz) لدى شخص بالغ يتمتع بصحة جيدة. يتم رسم متوسط ± SD لجميع النسخ المتماثلة ل Rrs (الدوائر الزرقاء) و Xrs (المربعات الحمراء) عند كل تردد مقاس. تمثل كل نقطة بيانات قياسات التنفس الكلي أو الكامل. تم جمع البيانات باستخدام جهاز يستخدم نوع إشارة أولية شبه عشوائية نسبية في نطاق 5-37 هرتز. يرجى الاطلاع على جدول المواد للحصول على تفاصيل إضافية حول هذا الجهاز. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: تقييم موسع الشعب الهوائية قبل وبعد ذلك. مقاومة الجهاز التنفسي (Rrs ؛ الأزرق) والمتفاعل (Xrs ؛ الأحمر) قبل (الدوائر المفتوحة) وبعد (المثلثات المفتوحة) إدارة موسع الشعب الهوائية. تمثل الخطوط الحمراء المتقطعة الحدود العليا والدنيا للحدود الطبيعية ل Rrs و Xrs ، على التوالي ¹⁴. تم جمع البيانات باستخدام جهاز يستخدم نوع إشارة عشوائية زائفة في نطاق 4-48 هرتز. يرجى الاطلاع على جدول المواد للحصول على تفاصيل إضافية حول هذا الجهاز. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

متغير	تي 1	T2	تي 3	تي 4	متوسط	اس دي
Rrs5	3.06	3.79	3.46	3.40	3.43	0.30
Rrs5 (insp)	3.30	3.45	3.34	3.64	3.43	0.15
Rrs11	2.77	4.02	3.08	2.89	3.19	0.57
Rrs19	2.92	3.71	3.30	3.13	3.27	0.33
Rrs5-19	0.14	0.08	0.15	0.26	0.16	0.08
إكس آر إس5	-0.90	-0.76	-0.69	-0.90	-0.81	0.11
Xrs5 (insp)	-1.44	-0.91	-0.86	-1.08	-1.07	0.26
Xrs5 (إكسب)	-0.63	-0.46	-0.55	-0.77	-0.60	0.13
دلتا Xrs5	-0.81	-0.45	-0.31	-0.31	-0.47	0.24
إكس آر إس11	-0.04	-0.09	0.00	-0.09	-0.06	0.04
إكس آر إس19	0.92	0.86	1.12	0.94	0.96	0.11
إيه إكس	2.83	2.57	2.05	2.98	2.61	0.41
فريس	11.27	11.62	10.99	11.57	11.36	0.29
فاتو	0.90	0.98	0.95	0.61	0.86	0.17

الجدول 1: الإبلاغ القياسي عن معلمات مختارة من VAT: ملخص التجارب. يوضح هذا الجدول جميع عمليات تكرار القياس عبر التجارب (T1-T4) وإحصاءاتها الموجزة (المتوسطات والانحرافات المعيارية (SD)). يتم استخدام متوسط القيم عبر جميع التجارب لتمثيل جلسة الاختبار. يتم سرد المعلمات الشائعة ضمن متغير. يتم توفير المقاومة (Rrs) والتفاعل (Xrs) للأنفاس الكاملة عند 5 و 11 و 19 هرتز ، وكذلك أثناء الإلهام عند 5 هرتز (Rrs5 (insp) و Xrs5 (insp)). وتشمل البارامترات الإضافية المبلغ عنها منطقة التفاعل (AX) عند 5 هرتز، وتردد الرنين (Fres)، وحجم المد والجزر (Vt).

متغير	توقع	ليرة لبنانية	أولن	متوسط خط الأساس	النسبة المئوية المتوقعة	Z النتيجة
Rrs5	3.76	-	4.11	3.43	91%	-0.34
Rrs5 (insp)	-	-	-	3.43	-	-
Rrs11	2.74	-	3.18	3.19	116%	-0.33
Rrs19	3.52	-	3.92	3.27	93%	-0.3
Rrs5-19	0.14	-	-	0.16	118%	0.05
إكس آر إس5	-1.37	-1.50	-	-0.81	59%	1.32
Xrs5 (insp)	-	-	-	-1.07	-	-
Xrs5 (إكسب)	-	-	-	-0.60	-	-
دلتا Xrs5	-	-	-	-0.47	-	-
إكس آر إس11	-0.14	-0.26	-	-0.05	36%	0.22
إكس آر إس19	-	-	-	0.96	-	-
إيه إكس	4.08		5.11	2.61	64%	-0.64
فريس	12.73	-	13.14	11.36	89%	-

الجدول 2: الإبلاغ القياسي عن معلمات مختارة من FOX: المرجع والقيم المتوقعة. ولا يوجد حاليا توافق في الآراء بشأن بارامترات FOT التي ينبغي إدراجها في تقرير أساسي؛ ومع ذلك ، يوفر المعيار الفني ERS مثالا على المعلمات التي يمكن الإبلاغ ^عنها4 ، والتي يتم تضمينها في الجدول المصاحب. يوضح هذا الجدول متوسط قيم القياس المبلغ عنها من جلسة الاختبار بالإضافة إلى القيم المرجعية المصاحبة المتاحة حاليا. يتم سرد المعلمات الشائعة ضمن متغير. يتم توفير المقاومة (Rrs) والتفاعل (Xrs) للأنفاس الكاملة عند 5 و 11 و 19 هرتز ، وكذلك أثناء الإلهام عند 5 هرتز (Rrs5 (insp) و Xrs5 (insp)). وتشمل البارامترات الإضافية المبلغ عنها منطقة التفاعل (AX) عند 5 هرتز والتردد الرنانة (Fres). بالنسبة لتلك المعلمات ذات القيم المرجعية ^{المتاحة14} ، يتم أيضا حساب القيم المتوقعة والنسبة المئوية المتوقعة والحدود الدنيا والعليا للعادي (LLN و ULN) وقيم Z-score.

	موسع قصبي مسبق					موسع ما بعد الشعب الهوائية
متغير	تي 1	T2	تي 3	متوسط	اس دي	تي 1	T2	تي 3	متوسط	اس دي
آر آر إس	3.34	3.21	3.42	3.32	0.11	1.81	1.89	1.69	1.80	0.10
إكس آر إس	-1.25	-0.72	-0.98	-0.98	0.26	-0.42	-1.32	-0.74	-0.83	0.45
إيه إكس	2.50	2.02	2.79	2.44	0.39	0.73	1.95	1.01	1.23	0.64

الجدول 3: تفسير مقاومة التردد المنخفض (Rrs)، والمفاعل (Xrs)، ومنطقة المفاعل (AX): ملخص التجارب. يوضح هذا الجدول جميع عمليات تكرار القياس عبر التجارب (موسع الشعب الهوائية قبل وبعد القصبات) وإحصائياتها الموجزة (المتوسطات والانحرافات المعيارية (SD)). تستخدم القيم المتوسطة في جميع التجارب لتمثيل قيم جلسة الاختبار لمتوسطات خط الأساس (ما قبل موسع الشعب الهوائية) ومتوسطات ما بعد موسع الشعب الهوائية.

متغير	توقع	ليرة لبنانية	أولن	متوسط خط الأساس	النسبة المئوية المتوقعة	متوسط ما بعد دينار بحريني	النسبة المئوية المتوقعة	التغيير المطلق	٪ التغير
آر آر إس	2.14	غير متوفر	2.59	3.32	155%	1.80	84%	1.52	-45.78%
إكس آر إس	-0.97	-1.11	غير متوفر	-0.98	101%	-0.83	86%	-0.15	15.31%
إيه إكس	2.15	غير متوفر	3.08	2.44	113%	1.23	57%	1.21	-49.59%

الجدول 4: تفسير مقاومة التردد المنخفض (Rrs)، والمفاعل (Xrs)، ومنطقة التفاعل (AX): القيم المرجعية والمتوقعة. يتم الإبلاغ عن Rrs و Xrs و AX منخفضة التردد (4 هرتز) جنبا إلى جنب مع القيم المتوقعة المقابلة ، والنسبة المئوية المتوقعة ، والحدود الدنيا (LLN) والعليا (ULN) ^{للطبيعي14}. يتم عرض القياسات قبل (متوسط خط الأساس) وبعد (متوسط BD Post) موسع الشعب الهوائية جنبا إلى جنب مع التغير المطلق والنسبي المقابل (٪ التغيير).

Discussion

يؤكد المعيار الفني الأخير ERS على ^FOT4 على الحاجة إلى مزيد من الدقة وتوحيد القياس. من الضروري الالتزام الوثيق بالعديد من الخطوات الحاسمة قبل الاختبار وأثناءه وبعده. يوصى بإجراء FOT قبل إجراء المزيد من المناورات المعتمدة على الجهد والتي تتطلب نفسا عميقا مثل تخطيط الجسم والقدرة على الانتشار. مطلوب التحقق من المستخدم النهائي من حمل الاختبار مع المعاوقة المعروفة يوميا على الأقل أو مباشرة قبل الاختبار. يمكن للتعليمات الواضحة والمتسقة والدقيقة التي يقدمها الموظفون المدربون أن تقلل من الاختلافات الخارجية في جمع البيانات. يجب على كل مختبر بحثي أو سريري تطوير بروتوكول خاص به لتنفيذ الحد الأدنى من تقنيات التدريب الموصى بها بموجب المبادئ التوجيهية الفنية ل ERS. من الأهمية بمكان أن يتمكن المستخدمون النهائيون خلال كل مناورة من مراقبة وتحديد وتصحيح الأخطاء المحتملة التي قد تتم مواجهتها ، مثل تسرب الفم ، والإغلاق ، والسعال ، وأنماط التنفس غير المستقرة. على الرغم من أنه قد يكون من الصعب تقييم بعض الأخطاء في الوقت الفعلي ، إلا أنه يجب ألا يعتمد المستخدمون النهائيون فقط على الكشف التلقائي من الجهاز المحدد المستخدم. يجب مراجعة المعايير المقبولة التي وضعتها الشركة المصنعة بدقة ، ويجب أن تلتزم المعايير الإضافية ببيانات ERS. على الرغم من أن كل جهاز سيولد تقريرا فريدا ، إلا أن الإبلاغ الموحد عن معلمات FOT ممكن ويمكن أن يسهل المقارنة عبر المختبرات والدراسات. وأخيرا، يجب تنفيذ إجراءات صارمة لمراقبة الجودة، بما في ذلك التقييم الروتيني للمكافحة (الرقابة) البيولوجية الصحية، في كل من البيئات البحثية والسريرية.

سيؤدي الالتزام الصارم ببروتوكول موحد إلى تقليل التباين في الأداء. ومع ذلك ، قد لا يزال تحقيق CoV ≤10٪ أمرا صعبا ، وربما لا يكون ممكنا دائما في أولئك الذين يعانون من مرض مجرى الهواء. يتعين على الفني السعي نحو تقليل التباين إلى الحد الأدنى ، وهناك العديد من الاستراتيجيات التي يجب مراعاتها عندما لا يمكن الحصول على CoV ≤10٪. أولا ، تأكد من الحصول على القياس في ظل ظروف مماثلة لكل نسخة متماثلة. ويشمل ذلك مراقبة وضعية الفرد ووضع يده والالتزام بالتعليمات الأخرى. قد يفكر الفني في تكرار التعليمات الأولية ، وتوفير عرض مرئي إضافي ، وتقديم فترة راحة طويلة للفرد. استنادا إلى الخبرة ، وجد أن السبب الشائع للتباين المفرط يشمل اعتماد وضع جلوس مختلف بين قياسات النسخ المتماثل حيث يمكن للأفراد إعادة وضع أنفسهم لتحقيق وضع أكثر راحة أو إجهاد للوصول إلى لسان الحال. هذا هو الأكثر شيوعا عند استخدام أجهزة FOT المحمولة المصممة ليتم الاحتفاظ بها من قبل الفني حيث لا يتم إصلاح موضع لسان الحال. لمعالجة هذه المشكلة ، يمكن شراء حوامل ذراع مرنة ، مصممة لحمل الأجهزة الإلكترونية مثل الكاميرات ، والتي يمكن تثبيتها بسرعة على مكتب أو طاولة واستيعاب تحديد المواقع الفردية. بعد التأكد من أن الأداء مناسب ومتسق بين قياسات النسخ المتماثل ، يجب على الفني الحصول على نسخ متماثلة إضافية.

على عكس قياس التنفس حيث يوصى بثماني محاولات كحد أقصى لتجنب التعب ، لا يوجد حد أقصى لعدد النسخ المتماثلة الموصى بها ل FOT على الأرجح بسبب نهجها المستقل عن الجهد. في الممارسة العملية، يحصل بعض الباحثين على ما يصل إلى ثمانية قياسات ^مكررة18، ويتم استخدام قاعدة أساسية مماثلة لما يصل إلى 10 قياسات في مختبرنا. يعد تحديد حد أعلى أمرا مهما عمليا لتحديد نهاية جلسة الاختبار. القيام بذلك مهم بشكل خاص للأفراد الذين يعانون من أمراض الجهاز التنفسي حيث قد يعكس فيروس كورونا بنسبة تزيد عن 10٪ عمليات المرض الأساسية بدلا من ضعف الجهد. وصف Harkness et ^al.18 مؤخرا تجربتهم مع هؤلاء المرضى واقترحوا أن الانقطاع الأكثر ليبرالية (CoV يصل إلى 20٪) قد لا يزال من الممكن الإبلاغ عنه للتفسير السريري. يجب على كل عيادة ومختبر أبحاث أن يوازن بين القرارات العملية مثل ضيق الوقت ، وقدرة الممتحن ومستوى التعب ، وكذلك احتمال تحقيق قطع CoV. ويتمثل أحد النهج التي ينبغي مراعاتها في تنفيذ نظام للدرجات. على سبيل المثال، بمجرد الحصول على ما لا يقل عن ثلاثة قياسات مكررة خالية من القطع الأثرية من 10 محاولات كحد أقصى، قم بتطبيق درجة حرف تتوافق مع مستويات CoV - أي "A" ≤10٪؛ "B" > 10٪ و ≤15٪ ؛ "C" > 15٪ و ≤20٪ ؛ و "D" > 20٪. قد تتضمن الاستراتيجيات الإضافية التي يجب مراعاتها تعديل معلمات اكتساب البرامج والأجهزة لتحقيق أنفاس أكثر اكتمالا. على سبيل المثال ، لدى بعض الشركات المصنعة إعدادات لاستيعاب فترات تسجيل أكبر و / أو فترات تسجيل ممتدة لتحقيق أكثر من الحد الأدنى الموصى به من قبل ERS وهو ثلاثة أنفاس كاملة. عند الإبلاغ عن نتائج FOT ، من الضروري الكشف عن جميع معلمات الاستحواذ لتسهيل التفسير والمقارنة مع الأدبيات المنشورة الأخرى. يستمر التحقيق بنشاط في بارامترات الاستحواذ على FOT ومن المرجح أن يؤدي ذلك إلى تعديلات مستقبلية على أداء FOT وقياسه.

في هذه الورقة ، الهدف هو تسليط الضوء على أحدث التقنيات وتطبيق FOT بالإضافة إلى توفير بروتوكول موحد للاختبار لدى البالغين. ومع ذلك ، من المهم الاعتراف بالقيود المرتبطة ب FOT. أولا، قياسات المعاوقة مشبوهة بشكل خاص للقطع الأثرية مثل التأثيرات خارج ^الصدر4. لذلك ، يركز البروتوكول الحالي على تقليل هذا التأثير ، مثل ضمان دعم الخد المناسب أثناء الاستحواذ. بالإضافة إلى ذلك، فإن انقطاع التدفق (على سبيل المثال، اللسان الذي يغطي لسان الحال، والبلع، والتنفس الضال) يحول دون القياس الدقيق ويؤدي إلى عدد أقل من الأنفاس الصحيحة لحسابات ^Zrs19. ثانيا ، على الرغم من أن FOT سهل الأداء من وجهة نظر المريض ، إلا أن تحديد هذه القطع الأثرية وكذلك تفسير المخرجات يمثل تحديا للفني ^{والسريري20}. على سبيل المثال ، تنتج أجهزة FOT الحالية كمية كبيرة من البيانات لتوصيف ميكانيكا الجهاز التنفسي للفرد. ومع ذلك ، فإن ندرة القيم المرجعية والإجماع حول المتغيرات الرئيسية هي عوامل تبطئ اعتمادها السريري. وبالمثل، في حين يوصى بالحصول على ثلاث تجارب خالية من القطع الأثرية على ^الأقل4، إذا أجريت أكثر من ثلاث تجارب ووجدت مقبولة، فلا يوجد توافق في الآراء حاليا بشأن الطرق الموصى بها لاختيار أي من هذه التجارب تستخدم لتمثيل جلسة الاختبار. على هذا النحو ، لا يزال يتم التحقيق بنشاط في الفائدة السريرية ل FOT في مجموعة متنوعة من أمراض مجرى الهواء. وأخيرا، من منظور تقني، هناك عدم تجانس بين مصنعي FOT فيما يتعلق بما يلي: i) الأشكال الموجية للتردد، ii) خوارزميات للكشف عن الأخطاء، و iii) التحليلات بين وداخل التنفس2،²¹،²²،^23،24. ويمكن معالجة الكثير من القيود المذكورة أعلاه باتباع بروتوكول موحد فضلا عن الإبلاغ الشفاف عن بارامترات الإخراج والتسجيل.

تتضمن اختبارات وظائف الرئة تقليديا قياسات لأحجام الرئة وقدراتها، وفعالية تبادل الغازات، الأمر الذي يتطلب تعليمات كبيرة وتعاونا وجهدا من كل من الفاحصين والممتحنين. بالإضافة إلى ذلك ، غالبا ما يتم استنشاق خليط من الغازات بتركيزات مختلفة أثناء المناورات ، والتي قد يعتبرها البعض تقنيات غازية. هذه التناقضات مع FOT ، حيث يتم فحص الخواص الميكانيكية للرئتين مثل Rrs والمرونة والقصور الذاتي باستخدام ترددات تذبذب أقل توغلا. وبالتالي ، يمكن أن يكون FOT بمثابة إضافة مفيدة لتقييم شامل لوظائف الرئة. على سبيل المثال ، قد يوفر FOT رؤية سريرية فريدة في السيناريوهات التي تكون فيها الأعراض غير متناسبة مع اختبار وظائف الرئة التقليدي مثل أولئك الذين يعانون من التعرض المهني و / أو ضيق التنفس غير ^{المبرر9,11}. بالإضافة إلى ذلك ، قد يكون FOT مهما أيضا لفحص أولئك المعرضين لخطر أكبر للإصابة بأمراض الرئة المستقبلية مثل المدخنين بدون أعراض25 وأولئك الذين يعانون من التعرض ^{البيئي26}. وأخيرا، حددت البيانات الأحدث أن FOT قد يكون مفيدا بشكل فريد للمراقبة اليومية لبعض الحالات المرضية مثل تضيق الشعب الهوائية الناجم عن ممارسة ^{الرياضة27} والأعراض الرئوية المرتبطة بالتهاب المفاصل الروماتويدي28. تركز هذه المقالة على تطبيق FOT في السكان البالغين ، على الرغم من أن فائدة FOT السريرية والبحثية قد تم وصفها بشكل جيد في مجموعات الأطفال ^{أيضا29,30}.

وينبغي أن تركز التوجهات المستقبلية للبحوث كذلك على الجوانب التقنية وجوانب الأداء في هذا المجال، مثل توحيد عرض البيانات والإبلاغ عنها، فضلا عن توصيف التباين والتكرار المرتبطين بها. في البيئات السريرية ، يمكن استخدام FOT على نطاق واسع لتقييم ضيق التنفس والكشف المبكر عن أمراض مجرى الهواء المزمنة أو المظاهر الرئوية المرتبطة بالأمراض الجهازية في جميع الفئات العمرية.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Quark i2M	Cosmed	n/a	https://www.cosmed.com/en/products/pulmonary-function/quark-i2m Software (version): PFTSuite (10.0e) Signal Type: Pseudo-random Frequencies (Hz): 4, 6, 8, ..., 48
Resmon Pro	MGC Diagnostics	n/a	https://mgcdiagnostics.com/products/resmon-pro-v3-forced-oscillation-technique Software (version): Pro Full (v3) Signal Type: Pseudorandom, relative primes Frequencies (Hz): 5, 11, 19
Tremoflo C-100	Thorasys	n/a	https://www.thorasys.com/ Software (version): tremfolo (1.0.43) Signal Type: Pseudo-random, relative primes Frequencies (Hz): 5, 11, 14, 17, 19, 23, 29, 31, 37