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Dimostriamo un protocollo operativo standard per condurre l'oscillometria respiratoria, evidenziando le principali procedure di controllo e garanzia della qualità.
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.
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.
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
2. Preparazione di attrezzature/materiali
3. Preparazione del paziente
4. Configurazione del software
NOTA: fare riferimento al manuale di istruzioni del produttore per le istruzioni individuali.
5. Procedura di prova
6. Accettabilità e riproducibilità dell'accesso
7. Disinfezione
8. Comunicazione dei risultati
NOTA: per informazioni dettagliate, fare riferimento alla Figura 3 .
9. Controllo qualità/garanzia qualità
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.
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.
CWC ha ricevuto commissioni di conversazione per webinar supportati da Thorasys Thoracic Medical Systems Inc. e spese di consulenza da Theravance Biopharma, Inc.
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.
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/ |
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