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呼吸オシロメトリーを実施するための標準操作プロトコルを実証し、主要な品質管理と保証手順を強調しています。
呼吸オシロメトリーは、肺機能検査の異なるモダリティであり、肺力学に関する情報を提供するために臨床および研究の場でますます使用されています。呼吸オシロメトリーは、潮汐呼吸の3つの許容可能な測定を介して行われ、最小限の禁忌で行うことができる。認知障害または身体障害のためにスパイロメトリーを実施できない幼児および患者は、通常、オシロメトリーを完了することができる。呼吸オシロメトリーの主な利点は、患者の協力が最小限で済み、従来の肺機能検査よりも小さな気道の変化を検出する際により敏感であることです。商用デバイスが利用可能になりました。更新された技術ガイドライン、標準運用プロトコル、品質管理/保証ガイドラインが最近公開されました。参照値も利用できます。
私たちは、正式な呼吸オシロメトリートレーニングプログラムと標準操作プロトコルを実装する前後に、オシロメトリーテスト監査を実施しました。我々は、完了した試験の品質の改善を観察し、許容可能で再現可能な測定の数が大幅に増加した。
現在の論文は、外来患者の環境で呼吸オシロメトリーを実施するための標準的な操作プロトコルを概説し、実証しています。品質管理は測定の正確性にとって重要であるため、推奨される欧州呼吸器学会(ERS)ガイドラインに従って、許容可能で再現可能な品質測定を確保するための重要なステップを強調します。潜在的な問題や落とし穴についても、技術的なエラーを解決するための提案とともに議論されます。
呼吸オシロメトリーは、肺のインピーダンスを測定し、呼吸力学の変化1、特に末梢肺および小さな気道、従来の肺機能検査では十分に評価されない肺の領域に対して絶妙に敏感です。
ここ数年、商用機器の入手可能性と最新の技術的および品質管理/保証基準2,3により、臨床および研究目的でのオシロメトリーの使用が増加しています。しかし、今日まで、肺機能様式のレパートリーにおける日常的な試験ではないが、この技術は、その臨床的有用性の認識が高まるにつれて、より広く使用されるようになることが期待されている。呼吸オシロメトリーの全体的な目標は、現在のスパイロメトリーおよびプレチスモグラフィーの方法では識別できない、正常な呼吸中の呼吸力学の測定および肺機能の評価を提供することである。オシロメトリーは、非常に若い人、高齢者、またはスパイロメトリーに必要な強制的な呼気操作が不可能な認知障害の患者で行うことができるため、従来の肺機能検査よりも他の利点を提供します。さらに、オシロメトリーは、ノーズクリップを着用しながら自発的に呼吸できる人なら誰でも行うことができます。標準的な肺機能検査とは異なり、白内障、腹腔内または心臓胸部手術後、急性心筋梗塞および心不全後に禁忌ではない。最後に、現在利用可能なオシロメトリー装置のいくつかはポータブルであり、診療所やオフィスの設定、ベッドサイド、または職場など、診断ラボ以外の環境で使用することができます。
オシロメトリーは、多周波振動圧力波1,2,4,5,6に対する総呼吸インピーダンス(Zrs)を測定します。インピーダンスは、呼吸抵抗(Rrs)とリアクタンス(Xrs)の複素和で構成されます。Rrsは気道の抵抗を反映しており、健康状態において周波数に大きく依存しません4,7,8。小さな気道疾患では、Rrsは周波数依存性になり、より低い周波数でより増加する5,9,10ので、5〜19Hz(R5−19)または5〜20Hz(R5−20)の間の周波数におけるRrsの差は、肺の異なる領域における小さな気道閉塞および換気の不均一性を示す10,11,12.Xrsは、呼吸器系の弾性インピーダンスと慣性インピーダンスのバランスを測定します。より低い周波数(例えば、5〜11Hz)では、Xrsは肺および胸壁組織の剛性または弾性を反映する13、14。より高い周波数では、Xrsは伝導気道内の気柱の慣性によって支配される。共振周波数(Fres)は、弾性リアクタンスと慣性リアクタンスの大きさが等しい点です。AX は Xrs の統合インデックスであり、5 Hz ~ Fres の間の Xrs 対周波数グラフの下の面積として計算されます。AXには伸縮の単位があり、換気と連動する肺の容積に反比例します。AXは、制限的なプロセスと周辺不均一性とともに増加します。X5はますます陰性になり、AXとフレスは閉塞性肺疾患と制限性肺疾患の両方で増加します4,5。これらのメトリックの説明については、図 1 を参照してください。
当初は小児の肺機能の測定に焦点を当てていましたが、オシロメトリーは成人でも有用な臨床情報を提供するという新たなデータを示しています。臨床現場でますます使用されている15、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。オシロメトリーは閉塞性肺疾患において最も広範囲に研究されており、喘息コントロール31,32,33,34,35、症状との良好な相関23,34、および慢性閉塞性肺の早期検出36,37,38に関してスパイロメトリーよりも優れた診断情報を提供することが見出されている。病気 (COPD).私たちのグループは、肺移植後の移植片損傷を追跡するために、オシロメトリーがスパイロメトリーよりも敏感であることを示しました46。いくつかの研究は、Xrs、特に5Hzにおける平均吸気および呼気リアクタンスの差が、間質性肺疾患(ILD)の制限的欠陥を喘息およびCOPD47と区別し、肺線維症および肺気腫の複合をILDのみと区別できることを示した48,49。図2は、正常、制限性、および閉塞性の肺疾患の典型的なオシロメトリーパターンを示しています。肺機能モニタリングのための現在の検査様式のいくつかを補完し、潜在的に置き換えるために、肺機能検査の別の日常的な様式としてオシロメトリーを実装することへの関心が高まっています50,51。
我々は、オシロメトリーが肺疾患のスクリーニング、既知の閉塞性および制限性肺疾患を有する患者の追跡調査、および肺移植後の場合に有用であることを示唆している。市販のデバイスは、2歳の子供での使用に適しています。さらに若い人口52を対象とした研究が進行中であり、分野が成長するにつれて、乳児や新生児を評価することが可能になるかもしれません。
現在の原稿の目標は、国際標準操作プロトコルと品質管理ガイドラインに従って、オシロメトリーの適切な実施に関する臨床医、技術者、および研究担当者のためのトレーニングマニュアルを提供することです。ほとんどの市販のオシロメータのフットプリントが小さいため、オシロメトリーは複数の設定で実装できます。概説されているプロトコルは、肺機能検査室、医師事務所、診療所の設定、および職場の産業保健ユニットなどの他の外来患者の設定に適しています。
呼吸オシロメトリー研究は、大学保健ネットワーク研究倫理委員会(REB#17-5373、17-5652および19-5582)によって承認された。書面によるインフォームドコンセントは、オシロメトリー試験の前に参加者から得られた。
メモ:このビデオは、オシロメトリーの標準的な操作手順の概要を示しています。当研究室ではソラシス胸部メディカルシステムズ社製の装置を使用していますが、その技術はメーカーを問わず同じです。ソフトウェアプログラムは、異なる市販の肺活量計がデータ収集と表示のための独自の独自のソフトウェアを持っているのと同じように、メーカーごとに異なります。以下のプロトコルは、すべての呼吸オシロメトリー装置に適用可能です。読者は、商用デバイスのマニュアルに誘導され、デバイスのソフトウェアに関する特定の指示を参照します。
1. 事前検査患者のスクリーニング/準備
2. 設備・材料の準備
3. 患者様への備え
4. ソフトウェアのセットアップ
メモ:個々の手順については、製造元の取扱説明書を参照してください。
5. テスト手順
6. アクセスの受容性と再現性
7. 消毒
8. 結果報告
メモ: 詳細については、 図 3 を参照してください。
9. 品質管理・品質保証
2017年10月17日から2018年4月6日まで、197件のオシロメトリー試験のうち、第1回品質保証・品質管理(QA/QC)監査を実施しました3。すべてのオペレータは、1時間のセミナーとオンサイトテストで患者を検査する前に訓練を受けましたが、10(5.08%)の許容できないおよび/または再現不可能な測定値が特定されました。これらの測定値は、咳、舌閉塞、および最初に提案されたERSガイドラインに従って15%を超えるCoVのために除外された52。生物学的品質管理(BioQC)は定期的には実施されていなかった。研究担当者は、追加のオシロメトリートレーニングを受け、適切なERSガイドラインと医療プロフェッショナリズムが整っていることを確認するための標準操作プロトコルを開発しました。試験装置と手順を検証するためのツールであるBioQCの重要性は、定期的なBioQC試験を実施するよう促された研究担当者に強調されました。3 その後のQA/QC監査で改善が見られました。2018年4月9日から2019年6月30日までに実施された1930回のオシロメトリーテストのうち、無効な測定値であったのは3つ(0.0016%)のみでした。これらは15%を超えるCoVを有していた。2019年7月2日から2020年3月12日までの間に、1779回のオシロメトリー試験が実施され、声門閉鎖、空気漏れ、CoVが15%を超える測定値を含む9回(0.005%)が受け入れられないと考えられました。追加情報については、 表 1 を参照してください。
2018年4月のBioQCの強化以降、研究担当者は定期的にBioQCを実施しています。当センターでは、健康な禁煙者4名が最初の2週間、毎日オシロメトリーを実施し、当研究室の2台のオシロメトリー装置において、Rrs間の変動係数±10%の上限と下限(≤2SDまたは標準偏差)の平均を持つ最低10回の測定値を収集しました。2021年8月30日、BioQC測定値が個人の平均±2SDから外れているのを観察しました。観察されたR5は3.36 cmH2O·s/L(白丸)で、最新の20回の録音からのR5平均は4.95 cmH2O.s/L ±2SD(点線の下限は4.03、上限は5.86;図4)。2人目の個体は、同じ日に同じオシロメトリー装置でBioQCオシロメトリーを実施し、観察されたR5測定も平均±2SD外であった。これらの知見は、手順ではなく機器に関連する問題を示している。その後、製造元に連絡し、デバイスを修理のために送りました。デバイスの返却後、BioQCは2021年10月15日に繰り返し、私たちの研究室でデバイスを再配置する前に、個人のR5測定範囲内にあることを確認しました。
図1:インピーダンス対周波数の発振と、抵抗曲線(実線)とリアクタンス曲線(点線)、および測定が行われる周波数(各曲線の実線と白丸)を示しています。 リアクタンスの面積(AX、斜線の面積)、共振周波数(フレス。X)、および5Hz〜19Hzの間の抵抗(R5〜19;両面矢印)が例示されている。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図2:正常(A)、制限性(B)および閉塞性(C)肺疾患間の典型的なオシロメトリーパターンの違い。 なお、制限性疾患(B)におけるリアクタンス曲線(白丸、点線)の右方向シフト、抵抗曲線の上方シフト(実丸及び線)を伴う閉塞性振動図(C)のトランペット状のパターン、R5-19の増加、抵抗曲線の下方及び右方向のシフト(破線;白丸)。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図3:当院におけるオシロメトリー報告のための標準テンプレート。 標準化されたX-Y軸を使用してオシログラムを表示し、関連する気管支拡張器の前後の測定値を異なる色で強調表示して、結果の解釈を容易にします。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図4:2020年5月から2021年11月までの1人の個人からのR5測定値の生物学的品質管理(BioQC)要約。 2021年8月30日に個体の平均(実線灰色線)±2SD(点線)の外側(白丸)に落ちた測定値が観察された。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
最初の監査 | 第2回監査 | 第3回監査 | |
2017年10月17日~2018年4月6日 | 2018年4月9日~2019年6月30日 | 2019年7月2日~2020年3月12日 | |
有効 | 187 | 1927 | 1770 |
無効です | 10 | 3 | 9 |
表1:3つの時点におけるオシロメトリー試験の受容性の比較
職員は、最初の監査に続いてオシロメトリーの実施に関するリフレッシュトレーニングを受けました。また、肺機能検査室でのオシロメトリーの実施のための標準操作プロトコルも実装しました。許容可能な品質管理を満たすテストの割合の大幅な改善が起こり、時間の経過とともに維持されました。これらの結果は、標準運用プロトコルと品質管理ガイドラインを開発し、遵守することの有効性を示しています。
補足表1. スパイロメトリーの禁忌53,54この表をダウンロードするにはここをクリックしてください。
補足表2. 気管支拡張剤肺機能テストのための保留時間53,54この表をダウンロードするにはここをクリックしてください。
補足表3. 気管支拡張剤気管支チャレンジテストのための保留時間53,55この表をダウンロードするにはここをクリックしてください。
高品質のオシロメトリー測定における重要なステップは、患者、機器、およびオペレータの領域に分類できます。収集された測定値が安静時の機能的残留量であるように、患者がリラックスして快適であることを保証することが重要です。患者の姿勢は非常に重要です。患者が両足を踏まずに地面に直立して座っていることを確認してください。頬と顎のサポートの実施、ノーズクリップの適切な配置、マウスピースの周りに唇が密閉されていることを確認することで、シャントや空気漏れが排除されます1,2,3。機器は、使用する前に校正および検証する必要があります。オペレータは、許容可能な記録と許容できない記録を認識し、許容できない測定値またはアーティファクトの根本的な原因をトラブルシューティングして、報告された測定値がCoV ≤10%1,2,3であることを保証することができなければなりません。品質管理と保証は、オシロメトリー装置が検証されるだけでなく、テストの品質も保証するために維持されなければなりません。
嚥下、漏れ、シャントなどの一般的なアーティファクトによって生成されるパターンを認識するようにオペレータを訓練すると、品質テストを取得するためのタイムリーな繰り返し測定が可能になります。オシロメトリーが異なる肺容積(例えば、仰臥位)で行われる場合がある。このような状況でも、プロトコルで説明されているすべての手順を適用できます。
オシロメトリーは肺機能検査のより簡単で迅速なモダリティですが、標準化されたプロトコルおよび品質管理ステップからの逸脱が発生した場合、測定の誤り、したがって解釈が発生します。私たちのプロトコルは、私たちのセンターで使用されるデバイスに基づいています。オシロメトリーの実施は、デバイス間で同じです。ただし、キャリブレーションとソフトウェアアプリケーションの技術的側面には違いがあります。読者は、さまざまな楽器のマニュアルに従うことをお勧めします。
オシロメトリーは、スパイロメトリーよりも高速で実行が簡単です。さらに、スパイロメトリーに必要な強制的な呼気操作を実行する能力を妨げる言語、身体的、および/または認知障害を有する幼児および成人は、通常の呼吸中に行われるようにオシロメトリーを依然として行うことができる。いくつかのセンターでは、オシロメトリーが肺疾患の初期スクリーニングツールとしてスパイロメトリーに取って代わりました。オシロメトリーの実施に関するトレーニングを強化することで、診断ツールとしての幅広い応用が容易になり、実施されたテストの品質管理が保証されます。
オシロメトリーは迅速かつ簡単な技術ですが、正確で再現性のある測定を保証するには品質管理が必要です。国際的なガイドラインに従うことで、研究および臨床オシロメトリーデータを適切に解釈し、所見を異なる患者集団に適用できます。
CWCは、Thorasys Thoracic Medical Systems Inc.が支援するウェビナーの講演料と、Theravance Biopharma, Inc.からコンサルティング料を受け取っています。
この研究は、CIHR-NSERC Collaborative Health Research Projects(CWC)、Pettit Block Term Grant(CWC)、The Lung Health Foundation、Canadian Lung Association - Breathing as One: Allied Health Grant(JW)から資金提供を受けた。オシロメトリーの研究研究の多くの参加者に感謝し、オシロメトリーの実施に関する専門知識を開発することができました。
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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