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우리는 호흡기 오실로메트리를 수행하기 위한 표준 작동 프로토콜을 시연하여 주요 품질 관리 및 보증 절차를 강조합니다.
호흡 오실로메트리는 폐 역학에 관한 정보를 제공하기 위해 임상 및 연구 환경에서 점점 더 많이 사용되는 폐 기능 테스트의 다른 방식입니다. 호흡 오실로메트리는 조수 호흡에 대한 세 가지 허용 가능한 측정을 통해 수행되며 최소한의 금기 사항으로 수행 할 수 있습니다. 인지 또는 신체적 장애로 인해 폐활량 측정을 수행 할 수없는 어린 어린이와 환자는 일반적으로 오실로메트리를 완료 할 수 있습니다. 호흡기 오실로메트리의 주요 장점은 최소한의 환자 협력이 필요하며 기존의 폐 기능 검사보다 작은 기도의 변화를 감지하는 데 더 민감하다는 것입니다. 이제 상용 장치를 사용할 수 있습니다. 업데이트된 기술 지침, 표준 운영 프로토콜 및 품질 관리/보증 지침이 최근에 게시되었습니다. 참조 값도 사용할 수 있습니다.
우리는 공식적인 호흡기 오실로메트리 훈련 프로그램 및 표준 작동 프로토콜을 구현하기 전후에 오실로메트리 테스트 감사를 실시했습니다. 우리는 완료된 테스트의 품질이 향상되는 것을 관찰했으며, 수용 가능하고 재현 가능한 측정 횟수가 크게 증가했습니다.
현재 논문은 외래 환자 환경에서 호흡기 오실로메트리를 수행하기 위한 표준 작동 프로토콜을 간략하게 설명하고 시연합니다. 우리는 품질 관리가 측정 정확도에 중요하기 때문에 권장되는 유럽 호흡기 협회 (ERS) 지침에 따라 수용 가능하고 재현 가능한 품질 측정을 보장하기위한 주요 단계를 강조합니다. 잠재적 인 문제와 함정은 기술적 인 오류를 해결하기위한 제안과 함께 논의됩니다.
호흡 오실로메트리는 폐의 임피던스를 측정하고 호흡 역학의 변화1, 특히 전통적인 폐 기능 검사에 의해 잘 평가되지 않는 말초 폐 및 소기도, 폐 영역에 절묘하게 민감합니다.
지난 몇 년 동안 상용 장치의 가용성과 업데이트 된 기술 및 품질 관리 / 보증 표준2,3으로 인해 임상 및 연구 목적으로 오실로메트리의 사용이 증가했습니다. 그러나 현재까지 폐 기능 양식의 레퍼토리에서 일상적인 테스트는 아니지만이 기술은 임상 적 유용성에 대한 인식이 높아짐에 따라 더 널리 사용될 것으로 예상됩니다. 호흡 오실로메트리의 전반적인 목표는 정상적인 호흡 및 폐 기능의 평가 중에 호흡 역학의 측정을 제공하는 것입니다, 즉 폐활량 측정 및 흉막 조영술의 현재 방법으로는 식별 할 수 없습니다. Oscillometry는 매우 젊은, 노인 또는 폐활량 측정에 필요한 강제 호기 기동이 불가능한인지 장애 환자에서 수행 할 수 있기 때문에 전통적인 폐 기능 검사보다 다른 이점을 제공합니다. 또한, 오실로메트리는 코 클립을 착용하는 동안 자발적으로 호흡 할 수있는 사람에게서 수행 될 수 있습니다. 표준 폐 기능 검사와 달리 백내장, 복강 내 또는 심흉부 수술 후 또는 급성 심근 경색 및 심부전 후 금기가 아닙니다. 마지막으로, 현재 사용 가능한 여러 오실로메트리 장치는 휴대가 가능하며 클리닉 및 사무실 설정, 침대 옆 또는 작업장을 포함하여 진단 실험실 외부의 환경에서 사용할 수 있습니다.
오실로메트리는 다중 주파수 진동 압력 파 1,2,4,5,6 에 대한 총 호흡 임피던스(Zrs)를 측정합니다. 임피던스는 호흡 저항(Rrs)과 리액턴스(Xrs)의 복잡한 합으로 구성된다. Rrs는 기도의 저항을 반영하며 건강에서 주파수 독립적입니다4,7,8. 작은 기도 질환에서 Rrs는 주파수 의존적이 되고 낮은 주파수에서 더 많이 증가하여5,9,10, 따라서 5 ~ 19 Hz (R5-19) 또는 5 및 20 Hz (R5-20) 사이의 주파수에서 Rrs의 차이는 폐의 다른 영역에서 작은 기도 폐쇄 및 환기의 이질성을 나타냅니다 10,11,12 . Xrs는 호흡기의 탄성 및 관성 임피던스의 균형을 측정합니다. 더 낮은 주파수(예를 들어, 5 내지 11Hz)에서, Xrs는 폐 및 흉벽 조직의 강성 또는 엘라스텐스를 반영한다13,14. 더 높은 주파수에서, Xrs는 전도 기도에서 공기 컬럼의 관성에 의해 지배된다. 공진 주파수(Fres)는 탄성과 관성 리액턴스의 크기가 동일한 지점입니다. AX는 Xrs의 적분 지수이며 5Hz와 Fres 사이의 Xrs 대 주파수 그래프 아래의 영역으로 계산됩니다. AX는 엘라스탄스 단위를 가지며 환기와 통신하는 폐의 부피와 반비례합니다. AX는 제한적인 공정과 주변 불균질성에 따라 증가합니다. X5는 점점 더 부정적으로 변하는 반면, AX와 Fres는 폐쇄성 및 제한성 폐 질환 모두에서 증가한다4,5. 이러한 메트릭을 보려면 그림 1을 참조하십시오.
처음에는 어린이의 폐 기능 측정에 중점을 두었지만 새로운 데이터는 오실로메트리가 성인에게도 유용한 임상 정보를 제공한다는 것을 보여줍니다. 임상 환경에서 점점 더 많이 사용되고 있습니다.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. 오실로메트리는 천식 조절31,32,33,34,35, 증상과의 더 나은 상관관계23,34, 만성 폐쇄성 폐의 조기 발견 36,37,38과 관련하여 폐활량 측정법보다 더 나은 진단 정보를 제공하는 것으로 밝혀진 폐쇄성 폐 질환에서 가장 광범위하게 연구되어 왔습니다. 질병 (COPD). 우리 그룹은 폐 이식 후 이식편 손상을 추적하기위한 폐활량 측정보다 오실로메트리가 더 민감하다는 것을 보여주었습니다46. 여러 연구에 따르면 Xrs, 특히 5Hz에서의 평균 흡기 및 호기 반응의 차이는 간질성 폐 질환 (ILD)의 제한적인 결함을 천식 및 COPD47과 구별 할 수 있으며 결합 폐 섬유증과 폐기종을 ILD 전용48,49와 구별 할 수 있습니다. 그림 2는 정상, 제한적 및 폐쇄성 폐 질환에 대한 전형적인 오실로메트리 패턴을 보여줍니다. 폐 기능 모니터링을위한 현재의 테스트 방식 중 일부를 보완하고 잠재적으로 대체하기 위해 폐 기능 검사의 또 다른 일상적인 양식으로 오실로메트리를 구현하려는 관심이 증가하고 있습니다50,51.
우리는 오실로메트리가 폐 질환의 스크리닝, 알려진 폐쇄성 및 제한적인 폐 질환 환자의 추적 관찰 및 폐 이식 후 유용하다는 것을 제안합니다. 상업용 장치는 2 세 미만의 어린이에게 사용하기에 적합합니다. 더 젊은 인구에 대한 연구가 진행 중이며52, 분야가 성장함에 따라 유아와 신생아를 평가하는 것이 가능할 수 있습니다.
현재 원고의 목표는 국제 표준 운영 프로토콜 및 품질 관리 지침에 따라 임상의, 기술자 및 연구 인력을위한 오실로메트리의 적절한 수행에 대한 교육 매뉴얼을 제공하는 것입니다. 대부분의 상용 오실로미터의 설치 공간이 작기 때문에 오실로메트리는 여러 설정에서 구현할 수 있습니다. 설명 된 프로토콜은 폐 기능 실험실, 의사 사무실, 클리닉 설정 및 직장 직업 보건 단위와 같은 기타 외래 환자 설정에 적합합니다.
호흡기 삼투압 측정법 연구는 대학 건강 네트워크 연구 윤리위원회 (REB # 17-5373, 17-5652 및 19-5582)의 승인을 받았습니다. 오실로메트리 검사 전에 참가자들로부터 서면 동의를 얻었습니다.
참고: 이 비디오에서는 오실로메트리의 표준 작동 절차를 간략하게 설명합니다. 우리 실험실은 Thorasys Thoracic Medical Systems Inc에서 제조 한 장치를 사용하지만 기술은 제조업체에 관계없이 동일합니다. 소프트웨어 프로그램은 서로 다른 상업용 폐활량계가 데이터 수집 및 디스플레이를위한 고유 한 독점 소프트웨어를 가지고있는 것과 같은 방식으로 제조업체마다 다릅니다. 아래의 프로토콜은 모든 호흡기 오실로메트리 장치에 적용 가능합니다. 독자는 상용 장치의 설명서로 이동하고 장치의 소프트웨어에 관한 특정 지침을 참조하십시오.
1. 사전 검사 환자 검진/준비
2. 장비/재료 준비
3. 환자 준비
4. 소프트웨어 설정
주: 개별 지침은 제조업체의 사용 설명서를 참조하십시오.
5. 시험 절차
6. 접근 수용 가능성 및 재현성
7. 소독
8. 결과 보고
참고: 자세한 내용은 그림 3을 참조하십시오.
9. 품질 관리/품질 보증
2017년 10월 17일부터 2018년 4월 6일까지 197개의 오실로메트리 테스트3에 대한 최초의 품질 보증/품질 관리(QA/QC) 감사를 실시했습니다. 모든 작업자가 1 시간 세미나 및 현장 테스트로 환자를 테스트하기 전에 교육을 받았지만 10 (5.08 %)은 받아 들일 수 없거나 재현 할 수없는 측정이 확인되었습니다. 이러한 측정은 기침, 혀 폐쇄 및 CoV가 처음 제안된 ERS 지침52에 따라 15% 초과로 인해 제외되었습니다. 생물학적 품질 관리(BioQC)는 정기적으로 수행되지 않았다. 연구 인력은 추가적인 오실로메트리 교육을 받았고 적절한 ERS 지침과 의료 전문성을 보장하기 위해 표준 운영 프로토콜을 개발했습니다. 테스트 장비 및 절차를 검증하는 도구인 BioQC의 중요성은 정기적인 BioQC 검사를 수행하도록 상기시킨 연구 인력에게 강조되었습니다. 3 후속 QA/QC 감사에서 개선 사항이 발견되었습니다. 2018년 4월 9일부터 2019년 6월 30일까지 실시된 총 1930건의 오실로메트리 검사 중 단 3건(0.0016%)의 검사만이 유효하지 않은 측정이었다. 이들은 CoV가 15 % 이상이었습니다. 2019년 7월 2일부터 2020년 3월 12일까지 1779건의 오실로메트리 검사가 수행되었으며 로티스 폐쇄, 공기 누출 및 CoV가 15% 이상인 측정을 포함하여 9건(0.005%)이 허용되지 않는 것으로 간주되었습니다. 자세한 내용은 표 1을 참조하십시오.
2018년 4월 BioQC가 강화된 이후 연구진은 BioQC를 정기적으로 실시했습니다. 우리 센터에서는 네 명의 건강한 금연 개인이 초기 2 주 동안 매일 오실로메 메트리를 실시하여 실험실의 두 오실로메트리 장치에서 Rrs 간의 변동 계수 ±10 %의 상한 및 하한 (≤2SD 또는 표준 편차)이있는 평균으로 최소 10 개의 측정을 수집했습니다. 2021년 8월 30일, 우리는 개인의 평균 ±2SD를 벗어나는 BioQC 측정을 관찰했습니다. 개인이 관찰 한 R5는 3.36cmH2O · / L (열린 원)이었고 가장 최근의 20 개의 녹음 중 R5 평균은 4.95cmH2O.s / L ±2SD (하한선이 4.03이고 상한이 5.86 인 점선; 그림 4). 두 번째 개인은 동일한 오실로메트리 장치로 같은 날 BioQC 오실로메메트리를 수행했으며, 관찰된 R5 측정도 평균 ±2SD를 벗어났습니다. 이러한 발견은 절차보다는 기기와 관련된 문제를 나타냅니다. 그 후, 제조업체에 연락하고 수리를 위해 장치를 보냈습니다. 장치가 반환되면 BioQC는 2021 년 10 월 15 일에 실험실에 장치를 재배치하기 전에 개인의 R5 측정 범위 내에 있는지 확인하기 위해 반복되었습니다.
그림 1: 저항 곡선(실선) 및 리액턴스 곡선(점선)을 갖는 임피던스 대 주파수 오실로그램 및 측정이 수행되는 주파수(각 곡선의 실선 및 개방 원)가 표시됩니다. 리액턴스 영역(AX, 부화 영역), 공진 주파수(Fres. X) 및 5 Hz 내지 19 Hz 사이의 저항(R5-19; 양면 화살표)이 예시된다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2: 정상 (A), 제한적 (B) 및 폐쇄성 (C) 폐 질환 간의 전형적인 오실로메트리 패턴 차이. 제한 질환(B)에서 리액턴스 곡선(개방 원, 점선)의 우측 이동을 주목하고, 저항 곡선(실선 및 선)의 상향 이동을 갖는 폐쇄성 오실로그램(C)의 트럼펫 형상 패턴, R5-19 증가, 및 저항 곡선의 하향 및 우측 이동(파선; 열린 원)을 주목한다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 3: 우리 기관의 오실로메트리를 보고하기 위한 표준 템플릿입니다. 표준화된 X-Y 축을 사용하여 오실로그램을 표시하고 결과의 해석을 용이하게 하기 위해 관련 기관지 확장기 전후 측정을 다양한 색상으로 강조 표시합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 4: 2020년 5월부터 2021년 11월까지 한 개인의 R5 측정치에 대한 생물학적 품질 관리(BioQC) 요약. 개인의 평균 (실선 회색 선) ±2SD (점선)를 벗어나는 측정 값은 2021 년 8 월 30 일에 관찰되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
첫 번째 감사 | 두 번째 감사 | 세 번째 감사 | |
2017년 10월 17일 ~ 2018년 4월 6일 | 2018년 4월 9일 ~ 2019년 6월 30일 | 2019년 7월 2일 ~ 2020년 3월 12일 | |
유효한 | 187 | 1927 | 1770 |
올바르지 않음 | 10 | 3 | 9 |
표 1: 세 시점에서의 오실로메트리 시험 수용도 비교
직원들은 첫 번째 감사 후 오실로메트리를 실시하기 위해 재교육 교육을 받았습니다. 우리는 또한 폐 기능 실험실에서 오실로메트리 수행을위한 표준 운영 프로토콜을 구현했습니다. 수용 가능한 품질 관리를 충족하는 테스트 비율의 상당한 개선이 발생했으며 시간이 지남에 따라 지속되었습니다. 이러한 결과는 표준 운영 프로토콜 및 품질 관리 지침을 개발하고 준수하는 효과를 보여줍니다.
보충 표 1. Spirometry에 대한 금기 사항53,54이 테이블을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 표 2. 기관지 확장제 폐 기능 검사를위한 보류 시간53,54이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 표 3. 기관지 확장자 기관지 챌린지 테스트53,55에 대한 보류 시간 이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
고품질 오실로메트리 측정의 중요한 단계는 환자, 장비 및 운영자의 영역으로 분류할 수 있습니다. 수집된 측정치가 기능적 잔류 부피가 휴식 중이 되도록 환자가 편안하고 편안하게 지낼 수 있도록 하는 것이 핵심입니다. 환자의 자세는 매우 중요합니다. 환자가 다리를 건너지 않고 두 발로 똑바로 앉아 있는지 확인하십시오. 뺨과 턱 지지대의 시행, 코 클립의 양호한 배치, 마우스 피스 주위에 입술을 밀봉하면 션트와 공기 누출이 제거됩니다1,2,3. 장비는 사용 전에 교정 및 검증을 받아야 합니다. 작업자는 허용 가능한 기록과 허용되지 않는 기록을 인식할 수 있어야 하며, 보고된 측정값이 CoV ≤10%1,2,3이 되도록 허용할 수 없는 판독값 또는 인공물의 근본 원인을 해결할 수 있어야 합니다. 품질 관리 및 보증은 오실로메트리 장치의 유효성을 검사할 뿐만 아니라 테스트 품질도 보장하기 위해 유지되어야 합니다.
삼키기, 누출 및 션트와 같은 일반적인 인공물에 의해 생성 된 패턴을 인식하도록 작업자를 교육하면 적시에 반복되는 측정을 통해 품질 테스트를 얻을 수 있습니다. 오실로메트리가 상이한 폐 부피에서(예를 들어, 수핀 위치에서) 수행되는 경우가 있다. 이러한 상황에서는 프로토콜에 설명된 모든 단계가 여전히 적용될 수 있습니다.
오실로메트리는 폐 기능 테스트의 더 쉽고 신속한 양식이지만, 표준화 된 프로토콜 및 품질 관리 단계와의 편차가 발생하면 측정 오류와 해석이 발생합니다. 우리의 프로토콜은 우리 센터에서 사용되는 장치를 기반으로합니다. 오실로메트리의 수행은 장치 간에 동일합니다. 그러나 교정 및 소프트웨어 응용 프로그램의 기술적 측면에는 차이가 있습니다. 독자는 다른 악기에 대한 설명서를 따르는 것이 좋습니다.
오실로메트리는 폐활량측정보다 더 빠르고 쉽게 수행할 수 있습니다. 또한, 폐활량 측정에 필요한 강제 호기 기동을 수행하는 능력을 방해하는 언어, 신체적 및/또는인지 장애를 가진 어린 어린이와 성인은 정상적인 호흡 중에 수행되는 오실로메트리를 여전히 수행 할 수 있습니다. 일부 센터에서는 오실로메트리가 폐활량 측정법을 폐 질환의 초기 검사 도구로 대체했습니다. 오실로메트리 수행에 대한 교육을 강화하면 진단 도구로서의 광범위한 적용을 용이하게하고 수행 된 테스트의 품질 관리를 보장합니다.
오실로메트리는 빠르고 쉬운 기술이지만 정확하고 재현 가능한 측정을 보장하기 위해서는 품질 관리가 필요합니다. 국제 지침을 따르면 연구 및 임상 오실로메트리 데이터를 적절하게 해석하여 연구 결과를 다양한 환자 집단에 적용 할 수 있습니다.
CWC는 Thorasys Thoracic Medical Systems Inc.가 지원하는 웨비나에 대한 연설 비용과 Theravance Biopharma, Inc.의 컨설팅 비용을 받았습니다.
이 연구는 CIHR-NSERC Collaborative Health Research Projects (CWC), Pettit Block Term grant (CWC), The Lung Health Foundation 및 Canadian Lung Association - Breatheas One : Allied Health Grant (JW)가 자금을 지원했습니다. 우리는 오실로메트리 연구에 대한 전문 지식을 개발할 수있게 해준 오실로메트리 연구 연구의 많은 참가자들에게 감사드립니다.
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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