강제 진동 기술(FOT)의 사용이 호흡기 역학의 특성화에 점점 더 활용됨에 따라 초기 기술 지침 및 다양한 제조업체의 권장 사항에 대한 방법을 표준화할 필요가 있습니다. 방법의 표준화를 용이하게 하기 위해 두 가지 사례에 대한 FOT 평가 및 해석을 포함한 자세한 프로토콜이 제공됩니다.
건강하고 병든 개별에 있는 호흡 역학을 특성화하기 위하여 강제 진동 기술 (FOT) 또는 진동의 사용에 대한 관심이 증가하고 있습니다. FOT는 전통적인 폐 기능 테스트에 대한 보완적인 방법으로 조수 호흡에 겹쳐진 다양한 진동 주파수를 사용하여 기도 압력과 흐름 사이의 기능적 관계를 측정합니다. 이 수동 평가는 기도 구경과 에너지 저장 및 소멸을 각각 반영하는 호흡기 내성(Rrs) 및 반응(Xrs)의 추정치를 제공합니다. 최근 인기가 증가하고 기술 표준이 업데이트되었음에도 불구하고 FOT 데이터의 수집 및 보고에 관한 표준화가 부족한 것과 관련된 임상 채택이 느렸습니다. 이 문서의 목표는 FOT및 동반 비디오에 대한 포괄적인 서면 프로토콜을 제공하여 실험실 전반에 걸친 표준화부족을 해결하는 것입니다. 특정 장치에 관계없이 이 프로토콜을 활용할 수 있음을 설명하기 위해 사례 예제 및 비디오 데모에 3개의 별도의 FOT 장치가 사용되었습니다. 이러한 노력은 FOT의 사용 및 해석을 표준화하고, 실질적인 제안을 제공하고, 해결해야 할 향후 질문을 강조하기 위한 것입니다.
강제 진동 기술(FOT) 또는 진동법은 60년 전에 처음 도입되었으며 조수 호흡 중에 겹쳐진 외부적으로 적용된 압력 진동을 통해 호흡기 역학의 측정을 제공합니다. 간단히 말해서, 압력과 기류는 주파수의 범위에 걸쳐 트랜스듀서에 의해 입에서 측정됩니다. 스펙트럼 분석은 각 주파수2,3에서 임피던스 (Zrs) 또는 압력과 기류 사이의 진폭 및 위상 차이를 결정하는 데 사용됩니다. Zrs는 압력 진동에 반대하는 힘의 합을 나타내며 일반적으로 저항 (Rrs) 및 반응 (Xrs)의 구성 요소를 특징으로합니다. Rrs는 호흡기(에너지 소멸)의 기계적 특성을 반영하는 반면 Xrs는 호흡기 시스템의 동적 엘라스트및 관성을 반영합니다(에너지 저장). 여러 진동 주파수에서 Zrs 평가를 통해 공기 흐름 분포의 균일성을 더욱 평가할 수 있습니다. FOT 신호 처리, 생리 원리 및 응용 프로그램에 대한 검토: 유럽 호흡기 학회(ERS) 태스크 포스 성명서2,4을 참조하십시오.
FOT는 폐 기능의 보완적인 평가인 폐법을 대체하는 것이 아닙니다. 그러나 조수 호흡(노력 독립적) 동안 수행되는 측정과 폐계로는 불가능하지 않은 탈실 또는 작은 기도를 평가할 수 있는 가능성을 포함하여 첨탑 테스트에 비해 몇 가지 이점을 제공할 수 있습니다. 그 결과, FOT는 소아 설정6,7에서 상당한 인기를 얻었으며, 정상 또는 보존된 폐로를 가진 증상 환자의 평가를 위해8,9,10,11로 상당한 인기를 얻고 있다. FOT는 또한 증상이 spirometry12보다 FOT와 더 강하게 연관되는 기관지 도발 테스트 중에 임상 유틸리티를 입증했습니다. 더욱이, FOT는 호흡기 기능13에 있는 측정 가능한 다름을 유도하기 위하여 기관지 자극제의 더 낮은 복용량을 필요로 합니다.
이러한 사실 인정에 비추어, 임상 사례 및 연구를 위한 FOT에 대한 관심은 최근 몇 년 동안 급증했습니다. 실제로 2021년 7월 ‘강제 진동 기법’ 또는 ‘충동 진동법’이라는 용어에 대한 Scopus 검색에 따르면 FOT의 평균 발행건수는 연간 35건(2000-2010년)에서 연간 94건(2010-2020년)으로 증가했습니다. 이러한 관심의 급증에도 불구하고 FOT 데이터의 수집 및 보고 표준화는 최근 호흡기 Oscillometry4에 대한 ERS 기술 표준으로 더 큰 관심을 받고 있습니다. 현재, 여러 FOT 시스템은 압력 신호 유형(예: 의사 랜덤, 임펄스 의 열차), 기록 시대, 주파수 범위 및 resolution14에 따라 다양한 상용으로 사용할 수 있습니다. 이러한 차이에도 불구하고 기술자가 수행한 FOT 데이터의 수집 및 보고는 현재 원고의 초점인 보편적인 접근 방식을 따를 수 있습니다. 본 명세서에서, ERS 기술 표준4와 일치하는 표준화된 프로토콜이 제공됩니다. 이 프로토콜은 실험실에서 획득한 연구 및 임상 데이터를 가진 실용적인 예를 통해 설명됩니다. 구체적으로, 초점은 성인 호흡 곤란의 임상 평가에서 FOT의 적용 및 해석에 있습니다.
FOT4의 최근 ERS 기술 표준은 측정의 엄격함과 표준화의 필요성을 강조합니다. 테스트가 필요하기 전, 도중 및 테스트 후에 몇 가지 중요한 단계를 준수하십시오. FOT는 신체 plethysmography 및 확산 용량과 같은 심호흡을 필요로하는 더 많은 노력에 의존하는 기동 전에 수행하는 것이 좋습니다. 알려진 임피던스와 테스트 부하의 최종 사용자 검증은 적어도 매일 또는 테스트 직전에 필요합니다. 숙련된 직원이 제공하는 명확하고 일관되며 정확한 지침은 데이터 수집의 외장 적 변동을 최소화할 수 있습니다. 각 연구 또는 임상 실험실은 ERS 기술 지침에 의해 권장 되는 최소한의 코칭 기술을 구현 하는 자체 프로토콜을 개발 해야 합니다. 각 기동 하는 동안 최종 사용자가 관찰 할 수 있는 중요 하다, 식별, 그리고 발생할 수 있는 잠재적인 오류를 수정, 입 누출 등, glottic 폐쇄, 기침, 그리고 불안정 한 호흡 패턴. 특정 오류는 실시간으로 평가하기 어려울 수 있지만 최종 사용자는 사용되는 특정 장치의 자동 감지에만 의존해서는 안 됩니다. 제조업체가 설정한 허용 가능한 기준을 철저히 검토해야 하며 추가 기준은 ERS 문을 준수해야 합니다. 각 장치는 고유한 보고서를 생성하지만 FOT 매개 변수에 대한 표준화된 보고가 가능하며 실험실 및 연구 전반에 걸쳐 비교를 용이하게 할 수 있습니다. 마지막으로, 건강한 생물학적 통제의 일상적인 평가를 포함하여 엄격한 품질 관리 절차는 연구 및 임상 설정 모두에서 수행되어야 합니다.
표준화된 프로토콜을 엄격하게 준수하면 성능의 가변성을 최소화할 수 있습니다. 그러나, CoV≤10%를 달성하는 것은 아직도 어려울 수 있고, 기도 질병을 가진 사람들에서 항상 가능하지않을 지도 모릅니다. 가변성을 최소화하기 위해 노력하는 것은 기술자의 의무이며 CoV ≤10%를 얻을 수 없는 시기를 고려해야 할 몇 가지 전략이 있습니다. 첫째, 각 복제에 대해 유사한 상황에서 측정을 획득해야 합니다. 여기에는 개인의 자세, 손 배치 및 기타 지침을 준수하는 것이 포함됩니다. 기술자는 초기 지침을 반복하고, 추가 시각적 데모를 제공하고, 개인에게 장기간 휴식 간격을 제공하는 것을 고려할 수 있습니다. 경험에 기초하여, 과도한 가변성에 대한 일반적인 이유는 개인이 마우스 피스에 도달하기 위해 더 편안한 위치 또는 변형을 달성하기 위해 자신을 재배치 할 수있는 복제 측정 사이의 다른 앉아 위치를 채택 포함 발견된다. 이는 마우스피스의 위치가 고정되지 않은 기술자가 보관하도록 설계된 휴대용 FOT 장치를 사용할 때 가장 일반적입니다. 이 문제를 해결하기 위해 카메라와 같은 전자 장치를 보관하도록 설계된 유연한 암 마운트를 구입할 수 있으며, 이는 책상이나 테이블에 신속하게 고정하고 개별 포지셔닝을 수용할 수 있습니다. 복제 측정 간에 성능이 적절하고 일관된지 확인한 후 기술자는 추가 복제를 획득해야 합니다.
피로를 피하기 위해 최대 8번의 시도를 권장하는 첨로메트리와 달리, FOT에 권장되는 최대 복제 횟수는 노력 독립적 인 접근 방식 때문에 사용할 수 없습니다. 실제로 일부 조사관은 최대 8개의 복제 측정18을 획득하며, 실험실에서 최대 10개의 측정값에 대한 유사한 척도가 사용됩니다. 상한을 설정하는 것은 테스트 세션의 끝을 정의하는 데 실질적으로 중요합니다. 이렇게 하는 것은 10% 이상 CoV가 가난한 노력 보다는 근본적인 질병 프로세스를 반영할 수 있는 호흡기 질병을 가진 개별을 위해 특히 관련시입니다. Harkness et al.18은 최근 이러한 환자 집단에 대한 자신의 경험을 설명하고 더 자유로운 컷오프 (CoV 최대 20 %)가 여전히 임상 해석을 위해 보고 될 수 있음을 시사했습니다. 각 클리닉과 연구 실은 시간 제약, 수험자의 능력 및 피로 수준과 같은 실질적인 결정과 CoV 차단을 달성 할 가능성 사이에서 균형을 맞추어야합니다. 고려해야 할 한 가지 방법은 채점 시스템의 구현입니다. 예를 들어, 최대 10회 시도에서 적어도 3개의 아티팩트 없는 복제 측정값을 받으면 CoV 수준에 해당하는 문자 등급(즉, ‘A’ ≤10%)을 적용합니다. ‘B’> 10% 및 ≤15%; ‘C’> 15% 및 ≤20%; ‘D’는 20%>. 고려해야 할 추가 전략에는 보다 완전한 호흡을 달성하기 위해 소프트웨어 및 하드웨어 획득 매개 변수를 수정하는 것이 포함될 수 있습니다. 예를 들어, 일부 제조업체는 ERS권장 최소 3회 이상의 완전한 호흡을 달성하기 위해 더 큰 기록 기간 및/또는 확장된 기록 시대를 수용할 수 있는 설정을 갖습니다. FOT 결과를 보고할 때, 해석및 다른 출판된 문헌과의 비교를 용이하게 하기 위해 모든 획득 매개 변수를 공개하는 것이 필수적입니다. FOT 획득 파라미터는 지속적으로 적극적으로 조사되고 있으며 향후 FOT 성능 및 측정을 수정할 가능성이 높습니다.
이 논문에서 목표는 FOT의 최신 기술과 응용 프로그램을 강조하고 성인에서 테스트를위한 표준화 된 프로토콜을 제공하는 것입니다. 그러나 FOT의 관련 한계를 인식하는 것이 중요합니다. 첫째, 임피던스 측정은 특히 흉부 영향과 같은 유물로 의심됩니다4. 따라서 현재 프로토콜은 획득 시 적절한 뺨 지원을 보장하는 등 이러한 영향력을 최소화하는 데 중점을 둡니다. 또한, 흐름의 중단(예: 마우스피스를 덮는 혀, 삼키기, 잘못된 호흡)은 정확한 측정을 배제하고 Zrs 계산19에 대한 유효한 호흡을 줄입니다. 둘째, FOT는 환자의 관점에서 수행하기 쉽지만, 이러한 유물을 식별하고 출력을 해석하는 것은 기술자와 임상의20에 대한 도전이다. 예를 들어, 현재 FOT 장치는 개인의 호흡기 역학을 특성화하기 위해 상당한 양의 데이터를 생성합니다. 그러나 주요 변수에 대한 기준 값과 합의의 빈약성은 임상 채택을 늦추는 요인입니다. 마찬가지로, 적어도 세 개의 유물없는 시험을 얻는 것이 좋습니다 동안4, 세 개 이상의 시험이 수행되고 허용 발견되는 경우, 이러한 시험 중 어느 시험이 시험 세션을 나타내는 데 사용되는지 선택하는 권장 방법에 대한 현재 의합의는 없습니다. 이와 같이 다양한 기도 질환에서 FOT의 임상실용이 지속적으로 활발하게 조사되고 있다. 마지막으로, 기술적 관점에서 볼 때, 다음과 관련하여 FOT 제조업체에 걸쳐 이질성이 있습니다: i) 주파수 파형, ii) 오류 감지알고리즘, iii) 호흡 간 분석2,21,22,23,24. 전술한 많은 제한 사항은 표준화된 프로토콜뿐만 아니라 출력 및 기록 매개 변수의 투명한 보고에 따라 해결될 수 있다.
폐 기능 테스트는 전통적으로 폐 량 및 용량의 측정, 그리고 시험관과 수험자 모두의 상당한 지침, 협력 및 노력이 필요한 가스 교환의 효율성을 포함합니다. 또한, 다양한 농도에서 가스의 혼합물은 종종 기동 하는 동안 흡입, 일부 침략 적인 기술을 고려할 수 있습니다. 이러한 대조는 Rrs, elastance 및 불성과 같은 폐의 기계적 특성이 덜 침습적 진동 주파수를 사용하여 검사되는 FOT와 대조됩니다. 따라서 FOT는 포괄적인 폐 기능 평가에 유용한 추가 역할을 할 수 있다. 예를 들면, FOT는 현상이 직업 노출 및/또는 설명할 수 없는 dyspnea9,11를 가진 것과 같은 전통적인 폐 기능 시험과 불균형한 시나리오에 있는 유일한 임상 통찰력을 감당할 수 있습니다. 추가적으로, FOT는 또한 무증상 흡연자와 같은 미래 폐 질병을 위한 고위험에 그(것)들을 검열하기 위해 중요할 지도 모릅니다25 및 환경 노출을 가진 사람들26. 마지막으로, 최근 자료에 따르면 FOT는 운동유발 기관지 수축(27)과 류마티스 관절염 관련 폐 증상과 같은 특정 질환 상태를 일상적인 모니터링에도 유일히 유용할 수 있음을 확인했습니다. 현재 기사는 FOT의 임상 및 연구 유틸리티가 소아 인구뿐만 아니라 29,30에서 잘 설명되었지만 성인 인구에서 FOT의 응용 프로그램에 중점을 둡니다.
향후 연구의 방향은 데이터 프레젠테이션 및 보고 표준화와 같은 FOT의 기술적 및 성능 측면뿐만 아니라 관련 가변성 및 반복성을 특성화하는 데 중점을 두어야 합니다. 임상 환경에서 FOT는 모든 연령대에서 만성 기도 질환 또는 전신 질환 관련 폐 증상의 호흡 곤란 및 조기 발견에 널리 사용될 수 있습니다.
The authors have nothing to disclose.
이 작품은 전력 연구소에서 #10010115CN2 계약 상에 의해 부분적으로 지원되었다. 이 내용은 미국 재향군인부 나 미국 정부의 견해를 나타내지 않습니다.
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 |