Eftersom användningen av forcerad svängningsteknik (FOT) i allt högre grad används för att karakterisera andningsmekanik, finns det ett behov av att standardisera metoder med avseende på gryende tekniska riktlinjer och olika tillverkares rekommendationer. Ett detaljerat protokoll tillhandahålls inklusive FOT-bedömning och tolkning för två fall för att underlätta standardiseringen av metoder.
Det finns ett ökande intresse för användningen av den påtvingade svängningstekniken (FOT) eller oscilmetri för att karakterisera andningsmekanik hos friska och sjuka individer. FOT, en kompletterande metod för traditionell lungfunktionstestning, använder en rad oscillatoriska frekvenser som läggs ovanpå tidvattenandning för att mäta det funktionella förhållandet mellan luftvägstryck och flöde. Denna passiva bedömning ger en uppskattning av andningsorganens resistens (Rrs) och reaktans (Xrs) som återspeglar luftvägarnas kaliber respektive energilagring och avledning. Trots den senaste tidens ökade popularitet och uppdaterade tekniska standarder har den kliniska implementeringen varit långsam, vilket delvis hänför sig till bristen på standardisering avseende förvärv och rapportering av FOT-data. Målet med denna artikel är att ta itu med bristen på standardisering mellan laboratorier genom att tillhandahålla ett omfattande skriftligt protokoll för FOT och en medföljande video. För att illustrera att detta protokoll kan användas oavsett en viss enhet har tre separata FOT-enheter använts i fallexempel och videodemonstration. Denna insats är avsedd att standardisera användningen och tolkningen av FOT, ge praktiska förslag samt belysa framtida frågor som behöver tas upp.
Den påtvingade svängningstekniken (FOT) eller oscilmetri introducerades först för över 60 år sedan1 och ger mätning av andningsmekanik via externt applicerade trycksvängningar ovanpå tidvattenandning. Kort sagt mäts tryck och luftflöde vid munnen av givare över en rad frekvenser. Spektralanalys används sedan för att bestämma impedans (Zrs) eller amplitud- och fasskillnaderna mellan tryck och luftflöde vid varje frekvens2,3. Zrs representerar summan av krafter som motsätter sig trycksvängningar och kännetecknas vanligtvis av komponenter av motstånd (Rrs) och reaktans (Xrs). Rrs återspeglar andningsorganens avledande mekaniska egenskaper (energiavledning), medan Xrs återspeglar andningsorganens dynamiska elastans och tröghet (energilagring). Zrs bedömning vid flera svängningsfrekvenser gör det ytterligare möjligt att bedöma enhetligheten i luftflödesfördelningen. För en översyn av FOT-signalbehandling, fysiologiska principer och tillämpningar: se European Respiratory Societys (ERS) task force-uttalanden2,4.
FOT ersätter inte spirometri, utan en kompletterande bedömning av lungfunktionen. Det kan dock ge flera fördelar jämfört med spirometrisk testning, inklusive mätningar som utförs under tidvattenandning (ansträngningsoberoende) och potential att bedöma de distala eller små luftvägarna som inte är genomförbara med spirometry5. Som ett resultat har FOT fått betydande popularitet i pediatrisk inställning6,7, liksom för utvärdering av symptomatisk patient med normala eller bevarade spirometry8,9,10,11. FOT har också visat klinisk nytta under bronchoprovocation testning där symtom är starkare associerade med FOT än spirometry12. Dessutom kräver FOT lägre doser av bronkoprovocativa medel för att inducera mätbara skillnader i andningsfunktionen13.
Mot bakgrund av dessa resultat har intresset för FOT för klinisk praxis och forskning ökat kraftigt under de senaste åren. Enligt en Scopus-sökning som genomfördes i juli 2021 med avseende på termerna “forcerad svängningsteknik” eller “impulsoscillometri” ökade medianantalet publikationer på FOT från 35 per år (2000–2010) till 94 per år (2010–2020). Trots detta intresse har standardiseringen i förvärv och rapportering av FOT-data först nyligen fått större uppmärksamhet med de senaste tekniska standarderna för andningsscillometry4. För närvarande är flera FOT-system kommersiellt tillgängliga som varierar beroende på trycksignaltyp (t.ex. pseudorandom, impulståg), inspelningsepoken, frekvensområdet och upplösning14. Trots dessa skillnader kan förvärv och rapportering av FOT-data som utförs av teknikern följa ett universellt tillvägagångssätt som är i fokus för det nuvarande manuskriptet. Häri tillhandahålls ett standardiserat protokoll som överensstämmer med ERS Tekniska Standarder4. Detta protokoll illustreras genom praktiska exempel med forskning och kliniska data som förvärvats i vårt laboratorium. Specifikt ligger fokus på tillämpning och tolkning av FOT i klinisk utvärdering av vuxendyspné.
Den senaste tekniska standarden för ERS på FOT4 betonar behovet av större noggrannhet och standardisering av mätningen. Stäng efterlevnaden av flera kritiska steg före, under och efter testning är nödvändigt. Det rekommenderas att FOT utförs före mer ansträngningsberoende manövrar som kräver djupa andetag som kropps plethysmografi och diffuseringskapacitet. Slutanvändarverifiering av testbelastning med känd impedans krävs minst dagligen eller omedelbart före provning. Tydliga, konsekventa och exakta instruktioner från utbildad personal kan minimera extrinsiska variationer i datainsamlingen. Varje forskning eller kliniskt laboratorium bör utveckla sitt eget protokoll som implementerar de minimala coachingtekniker som rekommenderas i ERS tekniska riktlinjer. Det är viktigt att slutanvändarna under varje manöver kan observera, identifiera och korrigera potentiella fel som kan uppstå, såsom munläckor, glottisk stängning, hosta och instabila andningsmönster. Även om vissa fel kan vara svåra att utvärdera i realtid bör slutanvändarna inte enbart vara beroende av automatisk identifiering från den specifika enhet som används. Godtagbara kriterier som fastställts av tillverkaren bör ses över grundligt, och ytterligare kriterier bör följa ERS-uttalandena. Även om varje enhet kommer att generera en unik rapport är standardiserad rapportering av FOT-parametrar möjlig och kan underlätta jämförelse mellan laboratorier och studier. Slutligen måste rigorösa förfaranden för kvalitetskontroll, inklusive rutinmässig bedömning av friska biologiska bekämpningar, utföras i både forskning och kliniska miljöer.
Strikt efterlevnad av ett standardiserat protokoll minimerar variationen i prestanda. Men att uppnå en CoV ≤10% kan fortfarande vara svårt, och kanske inte alltid möjligt hos dem med luftvägssjukdom. Det åligger teknikern att sträva efter att minimera variabiliteten och det finns flera strategier att tänka på när en CoV ≤10% inte kan erhållas. För det första, se till att mätningen förvärvas under liknande omständigheter för varje replikat. Detta inkluderar övervakning av individens hållning, handplacering och efterlevnad av andra instruktioner. Teknikern kan överväga att upprepa de första instruktionerna, tillhandahålla ytterligare visuell demonstration och erbjuda individen ett långvarigt vilointervall. Baserat på erfarenhet, det konstateras att en gemensam orsak till överdriven variabilitet inkluderar att anta en annan sittposition mellan replikera mätningar där individer kan ompositionera sig för att uppnå en bekvämare position eller stam för att nå munstycket. Detta är vanligast när du använder bärbara FOT-enheter som är utformade för att hållas av teknikern där munstyckets position inte är fast. För att lösa problemet kan flexibla armfästen köpas, som är utformade för att hålla elektroniska enheter som kameror, som snabbt kan fästas på ett skrivbord eller bord och rymma individuell positionering. När du har säkerställt att prestanda är lämplig och konsekvent mellan replika mätningar bör teknikern skaffa ytterligare replikat.
Till skillnad från spirometri varigenom högst åtta försök rekommenderas för att undvika trötthet, finns det inget maximalt antal replikat som rekommenderas för FOT sannolikt på grund av dess ansträngningsoberoende tillvägagångssätt. I praktiken förvärvar vissa utredare upp till åtta replikatmätningar18, och en liknande tumregel på upp till 10 mätningar används i vårt laboratorium. Att upprätta en övre gräns är praktiskt taget viktigt för att definiera slutet på en testsession. Detta är särskilt relevant för personer med luftvägssjukdom där CoV mer än 10% kan återspegla underliggande sjukdomsprocesser snarare än dålig ansträngning. Harkness et al.18 beskrev nyligen sin erfarenhet av dessa patientpopulationer och föreslog att en mer liberal cut-off (CoV upp till 20%) fortfarande kan rapporteras för klinisk tolkning. Varje klinik och forskningslaboratorium bör balansera mellan praktiska beslut som tidsbegränsning, examinators förmåga och utmattningsnivå, samt sannolikheten för att uppnå CoV-cutoff. Ett tillvägagångssätt att överväga är införandet av ett betygssystem. När till exempel minst tre artefaktfria replikatmätningar har erhållits från högst 10 försök ska du tillämpa en bokstavsklass som motsvarar CoV-nivåerna , dvs ≤. B > 10 % och ≤15 %. C > 15 % och ≤20 %. och D > 20 %. Ytterligare strategier som ska övervägas kan inkludera modifiering av parametrar för programvaru- och maskinvaruförvärv för att uppnå mer kompletta andetag. Vissa tillverkare har till exempel inställningar för att hantera större inspelnings varaktigheter och/eller utökade inspelnings epoker för att uppnå mer än det ERS-rekommenderade minst tre fullständiga andetag. Vid rapportering av FOT-resultat är det absolut nödvändigt att offentliggöra alla förvärvsparametrar för att underlätta tolkning och jämförelse med annan publicerad litteratur. FOT-förvärvsparametrar fortsätter att undersökas aktivt och kommer sannolikt att resultera i framtida ändringar av FOT-prestanda och mätning.
I detta dokument är syftet att lyfta fram den senaste tekniken och tillämpningen av FOT samt tillhandahålla ett standardiserat protokoll för testning hos vuxna. Det är dock viktigt att känna igen FOT:s tillhörande begränsningar. För det första är impedansmätningar särskilt misstänkta för artefakter som utom-bröst påverkan4. Därför fokuserar det nuvarande protokollet på att minimera detta inflytande, till exempel att säkerställa korrekt kindstöd under förvärvet. Dessutom utesluter avbrott i flödet (t.ex. tunga som täcker munstycket, sväljning, felaktiga andetag) noggrann mätning och resulterar i färre giltiga andetag för Zrs beräkningar19. För det andra, även om FOT är lätt att utföra ur patientens perspektiv, är det utmanande för teknikern och klinikern20 att identifiera dessa artefakter samt tolka produktionen. Till exempel producerar nuvarande FOT-enheter en betydande mängd data för att karakterisera en individs andningsmekanik; Bristen på referensvärden och konsensus kring nyckelvariabler är dock faktorer som bromsar dess kliniska antagande. På samma sätt, även om det rekommenderas att erhålla minst tre artefaktfria försök4, om mer än tre försök utförs och befinns vara acceptabla, finns det ingen aktuell konsensus om de rekommenderade metoderna för att välja vilken av dessa försök som används för att representera testsessionen. Som sådan fortsätter den kliniska nyttan av FOT i en mängd olika luftvägssjukdomar att undersökas aktivt. Slutligen finns det ur ett tekniskt perspektiv heterogenitet mellan FOT-tillverkare med avseende på följande: i) frekvensvågformer, ii) algoritmer för feldetektering och iii) analyser mellan och intra andetag2,21,22,23,24. Många av de ovannämnda begränsningarna kan åtgärdas genom att följa ett standardiserat protokoll samt transparent rapportering av utdata- och registreringsparametrar.
Lungfunktionstester inkluderar traditionellt mätningar av lungvolymer och kapacitet, och effektiviteten av gasutbyte, vilket kräver betydande instruktioner, samarbete och ansträngning från både examinatorer och undersökningar. Dessutom inandas ofta en blandning av gaser i olika koncentrationer under manövrar, vilket vissa kan överväga invasiva tekniker. Dessa kontraster mot FOT, där mekaniska egenskaper hos lungorna som Rrs, elastance och inertance undersöks med mindre invasiva oscillatoriska frekvenser. Således kan FOT fungera som ett användbart tillägg till en omfattande lungfunktionsbedömning. FOT kan till exempel ge unik klinisk insikt i scenarier där symtomen inte står i proportion till traditionella lungfunktionstester, t.ex. de med yrkesmässig exponering och/eller oförklarlig dyspné9,11. Dessutom kan FOT också vara viktigt för screening av personer med högre risk för framtida lungsjukdomar som asymtomatiska rökare25 och de med miljöexponering26. Slutligen har nyare data identifierat att FOT också kan vara unikt användbart för daglig övervakning av vissa sjukdomstillstånd såsom motion-inducerad bronkokonstriktion27 och reumatoid artrit-relaterade lungsymtom28. Denna artikel fokuserar på FOT:s tillämpning i den vuxna befolkningen, även om FOT:s kliniska och forskningsnytta har beskrivits väl även i pediatriska populationer29,30.
Framtida forskningsinriktningar bör ytterligare fokusera på tekniska och prestandaaspekter av FOT, såsom standardisering av datapresentation och rapportering, samt kännetecknande av tillhörande variabilitet och repeterbarhet. I kliniska miljöer kan FOT användas i stor utsträckning för bedömning av dyspné och tidig upptäckt av kroniska luftvägssjukdomar eller systemiska sjukdomsassocierade lungmanifestationer i alla åldersgrupper.
The authors have nothing to disclose.
Detta arbete stöddes delvis av kontraktstilldelning #10010115CN2 från Electric Power Research Institute. Innehållet representerar inte åsikterna från U.S. Department of Veterans Affairs eller USA:s regering.
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 |