Method Article

La valutazione di polmonare capillare sanguigno Volume, Diffusione di membrana, e intrapolmonare artero-anastomosi durante l'allenamento

DOI:

10.3791/54949

⸱

February 20th, 2017

 ,  ,  ,  , 
1Division of Pulmonary Medicine, University of Alberta, 2Faculty of Physical Education and Recreation, University of Alberta, 3Divisions of Critical Care and Cardiology, University of Alberta, 4Faculty of Rehabilitation Medicine, University of Alberta, 5G.F. MacDonald Centre for Lung Health

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Per valutare la diffusione e vascolare risposte polmonari di esercitare, descriviamo la tecnica multipla di ispirazione capacità di diffusione di ossigeno per determinare il volume di sangue capillare e capacità di diffusione a membrana, così come l'ecocardiografia agitato contrasto salina per valutare il reclutamento di anastomosi arterovenose intrapolmonari.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

L'esercizio fisico è uno stress per il sistema vascolare polmonare. Con l'esercizio incrementale, la capacità polmonare di diffusione (DL CO) deve aumentare per soddisfare l'aumento della domanda di ossigeno; altrimenti, potrebbe verificarsi una limitazione diffusione. L'aumento del DL CO con l'esercizio fisico è dovuto ad un aumento del volume del sangue capillare (Vc) e Diffusione di membrana (DM). Vc e Dm aumentano secondaria al reclutamento e distensione dei capillari polmonari, aumentando la superficie di scambio di gas e diminuire la resistenza vascolare polmonare, attenuando così l'aumento della pressione arteriosa polmonare. Allo stesso tempo, l'assunzione di anastomosi arterovenose intrapolmonari (IPAVA) durante l'esercizio può contribuire al deterioramento scambio di gas e / o prevenire grandi aumenti nella pressione arteriosa polmonare.

Descriviamo due tecniche per valutare la diffusione e la circolazione polmonare a riposo e durante l'esercizio. La prima tecnica utilizza più-fraction di ossigeno inspirato (F I O 2) DL CO respiro tiene per determinare Vc e Dm a riposo e durante l'esercizio. Inoltre, l'ecocardiografia con endovenosa contrasto soluzione salina agitata viene utilizzato per valutare IPAVAs reclutamento.

Dati rappresentativi hanno dimostrato che il DL CO, Vc, e Dm aumentati con intensità di esercizio. I dati ecocardiografici mostrato alcuna assunzione IPAVA a riposo, mentre le bolle di contrasto sono stati visti nel ventricolo sinistro con l'esercizio fisico, il che suggerisce indotta da esercizio fisico reclutamento IPAVA.

La valutazione polmonare volume di sangue capillare, capacità di diffusione della membrana, e il reclutamento IPAVA utilizzando metodi ecocardiografici è utile per caratterizzare la capacità del sistema vascolare polmonare di adattarsi allo stress di esercizio salute così come in gruppi malati, come quelli con arteriosa polmonare ipertensione e malattia polmonare ostruttiva cronica.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Durante l'esercizio fisico, la gittata cardiaca può aumentare fino a sei volte al di sopra dei valori di riposo 1. Dato che i polmoni sono l'unico organo di ricevere il 100% della gittata cardiaca, esercizio presenta un notevole stress per il sistema polmonare. Con l'esercizio incrementale, capacità di diffusione polmonare (DL CO) deve aumentare per soddisfare l'aumento della domanda di ossigeno 2. Da riposo a picco esercizio, DL CO può aumentare fino al 150% dei valori a riposo senza raggiungere un limite superiore rispetto alla gittata cardiaca 3, 4, 5. L'aumento della capacità di diffusione si verifica a seguito di aumenti di membrana capacità (Dm) e il volume di sangue capillare (Vc), secondaria al reclutamento e distensione dei capillari polmonari 6 diffondenti.

Roughton e Forster (1957) hanno sviluppato una tecnica per partizionare Dm ed Vc 7 modulando la frazione di ossigeno inspirato (F I O 2) durante una capacità di diffusione standard per test di monossido di carbonio (CO DL). L'ossigeno e monossido di carbonio (CO) in modo competitivo si legano a siti eme di emoglobina, come ad esempio che l'aumento F I O 2 diminuisce il DL CO 8, 9. Modulando la F I O 2 durante una manovra DL CO norma, questo rapporto può essere sfruttata per misurare Vc e Dm 7. Abbiamo recentemente adattato questa tecnica per essere utilizzato durante l'esercizio 5. Simile al precedente lavoro, abbiamo trovato che il DL CO aumenta costantemente fino al picco di esercizio secondariamente agli aumenti sia Vc e Dm 5. È interessante notare, abbiamo trovato che negli atleti di resistenza-addestrati che hanno un maggior consumo di ossigeno e quindi una maggiore necessità di capacità di diffusione, Vi è un aumento della DL CO al picco di esercizio, secondaria ad un aumento Dm, e non Vc, suggerendo una potenziale adattamento nella membrana polmonare dell'atleta 5.

Gli incrementi Vc e Dm durante l'esercizio sono raggiunti da un aumento della pressione arteriosa polmonare, che provoca il reclutamento e distensione dei capillari polmonari precedentemente ipo-perfusi a riposo 4, 10. Ciò si traduce in un aumento della sezione trasversale della rete capillare polmonare, diminuendo così la resistenza vascolare polmonare e attenuando l'aumento della pressione arteriosa polmonare.

Gli studi che utilizzano agitato ecocardiografia contrasto salina hanno dimostrato evidenza di intrapolmonari anastomosi arterovenose (IPAVA) assunzioni durante l'esercizio 11, 12, 13, 14. Il significato di IPAVA reclutamento non è ancora chiaro, e mentre alcuni studi suggeriscono che essi possono contribuire allo scambio di gas compromissione 12, 14 e possono servire per scaricare il ventricolo destro 11, 12, l'argomento rimane controverso 15, 16. Inoltre, mentre il meccanismo esatto di IPAVA assunzione non è noto, abbiamo trovato che aumentando la gittata cardiaca, così come la dopamina esogena, provoca assunzione IPAVA a riposo 17. Un acutamente crescente pressione arteriosa polmonare 18 o dopamina blocco non sembra influenzare significativamente IPAVA assunzioni durante l'esercizio 11. Si ipotizza che questi di grande diametro in Ipava navi possono aiutare a proteggere i capillari polmonari dai forti aumenti arteria polmonarepressione riducendo la resistenza vascolare polmonare 12, 17, 19, 20, 21.

In combinazione con la valutazione di Vc e Dm, agitato ecocardiografia contrasto salina è un valido strumento per esaminare l'adattamento della circolazione polmonare allo stress di esercizio 22, 23.

Protocol

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Questo protocollo segue le linee guida del comitato etico di ricerca umana presso l'Università di Alberta e conforme agli standard stabiliti dal l'ultima revisione della Dichiarazione di Helsinki.

1. Graded Esercizio di prova (VO 2PEAK)

  1. Ottenere scritto, il consenso informato dal soggetto. Avere il soggetto di leggere e rispondere alle domande elencate sull'attività fisica Readiness Questionario + (PAR-Q +) per determinare la loro disponibilità per l'esercizio 24.
  2. Regolare l'altezza del sedile del cicloergometro in base alle preferenze soggetto. Posizionare quattro elettrocardiogramma (ECG) elettrodi sul retro del paziente secondo posizionamento standard 3 derivazioni, con arto modificato conduce per misurare la frequenza cardiaca (HR) 25.
  3. Inserire il boccaglio nella bocca del soggetto da misurare gas espirato e ventilazione durante il test utilizzando un sistema di misurazione metabolico 25.
    NOTA: Il sistema metabolico misurerà i consumi in tempo reale di ossigeno (VO2), produzione di anidride carbonica (VCO 2), la ventilazione (V E), la frequenza cardiaca (HR), e alla fine di CO 2 delle maree (P ET CO 2).
  4. Dopo 2 min di raccolta dei dati di base, istruire il soggetto per avviare riciclaggio con un carico di lavoro iniziale di 50 watt, per mantenere una cadenza costante di ≥60 RPM. Aumentare il carico di lavoro in 25 W passi ogni 2 minuti, fino a quando il soggetto raggiunge esaurimento volitiva o delle domande di interrompere il test 25.

2. Frazione multipla di ossigeno inspirato (F I O 2) Capacità di Diffusione (DL CO) Metodo 7

  1. Calcolare i carichi di lavoro corrispondenti al 30%, 50%, 70% e 90% del VO 2PEAK utilizzando il picco VO 2 ottenuto nella prova allenamenti graduati. Almeno 48 ore dopo il test di esercizio graduale, hanno il soggetto regirare al laboratorio per le manovre DLCO.
  2. Non superare i 12 DLCO test al giorno, la carbossiemoglobina (COHb) accumulo può verificarsi con ripetuti test 5. Pertanto, eseguire test su più giorni in base al numero di carichi di lavoro esercizio da svolgere e la qualità dei dati DLCO.
  3. Preparare gas pre-respirazione attaccando un deposito di 100% O 2 gas e un serbatoio d'aria di grado medico (21% O 2 e 79% N 2) ad un sistema miscelatore aria. Riempire due 60 L non diffondente sacchetti Douglas, uno contenente 40% O 2 e una contenente il 60% O 2, utilizzando il sistema frullatore dell'aria.
  4. Impostare due di grosso calibro, a tre vie valvole chiavette che permetterà per la modulazione di miscele di gas per via inalatoria. Questi saranno indicati come le "valvole pre-respiro."
  5. Collegare i sacchetti Douglas al sistema valvola utilizzando flessibili, tubi non comprimibile. Collegare il sistema valvola a due vie, a forma di T non-rirespirazione conn valvolaette al gruppo di aspirazione gas di prova del sensore di flusso del sistema di misurazione metabolico.
  6. Per le misure di riposo, hanno il soggetto seduto in posizione verticale, con entrambi i piedi appoggiati sul pavimento. Per le prove di esercizio, in modo che il soggetto è in uno stato stazionario attraverso il monitoraggio delle risorse umane utilizzando l'ECG (HR ± 3 bpm per lo stato stazionario).
    NOTA: Lo stato stazionario non può essere raggiunto a 90% del 2PEAK VO; quindi, attivare la misurazione quando il soggetto ha raggiunto la HR pari al 90% del 2PEAK VO sul test allenamenti graduati.
  7. Raccogliere una sola goccia di sangue capillare tramite una puntura dito e analizzarlo per la concentrazione di emoglobina. Quindi, regolare tutte le successive CO DL per [Hb] utilizzando la seguente equazione 26:
    figure-protocol-1
  8. Selezionare un F I O 2 a caso (21%, 40%, o 60%) commutando le valvole pre-respirare l'orientamento desiderato. Choose il corrispondente F I O 2 -DL CO gas ruotando il selettore valvola gas DL CO (vedere Figura 1C).
  9. Istruire il soggetto di apporre le clip naso e respirare normalmente nel microfono per cinque respiri dal sacchetto Douglas corrispondente alla rispettiva F I O 2.
  10. Istruire il soggetto a scadenza a volume residuo. Quando gli altopiani del volume polmonare in volume residuo, hanno il soggetto inalare il DL CO miscela di gas per un totale di capacità polmonare e trattenere il respiro per 6 s prima di espirare a volume residuo.
  11. Monitorare il tracciato metano durante l'espirazione per assicurare che la pendenza è orizzontale, poiché ciò indica che il gas di prova CO è ben equilibrata nel polmone.
    NOTA: il volume alveolare (V) e l'ora respiro attesa sono calcolati automaticamente e riportati dal sistema di misurazione del metabolismo.
  12. Assicurarsi che la V A per ogni manovra DLco si trova a 5% oprove precedenti f. Allo stesso modo, il respiro tempo di attesa dovrebbe essere 6,0 ± 0,3 s. In caso contrario, ripetere la manovra.
  13. Attendere 4 minuti per consentire il monossido di carbonio residuo a lavare, e quindi ripetere i passaggi 2,8-2,11 per ogni restante F I O 2 a riposo.
  14. Almeno 48 ore più tardi, ripetere i passaggi 2,9-2,15 durante stato stabilizzato a ciascun esercizio di intensità (30%, 50%, 70%, e il 90% del 2PEAK VO) per ogni F I O 2. Ridurre il carico di lavoro tra il respiro detiene al 90% del carico di lavoro VO 2PEAK per recuperare il soggetto.
  15. Attendere 2 minuti tra i test DLCO durante l'esercizio fisico per cancellare CO alveolare durante l'esercizio fisico. Non superare i 12 DLCO prove al giorno per evitare di carbossiemoglobina (COHb) accumulo 5.

3. Calcolo del volume polmonare capillare del sangue e Diffusione di membrana

  1. Calcolare la pressione parziale alveolare O 2 (P A O 2) utilizzando il followinequazione g
    figure-protocol-2
    NOTA: F I O 2 è la frazione di O 2 inspirato, P BAR è la pressione atmosferica, P H2O è la pressione del vapore acqueo, P a CO 2 è la pressione arteriosa CO 2 e RER è il rapporto di scambio respiratorio.
  2. Stimare la RER e P un CO 2 utilizzando la misurato 30-s media P ET CO 2 e RER per il rispettivo esercizio di intensità in base ai dati ottenuti nel precedente test di esercizio graduale.
  3. Calcola θ CO utilizzando la seguente equazione 7. figure-protocol-3
  4. Rappresentare graficamente la relazione tra 1 / DLco ADJ e 1 / θ CO per ogni F I O 2 e calcolare l'equazione di regressione.
    NOTA: Il r minimo accettabile 2il valore è 0,95, e le manovre DL CO dovrebbe essere ripetuta quando R 2 valori sono al di fuori di questo intervallo 21.

figure-protocol-4
Figura 2: Grafico Rappresentante di 1 / DL CO rispetto al 1 / θ CO al picco di esercizio. Il rapporto tra 1 / DL CO e 1 / θ CO viene tracciata per tre respiro detiene vari F I O 2 (21%, 40% e 60%). Il calcolo di Vc e Dm sono derivati ​​dalla equazione di regressione per la relazione di cui sopra. L'inverso della pendenza (1 / 0,00,796 mila) della linea fornisce il valore per Vc (125,5 ml), e l'inverso del intercetta y (1 / 0,00,869 mila) dà il valore per Dm (115,0 mL · min -1 · mmHg -1). Clicca qui per visualizzare un larVersione ger di questa figura.

  1. Calcolare Vc assumendo l'inverso della pendenza della equazione di regressione tra il 1 / DL CO e 1 / θ CO. Calcolare Dm prendendo l'inverso del intercetta dell'equazione.

4. intrapolmonare artero-anastomosi Recruitment

  1. In un giorno separata dalla raccolta di dati DL CO, inserire un endovenosa calibro 20 (IV) del catetere in una vena antecubitale e collegarlo a un rubinetto a tre vie tramite un 6-in IV tubo di prolunga per l'iniezione di soluzione salina agitata per contrasto ecocardiografia 11, 17.

figure-protocol-5
Figura 3: agitato Setup Saline Contrasto. Un catetere IV è collocato nello spazio antecubitale ed è collegato ad una valvola a tre vie con un'estensione 6-in. Due siringhe 10 ml sono ariconosciuta alle il rubinetto per ottenere la soluzione di contrasto, che contiene 10 ml di soluzione salina e 0,5 mL di aria ambiente. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

  1. Collegare due siringhe 10 ml a tre vie rubinetto. Combinare 10 mL di soluzione fisiologica 0,9% sterile con 0,5 mL di aria, e con forza Agitare attraverso il rubinetto a tre vie, avanti e indietro tra le due siringhe, per formare bollicine fini sospese finché l'ecografista è pronto per contrasto.
  2. Hanno un ecografista esperto o cardiologo ottenere una visualizzazione standard apicale quattro camere del cuore. A riposo, hanno la echocardiographer valutare il setto intra-atriale e ventricolare setto per uno shunt intra-cardiaco con ecocardiografico standard color Doppler.
    1. Se non viene rilevato alcun shunt intra-cardiaca, istruire il soggetto di eseguire una manovra di Valsalva durante l'Inject contrastoione per valutare un forame ovale pervio (PFO) 11, 17. Ripetere la misurazione durante il non-Valsalva.
  3. Iniettare il contrasto mentre l'ecografista mantiene la quattro camere. Registra 15 cicli cardiaci seguito all'individuazione di contrasto nel ventricolo destro.
  4. Ripetere l'imaging a contrasto di avanzata durante l'esercizio dello stato stazionario al 30%, 50%, e il 70% del 2PEAK VO. Come stato stazionario non può essere raggiunto a 90% del 2PEAK VO, iniziare la formazione immagine una volta che la HR bersaglio, identificato dal HR al 90% del 2PEAK VO durante il test di esercizio graduale, è raggiunto.
    NOTA: Il tempo tra intensità di esercizio dipende dal gioco di contrasto da entrambi i ventricoli, ≥ 2 min.
  5. Avere echocardiographer che è accecato da condizioni sperimentali interpretare i ecocardiogrammi contrasto saline agitati secondo un sistema di punteggio in precedenza descritto 17 </ sup>, 27.
    NOTA: punteggio è basato sul numero massimo di contrasto bolle visibile all'interno del ventricolo sinistro (LV) in un singolo fotogramma ecocardiografico, come segue: nessun contrasto bolle nel LV = 0, ≤3 bolle = 1, 4 - 12 bolle = 2 ,> 12 = 3 bolle.
    NOTA: L'aspetto del contrasto nel ventricolo sinistro dopo cinque cicli cardiaci suggerisce una IPAVA. Un shunt intracardiaco è classificato dalla comparsa di contrasto in meno di cinque cicli cardiaci 27.

figure-protocol-6
Figura 4: Rappresentante Immagini per IPAVA punteggio. La scala è 5 cm (solida linea bianca). (A) iniezione di contrasto Pre. (B) IPAVA punteggio = 0. punteggio (C) IPAVA = 1. (D) punteggio IPAVA = 3. Pleasing clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Results

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L'effetto di aumentare l'intensità dell'esercizio sul consumo di ossigeno, diffusione di capacità, il volume del sangue capillare polmonare, la capacità della membrana di diffusione, e il punteggio IPAVA è mostrato nella Tabella 1. VO 2, DL CO, Vc e Dm aumento in risposta alla crescente potenza.

La figura 2 mostra un calcolo rappresentante Vc e Dm utilizzando la F I O 2 -DL tecnica multipli CO durante l'esercizio. DL CO diminuisce all'aumentare F I O 2, e questo rapporto è sfruttata per partizionare Vc e Dm. Calcolare l'inverso della pendenza di 1 / DL CO contro 1 / θ risultati CO nel Vc, e l'inverso della intercetta produce il valore per il Dm. Come previsto, sia l'aumento Vc e Dm durante l'esercizio rispetto ai valori a riposo.

I O 2 DL CO e fornisce gli investigatori con un quadro più chiaro il contributo di capillare polmonare e reclutamento membrana per la capacità complessiva di diffusione e potrebbe integrare tradizionale test di funzionalità polmonare in ambito clinico. Mancato aumento Vc o DM durante l'esercizio porterebbe ad una limitazione diffusione e ipossiemia. Ad esempio, un basso DL CO secondaria ad un basso Vc indicherebbe modifiche ai capillari polmonari; similmente, una diminuzione Dm indicherebbe modifiche alla membrana polmonare.

La figura 4 mostra i tracciati rappresentativi di ecocardiografi contrasto quattro camere. Con l'aumento della intensità dell'esercizio, il IPAVA punteggio aumenta da 0 ( (Tabella 1). Il lavoro precedente ha dimostrato che l'esercizio aumenta la IPAVA Punteggia 11, 12, 14, ma non vi è consenso su come questi IPAVAs sono reclutati. Ci sono prove che IPAVAs può essere assunto farmacologicamente a riposo con la dopamina 17, 28, nonché aumentando la gittata cardiaca con dobutamina 17, 28 e 28 epinefrina. Inotropi come la dopamina e adrenalina sono di particolare interesse, in quanto aumentano endogenamente durante l'esercizio 29. Inoltre, vi è qualche evidenza che IPAVA reclutamento può essere importante per esercitare l'emodinamica, in quanto l'assenza di IPAVAs sembra portare ad una maggiore pressione arteriosa polmonare, una diminuzione cuscita ardiac, e diminuita potenza di picco 12. Così, questa tecnica può essere usata in studi che esaminano individui con ipertensione polmonare.

figure-results-1
Figura 1: Multiple F I O 2 DL Setup CO. (A) Panoramica di installazione. (B) Le bombole di gas compresso contenenti 21%, 40% e 60% O 2 con 0,3% di CO, 0,3% di metano e azoto equilibrio, nonché una bombola di gas compresso ossigeno supplementare. (C) a tre vie selettore valvola per i tre serbatoi F I O 2 DL CO. (D) valvola di commutazione per valvole a tre vie in serie per la selezione di F I O 2 per pre-respirazione. Clicca qui per visualizzare un larVersione ger di questa figura.

figure-results-2
Tabella 1: dati rappresentativi per un soggetto a riposo e durante l'esercizio al 30, 50, 70, e il 90% del 2PEAK VO. VO 2, il volume del consumo di ossigeno rispetto alla massa corporea; DL CO, capacità di diffusione del monossido di carbonio; Vc, il volume del sangue capillare polmonare; Dm, membrana capacità di diffusione; punteggio IPAVA, punteggio di apparizione contrasto nel ventricolo sinistro dopo cinque cicli cardiaci. Dati modificati rispetto Tedjasaputra et al. 2016.

Discussion

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Questo metodo consente la valutazione della capacità di diffusione polmonare e intrapolmonare assunzione anastomosi arterovenosa durante l'esercizio.

Passaggi critici all'interno del protocollo

Anche se il respiro hold DL CO è relativamente semplice a riposo, apnea durante l'esercizio presenta una sfida unica per il soggetto, in quanto è contro-intuitivo, ed i soggetti hanno un alto unità di respirare durante l'esercizio fisico. Così, una determinazione di buona qualità di Vc e DM si basa sul rapporto e la comunicazione chiara tra il tester e il soggetto. capacità tecnica del tester può essere quantificato con la variabilità del volume alveolare (± 5% delle prove precedenti) e un tempo di apnea (BHT) di 6,0 ± 0,3 s.

Modifiche e risoluzione dei problemi

A conclusione di una misurazione Vc / Dm, il tester dovrebbe mostrare rapidamente le tre manovre DL CO a deTermine della linea best-fit dei punti di dati; DL CO misurato con il 21% F I O 2 deve sempre essere maggiore di quella con 40%, che deve essere maggiore di quella con 60%. In caso contrario, si consiglia di verificare se l'interruttore della valvola corrisponde al gas test corretto. Analogamente, controllare che i sacchetti pre-respirazione vengono riempite con il gas F I O 2 corrispondente alla prova di gas (Figura 1B-1D). Si deve usare cautela quando si verifica un partecipante che è un fumatore, come i livelli di COHb elevati possono sottovalutare DLco.

Per la valutazione assunzione IPAVA, la posizione del soggetto è fondamentale per garantire l'acquisizione di immagini di alta qualità. È possibile sostituire il cicloergometro verticale con un ciclo ergometro recumbent per minimizzare il movimento del soggetto. Tuttavia, l'esercizio ciclo recumbent sarà suscitare una risposta metabolica diverso per un ritmo di lavoro, e quindi il test da sforzo dovrebbe essere classificatoripetuta sul cicloergometro reclinata. La scansione della parte superiore del torace può essere scomodo per alcune donne; in questo caso, si raccomanda una sonographer femminile. Infine, il protocollo di esercizio consigliata è progettato per un giovane, individuo sano; di conseguenza, il protocollo di esercizio può essere modificato per una diversa popolazione bersaglio.

Limitazioni della tecnica

Le principali limitazioni del F I O 2 DL tecnica multipla CO sono l'abilità del tester e la capacità del soggetto di seguire comandi e rimanere calma durante l'apnea, come Valsalva o manovre Mülleriani influenzerà le misurazioni. In secondo luogo, il numero di respiro tiene in una sessione dovrebbero essere limitati a 12, a causa di un aumento della CO contropressione, che possono influire sul Vc e misurazione Dm 5, 30 e rappresentare un rischio per la salute del soggetto. A seconda del disegno di ricerca, esso may essere necessarie per completare la sperimentazione su più sessioni per consentire la clearance di CO e di limitare partecipante fatica. Con buona di coaching partecipante e una buona capacità tecnica, abbiamo determinato un coefficiente soddisfacente di variazione tra prove per DLco, Vc, e Dm al 7%, 8% e 15%, rispettivamente.

La F I O 2 DL tecnica multipla CO presuppone che il alveolare O 2 è lo stesso del capillare O 2, e, quindi, deve essere usata cautela quando si interpretano i dati in soggetti con insufficienza scambio di gas nota.

Agitato salina di imaging ecocardiografico contrasto è limitato dalla capacità tecnica del ecografista e la capacità del soggetto di minimizzare il movimento toracico durante l'allenamento. E 'anche fondamentale che l'interprete delle immagini avere familiarità con la scala per aver IPAVA assunzioni secondo le procedure stabilite (Figura 4 ) 27. Il significato di un ecocardiogramma positivo contrasto salina durante l'esercizio fisico rimane un tema di dibattito 15, 16, e vi è una certa discussione che un contrasto positivo salina agitata nel ventricolo sinistro può essere secondaria a capillare distensione, e non IPAVA reclutamento. I lavori in corso sta cercando di risolvere questo problema.

Importanza della tecnica rispetto ai metodi esistenti / alternativi

Utilizzando queste tecniche fisiologiche, è possibile valutare la vascolarizzazione polmonare durante l'esercizio in una varietà di condizioni, compresa nella salute, nella malattia, e negli interventi di droga. Anche se la qualità affida alla capacità del tester, queste capacità sono facilmente e rapidamente acquisiti con adeguata mentorship e formazione. La F I O 2 DL metodo CO multipla è considerata il "gold standard" nel measurement di Dm e VC 31. Anche se queste misure non vengono calcolati clinico, i valori potrebbero essere utilizzati per determinare i meccanismi di ipossiemia e intolleranza all'esercizio, per predire i risultati del paziente, e per caratterizzare ulteriormente la diagnosi 31, 32. Allo stesso modo, la tecnica di soluzione salina ecocardiografia agitato è il metodo più utilizzato per determinare il reclutamento di IPAVAs.

Le future applicazioni o direzioni Dopo aver imparato questa tecnica

Queste tecniche sono applicabili per l'uso in una vasta gamma di condizioni sperimentali e interventi. Dimostriamo queste tecniche durante l'esercizio fisico, ma possono essere facilmente modificati per misurare le risposte vascolari polmonari durante una infusione di farmaci, come la dobutamina o dopamina, inotropi noti per aumentare la gittata cardiaca 17. Inoltre, è possibile utilizzare queste tecniche in popolazioni cliniche, qualicome in quelli con insufficienza cardiaca cronica ostruttiva 34 o malattia polmonare (COPD), in cui il DL CO è inferiore rispetto a soggetti di controllo di pari età 35.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari concorrenti.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Il finanziamento è stato fornito dal Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada e dalla Heart and Stroke Foundation of Canada.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
sistema di misurazione metabolicaSensorMedics Inc.Cicloergometro Encore 299 Vmax
Ergoline Ergoselect II 1200
60 L Douglas SaccheHans RudolphSerie
Valvola a T a due vieHans RudolphSerie
Sistema di misurazione dell'emoglobinaHemoCueHb 201+
22-gauge Catetere endovenosoBDInsyte-W
Ecografia Vivid QECHOpac
Gas compresso 21% O2, 0,3% CO, 0,3% CH4, bilanciamento azotoPraxair
Gas compresso 40% O2, 0,3% CO, 0,3% CH4, bilanciamento azotoPraxair
Gas compresso 60% O2, 0,3% CO, 0,3% CH4, azoto bilanciatoPraxair
Nose-clipVacu-Medsnuffer #1008
61002700

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Pulmonary Circulation at Exercise. Comp Physiol. 2 (1), (2012).">Naeije, R., Chesler, N. Pulmonary Circulation at Exercise. Comp Physiol. 2 (1), (2012).
  2. Pulmonary gas exchange and acid-base balance during exercise. Comp Physiol. 3 (2), 693-739 (2013).">Stickland, M. K., Lindinger, M. I., Olfert, I. M., Heigenhauser, G. J. F., Hopkins, S. R. Pulmonary gas exchange and acid-base balance during exercise. Comp Physiol. 3 (2), 693-739 (2013).
  3. Cardiac output during exercise measured by acetylene rebreathing, thermodilution, and Fick techniques. J Appl Physiol. 78 (4), 1612-1616 (1995).">Hsia, C. C., Herazo, L. F., Ramanathan, M., Johnson, R. L. Cardiac output during exercise measured by acetylene rebreathing, thermodilution, and Fick techniques. J Appl Physiol. 78 (4), 1612-1616 (1995).
  4. Recruitment of lung diffusing capacity: update of concept and application. Chest. 122 (5), 1774-1783 (2002).">Hsia, C. C. W. Recruitment of lung diffusing capacity: update of concept and application. Chest. 122 (5), 1774-1783 (2002).
  5. Effect of aerobic fitness on capillary blood volume and diffusing membrane capacity response to exercise. J Physiol. 594 (15), 4359-4370 (2016).">Tedjasaputra, V., Bouwsema, M. M., Stickland, M. K. Effect of aerobic fitness on capillary blood volume and diffusing membrane capacity response to exercise. J Physiol. 594 (15), 4359-4370 (2016).
  6. Pulmonary capillary blood volume, flow and diffusing capacity during exercise. J Appl Physiol. 15 (5), 893-902 (1960).">Johnson, R. L., Spicer, W. S., Bishop, J. M., Forster, R. E. Pulmonary capillary blood volume, flow and diffusing capacity during exercise. J Appl Physiol. 15 (5), 893-902 (1960).
  7. Relative importance of diffusion and chemical reaction rates in determining rate of exchange of gases in the human lung, with special reference to true diffusing capacity of pulmonary membrane and volume of blood in the lung capillaries. J Appl Physiol. 11 (2), 290(1957).">Roughton, F. J., Forster, R. E. Relative importance of diffusion and chemical reaction rates in determining rate of exchange of gases in the human lung, with special reference to true diffusing capacity of pulmonary membrane and volume of blood in the lung capillaries. J Appl Physiol. 11 (2), 290(1957).
  8. Apparent pulmonary diffusing capacity for CO at varying alveolar O2 tensions. J Appl Physiol. 11 (2), 277-289 (1957).">Forster, R. E., Roughton, F. J., Cander, L., Briscoe, W. A., Kreuzer, F. Apparent pulmonary diffusing capacity for CO at varying alveolar O2 tensions. J Appl Physiol. 11 (2), 277-289 (1957).
  9. Rate at which carbon monoxide replaces oxygen from combination with human hemoglobin in solution and in the red cell. J Appl Physiol. 11 (2), 269-276 (1957).">Roughton, F. J., Forster, R. E., Cander, L. Rate at which carbon monoxide replaces oxygen from combination with human hemoglobin in solution and in the red cell. J Appl Physiol. 11 (2), 269-276 (1957).
  10. Functional recruitment of pulmonary capillaries. J Appl Physiol. 76 (4), 1405-1407 (1994).">Johnson, R. L., Hsia, C. C. Functional recruitment of pulmonary capillaries. J Appl Physiol. 76 (4), 1405-1407 (1994).
  11. Dopamine receptor blockade improves pulmonary gas exchange but decreases exercise performance in healthy humans. J Physiol. 593 (14), 3147-3157 (2015).">Tedjasaputra, V., Bryan, T. L., et al. Dopamine receptor blockade improves pulmonary gas exchange but decreases exercise performance in healthy humans. J Physiol. 593 (14), 3147-3157 (2015).
  12. Intra-pulmonary shunt and pulmonary gas exchange during exercise in humans. J Physiol. 561 (1), 321-329 (2004).">Stickland, M. K., Welsh, R. C., et al. Intra-pulmonary shunt and pulmonary gas exchange during exercise in humans. J Physiol. 561 (1), 321-329 (2004).
  13. Exercise-induced intrapulmonary arteriovenous shunting and pulmonary gas exchange. Exerc Sport Sci Rev. 34 (3), 99-106 (2006).">Stickland, M. K., Lovering, A. T. Exercise-induced intrapulmonary arteriovenous shunting and pulmonary gas exchange. Exerc Sport Sci Rev. 34 (3), 99-106 (2006).
  14. Exercise-induced intrapulmonary arteriovenous shunting in healthy humans. J Appl Physiol. 97 (3), 797-805 (2004).">Eldridge, M. W., Dempsey, J. A., Haverkamp, H. C., Lovering, A. T., Hokanson, J. S. Exercise-induced intrapulmonary arteriovenous shunting in healthy humans. J Appl Physiol. 97 (3), 797-805 (2004).
  15. Point:Counterpoint: Exercise-induced intrapulmonary shunting is imaginary. J Appl Physiol. 107 (3), 993-994 (2009).">Hopkins, S. R., Olfert, I. M., Wagner, P. D. Point:Counterpoint: Exercise-induced intrapulmonary shunting is imaginary. J Appl Physiol. 107 (3), 993-994 (2009).
  16. Counterpoint: Exercise-induced intrapulmonary shunting is real. J Appl Physiol. 107 (3), 994-997 (2009).">Lovering, A. T., Eldridge, M. W., Stickland, M. K. Counterpoint: Exercise-induced intrapulmonary shunting is real. J Appl Physiol. 107 (3), 994-997 (2009).
  17. The effects of dobutamine and dopamine on intrapulmonary shunt and gas exchange in healthy humans. J Appl Physiol. 113 (4), 541-548 (2012).">Bryan, T. L., van Diepen, S., Bhutani, M., Shanks, M., Welsh, R. C., Stickland, M. K. The effects of dobutamine and dopamine on intrapulmonary shunt and gas exchange in healthy humans. J Appl Physiol. 113 (4), 541-548 (2012).
  18. Effect of acute increases in pulmonary vascular pressures on exercise pulmonary gas exchange. J Appl Physiol. 100 (6), 1910-1917 (2006).">Stickland, M. K., Welsh, R. C., et al. Effect of acute increases in pulmonary vascular pressures on exercise pulmonary gas exchange. J Appl Physiol. 100 (6), 1910-1917 (2006).
  19. The use of dopamine to correct the reduced cardiac output resulting from positive end-expiratory pressure. A two-edged sword. Crit Care Med. 5 (6), 269(1977).">Berk, J. L., Hagen, J. F., Tong, R. K., Maly, G. The use of dopamine to correct the reduced cardiac output resulting from positive end-expiratory pressure. A two-edged sword. Crit Care Med. 5 (6), 269(1977).
  20. Pulmonary vascular distensibility predicts aerobic capacity in healthy individuals. J Physiol. 590 (17), 4279-4288 (2012).">Lalande, S., Yerly, P., Faoro, V., Naeije, R. Pulmonary vascular distensibility predicts aerobic capacity in healthy individuals. J Physiol. 590 (17), 4279-4288 (2012).
  21. Is there a relationship between pulmonary capillary blood volume and intrapulmonary arteriovenous anastomosis recruitment during exercise? FASEB J. 30 (1), (2016).">Tedjasaputra, V., Collins, S. É, Bryan, T. L., van Diepen, S., Bouwsema, M. M., Stickland, M. K. Is there a relationship between pulmonary capillary blood volume and intrapulmonary arteriovenous anastomosis recruitment during exercise? FASEB J. 30 (1), (2016).
  22. Distensibility of the normal human lung circulation during exercise. Am J Physiol. Lung cellular and molecular physiology. 288 (3), 419-425 (2005).">Reeves, J. T., Linehan, J. H., Stenmark, K. R. Distensibility of the normal human lung circulation during exercise. Am J Physiol. Lung cellular and molecular physiology. 288 (3), 419-425 (2005).
  23. Hemodynamics at rest and during supine and sitting bicycle exercise in normal subjects. Am J Card. 41 (1), 52-59 (1978).">Thadani, U., Parker, J. O. Hemodynamics at rest and during supine and sitting bicycle exercise in normal subjects. Am J Card. 41 (1), 52-59 (1978).
  24. The Physical Activity Readiness Questionnaire for Everyone (PAR-Q) and Electronic Physical Activity Readiness Medical Examination (ePARmed-X+). The Health & Fitness Journal of Canada. 4 (2), (2011).">Warburton, D. E. R., Jamnik, V. K., Bredin, S. S. D., Gledhill, N. The Physical Activity Readiness Questionnaire for Everyone (PAR-Q) and Electronic Physical Activity Readiness Medical Examination (ePARmed-X+). The Health & Fitness Journal of Canada. 4 (2), (2011).
  25. Principles of Exercise Testing and Interpretation. , Lippincott Williams & Wilkins. (2012).">Wasserman, K. Principles of Exercise Testing and Interpretation. , Lippincott Williams & Wilkins. (2012).
  26. Determinants and detection of anaerobic threshold and consequences of exercise above it. Circulation. 76 (6), Pt 2 (1987).">Wasserman, K. Determinants and detection of anaerobic threshold and consequences of exercise above it. Circulation. 76 (6), Pt 2 (1987).
  27. Adjustment of DLCO for hemoglobin concentration. Am J Resp Crit Care Med. 155 (1), 236-241 (2011).">Marrades, R. M., Diaz, O., et al. Adjustment of DLCO for hemoglobin concentration. Am J Resp Crit Care Med. 155 (1), 236-241 (2011).
  28. Intrapulmonary shunting and pulmonary gas exchange during normoxic and hypoxic exercise in healthy humans. J Appl Physiol. 104 (5), 1418-1425 (2008).">Lovering, A. T., Romer, L. M., Haverkamp, H. C., Pegelow, D. F., Hokanson, J. S., Eldridge, M. W. Intrapulmonary shunting and pulmonary gas exchange during normoxic and hypoxic exercise in healthy humans. J Appl Physiol. 104 (5), 1418-1425 (2008).
  29. Principles and Practice of Echocardiography. , 2nd ed, Lippincott Williams & Wilkins & Wilkings. (1994).">Weyman, A. E. Principles and Practice of Echocardiography. , 2nd ed, Lippincott Williams & Wilkins & Wilkings. (1994).
  30. Catecholamine-induced opening of intrapulmonary arteriovenous anastomoses in healthy humans at rest. J Appl Physiol. 113 (8), 1213-1222 (2012).">Laurie, S. S., Elliott, J. E., Goodman, R. D., Lovering, A. T. Catecholamine-induced opening of intrapulmonary arteriovenous anastomoses in healthy humans at rest. J Appl Physiol. 113 (8), 1213-1222 (2012).
  31. β-Adrenergic or parasympathetic inhibition, heart rate and cardiac output during normoxic and acute hypoxic exercise in humans. J Physiol. 550 (2), 605-616 (2009).">Hopkins, S. R., Bogaard, H. J., Niizeki, K., Yamaya, Y., Ziegler, M. G., Wagner, P. D. β-Adrenergic or parasympathetic inhibition, heart rate and cardiac output during normoxic and acute hypoxic exercise in humans. J Physiol. 550 (2), 605-616 (2009).
  32. The rise in carboxyhemoglobin from repeated pulmonary diffusing capacity tests. Respir Physiol Neurobiol. 186 (1), 103-108 (2013).">Zavorsky, G. S. The rise in carboxyhemoglobin from repeated pulmonary diffusing capacity tests. Respir Physiol Neurobiol. 186 (1), 103-108 (2013).
  33. Optimizing the calculation of DM,CO and VC via the single breath single oxygen tension DLCO/NO method. Respir Physiol Neurobiol. 221, 19-29 (2015).">Coffman, K. E., Taylor, B. J., Carlson, A. R., Wentz, R. J., Johnson, B. D. Optimizing the calculation of DM,CO and VC via the single breath single oxygen tension DLCO/NO method. Respir Physiol Neurobiol. 221, 19-29 (2015).
  34. Alveolar-capillary membrane gas conductance: a novel prognostic indicator in chronic heart failure. Eur Heart J. 23 (6), 467-476 (2002).">Guazzi, M., Pontone, G., Brambilla, R., Agostoni, P., Rèina, G. Alveolar-capillary membrane gas conductance: a novel prognostic indicator in chronic heart failure. Eur Heart J. 23 (6), 467-476 (2002).
  35. Mechanisms of Dyspnea during Cycle Exercise in Symptomatic Patients with GOLD Stage I Chronic Obstructive Pulmonary Disease. Am J Resp Crit Care Med. 177 (6), 622-629 (2008).">Ofir, D., Laveneziana, P., Webb, K. A., Lam, Y. -M., O'Donnell, D. E. Mechanisms of Dyspnea during Cycle Exercise in Symptomatic Patients with GOLD Stage I Chronic Obstructive Pulmonary Disease. Am J Resp Crit Care Med. 177 (6), 622-629 (2008).

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