체적 Capnography와 기 Plethysmography 폐 구조-기능 관계를 측정 하
Summary
여기, 우리가 폐 기능-폐 볼륨 및 체적 capnography, 해부학 죽은 공간과 항공 균일성을 측정 하는 도구 사용 기 plethysmography의 두 가지 조치를 설명 합니다. 이 기술은 독립적으로 사용할 수 있습니다 또는 다른 폐 볼륨에 항공 기능을 평가 하기 위해 결합.
Abstract
폐 및 항공 볼륨을 측정 하는 도구는 폐 연구자는 폐에 질병 또는 소설 요법의 영향을 평가 하는 데 관심이 중요 합니다. 기 plethysmography 임상 사용의 오랜 역사를 가진 폐 볼륨을 평가 하는 고전적인 기술입니다. 체적 capnography 지휘 기도의 볼륨을 확인 하거나 죽은 공간, exhaled 이산화탄소의 프로 파일을 활용 하 여 항공 동질성의 인덱스를 제공 합니다. 이러한 기술은 폐 볼륨 항공 볼륨 및 동질성의 의존도 평가를 독립적으로, 또는 조합에 사용할 수 있습니다. 이 종이 자세한 기술 내용은 이러한 기술을 복제 하 하며 우리의 대표적인 데이터 항공 볼륨 및 동질성 높은 폐 볼륨에 상관 관계를 보여 줍니다. 우리는 또한 capnographic 데이터를 수정 하거나 다른 실험적인 디자인에 맞게 적응 될 수 있는 분석에 대 한 매크로 제공 합니다. 이 측정의 장점은 자신의 장점과 한계 실험 데이터의 수 십년에 의해 지원 됩니다 그리고 그들은 고가의 영상 장비 또는 기술적으로 고급 분석 알고리즘 없이 동일한 주제에서 반복적으로 만들 수 있습니다. 이러한 메서드는 조사 폐 및 항공 볼륨의 두 기능적 잔류 용량을 변경 하는 물결에 관심이 특히 유용 있을 수 있습니다.
Introduction
가스 세척 기술 구조와 기도 나무의 균일성에 대 한 중요 한 정보를 제공 하기 위해 수십 년 동안 사용 되었습니다. 폐는 실시에 해부학 죽은 공간의 구성 영역과 호흡기 영역 가스 교류는 폐 포에서 발생 하는 위치-두 개의 구획으로 고전적인 설명 되어 있습니다. 그들은 산소와 이산화탄소의 교환에 참여 하지 않는 때문에 실시 항공 “죽은 공간”으로 불린다. 하나의 호흡 가스 세척 방법에서 해부학 죽은 공간의 볼륨을 확인 하 고 환기의 균일성에 대 한 정보를 파생 하는 exhaled 가스의 농도 프로필 사용할 수 있습니다. 이러한 조치를 만들기 위해 불활성 가스의 호흡에 의존 하는 몇 가지 방법 (N2, 아르곤, 그는, SF6, 등). 불활성 가스의 사용은 기초가 튼튼한 과학적인 일치의 진술1을 지원 하 고 사용자 친화적인 인터페이스와 함께 사용할 수 있는 상용 장비 있다. 그러나, 이산화탄소 (CO2) exhaled 프로필 파생 유사한 정보를 사용할 수 있습니다. 특수 가스 혼합물을 호흡 하는 참가자를 필요 하지 않습니다를 exhaled 볼륨 또는 체적 capnography의 기능으로 CO2 의 프로필을 평가 하 고 유연 하 게 물질 대사 및 가스에 대 한 추가 정보를 수집 하는 조사를 수 최소한의 조정 하는 기술을 교환 합니다.
제어 증발 기 중의 CO2 농도 총 exhaled 볼륨에 대 한 그릴 수 있습니다. 증발 기의 처음부터, 죽은 공간 대기 가스 가득 합니다. 이것은 반영 단계 exhaled CO2 의 프로 파일 어디에에서 CO2 의 탐지 금액입니다 (그림 1, 상단). 단계 II 치조 가스, 가스 교환 발생 그리고 CO2 풍부한 전환 표시. 단계 II의 중간점에서 볼륨 해부학 죽은 공간 (VD) 볼륨이입니다. 단계 III는 치조 가스를 포함. 서로 다른 속도로 다른 직경을 가진 항공 비어 있기 때문에 차 III에의 경사 (S) 항공 균일성에 대 한 정보를 제공 합니다. 단계 III의 가파른 경사를 덜 제안 통일 기도 트리 터미널 bronchioles, 또는 대류 종속 이질성2에 인접. 섭 동 개인 간의 비교를 CO2 생산의 속도 변경할 수 있습니다 경우에 기울기 차이 (NS 또는 정규화 된 슬로프) 대사에 대 한 정규화 곡선 아래의 영역으로 나눌 수 있습니다. 체적 capnography 이전 항공 볼륨의 변화를 평가 하는 데 사용 되었습니다 그리고 균일 다음 공기 오염 노출3,,45,6.
폐에서 가스 전송 대류와 확산에 의해 적용 됩니다. 하나의 호흡 희미하게 측정은 공기 흐름에 상당히 의존 하 고 VD 의 측정된 값 대류-확산 경계에서 발생 합니다. 증발 기 또는 앞 흡입 유량 변경 그 경계7의 위치를 변경 합니다. Capnography 또한 매우 작전 직전 폐의 볼륨에 따라 달라 집니다. 큰 폐 볼륨 VD8의 값이 클수록 그 결과 항공 distend. 하나의 솔루션 같은 폐 볼륨-일반적으로 기능적 잔류 용량 (FRC)에 일관 되 게 측정을 만들 것입니다. 대체, 설명 여기 VD 및 폐 볼륨 사이의 관계를 얻기 위해 몇 체적 capnography 기 plethysmography, 함께 것입니다. 참가자는 폐 볼륨 변화 하는 동안 지속적인 흐름 속도로 기동을 수행 합니다. 이 여전히 파생 될 폐 볼륨 및 동질성 및 폐 볼륨 볼륨과 죽은 공간 사이의 관계에 대 한 뿐만 아니라 고전적인 capnographic 대책 FRC에서 만들 수 있습니다. 실제로, capnography plethysmography 커플링의 부가 가치 항공 나무의 distensibility와 폐의 구조-기능 관계에 대 한 가설을 테스트 하는 능력에서 온다. 이 조사 건강 하 고 병에 걸린 인구가9,10,11 폐 기능에 항공 역학 대 폐 규정 준수 및 elastance의 영향을 계량을 위한 유용한 도구가 될 수 있습니다. . 또한, 체적 capnographic 측정 수행 되 고는 절대 폐 볼륨 수 있습니다 폐, 비만, 등의 인플레이션 상태를 변경할 수 있는 조건의 효과 특성 조사 회계 폐 이식, 또는 가슴 벽 달아서 같은 개입입니다. 체적 capnography 임상 유틸리티를 집중 치료 설정12,13에 궁극적으로 있는 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
여기, VD 와 항공 동질성 (기울기) 측정에 대 한 프로토콜을 제공 합니다. FRC, 또는 폐 볼륨의 기능으로이 측정 할 수 있다. 섭 동 VD 와 슬로프의 폐 볼륨 기능으로 그릴 수 있으며에서 얻은 정보가 아닌 폐의 구조-기능 관계에 대 한 유용한 정보를 제공할 수 있습니다 후 실험의 시작 전에 FRC를 측정 혼자 FRC에서 capnography입니다.
항공 볼륨 및 고해상도 구조 계산 …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 건강의 부서 및 인간 생리학 및 아이오와의 대학에서 내과 의해 투자 되었다. 이 작품 또한 오래 된 골드 친목 (Bates)와 그랜트 IRG-15-176-40에서 미국 암 협회, 아이오와 (Bates)의 대학에는 홀 든 종합 암 센터를 통해 관리에 의해 지원 되었다
Materials
| Computer with dual monitor | Dell Instruments | ||
| PowerLab 8/35* | AD Instruments | PL3508 | |
| LabChart Data Acquisition Software* | AD Instruments | Version 8 | |
| Gemini Respiratory Gas Analyzer* (upgraded option) | CWE, Inc | GEMINI 14-10000 | *indicates that part is available in the Exercise Physiology package from AD Instruments |
| Heated Pneumotach with Heater Controller* (upgraded option) | Hans Rudolph, Inc | MLT3813H-V | |
| 3L Calibration Syringe | Vitalograph | 36020 | |
| Nose Clip* | VacuMed | Snuffer 1008 | |
| Pulse Transducer* | AD Instruments | TN1012/ST | |
| Barometer | Fischer Scientific | 15-078-198 | |
| Flanged Mouthpiece* | AD Instruments | MLA1026 | |
| Nafion drying tube with three-way stopcock* | AD Instruments | MLA0343 | |
| Desiccant cartridge (optional for humid environments)* | AD Instruments | MLA6024 | |
| Resistor | Hans Rudolph, Inc | 7100 R5 | |
| Flow head adapters* | AD Instruments | MLA1081 | |
| Modified Tubing Adapter (optional) | AD Instruments | SP0145 | |
| Two way non-rebreather valve (optional)* | AD Instruments | SP0146 | |
| Plethysmograph | Vyaire | V62J | |
| High Purity Helium Gas | Praxair | He 4.8 | |
| 6% CO2 and 16% O2 Calibration Gas | Praxair | Custom | |
| Microsoft Excel | Microsoft | Office 365 |
References
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