For at vurdere de pulmonale diffusions- og vaskulatur reaktioner på motion beskriver vi teknikken multiple-inspirerede oxygen diffusion kapacitet til at bestemme kapillær blodvolumen og membran diffuserende kapacitet, samt omrørt saltvand kontrast ekkokardiografi til at vurdere rekrutteringen af Intrapulmonære arteriovenøse anastomoser.
Motion er en stress til det pulmonale vaskulatur. Med trinvis øvelse, skal den pulmonale spredende kapacitet (DL CO) stige til imødekomme den øgede efterspørgsel oxygen; ellers kan der opstå en diffusion begrænsning. Stigningen i DL CO med motion skyldes øget volumen kapillærblod (Vc) og membran spredende kapacitet (Dm). Ve og Dm øge sekundær til rekruttering og udspiling af pulmonale kapillærer, øger areal for gasudveksling og faldende pulmonal vaskulær modstand og dermed dæmpe stigningen i pulmonal arteriel pres. På samme tid, kan rekrutteringen af Intrapulmonære arteriovenøse anastomoser (Ipava) under træning bidrage til gasudveksling leverfunktion og / eller forhindre store stigninger i lungepulsåren pres.
Vi beskriver to teknikker til at evaluere pulmonal diffusion og cirkulation i hvile og under arbejde. Den første teknik bruger multiple-fraktion af inspireret oxygen (F I O 2) DL CO åndedrag holder til at bestemme Vc og Dm i hvile og under arbejde. Derudover er ekkokardiografi med intravenøs ophidsede saltvand kontrast, der anvendes til at vurdere IPAVAs rekruttering.
Repræsentative data viste, at DL CO, Vc, og Dm steg med motion intensitet. Ekkokardiografiske data viste ingen Ipava rekruttering i hvile, mens kontrast bobler blev set i den venstre ventrikel med motion, hvilket tyder anstrengelsesudløst Ipava rekruttering.
Evalueringen af pulmonær kapillær blodvolumen, membran diffuserende kapacitet, og Ipava rekruttering hjælp ekkokardiografiske metoder er nyttigt at karakterisere evnen af lungen vaskulatur til at tilpasse sig stress øvelse i sundhed samt i syge grupper, såsom dem med pulmonal arteriel hypertension og kronisk obstruktiv lungesygdom.
Under træning, kan minutvolumen øges op til seks gange over hvile værdier 1. Eftersom lungerne er det eneste organ til at modtage 100% af hjertets minutvolumen, motion indebærer en stor belastning til det pulmonale system. Med trinvis øvelse, skal pulmonal diffuserende kapacitet (DL CO) stige til imødekomme den øgede efterspørgsel para ilt. Fra hvile til maksimal motion, kan DL CO stige til op til 150% af hvilende værdier uden at nå en øvre grænse med hensyn til minutvolumen 3, 4, 5. Stigningen i spredende egenskab opstår som følge af stigninger i membran diffuserende kapacitet (Dm) og volumen kapillærblod (Ve), sekundært til rekruttering og udspiling af pulmonale kapillærer 6.
Roughton og Forster (1957) udviklet en teknik til at opdele Dm og Vc 7 ved modulering fraktionen af indåndet oxygen (F I O 2) under en standard diffusion kapacitet for carbonmonoxid test (DL CO). Oxygen og carbonmonoxid (CO) kompetitivt binder til hæm sites på hæmoglobin, således at øge F I O 2 vil reducere DL CO 8, 9. Ved at modulere F I O 2 under en standard DL CO manøvre, kan dette forhold udnyttes til at måle Vc og Dm 7. Vi har for nylig tilpasset denne teknik, der skal anvendes under træning 5. Svarende til tidligere arbejde, har vi fundet, at DL CO stiger kontinuerligt op til peak motion sekundært til stigninger i både Vc og Dm 5. Interessant nok har vi fundet, at i udholdenhed uddannede atleter, der har en større iltforbrug og dermed et større behov for at sprede kapacitetDer er en stigning i DL CO på peak motion, sekundært til øget Dm, og ikke Vc, hvilket antyder en potentiel tilpasning i den pulmonale membran atlet 5.
Stigningerne i Vc og Dm under træning opnås ved en stigning i lungepulsåren pres, hvilket resulterer i rekruttering og udspiling af pulmonale kapillærer tidligere hypo-perfunderet i hvile 4, 10. Dette resulterer i en forøgelse af tværsnitsarealet af den pulmonale kapillære netværk og dermed mindske pulmonal vaskulær modstand og dæmpe stigningen i pulmonale arterielle tryk.
Studier med ophidsede saltvand kontrast ekkokardiografi har vist tegn på Intrapulmonære arteriovenøse anastomoser (Ipava) rekruttering under træning 11, 12, 13, 14. Betydningen af Ipava rekruttering er endnu ikke klart, og mens nogle undersøgelser tyder på, at de kan bidrage til gasudveksling værdiforringelse 12, 14 og kan tjene til at losse den højre ventrikel 11, 12, emnet forbliver kontroversielt 15, 16. Medens den nøjagtige mekanisme af Ipava rekruttering ikke er kendt, har vi fundet, at forøgelse hjertets minutvolumen, samt eksogene dopamin, forårsager Ipava rekruttering i hvile 17. En akut stigende lungearterietryk 18 eller dopamin blokade synes ikke at væsentlig indvirkning Ipava rekruttering under træning 11. Der er spekulationer om, at disse større diameter Ipava fartøjer kan beskytte de pulmonale kapillærer fra de store stigninger i lungepulsårentryk ved at reducere pulmonær vaskulær modstand 12, 17, 19, 20, 21.
Når det kombineres med evalueringen af Vc og Dm, ophidsede saltvand kontrast ekkokardiografi er et værdifuldt redskab til at undersøge tilpasningen af lungekredsløbet til stress af motion 22, 23.
Denne metode muliggør evaluering af den pulmonale diffuserende kapacitet og intrapulmonær arteriovenøs anastomose rekruttering under træning.
Kritiske trin i protokollen
Selvom DL CO ånde hold er forholdsvis enkel i hvile, holder vejret under træning præsenterer en unik udfordring til emnet, da det er counter-intuitive, og fag har et højt drive til at trække vejret under træning. Således er en god kvalitet bestemmelse af Ve og Dm er afhængig af rapport og klar kommunikation mellem testeren og motivet. Testeren tekniske evne kan kvantificeres med variabilitet af alveolære volumen (± 5% af tidligere forsøg), og et pust-hold tid (BHT) på 6,0 ± 0,3 s.
Ændringer og fejlfinding
Ved afslutningen af en Vc / Dm måling, bør testeren hurtigt grafen de tre DL CO manøvrer til at deTermine den bedst tilpassede linje af datapunkterne; DL CO målt med 21% F I O 2 skal altid være større end den med 40%, som bør være større end 60%. Hvis ikke, anbefales det at kontrollere, om ventilen kontakten svarer til den korrekte test gas. Ligeledes kontrollere, at pre-vejrtrækning poser er fyldt med den korrekte F I O 2 gas svarende til test gas (Figur 1B-1D). Der bør udvises forsigtighed ved test af en deltager, der er en ryger, som forhøjede COHb niveauer kan undervurdere DLCO.
For rekruttering vurdering Ipava, placeringen af motivet er afgørende for at sikre billedet erhvervelse af høj kvalitet. Det er muligt at erstatte det opretstående cykelergometer med en liggende cykelergometer at minimere bevægelse af emnet. Dog vil liggende cyklus øvelse fremkalde en anden metabolisk respons i en bestemt arbejdshastighed, og dermed den graduerede motion testen bør væregentages på den liggende cyklus ergometer. Scanning af øvre bryst kan være ubehageligt at nogle kvinder; i dette tilfælde anbefales en kvindelig sonographer. Endelig er den anbefalede motion protokollen designet til en ung, sund individ; følgelig kan øvelsen protokollen ændres til en anden målgruppe.
Begrænsninger af teknikken
De vigtigste begrænsninger ved det multiple F I O 2 DL CO teknik er for fagmandens testeren og evnen hos individet til at følge kommandoer og at bevare roen under ånde hold, som Valsalva eller mullerian manøvrer vil påvirke målingerne. For det andet, at antallet af åndedrag holder i en session bør begrænses til 12, som følge af en stigning i CO modtryk, hvilket kan påvirke Vc og Dm måling 5, 30 og udgøre en sundhedsrisiko for emnet. Afhængigt af forskningsdesign, det may være nødvendigt at gennemføre test på tværs af flere sessioner for at give mulighed for clearance af CO og begrænse deltager træthed. Med god deltager coaching og god teknisk kunnen, har vi konstateret en tilfredsstillende variationskoefficient mellem forsøg for DLCO, Vc, og Dm til at være 7%, 8%, og 15%, hhv.
Den multiple F I O 2 DL CO teknik forudsætter, at alveolære O 2 er den samme som den kapillære O 2, og derfor bør der udvises forsigtighed ved fortolkning af data hos personer med kendt gasudveksling værdiforringelse.
Ophidset saltvand kontrast ekkokardiografisk imaging er begrænset af den tekniske evne til sonographer og evne til emnet for at minimere thorax bevægelse under træning. Det er også afgørende, at tolken af billederne være bekendt med skalaen for at lave Ipava rekruttering ifølge etablerede procedurer (Figur 4 </strong>) 27. Betydningen af en positiv saltvand kontrast ekkokardiografi under træning stadig et emne for debat 15, 16, og der er en vis diskussion, at en positiv omrørt saltvand kontrast i den venstre ventrikel kan være sekundær til kapillær udspilning, og ikke Ipava rekruttering. Igangværende arbejde forsøger at løse dette problem.
Betydningen af teknikken med hensyn til eksisterende / alternative metoder
Ved at udnytte disse fysiologiske teknikker er det muligt at vurdere den pulmonale vaskulatur under træning i en række tilstande, herunder i sundhed, i sygdom, og i narkotika interventioner. Selvom kvaliteten er afhængig med evne til testeren, disse færdigheder er nemt og hurtigt erhvervet med ordentlig mentorskab og uddannelse. Den multiple F I O 2 DL CO metode betragtes som den "gyldne standard" i measurement af Dm og Vc 31. Selv om disse foranstaltninger ikke er beregnet klinisk, kan værdierne bruges til at bestemme de mekanismer for hypoxæmi og motion intolerance, at forudsige patientens udfald, og for yderligere at karakterisere diagnose 31, 32. Ligeledes ophidsede saltvand ekkokardiografi teknik er den mest udbredte metode til at bestemme rekrutteringen af IPAVAs.
Fremtidige applikationer eller retninger efter mastering denne teknik
Disse teknikker er anvendelige til anvendelse i en række eksperimentelle betingelser og interventioner. Vi demonstrerer disse teknikker under træningen, men de kan let modificeres til at måle pulmonære vaskulære reaktioner under en infusion lægemiddel, såsom dobutamin eller dopamin, inotroper kendt for at øge minutvolumen 17. Endvidere er det muligt at anvende disse teknikker i kliniske populationer, såsomsom hos patienter med hjertesvigt 34 eller kronisk obstruktiv lungesygdom (KOL), hvori DL CO er lavere i forhold til aldersmatchede kontrolpersoner 35.
The authors have nothing to disclose.
Funding was provided by the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada and The Heart and Stroke Foundation of Canada.
Metabolic Measurement System | SensorMedics Inc. | Encore 299 Vmax | |
Cycle Ergometer | Ergoline | Ergoselect II 1200 | |
60L Douglas Bags | Hans Rudolph | 6100 Series | |
Two-way T Valve | Hans Rudolph | 2700 Series | |
Hemoglobin Measurement System | HemoCue | Hb 201+ | |
22-gauge Intravenous Catheter | BD | Insyte-W | |
Ultrasound | Vivid Q | ECHOpac | |
Compressed gas 21% O2, 0.3% CO, 0.3% CH4, balance nitrogen | Praxair | ||
Compressed gas 40% O2, 0.3% CO, 0.3% CH4, balance nitrogen | Praxair | ||
Compressed gas 60% O2, 0.3% CO, 0.3% CH4, balance nitrogen | Praxair | ||
Nose-clip | Vacu-Med | snuffer #1008 |