Da brugen af tvungen svingningsteknik (FOT) i stigende grad bruges til at karakterisere åndedrætsmekanik, er der behov for at standardisere metoder med hensyn til spirende tekniske retningslinjer og forskellige producentens anbefalinger. Der findes en detaljeret protokol, herunder FOT-vurdering og fortolkning i to tilfælde for at lette standardiseringen af metoder.
Der er stigende interesse for brugen af tvungen svingningsteknik (FOT) eller oscillometri til at karakterisere åndedrætsmekanik hos raske og syge individer. FOT, en komplementær metode til traditionel lungefunktionstest, anvender en række oscillerende frekvenser overlejret på tidevandsåndedræt for at måle det funktionelle forhold mellem luftvejstryk og flow. Denne passive vurdering giver et skøn over åndedrætssystemets modstand (Rrs) og reaktans (Xrs), der afspejler henholdsvis luftvejskaliber og energilagring og -spredning. På trods af den seneste stigning i popularitet og opdaterede tekniske standarder har den kliniske vedtagelse været langsom, hvilket til dels vedrører manglen på standardisering med hensyn til erhvervelse og rapportering af FOT-data. Målet med denne artikel er at løse manglen på standardisering på tværs af laboratorier ved at levere en omfattende skriftlig protokol til FOT og en ledsagende video. For at illustrere, at denne protokol kan bruges uanset en bestemt enhed, er der anvendt tre separate FOT-enheder i caseeksemplerne og videodemonstrationen. Denne indsats har til formål at standardisere brugen og fortolkningen af FOT, give praktiske forslag samt fremhæve fremtidige spørgsmål, der skal løses.
Den tvungne svingningsteknik (FOT) eller oscillometri blev først introduceret for over 60 år siden1 og giver mulighed for måling af åndedrætsmekanik via eksternt påførte tryksvingninger overlejret under tidevandsåndedræt. Kort fortalt måles tryk og luftstrøm ved munden af transducere over en række frekvenser. Spektralanalyse anvendes derefter til at bestemme impedans (Zr’er) eller amplitude- og faseforskellene mellem tryk og luftstrøm ved hver frekvens2,3. Zrs repræsenterer summen af kræfter, der modsætter sig tryksvingninger og er typisk kendetegnet ved komponenter af modstand (Rrs) og reaktans (Xrs). Rrs afspejler åndedrætssystemets dissipative mekaniske egenskaber (energiafledning), mens Xrs afspejler dynamisk elastans og inerti i åndedrætssystemet (energilagring). Zrs vurdering ved flere svingningsfrekvenser gør det yderligere muligt at vurdere ensartetheden af luftstrømsfordelingen. For en gennemgang af FOT-signalbehandling, fysiologiske principper og anvendelser: Se erklæringerne fra Det Europæiske Respiratoriske Selskabs (ERS) task force2,4.
FOT er ikke en erstatning for spirometri, snarere en supplerende vurdering af lungefunktionen. Det kan dog give flere fordele i forhold til spirometrisk testning, herunder målinger udført under tidevandsåndedræt (indsatsuafhængig) og potentiale til vurdering af de distale eller små luftveje, der ikke er mulige med spirometri5. Som følge heraf har FOT opnået betydelig popularitet i det pædiatriske miljø6,7 samt til evaluering af den symptomatiske patient med normal eller konserveret spirometri8,9,10,11. FOT har også vist klinisk nytteværdi under bronkoprovokationstest, hvorved symptomerne er stærkere forbundet med FOT end spirometri12. Desuden kræver FOT lavere doser af bronkoprovokative midler for at fremkalde målbare forskelle i åndedrætsfunktionen13.
I lyset af disse resultater er interessen for FOT for klinisk praksis og forskning steget kraftigt de seneste år. Ifølge en Scopus-søgning foretaget i juli 2021 for udtrykkene ‘tvungen svingningsteknik’ eller ‘impulsocillometri’ steg det gennemsnitlige antal publikationer om FOT faktisk fra 35 om året (2000-2010) til 94 om året (2010-2020). På trods af denne stigning i interessen har standardisering i forbindelse med erhvervelse og rapportering af FOT-data først for nylig fået større opmærksomhed med de nylige ERS Technical Standards for Respiratory Oscillometry4. På nuværende tidspunkt er flere FOT-systemer kommercielt tilgængelige, der varierer efter tryksignaltype (f.eks. pseudotilfældig, impulseringstog), optagelsesepoke, frekvensområde og opløsning14. På trods af disse forskelle kan erhvervelse og rapportering af FOT-data som udført af teknikeren følge en universel tilgang, som er fokus for det nuværende manuskript. Heri leveres en standardiseret protokol, der er i overensstemmelse med ERS’ tekniske standarder4. Denne protokol er illustreret gennem praktiske eksempler med forskning og kliniske data erhvervet i vores laboratorium. Konkret er der fokus på anvendelse og fortolkning af FOT i den kliniske evaluering af voksendyspnø.
Den nylige ERS tekniske standard på FOT4 understreger behovet for større stringens og standardisering af målingen. Tæt overholdelse af flere kritiske trin før, under og efter test er nødvendig. Det anbefales, at FOT udføres forud for mere indsatsafhængige manøvrer, der kræver dybe vejrtrækninger såsom kropsplethysmografi og diffusionskapacitet. Slutbrugerverifikation af testbelastning med kendt impedans er påkrævet mindst dagligt eller umiddelbart før prøvningen. Klare, konsekvente og præcise instruktioner givet af uddannet personale kan minimere ydre variationer i dataindsamling. Hvert forsknings- eller klinisk laboratorium bør udvikle sin egen protokol, der implementerer de minimale coachingteknikker, der anbefales i ERS’ tekniske retningslinjer. Det er afgørende, at slutbrugerne under hver manøvre kan observere, identificere og rette potentielle fejl, der kan opstå, såsom mundlækager, glottisk lukning, hoste og ustabile vejrtrækningsmønstre. Selv om visse fejl kan være vanskelige at evaluere i realtid, bør slutbrugerne ikke udelukkende være afhængige af automatisk detektion fra det specifikke udstyr, der anvendes. Acceptable kriterier, der fastsættes af fabrikanten, bør gennemgås grundigt, og yderligere kriterier bør overholde ERS-erklæringerne. Selvom hver enhed genererer en unik rapport, er standardiseret rapportering af FOT-parametre mulig og kan lette sammenligning på tværs af laboratorier og undersøgelser. Endelig skal der udføres strenge kvalitetskontrolprocedurer, herunder rutinemæssig vurdering af sund biologisk kontrol(er), både i forskningsmæssige og kliniske sammenhænge.
Streng overholdelse af en standardiseret protokol minimerer variation i ydeevnen. Det kan dog stadig være svært at opnå en CoV ≤10% og måske ikke altid muligt hos dem med luftvejssygdom. Det påhviler teknikeren at stræbe efter at minimere variabiliteten, og der er flere strategier, der skal overvejes, når en CoV ≤10% ikke kan opnås. For det første skal det sikres, at målingen erhverves under lignende omstændigheder for hver replikat. Dette omfatter overvågning af individets kropsholdning, håndplacering og overholdelse af andre instruktioner. Teknikeren kan overveje at gentage de indledende instruktioner, give yderligere visuel demonstration og tilbyde personen et forlænget hvileinterval. Baseret på erfaring konstateres det, at en almindelig årsag til overdreven variabilitet omfatter vedtagelse af en anden siddestilling mellem replikatmålinger, hvorved enkeltpersoner kan ompositionere sig for at opnå en mere behagelig position eller belastning for at nå mundstykket. Dette er mest almindeligt, når du bruger bærbare FOT-enheder, der er designet til at blive holdt af teknikeren, hvor mundstykkets position ikke er fastgjort. For at løse dette problem kan der købes fleksible armbeslag, der er designet til at holde elektroniske enheder som kameraer, der hurtigt kan fastgøres til et skrivebord eller bord og rumme individuel positionering. Når det er sikret, at ydeevnen er passende og konsistent mellem replikatmålingerne, skal teknikeren erhverve yderligere replikater.
I modsætning til spirometri, hvor maksimalt otte forsøg anbefales for at undgå træthed, er der ikke noget maksimalt antal replikater, der anbefales til FOT sandsynligvis på grund af dets indsatsuafhængige tilgang. I praksis får nogle efterforskere op til otte replikatmålinger18, og en lignende tommelfingerregel på op til 10 målinger anvendes i vores laboratorium. Det er praktisk talt vigtigt at fastsætte en øvre grænse for at definere afslutningen på en testsession. Dette er især relevant for personer med luftvejssygdomme, hvorved CoV på mere end 10 % kan afspejle underliggende sygdomsprocesser snarere end dårlig indsats. Harkness et al.18 beskrev for nylig deres erfaring med disse patientpopulationer og foreslog, at en mere liberal afskæring (CoV op til 20%) stadig kan rapporteres til klinisk fortolkning. Hver klinik og forskningslaboratorium bør balancere mellem praktiske beslutninger såsom tidsbegrænsning, eksaminandens evne og træthedsniveau samt sandsynligheden for at opnå CoV-afskæringen. En tilgang, der skal overvejes, er implementeringen af et klassificeringssystem. For eksempel, når mindst tre artefaktfrie replikatmålinger er opnået fra maksimalt 10 forsøg, skal du anvende en bogstavklasse svarende til CoV-niveauer – dvs. ‘A’ ≤10%; »B«-> 10 % og ≤15 % »C«-> 15 % og ≤20 % og ‘D’ > 20%. Yderligere strategier, der skal overvejes, kan omfatte ændring af software- og hardwareanskaffelsesparametre for at opnå mere komplette vejrtrækninger. For eksempel har nogle producenter indstillinger, der imødekommer større optagelsesvarigheder og / eller udvidede optagelsesepoker for at opnå mere end det ERS-anbefalede minimum på tre komplette vejrtrækninger. Ved rapportering af FOT-resultater er det bydende nødvendigt at oplyse om alle anskaffelsesparametre for at lette fortolkningen og sammenligningen med anden offentliggjort litteratur. FOT’s anskaffelsesparametre undersøges fortsat aktivt og vil sandsynligvis resultere i fremtidige ændringer af FOT’s ydeevne og måling.
I dette papir er målet at fremhæve den nyeste teknologi og anvendelse af FOT samt give en standardiseret protokol til test hos voksne. Det er dog vigtigt at anerkende FOTs tilknyttede begrænsninger. For det første er impedansmålinger særligt mistænkte for artefakter som f.eks. påvirkninger uden for thorax4. Derfor fokuserer den nuværende protokol på at minimere denne indflydelse, såsom at sikre korrekt kindstøtte under erhvervelsen. Derudover udelukker afbrydelser i flowet (f.eks. tungen, der dækker mundstykket, synke, fejlagtige vejrtrækninger) nøjagtig måling og resulterer i færre gyldige vejrtrækninger til Zrs-beregninger19. For det andet, selvom FOT er let at udføre fra patientens perspektiv, er det udfordrende for teknikeren og klinikeren at identificere disse artefakter samt fortolke output20. For eksempel producerer nuværende FOT-enheder en betydelig mængde data til at karakterisere en persons åndedrætsmekanik; Manglen på referenceværdier og konsensus omkring nøglevariabler er imidlertid faktorer, der bremser den kliniske vedtagelse. Selv om det anbefales at opnå mindst tre artefaktfrie forsøg4, er der heller ikke i øjeblikket enighed om de anbefalede metoder til at vælge, hvilke af disse forsøg der bruges til at repræsentere testsessionen, hvis mere end tre forsøg udføres og findes acceptable. Som sådan undersøges den kliniske anvendelighed af FOT i en række luftvejssygdomme fortsat aktivt. Endelig er der fra et teknisk perspektiv heterogenitet på tværs af FOT-producenter med hensyn til følgende: i) frekvensbølgeformer, ii) algoritmer til fejldetektion og iii) inter- og intra-breath-analyser2,21,22,23,24. Mange af de ovennævnte begrænsninger kan løses ved at følge en standardiseret protokol samt gennemsigtig rapportering af output- og optagelsesparametre.
Lungefunktionstest omfatter traditionelt målinger af lungevolumener og kapaciteter og effektiviteten af gasudveksling, som kræver betydelige instruktioner, samarbejde og indsats fra både eksaminatorer og eksaminander. Derudover indåndes en blanding af gasser i forskellige koncentrationer ofte under manøvrer, som nogle måske betragter som invasive teknikker. Disse står i kontrast til FOT, hvor mekaniske egenskaber i lungerne som Rrs, elastance og inertance undersøges ved hjælp af mindre invasive oscillerende frekvenser. FOT kan således tjene som en nyttig tilføjelse til en omfattende lungefunktionsvurdering. Fot kan f.eks. give unik klinisk indsigt i scenarier, hvor symptomerne er ude af proportioner med traditionel lungefunktionstestning, f.eks. ved erhvervsmæssig eksponering og/eller uforklarlig dyspnø9,11. Derudover kan FOT også være vigtig for screening af personer med højere risiko for fremtidige lungesygdomme såsom asymptomatiske rygere25 og dem med miljøeksponering26. Endelig har nyere data vist, at FOT også kan være enestående nyttigt til daglig overvågning af visse sygdomstilstande såsom træningsinduceret bronkokonstriktion27 og reumatoid arthritis-relaterede lungesymptomer28. Denne artikel fokuserer på FOTs anvendelse i den voksne befolkning, selvom FOTs kliniske og forskningsmæssige anvendelighed også er blevet godt beskrevet i pædiatriske populationer29,30.
Fremtidige retninger for forskning bør yderligere fokusere på tekniske og præstationsmæssige aspekter af FOT, såsom standardisering af datapræsentation og rapportering samt karakterisering af tilhørende variabilitet og repeterbarhed. I kliniske miljøer kan FOT i vid udstrækning anvendes til vurdering af dyspnø og tidlig påvisning af kroniske luftvejssygdomme eller systemiske sygdomsrelaterede lungemanifestationer i alle aldersgrupper.
The authors have nothing to disclose.
Dette arbejde blev delvist støttet af kontrakttildeling #10010115CN2 fra Electric Power Research Institute. Indholdet repræsenterer ikke synspunkter fra det amerikanske ministerium for veterananliggender eller den amerikanske 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 |