Ettersom bruk av tvungen oscillasjonsteknikk (FOT) i økende grad brukes til å karakterisere respiratorisk mekanikk, er det behov for å standardisere metoder med hensyn til ekkel tekniske retningslinjer og ulike produsentens anbefalinger. En detaljert protokoll er gitt inkludert FOT-vurdering og tolkning for to tilfeller for å lette standardisering av metoder.
Det er økende interesse for bruk av tvungen oscillasjonsteknikk (FOT) eller oscillometri for å karakterisere respiratorisk mekanikk hos friske og syke individer. FOT, en komplementær metode for tradisjonell lungefunksjonstesting, benytter en rekke oscillatoriske frekvenser lagt på tidevannspust for å måle det funksjonelle forholdet mellom luftveistrykk og strømning. Denne passive vurderingen gir et estimat av respirasjonssystemmotstand (Rrs) og reaktans (Xrs) som reflekterer henholdsvis luftveiskaliber og energilagring og dissipasjon. Til tross for den nylige økningen i popularitet og oppdaterte tekniske standarder, har klinisk adopsjon vært treg, noe som delvis gjelder mangel på standardisering angående innsamling og rapportering av FOT-data. Målet med denne artikkelen er å adressere mangelen på standardisering på tvers av laboratorier ved å tilby en omfattende skriftlig protokoll for FOT og en tilhørende video. For å illustrere at denne protokollen kan brukes uavhengig av en bestemt enhet, har tre separate FOT-enheter blitt brukt i tilfelle eksempler og videodemonstrasjon. Denne innsatsen er ment å standardisere bruken og tolkningen av FOT, gi praktiske forslag, samt belyse fremtidige spørsmål som må tas opp.
Den tvungne svingningsteknikken (FOT) eller svingningen ble først introdusert for over 60 år siden1 og gir måling av respiratorisk mekanikk via eksternt anvendte trykkoscillasjoner lagt oppå under tidevannspust. Kort sagt måles trykk og luftstrøm ved munnen av transdusere over en rekke frekvenser. Spektralanalysen brukes deretter til å bestemme impedans (Zrs) eller amplituden og faseforskjellene mellom trykk og luftstrøm ved hver frekvens2,3. Zrs representerer summen av krefter som motsetter seg trykkoscillasjoner og er vanligvis preget av komponenter av motstand (Rrs) og reaktans (Xrs). Rrs reflekterer de dissipative mekaniske egenskapene til luftveiene (energispredning), mens Xrs reflekterer dynamisk elastans og treghet i luftveiene (energilagring). Zrs vurdering ved flere oscillasjonsfrekvenser tillater videre vurdering av ensartet luftstrømfordeling. For en gjennomgang av FOT-signalbehandling, fysiologiske prinsipper og anvendelser: se European Respiratory Society (ERS) Task Force statements2,4.
FOT er ikke en erstatning for spirometri, snarere en komplementær vurdering av lungefunksjonen. Det kan imidlertid gi flere fordeler i forhold til spirometrisk testing, inkludert målinger utført under tidevannspust (innsatsuavhengig) og potensial for å vurdere de distale eller små luftveiene som ikke er gjennomførbare med spirometri5. Som et resultat har FOT fått betydelig popularitet i barnemiljøet6,7, samt for evaluering av den symptomatiske pasienten med normal eller bevart spirometri8,9,10,11. FOT har også vist klinisk nytte under bronkoprovokasjonstesting der symptomer er sterkere forbundet med FOT enn spirometri12. Videre krever FOT lavere doser av bronkoprovoative midler for å indusere målbare forskjeller i åndedrettsfunksjon13.
I lys av disse funnene har interessen for FOT for klinisk praksis og forskning økt de siste årene. Faktisk, ifølge et Scopus-søk utført i juli 2021 for begrepene ‘tvungen oscillasjonsteknikk’ eller ‘impuls oscillometri’, økte median antall publikasjoner på FOT fra 35 per år (2000-2010) til 94 per år (2010-2020). Til tross for denne økningen av interesse, har standardisering i innsamling og rapportering av FOT-data bare nylig fått større oppmerksomhet med de nyeste ERS tekniske standardene for Respiratory Oscillometry4. For tiden er flere FOT-systemer kommersielt tilgjengelige som varierer etter trykksignaltype (f.eks. pseudorandom, impulstog), opptak av epoke, frekvensområde og oppløsning14. Til tross for disse forskjellene kan innsamling og rapportering av FOT-data som utført av teknikeren følge en universell tilnærming som er fokus for det nåværende manuskriptet. Heri er det gitt en standardisert protokoll som er i samsvar med ERS Technical Standards4. Denne protokollen er illustrert gjennom praktiske eksempler med forskning og kliniske data innhentet i vårt laboratorium. Spesielt er fokuset på anvendelse og tolkning av FOT i den kliniske evalueringen av voksen dyspné.
Den nylige ERS Technical Standard på FOT4 understreker behovet for større strenghet og standardisering av måling. Tett overholdelse av flere kritiske trinn før, under og etter testing er nødvendig. Det anbefales at FOT utføres før mer innsatsavhengige manøvrer som krever dype pust som kropps plethysmografi og diffus kapasitet. Sluttbrukerverifisering av testbelastning med kjent impedans kreves minst daglig eller umiddelbart før testing. Klare, konsekvente og presise instruksjoner gitt av opplært personell kan minimere ekstrinsiske variasjoner i datainnsamlingen. Hver forskning eller klinisk laboratorium bør utvikle sin egen protokoll som implementerer de minimale coachingteknikkene som anbefales av ERS tekniske retningslinjer. Det er viktig at sluttbrukerne under hver manøver kan observere, identifisere og korrigere potensielle feil som kan oppstå, for eksempel munnlekkasjer, glottisk lukking, hoste og ustabile pustemønstre. Selv om visse feil kan være vanskelige å evaluere i sanntid, bør sluttbrukere ikke bare avhenge av automatisk deteksjon fra den spesifikke enheten som brukes. Akseptable kriterier satt av produsenten bør gjennomgås grundig, og ytterligere kriterier bør følge ERS-uttalelsene. Selv om hver enhet vil generere en unik rapport, er standardisert rapportering av FOT-parametere mulig og kan lette sammenligning på tvers av laboratorier og studier. Til slutt må strenge kvalitetskontrollprosedyrer, inkludert rutinemessig vurdering av friske biologiske kontroller, utføres i både forskning og kliniske omgivelser.
Streng overholdelse av en standardisert protokoll vil minimere variasjonen i ytelsen. Imidlertid kan det fortsatt være vanskelig å oppnå en COV-≤10%, og kanskje ikke alltid mulig hos de med luftveissykdom. Det er pålagt teknikeren å strebe etter å minimere variasjon, og det er flere strategier å vurdere når en CoV-≤10% ikke kan oppnås. For det første, sørg for at målingen er oppnådd under lignende omstendigheter for hver replikering. Dette inkluderer overvåking av individets holdning, håndplassering og overholdelse av andre instruksjoner. Teknikeren kan vurdere å gjenta innledende instruksjoner, gi ytterligere visuell demonstrasjon og tilby den enkelte et lengre hvileintervall. Basert på erfaring er det funnet at en vanlig grunn til overdreven variasjon inkluderer å vedta en annen sittestilling mellom replikeringsmålinger der enkeltpersoner kan omplassere seg for å oppnå en mer komfortabel posisjon eller belastning for å nå munnstykket. Dette er mest vanlig når du bruker bærbare FOT-enheter som er utformet for å holdes av teknikeren der munnstykkets posisjon ikke er festet. For å løse dette problemet kan fleksible armfester kjøpes, som er designet for å holde elektroniske enheter som kameraer, som raskt kan festes til et skrivebord eller bord og imøtekomme individuell posisjonering. Når teknikeren har sørget for at ytelsen er riktig og konsekvent mellom replikeringsmålinger, bør den innhente flere replikeringer.
I motsetning til spirometri der maksimalt åtte forsøk anbefales for å unngå tretthet, er det ikke noe maksimalt antall repliker som anbefales for FOT sannsynligvis på grunn av sin innsatsuavhengige tilnærming. I praksis får noen etterforskere opptil åtte replikeringsmålinger18, og en lignende tommelfingerregel på opptil 10 målinger brukes i laboratoriet vårt. Etablering av en øvre grense er praktisk talt viktig for å definere slutten av en testøkt. Dette er spesielt relevant for personer med luftveissykdom der CoV over 10 % kan reflektere underliggende sykdomsprosesser i stedet for dårlig innsats. Harkness et al.18 beskrev nylig sin erfaring med disse pasientpopulasjonene og antydet at en mer liberal avskjæring (CoV opptil 20%) fortsatt kan rapporteres for klinisk tolkning. Hvert klinikk- og forskningslaboratorium bør balansere mellom praktiske beslutninger som tidsbegrensning, undersøkes evne og utmattelsesnivå, samt sannsynligheten for å oppnå COV-avskjæringen. En tilnærming å vurdere er implementeringen av et karaktersystem. For eksempel, når minst tre artefaktfrie replikeringsmålinger er hentet fra maksimalt 10 forsøk, bruker du en bokstavkarakter som tilsvarer COV-nivåer – det vil si ‘A’ ≤10%; ‘B’ > 10% og ≤15%; ‘C’ > 15% og ≤20%; og D > 20 %. Ytterligere strategier som skal vurderes kan omfatte endring av programvare- og maskinvareanskaffelsesparametere for å oppnå mer komplette pust. For eksempel har noen produsenter innstillinger for å imøtekomme større opptaksvarigheter og / eller utvidede opptaks epoker for å oppnå mer enn ers-anbefalte minimum tre komplette pust. Ved rapportering av FOT-resultater er det viktig å offentliggjøre alle anskaffelsesparametere for å lette tolkning og sammenligning med annen publisert litteratur. FOT-anskaffelsesparametere undersøkes fortsatt aktivt og vil sannsynligvis resultere i fremtidige endringer i FOT-ytelse og -måling.
I dette dokumentet er målet å fremheve den nyeste teknologien og anvendelsen av FOT, samt gi en standardisert protokoll for testing hos voksne. Det er imidlertid viktig å anerkjenne FOT sine tilknyttede begrensninger. For det første er impedansmålinger spesielt mistenkt for gjenstander som ekstra thoraxpåvirkninger4. Derfor fokuserer den nåværende protokollen på å minimere denne innflytelsen, for eksempel å sikre riktig kinnstøtte under oppkjøpet. I tillegg utelukker forstyrrelser i flyten (f.eks. tunge som dekker munnstykket, svelging, feilpust) nøyaktig måling og resulterer i færre gyldige pust for Zrs-beregninger19. For det andre, selv om FOT er lett å utføre fra pasientens perspektiv, er det utfordrende for teknikeren og klinikeren20 å identifisere disse artefaktene samt tolke produksjonen. For eksempel produserer nåværende FOT-enheter en betydelig mengde data for å karakterisere individets åndedrettsmekanikk; Imidlertid er paucity av referanseverdier og konsensus rundt viktige variabler faktorer som bremser den kliniske adopsjonen. På samme måte, mens det anbefales å oppnå minst tre artefaktfrie forsøk4, hvis mer enn tre forsøk utføres og blir funnet akseptable, er det ingen nåværende konsensus om de anbefalte metodene for å velge hvilke av disse studiene som brukes til å representere testøkten. Som sådan fortsetter den kliniske nytten av FOT i en rekke luftveissykdommer å bli aktivt undersøkt. Til slutt, fra et teknisk perspektiv, er det heterogenitet på tvers av FOT-produsenter med hensyn til følgende: i) frekvensbølgeformer, ii) algoritmer for feildeteksjon, og iii) inter- og intra-pusteanalyser2,21,22,23,24. Mye av de nevnte begrensningene kan løses ved å følge en standardisert protokoll samt gjennomsiktig rapportering av utdata- og registreringsparametere.
Lungefunksjonstester inkluderer tradisjonelt målinger av lungevolumer og kapasiteter, og effektiviteten av gassutveksling, som krever betydelige instruksjoner, samarbeid og innsats fra både sensorer og sensorer. I tillegg blir en blanding av gasser ved ulike konsentrasjoner ofte inhalert under manøvrer, som noen kan vurdere invasive teknikker. Disse kontrastene til FOT, der mekaniske egenskaper til lungene som Rrs, elastans og inertance undersøkes ved hjelp av mindre invasive oscillatoriske frekvenser. Dermed kan FOT tjene som et nyttig tillegg til en omfattende lungefunksjonsvurdering. Fot kan for eksempel ha råd til unik klinisk innsikt i scenarier der symptomene er uforholdsmessige til tradisjonell lungefunksjonstesting som de med yrkeseksponering og/eller uforklarlig dyspné9,11. I tillegg kan FOT også være viktig for screening av personer med høyere risiko for fremtidige lungesykdommer som asymptomatiske røykere25 og de med miljøeksponering26. Til slutt har nyere data identifisert at FOT også kan være unikt nyttig for daglig overvåking av visse sykdomstilstander som treningsindusert bronkokonstriksjon27 og revmatoid artrittrelaterte lungesymptomer28. Den nåværende artikkelen fokuserer på FOT sin anvendelse i den voksne befolkningen, selv om FOT’s kliniske og forskningsverktøy har blitt godt beskrevet i barnepopulasjoner så vel som 29,30.
Fremtidige retninger for forskning bør videre fokusere på tekniske og ytelsesmessige aspekter ved FOT, for eksempel standardisering av datapresentasjon og rapportering, samt karakterisering av tilhørende variasjon og repeterbarhet. I kliniske sammenhenger kan FOT brukes mye til vurdering av dyspné og tidlig påvisning av kroniske luftveissykdommer eller systemiske sykdomsrelaterte lunge manifestasjoner i alle aldersgrupper.
The authors have nothing to disclose.
Dette arbeidet ble delvis støttet av kontraktstildeling #10010115CN2 fra Electric Power Research Institute. Innholdet representerer ikke synspunktene til det amerikanske veterandepartementet eller USAs regjering.
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 |