文摘
本研究调查了假设血碳酸过多症在某些慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者可能与脑血管对二氧化碳(高有限公司2)。
之间的关系反应的通风和脑血容量cb v()都未急性动脉血液中二氧化碳张力的变化(P,有限公司2)测定在慢性hypercapnic (17P,有限公司2> 6.0 kPa)和16 normocapnic (P,有限公司2⪕6.0 kPa)慢性阻塞性肺病患者,要匹配程度的气道阻塞(预测在一秒钟用力呼气量27%)。结果与15的同龄健康受试者。CBV measered使用近红外光谱学normo -血碳酸过多症和相关启发每分通气量(V′我)和口阻塞压力(P0.1)。血碳酸过多症(end-tidal二氧化碳(Δ的压力P等,公司2)> 1 kPa)是诱导给予足量的有限公司2在吸气。
cb v在血碳酸正常,(100毫升·g。都未−1)为2.41±0.66,2.90±0.60(平均数±标准差)normocapnic和慢性hypercapnic患者,分别是健康受试者相比显著降低(3.53±0.77)。所有的公司2响应性(ΔCBV /ΔP,有限公司2,ΔV′我/ΔP,有限公司2,ΔP0.1/ΔP,有限公司2)均显著降低COPD组相对于健康受试者,但COPD组之间没有显著差异。一个贫穷但通气和脑血管公司之间存在正向关系2响应性(ΔCBV /ΔP,有限公司2和ΔV′我/ΔP,有限公司2)被发现在慢性阻塞性肺病患者和健康者。
研究结果不支持假设hypercapnic脑血管对二氧化碳的反应异常的慢性阻塞性肺疾病患者。
本研究支持的荷兰哮喘基金会(96.09)。
慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者经常表现出迟钝通气应对血碳酸过多症。这个回应是归因于下降带来的机械限制疾病过程本身(“不能呼吸”)或减少敏感性呼吸中心的二氧化碳(有限公司2)刺激(“不会呼吸”)1。都将导致有限公司2保留和血碳酸过多症。此外,动脉血液中二氧化碳张力(P,有限公司2)值作为输入参数通常用于测量通气反应。作为中央化学感受器代表∼80%的股份有限公司2化学敏感性2,它可能是怀孕,这些中枢化学感受器的刺激,脑组织液(安全部队)ph,既不充分处理,也充分的反映出来P,有限公司2价值hypercapnic慢性阻塞性肺病患者。后者可能发生时的控制脑血流量(CBF)、脑血容量cb v()都未和他们的回应的变化P,有限公司2是不正常的。
CBF的重要性作为一个至关重要的环节通气控制刺激反应的研究首先指出了古典Kety和施密特的研究3。从那时起,CBF被认为修改明显通气对变化的反应P,有限公司2。血流量的变化会改变之间的关系P,有限公司2可以测量(刺激)和有限公司2紧张的大脑组织在中央化学感受器(真正的刺激)。同时测量脑血管和通气反应就变得重要了4。
由Feihl和Perret5脑阻力血管(小动脉)和毛细血管和小静脉扩张,血碳酸过多症。然而,慢性高碳酸血症与钝化急性脑血管反应性P,有限公司2变化6。结果,只有轻微的改变在cb v CBF和可以预期,都未不能减弱急性hypercapnic刺激中央化学感受器,并导致高架P,有限公司2在安全部队(真刺激)。因此,高架通气驱动可以预期。然而,相反的,降低通气的驱动器7,8。
根据Ponten Siesjo9和其他人4,高CBF cb v(和)都未洗出组织有限公司2,降低P,有限公司2在安全部队,导致低化学感受器刺激和低通气的驱动器。逆脑血管和通气反应之间的关系在慢性阻塞性肺病患者急性血碳酸过多症是假设。相对较高的vasodilatating hypercapnic患者脑血管反应假设,导致本事从有限公司2和降低P,有限公司2在安全部队。这将导致较低的化学感受器的刺激和低通气动力和持续的系统性血碳酸过多症。Normocapnic病人,然而,可能是想显示降低脑血管反应,因此一个适当的通风的驱动,导致系统性血碳酸正常。
在目前的研究中,脑血管有限公司2响应性是表示为cb v的斜率/有限公司都未2情节(ΔCBV /ΔP,有限公司2)和通气有限公司2响应性是表示为灵感的斜率每分通气量(V′我)/公司2(ΔV′我/ΔP,有限公司2)。CBV测量使用非侵入性技术,近红外光谱(NIRS)。口阻塞压力(P0.1)及其应对变化P,有限公司2(ΔP0.1/ΔP,有限公司2)测量以近似通气开独立的气道阻力。
材料和方法
主题
这项研究是进行33 COPD患者所定义的美国胸科学会。十个男人和六个女人,年龄(平均±sd) 60±11岁,normocapnic (P,有限公司2⪕6.0 kPa)和15名男性和两名女性,年龄在63±8岁hypercapnic (P,有限公司2> 6.0 kPa)。患者被排除在外,如果:1)阻塞性睡眠障碍的证据或限制性肺功能;2)有一个恶化在入学前的6周;3)有心肺脑血管或其他慢性疾病;和4)药物除了肺bronchodilating代理、茶碱和强的松(系统性)。三个normocapnic和两个hypercapnic患者目前的吸烟者,所有其他病人停止吸烟> 6个月。一个与健康对照组(56±10年,六个男性,10个女性)也进行了研究。没有一个是在药物治疗。病人的描述是表1中给出⇓。
至少2 h实验前,所有的参与者被要求避免含咖啡因的饮料和香烟,但被允许继续他们的肺药物。所有的志愿者给了知情同意。这项研究是伦理委员会批准的肺学Dekkerswald,奈梅亨大学。
测量
通风的测量
受试者在一个舒适的,倾斜的位置。他们通过面罩呼吸与低阻阀吸气和呼气气体混合物。首先,死亡空间通风(VD/VT)用波尔测量方程。呼气空气收集道格拉斯袋为10分钟测量呼气P有限公司2班纳特(capnograph N1000, Nellcor清教徒,密苏里州,美国)。接下来,面具的吸气口连接通过一个Fleisch pneumotachograph(菲普斯&鸟,里士满,弗吉尼亚州,美国)吸入储层(图。1⇓)。流信号被融入V′我。空气采样从面具的呼气港口capnograph监控end-tidal有限公司2(P等,公司2kPa)和呼吸速率(RR,分钟−1)。氧气吸入气体混合物(O的变化2)、氮(N2)和有限公司2通过计算机控制的质量流诱导系统(布、硝酸钾、Veenendaal,荷兰)。启发O的分数2(F阿,我2使用氧气分析仪)连续监测(美国OM-11,贝克曼公司,CA)。快速吸入气体混合物的变化可能是诱导;针对变化达到在一个呼吸。血碳酸过多症(ΔP等,公司2> 1 kPa)是诱导给予足量的有限公司2(F我公司2吸气的3 - 5%)。
脑血流量测量
NIRS了监视大脑氧化和动力学10。NIRS理论广泛被描述11。这项技术是基于oxygenation-dependent吸收血液中的变化引起的发色团,主要是氧-和deoxyhaemoglobin ([O2分别为Hb]和[HHb])。近红外光进行从脉冲和连续波检测仪器(Oxymon、部门(生理和仪表,奈梅亨大学荷兰)通过两个fibreoptic包(装置)的左侧前额。一个optode发出三种不同波长的近红外光,可以穿透头骨/大脑。接收optode定位的距离5.5厘米除了排放optode。这个距离确保大多数extacranial循环排除在检测到信号12。
cb v计算被都未艾等。13。饱和的微小变化(∼5%)cb v是必要的量化。都未饱和度的变化与血红蛋白浓度的不同发色团在两个级别的饱和度。CBV可以计算考虑到个人血红蛋白浓度和固定常数。常数占血红蛋白的分子量,大脑组织密度和cerebral-to-large船血细胞压积的比例。
协议
所有患者接受常规肺量测定法和血液血红蛋白分析,血细胞压积和休息动脉血液气体个别病人分配到normocapnic和慢性hypercapnic COPD组。介绍了导管的左肱动脉动脉血液样本收集。动脉氧饱和度(年代啊,一个2)和心率(HR)和脉氧仪(监控N200灯;Nellcor清教徒班纳特,密苏里州,美国),传感器连接到右额叶额头(图1所示⇑)。
血碳酸过多症是引起给予足量的有限公司2在吸气。重复的cb v的测量,都未P0.1normo -和血碳酸过多症进行10分钟后到达平衡。动脉压测量手动在每个公司2条件。平均动脉血压(MABP)被计算为:舒张压+ 1/3×(systolic-diastolic)压力。所有数据(MABP除外)是直接连接到近红外线电脑实时显示和同步存储检测数据。
统计数据
在整个实验中,时间上的值V′我,P等,公司2,年代啊,一个2、人力资源和RR记录,表示为平均数±标准差在每个有限公司2挑战。人体测量特征、肺功能、MABP和动脉血气值之间的比较三组的Mann-Whitney u测验两独立样本。组内价值相比,在血碳酸正常价值在使用配对t检验血碳酸过多症。两组之间,未配对t用于比较的结果变量。cb v为每个单独的,,都未V′我和P0.1对相应的策划P,有限公司2值并进行线性回归分析。cb v的斜坡上,都未V′我和P0.1应对急性有限公司2改变使用线性回归分析计算。意思是山坡上的三组与一个未配对的测试进行了比较。统计显著性水平是在p < 0.05。所有测试都应被视为探险的由于多重性测试。
结果
病人的人体特征和呼吸功能的数据总结在表1所示⇑。两个COPD组显示相同的气道阻塞程度(在一秒用力呼气量(FEV1)),最大呼吸量和MIP (MVV)。急性血碳酸过多症是一个Δ获得通过P,有限公司20.83±0.19,0.65±0.18,0.52±0.27 kPa normocapnic,慢性hypercapnic和健康(控制)组,分别。(必要的)瞬态稀释的程度来衡量绝对cb v的值是6±2,都未7±2和8±2%为同一组。
血碳酸过多症诱导显著变化(p < 0.01),所有变量除了人力资源,RR MABP,在三组(表2⇓)。此外,只有normocapnic COPD病人表现出不同的RR在血碳酸过多症(p < 0.01),而其他两组。MABP明显高于慢性阻塞性肺病患者比健康者(p < 0.001),但没有进一步增加在血碳酸过多症。血碳酸过多症诱导过程中在健康受试者,MABP增加(p < 0.001)。
通风和通气反应
慢性阻塞性肺病的两组都显著高于休息的值V′我健康受试者相比(表2所示⇑)。通气反应有限公司2(ΔV′我/ΔP,有限公司2)是降低COPD组与对照组相比,但只是明显不同(p < 0.01) hypercapnic组比对照组(表3⇓)。当COPD组比较和中值而不是Δ的平均值V′我/ΔP,有限公司2拍摄,一个重要的,不同的斜率Δ吗V′我/ΔP,有限公司2发现两个COPD组(p < 0.05)。平均反应(V′我:L·敏−1;P,有限公司2b: kPa)是显示在图2⇓。
慢性阻塞性肺病患者相比,V′我是一个很好的参数在健康受试者神经肌肉通气驱动器的输出。的绝对值P0.1(表2⇑)及其反应性(ΔP0.1/ΔP,有限公司2表3,⇑)慢性阻塞性肺病组之间没有显著差异,即使对MIP校正。
脑血流量和脑血管反应
12 192测量被拒绝和排斥cb v的计算,因为都未测量的不足。cb v的值较低的都未normocapnic患者相比hypercapnic患者(p < 0.01)(表2⇑)。COPD组显示显著,cb v值与健康受试者都未降低。脑血管反应有限公司2ΔCBV /ΔP,有限公司2相比,低COPD组控制,然而,这仅仅是显著降低(p < 0.05) hypercapnic组(表3所示⇑)。cb v的平均方程的函数都未P,有限公司2显示在图2⇑。
不同的结果参数之间的相关性
有人看见一个贫穷的相关性在cb v对照组个体之间,都未V′我对急性血碳酸过多症(ΔCBV /Δ的反应P,有限公司2和ΔV′我/ΔP,有限公司2)。较低,但对慢性阻塞性肺病患者显著相关性被发现(图3所示⇓)。COPD组细分时,normocapnic病人倾向于显示一个陡峭的斜坡(ΔV′我/ΔP,有限公司2/ΔCBVΔP,有限公司2)hypercapnic患者相比(图4所示⇓)。然而,后者的相关性是贫穷和不显著。此外,当V′我有关MVV %和V′我(MVV %) /ΔP,有限公司2是相关ΔCBV /Δ吗P,有限公司2(不显示),相关性依然贫穷。然而,这些相关性的斜率是积极的,显示脑血管反应伴随着通气反应高有限公司2。
cb v个人,都未之间的相关性P0.1斜坡(ΔCBV /ΔP,有限公司2和ΔP0.1/ΔP,有限公司2)被贫穷和不重要在COPD组(r = 0.28和0.04在normocapnic hypercapnic COPD组,分别)。为了cb v评估对副交感神经,都未CBV和人力资源相关的。cb v之间没有相关性的绝对值,都未在normocapnic人力资源(r = 0.1)和hypercapnic COPD患者(r = 0.2)和控制(r < 0.1)。
讨论
脑血管反应进行了研究,与通气反应在健康受试者normo——和hypercapnic慢性阻塞性肺病患者。急性血碳酸过多症引发了cb v的显著变化和通气(都未V′我和P0.1在所有调查对象)结果参数。健康受试者表明cb v最高,都未V′我响应性,而hypercapnic COPD患者显示三组中最贫穷的响应能力。大inter-individual可变性的脑血管和通气反应严重的变化P,有限公司2被发现之间的研究主题。然而,目前的研究显示高脑血管反应的趋势伴随着高通气加有限公司2的假设,从而驳斥ΔCBV /Δ之间成反比关系P,有限公司2和ΔV′我/ΔP,有限公司2在慢性阻塞性肺病患者。
通风和通气反应
通气反应到公司2在健康受试者是最高的,而最低hypercapnic慢性阻塞性肺病患者。结果符合他人的1,8,16,虽然本研究测量响应的绝对值更高。后者可以用各种原因来解释。首先,本研究使用P,有限公司2而不是P等,公司2作为一个独立变量。其次,(显著)增加的价值P啊,一个2在hypercapnic挑战可能导致了高估了通气的公司的价值2反应,之前的报告发现,减少有限公司2在健康受试者氧过多的敏感性17。第三,慢性hypercapnic患者暴露于慢性低氧血(的意思P啊,一个2价值8.31 kPa)。叠加稀释cb v获得绝对的值都未变化可能导致更大的值在hypercapnic通风两个基线条件下和挑战,可能导致更高的通气斜坡的价值观。最后,所有慢性阻塞性肺病患者吸入β2肾上腺素能受体激动剂,导致额外增加通气反应血碳酸过多症,是由中央化学感受器的刺激18。
健康对照组的性别比例和病人的组织是不同的。所有受试者研究绝经后,这项研究并不是主要偏向性。
确定是否以及在多大程度上降低COPD患者的通气反应hypercapnic刺激取决于钝化chemoresponsiveness中央起源或机械损伤,Scano等。8测量含服有限公司2反应在normocapnic和hypercapnic COPD患者相似程度的气道阻塞和恶性通货膨胀。他们的研究人口与目前的调查小组肺力学和动脉血气参数。相比Gelb等。16和现在的研究中,他们发现较低P0.1响应性(不啻2O·kPa−1)hypercapnics(1.08±0.43)相对于normocapnics(2.72±2.08)和健康对照组(2.57±0.49)。相反,当正常化P0.1在肌肉力量是由个体差异表达P0.1MIP的比例15,两组之间的显著差异并没有发生,这是符合目前的结果。
脑血流量和脑血管反应
cb v脑血管反应性表达的变化在都未改变P,有限公司2。重要的是要考虑cb v测量/ CBF都未测量的优点。首先,有一个密切的关系(r = 0.9) cb v之间和CBF都未被广泛研究19。其次,cb v的使用而不是CBF都未消除了与平均脑过境时间相关的问题20.。最后,近红外吸收变化反映的变化氧化微脉管系统的血液,因此cb v的大脑都未组织21。cb v的变化也反映了毛细管招聘,都未被认为是一种反映脑血管反应比CBF酸碱刺激的反应20.。
CBV测量在额叶皮层,这可能不会以同样的方式作出反应脑干区域,中央化学感受器位于的地方22。然而,飞驒等。23使用经颅多普勒测定血流速度的改变,找不到任何公司的差异2反应脑干动脉和大脑中动脉之间使用经颅多普勒检查。后者纸将支持目前的测量额叶vasoresponsiveness cb v代表总体的变化都未。然而,由于没有脑血管总协定有限公司2响应性,必须谨慎画这一结论。
在这项研究之前,cb v的再现性休息状态下测量都未使用技术评估;±10%的个体内变异系数24。这些结果与他人一致25。CBV目前的研究在血碳酸正常的值(范围1.60 - -4.30毫升·100克−1)符合其他研究使用技术:2.85±0.97毫升·100克−125。
cb v绝对值的降低都未在COPD组,相对于健康受试者。年龄的增加26、血细胞压积27和人力资源可能会降低CBF和cb v因此。都未人力资源是COPD组显著增加。人力资源主要是测试副交感神经系统的反应。斯图尔特等。28显示副交感神经自主功能障碍的93%(30)的28日严重hypoxaemic hypercapnic COPD患者和65%(39 60)中等至严重缺氧,normocapnic慢性阻塞性肺病患者。只有18%(四22)对照组有一种与年龄相关的自主功能障碍的证据。然而,cb v绝对的值之间的相关性和人力资源都未并没有发现在目前的研究。此外,之间不存在相关性绝对cb v的值和年龄都未。
药物,如茶碱和系统性皮质类固醇,cb v可能会减少。都未29日,30.。茶碱是长期使用的九16 (56%)normocapnic 17和11 (64%)hypercapnic患者,这可能导致了cb v低两个都未COPD组。全身糖皮质激素被用于四16 normocapnic四17 hypercapnic病人。评估医疗干预的影响,cb v平均后重新计算都未细分COPD组在用户和使用者的茶碱和/或口服糖皮质激素。相比其他人29日,30.cb v,略都未,但并不显著高于茶碱的集团用户,相对于使用者在COPD组。cb v此外,价值观以corticosteroid-users和使用者都未没有不同。子组的小尺寸和高cb v变化值都未在受试者可能掩盖茶碱的证据确凿的影响。静脉注射舒喘灵(1µg·公斤−1cb v)会导致增加的老鼠都未31日。自目前的研究表明cb v低慢性阻塞性肺病患者,都未不太可能吸入沙丁胺醇(⪕400µg)的病人cb v的值都未影响显著。
MABP相对更高的COPD患者和高碳酸血症期间保持不变。尽管他们MABP值下降自动调整的范围内,与压力有关的传感器可能主宰flow-dependent传感器在慢性高血压,脑循环导致降低cb v CBF和。都未这可能部分解释钝化脑血管反应在慢性阻塞性肺病组,与健康受试者相比。
只有少数研究cb v描述反应都未成人使用技术。古普塔等。32用相同的方法作为当前研究cb v来计算,都未发现cb v更高意味着5.38毫升都未·100克−1和1.25毫升的cb v低反应性都未·100 g−1·kPa−1在年轻的成年人。然而,他们诱导更深的稀释(Δ10 - 15%,而不是∼5%),认为平等Hb值为每个单独的和使用的分级浓度有限公司2在cb v气体与到期。都未他们建议,进一步稀释可能产生concomittant缺氧性血管舒张,从而,cb v更高和cb v不同反应都未都未。其他的研究应用相同的“O2在新生儿-desaturation-method”33,或使用O2Hb衍生反应值,因此没有可比的研究34。
结论
Normocapnic和慢性hypercapnic COPD患者降低绝对cb v的值相对于健康受试者都未;自主神经功能障碍被认为是一个可能的原因不同。有一个穷人,但通气和脑血管公司之间的正相关关系2响应性(ΔCBV /ΔP,有限公司2和ΔV′我/ΔP,有限公司2)在慢性阻塞性肺病患者和健康者,从而否定假说有关脑血管和通气反应之间成反比关系P,有限公司2。
健康受试者相比,慢性阻塞性肺病组显示低通气以及脑血管碳dioxide-responses,反应在慢性hypercapnic组明显较低。自相似的嘴阻塞压力反应测定在慢性阻塞性肺疾病组和脑血容量和启发分钟ventilation-reactivity没有显著不同,本研究无法解释为什么有些慢性阻塞性肺疾病患者成为hypercapnic,而另一些具有相同程度的气道阻塞仍然normocapnic。
- 收到了2000年10月6日。
- 接受2001年2月15日。
- ©人期刊有限公司