摘要
在囊性纤维化(CF)中,通气不均匀性测试是敏感的,但尚未建立临床常规。我们评估了一种新的双示踪气体单次呼气冲洗(SBW)在患有CF的学龄儿童和对照受试者中的可行性,并比较了两组之间的SBW和多次呼气氮气冲洗(MBNW)。
118名儿童(66例CF)使用侧流式超声流量计进行了三次SBW和MBNW。用含5%六氟化硫和26.3%氦气的双示踪气体进行一次潮汐呼吸。结果为SBW III期斜坡(SIII壳体)、mbnw衍生的肺清除率指数(LCI)、腺泡指数(s腺泡)导电的(s气孔导度通风不均匀性。
SBW和MBNW分别在109名(92.4%)和98名(83.0%)儿童中可行壳体患有CF的儿童与对照组之间的差异,平均值±SD.是-456.7±492.8和-88.4±129.1 mg·mol·L−1.分别地异常SIII壳体在36例(59%)CF. SIII壳体与LCI相关(r=-0.58)和s腺泡(r= -0.58),但不与s气孔导度.
在CF中,陡坡SIII壳体潜在地反映了腺泡入口附近的通气不均匀性。这种潮汐SBW是一种很有希望的测试,可以方便快捷地评估通气不均匀性。
气道阻塞的常规测量不足以描述早期囊性纤维化(CF)肺病的特征。与肺活量测定法相比,肺清除指数(LCI)是一种测量惰性示踪气体多次呼出(MBW)产生的整体通气不均匀性的方法,对计算机断层扫描检测的周围结构气道病变更敏感[1.–4.]LCI与外周呼吸道感染有关,似乎是临床CF试验的相关终点[5.–8.].尽管如此,MBW仍未应用于常规临床护理,原因是持续时间较长,且需要无法获得或定制的设备,如质谱仪和光声装置[3.,9].此外,来自示踪气体单呼吸冲蚀(SBW)测试的潮汐III期斜坡(SIII)分析提供了对整体和区域通风不均匀性的深入了解[10.–13.].同时使用不同的示踪气体,如。氦和六氟化硫6.),可能产生关于通风不均匀性的网站的信息[10.,14.].然而,SBW也不是常规建立的,因为大多数SBW程序需要在预先设定的流速下进行肺活量(VC SBW)操作,而且还依赖于质谱仪[12.,15.].
基于现有设备的更实用的通气不均匀性肺功能测试可以克服以往的缺点。我们最近开发了一种新的、简单的SBW测试,只需要潮汐呼吸(潮汐SBW),涉及双示踪气体混合物,包括He和SF6.评估成人区域通气不均匀性[16.]我们能够证明超声波流量计装置能够准确地跟踪He和SF6.经质谱分析验证的冲蚀[16.].
在本研究中,我们确定了双示踪气体sbw衍生的潮汐III期斜坡(SIII壳体)检测学龄期CF患儿早期肺部疾病。研究结果如下:1)可行性,2)检测CF通气不均匀性增加的能力,3)SIII的相关性壳体以多次呼吸氮气洗脱(MBNW)和肺活量测定为指标。
方法
研究参与者
我们前瞻性地在瑞士伯尔尼儿童大学医院的门诊诊所招募了121名5至16岁的儿童,详情见在线补充材料。对三组患儿进行潮汐SBW和MBNW检查,CF患儿加行肺活量测定[17.)。这项研究得到了瑞士伯尔尼州伦理委员会的批准。本研究获得患儿同意,家长或照顾者提供书面知情同意。
Double-tracer气体南偏西
我们使用了一个可用的设置(Exhalyzer D;Eco Medics AG, Duernten, Switzerland)在在线补充材料中描述。双示踪气体混合物含氦26.3%,SF 5%6.,21%氧气和平衡氮气(Carbagas,瑞士伯尔尼)。这种双示踪气体混合物具有与空气相同的摩尔质量,因此与正常过期摩尔质量相比,任何可检测的变化都可归因于He和SF的相对变化6.浓度[16.].摩尔质量用侧流超声波流量计测量,潮汐流量用主流超声波流量计测量。
在正常呼吸期间,在呼出到功能残留容量之前,将双示踪气体施加用于单个潮热[16.].我们使用Matlab (R2006a;Mathworks Inc., Natick, MA, USA)用于信号处理和分析。潮汐时,sbw导出的摩尔质量expigram被绘制在过期体积上。两名盲法调查人员对潮汐III期65% - 95%的过期量进行了线性拟合。主要结果是平均SIII壳体三个技术上可接受的潮汐SBW。关于潮汐SBW测量和分析的进一步细节在在线补充资料中给出。
Multiple-breath氮冲刷
使用经验证的设备进行参考肺功能测试[18.],根据指导方针[17.]并在线补充材料中详述。主要结果是LCI计算,因为累积过期体积的比例除以功能剩余容量[19.,20.].二次结果是导电的指数(s气孔导度)及腺泡(s腺泡)通风不均匀性,其值随通风不均匀性的增加而增加[21.].LCI被认为反映了全球通风的不均匀性,而s腺泡,源自第一个氮SIII,反映了区域腺泡通气的不均匀性。s气孔导度,根据肺周转率为1.5 - 6时多个氮SIII的斜率计算,反映了区域导电通风的不均匀性[21.].
统计数字
我们计算了潮气性SBW和MBNW试验的成功率和持续时间,并使用非配对t检验比较了各组之间的肺功能数据。SIII的z评分壳体,LCI,s腺泡和s气孔导度从健康研究人群中计算1秒用力呼气量(FEV1.)和强迫呼气流量在25-75%的强迫肺活量(FEF25 - 75%)从参考资料[22.].我们评估了SIII的协会壳体使用Pearson相关性和Bonferroni校正对这些肺功能结果进行分析。我们还将SIII标准化壳体通过将其乘以潮卷(vT)相应的呼吸(SNIII壳体)并通过SIII的变异系数(CV)评估试验内变异性壳体和SnIII壳体.分析质量,即。线性回归R2.的SIII壳体安装,和SIII壳体观察者之间的一致性分别通过配对t检验和类内相关系数来确定。p值<0.05被认为具有统计学意义,使用STATA进行分析(第11版;StataCorp, College Station, TX, USA)。
结果
成功率和持续时间
在121名入组儿童中,118名儿童(66名CF和52名对照)进行了三次潮汐SBW测试(图1).研究人群的临床和人口学特征见表1.SIII壳体109名(92.4%)儿童(61名CF儿童)达到318项可接受的潮汐SBW测量结果。6名(5%)儿童年龄小于6岁,仅达到潮汐SBW测量值。单次试验拒绝的原因为呼吸不稳定,如。吸气流量超过偏流(n=22, 6%),缺乏III期(n=12, 3%)和技术错误(n=2, 1%)。文中给出了一个典型的双示踪气体潮汐SBW曲线实例图2.54名(82%)CF儿童和44名(85%)对照儿童获得了MBNW测量。三次潮汐SBW试验的测试和分析的平均(差)时间为3.3 (2.5-4.1)min,三次MBNW试验的平均(差)时间为29.9 (13.9-44.0)min (p<0.001)。
CF儿童双跟踪气体期III坡度
与对照受试者相比,CF的儿童在潮汐SBW的第III期期间具有明显不同的双跟踪气体冲洗模式(表1和图2).CF, SIII壳体均值±SD.为-456.7±492.8 mg·摩尔·L−1.而-88.4±129.1 mg·mol。l−1.在健康的孩子。SIII的平均差值(95% CI)壳体CF患儿与对照组之间的差异为368.3 (223.4-513.2)mg·mol·L−1.(p < 0.001)。SnIII壳体CF儿童和对照组之间也存在类似差异。平均差异(95%CI)为124.1(68.9–179.4)mg·mol−1.(p < 0.001)。其他结果在在线补充材料中给出。
在CF人群中,肺功能异常的敏感性和特异性(> 2z评分)分别为59%和93%壳体SNIII 46%和96%壳体LCI分别为83%和98%,LCI分别为55%和93%s腺泡分别为12%和94%s气孔导度,分别。FEV的敏感度1.是34%。在40名(66%)有CF和正常FEV的儿童1.,SIII.壳体18例(47%)异常(图3), 25例(73%)LCI异常,s腺泡13(41%)和s气孔导度在一个孩子。
双示踪气Ⅲ相斜坡的质量控制
SIII的测试内重复性壳体是可接受的和com<1?CF儿童与对照组之间的>比喻。CF组与对照组相比,试验内CV为23.9%对变异系数的平均差异(95%CI)为5.4(-3.8–14.5)%(p=0.243)。SIII的平均试验内变异性壳体(CV 22.5%)与SNII相当壳体(CV 20.8%),平均差值(95% CI)为3.0(-2.7-8.8)%。SIII的可变性壳体(CV)高于LCI的CV(7.4%),但与主要结局SIII无关壳体,年龄或呼吸模式(在线补充资料)。SIII壳体数据(n=318)由两位独立的盲法研究者(C.Abbas和F.Singer)可靠计算。拟合质量的观察者间变异性(线性回归R2.)可忽略不计:平均值±SD.线性回归拟合2.分别为0.65±0.22和0.63±0.23。关于SIII成果的观察员间协议壳体是强(类内相关系数0.92)。
讨论
这种新型双示踪气体潮汐SBW检测早期CF肺疾病,操作简单、快速、安全。我们获得了技术上可接受的SIII壳体92%的未经训练的学龄儿童。为了鉴定CF的儿童中的异常肺功能,潮汐SBW比FEV更敏感1..与长得多的MBNW测试、SIII得出的指数相比壳体具有相对的敏感性和特异性s腺泡,但不如LCI.SIII敏感壳体与s腺泡和全球通风不均匀性(LCI),但与s气孔导度.SIII壳体在测试中是可重复的,在研究者之间也是可重复的。这些数据表明双示踪气体潮汐SBW是一种很有前景的肺功能测试来评估通气不均匀性。
经典VC SBW以前被用来报告He比SF更陡峭的SIII6.在CF患者中[12.].然而,由于需要质谱仪[,该结果被认为是对非专利实验室的适用性有限。15.].我们现在报告一种新的SBW技术,它不需要这种需要。与以往MBW和VC SBW技术的临床适用性相比,本研究展示的新型潮汐SBW的优势主要体现在三个方面:1)测量方案简单;2)快速检测分析程序;3)准备就绪。这种新型双示踪气体潮汐SBW技术对临床应用具有重要的基础要求。SIII壳体在本质上,与LCI或s腺泡.这一点很重要,因为在学前和早期学龄儿童中可行的肺功能测试的数量显然受到测试时间和方案复杂性的限制。有趣的是,我们研究的潮汐SBW的成功率和重复性也较以往的VC SBW研究有较好的对比性。在健康儿童和成人中,VC SBW的成功率在74%至89%之间,氮SIII的试验内变异性在13%至24%之间[23.,24.].以往儿童MBW成功率在50%至100%之间[20.,25.,26.].具有例如咳嗽或叹息的完整示踪气体洗涤液和无泄漏冲洗,导致MBW拒绝,导致更高的故障率。然而,LCI似乎比SIII更重复壳体[6.,25.]与双示踪气体潮汐SBW相比,这可以通过测量超过10倍试验持续时间的过期示踪气体体积来解释。需要进一步的研究来评估减少SIII的方案壳体可变性也适用于儿童。
生理学和方法学考虑
使用单一惰性示踪气体的LCI或VC SBW量化的整体通气不均匀性增加可能反映气道阻力的增加、肺顺应性的不均匀变化、过度膨胀和肺结构的改变。扩散对流锋面附近的区域通风不均匀性,是示踪气体扩散率所特有的,被认为是III期倾斜的主要决定因素。沿着气道树的位置主要受通风不均匀性影响,可以使用两种方法进行估计。一是将MBW划分为s腺泡和s气孔导度[21.,27.].第二种局部非均匀性的方法是通过分析潮汐或VC sbw衍生的SIII,它们同时从两种不同扩散率的惰性气体中获得,如。科幻小说6.他呢[12.,28.,29.].对于轻气体,如He,扩散对流锋可能在离腺泡较近但较近的位置[14.,30.].对于重气体SF6.,该前面可以近似于颈族的入口,并且可能延伸到亚颈腹的近侧部分。这些措施的确切解剖相关性仍然很大程度上是未知的。
这种新的潮汐SBW方法集He和SF的通风不均匀性于一体6.这些气体聚集的原因是因为它们都对摩尔质量信号有同时的影响壳体在CF与对照组比较的情况下,这在患有CF的儿童中具有明显更常见的意味着更多更多,他贡献了III阶段而不是SF6.(< -2 z-scores) (图3和4.)[16.].相比之下,SIII急剧上升壳体(>2 z-scores), SF明显更高6.这表明,在大多数CF患儿中,气道病变可能位于腺泡入口附近。这一假设得到了V一个Muylem.和B阿兰[12.以及SIII更陡峭的事实壳体与增加的s腺泡.与SF相比,He通气不均匀性增加6.也与腺泡入口附近的组织学变化相关[29.].最近的磁共振成像研究显示CF患儿He通气不均匀[31.].然而,我们无法确定导致SIII改变的区域通风不均匀性的确切位置或性质壳体在CF。
从功能剩余容量执行潮汐SBW被认为比使用VC操作从剩余容量执行更能反映周围气道功能[29.].然而,SIII可能受到呼吸模式的影响,而提高体积协议被认为是更稳健的[24.,32.,33.].然而,由于训练效果造成的VC的变化会引入偏差[24.].在较年轻的受试者中,由SIII衍生的MBW的净乘法vT有人提议[34.].在我们的研究中,snii壳体与更简单的SIII指标相比,没有改善试验内变异性或识别能力壳体(在线补充材料)。至于哪种方法调整为潮汐呼吸模式,还有待确定后HOC是生理和临床相关的
这是首次报告从肺部疾病的摩尔质量信号中得出SIII分析的研究。与质谱信号相比,超声波流量计测得的摩尔质量不需要SF6.结果表明,摩尔质量和质谱信号之间存在着很好的一致性[16.].SIII壳体分析质量(右2.),观察者之间的重现性良好。信号分辨率也更高,摩尔质量信号的采样率为200 Hz,而当前的质谱设置为33 Hz。
对临床和研究的影响
这是第一研究表明,使用可用设备可以识别CF中的肺功能异常肺功能。有很大比例的CF儿童具有正常的FEV1.但通气不均匀性指标异常。FEV与肺功能的弱相关性1.和SIII壳体提示远端通气分布不均匀性的测量(SIII壳体)对早期CF肺病敏感,而对近端气道阻塞(FEV)的测量1.)对晚期CF肺疾病是可靠的。评估FEV正常患者的通气不均匀性1.但是对于那些有小气道疾病风险的人来说是非常重要的,因为这可以使早期干预和预防疾病的发展[34.].在临床常规中,双示踪气体潮汐SBW有三个潜在的实际应用:1)作为筛查和监测无呼吸道症状或气道阻塞患者的工具;2)作为学龄前儿童通气不均匀性的简易检验;3)作为初级保健环境中MBW的替代测试。与SF相比,He SIII的纵向变化6.SIII似乎对危险患者中闭塞性细支气管炎的早期检测非常敏感[11.,35.].与他相似,SF6.,及2.MBW指数可检测肺气肿患者通气不均匀性增加[36.],原发性睫状体运动障碍[37.],哮喘[38.,39.]及慢性阻塞性肺病[40,41.].
这种潮汐式SBW试验也可用于小气道疾病患者的干预试验。虽然潮汐SBW的测试间变异性仍有待确定,但可以很容易地获得时间序列的测量结果以及He和SF随时间的波动6.SIII可能与临床相关[11.,35.].与MBW相比,低暴露于干示踪气体可降低触发支气管高反应的风险。与MBW相比,潮汐SBW的惰性气体消耗更低,试验持续时间更短,可降低成本,减少温室气体排放6.是一种强有力的温室气体。
结论
这种新的双示踪气体潮汐SBW是一种可行、快速和安全的检测CF儿童和健康对照组通气不均匀性的试验。潮汐SBW在潮汐呼吸期间进行,结果在4分钟内获得。SIII壳体与腺泡区附近增加的全球和区域通风不均匀性有关。潮汐能SBW对其他患有小气道疾病的患者也很有前景。本研究支持了双示踪气体潮汐SBW作为一种灵敏、有效的肺功能测试来评估通气不均匀性的适用性。
致谢
作者想要感谢所有参与这项研究的儿童和他们的家庭。作者想对P.M.表示感谢古斯塔夫松(瑞典斯科evde中央医院儿科)和M. Roos(伯尔尼大学医院儿科)的宝贵投入,M. Schoeni和N. Regamey(伯尔尼大学医院儿科)的病人护理,S. Berger和A. Joeris(儿科外科,瑞士伯尔尼大学医院儿科)伯尔尼大学医院),感谢他们在招募控制人员方面的支持。我们感谢伯尔尼大学医院儿科的E. Kieninger, S. Yammine, O. Fuchs, E. Proietti, G. Wirz, M. Graf, S. Luescher, S. Schmid和C. Becher(伯尔尼大学医院儿科)的宝贵工作和支持。
脚注
这篇文章有补充资料可从www.www.qdcxjkg.com
支持声明
本报告的工作由瑞士囊性纤维化学会、瑞士联邦经济事务部、技术和创新委员会、创新促进局、第11661.1号无限制教育补助金PFLS-LS和第81-2011号欧洲呼吸学会STRTF补助金资助ad在研究设计、数据收集和分析、出版决定或手稿准备中不起作用。188bet官网地址
感兴趣的语句
没有宣布。
- 已收到2012年3月13日。
- 认可的2012年5月5日。
- ©ERS 2013