文摘
肺功能变化是哮喘的一个基本特征,但很难量化儿童由于方法论上的局限。我们评估的可行性和临床意义隔夜流动变化测量幼儿在家使用阻抗充气造影。
44 3 - 7岁儿童与复发或持续降低呼吸道症状被招募。患者分为高或低风险组(人力资源和LR组)根据哮喘的风险(修改哮喘预测指数)和第三组成立儿童喘息的历史与吸入糖皮质激素治疗组(ICS)。潮汐卷和派生的流记录通过皮肤电极使用阻抗充气造影在家里睡眠。呼气瓦斯涌出量描述在一夜之间改变最小曲线形状相关性(CSR最小值)和呼吸道chaoticity(最小噪声限制(问最小值))。
录音在34个孩子成功。企业社会责任最小值人力资源之间的不同和LR组(p = 0.002)和人力资源之间的ICS组(p = 0.003),表明强人力资源组的流量剖面形状的变化。问最小值人力资源之间的不同和LR组(p = 0.014),表明暂时降低chaoticity人力资源组。
阻抗充气造影发现可行的量化夜间肺功能可变性和测量的可变性与儿童哮喘的风险相关。
文摘
阻抗充气造影使家里监测肺功能的变化与儿童哮喘的风险http://ow.ly/XFWtD
介绍
颞可变性的肺功能是哮喘的基本特征之一。这种变化,这是一个复杂和呼吸系统的非线性行为的结果波动随着时间的推移,由多个相互作用的系统,与急性条件但也可能预测未来发作和疾病进展1]。可变性不仅见证了情景特征或昼夜气道狭窄,但也像其他现象,如。homeokinetic呼吸道口径的波动,在呼吸周期中用电量的变化以及呼吸模式由呼吸控制的变化。阻塞性肺疾病患者肺功能的变化成人已经成功地评估各种措施和在不同时间尺度从几分钟记录呼吸流(2- - - - - -5)(减少变异)或机械阻抗(6- - - - - -8](增加变异)长达数月的最大呼气流量监控(9]。变化是通过描述性统计评估,但也通过更复杂的动态措施描述呈不规则碎片形和混乱。通用技术要求直接气道访问和/或呼吸道演习,因此不是最适合儿童,但间接的技术,传感器胸壁运动,如呼吸感应体积描记法,使评估复杂的呼吸模式和呼吸控制甚至在熟睡的小婴儿10- - - - - -13]。然而,由于他们只能够评估呼吸模式的节奏/时间属性而不是准确描述煤层瓦斯曲线形状,哮喘的可能性评估日肺功能的变化一直在有限的年幼的孩子。因此不清楚呼吸系统的波动模式与症状和他们坚持在这个年龄。
阻抗充气造影技术测量瞬时肺通气的变化(呼吸)胸通过皮肤电极电阻抗的变化。底层的现象已近十年,但其主要临床使用监测重症监护的呼吸速率设置。然而,最近的技术进步在阻抗充气造影信号处理14和电极位置15)使阻抗充气造影用于准确无创呼吸流量信号测量。这是唯一的动态的、非侵入性的方法,表明高流量信号协议直接pneumotachography,使潮汐煤层瓦斯曲线评估儿童即使在诱导气道阻塞(16]。
本研究的主要目标是评估这一新的技术方法的实际可行性和描述临床材料流动变化的能力。一夜之间阻抗充气造影记录在较低的儿童呼吸道症状进行了临床稳定的情况下,试图监控时变肺功能的变化,特别是夜间恶化假设在一夜之间缓慢变化反映在潮汐煤层瓦斯流动曲线形状和减少混乱的波动在可能的阻塞。我们提出这些措施的变异性有关呼吸道症状和持续性哮喘的风险。
材料和方法
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研究对象
我们招募了44 3 - 7岁儿童被称为赫尔辛基大学医院的儿科过敏单位因为复发或持续的下呼吸道症状。归纳了详细的主题特征表1。所有研究对象都是足月出生,有复发或持续的呼吸道症状(喘息、咳嗽和/或气短)。
持续哮喘的概率估计了每个研究对象使用修改后的哮喘预测指数(mAPI) [17]。儿童喘息反复发作史,谁完成的一个主要标准(父母的历史哮喘、过敏性皮炎、呼吸道过敏敏化作用)或两个小标准(敏化作用,牛奶、鸡蛋或花生、喘息与感冒无关,血液嗜酸性粒细胞)被认为有很高的哮喘(人力资源组)的风险。组哮喘风险较低(LR组)由子组患儿喘息的历史,但没有履行mAPI的额外的风险因素的标准,没有证实的儿童喘息的历史但mAPI的风险因素的附加标准和儿童既没有喘息的历史,也没有其他额外的风险因素。另一群孩子有喘息,但吸入糖皮质激素的研究。因为定期维护药物可能修改疾病活动从而肺功能的变化,分别分析了这组(ICS)组。人力资源和LR组的孩子没有常规哮喘药物,和所有的孩子有支气管扩张药在家里录音。
这项研究是通过一个机构儿科伦理审查委员会和知情同意书是收到所有病人的守护者。
研究设计
孩子们招募了连续儿科过敏专科医生在临床评估之后,肺功能测量,和皮测试。为合格的孩子写通知父母同意,一夜之间被安排与阻抗充气造影记录在家里。所有的记录都是在一个稳定的临床状态,2周内没有任何喘息发作。
测量方法
示波的肺功能测定
所有的研究对象进行了肺功能测试通过使用示波的技术(MasterScreen;CareFusion,维尔茨堡,德国)。之前已经详细描述的方法(18]。基线呼吸电阻和电抗5赫兹(R的生活费和X的生活费)学习小组被表示为高度调整z分数(18]。进行标准化运行测试小组的孩子(n = 15),如前所述[19]。运动诱发支气管狭窄的严重性后被表示为呼吸道阻力增加的百分比(Δ运行Rrs5ex)。
阻抗充气造影测量
隔夜信号获得使用专门设计的录音设备(芬兰坦佩雷理工大学设计)。四个皮肤电极放置双边在胸腔和手臂靠近腋窝的高阻抗之间的线性和肺容积(图1)[15]。父母保持睡眠时间的日记,最终症状和药物在家里。
没有校准所需的阻抗充气造影在此用,但分化之间的线性阻抗充气造影信号和嘴流信号在坐着确保铺设位置使用pneumotachograph(专业;Medikro, Kuopio,芬兰)在诊所。
阻抗充气造影信号预处理
所有的信号处理和统计分析使用MATLAB软件(MATLAB R2015a;MathWorks纳蒂克,妈,美国)。有经验的侦探之一是忽视患者信息手动筛选信号部分的运动或其他变形(如引起咳嗽、运动或说话),排除进一步处理和分析。选中的部分被过滤,专门开发的算法(14)把心原性的阻抗变化。自然肺volume-oriented阻抗充气造影信号是分化产生flow-oriented阻抗充气造影信号。
测量分析
研究的主要结果的措施有两个阻抗pneumography-derived参数,即。曲线形状相关(CSR)和噪声限制(NL),分析了关于这三个病人组。呼吸最潮引用变量,时间比峰值潮汐呼气流量/总呼气时间(t聚四氟乙烯/tE)[20.),也是派生。
阻抗充气造影信号分析方法1 (CSR)
阻抗pneumography-derived体积和流量信号被切成个人呼吸和平均在煤层瓦斯域中使用20次感动的窗口重叠步骤5的呼吸。平均后,曲线在流动正常化和体积范围0 - 1。
这些pre-averaged煤层瓦斯曲线在长,然后进一步平均2 h窗口通过的意思。一个窗口的长度2 h被认为扩展到儿童的睡眠阶段的时间间隔,从而减少睡眠阶段的可能的影响。下列程序寻找企业社会责任价值观中说明了图2和3。一个窗口感动的步骤10分钟00:00至内h(早期),和另一个窗口02:00点之间和06:00时h(已故),因此收益率曲线平均13煤层瓦斯时间部分。皮尔森的线性相关系数是决定所有13×13之间平均曲线。后期以来的过期是由肌肉控制的影响较小,从而更好地反映机械性能(时间常数)的呼吸系统21,22),相关计算只使用过期的50 - 100%体积曲线的一部分(图3)。遇到的最小曲线相关,表示最高的一夜之间改变曲线的形状,和企业社会责任报告最小值为每一个病人。看到图3为例子。
统计方法
组之间的差异评估使用卡方测试分类变量和克鲁斯卡尔-沃利斯或Wilcoxon rank-sum测试连续变量。卡方和克鲁斯卡尔-沃利斯测试,事后分析了使用确切概率法和邓恩的测试,分别。连续变量之间的相关性计算使用斯皮尔曼等级相关。在多个比较使用Bonferroni调整概率方法在适当的地方。
结果
成功的阻抗充气造影记录得到34个孩子。录音失败的原因是电极松(n = 5),病人起飞电极或关闭设备(n = 4),忘记打开设备(n = 1)和电极被父母由于瘙痒(n = 1)。因此,最终成功的录音样本包括13个学科人力资源组,14个科目LR组和七个科目的ICS集团(表1)。肺功能结果在学习小组中包括表1。
人力资源组的儿童表现出显著降低企业社会责任最小值和问最小值与LR组相比,和较低的企业社会责任最小值相比之下,那些在ICS集团(表2和图5)。企业社会责任之间的关系最小值被发现是重要的问的意思是,但不是问最小值Bonferroni调整后多个比较(表3和图6)。与示波的技术基线肺功能评估与问或CSR最小值。然而,在那些接受锻炼的患者(n = 15)挑战测试,这一趋势在CSR最小值和问最小值随着的严重性运动性支气管收缩,但Bonferroni调整后,该协会不是统计学意义(表3)。
中位数(范围)t聚四氟乙烯/tE值的平均1小时彻夜windows 0.21(0.16 - -0.25), 0.19(0.18 - -0.32),和0.20(0.16 - -0.26)人力资源,LR和ICS组,分别。个体最小、最大和标准偏差值t聚四氟乙烯/tE1小时平均也评估,但观察组之间无显著差异(p > 0.3)。然而,的意思是t聚四氟乙烯/tE与问的意思是(r =−0.50, p = 0.002),最大t聚四氟乙烯/tE与问最小值(r =−0.41, p = 0.015),问的意思是(r =−0.52, p = 0.002),和标准差t聚四氟乙烯/tE与问最小值(r =−0.63, p = 0.000),问的意思是(r =−0.47, p = 0.005)。除了t聚四氟乙烯/tE源自相同的平均潮汐呼吸煤层瓦斯曲线产生的企业社会责任分析和一夜之间最大的区别吗t聚四氟乙烯/tE成立,但没有发现显著差异。
讨论
在这个试验中,我们展示了应用程序的使用基于阻抗充气造影能够录制隔夜的潮汐流。流动指数变化来自与所显示的记录信号,这些疾病的临床表现在儿童呼吸道症状。
10的44试图衡量一夜之间阻抗充气造影失败,最常见的原因是电极脱落(n = 5)。这可能已经减少了通过选择一个电极更适合长期监测,和排练电极和电极丝的技术确保使用胶带。为数不多的情况下,孩子关掉录音设备更好的设计可有效地避免或屏蔽的装置。
胸腔的respiration-induced电阻抗的变化,可以测量通过电极放置在皮肤表面发现了近一个世纪前,但临床使用的现象已相当有限。大多数无创呼吸测量方法是基于胸壁运动,而在阻抗充气造影信号至少部分源于实际的肺组织影响胸腔的电导率(曝气24]。最近的发现与阻抗充气造影信号处理技术(14)和皮肤电极位置(15)已经使阻抗充气造影准确记录呼吸流配置文件的形状,在这项研究中。验证阻抗充气造影性能直接pneumotachography健康成人呼吸道载荷作用下(25在学龄前儿童)和methacholine-induced气道阻塞(16]。
尽管潮汐呼吸的输出是一个复杂的neuromechanical系统,大部分的潮汐呼吸研究认为阻塞会同样出现在所有的个人。本文提供的新方法,即。企业社会责任,不依赖于这个假设。它仅仅告诉我们是否有变化(后来的一部分)潮汐呼吸煤层瓦斯曲线,无论其类型或方向。无论是说还是最引用潮汐呼吸参数的变异性,即t聚四氟乙烯/tE,区分组。可能会猜测,只关注的企业社会责任的新方法后,被动,呼气的一部分反映了呼吸系统的力学性能比t聚四氟乙烯/tE早期的影响,控制,过期的一部分。的确,范德Ent等。(26)表明,t聚四氟乙烯/tE主要是由吸气肌肉的收缩活动延伸到早期过期在健康受试者21]。
减少流信号的复杂性与成人慢性气道阻塞(有关2,4,5]。现在研究首次在一夜之间设置和无创,一夜之间一般水平的chaoticity(问的意思是)没有明确区分群体;相反,人力资源组表现出短期低chaoticity(问最小值),这可能代表低变异性在剧集的气道阻塞和突出的好处一个长期的动态评估。而企业社会责任最小值可能是一个整体气道不稳定性和指数与夜间进程阻塞,问有关呼吸系统的非线性动力学。这些措施(CSR和NL)可能因此有不同的长期患有哮喘表型的相关性,包括哮喘急性加重和进展的倾向。很难估计神经控制和气道力学的贡献,但有趣的是这两个措施的利益往往与气道力学改变诱导练习,CSR最小值所以更紧密地合作。
传统的方法来描述哮喘肺功能变化的记录昼夜峰呼气流量(PEF)率。PEF变异之间的关系,在儿童哮喘症状和疾病严重程度较弱(27),测量是强烈依赖于努力,因此通常不是可靠的幼儿。便携式设备的测量断续器阻力已经验证了学龄前儿童,但主要用来监测支气管扩张剂反应(28,29日]。增加短期可变性的机械阻抗通过强迫振荡技术已被证明是哮喘的一个特征,比异常敏感基线肺功能(30.]。因此,尽管肺功能显著差异学习小组之间的变化,我们发现了类似的基线肺功能评估脉冲高频指示。
本研究不同于先前的研究不仅对于biosignal研究,也描述的自发波动气流在睡眠中没有面具的干涉或喉舌测量呼吸系统的输出。阻抗充气造影还使我们探索哮喘的连续监测肺功能的复杂性。F雷伊和Suki(1)指出,基于量化的长期波动分析时间的历史肺功能可用于评估未来哮喘发作的风险和疾病进展。在他们的分析,他们使用数据日PEF变异的几个月(9在临床设置),这可能是不切实际的。由于分形几何的非线性行为的呼吸系统31日短期),在目前的研究可能是临床上有用的连续监测肺功能时。
企业社会责任的测量分析最小值应该足够长,我们使用窗口长度延长在儿童睡眠阶段间隔(32)为了克服引起的气道阻力的变化可能改变睡眠阶段(33]。此外,我们发现没有差异的群体数量或持续时间可接受的阻抗在夜里充气造影信号段。障碍不包括我们的测量仪器,如脑电图,因此我们不能完全排除睡眠阶段的可能贡献我们的发现。睡眠阶段对呼吸速率不同,潮汐体积流率及其变化(34- - - - - -36]。然而,我们的研究结果归因于睡眠体系结构之间的差异可能意味着睡眠是完全不同的,高危哮喘病人。有证据表明小睡眠哮喘患者和控制之间的差异(37,38),但我们理解这些并不足以支持我们发现大量组差异。
研究样本数量有限,反映了喘息的异质性疾病在临床的设置。未能证明一些统计上的差异,即。ICS和LR组问,可以与小样本大小。由于缺乏一个健康对照组我们不能定义任何研究参数的正常范围,也不排除LR组的研究对象是否也会表现出一些异常的肺功能的变化。然而,管理和后续的气喘的孩子应该针对那些风险最高的哮喘和目前的结果,因此,具有临床意义。我们的研究结果表明,肺功能的变化是在早期已经增加儿童哮喘病的风险,这可能是一个比基线肺功能显著特征。人力资源和ICS团体之间的差异表明,控制药物修改疾病活动,因此肺功能的变化。由于横断面的设计研究中,我们演示了这里只有一个联系临床哮喘风险指数和潮流的变化。调查的预测价值的评估参数,以及对治疗的反应,需要在纵向设计确认。
我们得出这样的结论:阻抗充气造影提供了一个新颖的和可行的工具来评估颞可变性儿童的肺功能。这种变化与呼吸道症状和持续性哮喘的风险。
确认
作者要感谢先生安西Koivuselka(研究护士,儿科过敏单位,赫尔辛基大学医院,赫尔辛基芬兰)的实际工作与病人和Chi-Sang Poon博士(主要研究科学家、麻省理工学院、剑桥大学硕士,美国)技术援助与噪音滴定法。
脚注
本文根据修正修正发表在2016年7月出版的欧洲呼吸杂志。
可以从本文的补充材料www.qdcxjkg.com
支持声明:本研究收到坦佩雷结核病基金会赠款,赫尔辛基大学研究基金,芬兰医学基金会,基金会的儿科研究过敏研究基金会,芬兰社会过敏和免疫学,Instrumentarium科学基金会Nummela疗养院基金会,芬兰为创新和Sigrid Juselius基金会资助机构。为这篇文章一直存放在资助信息FundRef。
利益冲突:披露可以找到与本文的在线版本www.qdcxjkg.com
- 收到了2015年6月23日。
- 接受2016年1月24日。
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