摘要
本文件为欧洲呼吸协会(ERS)/美国胸部社会(ATS)技术标准提供了对2005年188bet官网地址最后一次更新的肺部单呼吸一氧化碳摄取的技术标准。DLCO(扩散能力)和TLCO(转移因子)是描述一氧化碳在肺中的摄取的有效术语DLCO在本文档中使用。由ERS和ATS任命的一个联合工作组回顾了最近关于测量的文献DLCO并对目前世界各地正在制造的仪器的技术能力进行了调查。本文件中的建议代表了工作组成员就可获得的证据在各个方面的共识DLCO测量。此外,它反映了工作队成员对没有同行审查证据或证据不完整的领域的专家意见。这些技术标准的主要变化涉及DLCO使用快速响应的天然气分析仪为一氧化碳和示踪气体的测量,现在是最常见的类型DLCO制造仪器。这些新系统提供的技术改进和增加的能力允许增强的测量DLCO并有机会包括其他可选肺功能措施。
摘要
更新了测量技术标准DLCO(TLCO)包括使用快速气体分析仪系统http:///ow.ly/quhv304pmsy.
背景
Marie Krogh发明了一种方法来测量肺中单次吸入一氧化碳的量,至今已有100多年。1].她实验旨在表明,被动扩散可以解释氧气从肺泡气体转移到肺毛细血管血液,但测试的方法论基础,现在常用的,它被称为扩散能力在北美,但在欧洲更适当地称为转移因子。本文档中一氧化碳的肺转移因子或扩散能力的简称为DLCO, 虽然TLCO是一个同样有效的术语。
通过O描述了确定肺部肺部延伸能力的标准化临床方法吉利等等。[2在1957年,使用示踪气体在呼吸套件开始时测定肺泡体积和一氧化碳的肺泡浓度。该方法使用离散的呼出气体样本的集合,所述气体浓度从中测量气体分析仪测量,所述气体分析仪需要多达几分钟以进行测量。在本文件的其余部分中,我们将术语这些“古典”系统和计算。仪器DLCO从那时起,测量技术有了很大的进步,主要是通过使用快速响应气体分析仪(RGA)系统,其中气体分析仪的响应时间为0-90%,≤150 ms。虽然RGAs能够进行实时、连续的气体分析,但大多数现代系统通常只使用这种先进的仪器来模拟气体离散样本的经典收集,并丢弃大部分采样气体数据。然而,正如后面讨论的,有几个方面DLCO使用该连续测量技术提供的所有数据可以明显改进的测量。
本文件及所附的行政摘要文件[3.是2005年美国胸科学会(ATS)和欧洲呼吸学会(ERS)标准的更新[188bet官网地址4],而这又是建立在以前的标准之上的[5,6].此更新反映了这两个社会的共识意见,并设计为:1)提供对所需标准的更新DLCO基于RGA的系统;2)提供新的计算标准,包括整个呼出样品的连续气体分析。众所周知,传统的设备还将继续使用一段时间。不过,有些是事先设计好的DLCO可以升级和重新设计系统以满足这些新的RGA系统标准。预计这是新的DLCO设计和构建系统,他们将在许多情况下满足,超过这些新标准。本文档旨在作为独立工作,但对于某些问题,将参考之前的陈述。以下建议将仅限于测量肺中一氧化碳吸收的单呼吸技术,因为这是世界各地最常见的方法。
方法
申请已为联合欧洲呼吸协会(ERS)和美国胸部社会(ATS)工作队提交,以更新200188bet官网地址5年DLCO标准(4对使用RGAs的系统有一个特殊的看法。工作组的共同主席得到了ERS和ATS的批准。工作组成员是具有国际指南经验的科学家和医生,具有常规肺功能测试的临床经验和气体转移的专业知识,包括研究出版物。潜在的利益冲突被披露和审查。专责小组由2005年专责小组的五名成员组成DLCO标准和四个新成员。在PubMed上检索2000年至2015年间发表的包含扩散能力和转移因子等相关术语的文献,共被引3637次。工作组成员审查了摘要,确定了113个与项目相关的摘要和99个潜在相关的摘要。所有生产肺功能测量设备DLCO我们收到了一份要求提供设备规格的调查报告。13家制造商中有8家做出了回应。的调查DLCO还进行了制造商网站上发布的设备规格。使用2005年标准作为基础文件,修订和补充是一项协商一致意见。本文件中的建议代表了工作队成员在各方面的证据方面的共识DLCO测量(如文件所示)。此外,它反映了在同行评审证据无法提供或不完整的领域的特遣部队成员的专家意见。工作队还确定了未来的研究和发展的领域和方向,其中缺乏证据。
一氧化碳吸收的决定因素
肺泡腔内一氧化碳的体积是肺泡体积(V一个)和肺泡一氧化碳含量(F华;即.肺泡空间中一氧化碳的分数浓度)。因此,在恒定的体积中,将一氧化碳从肺部转移到血液中V一个·δF华/δ.t.此外,在血液中没有任何一氧化碳背压的情况下,一氧化碳的转移等于肺泡一氧化碳张力(P华;即.一氧化碳的分压)和DLCO,这是从肺泡空间中的激发试验气体的一氧化碳的电导与血液中的血红蛋白(Hb)结合(即.流量=压力×电导)。将这两个公式结合起来,得到式1,可将式1加以处理,得到式2,用于计算DLCO. 1 2ERS建议表达DLCO单位为国际单位(mmol·min)−1·kPa−1),而ATS偏好传统单位(mL·min)−1·mmhg.−1)在标准温度、压力和干燥条件下(STPD)。SI单位的值可以乘以2.987得到传统单位的值。
通过其结构和功能特性确定肺部交换气体的能力[1,7- - - - - -25].结构性质包括以下:肺气体体积;气相扩散的路径长度;肺泡毛细管的厚度和面积;气道闭合的任何效果;和供应通风肺泡的毛细管中Hb的体积。功能性质包括以下内容:绝对水平的通风和灌注;通气分布相对于灌注分布的均匀性;肺泡气体的组成;膜的扩散特性; the concentration and binding properties of Hb in the alveolar capillaries; and the carbon monoxide and oxygen tensions in the alveolar capillaries in that part of the pulmonary vascular bed which exchanges gas with the alveoli.
一氧化碳从环境转移到肺毛细血管的过程包括以下六个步骤:1)将一氧化碳以大流量输送到气道和肺泡腔;2)一氧化碳在肺泡导管、肺泡和肺泡内的混合和扩散;3)一氧化碳在肺泡膜气液界面的转移;4)一氧化碳在肺实质和肺泡毛细血管血浆中混合扩散;5)红细胞膜和红细胞内部的扩散;与血红蛋白成分的化学反应[13- - - - - -19].
一氧化碳摄取的方法可以简化为两种转移或电导性能:1)膜导电性(D米),反映肺泡毛细血管膜的扩散特性;2)一氧化碳和血红蛋白的结合。后者可表示为一氧化碳- hb化学反应速率(θ)与肺泡毛细血管血容量(θ)的乘积VC)。由于这些电导是串联的[17[这些属性与等式3中所示相关。 3.一些生理变化会影响D米或θVC去影响DLCO.例如,随着肺充气D米同时增加(主要是由于肺泡表面积增加)VC效果是可变的(由于肺泡和超牙槽毛细管的差动拉伸和平坦)[13,20.- - - - - -27].这些变化的净效应是DLCO随着肺充气但变化往往会增加DLCO正比于变化量V一个[22].锻炼,仰卧位和Müller演习(对闭孔的吸气努力)都可以招募和扩张肺泡毛细血管,从而增加VC和DLCO[28- - - - - -34].肺泡-毛细血管补充也发生在手术切除后的剩余肺组织中,因为心排血量现在通过更小的毛细血管网络流动。这造成的损失小于预期VC肺组织切除量。相比之下,Valsalva动作(针对关闭的声门的呼气努力)可以减少VC从而减少DLCO[32].
一氧化碳吸收率的测量也受通风分布的影响D米或θVC(IE。只能在肺部机组中测量一氧化碳摄取,这是一氧化碳的启发和随后过期的肺部单元)[18,19,35,36].这在诸如肺气肿的疾病中特别重要,其中吸入的一氧化碳可以优先转到肺的更好通风区域,随后测量的一氧化碳摄取将主要通过这些区域的摄取性能来确定。在这些条件下,用于计算的示踪气体稀释V一个也将主要反映局部稀释和低估整体肺容量。结果的计算DLCO因此,应被认为是主要反映肺的更好通风区域的气体交换特性。
除了这些生理和分布的影响DLCO,一些病理状态会影响D米,θ.VC,或两者,从而影响DLCO[8,9,37- - - - - -46].测量DLCO在怀疑或需要排除这些病理过程时使用。此外,测量变化DLCO随着时间的推移,这些过程是涉及疾病过程的有用方式。
天然气分析仪和一般设备
设备需求
的表现标准DLCO设备概述为表1.
流量和卷分析仪
测量流程和随后计算卷的任何错误都会产生相应的相同错误DLCO.然而,随着流量测量技术的不断改进,精确度也在不断提高。流量测量精度范围为−10至+10 L·s−1必须在±2%以内。使用3-L注射器进行校准,其规定最大误差为±0.5% (即.2.985至3.015L),校准体积必须在±2.5%范围内,相当于≤75ml的误差容差。体积测量精度必须保持在气体组合物范围内,并且可能在可能遇到的浓度DLCO测试。
气体分析器
用于古典离散样本计算DLCO但是,仅需要肺泡的肺泡的比率和吸入一氧化碳和示踪气体浓度。因此,分析仪必须主要能够产生用于测量的呼出的一氧化碳和示踪气体的输出,其是吸入(试验气体)浓度和零之间的线性外推(在分析仪中存在一氧化碳或示踪剂)[51,52].一氧化碳和示踪气体浓度的测量也是静态测量时考虑的经典离散样本计算DLCO.分析仪的响应时间不是问题,气体采样的时间是单独测量的。计算时,气体浓度数字信号调理不需要补偿响应时间DLCO使用静态测量。
当非色散的红外一氧化碳RGAs开始用于从流量和气体浓度数据构建虚拟气体样品,而不是收集呼出气体的物理样品时,除了气体分析仪的线性以外,没有规定的规格[5].然而,rga有滞后时间的旅行(由于采样分析仪室气体通过取样管)和一个分析器响应时间(时间达到90%的实测时间气体样品到达分析器)被认为是。因此,气体浓度信号必须在时间上精确地移位,以与流量信号(图2)。
RGA响应时间
RGA的响应时间将确定分析仪能够跟踪真正的一氧化碳和示踪气体浓度的准确性。浓度最快的浓度变化在试验气体吸入开始时发生,并且在呼吸后的呼气开始时发生。即使在应用适当的时间换档(见下文)以纠正滞后时间和分析仪响应时间,也会有残留错误DLCO由于有限的响应时间。每100 ms增加0-90%响应时间,错误DLCO增长约0.7% [53].基于以上考虑,RGAs的0-90%响应时间DLCO系统必须≤150ms。
通过减小分析仪室的体积并增加样本抽吸速率,可以提高响应时间:然而,这种措施可以通过产生更多噪声来导致信号劣化。使用信号调理来模拟更快速的分析仪响应也可能引入更多噪声和错误。数字调节技术应仅用于数字增强响应时间,如果它们不损害信号质量和准确性并用于保护或改进DLCO测量精度。
线性和准确性
气体浓度信号的线性在测量中具有主要重要性DLCO由于经典计算中考虑了气体浓度的比值[50,52].的误差DLCO由于这些信号的非线性而进行的测量取决于肺的大小和一氧化碳的摄取速率。一个满量程的0.5%的非线性会引起0.5%的误差DLCO13.4更易·敏−1·kPa−1(40毫升·分钟−1·mmhg.−1)至1.7%DLCO3.35更易·敏−1·kPa−1(10毫升·分钟−1·mmhg.−1) [53].分析仪线性度的制造商规范是,一旦设置了零和满量程值,任何非线性都不能超过满量程的0.5%。气体分析仪信号的准确性也变得重要时,测量残留的背景肺泡一氧化碳浓度和示踪气体从以前的冲洗DLCO操作空间。气体分析仪的输出必须精确到满量程的±1%。
干扰和噪音
非色散红外一氧化碳分析仪通常对二氧化碳和水蒸气有交叉敏感性。减少和/或补偿交叉敏感性的策略是必需的,以便使呼出气体中的水蒸气和二氧化碳(各高达5%;IE。水蒸气压(PH2O)6.28 kPa / 47 mmHg)在测量的一氧化碳信号中贡献小于10ppm的误差。在吸入试验气体之前测量来自受试者的呼出气体还可以提供由于二氧化碳和水蒸气测量来提供偏移,可用于调节浓度信号。
漂移
气体分析仪应该只有最小的零点漂移和增益,这样输出在测试间隔内是稳定的。在30秒内,一氧化碳气体分析仪的漂移必须≤10ppm,示踪气体分析仪的漂移必须≤满量程的0.5%,超过30秒。建议制造商提供一个可选的测试模式来显示测量的气体浓度,以确认稳定性。任何漂移必须通过比较一氧化碳和示踪剂在单呼吸操作之前和之后在室内空气中测量的值来确定。气体浓度信号用于计算DLCO必须补偿漂移,假设在测量间隔内线性变化。
抽吸流量
取决于呼吸电路的设计,气体分析仪采样端口和气体分析仪抽吸流动,当呼出流量在呼气结束时呼出流量减小到零点时,气体分析仪抽吸流量可能被夹带到从室内空气或试验气体中的取样管线中.显然,当受试者的呼出流量下降到抽吸流量以下时,样品将夹带不呼出气体的其他气体。DLCO仪器制造商必须确定最低呼出流量,在此流量下,气体取样管不会吸入除呼出气体以外的其他气体。此流程必须在系统规范中报告。呼出气体的浓度的分析数据,测量气体浓度低于指定的流不能包括在示踪气体的测定冲刷从先前的策略(见下面的间隔部分演习)或呼气末绝对肺容积的计算(VEE.)的公式22和25。
数字化
为了使数字化信号准确地跟踪气体浓度信号,并为信号处理提供充分的机会进行数据校准,每个通道的最小信号采样率必须≥100 Hz:然而,建议速率为1000 Hz。模拟到数字转换器的分辨率必须≥14位。
其他设备注意事项
电路电阻必须<1.5 CMH2O·L−1·年代−1最高可达6l·s−1流动。如果在压缩试验气缸上使用需求流量调节器,则6 L·S所需的最大吸气压力−1吸入流过电路和阀门必须<9 cmh2O.
设备死区体积(V少步),并且必须确定和记录它们在所有数据计算算法中的作用。对于成年人,V少步包括近端到气体分析仪采样点的呼吸电路,滤波器和吹嘴必须是<200毫升。对于小儿科应用以及致命能力(VC)的人建议较小的死区体积,少于2升。
系统必须无泄漏;这对DLCO在大气压下通过气体分析仪抽取气体样品的系统。当样品被吸入时,管道、配件和其他位置的泄漏允许室内空气被吸入气体回路,从而稀释了样品,降低了一氧化碳和示踪气体的浓度。
设备校准和质量控制
设备校准和质量控制的注意事项见表2.申请许多常规程序,总结如下:
1)流量和气体分析仪必须在每个机动之前进行归零。在每个机动之后,必须执行新的归零程序,以便在先前的测试期间解释分析器漂移。
2)每天检测前,必须用3-L注射器进行体积校准检查[54].注射器应至少排出三次,以提供0.5和12 L·S之间变化的流速范围−1(分别为3-L分别为〜6 s和〜0.5秒)。每个流速的体积必须满足≤2.5%误差的精度要求。对于使用一次性流量传感器的设备,必须每天测试来自用于患者测试的电源的新传感器。如果环境条件发生变化,可能需要在白天重复校准检查。较新的系统监控环境条件,并在需要时按必要进行调整或产生校准警报。如果室温超过3°C或相对湿度,则较旧的系统可能需要校准检查超过15%(绝对)。操作员还应在启示受启动量之间的显着差异(V我)和VC,或之间V一个和总肺活量(TLC),这可能提示体积校准问题。
3)每周,或者在怀疑问题时,必须遵循以下程序。首先,对于那些人DLCO使用容积式肺活量计的系统,肺活量计泄漏测试应根据制造商的规格要求进行。其次,一个DLCO通过将注射器连接到正常的患者测试模式,应使用校准的3-L注射器进行测试。然后应该清空注射器,填充有3L的试验气体并在10次呼吸后倒入接口管中。的计算V一个必须在300毫升3 L次ATPD到BTPS(体温,环境压力,饱和水蒸汽条件饱和)校正因子,这是310 /T一个·PB/ (PB-47),在哪里T一个环境温度的单位是开氏度和吗PB为大气压,单位为毫米汞柱。需要注意的是,3升校准注射器会有额外的死区,这取决于与吸口的连接,通常约为50毫升,必须考虑在V一个计算。计算值的绝对值DLCO必须<0.166 mmol·min−1·kPa−1或<0.5 ml·min−1·mmhg.−1.第三,应在“标准科目”(生物控制)或模拟器上进行试验[55].标准主题是已被发现具有一致可重复的非闻名者DLCO(例如.健康的实验室人员)。如果DLCO在标准主题中,通过> 12%或×1mmol·min变化−1·kPa−1(> 3毫升·敏−1·mmhg.−1),则必须重复测试。一项关于长期交互变化的研究DLCO发现生物控制偏差> 12%或> 3 ml·min−1·mmhg.−1从前六项检测的平均值来看,该仪器不在质量控制范围内,必须在进一步对患者进行检测之前进行仔细评估[56].用于数字系统检查DLCO计算算法、流量、体积和一氧化碳和示踪气体浓度的标准化数字数据将由工作组开发,并以1千赫的采样率作为xml或csv文件提供。强烈建议制造商提供从这样的文件中输入数据并生成测试结果以比较测量结果的能力相对已知的DLCO和V一个价值观。对于未能进行上述测试的系统,DLCO系统必须仔细评估泄漏的可能性,非线性分析器功能,以及体积和时间的不准确性,等等.当获得了关于标准个体的足够数据时,实验室应建立自己的离群值标准,以作为其潜在问题的指标DLCO系统。鼓励制造商开发自动化质量控制软件,以协助和增强这些步骤的效用。
4)每个月应进行3L校准注射器的泄漏测试。如果校准注射器在轴上没有体积刻度,则通过测量轴的偏移从0到3L测量50ml,并将其标记为0.017的完全偏移的距离。填充注射器并在注射器输入处放置塞子。将注射器推入50ml标记(产生约17 cmh的压力2o),持有10秒并释放。如果注射器没有返回到10毫升的全位置,则应发送修复。然后将该过程以下面的50mL的50mL以50毫升重复,施加塞子并将注射器拉到全位置。
5)每个月应评估气体分析仪的线性度。一种简单的方法是测量测试气体已知的连续稀释量[57[或测量具有分析证书的单独高精度试验气体的浓度。必须鼓励制造商自动化此功能。对于具有独立测量的一氧化碳和示踪气体的系统,通过将一氧化碳和示踪气体浓度与室内空气的试验气体的任意稀释的比较,还可以评估分析仪线性度。第三种类型的校准注射器试验,其不同于2点的体积检查和DLCO在环境温度、压力和湿度(ATP)模式下使用3-L注射器检查点3,也可能显示分析仪的线性问题。注射器中大约有1l的空气,测试开始时用测试气体填充剩余体积。经过10秒的“屏气”后,注射器就被清空了。的计算V一个必须在300ml与3l之间,注射器的死腔用于解剖死腔V一个计算。的绝对值DLCO必须<0.166 mmol·min−1·kPa−1或<0.5 ml·min−1·mmhg.−1.四种不同的质量控制数据审查DLCO使用此过程的2006年和2015年之间的系统发现只有四个异常值点,其中DLCO|为>0.13 mmol·min−1·kPa−1(> 0.4毫升·敏−1·mmhg.−1)。同样的数据表明V一个对于四个系统(来自B.R. Thompson的未发表的数据)始终如一的3±0.3升。通过使用低流速并延长呼吸保持时间,可以改善注射器中的气体混合。通过使用更大的样品体积可以最小化注射器中不完全混合的效果。在没有一个DLCO模拟器和高精度测试气体,系统检查必须在ATP模式下使用3-L校准注射器进行。制造商必须提供这种测试选项,这将是相同的通常测试程序的病人,除了V一个将在ATP而不是BTPS中被报道。
6)设备检查和标准受试者试验记录应注明日期并保存在实验室日志簿或数字文件夹中。鼓励制造商为质量控制测量和质量控制数据管理提供软件和测试设备选项。此外,除上述各点外,制造商还可提供设备专用的质量控制措施。如果使用透水管道来除去水蒸气或使水蒸气与室内空气平衡,则必须根据制造商的建议更换这种管道,以确保其正常工作。化学气体分析器电池将有一个更换时间表。制造商还可能对各种其他系统组件(例如.气球阀门)需要根据需要进行测试和更换。
RGA系统的质量控制
现代DLCO系统是完全集成的,不使用独立的气体分析仪,可以单独测试。要求制造商规范,以促进所有系统的统一测试和校准策略。质量控制要求包括使用模拟器等设备进行模拟测试[58],选项操作在全ATP模式和数字校准选项,以验证计算算法。数字校准选项应该使用模拟流量、一氧化碳浓度和示踪气体浓度数据,这些数据来自标准化操作,已知DLCO.
单呼吸测试技术的标准化问题
单呼吸测定DLCO涉及在呼吸保持期间测量从肺的一氧化碳的摄取。为了尽可能地减少可变性,提供了以下用于测试技术标准化的规范。
病人的状况
影响因素VC(例如.运动、体位、一氧化碳的Hb亲和力、肺泡氧张力(PAO2),以及碳氧血红蛋白(COHb)的水平必须标准化。如果临床可接受,受试者在aDLCO操作空间。此外,当使用运动或仰卧位评估肺增加气体转移的能力时[18,28- - - - - -31[必须注意运动水平和/或仰卧位的持续时间。在开始测试之前,必须对操作进行演示并仔细指示主题。此外,在整个测试程序中,必须舒适地坐在测试程序中,必须在制造商的设备规格内存在稳定,舒适的温度下进行。
一氧化碳血红蛋白引起急性的,可逆的DLCO[62- - - - - -66,这主要是由于它对一氧化碳背压的影响,以及测试气体一氧化碳的血红蛋白结合位点减少所产生的“贫血效应”。由于吸烟是一氧化碳最常见的来源,测试当天必须要求受试者避免吸烟或接触其他来源的一氧化碳。最后一次吸烟的时间必须记录下来,以供解释。对于最近或大量吸烟的人,必须对一氧化碳反压进行校正(见下面COHb浓度和一氧化碳反压的调整部分)。空气污染也可能导致较高的一氧化碳血红蛋白水平,应注意暴露于高水平的空气污染。
吸气的机动
吹口器和鼻夹就位后,必须进行足够长的时间的潮汐呼吸,以确保受检者对吹口器感到舒适,鼻夹和鼻夹使用得当,没有泄漏。这DLCO操纵从剩余的呼气到残留量(RV)开始。在阻塞性肺病中,在对RV的呼气可能需要长时间时,合理的建议是,机动的这部分必须限于<12秒。最多12秒的呼气时间将使大多数气流阻塞患者充分呼气,使得它们可以实现随后吸入试气的最大VC。在气流阻塞患者中,潜水混中最常出现,在吸入试气之前没有足够的时间呼气。
在RV,受试者的吹嘴连接到试验气体源,受试者快速吸入TLC。
试验气体的次最大激发体积(即.少于已知的Vc)可以影响一氧化碳吸收,这取决于它是否是对RV的初始次优呼气(在TLC执行的机动)或是由于来自RV的次优吸入(在TLC下进行的机动)的次优不吸入的结果[22- - - - - -25].在前一种情况下,计算出V一个和DLCO将准确地反映TLC肺的肺部体积和一氧化碳摄取性能。在后一种情况下,V一个将减少和DLCO测量将受到影响。
由于这些影响,重要的是测试气体的激发体积,V我,尽可能接近已知的VC。来自大量患者群体的数据表明V我在DLCO平均约90%的VC [22].自2005年指南的引入和随后由设备制造商实施的质量控制检查以来,测试质量有了改善,已知最大VC的可接受性下限为90%V我已被证明可以达到[67].此外,如上所述,V我通过在吸入试验气体之前允许最多12秒进行改善。V我在相同的肺功能测试会话中必须至少为最大VC的至少90%。但是,如果可以被认为是可以接受的机动V我在最大VC的85%以内,而V一个在最高的200毫升或5%(以较大者为准)范围内V一个在可接受的DLCO演练。
它的灵感必须快速,因为DLCO计算假设瞬时肺填充[27,68- - - - - -74].缓慢的肺充盈减少了肺处于完全吸气状态的时间,从而减少了一氧化碳的摄取。尽管各种样品计时技术解决了肺充盈和排空时间的问题,但试验气体的吸入应该足够快,以便85%的V我必须在<4.0 s中启发。如果需要更长的吸气时间来激发85%的人V我,这必须在检测报告上注明。
呼吸持有和呼气的操作
在呼吸持有期间,Valsalva和Müller演习(分别对闭孔的呼气或吸气努力)可能会影响DLCO通过降低或增加胸血量来计算,导致相应的减少或增加DLCO分别用于每个机动的[32,75,76].因此,屏气时的肺内压应接近大气压,这最好是通过让受试者自愿使用最小的必要努力保持充分吸气来实现。屏气时间必须为10±2 s,这是绝大多数受试者容易达到的目标[77].
与灵感一样,DLCO计算假定瞬时肺排空[27,68- - - - - -72].尽管不同的采样时机技术解决了排空不是瞬时的这一事实,但仍然有理由期待呼气操作必须是平稳的,非强制的,没有犹豫或中断。对于经典系统,冲蚀和离散样品采集的呼气时间不应超过4秒。对于需要较长呼气时间以提供适当肺泡气体样本的受试者,呼气时间必须在测试报告中注明。对于RGA系统,呼气应继续RV,最大呼气时间为12秒,这提供了改进的测量V一个如下面的RGA系统部分的数据分析中所述。在灵感,呼吸持有和到期机动期间可能发生的常见误差的结果图3..
洗脱和样本收集操作
DLCO计算(见下面的计算部分)是通过分析含有一氧化碳和示踪气体的离散肺泡气体样本来进行的。在呼气时,一定数量的气体必须被呼气,以清除解剖和设备的总死区体积(VD),然后在采集肺泡样本前丢弃(图1)。在死腔冲刷点之前采集肺泡气体样本将被低估DLCO,而将样本收集延迟到死区冲刷点之后将会高估DLCO[68,72].
古典系统中的冲洗和样品集合
洗脱体积为0.75 ~ 1.0 L (BTPS)。如果患者VC <2.00 L,洗脱体积可减少到0.50 L。离散样气体体积(V年代)是屏气后收集的气体量,用于分析肺泡一氧化碳和示踪气体浓度。V年代采集时间会影响屏气时间的测量(见下文)。对于需要较大样本量的离散样本系统,aV年代应收集0.5-1L的分析。在VC <1 L的患者中,aV年代如果能确认死区已被清除,则可使用<0.5 L。
RGA系统中的冲洗和样品集合
死空间冲洗的时间点可以使用目标算法从过期的示踪气体浓度数据确定。可以通过确定浓度曲线图中的每个阶段的断裂点来定位肺泡高原的开始相对体积,并加入由F测量的死区体积的比例Owler.技术[78]到III阶段到III断点[79].这种方法可以自动化;然而,为了直观地验证死区冲刷点,示踪气体浓度必须显示为体积的函数,因为要使用浓度来验证死区冲刷点相对由于呼气开始时的流量相对较高,时间曲线可能是欺骗性的。这是说明的图4..如果操作人员改变了样本采集点,必须记录在数据库和报告上。
利用RGA系统,计算虚拟肺泡气体样品中的一氧化碳和示踪气体的浓度以用于测量DLCO.在给定体积的样品中观察到的虚拟样品中的气体浓度在呼气期间的给定点被收集,从流动和气体浓度数据计算。通过J的方法分析了一个虚拟200ml样本的和M.eade.[72]被发现是强有力的[68].然而,这些系统能够模拟更小的气体样品和J的和M.eade.[72]采用了85毫升的气体样品来发展他们的方法。虚样本越小,失效一氧化碳浓度信号受噪声的影响越大。可以使用85毫升到500毫升的虚拟肺泡气体样本。
激发气体成分
用于计算的测试气体DLCO应该含有接近0.3%的一氧化碳,21%的氧气,一种示踪气体和氮的平衡。示踪气体必须是相对不溶的,在化学和生物上相对惰性的。由于示踪气体是用来确定初始肺泡一氧化碳浓度的,以及V一个从一氧化碳吸收发生,它的气体扩散率应类似于一氧化碳,它不应干扰一氧化碳浓度的测量。示踪气体通常也不应出现在肺泡气体中,或以已知的固定浓度(例如.氩气)。
常用的示踪气体包括氦气和甲烷。氦符合以前的大部分标准;然而,其气态扩散率远高于一氧化碳。甲烷通常用于RGA系统;其气态扩散率更接近一氧化碳,但它具有比氦略高的液体溶解度。最近的一项研究发现没有临床差异DLCO在正常受试者或COPD患者中使用氦或甲烷[80].
如上所述,激发的一氧化碳浓度应接近0.3%;然而,由于比率比绝对值更重要,精确的浓度不是关键。在计算一氧化碳摄入量时,假设毛细血管中不含一氧化碳。因此,需要对有显著COHb的患者进行纠正(见下面COHb浓度和一氧化碳背压的调整部分)。有两个因素影响推荐吸气氧分数(FIO.2)为常规测试气体的21%DLCO测试。首先,对大多数发展研究具有参考价值DLCO,以2005年的标准为基础[4),使用一个FIO.221%(见下面参考值的部分)。其次,这是PAO2在最大吸入之后将取决于死区体积和比例V我来V一个对于任意给定的值FIO.2在试验气体中。因此,如果还原FIO.2在试验气体中旨在模拟潮汐呼吸条件(即.一种PAO2(100mmhg或13kpa),但并非所有受试者都适用。
虽然没有常规进行,但测量DLCO在不同的水平PAO2允许两个组件DLCO(D米和θ.VC)。这是通过使用前面提到的Roughton-Forster关系(方程3)和通过改变θ来实现的PAO2.随后,1 /DLCO与1/θ的差值PAO2水平。这种关系的斜率是1 /VC截距是1/D米.虽然θ的提出值存在差异,但它超出了本报告的范围,以便为要使用的θ的值提出建议。
空间间隔
经典系统中的操作间隔
2005年的ERS/ATS建议指出,两次操作之间至少要留出4分钟的时间,以便从肺部充分排出测试气体。在此间歇期间受试者应保持坐位。对于气流阻塞的病人,较长时间(例如.应该考虑10分钟)。在此期间的几个深度灵感可能有助于更有效地清除测试气体。
RGA系统中的操作间隔
当受试者在吸入测试气体之前通过吹口开始呼吸时,可以监测呼出的气体。如果进行了之前的操作,收集的呼气末示踪气体水平的信息将表明是否完全洗脱,有些受试者可能在4分钟内完成洗脱。对于完全冲蚀,末端呼出示踪气体浓度必须≤试验气体中示踪气体浓度的2%。偶尔,如果试验对象在5分钟后仍未达到此冲刷水平,操作人员可以选择继续进行下一次操作。然而,在任何一种情况下,呼气末示踪气体浓度必须报告,并用于调整示踪气体浓度数据用于测定V一个在呼吸的开始时。
在吸入试验气体之前在呼出气体中测量的一氧化碳浓度可用于三个重要目的[53]:1)调整DLCO一氧化碳的后压,环境水平和多重增加的计算DLCO军事演习;2)估算COHb浓度并调整DLCO相应计算;3)补偿水蒸气和二氧化碳对一氧化碳分析仪的任何残留效果。
各种各样的因素
可能存在昼夜变异DLCO,因为一项研究发现DLCO全天每小时1.2-2.2%[81].造成这种变化的原因尚不清楚,也不能用一氧化碳背压或内压变化来解释V一个,V我或呼吸持有时间。一个解释是Hb浓度的一氧化碳背部压力和昼夜变化的变化的组合[82].13%的变化DLCO在月经周期中83].在月经之前观察到最高值,并且在月经的第三天观察到最低值;但是,如果这只是HB效应或者它是否反映其他生理过程(例如.肺血管基调的激素变化)。据报道,摄入乙醇减少DLCO[84,85].所涉及的机制尚不清楚,尽管已知一些燃料电池一氧化碳分析仪对呼出的乙醇和酮很敏感。
肺功能检查顺序
DLCO在预支气管扩张剂血液计量测试和后支气管扩张剂血液计量检测之间的间隔中,经常在给予400μg的沙丁胺醇后立即进行一次操作[60].而一项较早的阻塞性肺病研究发现DLCO使用支气管扩张剂后可增加6% [86,一项较新的研究发现,给药400 μg沙丁胺醇对DLCO在正常对照组或可逆或不可逆气流阻塞的患者中[87].进一步的研究发现沙丁胺醇对DLCO在低于1000μg的剂量的COPD患者中[88].因此,不建议在术前使用支气管扩张剂DLCO测试。
肺活量测量是一种运动形式[59,这可能会对DLCO值;然而,没有研究发现支持肺测量后休息间隔的建议。如果测试的顺序包括使用氮气洗脱(在此过程中吸入100%氧气)测量绝对肺容积[89前)DLCO机动,肺泡氧水平需要充足的时间,以恢复正常。对于氮气冲回到正常水平,允许静止间隔等于施氮测试所需的两倍[90].建议这样做DLCO在任何多呼吸氮气冲洗测试之前进行测量。
计算
计算扩散能力
将公式2转换为微积分和使用P华=F华·(PB-PH2O),F华是干燥气体中的肺泡一氧化碳级分,PB是气压和PH2O是水蒸汽压力,提供等式4,如下所示。 4假设体积恒定,肺毛细血管一氧化碳张力接近零,解出DLCO式5,其中FACO,0和FACO,T.分别为0时刻和t时刻肺泡体积中一氧化碳浓度的分数。气体吸收速率以mL(STPD)·min表示−1以及mmHg的转移梯度(肺泡和肺毛细血管压力之间的差异)。因此,DLCO传统单位为mL(STPD)·min−1·mmhg.−1和Si单位的MMOL(STPD)·min−1·kPa−1. 5单呼吸DLCO技术假设一氧化碳和示踪气体均在激发上稀释。因此,在理论开始的呼吸套上开始的一氧化碳初始肺泡浓度(FACO,0)可通过已知激发示踪气体馏分(FITR.)和肺泡示踪气体分数(FATr)。在这种情况下,如果F图标为吸入试验气体中一氧化碳的分数,可得式6。 6示踪气体稀释也用于确定有效的V一个.如果我们解决DLCO我们可以生成等式7,在哪里V一个在L(BTPS)和t黑洞,呼吸保持时间,以秒为单位报告。 7如果我们转换V一个对于STPD条件,我们得到方程8DLCO(V一个ml(stpd)·min−1·mmhg.−1)。60000的因数来自于对传统单位(60秒到1分钟,1升到1000毫升)的改变。 8如果我们换算成国际单位制,我们得到方程9(的单位TLCO:mmol·min−1·kPa−1),其中22.4因子从ml(stpd)转化为mmol。 9
计算呼吸保持时间
呼吸保持时间,或转移时间在其初始浓度的初始变化(t黑洞),是分母的一部分DLCO等式(方程7)。如前所述,一氧化碳摄取的单呼吸测量假定瞬时肺填充和排空过程。然而,启发和到期都需要多达几秒钟,并且必须在计算中占肺中变化气体体积的这些时期。出于标准化的目的,J的方法的和M.eade.(图5.) [72建议,因为它具有对吸气和呼气时间的影响的经验核算的理论上的吸引力。该方法还被证明是充分地址吸入流量低至1 L·S.−1屏气时间短至5秒,呼气流量低至0.5 L·s−1在正常科目中[68当使用RGA系统测量死空间并进行计算时V一个使用来自整个机动的示踪气体浓度数据。与j采取的方法的和M.eade.[72],屏气时间等于从吸气时间0.3开始的时间(t我)到样本收集时间的中间。如在肺活量测定,背外推技术必须用于建立零时间[2,59].90%的时间V我已被激发是定义吸气时间的合理终点(图5.)。
计算肺泡体积
典型系统的肺泡体积
V一个代表肺气体积分布在肺泡毛细管中的肺气体积估计[1,6,因此在测量时是至关重要的DLCO.古典DLCO设备收集实际的呼气气体样本,用于一氧化碳和示踪气体浓度的分析和测定。由于只有一种测量方法,肺泡体积是从用于分析一氧化碳吸收的同一样本中计算出来的[2].如其他地方所指出的是,j的和M.eade.[72已经证明样品必须很小(85毫升),以减少误差DLCO的决心。的计算V一个需要一个假设:肺泡气体完全混合在最大肺容量,一小样本呼出的气体可能代表整个肺。在正常的受试者中,这一假设是合理的,并且对测量没有什么影响V一个.然而,在肺病导致通气异质分布的患者中,样品的尺寸和时序对测量具有重大影响V一个.对于古典系统,V一个从值确定V我,FITR.和FATr(以离散样气量测量,V年代)。由于示踪气体在肺中的数量(肺泡加死腔)等于吸入示踪气体的数量,并且考虑到死腔示踪气体组分与吸入示踪气体组分相同,我们可以生成方程10和11。 10 11V一个在BTPS条件下报告,然后转换为STPD条件以计算DLCO,如公式8和9中的启发量(V我)为吸入干气体的测量体积,因此认为是在环境温度(T),环境压力(PB)、干燥(ATPD)条件下。转换为体温、环境压力、水蒸汽饱和(BTPS)和标准温度、压力、干燥(STPD)条件可能需要转换因子,以补偿在气体取样点添加或去除水蒸汽或二氧化碳的稀释或浓缩效果。的几个例子V一个使用这些转换因子的计算如下所示。
从采样气体中除去水蒸气,二氧化碳不会干扰分析仪,我们可以使用方程12和13如下,其中VABTPSBTPS条件下的肺泡体积和VIATPD.是ATPD条件下的启发量。 12 13在从取样气体中去除水蒸气和二氧化碳的地方,我们可以使用如下公式14和15,在哪里F华2为肺泡样本中二氧化碳的含量。如果没有测量F华2,则可以假设值为0.05。 14 15如果采样气体中的水蒸气平衡到室内空气,则二氧化碳不会干扰分析仪和罐子值(即.干气浓度)用于FITR.,我们可以使用如下所示的等式16和17。如果FITR.由分析仪读取,校正与上面等式12和13中的校正相同。 16 17如果既不从采样气体中除去水蒸气也没有二氧化碳,则不会对分析仪观察干扰,并加热样品管以防止冷凝,我们可以使用等式18和19如下所示: 18 19在这四种情况下,温度的测量单位都是摄氏度,气体压力的测量单位都是毫米汞柱。很重要的是VD在计算中被认为是V一个.VD发生在两个区域:设备死区,V少步(即.呼吸回路内的吹嘴,滤波器和连接的体积)和解剖学死区,V达纳特(即.不参与气体交换的传导气道的体积)。V少步必须由设备制造商指定,但可能因用户改变系统而有所不同(例如.通过添加过滤器或使用不同的滤波器)。进一步的小校正VD可以在哪里得到V少步假设是在ATPD条件下,因为它在吸气结束时充满室温干燥的测试气体,而V达纳特应假定是在BTPS条件下。估计方法有很多种V达纳特.一个例子使用固定值150毫升[4,5]但虽然这对小成年人或儿童不起作用。另一个使用2.2 ml·kg的值−1体重的大小[50],虽然这对非常肥胖的科目不起作用。在推出常用参考方程的研究中,后者是最常用的技术。但是,一些调查人员忽略了V达纳特[91- - - - - -93],使用年龄+2.2 mL·kg的值−1体重的大小[94].如果体重指数(BMI) <30 kg·m−2,建议是使用估计V达纳特2.2毫升·kg−1体重。在更多肥胖的受试者中,或者体重未知的受试者中,V达纳特(在m1中)可以使用等式20估计,其中高度(h)以cm测量。 20.经典的离散采样系统将肺泡样本收集在一个收集袋或室中,样品袋的残余体积(有时称为样品袋死空间)稀释了样品气体,并改变了测定的过期气体浓度。误差的大小和方向取决于V年代,样品袋及其接插件的剩余体积(VSRV.)这种残留体积的气体含量。VSRV.可能含有测试气体、室内空气或受试者在aDLCO操作空间。什么时候VSRV.含有室内空气,其效果是降低所测量的过期气体的浓度,并且等式21可用于调节该浓度。估计潜在变化的估计DLCO,在现有系统中,当样品袋死区不作调整时,根据样品袋的大小和VSRV.[95]. 21对于古典系统,制造商必须报告仪器和样品袋死区。这两者必须用房间空气冲洗,或者如果D米和VC在进行单次呼吸操作前,必须计算出适当的氧气水平,以确保它们不包含先前受试者的呼出气体。VSRV.必须是<2%的v年代或10毫升,以较大者为准。重要的是,当RGAs用于测量呼出的样品时,不需要考虑残留袋体积(V一个使用所有吸入和呼出气体的质量平衡计算;下一节中的等式22-26)。
对于正常的受试者,经典单呼吸测定肺泡体积(VASB.上面描述的)与体积描绘测定的TLC紧密匹配[22,74].然而,吸气容积分布不均的患者的气体混合差(例如.障碍障碍患者可以显着改变跟踪气体稀释,导致值VASB.明显小于V一个根据实际的胸总气体量确定。在这些条件下,观察到的一氧化碳吸收也会受到气体混合不良的影响,这将主要反映出测试气体所分布区域的一氧化碳转移特性。有人建议单独确定V一个从更精确的方法(例如.多呼吸技术(Vamb)或体积描记(VAplethys))可以替代VASB.在这些条件下纠正分配不均的影响。然而,DLCO计算(等式7)基于示踪剂气体(和一氧化碳)分配的气体体积,而不是总胸气量。此外,用更大的单独确定的替代Vamb或VAplethys价值假设D米和VC未测量的肺部区域中的性质与测量肺区中的性质类似,假设难以证明。此外,如果VASB.被不同的价值替换,适用性DLCO参考方程是妥协的。
由于这些考虑,一个单独测量Vamb或VAplethys不应该被取代吗VASB..相反,当价值VASB.是否明显小于单独确定的Vamb或VAplethys,这必须报告和比例VASB.来Vamb或VAplethys可以可选地包括在内。对于随后的解释DLCO然后,应该注意的是,受启发气体的恶性分布可能有助于任何观察到的测量值的减少。
RGA系统的肺泡体积
如前一节所述,当使用RGA系统时,测量死区体积而不是估计。总死区,VD,可以使用F的示踪气体冲洗曲线测量Owler.[78)方法(图6.)。应使用体积的最后一半计算作为体积函数的示踪气体冲洗浓度的阶段III斜率的线性回归线。福勒死区是阶段III斜率和示踪气体冲洗曲线之间的区域等于峰值示踪气体浓度和示踪气体冲洗曲线之间的区域。解剖学死区,V达纳特,等于福勒死区减去设备死区,V少步,包括过滤器和/或吹嘴,并且必须由制造商提供。
RGA系统的发展现在允许分析所有的气体呼出,并提供了机会,以提高准确性V一个决定。由于示踪气体现在可以在整个呼出过程中进行监测,因此没有必要限制示踪气体的测量V一个到计算地构建的离散样品以确定一氧化碳摄取。实际上,使用所有可用的气体浓度数据已经显示为提供更好的估计V一个[71,96]仅将测量限制为较小的呼出气体样品(根据1957年提供的设备所需的设备,当开发临床单呼吸方法时[2])。
这种技术使用质量平衡的方法来确定V一个其中测量吸入的示踪气体体积和随后呼出的示踪气体体积,然后将后者从前者减去,以确定呼出末端残留在肺中的示踪气体体积[71,96].然后将肺中留在肺中的示踪气体的体积除以端呼气的示踪气体浓度,得到绝对止血肺体积VEE..然后通过添加过期卷(VE) 到VEE.,减去V少步.如果VE屏气时的最大肺活量(到操作结束时)是否已耗尽,然后是单次呼吸时的总肺活量(TLC某人)可以定义为TLC某人=VE+VEE.-V少步和V一个=薄层色谱某人-VDanat。可以在当前机动开始之前测量来自先前机动的肺中的残留示踪气体,并包括在质量平衡方程中。
在更多的细节,V一个使用质量平衡方程计算,使得在末端呼气时留在肺中的示踪气体等于呼吸的所有示踪气体的所有示踪气体。吸入和呼出的示踪气体容积的总和是关于时间的积分,流动×描图气体浓度,其中流动为吸入和负呼气而产生阳性。在这种情况下,VEE.(包括V少步和V达纳特)由式22描述,其中t0为试验气体吸入开始的时间,tf为呼气结束时的时间,Tr(t)为示踪气体随时浓度t(调整到BTPS条件),TrEE.为示踪气体末端呼出和流动的平均浓度(t)随时是流量t(在BTPS条件下)。 22根据信噪比的信号,可以使用过去250毫升的TR的平均值来用于TREE..此外,当流(t)在吸入干燥试验气体期间是阳性的,它调整310 /T·PB/ (PB-47)在哪里T为环境温度。所有示踪气体的测量都假定样品线上的水蒸气压力与室内空气中的水蒸气压力平衡。
任何时候的绝对肺容量t,V(t),则可用方程23和24描述。流量的整体(t)DT.从时间t0时间tf是整个操作过程中总体积的净变化,如果吸入体积,V我,等于呼出的体积,VE.流量的整体(t)DT.从时间t0时间t净体积在任何时候都在变化吗t.因此,在单呼吸动作结束时,V(tf)简单等于VEE.-V少步. 23 24如果示踪气体没有完全从先前洗掉DLCO然后测定残余肺泡示踪气体浓度(TrR)仅在吸入试气之前测量,必须在质量平衡方程中考虑VEE.由式25适当地描述。 25
的价值V一个在BTPS条件下报告的,由公式26描述。这个值被转换为STPD条件,以便在公式8或9中使用。 26这种方法已与正常受试者和不同屏气时间的肺部疾病患者的容积描记术进行了比较[71,96].对于正常科目来说,两者的差异不大DLCO当使用任何一种方法测量时V一个;然而,V一个用RGA方法测得的显著高于V一个通过具有COPD或不受控制的哮喘的受试者的经典方法测量。所结果的DLCOCOPD病例中的测量值约为8%至15%。因为参考值DLCO是否使用正常课题开发,现有参考值是否继续适用使用V一个用RGA方法测量。对于COPD患者,使用RGA的效果V一个价值将在孤立地计算增加DLCO价值。然而,V一个从离散样品中测量的结果会随样品体积和样品时间而变化[72]这样使用RGAV一个价值应提高再现性DLCO在这些科目。
在呼气末而不是最大吸入时计算绝对肺容量的另一个显著优点是,由于假设气体在肺中完全混合而产生的误差的影响减少了。例如,在一个TLC为7l, RV为2l的患者中,TLC (700 mL)的10%的错误转化为10%的错误DLCO.然而,RV中10%的误差为200ml,当VC加入RV时,TLC的体积误差仅为2.9%,也就是说,在DLCO.
在从古典系统转换到RGA系统期间,一些实验室可能希望报告DLCO使用2005 ATS / ERS方法与使用RGA获得的值的值V一个对于比较目的。RGA.V一个值可能会改变DLCO在一些年龄较大的正常受试者中,由于正常的衰老过程,他们的通气分布更不均匀,因此可能会产生略高的通气DLCO值与当前经典推导的参考值进行比较。与必须在每个实验室进行验证的任何参考值一样,DLCO值使用V一个必须通过一组正常健康的受试者进行验证全球肺功能倡议组织正在利用来自12个国家(www.lungfunction.org)。
激发气体条件
在大多数情况下,从带有需求阀的袋或压缩气体钢瓶中激发的测试气体是干气体,因此,被认为是在ATPD条件下。激发体积需要转换为BTPS条件,用于公式10和11。建议V我(BTPS),制造商应指定并记录每种仪器的激发气体条件。由于气体冷却可能由于通过输送阀的减压而发生,因此制造商需要在他们的测试实验室的一个典型系统中的气压计上测量测试气体温度,并在必要时为气体冷却提供适当的补偿。
二氧化碳,水蒸气和温度调整的肺泡体积计算
呼出气体含有二氧化碳和水蒸气,其不存在于试验气体混合物中。如前所述,如果它们干扰分析仪功能,则一些系统删除其中的一个或两个,从而提高一氧化碳和示踪气体浓度。在这种情况下,需要调整以增加FATr用来计算V一个.但是,在时间t的肺泡启发的一氧化碳和示踪气体级分没有调整(FACO,T.和FATR,T.)在计算一氧化碳摄取速率时是必要的,因为浓度因子出现在表达的分子和分母中(FATR,T./FACO,T.),这样的效果就抵消了。呼出的气体最初与体温保持在同一温度,一些系统使其冷却,这样气体体积就会收缩,而另一些系统则提供热量来维持体温。因此,可能需要根据系统设计调整BTPS条件。所有这些调整必须由制造商为他们的特定系统记录在案。中用于修改计算的转换因子DLCO机动在等式8,9和12-19中示出。
RGA信号对齐
为了正确地分析连续的气体样品,分析仪的气体浓度信号必须与气压表(图2)。第一步是及时将浓度信号提前,以补偿滞后时间(气体从吸入口到分析室所需的时间)。滞后时间是管的长度和直径以及分析器的吸出率的函数。管的长度应尽量减少,以防止取样管内的吸入样品混合,这可能会钝化响应时间通过泰勒分散过程。混合的数量还取决于采样电路的配置,包括任何可能造成湍流的阀门和连接处。还应注意,滞后时间可能随气体粘度而变化,当使用氦气作为示踪气体时,这可能需要在呼气过程中进行动态补偿。
还需要相对于流量信号的每个气体浓度信号的额外移位来补偿分析仪的响应时间。这可以使用等于分析仪响应的时间常数的两倍的自然对数来完成[97].或者,对齐可以通过其他信号处理策略来实现,如互相关技术(信号的卷积)。
为了更准确DLCO计算,等于死区空间过渡时间的第三次偏移可用于将在口腔中测量的气体浓度转换为肺泡空间中的气体浓度。在吸入期间,在抽吸端口采样的气体将不会到达气体交换的肺泡空间,直到稍后的至少一个死区空间传输时间,并且类似地,在呼气期间在抽吸口采样的气体是在肺泡空间中的气体先前的一个死区传输时间。如果系统使用这种进一步校正,将降低肺泡空间中的有效呼吸保持时间(通常为0.05-0.15秒)DLCO将会增加(通常是0.5-1.5%)。
数据点之间的插值可能需要实现气体浓度数据的最佳转换,特别是在使用较低的数字化率时。为了减少插值带来的误差,建议每个通道的采样率为1000 Hz。
肺对一氧化碳的转移系数
单呼吸道装呼吸阶段期间一氧化碳浓度的对数变化,除以t黑洞和PB干燥气体的名称K有限公司.这相当于等式5的左侧没有V一个术语和概念上,DLCO因此等于V一个·K有限公司.的具体计算K有限公司如下所示,如等式27和28所示;但是,如果在SI单元中需要值,则必须将1000mL(STPD)转换为MMol,如等式29和30所示。 27 28 29 30.值得注意的是,计算的结果K有限公司完全独立于在机动过程中测量的气体流动,肺体积和气压。虽然每单位时间和每单位压力的二氧化碳浓度的对数变化的单位是min−1·mmhg.−1(或最小值−1·kPa−1),K有限公司的单位为mL(STPD)·min−1·mmhg.−1·L (btp)−1或mmol·min−1·kPa−1·L (btp)−1因为气体浓度随时间的对数变化的基本测量是乘以1000ml (STPD),然后除以1l (BTPS),它改变的值的大小K有限公司BTPS到STPD因子的1000次[98].
作为V一个不是一个组成部分K有限公司,一些用户更喜欢使用K有限公司因为它消除了测量中的不确定性V一个从一氧化碳摄取量评估。这种不确定性因这些不确定性而引起的FATr,从呼出的气体样本中测量的,是整个肺的代表。然而,同样的假设也被用来估计憋气开始时肺泡中的一氧化碳浓度K有限公司因此,测量受到相同的不确定性[99].
数学上,K有限公司可以计算为DLCO/VABTPS.然而,K有限公司不应使用该术语报告DLCO/V一个,因为它可以从这个术语推断DLCO可以被修正或正常化吗V一个.事实上,肺体积和一氧化碳摄取之间的关系复杂,研究评估减少的影响V我(因此V一个)表明关系是线性的,并且肯定小于1:1 (即.堕落DLCO远小于肺容量的下降)[20.,21,98,One hundred.,101].这可能反映了由肺体积变化产生的肺泡折叠展开和毛细管体积变化不会转化为伴随和平等的变化DLCO.因此,虽然K有限公司计算可能会介绍肺部的一氧化碳摄取性能[98,它不能被用作一种简单的正常化技术DLCO体积。
可选的计算
用于吸入,呼吸和呼气的单独方程
当Krogh[1[1915年开发了“扩散常数”的测量,她必须设计一种与气体转移方程的分析解决方案兼容的机动。她通过模拟纯粹的呼吸持有机动和测量来实现了这一点DLCO今天,病人进行快速吸气、10秒屏气和快速呼气,继续限制呼吸。偏离纯屏气操作会导致错误DLCO因为克拉夫方程只对这种情况有效[68,72].
吸气和呼气的气体传递方程也可以写成,两者在零流量时等价于屏气方程。在整个操作过程中,利用连续监测的流量和一氧化碳和示踪气体浓度的数据,可以使用一种算法来计算DLCO用数值方法[53].该方法对吸气和呼气的次数进行了分析,给出了数值DLCO不依赖于操作的执行速度,并返回一个固定的值DLCO在整个操作过程中都能观测到一氧化碳的吸收。所有的呼出气体数据可以用来提供一个更有代表性的测量DLCO而不是计算DLCO从一个小的肺泡气体样本。
使用“三等式方法”[53在年轻健康的受试者中,标准化操作给出了同样的值DLCO作为ATS标准化的机动。然而,当这些相同的主题用较慢的流动和/或较短的呼吸持续时间来执行操纵时,类似于气流阻塞患者中的那些,三方程式方法保持不变DLCO而ATS标准化方法产生的值要高得多DLCO价值观[68].Krogh[1她的实验对象是正常人,而不是肺病患者。这种标准化的操作对无法充分操作的肺病患者造成了惩罚;然而,使用RGA仪器,它不再需要使用一个艰巨的,苛刻的操作来测量DLCO.
评价DLCO
可接受性,可重复性和质量控制
可接受的机动定义表3.音量时间图应显示平滑,剧烈升高,其次是稳定的呼吸保持和光滑,急剧呼气(图3.)。当介绍试验气体并保持稳定直至呼气后,气体浓度图应显示出非常急剧上升,然后初始快速下降,随着阶段III平滑过渡。从此模式的变化将表示泄漏。这V我测试气体的VC值必须至少为同一肺功能测试阶段测量的最大VC值的90%。至少85%的测试气体V我必须在<4秒内吸入。在呼吸持有期间,必须没有Müller或Valsalva机动的证据。肺泡样品收集必须在4秒内完成。计算的呼吸保持时间必须为10±2秒。对于RGA系统,应在完成死区冲洗后启动虚拟样本集合。一个有一个机动V我/ VC <90%但≥85%可能被认为是可接受的V一个在200毫升内或最大的5%(以较大者为准)V一个从其他可接受的策略。
可重复性描述了当测试条件没有变化时重复测试的会话内可变性[106,107].在基于大型大学的实验室研究中,正常受试者反复测量的变异系数为3.1%,而异常肌肉测定模式的患者患者仅略微增加(从4.0至4.4%增加)[108].在发布2005年标准之前进行的研究DLCO在1年的重复测量中,正常人的变异性高达9%(重现性)[109],而在选定的英国地区,变异系数由6.2%至12%不等[110].
重复性要求:必须至少有两种可接受的操作,且在2ml·min内−1·mmhg.−1(0.67更易·分钟−1·kPa−1)。一项对4797次测试的研究发现,95.5%的病例符合这一标准[67].由于大多数疗程内的变异性是技术上的而不是生理上的,可接受的操作的平均值是被报道的。必须报告满足可重复性要求的至少两个可接受策略的平均值(即.异常值被排除在外)。虽然建议至少有两个可接受的DLCO必须进行演习,需要进行研究,以确定所需的实际演习数量,以提供合理的平均估计DLCO对于一个给定的人。正如在其他地方所指出的,五种策略将导致COHb较基线增加约3.5% [66,82],这将减少测量DLCO〜3-3.5%。因此,进行多个以上的演习不是推荐的策略。
没有使用本文档中包含的新标准验证的质量控制分级系统。在发布此类验证之前,提供了一个临时分级系统表3并建议进一步研究以开发和验证aDLCO评分系统。
A级操作符合所有可接受标准。平均值DLCO从两个或多个可重复的演习(即.在2毫升·min−1·mmhg.−1或0.67 mmol·min−1·kPa−1)应该报告。如果在重复测试后,操作者无法获得两个可重复的A级策略,则报告以下值,并警告解释器测试会话不是最优的:1)如果获得两个或更多不可重复的A级策略,则平均值DLCO报告了可接受的演习中的价值。2)如果只获得一个等级的机动,那么DLCO报告了这一策略的价值。如果没有得到可接受的调整,则按平均数计算DLCO报告了B等级B,C或D的操纵的价值。4)如果获得级别的机动级,那么没有DLCO价值报告。
调整预测值DLCO在解释之前
的价值DLCO取决于一些生理因素。除了会因年龄、性别、身高和可能的种族而异,DLCO也会随着Hb,肺容量,COHb,PIO.2(氧张力的启发,例如.高度),运动和身体位置。虽然这些影响可能会导致变化DLCO在相反的方向[111],所有人都应该考虑解释观察到的一氧化碳摄取。建议对预测而不是测量的这些因素进行调整DLCO价值。预测的DLCO价值来自疾病自由的正常受试者的测量,具有正常的HB水平和最小的COHB,坐在休息,呼吸室空气。如果未满足任何这些条件,则应相应地调整预测值。
调整血红蛋白
由于一氧化碳- hb结合是一氧化碳转移的一个重要因素,DLCO作为Hb浓度的函数,变化可能非常大[111- - - - - -115].经验对DLCO随着HB的变化与使用等式3中的关系的理论方法密切匹配,θ假定与HB成比例,D米/θ.VC假定为0.7 [113],假设“标准”Hb值为14.6 g·dL−1(9更易·L−1), 13.4 g·dL−1(8.26 mmoli&−1),见于成年女性和15岁以下儿童。利用这些关系,用g·dL表达Hb−1,预测DLCO青少年和成年男性可采用式31进行调整,15岁以下儿童和女性可采用式32进行调整。最新的一项研究结果显示,患者的血红蛋白异常范围广泛[115]表现出更大、更线性的关系;然而,修正值一般与公式31和32一致。 31 32美国人口中Hb的测量[116]发现与这些标准值有偏差,尤其是在男性、儿童和老年人中;白人和非裔美国人之间也存在差异。此外,调查发现,一般人群中的Hb水平正在随时间变化。如果一个更合适的参考Hb水平(Hb裁判)可用,然后是预测的DLCO使用等式33调整。 33
肺泡氧气张力调节
如前所述,PAO2影响测量DLCO和变化PAO2(如补充氧气呼吸,给予更高PAO2值)将有一个相关的影响DLCO价值观。的价值DLCO每改变1毫米汞柱,将会改变~ 0.35%PAO2或每1kpa变化在2.6%PAO2[117,118].调整预测的DLCO在一个课题上补充氧气可以用一个测量PAO2并假设正常PAO2呼吸海平面100mmhg (13.3 kPa)的室内空气。如果首选国际单位制单位,则如下式34或式35所示。 34 35一些肺功能系统包括二氧化碳的测量。在这些系统中,呼气末二氧化碳浓度可用简化的肺泡气体方程来估计肺泡氧分压。在二氧化碳水平较高的患者中(较高P华2),从而降低PAO2值,预测DLCO是否可以修正以弥补增加DLCO这就出现了。例如,在760mmhg (101.3 kPa)的气压下,如果P华2在留下二氧化碳的患者中为50mmHg(6.67kPa)那么PAO2将是86毫米汞柱(11.5 kPa)和预测DLCO会比如果P华2为40 mmHg (5.33 kPa)。然而,这种方法有许多固有的假设,需要更多的研究来确定这种调整的有效性。
调整碳氧血红蛋白浓度和一氧化碳背压
如前所述,COHB可以通过以下两种方式影响二氧化碳的测量吸收[119- - - - - -121].首先,通过占据Hb结合位点,一氧化碳产生“贫血效应”。其次,血液中的一氧化碳分压会降低一氧化碳从肺泡气体向毛细血管输送的驱动压力。暴露于普通环境的一氧化碳以及作为Hb分解代谢副产物的内源性一氧化碳的产生,通常会导致测定的COHb水平为1-2% [119].然而,香烟烟雾和其他环境源可以产生可测量的一氧化碳背压和一氧化碳hb水平,在测量一氧化碳吸收率时可能需要考虑到这些因素[119].
单呼吸操纵中的一氧化碳吸入导致每个机动的COHB增加0.6-0.7%[66,82].预测的调整DLCO一氧化碳的值为- 0.938%,每增加1.0%的一氧化碳[122].对于RGA系统,一氧化碳背压可以在吸入试验气体之前在过期气体中测量DLCO机动[62并且可以通过分析得到补偿。对于经典系统,一氧化碳背压可以用几种可行的方法之一来估计[121,123- - - - - -125].例如,可以使用等式36的COHB计算一氧化碳背压,其中COHB和O.2Hb是一氧化碳和氧合血红蛋白的级分。 36DLCO从初始和最终的肺泡一氧化碳分压中减去估计的一氧化碳背压后,可以重新计算(在进行减法之前,单位必须一致)。不幸的是,这种方法不会调整DLCO柯布的“贫血效应”;然而,几项研究评估了COHB的实证和理论效果DLCO并将COHb的背压和“贫血效应”纳入调整。一般来说,COHb增加1%会降低测量值DLCO从两种效果到~0.8-1%[16,17].使用这种方法,等式37经验缩短预测DLCOCOHb >2%,每一个百分点降低1%。 37最近使用RGA系统测量肺泡一氧化碳浓度的研究,与COHB的静脉测量相结合,发现一氧化碳背部压力和“贫血效应”的效果几乎相等,并且组合效果降低了2%在DLCO每次1%的COHB增加[62].这些发现在离散样本系统中验证了[66].在这些研究中,一氧化碳背压被测量并用于计算DLCO,方程38进一步修正“贫血效应”,其中FACOB.是PPM中肺泡一氧化碳的分数,在呼气结束时测量到残余体积,刚好在吸入测试气体之前。 38由于在生成预测方程的健康非吸烟受试者中存在内源性COHb(1-2%),因此仅在已知COHb水平升高或怀疑高于2%时,才建议对COHb进行调整以作解释。甲基红蛋白(MetHb)不会与一氧化碳结合,这意味着有效地减少了可用的血红蛋白,并导致类似的“贫血效应”。因为在这个过程中可以与一氧化碳结合的血红蛋白很少DLCO操纵,测量DLCO减少了。已建议对甲基溴进行调整[126,如式39所示。 39
调整DLCO对气压
对于与个人主题相关的HB等因素,建议调整到预测DLCO价值。但是,气压(PB)是独立于个人的环境因素,因此应对测量值作出调整DLCO值以模拟标准压力条件。变异DLCO由于在给定海拔高度的高压和低压电池的典型量程约为±1.5%。PB随着海拔的升高而降低(这样PIO.2减少)和DLCO海拔每增加100米,增加约0.53%。此外,如果两者都是测量值,则使用不同位置的参考值数据集的适用性得到了提高DLCO的预测值DLCO调整到标准压力(760毫米汞柱或101.3 kPa)。的调整PB[4,117假设一个PIO.2在标准压力下为150mmhg (20kpa),可用公式40 (PB以毫米汞柱计)及41 (PB在KPA)。 40 41为了DLCO不提供的参考值PB数据,可以使用所获得的参考值的中心的高度来估计PB[127使用公式42和43,其中a为海拔高度,单位为米。应该注意的是,两者之间的关系DLCO和PB尚未使用RGA系统确认。需要进一步研究以验证等式40和41的使用。 42 43
报告价值
本文件旨在建立在报告方面所需要的技术标准DLCO系统能够报告中列出的变量表4.它不打算指定最终用户在其实验室使用的报告表格中应包括哪些变量,也不打算解决对这些变量的解释DLCO.虽然正在努力建立一个标准化的肺功能实验室报告形式,目前没有标准。一个DLCO系统必须能够报告未调测的测量DLCO, 这DLCO调整的PB,预测的正常和z分数的下限,预测和百分比DLCO,K有限公司,预测的正常和z分数的下限,预测和百分比K有限公司.任何调整(例如.Hb、COHbPIO.2(或肺容量)也必须与制作它们所用的数据一起报告。平均值V一个必须和预测一起报告吗V一个(预测TLC减去预测TLCVD)预测的百分比V一个.如有,分别测定TLC和V一个/ TLC比率可以报告,虽然这是可选的。平均值V我还必须注意到。如果单独测量的VC可用,则必须报告它作为充分性的参考V我.此外,必须包括与记录的测量质量有关的评论。一个完整的规格清单,其中的变量和测量DLCO系统是能够报告的表4.虽然在解释肺功能结果时使用z分数是可取的,但鉴于许多实验室继续使用“预测百分比”值,推荐同时报告z分数和预测百分比的能力。
报告和结果输出的规范
虽然正在考虑标准化的报告表格,但制造商有多样性的报告结果。这是在大量措施中到期,以坚持各种肺功能实验室与其符合其历史形式匹配的定制报告。适用于适应电子医疗记录的常见选择,是提供PDF文件;然而,已经提出了一种以CSV或XML格式数据文件的形式输出的通用格式。此格式应包括以一种格式的结果和人口统计/环境数据,以便将允许用户将数据导入到其自己的报告形式和导出到其特定的电子记录。数据文件必须包括计算列出的变量所需的所有数据表4.对于RGA系统,必须包括流量、一氧化碳和示踪气体的数据阵列,并且必须为自动归零和校准因素进行调整,对浓度数据应用最佳偏移。流量数据必须转换为BTPS条件,数据必须包括设备死区、冲洗体积、肺泡样品体积、气压和在吸入测试气体之前呼气结束时的一氧化碳和示踪气体浓度。制造商必须提供格式细节,以允许用户导入数据。数据文件的完整规格在补充资料中给出。
总结
新标准的目的不是利用肺泡样品室或袋的旧设备或仪器,仍然在当前使用,过时。2005年ATS / ERS标准解决了这种类型的仪器。据悉,一些符合2005标准的设备将继续使用,但期望是新设备将达到或超过新标准。目前可用的一些系统将能够满足软件升级的新标准。
如前所述,在DLCO标准不会影响参考值的适用性。通常,肺功能测量比肺病患者更准确,精确,精确,比肺病患者,改善了改善测量的变化DLCO将对正常、健康的受试者产生较小的影响,这有利于继续使用旧系统得出的参考值。参考值集之间已经存在系统性的差异DLCO它们与影响其适用性的设备和方法有关。目前使用的一些参考值是在2005年ATS/ERS标准公布前制定的[4].因此,已经需要对可靠的,综合的参考值进行压迫需求DLCO.
技术的进步已经超过了指导方针和标准。这些修订DLCO标准需要最佳使用现有的临床可用技术。指南和标准不应限制在改善肺功能测量方面的进展,但应该有助于不断提高质量DLCO测量。
研究方向建议
在制定这些技术标准的过程中,以下领域被确定为研究研究的候选人,以填补知识差距并提供更具体的指导方针。
1)进行研究DLCO在正常的,在广泛的年龄范围内的高加索人以外的种族中的正常科目,以验证使用白种人参考价值观或制定种族特定的参考价值。
2)为所有实验室和电子病历系统开发一个标准化的肺功能检测通用报表。
3)确定气压对DLCO在从海平面到2500米的压力范围内对正常受试者和慢性阻塞性肺病患者进行测试,以确认或替换方程40和41。
4)确定肥胖对健康的影响V达纳特,TLC.某人和DLCO.
5)确定皮肤刺或静脉穿刺是否更适合测量HBDLCO调整和进行研究,以确认或修改HB与HB之间的关系DLCO在公式31和32中表达。
6)确定不同种族和地理位置的群体的正常HB水平。
7)测试建议DLCO大型临床数据库中经典和RGA的分级量表DLCO系统。
8)确定二氧化碳保留对DLCO测量。
9)使用校准注射器中的试验气体稀释来确定气体分析仪线性度评估的灵敏度和动作水平。
10)确定计算的可重复性V一个和TLC.某人采用式26中的方法,该方法在整个作业过程中使用了所有示踪气体浓度数据。
除了这些研究方向之外,还需要更新一般和肺功能测试的解释指南DLCO在特定的。
补充材料
脚注
本文已根据2018年11月号发表的更正进行了修改欧洲呼吸杂志.
本文提供了补充材料www.qdcxjkg.com.
该报告于2016年8月由ATS董事会批准,并于2016年9月由ERS科学理事会和执行委员会批准。这些标准的执行摘要可通过如下方式获得https://doi.org/10.1183/13993003.E0016-2016.
支持声明:本报告得到了美国胸科学会(批准:FY2015)和欧洲呼吸学会(批准:TF-2014-19)的支持。188bet官网地址本文的资金信息已存入资助者打开注册表.
利益冲突:无声明。
- 收到了2016年1月4日。
- 接受2016年7月24日。
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