摘要
潮汐呼吸流量(TBFV)已被用于表征肺功能的改变。阻抗肺造影(IP)是一种新的无创评估TBFV曲线的选择。本研究的目的是扩大IP在婴儿中的应用,并评估IP和直接气速仪(PNT)测量在评估潮汐气流和流量衍生指数方面的一致性。
记录了1个月的潮汐流剖面 在基线检查时,44名有症状婴儿同时服用PNT和未校准IP,在亚组(n=20)中服用乙酰甲胆碱诱导的支气管收缩后服用。
一致性表示为线性的平均偏差范围为3.9 - 4.3%的潮峰吸气流量,但与特定气道导度(p=0.002)和功能剩余容量时的最大流量(V 'maxFRC) (p=0.004)。乙酰胆碱引起的急性支气管收缩对IP与PNT的一致性无显著影响。与PNT相比,IP得出的TBFV指数略被低估,但同样具有良好的可重复性,且与基线相关V 'maxFRC(分别为p=0.012和p=0.013)。
在大多数婴儿中,IP和PNT的TBFV谱是一致的,但这种一致受到肺功能下降的影响。TBFV参数在IP和PNT之间不能互换,但与婴儿肺功能有相似的相关性。
摘要
阻抗气相造影是一种新的无创的方法来监测婴儿的潮流剖面和肺功能http://ow.ly/7RId305Oj80
介绍
婴儿肺功能检测的进展提高了对正常肺发育和与早期肺部疾病相关的病理生理学的认识。大多数适合婴儿肺功能测试的技术都是费力的,需要相当多的专业知识。最方便的方法之一包括潮汐呼吸流量(TBFV)剖面分析[1]这项技术已被用于描述囊性纤维化婴儿的肺功能[2]、早产引起的慢性肺病[3.]和喘息障碍[4,5],并在前瞻性出生队列中显示TBFV指数与日后生活中的哮喘相关[6].
TBFV指数的分析需要准确记录潮汐气流廓线,这主要是在实验室环境中使用气速记录仪(PNT)在有限的时间内直接从口腔完成的[7].感应胸壁运动的技术,如呼吸感应容积描记术,已经成功地用于评估婴儿呼吸模式的节奏和时间特性,但在技术上不太适合描述流量-容积形状[8].
阻抗气相造影(IP)是一种通过皮肤电极测量胸部电阻抗变化的方法,随肺通气功能的变化而变化,即。呼吸。在过去的几十年里,有几次尝试使用阻抗来测量区域或全肺潮气量[9,10,但迄今为止,只有在重症监护环境中测量呼吸频率得到了更广泛的临床接受。然而,近来IP信号处理技术的进步[11]及电极放置[12]已使IP可用于潮汐气流廓线的非侵入性估计。在年幼儿童中,IP和直接PNT的相对血流信号和TBFV指数显示出高度一致,甚至在诱导支气管收缩时[13].此外,在家中过夜记录中,IP被发现是量化患有下呼吸道症状的幼童夜间TBFV变化率的可行方法[14].目前尚无使用IP测量有或无气道阻塞婴儿潮流量的数据。
本验证研究的主要目的是评估复发性气道症状婴儿潮流量和TBFV指数的未经校准IP和直接PNT记录之间的一致性。在基线条件下和在甲胆碱诱导支气管收缩期间的婴儿亚样本中评估了该协议。
方法
研究对象及设计
研究对象包括50名因呼吸困难、喘息和/或咳嗽转至三级中心并接受婴儿肺功能测试的婴儿。他们的人口统计数据包括药物表1.短效β 2激动剂在试验前至少扣留12小时。
该研究的设计包括在平卧位镇静期间使用PNT和IP同步记录潮汐呼吸,持续至少60秒。在基线状态下用婴儿体积描记仪测量气道阻力和肺容积前(BL1)和后(BL2)记录潮汐呼吸。在接受支气管激发试验的婴儿中,在methacholin诱导支气管收缩(MIB)和吸入支气管扩张剂(BRD)后重复潮汐呼吸记录。
该研究由赫尔辛基大学中心医院儿科伦理委员会批准(批准号53/13/03/03/2012)。在收到家长书面同意后进行测试。
肺功能测量
对于潮汐流记录,在气道开口处测量流量通过使用校准,加热,固态婴儿PNT (Babybody Masterscreen, Jaeger GmbH, Würzburg, Germany),死区为1.3 mL,精度为±3%。在体温压力饱和校正后,数据以100hz的采样频率进行数字化,然后再过采样至256hz,以匹配IP记录。在记录过程中,PNT信号的实时可视化被用来确保稳定和有规律的呼吸模式。
在测量肺功能前,对婴儿进行临床检查以排除当前呼吸道感染。婴儿口服水合氯醛(50-100 mg·kg)镇静−1;最大剂量1000mg)。如前所述,所有测量均使用商业儿科肺功能设备(婴儿身体主筛)进行[15,16].功能剩余容量(FRC)和比气道导度(sG亚历山大-伍尔兹)进行容积描记术评估,在FRC (V 'maxFRC),采用快速胸腹压技术测定[17].肺功能数据转换为z评分,根据体重、长度和/或性别进行调整[18- - - - - -20].z分数低于−1.96英寸sG亚历山大-伍尔兹或V 'maxFRC被定义为异常,表明肺功能下降。
基线测量后V 'maxFRC,如前所述,使用吸入同步剂量计(Spira Electro 2, Spira Respiratory Care Centre Ltd, Hämeenlinna, Finland)给药剂量增加[15,16].手术继续进行,直到血压下降40%V 'maxFRC或给予最大剂量的甲胆碱。
阻抗充气造影
在IP中,胸腔的电阻抗是通过一个电极对输入高频电流,然后通过另一个电极对测量产生的电压信号来测量的。吸气时,当空气进入肺部时,电阻抗增加,呼气时,电阻抗减少。得到的体积定向信号可被微分得到流量信号[21].没有对IP信号进行任何形式的校正。喂食电极放置于胸腔两侧腋中线第5肋间隙高度,电压测量电极放置于相对于另一对电极的手臂上。由心脏活动引起的畸变阻抗振荡被为此目的而开发的一种滤波技术所消除[11].IP和心电信号由一个小型记录装置(芬兰Tampere理工大学设计)以256hz采样率记录和存储,使用普通Ag-AgCl心电电极(Blue Sensor N, Ambu Ltd, Ballerup,丹麦)。使用窗口长度为50 ms的二阶Savitzky-Golay滤波器将IP信号时间区分为与流相关的信号[22].
潮汐呼吸指数
利用呼气流量峰值时间与呼气总时间之比(T聚四氟乙烯/TE)及最大呼气流量与总呼气容积之比(V聚四氟乙烯/VE),建议[1].从每1分钟的记录中,人工提取一段包含26(5-46)连续呼吸的中位数(范围)的规则呼吸来确定参数。TBFV参数从每次呼吸中得到,并对每次记录进行平均,剔除最高和最低5%的值。推定地,T聚四氟乙烯/TE和V聚四氟乙烯/VE支气管扩张(BRD)后增加。
估计IP和PNT之间的协议
IP (V′)相对流信号的一致性知识产权)及PNT (V 'PNT)对每项测量进行分析,如前所述[13].措施的详细说明,即。每个样本的差异(D党卫军),线性度的平均偏差(Dl)和单次最大偏差(D马克斯)均列于补充资料内。简单地说,这两个信号首先在振幅上正常化,使最大吸气流量等于100%。D党卫军为每个信号样本在归一化IP和PNT之间的平均差值(越低越好)。Dl描述信号偏离一条线的程度,这条线与两个信号相对绘制的图相吻合(越低越好)。在10种不同的流速和Dl和D马克斯分别表示均值和最大偏离线性度。
统计分析
TBFV指数的重复性是通过基线配对记录来确定的。受试者内标准偏差,SDws,为每个患者的每个基线变量计算为
,其中X是分别在BL1和BL2处进行测量时获得的测量值。补充材料中包括了包括重复性系数在内的Bland–Altman图。
计算Pearson线性相关,以估计一致性指数和TBFV与基线条件下肺功能的相关性。使用配对Wilcoxon符号秩检验比较支气管激发试验不同阶段的变化。使用Kruskal–Wallis分析估计组间比较不一致,以及事后与Mann-Whitney U测试进行比较。
结果
44名婴儿获得了成功的IP记录。IP信号的分析被排除在运动伪影(n=2),电线连接不良(n=1)或技术人员使用IP设备失败(n=3)。经肺功能及临床评估后,将患儿分为4个临床组:21例基线时肺功能正常;2) 11例患儿出现明显的下气道梗阻(lower airway obstruction, LAO),提示为lowsG亚历山大-伍尔兹和V 'maxFRC具有典型的凹型流量-体积曲线[17];3) 8例患儿出现上气道阻塞(UAO)征象,以低气道为指征sG亚历山大-伍尔兹在压力/流量追踪中有吸气回路[23];4) 4名婴儿肺功能下降,CT扫描显示间质性肺疾病(ILD)。在第三组UAO中,5名婴儿有结构异常,经支气管镜检查证实(气管狭窄(n=2),气管/喉软化(n=3))。
20名婴儿的子样本接受了支气管激发试验。由于年龄在6岁以下而被排除在激发试验之外 两个月(n=2)、基线检查时的严重支气管阻塞(n=16)、觉醒(n=1)或试验再现性不足V 'maxFRC在基线(n = 5)。
方法之间的一致
D党卫军(sd基线测量时,BL1和BL2分别为潮峰吸气流量(TPIF)的5.5%(1.6)和5.5%(1.6)。平均D党卫军(来自BL1和BL2)显著相关sG亚历山大-伍尔兹(p = 0.008)V 'maxFRC(p=0.009)表示为z-scores,但不包括FRC (p=0.90)。肺功能检查时胸部听诊异常与D增高有关党卫军(p=0.045),但没有经医生确诊的喘息(p=0.25)或早产(p=0.54)病史。Dl(sd)分别为TPIF的3.9%(1.7)和4.3%(2.4)。平均基线Dl这与sG亚历山大-伍尔兹(p = 0.002)V 'maxFRC(p=0.004),但FRC不存在(p=0.88)。胸部听诊异常与D增高有关l(p=0.021),但没有医生确诊的喘息(p=0.43)或早产(p=0.58)病史。
不同临床组的IP和PNT信号之间的一致性总结在表2在补充材料中。D马克斯和Dl组间差异显著;在事后分析发现,在LAO患儿中,IP和PNT的一致性明显较差(D马克斯, p = 0.001;Dl, p<0.001),与肺功能正常的婴儿相比。UAO组仅在D方面有显著差异马克斯(p=0.028),而在ILD组中,与肺功能正常的婴儿相似。
潮汐呼吸参数
平均重复性(SDws)的TBFV参数与PNT相似(0.025T聚四氟乙烯/TE0.025,V聚四氟乙烯/VE)和IP (0.029 forT聚四氟乙烯/TE0.030,V聚四氟乙烯/VE;方法间P =0.24, P =0.38)。用Bland-Altman图说明了PNT和IP得到的TBFV参数之间的一致性图1.与PNT相比,IP略微低估了参数,IP与PNT之间的平均差值(95%的一致性限制)为−0.025(−0.113-0.063)T聚四氟乙烯/TE−0.019(−0.112-0.073)V聚四氟乙烯/VE.
Bland–Altman潮气呼吸参数对比图a)潮气呼气流量峰值时间与总呼气时间之比(T聚四氟乙烯/TE)和b)容积与呼气峰流量与总呼气容积之比(V聚四氟乙烯/VE),通过阻抗气相造影(IP)和气速造影(PNT)同时获得。实线表示平均值;虚线表示IP和PNT结果之间的差值的95%置信区间。
当使用IP录音时,平均T聚四氟乙烯/TE和V聚四氟乙烯/VE在基线检查时,这些因素与V 'maxFRC(r=0.40, p=0.012, r=0.39, p=0.013)sG亚历山大-伍尔兹(p=0.28, p=0.10)。与肺功能的关系与PNT相似(图2).
![图2](http://www.qdcxjkg.com/content/erj/49/2/1600926/F2.medium.gif)
功能剩余容量(FRC)最大流量(V 'maxFRC)采用快速胸腹压技术测量,潮气量参数a, b)T聚四氟乙烯/TE和c, d)V聚四氟乙烯/VE,通过阻抗气相造影(IP, a和c)或气速造影(PNT, b和d)获得。
支气管挑战测试
在接受挑战试验的婴儿(n=20)中,PNT和IP和TBFV参数之间的一致性在每个阶段都有体现表3.与BL1和BL2的均值相比,在MIB阶段没有明显的一致性变化,但D党卫军在BRD阶段增加(p=0.002)。
以功能剩余容量时的最大流量为依据的肺功能,由阻抗式气相造影和气速造影得到的流量信号与潮汐呼吸流量量参数之间的一致性(T聚四氟乙烯/TE和V聚四氟乙烯/VE),在基线时,在甲基苯丙胺诱导的支气管收缩期间和支气管扩张剂吸入后进行支气管激发试验(n=20)。
服用了最后一剂甲胆碱后V 'maxFRC显著降低(p<0.001), 18例婴儿>的变化为40%。与基线相比,预期有下降T聚四氟乙烯/TE和V聚四氟乙烯/VE,但只有在MIB阶段的变化才有统计意义V聚四氟乙烯/VE衡量PNT。
讨论
在这项针对具有广泛肺功能损害的有症状婴儿的研究中,大多数受试者的IP和PNT之间的TBFV曲线是一致的。尽管测量模式代表完全不同的原理,但平均差异较小。在这项研究中,IP无需校准,因为衍生的TBFV p参数不依赖于流量的绝对测量值。但是,为了通过IP获得完整的TBFV曲线,需要与流量信号高度线性。在学龄前儿童中,我们之前已确认IP用于记录潮汐气流剖面的有效性[13,发现IP在家庭录音中评估的潮汐呼吸变异性与儿童哮喘风险相关[14].我们现在发现IP的线性具有可比性,因此也可以满意地研究婴儿中类似的临床相关性。但是,在婴儿亚组中,上下气道阻塞显著影响了一致性。这可能反映在TBFV参数中,因此PNT之间的结果不可互换和知识产权。
潮气呼吸的评估,包括流量和容积,通常通过使用PNT在气道开口处直接测量来完成[1,7].间接、非侵入性技术的优点是避免口罩或口罩干扰呼吸模式[24,25]也有可能实现潮汐呼吸的长期测量。在婴儿中,呼吸电感体积描记术(RIP)无创测量潮气呼吸[26],但其准确性一直受到质疑,除非使用PNT进行校准[27].两份报告(27,28]提出了潮汐呼吸参数T聚四氟乙烯/TE被小孩的RIP低估了。我们的观察结果与IP相似,IP产生了不同程度的降低T聚四氟乙烯/TE和V聚四氟乙烯/VE值与PNT比较。此外,有症状的婴儿显示了TBFV参数与基线肺功能的相关性。在这方面,两种记录技术(IP和PNT)作为肺功能指标显示中等值。
此前有三项研究调查了婴儿支气管激发试验中的TBFV参数[29- - - - - -31].Benoist等.[29]描述了大多数婴儿在服用最后一剂methacholine后的流量-体积曲线出现凹形,并减少了T聚四氟乙烯/TE这在敏感度上几乎与V 'maxFRC.相比之下,一个上海四通等.[30)和F雷伊等.[31没有发现零钱T聚四氟乙烯/TE在组胺刺激支气管后,这更接近我们的发现显示只有微小的变化T聚四氟乙烯/TE和V聚四氟乙烯/VE在MIB。这种与肺功能急性变化的微弱关系,可以反映肺的弹性和流阻特性与神经控制呼吸对TBFV参数的复杂相互作用[32,33].
该研究样本代表了因严重肺部症状而在三级诊所接受评估的婴儿,因此是异质性和潜在的偏见。由于在亚组中被试人数较少,我们不得不推测一些婴儿的IP表现较差的可能机制。有趣的是,MIB对IP协议的影响并不大。这表明IP的非线性与气道直径的变化无关本身但更复杂的机制涉及患病肺部的婴儿。IP信号只给出体积变化的相对测量值,它依赖于电极在胸腔形成的测量灵敏度场中肺区域的通气。肺部疾病导致的通气异质性增加是测量误差的潜在因素。胸壁运动不同步是上、下气道梗阻婴儿的典型特征,这是由于作用在顺应性胸壁上的胸膜压力波动改变所致[34].与口部的血流相比,肺尖部和基底部充盈和排空的异步性可能导致IP信号的非线性。相比之下,我们没有发现一致性度量与恶性通货膨胀之间有任何关联[35表示为高FRC水平。在呼吸周期中,胸腔的电导率也会受到静脉回流和血容量变化的影响[36,这种效果可以通过增加婴儿呼吸的巨大压力波动而增强。目前还不清楚镇静是否也会干扰IP信号。
与任何仪器一样,PNT系统的准确性和线性度有限,这在小流速的婴儿中尤其值得注意。尽管采取了谨慎的密封口罩,在录音期间的小泄漏也可能导致PNT和IP之间的非线性。人们也普遍认为,我们在本研究中使用的婴儿肺功能技术有几个局限性[37并反映呼吸功能的不同病理生理方面。因此,它们与TBFV参数的适度关联并不出人意料。
关于临床意义,结果表明,尽管IP似乎适用于大多数婴儿,但对于临床表现为严重梗阻、胸壁不同步或肺听诊异常的婴儿,IP测量TBFV谱的准确性可能并不理想。因此,他们的研究结果应该谨慎解释。另一方面,在那些有发作性呼吸症状但在研究时稳定且临床无支气管阻塞迹象的婴儿中,潮汐流曲线的一致性似乎令人满意。这组婴儿可能需要诊断评估,这只有通过长期监测肺功能才有可能。与传统的TBFV参数相比,更长的持续时间记录也使计算更可靠的潮汐气流廓线以及复杂的流量变异性指数成为可能[38].通过使用IP夜间记录,我们证明,与哮喘风险较低的儿童相比,患哮喘风险高的学龄前儿童潮流剖面形状的变化增加,混沌性暂时降低[14].类似的移动应用也可以应用在婴儿身上,但到目前为止还没有数据。
我们的结论是,IP适用于大多数婴儿潮汐流剖面的评估,但在应用于临床明显气道阻塞的受试者时应谨慎。得到的TBFV参数与直接PNT得到的参数不能互换,但显示出与婴儿肺功能相似的相关性。IP在婴幼儿肺功能长期监测中的适用性有待进一步研究。
补充材料
披露
确认
我们要感谢Anssi Koivuselkä(芬兰赫尔辛基皮肤和过敏医院)为孩子们所做的实际工作。
脚注
这篇文章有补充资料可从www.qdcxjkg.com
支持声明:该研究得到了芬兰医学基金会、儿科研究基金会、过敏研究基金会、Nummela疗养院基金会和赫尔辛基大学医院研究基金的支持。本文的资金信息已存入开放基金登记处.
利益冲突:可以在本文旁边找到披露www.qdcxjkg.com
- 收到了2016年5月9日。
- 接受2016年10月29日。
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