Lichaam plethysmografie (i): standaardisatie en kwaliteitscriteria | Anales de Pediatría

meting van statische longvolumes. Body plethysmographyintroductie

in 1956, Dubois et al. beschreven plethysmografie van het hele lichaam op basis van de wet van Boyle, volgens welke het volume (V) van een gas bij een constante temperatuur in omgekeerde verhouding varieert met de druk (P) waaraan het wordt onderworpen, waarbij P×V constant blijft.1,2

hoewel spirometrie3 de meest gebruikte methode is om de longfunctie in de klinische praktijk te beoordelen, is het soms noodzakelijk om het volume van de lucht te meten dat de longen niet kunnen verdringen (statische longvolumes). Dus, plethysmografie blijft een essentiële techniek in de beoordeling van longfunctie. Het meet verschillende gasvolumes, zoals het intrathoracale gasvolume (TGV) of de functionele restcapaciteit (FRC), het restvolume (RV) en de totale longcapaciteit (TLC).4,5 de toevoeging van twee of meer longvolumes vormt een longcapaciteit (Tabel 1). Deze techniek Meet ook de totale luchtwegweerstand( RawTOT), specifieke luchtwegweerstand (sraw), luchtweggeleiding (Gaw) en Specifieke luchtweggeleiding (sGaw).

Tabel 1.

longvolumes en capaciteiten.

Capacities
Inspiratory capacity IC Maximum volume of air inspired after the end of expiration
Expiratory vital capacity EVC Maximum volume of air expired after a full inspiration
Inspiratory vital capacity IVC Maximum volume of air inspired after a full expiration
Functional residual capacity FRC Amount of air remaining in the lungs after expiration at tidal volume/flow
Intrathoracic gas volume TGV Plethysmography measurement equivalent to the FRC
Total lung capacity TLC Total volume of air in the lungs after a full inspiration
Volumes
Tidal volume/flow VT Volume of air inspired or expired during relaxed breathing
Expiratory reserve volume ERV Maximum volume of air that can be forcibly uitgeademde na een normaal verlopen
Residuele volume CAMPERS Volume van de lucht in de longen na een volledige verstrijken
Inspiratoire reserve volume IRV Maximale volume lucht, dat kan geforceerd worden ingeademd na een normale inspiratie

in Tegenstelling tot andere technieken zoals de wegwassende werking van stikstof of helium verdunning die onderschatten de FRC, omdat ze niet meten slecht geventileerde of ongeventileerde spaces (bullae), plethysmografie meet het volledige volume van intrathoracale gas.

Er zijn drie soorten plethysmografen, en de meest gebruikte is de plethysmograaf met constant volume.4

apparatuur

het moet bevatten:

  • luchtdichte kamer (2 modellen: oudere kinderen / volwassenen; zuigelingen).

  • Pneumotachograaf. Het moet voldoen aan de normen voor spirometrische apparaten (ATS/ers 20056): geschikt voor het meten van volumes van 0,5–8,00 L met een nauwkeurigheid van ±3% zoals gekalibreerd met een 3,00 l spuit, stromen tussen 0 en 14L/s, en het registreren van duur van ten minste 30s.

  • Sluiterklep en drukopnemer om drukveranderingen in de mond te meten. De drukopnemer moet een gevoeligheid hebben van meer dan 50 cm H2O en een vlakke frequentierespons van meer dan 8 Hz. Dit hangt af van de ademhalingsfrequentie tijdens het TGV-manoeuvre, die niet hoger mag zijn dan 1,5 Hz.

  • drukopnemer in de plethysmograafkamer (plethysmografen met variabele druk met constant volume). Het meet de druk in de kamer. In sommige systemen wordt een andere pneumotachograaf op de plethysmograafwand geplaatst om volumeveranderingen in de kamer te meten (plethysmografen met constante druk en variabel volume). Het moet nauwkeurig zijn tot op ±0,2 cm H2O.

  • Computer, printer en weerstation (afhankelijk van de apparatuur).

  • mondstukken met in-line wegwerpfilters 99% effectief bij het filteren van virussen, bacteriën en mycobacteriën; dode ruimte van minder dan 100 ml en een weerstand van minder dan 1,5 cm H2O tegen een stroom van 6L/s.

kalibratie

stroommeters moeten worden gekalibreerd volgens het door de fabrikant vastgestelde protocol en volgens de ATS/ers 2005 spirometriestandaarden.3 Plethysmografen hebben meestal automatische kalibratiesystemen (afdichting van de kamer en uitlijning van de transducer).

plethysmografie manoeuvre procedure

het is belangrijk om de leeftijd (jaren), gewicht (kg), etniciteit en lengte (cm) van de patiënt te registreren. Als de patiënt moeite heeft om op te staan (borst-of neuromusculaire misvormingen), kan de armspanning worden gebruikt in plaats van de lengte. De patiënt krijgt gedetailleerde informatie over de test (tabellen 2 en 3). De kamerdeur wordt gesloten, laat 1min verstrijken voordat de temperatuur zich stabiliseert. De patiënt wordt geïnstrueerd om door het mondstuk te ademen, zijn of haar wangen in beide handen te ondersteunen, in kleine volumes en met een snelheid van 20-60 ademhalingen per minuut (0,5–1Hz). Een set van ongeveer 10 ademhalingen moet worden geregistreerd, waarbij wordt getracht een stabiel FRC-niveau te bereiken (variaties

100 ml).

Tabel 2.

aanbevelingen voor de technicus die de test uitvoert.

a. Gebruik voor elke patiënt altijd een nieuw mondstuk met een in-line filter voor eenmalig gebruik

b. het mondstuk moet met de tanden worden vastgehouden en met de lippen worden verzegeld, zonder het met de tong te blokkeren

c. leg uit hoe de handen over de wangen moeten worden gelegd om lekken tijdens het manoeuvre te voorkomen. Leg uit hoe de neusclip

d wordt gebruikt. Instrueer de patiënt hoe hij of zij zichzelf in de doos moet plaatsen, zittend met een rechte borst en nek en met beide voeten op de grond. Controleer of de patiënt ontspannen ademt bij getijdenvolume

e. demonstreer de IVC-manoeuvre, die moet beginnen met IC-manoeuvres na occlusie

Tabel 3.

voorbereiding van de apparatuur vóór de test.

Assembleer alle componenten (buizen, sensoren, connectoren, enz.) volgens de aanwijzingen van de fabrikant

Reinig de stromingssensoren volgens de specificatie, verwijder potentieel belemmerende deeltjes

schakel de apparatuur van tevoren in om deze op te warmen (ongeveer 30 minuten voor de test)

Controleer of het systeem geen lekken vertoont en controleer of de sluiter reageert op activering met minimale weerstand

als de plethysmograaf geen ingebouwde-meet in de thermometer de omgevingstemperatuur vóór kalibratie en vóór elke test

voor het gemiddelde relatieve vochtigheid, hoogte of barometerdruk en temperatuur van de plaats waar de test wordt uitgevoerd

Op dit punt wordt de sluiter gesloten aan het einde van een uitademing (occlusieduur, 2–3s) en blijft de patiënt ademen terwijl hij zijn wangen vasthoudt om lekken te voorkomen. Wanneer de sluiter wordt heropend, moet de patiënt twee of drie ademhalingen nemen, gevolgd door de slow vital capacity manoeuvre, die begint met een maximale inspiratie om de inspiratoire capaciteit (IC) te verkrijgen, gevolgd door een maximale uitademing (om de langzame vitale capaciteit te meten) en vervolgens een maximale inspiratie (Fig. 1). Als het manoeuvre mislukt, moet de technicus de testprocedure nog één keer aan de patiënt uitleggen en demonstreren.

een andere gestandaardiseerde procedure, zij het minder vaak vanwege de technische moeilijkheid, bestaat erin dat de patiënt na occlusie uitademt tot het restvolume, gevolgd door een maximale inspiratie voor TLC en vervolgens door een langzame spirometriemanoeuvre.

plethysmografie performance and quality assessmentTest quality criteria

een set van drie tot vijf technisch bevredigende TGV-VC manoeuvres moet worden verkregen. De krommen moeten bijna recht zijn en op elkaar kunnen worden geplaatst en binnen het drukkalibratiebereik van de opnemers (±10 cm H2O of 1,3 kPa) liggen.

aanvaardbaarheidscriteria

individuele plethysmografie manoeuvres (TGV-VC) zijn aanvaardbaar als:

  • Getijdeademhaling een stabiele FRC toont (ten minste 4 getijdeademhalingen die overeenkomen binnen 100 ml). Dit wordt bevestigd door de grafieken (Fig. 1 en 2).

    longvolume bepaling door plethysmografie. Grafische weergave van de resultaten (Jaeger plethysmografie, care Fusion).
    figuur 1.

    longvolume bepaling door plethysmografie. Grafische weergave van de resultaten (Jaeger plethysmografie, care Fusion).

    (0,24 MB).

    longvolumes en capaciteiten.
    Figuur 2.

    longvolumes en-capaciteiten.

    (0,1 MB).

  • het volumeverschil (ΔV) tussen het FRC-niveau en het occlusieniveau is minder dan 200 ml.

  • de ademhalingsfrequentie tijdens sluitingstijd varieert tussen 30 en 60 ademhalingen per minuut.

  • De plethysmografie toont 3-5 TGV-manoeuvres.

  • TGV-lussen hebben consistente patronen, zijn vrij van artefacten en vertonen minimale hysterese tussen inspiratie en uitademing.

  • de twee uiteinden van de curve kunnen worden waargenomen.

  • De Helling van de meetlijn moet evenwijdig zijn aan de TGV-lus.

  • de VC-meting is aanvaardbaar ten opzichte van de hoogste IC-of expiratoire reservevolumewaarden, moet een plateau bereiken van ten minste 1 seconde in duur met veranderingen in het expiratoire volume van minder dan 25 ml, en moet groter of gelijk zijn aan de grootste FVC-waarde verkregen in de eerder uitgevoerde geforceerde spirometrie.

  • Herhaalbaarheidscriteria

    bij plethysmografie mogen deze criteria alleen worden toegepast om te beslissen wanneer het nodig is meer dan drie aanvaardbare manoeuvres uit te voeren (minimaal drie aanvaardbare manoeuvres en maximaal acht manoeuvres dienen te worden uitgevoerd). De criteria mogen niet worden gebruikt om resultaten uit rapporten of proefpersonen uit een onderzoek uit te sluiten.

    de ATS / ers 20056 vereist: a) dat de drie aanvaardbare frcpleth-manoeuvres binnen 5% overeenkomen en b) dat het verschil tussen de twee grootste waarden van de herhaalde VC-metingen minder dan 150 ml bedraagt.

    kwaliteitscontrole

    de kalibratie van de kamer en het volume moet precies volgens de instructies van de fabrikant worden uitgevoerd. Het testen van een biologische bestrijding (gezonde Niet-roker) moet ten minste eenmaal per maand worden uitgevoerd en wanneer een fout wordt vermoed, waarbij de TGV, RV en TLC worden gemeten. Waarden die meer dan 10% verschillen voor de FRC en TLC of meer dan 20% voor de RV in vergelijking met eerdere metingen op hetzelfde onderwerp suggereren fouten.

    indicaties

    de belangrijkste indicatie is de diagnose en karakterisering van beperkende beademingspatronen (beoordeling van de ernst van de ziekte, het verloop van de ziekte en de respons op de behandeling).

    Het kan ook worden gebruikt om de ernst van de beperking bij ziekten met een gemengd ventilatiepatroon te beoordelen, en voor de vroegtijdige detectie van niet-geventileerde gascompartimenten en luchtstroombeperkingen. Het maakt het mogelijk om niet-geventileerde luchtcompartimenten te meten (waarbij de door plethysmografie gemeten FRC wordt afgetrokken van de door heliumverdunning gemeten FRC) en risico-evaluatie voor chirurgie (bijvoorbeeld voor pneumonectomie). Het kan met succes worden uitgevoerd vanaf de leeftijd van 6 jaar.

    resultaten en referentiewaarden

    eerst moeten de aanvaardbaarheid en herhaalbaarheid van de test worden beoordeeld. De resultaten die worden gerapporteerd zodra de test aanvaardbaar wordt geacht, zijn de TGV (het gemiddelde van ten minste drie TGV-manoeuvres die binnen 5% overeenkomen), de CV (de grootste waarde in ten minste 3 manoeuvres met waarden die binnen 5% overeenkomen), de TLC (som van de TGV en de hoogste IC-waarde), de RV en de RV/TLC-verhouding.

    vervolgens worden weerstands-en TGV-krommen geanalyseerd, waarbij wordt gecontroleerd of lussen een gesloten vorm hebben (of, indien dit niet het geval is, op mogelijke onderliggende pathologieën worden beoordeeld), hun hoek, helling, enz. Elke manoeuvre wordt ook afzonderlijk geanalyseerd om longvolumes te beoordelen; het getijdenvolume moet tijdens de test stabiel blijven, met een stabiel volume aan het einde van het expiratoire niveau (EELV), een goede occlusie en een correcte uitvoering van de manoeuvre, bestaande uit een inspiratie gevolgd door een maximale uitademing.

    de resultaten worden gerapporteerd als absolute waarden (l) bij lichaamstemperatuur en barometerdruk bij WATERDAMPVERZADIGING (BTPS), afgerond op twee decimalen; als relatieve waarden (percentage ten opzichte van de referentie-of theoretische waarde); en als z-scores (afstand tot de voorspelde waarde in standaardafwijkingen). Momenteel worden de boven-en ondergrens van normaal (LLN) (2,5 E en 97,5 e percentiel) berekend en worden gemeten waarden als klinisch significant beschouwd als ze buiten deze grenzen vallen.

    Er zijn weinig referentiegegevens voor de pediatrische leeftijdsgroep.7 de oudste referenties zijn die van Zapletal8 en de meest recente die van Rosenthal.Uit verschillende studies is gebleken dat deze referentiewaarden moeten worden bijgewerkt om ook kinderen jonger dan 6 jaar en van niet-Kaukasische afkomst op te nemen, aangezien etniciteit het longvolume beïnvloedt en de vergelijkingen die uit beide studies zijn afgeleid, gebaseerd waren op gegevens voor gezonde blanke kinderen. Afrikanen hebben kleinere longvolumes, waarschijnlijk omdat hun ledematen lang zijn en hun stammen kort. Er is ook opgemerkt dat eerdere vergelijkingen zijn afgeleid van hijgenmanoeuvres, dus ze hebben de neiging om FRC-waarden te overschatten, iets dat een kleinere impact heeft op de bepaling van RV en TLC.

    interpretatie van resultaten

    in de aanbevelingen van de ATS/ERS voor de interpretatie van longfunctietesten10 worden beperkende afwijkingen gedefinieerd als verlagingen van VC en TLC onder de LLN, waarbij de in de literatuur gepubliceerde referentiewaarden worden toegepast.7 wanneer relatieve waarden worden gebruikt, worden TLC, FRC en RV als normaal beschouwd wanneer zij tussen 80% en 120% van de voorspelde waarde liggen, en als pathologisch beschouwd wanneer de TLC lager is dan 80%, waarbij het beperkende patroon afhankelijk van dit percentage wordt ingedeeld in mild (70-80%), matig (60-69%) of ernstig (10 classificeren ook patronen met een verminderde VC, een normale FEV1/VC ratio en een normale TLC als obstructie, hoewel dit algoritme is betwist, en patronen waarbij de FRC, RV en TLC boven 120% en de RV/TLC verhouding is boven 20-35% als hyperinflatie (wanneer de TLC normaal is de patroon suggereert luchtvallen). In de pediatrische leeftijdsgroep moeten variabele parameters met voorzichtigheid worden geïnterpreteerd, zoals de RV / TLC-verhouding (percentage van de TLC dat wordt ingenomen door gas dat niet kan worden uitgeademd, de RV). Deze variabiliteit is het gevolg van veranderingen in de kenmerken van de luchtwegen die optreden tijdens de groei, zoals de vorm en grootte van de borstkooi en de functie van de ademhalingsspieren. Bovendien is de snelle toename van de lengte die optreedt in de adolescentie niet evenredig met de toename van de thorax afmetingen of veranderingen in de ademhalingsmechanica.

    meting van specifieke luchtwegweerstandintroductie

    Luchtwegweerstand wordt gedefinieerd als het verband tussen luchtstroom in de luchtwegen en de druk die nodig is om deze stroom te genereren. De RawTOT-waarde omvat de weerstand die wordt geproduceerd door de borstwand, het longweefsel en de luchtwegen. De specifieke luchtwegweerstand (sraw) is het product van de luchtwegweerstand en de FRC.6

    methodologie en kwaliteitscriteria

    waarbij de resultaten worden uitgedrukt als de specifieke weerstand (Sraw = Raw×TGV) of de wederkerigheid ervan (sGaw=1/sRaw) kan voordelig zijn als er een slechte overdracht van alveolaire druk is, aangezien de TGV in dezelfde verhouding wordt overschat als de Raw wordt onderschat.11

    het verband tussen drukveranderingen in de kamer (evenredig met veranderingen in alveolaire druk en luchtstroom) kan worden gemeten wanneer de sluiter open is. Deze relatie (ΔPbox / V) kan grafisch worden weergegeven als een S-vorm. Zodra de sluiter sluit, wordt de relatie tussen de veranderingen in de kamerdruk en de monddruk berekend. Wanneer de test wordt uitgevoerd, bekijkt de technicus het display in real time. Aangezien de meting van Raw inspiratoire en expiratoire stromen omvat, maakt het display de berekening van inspiratoire en expiratoire weerstanden mogelijk, die hetzelfde zijn bij gezonde individuen, maar kunnen verschillen bij patiënten met obstructie.12

    de kamer en de pneumotachograaf in de plethysmograaf moeten dagelijks worden gekalibreerd. De verkregen parameters moeten onder BTPS-omstandigheden worden aangepast. De manoeuvre kan worden uitgevoerd bij getijdenvolume met behulp van een verwarmde rebreathing bag, die wordt beschouwd als de gouden standaard, of automatisch door elektronische compensatie.13

    de flow-pressure curves worden in realtime weergegeven in het computerscherm, zodat de technicus curves met Artefacten kan elimineren. De krommen moeten een vergelijkbare grootte en vorm hebben, evenwijdig zijn en dicht bij nulstroom zijn. De raaklijn die automatisch door het computersysteem wordt geselecteerd, moet worden gebruikt.

    om de reproduceerbaarheid van de techniek te garanderen, moeten ten minste 3 FRC-metingen worden verkregen die binnen 5% overeenkomen en moet de mediaan van drie technisch aanvaardbare sets van 10 ademhalingen worden gerapporteerd. De curven van zoveel mogelijk ademhalingen moeten worden verkregen voor de sRaw, idealiter tussen drie en vijf sets van vijf tot tien ademhalingen, afhankelijk van de gebruikte software.14,15

    interpretatie van resultaten

    de sRaw is een parameter voor luchtwegobstructie. De vorm van de curve geeft informatie over de locatie van obstructie.15 als de patiënt een expiratoire obstructie heeft, neemt de curve de vorm aan van een golfclub (Fig. 3 en 4). Een “cursieve S” vorm signaleert een milde diffuse obstructie; een verhoogde inspiratoire weerstand is indicatief voor extrathoracale obstructie; een verhoogde expiratoire weerstand duidt op chronische obstructieve longziekte; en de toename van beide weerstanden is indicatief voor tracheale obstructie. Bij gegeneraliseerde obstructieve longziekte is er een toename van sraw -, FRC-en RV-waarden die gepaard gaan met een verminderde getijdenstroom.TLC veranderingen kunnen zeer mild zijn in gemengde afwijkingen, dus meting van de koolmonoxide diffusie capaciteit is nuttig bij deze patiënten.12

    van links naar rechts, normaal patroon, restrictief patroon, luchtvanger en hyperinflatie.
    Figuur 3.

    van links naar rechts, normaal patroon, restrictief patroon, luchtvanger en hyperinflatie.

    (0,07 MB).

    Determination of lung resistances and volumes by means of plethysmography. Positive post-bronchodilator test: decreased specific resistance (−51%) and increased specific conductance (+105%).
    Figure 4.

    Determination of lung resistances and volumes by means of plethysmography. Positive post-bronchodilator test: decreased specific resistance (−51%) and increased specific conductance (+105%).

    (0.19MB).

    onlangs is gemeld dat een 42% reductie ten opzichte van baseline in de sraw statistisch significant is om de respons op bronchusverwijders te beoordelen, met een gevoeligheid van 55% en een specificiteit van 77%.16 bovendien is de sGaw zeer gevoelig voor veranderingen in het luchtwegkalibre, en een toename van 40-56% is vastgesteld als het cut-off punt voor een positieve respons,6,17,18 hoewel sGaw een lagere specificiteit heeft dan de FEV1. Bovendien wordt een toename van de sraw tweemaal de uitgangswaarde als een positieve respons op de bronchiale challenge test beschouwd, evenals een afname van 35-40% van de sGaw.

    indicaties en klinische toepassing

    de sRaw is het product van de luchtwegresistentie door de FRC.Naarmate kinderen groeien, nemen de weerstanden af en nemen de volumes toe, maar de specifieke weerstand blijft stabiel ongeacht leeftijd, geslacht en lengte. Het is een gevoelige en reproduceerbare parameter voor het onderscheiden tussen normaliteit en ziekte, en vergemakkelijkt ook de longitudinale interpretatie van verschillende metingen in een enkel individu.Er zijn aanwijzingen voor het nut ervan bij de klinische controle van cystische fibrose en astma,24 en ook bij de diagnose van astma.Bij kinderen met cystische fibrose is de sRaw gevoeliger dan weerstanden gemeten met de interruptertechniek of impulsoscillometrie.

    sommige auteurs hebben opgemerkt dat het nuttig is voor het monitoren van de respons op de behandeling van astmatische kinderen.Het is ook nuttig gebleken bij de beoordeling van bronchusverwijdende reversibiliteit en bronchiale hyperreactiviteit.16

    de sGaw is gevoeliger dan de sRaw voor het detecteren van centrale obstructie, en zelfs gevoeliger dan de FEV1 verkregen door middel van geforceerde spirometrie. Echter, het is minder reproduceerbaar dan de sRaw, dus een groter aantal metingen moeten worden verkregen.Het kan gevoeliger zijn dan FEV1 bij de detectie van luchtstroombeperking bij Bronchiolitis obliterans, waarbij obstructie van de perifere luchtwegen overheerst,11,28 en ook bij astmatische patiënten met matige obstructie. Het is ook gevoeliger in de beoordeling van de bovenste luchtwegen in stembanden verlamming of dysfunctie.29