JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
русский

Automatically Generated
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Medicine

Оценка объемов Легочная крови капилляра, Мембранная диффузионная емкость и внутрилегочная артериовенозных анастомозов во время тренировки

Published: February 20, 2017
doi:
10.3791/54949
, , , ,
1Division of Pulmonary Medicine,University of Alberta, 2Faculty of Physical Education and Recreation,University of Alberta, 3Divisions of Critical Care and Cardiology,University of Alberta, 4Faculty of Rehabilitation Medicine,University of Alberta, 5G.F. MacDonald Centre for Lung Health

Summary

Для оценки легочной диффузии и васкулатура ответы на упражнения, мы опишем метод множественного вдохновленный диффузии кислорода емкость для определения капиллярного объема крови и диффузионной способности мембраны, а также взволнованным солевой контраст эхокардиографию для оценки набора внутрилегочная артериовенозных анастомозов.

Abstract

Упражнение это стресс для легочной сосудистой сети. При постепенном увеличении физических упражнений, емкость легких диффундирующих (DL CO) необходимо увеличить , чтобы удовлетворить растущий спрос кислорода; в противном случае, ограничение диффузии может произойти. Увеличение DL CO с физическими упражнениями связано с увеличением объема капиллярной крови (Vc) и мембраной диффузионной способности (Dm). Ус и Dm увеличения вторичной по отношению к набору и растяжением легочных капилляров, увеличивая площадь поверхности для газообмена и снижение легочного сосудистого сопротивления, тем самым ослабляя увеличение давления в легочной артерии. В то же время, набор внутрилегочная артериовенозных анастомозов (IPAVA) во время физических упражнений может способствовать газообмена ухудшения и / или предотвратить значительное увеличение давления в легочной артерии.

Мы опишем два метода для оценки легочной диффузии и циркуляции в покое и во время физических упражнений. Первый метод использует множественные-FRAфикция вдыхаемого кислорода (F I O 2) DL CO дыхание держит , чтобы определить Vc и Д.М. в покое и во время физических упражнений. Кроме того, эхокардиографии с внутривенным возбужденном солевом контраст используется для оценки IPAVAs набора.

Типичные данные показали , что DL CO, Vc и Dm увеличивается с интенсивностью упражнений. Эхокардиографические данные не показали IPAVA набора в состоянии покоя, в то время как контрастные пузырьки были замечены в левом желудочке с физическими упражнениями, предполагая, вызванная осуществлением IPAVA набора.

Оценку легочных капиллярах объема крови, рассеивающей способности мембраны и IPAVA набора с использованием эхокардиографических методов полезно характеризовать способность сосудистую систему легких, чтобы адаптироваться к стрессу упражнения в области здравоохранения, а также в пораженных группах, таких как те, с легочной артериальной гипертония и хроническая обструктивная болезнь легких.

Introduction

Во время упражнений, сердечный выброс может увеличиться до шестикратного выше значений покоя 1. Принимая во внимание, что легкие являются единственным органом, получить 100% от сердечного выброса, упражнения представляет собой значительную нагрузку на легочную систему. При постепенном увеличении физических упражнений, легочная диффузионная емкость (DL CO) должна возрастать , чтобы удовлетворить растущий спрос кислорода 2. От остальное до пика упражнения, DL CO может увеличиться до до 150% значений покоя , не достигая верхнего предела по отношению к сердечного выброса 3, 4, 5. Увеличение диффузионной способности происходит в результате увеличения мембраны диффузионной способности (Dm) и объем капиллярной крови (Vc), вторичным по отношению к набору и растяжением легочных капилляров 6.

Roughton и Форстер (1957) разработали метод разбиения на разделы Dм и Vc 7 путем модуляции фракции вдыхаемого кислорода (F I O 2) во время стандартной емкости диффузии для испытания окиси углерода (DL CO). Кислород и окись углерода (СО) конкурентно связываются с гем участков на гемоглобин, например , что увеличение F I O 2 уменьшат DL CO 8, 9. Модулируя F I O 2 во время стандартного DL CO маневра, эти отношения могут быть использованы для измерения Vc и Dm 7. В последнее время мы адаптировали технику , чтобы использовать во время физических упражнений 5. По аналогии с предыдущей работы, мы обнаружили , что DL CO непрерывно возрастает до пика упражнения во вторую очередь к увеличению как Vc и Дм 5. Интересно, что мы обнаружили, что в выносливость подготовленных спортсменов, которые имеют большее потребление кислорода и, следовательно, большая потребность в диффузионной способности, Есть увеличение в DL СО на пике нагрузки, вторичным по отношению к увеличению Dm, а не Ус, предлагая потенциальное приспособление в легочной мембраны спортсмена 5.

Увеличивается в Vc и Дм во время тренировки выполняются с повышением давления в легочной артерии, что приводит к набору и растяжением легочных капилляров ранее гипо- перфузии в покое 4, 10. Это приводит к увеличению площади поперечного сечения легочной капиллярной сети, тем самым уменьшая легочное сосудистое сопротивление и ослабляя увеличение давления в легочной артерии.

Исследования с использованием солевого раствора взволнованный контрастная эхокардиография показали доказательства внутрилегочная артериовенозных анастомозов (IPAVA) набора во время тренировки 11, 12, 13, 14. Значение IPAVA набора пока не ясна, и , хотя некоторые исследования показывают , что они могут внести свой вклад в ухудшение газообмена 12, 14 и может служить разгрузить правый желудочек 11, 12, тема остается спорным 15, 16. Кроме того, в то время как точный механизм IPAVA набора не известно, мы обнаружили , что увеличение сердечного выброса, а также экзогенного дофамина, вызывает IPAVA набор в состоянии покоя 17. Остро увеличивающееся давление в легочной артерии 18 или допамина блокада не представляется существенно повлиять на IPAVA набора во время тренировки 11. Существует предположение, что эти большего диаметра IPAVA сосуды могут помочь защитить легочные капилляры от значительного увеличения легочной артериидавление за счет снижения сопротивления легочных сосудов 12, 17, 19, 20, 21.

В сочетании с оценкой Vc и Дм, взволнованный солевой контраст эхокардиография является ценным инструментом для изучения адаптации малого круга кровообращения на стресс упражнения 22, 23.

Protocol

Этот протокол следует рекомендациям совета по этике человека в Университете Альберты и соответствует стандартам , установленным последней редакцией Хельсинкской декларации. 1. Упражнение Тест сортовой (VO 2peak) Получить письменное информированное согласие от субъекта. Имейте тему читать и отвечать на вопросы , перечисленные на физической активности готовности Опросный + (PAR-Q +) , чтобы определить их готовность к упражнения 24. Отрегулируйте высоту сиденья велоэргометре в соответствии с предпочтениями субъекта. Поместите четыре электрокардиограмму (ЭКГ) электроды на задней стороне пациента в соответствии со стандартом 3-свинцового размещения ЭКГ с модифицированной конечности приводит для измерения частоты сердечных сокращений (ЧСС) 25. Вставьте мундштук в рот субъекта для измерения выдыхаемого газа и вентиляцию в течение всего испытания с использованием метаболической измерительной системы 25. Примечание: Метаболическая система будет измерять в реальном масштабе времени потребление кислорода (VO 2), производство двуокиси углерода (VCO 2), вентиляция (V E), частоту сердечных сокращений (ЧСС), и в конечном приливные CO 2 (Р ЕТ СО 2). После 2 мин сбора исходных данных, поручить субъекту начать езду на велосипеде с начальной нагрузкой 50 ватт, чтобы поддерживать последовательную каденции ≥60 оборотов в минуту. Увеличение нагрузки в 25 Вт шаги каждые 2 мин, пока объект не достигнет волевое утомление или запросы , чтобы остановить тест 25. 2. Множественный Фракция вдыхаемого кислорода (F I O 2) диффузионная емкость (DL CO) Способ 7 Вычисляют рабочие нагрузки , соответствующие 30%, 50%, 70% и 90% В.О. 2peak с использованием пикового VO 2 , полученного в испытании градуированного упражнений. По крайней мере, 48 часов после градуированной пробы с физической нагрузкой, имеют при условии повторногообратиться в лабораторию для DLCO маневров. Не превышать 12 DLCO тестов в день, как карбоксигемоглобина (COHb) наращивание может происходить при повторном тестировании 5. Поэтому выполнять тестирование на несколько дней в зависимости от количества рабочих нагрузок упражнений должна осуществляться, и качество данных DLCO. Подготовьте заранее дыхательные газы, прикрепив бак 100% O 2 газа и бак из медицинского воздуха (21% O 2 и 79% N 2) к системе воздушного блендера. Заполните два 60 л не светорассеивающие мешки Дугласа, одна из которых содержит 40% O 2, и один , содержащий 60% O 2, используя систему воздушного блендере. Установить два большого диаметра, трехходовым запорным краном клапаны, которые позволят для модуляции вдыхаемых газовых смесей. Они будут называться как "предварительно дыхания клапанов." Подключите мешки Дугласа к клапанной системы с использованием гибкой, несжимаемых трубки. Подключите систему клапанов к двухсторонним, Т-образную форму, не возвратное дыхание сопп клапанected к испытательному забора газа сборки датчика массового расхода метаболической системы измерения. Для отдыха измерений, которые субъект сидит в вертикальном положении, с обеих ног плашмя на пол. Для упражнений испытаний, убедитесь, что объект находится в стационарном состоянии путем мониторинга ЧСС с помощью ЭКГ (ЧСС ± 3 уд для устойчивого состояния). Примечание: Устойчивое состояние не может быть достигнуто на 90% 2peak ВО; Таким образом, начать измерение , как только субъект достиг HR , эквивалентную 90% от 2peak VO на тест градуированного упражнений. Собрать одну каплю капиллярной крови через прокола пальца и анализировать его для концентрации гемоглобина. Затем настройте все последующие DL CO для [Hb] , используя следующее уравнение 26: Выберите F I O 2 (21%, 40% или 60%) , случайным образом путем переключения предварительно дышащих клапаны в требуемом направлении. Chooсебе соответствующий F I O 2 -DL газ СО, повернув ручку газового клапана DL CO (рис 1C). Проинструктировать тему , чтобы прикрепить зажимы для носа и нормально дышать в мундштук в течение пяти вдохов из мешка Дугласа , соответствующего соответствующему F I O 2. Поручить тему истечь до остаточного объема. Когда плоскогорья объема легких при остаточном объеме, имеют тему вдыхать газовую смесь CO DL в общей емкости легких и удерживать дыхание в течение 6 с до выдохе до остаточного объема. Монитор трассировку метана при выдохе, чтобы гарантировать, что наклон по горизонтали, так как это указывает на то, что тест газ СО хорошо уравновешенную в легких. Примечание: Альвеолярная объем (V A) и время удержания дыхания рассчитываются автоматически и сообщает метаболическую систему измерения. Убедитесь в том, что V A для каждого маневра DLCO находится в пределах 5% оF предыдущих испытаний. Точно так же, дыхание время удержания должно быть 6,0 ± 0,3 с. Если нет, то повторить маневр. Подождите 4 мин , чтобы остаточный монооксид углерода промыть, а затем повторите шаги 2.8 – 2.11 для каждого оставшегося F I O 2 в состоянии покоя. По крайней мере , 48 ч позже, повторите шаги 2.9 – 2.15 в устойчивом состоянии при каждой интенсивности упражнений (30%, 50%, 70% и 90% от 2peak VO) для каждого F I O 2. Уменьшите нагрузку между дыханием держит на 90% VO 2peak нагрузки для восстановления объекта. Подождите 2 мин между DLCO испытаний во время физических упражнений, чтобы очистить альвеолярного CO во время физических упражнений. Не превышать 12 DLCO тестов в день , чтобы избежать карбоксигемоглобина (COHb) наращивание 5. 3. Расчет объема крови в легочных капиллярах и Мембрана диффузионная емкость Рассчитывают альвеолярного парциального давления O 2 (P A O 2) с использованием followinуравнение г Примечание: F I O 2 представляет собой фракцию вдыхаемого O 2, P BAR атмосферное давление, P H2O является давление водяного пара, P СО 2 является давление артериальной CO 2, и RER является дыхательный коэффициент обмена. Оценка РЭК и Р СО 2 с использованием измеренного 30-х годов средний P ET CO 2 и RER для соответствующей интенсивности упражнений из данных , полученных в предыдущем градуированной пробы с физической нагрузкой. Вычислить & thetas CO с использованием следующего уравнения 7. Graph соотношение между 1 / DLCO прил и 1 / © CO для каждого F I O 2 и рассчитать уравнение регрессии. Примечание: Минимальная приемлемая г 2значение равно 0,95, и DL CO маневры должны повторяться , когда значения R 2 находятся за пределами этого диапазона 21. Рисунок 2: Представитель График 1 / DL СО по сравнению с 1 / © CO на пике нагрузки. Соотношение между 1 / DL CO и 1 / θ CO строится в течение трех дыхание держит в различных F I O 2 (21%, 40% и 60%). Расчет Vc и Dm получены из уравнения регрессии для отношений выше. Обратное наклона (1 / 0.00796) линии дает значение Vc (125,5 мл) и инверсию у-перехватом (1 / 0,00869) дает значение Dm (115,0 мл · мин -1 · мм рт.ст. -1). Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы просмотреть LARGER версия этой фигуры. Вычислить Vc путем взятия обратного наклона уравнения регрессии между 1 / DL CO и 1 / θ CO. Вычислить Dm, беря обратное у-перехватом уравнения. 4. внутрилегочная Arteriovenous анастомоза Вербовка На отдельной день от сбора данных DL CO, вставить 20 калибра внутривенное (IV) катетера в локтевую вену , и прикрепить его к трехходовым запорным краном через 6-в IV удлинителе для инъекции возбужденном физиологического раствора для контраста эхокардиографию 11, 17. Рисунок 3: Настройка Агитировали Солевой Контраст. Внутривенный катетер помещают в локтевой пространства и соединен с трехходовым запорным краном с помощью расширения 6-в. Два 10 мл шприцы влями, укрепленными запорный кран, чтобы создать решение, контраст, который содержит 10 мл физиологического раствора и 0,5 мл комнатного воздуха. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры. Соединение двух 10 мл шприцы с трехходовым запорным краном. Объединить 10 мл 0,9% стерильного физиологического раствора с 0,5 мл воздуха, и энергично перемешивать его через трехходовым запорным краном, туда и обратно между двумя шприцами, чтобы сформировать мелкие, взвешенные пузырьки до тех пор, пока УЗИ готов для контраста. Есть опытный кардиолог или специалист по ультразвуковой эхографии получить стандартное апикальная четыре камеры сердца. В состоянии покоя, имеют echocardiographer оценить внутри межпредсердной перегородки и межжелудочковой перегородки для внутриглазной сердца шунта со стандартным эхокардиографии и визуализации цветного допплеровского. Если нет внутри сердечной шунт не обнаружено, инструктировать субъекту Вальсавы во время контрастного Injectиона оценить для овального окна (PFO) 11, 17. Повторите измерение во время отсутствия Вальсальвы. Внедрить контраст в то время как ультразвуковой эхографии сохраняет вид четыре камеры. Запись 15 сердечных циклов после обнаружения контраста правого желудочка. Повторите контрастным усилением изображений во время стационарного упражнения на 30%, 50% и 70% 2peak VO. Поскольку устойчивое состояние не может быть достигнуто на 90% 2peak В.О., начать визуализацию как только цель HR, обозначенное персоналом на 90% 2peak VO во время теста градуированных упражнений, достигается. ПРИМЕЧАНИЕ: Время между интенсивностью упражнений зависит от зазора контраста от обоих желудочков, ≥ 2 мин. Уже echocardiographer , кто ослеплен в экспериментальных условиях интерпретировать взволнованный солевые контраст эхокардиограмм в соответствии с ранее описанной балльной системе 17 </ SUP>, 27. Примечание: Подсчет очков основан на максимальном количестве контраста видимых пузырей внутри левого желудочка (ЛЖ) в одном эхокардиографической кадре, следующим образом: никакого контраста не пузырьков в LV = 0, ≤3 пузырьки = 1, 4 – 12 Пузырьки = 2 ,> 12 пузырьков = 3. Примечание: Появление контраста в левом желудочке после пяти сердечных циклов предполагает IPAVA. Внутрисердечного шунта оценивается по внешнему виду контраста менее чем за пять сердечных циклов 27. Рисунок 4: Представительные изображений для IPAVA подсчета очков. Шкала составляет от 5 см (сплошная белая линия). (A) Предварительное впрыскивание контраст. (B) IPAVA оценка = 0. (C) IPAVA оценка = 1. (D) IPAVA оценка = 3. Pсдавать в аренду, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Representative Results

Эффект увеличения интенсивности упражнений на потребление кислорода, диффузионной способности, легочный капиллярный объем крови, емкость мембраны, диффузию и IPAVA счет приведен в таблице 1. VO 2, DL CO, Vc и Dm увеличение ответ на увеличение выходной мощности. На рисунке 2 показана репрезентативная вычисление Vc и Дм , используя множественный F I O 2 -dl техники СО во время физических упражнений. DL CO уменьшается с ростом F I O 2, и эта связь использована для разделения Vc и Дм. Вычисление обратного наклона 1 / DL СО по сравнению с 1 / © результатами СО в Vc и обратное у-перехватом дает значение для Дм. Как и следовало ожидать, как увеличение Vc и Dm во время физических упражнений по сравнению со значениями покоя. <p class="jove_content" fO: Keep-together.within-страницу = "1"> Результаты показывают, что эти методы могут быть использованы для оценки легочной реакции сосудистой во время выполнения упражнения. I O 2 DL CO и возбужденным солевой раствор контраст методом F-кратным эхокардиографии позволяет следователям более глубокое представление о вкладе легочного капиллярного и набора мембран к общей диффузионной способности и может дополнять традиционную легочную функцию тестирования в клинических условиях. Неспособность увеличить Vc или Dm во время физических упражнений приведет к ограничению диффузии и гипоксией. Например, низким содержанием СО Д.Л. вторичным по отношению к низким Vc будет означать изменения в легочных капиллярах; Точно так же, сниженный Дм указывало бы изменения в легочной мембраны. На рисунке 4 показаны репрезентативные обводка четырехндевных камерных контрастных echocardiographs. С увеличением интенсивности упражнений, то IPAVA балл увеличивается от 0 ( <eм> то есть нет признаков IPAVAs) в состоянии покоя до 3 при самой высокой интенсивности упражнений (таблица 1). Предыдущая работа показала , что упражнения повышает степень IPAVA счетом 11, 12, 14, но нет единого мнения относительно того , как набираются эти IPAVAs. Существует доказательство того, что IPAVAs могут быть набраны фармакологически в состоянии покоя с допамином 17, 28, а также за счет увеличения сердечного выброса с добутамином 17, 28 и адреналином 28. Инотропы , такие как допамин и эпинефрин, представляют особый интерес, поскольку они увеличивают эндогенно во время физических упражнений 29. Кроме того, есть некоторые доказательства того, что IPAVA набор может иметь важное значение для осуществления гемодинамику, в том, что отсутствие IPAVAs видимому, приводит к большему давлению в легочной артерии, снижение грardiac выход, и снижение выхода 12 пиковой мощности. Таким образом, этот метод может быть использован в исследованиях, исследующих лиц с гипертензией в легочной артерии. Рисунок 1: Множественный F I O 2 DL Настройка CO. (A) Обзор настройки. (B) Compressed-газовые баллоны , содержащие 21%, 40% и 60% O 2 с 0,3% CO, 0,3% метана и азота баланса, а также сжатого газового баллона дополнительный кислород. (C) Трехходовой селекторный клапан для трех F I O 2 DL CO танков. (D) Клапан переключения для трехходовых клапанов в серии для выбора F I O 2 для предварительного дыхания. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы просмотреть LARGER версия этой фигуры. Таблица 1: Представитель данных для одного субъекта в состоянии покоя и во время тренировки на 30, 50, 70 и 90% от 2peak ВО. VO 2, объем потребления кислорода по отношению к массе тела; DL CO, диффузионной способности к окиси углерода; Ус, легочный капиллярный объем крови; Dm, мембрана диффузионной способности; IPAVA счет, забив контрастного появления в левом желудочке после пяти сердечных циклов. Данные модифицированные из Tedjasaputra и соавт. 2016.

Discussion

Этот метод позволяет оценку способности легких рассеивающей и внутрилегочного артериовенозного анастомоза набора во время физических упражнений.

Критические шаги в рамках протокола

Хотя дыхание удержания DL CO является относительно простым в состоянии покоя, задержка дыхания при физической нагрузке представляет собой уникальную возможность для субъекта, как это нелогичным, и субъекты имеют высокий привод дышать во время физических упражнений. Таким образом, определение хорошего качества ВУ и Дм опирается на раппорт и четкой связи между тестером и объектом. Технические возможности тестера может быть определена количественно с изменчивостью альвеолярного объема (± 5% от предыдущих испытаний) и времени с задержкой дыхания (ВНТ) 6,0 ± 0,3 с.

Модификации и устранение неисправностей

По окончании измерения Vc / дм, тестер должен быстро построить график три DL CO маневры деTermine наиболее подходящую линию точек данных; ДЛ СО измерено с 21% F I O 2 всегда должно быть больше , чем на 40%, что должно быть больше , чем с 60%. Если нет, то рекомендуется проверить, если переключатель клапана соответствует правильному тестирования газа. Кроме того , убедитесь , что предварительно дыхательные мешки заполнены правильный газ F I O 2 , соответствующий тестирующего газа (рис 1B-1D). Следует соблюдать осторожность при тестировании участника, который является курильщиком, так как повышенные уровни COHb могут недооценивать DLCO.

Для оценки набора IPAVA, позиция субъекта имеет решающее значение для обеспечения получения изображения высокого качества. Можно заменить вертикально велоэргометре с лежачем велоэргометре, чтобы свести к минимуму движение объекта. Тем не менее, лежачие цикл упражнений будет вызывать различные метаболические реакции для данной скорости работы, и, таким образом, градуированный тест упражнения должны бытьповторяется на велоэргометре лежачем цикла. Сканирование верхней части грудной клетки может быть неудобно для некоторых женщин; в этом случае рекомендуется женщина УЗИ. Наконец, рекомендуемый протокол упражнение предназначено для молодого, здорового человека; Соответственно, протокол упражнения могут быть модифицированы для другой целевой группы населения.

Ограничения метода

Основные ограничения множественного F I O 2 DL техники СО являются умение тестера и способность субъекта следовать командам и сохранять спокойствие во время задержки дыхания, так как Вальсальвы или мюллеровой маневры будут влиять на результаты измерений. Во- вторых, количество дыхания держит в одной сессии должна быть ограничена до 12, в связи с увеличением СО противодавления, которое может повлиять на Vc и измерение Dm 5, 30 и представляют опасность для здоровья субъекта. В зависимости от дизайна исследования, то мау необходимо завершить тестирование через несколько сеансов, чтобы обеспечить зазор СО и ограничить участника усталость. С хорошим тренером участника и хорошей технической возможности, мы определили удовлетворительный коэффициент вариации между испытаниями для DLCO, Vc и Dm составляет 7%, 8% и 15%, соответственно.

Многократное F I O 2 Д.Л. техника СО предполагает , что альвеолярная O 2 является таким же , как капиллярный O 2, и , таким образом, следует соблюдать осторожность при интерпретации данных у лиц с нарушением обменной известного газа.

Возбужденный солевой изображения контраст эхокардиографический ограничена технической способности ультразвуковой эхографии и способность субъекта минимизировать грудную движения во время тренировки. Также очень важно, чтобы переводчик изображений знакомы с масштабом для озвучивания IPAVA набора в соответствии с установленными процедурами (рис 4 </strОнг>) 27. Значение положительного физиологического раствора контраста эхокардиографии во время тренировки остается предметом дискуссии 15, 16, и есть некоторая дискуссия о том , что положительный физиологический раствор перемешивается контраст в левом желудочке может быть вторичным по отношению к капиллярным растяжением, а не IPAVA набора. Текущая работа пытается решить эту проблему.

Значение метода в отношении существующих / альтернативных методов

Используя эти физиологические методы, можно оценить сосудистую сеть легких во время физических упражнений в различных условиях, в том числе в области здравоохранения, в болезни, и в медикаментозных вмешательств. Несмотря на то, что качество зависит от способности тестера, эти навыки легко и быстро приобрели с надлежащей наставничества и обучения. F I O 2 DL метод множественного СО считается "золотым стандартом" в СМЭрение Dm и Vc 31. В то время как эти меры не рассчитаны клинически, значения могут быть использованы для определения механизмов гипоксемию и непереносимость физической нагрузки, чтобы предсказать результаты лечения пациентов, а также для дальнейшей характеристики диагностики 31, 32. Аналогичным образом, перемешивается техника солевой эхокардиографии является наиболее широко используемый метод определения набора IPAVAs.

Будущие приложения или направления после освоения этой техники

Эти методы применимы для использования в диапазоне экспериментальных условий и вмешательств. Мы демонстрируем эти методы во время физических упражнений, но они могут быть легко модифицирован для измерения легочных сосудов реакции во время введения препарата, такие как добутамин или допамин, инотропов известно, увеличивает сердечный выброс 17. Кроме того, можно использовать эти методы в клинических популяциях, такихкак и в тех , с сердечной недостаточностью 34 или хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ), в котором ДЛ СО ниже по сравнению с подобранными по возрасту субъектов 35 управления.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Funding was provided by the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada and The Heart and Stroke Foundation of Canada.

Materials

Metabolic Measurement System SensorMedics Inc. Encore 299 Vmax
Cycle Ergometer Ergoline Ergoselect II 1200
60L Douglas Bags Hans Rudolph 6100 Series
Two-way T Valve Hans Rudolph 2700 Series
Hemoglobin Measurement System HemoCue Hb 201+
22-gauge Intravenous Catheter BD Insyte-W
Ultrasound  Vivid Q ECHOpac
Compressed gas 21% O2, 0.3% CO, 0.3% CH4, balance nitrogen Praxair
Compressed gas 40% O2, 0.3% CO, 0.3% CH4, balance nitrogen Praxair
Compressed gas 60% O2, 0.3% CO, 0.3% CH4, balance nitrogen Praxair
Nose-clip Vacu-Med snuffer #1008
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Naeije, R., Chesler, N. Pulmonary Circulation at Exercise. Comp Physiol. 2 (1), (2012).
  2. Stickland, M. K., Lindinger, M. I., Olfert, I. M., Heigenhauser, G. J. F., Hopkins, S. R. Pulmonary gas exchange and acid-base balance during exercise. Comp Physiol. 3 (2), 693-739 (2013).
  3. Hsia, C. C., Herazo, L. F., Ramanathan, M., Johnson, R. L. Cardiac output during exercise measured by acetylene rebreathing, thermodilution, and Fick techniques. J Appl Physiol. 78 (4), 1612-1616 (1995).
  4. Hsia, C. C. W. Recruitment of lung diffusing capacity: update of concept and application. Chest. 122 (5), 1774-1783 (2002).
  5. Tedjasaputra, V., Bouwsema, M. M., Stickland, M. K. Effect of aerobic fitness on capillary blood volume and diffusing membrane capacity response to exercise. J Physiol. 594 (15), 4359-4370 (2016).
  6. Johnson, R. L., Spicer, W. S., Bishop, J. M., Forster, R. E. Pulmonary capillary blood volume, flow and diffusing capacity during exercise. J Appl Physiol. 15 (5), 893-902 (1960).
  7. Roughton, F. J., Forster, R. E. Relative importance of diffusion and chemical reaction rates in determining rate of exchange of gases in the human lung, with special reference to true diffusing capacity of pulmonary membrane and volume of blood in the lung capillaries. J Appl Physiol. 11 (2), 290 (1957).
  8. Forster, R. E., Roughton, F. J., Cander, L., Briscoe, W. A., Kreuzer, F. Apparent pulmonary diffusing capacity for CO at varying alveolar O2 tensions. J Appl Physiol. 11 (2), 277-289 (1957).
  9. Roughton, F. J., Forster, R. E., Cander, L. Rate at which carbon monoxide replaces oxygen from combination with human hemoglobin in solution and in the red cell. J Appl Physiol. 11 (2), 269-276 (1957).
  10. Johnson, R. L., Hsia, C. C. Functional recruitment of pulmonary capillaries. J Appl Physiol. 76 (4), 1405-1407 (1994).
  11. Tedjasaputra, V., Bryan, T. L., et al. Dopamine receptor blockade improves pulmonary gas exchange but decreases exercise performance in healthy humans. J Physiol. 593 (14), 3147-3157 (2015).
  12. Stickland, M. K., Welsh, R. C., et al. Intra-pulmonary shunt and pulmonary gas exchange during exercise in humans. J Physiol. 561 (1), 321-329 (2004).
  13. Stickland, M. K., Lovering, A. T. Exercise-induced intrapulmonary arteriovenous shunting and pulmonary gas exchange. Exerc Sport Sci Rev. 34 (3), 99-106 (2006).
  14. Eldridge, M. W., Dempsey, J. A., Haverkamp, H. C., Lovering, A. T., Hokanson, J. S. Exercise-induced intrapulmonary arteriovenous shunting in healthy humans. J Appl Physiol. 97 (3), 797-805 (2004).
  15. Hopkins, S. R., Olfert, I. M., Wagner, P. D. Point:Counterpoint: Exercise-induced intrapulmonary shunting is imaginary. J Appl Physiol. 107 (3), 993-994 (2009).
  16. Lovering, A. T., Eldridge, M. W., Stickland, M. K. Counterpoint: Exercise-induced intrapulmonary shunting is real. J Appl Physiol. 107 (3), 994-997 (2009).
  17. Bryan, T. L., van Diepen, S., Bhutani, M., Shanks, M., Welsh, R. C., Stickland, M. K. The effects of dobutamine and dopamine on intrapulmonary shunt and gas exchange in healthy humans. J Appl Physiol. 113 (4), 541-548 (2012).
  18. Stickland, M. K., Welsh, R. C., et al. Effect of acute increases in pulmonary vascular pressures on exercise pulmonary gas exchange. J Appl Physiol. 100 (6), 1910-1917 (2006).
  19. Berk, J. L., Hagen, J. F., Tong, R. K., Maly, G. The use of dopamine to correct the reduced cardiac output resulting from positive end-expiratory pressure. A two-edged sword. Crit Care Med. 5 (6), 269 (1977).
  20. Lalande, S., Yerly, P., Faoro, V., Naeije, R. Pulmonary vascular distensibility predicts aerobic capacity in healthy individuals. J Physiol. 590 (17), 4279-4288 (2012).
  21. Tedjasaputra, V., Collins, S. &. #. 2. 0. 1. ;., Bryan, T. L., van Diepen, S., Bouwsema, M. M., Stickland, M. K. Is there a relationship between pulmonary capillary blood volume and intrapulmonary arteriovenous anastomosis recruitment during exercise?. FASEB J. 30 (1), (2016).
  22. Reeves, J. T., Linehan, J. H., Stenmark, K. R. Distensibility of the normal human lung circulation during exercise. Am J Physiol. Lung cellular and molecular physiology. 288 (3), 419-425 (2005).
  23. Thadani, U., Parker, J. O. Hemodynamics at rest and during supine and sitting bicycle exercise in normal subjects. Am J Card. 41 (1), 52-59 (1978).
  24. Warburton, D. E. R., Jamnik, V. K., Bredin, S. S. D., Gledhill, N. The Physical Activity Readiness Questionnaire for Everyone (PAR-Q) and Electronic Physical Activity Readiness Medical Examination (ePARmed-X+). The Health & Fitness Journal of Canada. 4 (2), (2011).
  25. Wasserman, K. . Principles of Exercise Testing and Interpretation. , (2012).
  26. Wasserman, K. Determinants and detection of anaerobic threshold and consequences of exercise above it. Circulation. 76 (6), (1987).
  27. Marrades, R. M., Diaz, O., et al. Adjustment of DLCO for hemoglobin concentration. Am J Resp Crit Care Med. 155 (1), 236-241 (2011).
  28. Lovering, A. T., Romer, L. M., Haverkamp, H. C., Pegelow, D. F., Hokanson, J. S., Eldridge, M. W. Intrapulmonary shunting and pulmonary gas exchange during normoxic and hypoxic exercise in healthy humans. J Appl Physiol. 104 (5), 1418-1425 (2008).
  29. Weyman, A. E. . Principles and Practice of Echocardiography. , (1994).
  30. Laurie, S. S., Elliott, J. E., Goodman, R. D., Lovering, A. T. Catecholamine-induced opening of intrapulmonary arteriovenous anastomoses in healthy humans at rest. J Appl Physiol. 113 (8), 1213-1222 (2012).
  31. Hopkins, S. R., Bogaard, H. J., Niizeki, K., Yamaya, Y., Ziegler, M. G., Wagner, P. D. β-Adrenergic or parasympathetic inhibition, heart rate and cardiac output during normoxic and acute hypoxic exercise in humans. J Physiol. 550 (2), 605-616 (2009).
  32. Zavorsky, G. S. The rise in carboxyhemoglobin from repeated pulmonary diffusing capacity tests. Respir Physiol Neurobiol. 186 (1), 103-108 (2013).
  33. Coffman, K. E., Taylor, B. J., Carlson, A. R., Wentz, R. J., Johnson, B. D. Optimizing the calculation of DM,CO and VC via the single breath single oxygen tension DLCO/NO method. Respir Physiol Neurobiol. 221, 19-29 (2015).
  34. Guazzi, M., Pontone, G., Brambilla, R., Agostoni, P., Rèina, G. Alveolar-capillary membrane gas conductance: a novel prognostic indicator in chronic heart failure. Eur Heart J. 23 (6), 467-476 (2002).
  35. Ofir, D., Laveneziana, P., Webb, K. A., Lam, Y. -. M., O’Donnell, D. E. Mechanisms of Dyspnea during Cycle Exercise in Symptomatic Patients with GOLD Stage I Chronic Obstructive Pulmonary Disease. Am J Resp Crit Care Med. 177 (6), 622-629 (2008).

Tags

Pulmonary Capillary Blood VolumeMembrane Diffusing CapacityIntrapulmonary Arteriovenous AnastomosesExerciseFraction Of Inspired Oxygen (FiO2)Diffusion CapacitiesContrast-enhanced EchocardiographyPulmonary CirculationHeart Or Lung DiseaseBreath Hold TechniqueContrast EchocardiographyOxygen Blender SystemDouglas BagThree-way Stopcock ValvesNon-compressing TubingNon-rebreathing ValveMass Flow SensorCarbon Monoxide GasTotal Lung CapacityResidual VolumeMethane Tracing

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Tedjasaputra, V., van Diepen, S., Collins, S. É., Michaelchuk, W. M., Stickland, M. K. Assessment of Pulmonary Capillary Blood Volume, Membrane Diffusing Capacity, and Intrapulmonary Arteriovenous Anastomoses During Exercise. J. Vis. Exp. (120), e54949, doi:10.3791/54949 (2017).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image