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Medicine

Utilisation de la technique d’oscillation forcée pour l’évaluation de la mécanique respiratoire chez les adultes

Published: February 09, 2022
doi:
10.3791/63165
, , , , ,
1Airborne Hazards and Burn Pits Center of Excellence, War Related Illness and Injury Study Center,VA NJ Health Care System, 2Rutgers New Jersey Medical School,Rutgers Biomedical and Health Sciences, 3Vassar College

Summary

Comme l’utilisation de la technique d’oscillation forcée (FOT) est de plus en plus utilisée pour caractériser la mécanique respiratoire, il est nécessaire de normaliser les méthodes en ce qui concerne les directives techniques naissantes et diverses recommandations du fabricant. Un protocole détaillé est fourni, y compris l’évaluation et l’interprétation de l’OFT pour deux cas afin de faciliter la normalisation des méthodes.

Abstract

On s’intéresse de plus en plus à l’utilisation de la technique d’oscillation forcée (FOT) ou de l’oscillométrie pour caractériser la mécanique respiratoire chez les personnes en bonne santé et malades. FOT, une méthode complémentaire aux tests traditionnels de la fonction pulmonaire, utilise une gamme de fréquences oscillatoires superposées à la respiration des marées pour mesurer la relation fonctionnelle entre la pression et le débit des voies respiratoires. Cette évaluation passive fournit une estimation de la résistance du système respiratoire (Rrs) et de la réactance (Xrs) qui reflètent respectivement le calibre des voies respiratoires et le stockage et la dissipation de l’énergie. Malgré l’augmentation récente de la popularité et la mise à jour des normes techniques, l’adoption clinique a été lente, ce qui est dû, en partie, au manque de normalisation concernant l’acquisition et la communication des données FOT. L’objectif de cet article est de remédier au manque de normalisation entre les laboratoires en fournissant un protocole écrit complet pour FOT et une vidéo d’accompagnement. Pour illustrer que ce protocole peut être utilisé indépendamment d’un appareil particulier, trois dispositifs FOT distincts ont été utilisés dans les exemples de cas et la démonstration vidéo. Cet effort vise à normaliser l’utilisation et l’interprétation de l’OFT, à fournir des suggestions pratiques et à mettre en évidence les questions futures qui doivent être abordées.

Introduction

La technique de l’oscillation forcée (FOT) ou oscillométrie a été introduite pour la première fois il y a plus de 60 ans1 et permet de mesurer la mécanique respiratoire via des oscillations de pression appliquées à l’extérieur superposées lors de la respiration des marées. En bref, la pression et le débit d’air sont mesurés à la bouche par des transducteurs sur une gamme de fréquences. L’analyse spectrale est ensuite utilisée pour déterminer l’impédance (Zrs) ou les différences d’amplitude et de phase entre la pression et le débit d’air à chaque fréquence2,3. Zrs représente la somme des forces opposées aux oscillations de pression et est généralement caractérisé par des composants de résistance (Rrs) et de réactance (Xrs). Rrs reflète les propriétés mécaniques dissipatives du système respiratoire (dissipation d’énergie), tandis que Xrs reflète l’élastance dynamique et l’inertie du système respiratoire (stockage d’énergie). L’évaluation Zrs à plusieurs fréquences d’oscillation permet en outre d’évaluer l’uniformité de la distribution du flux d’air. Pour un examen du traitement du signal FOT, des principes physiologiques et des applications: veuillez vous référer aux déclarations du groupe de travail de l’European Respiratory Society (ERS)2,4.

L’OFT n’est pas un substitut à la spirométrie, mais plutôt une évaluation complémentaire de la fonction pulmonaire. Il peut toutefois offrir plusieurs avantages par rapport aux tests spirométriques, y compris des mesures effectuées pendant la respiration des marées (indépendamment de l’effort) et un potentiel d’évaluation des voies respiratoires distales ou petites qui ne sont pas réalisables avec la spirométrie5. En conséquence, l’OFT a acquis une popularité considérable dans le cadre pédiatrique6,7, ainsi que pour l’évaluation du patient symptomatique avec une spirométrie normale ou préservée8,9,10,11. L’OFT a également démontré une utilité clinique lors des tests de bronchoprovocation où les symptômes sont plus fortement associés à l’OFT que la spirométrie12. De plus, l’OFT nécessite des doses plus faibles d’agents bronchoprovocatifs pour induire des différences mesurables dans la fonction respiratoire13.

À la lumière de ces résultats, l’intérêt pour l’OFT pour la pratique clinique et la recherche a augmenté au cours des dernières années. En effet, selon une recherche Scopus menée en juillet 2021 pour les termes « technique d’oscillation forcée » ou « oscillométrie impulsionnelle », le nombre médian de publications sur l’OFT est passé de 35 par an (2000-2010) à 94 par an (2010-2020). Malgré ce regain d’intérêt, la normalisation dans l’acquisition et la communication des données FOT n’a que récemment reçu une plus grande attention avec les récentes normes techniques ERS pour l’oscillométrie respiratoire4. À l’heure actuelle, plusieurs systèmes FOT sont disponibles dans le commerce qui varient selon le type de signal de pression (par exemple, pseudo-aléatoire, train d’impulsions), l’époque d’enregistrement, la gamme de fréquences et la résolution14. Malgré ces différences, l’acquisition et la communication des données FOT effectuées par le technicien peuvent suivre une approche universelle qui est au centre du présent manuscrit. Dans ce document, un protocole normalisé conforme aux normes techniques de l’ERS4 est fourni. Ce protocole est illustré par des exemples pratiques avec des données de recherche et cliniques acquises dans notre laboratoire. Plus précisément, l’accent est mis sur l’application et l’interprétation de l’OFT dans l’évaluation clinique de la dyspnée chez l’adulte.

Protocol

Le protocole suivant a été approuvé par le Conseil d’examen institutionnel de l’Université Rutgers. Tous les volontaires participant à cette étude ont donné leur consentement éclairé écrit avant tous les tests. 1. Préparation préalable au test Évaluer la personne pour les allergies ou la sensibilité aux matériaux de l’embout buccal ou du pince-nez, pour la douleur buccale ou faciale empêchant une bonne étanchéité sur l’embout buccal, pour une capacité à suivre les instructions et pour la sensibilité connue à l’agent bronchodilatateur qui sera utilisé. Assurez-vous que la personne s’habille confortablement et s’abstient de faire de l’exercice ou d’ingérer un repas lourd avant de subir le test. Reportez-vous aux politiques des laboratoires locaux concernant l’utilisation de caféine, de produits du tabac ou d’inhalateurs avant de procéder aux tests. Effectuez d’abord l’OFT dans les situations de tests multiples de la fonction pulmonaire nécessitant des respirations profondes. Effectuez des tests dans un environnement calme et confortable. Préparez les fournitures et le matériel avant l’arrivée de la personne. Fournissez une chaise réglable sans roues pour vous assurer que les pieds de l’individu sont plats contre le sol. Fournir à la personne un filtre antibactérien jetable et un pince-nez à utiliser pour les tests. Respectez les procédures de laboratoire locales pour enfiler l’équipement de protection individuelle lors des tests. 2. Vérification avec charge d’essai d’impédance Localisez l’objet de charge de test avant de tester l’individu.REMARQUE: Les charges d’essai statiques sont des objets fournis par le fabricant avec une impédance connue (de préférence avec des composants résistifs, élastiques et inertiels) qui sont spécifiques à chaque dispositif. Utiliser une charge d’essai avec une impédance d’environ 15 hPa·s· L-1, qui dépasse les Zrs attendus pour les adultes. Assurez-vous que la charge d’essai est étalonnée en usine (le cas échéant).REMARQUE: Certaines charges de test nécessitent un réétalonnage annuel en usine, alors suivez le protocole décrit dans le manuel de l’appareil. Consultez le manuel ou contactez le fabricant si la charge d’essai pour vérification est accidentellement tombée ou semble visuellement endommagée. Ouvrez le menu d’étalonnage ou de vérification dans le logiciel. Insérez fermement le dispositif de charge d’essai dans le dispositif FOT et terminez la procédure de vérification conformément aux recommandations du fabricant. Examinez et enregistrez les résultats de la vérification.REMARQUE: Une vérification réussie garantit que les valeurs mesurées correspondent à la charge d’essai dans une tolérance de ≤ + 10% ou ±0,1 hPa·s· L-1. Si la vérification échoue ou donne des erreurs, assurez-vous que la charge d’essai a été correctement installée dans le dispositif FOT et qu’il n’y a pas d’obstruction dans le flux. Consultez le manuel pour obtenir des conseils de dépannage. Vérifiez l’appareil avec la charge de test tous les jours ou immédiatement avant le test. 3. Procédure d’essai Fournir des instructions et des démonstrations normalisées à l’individu. Informez la personne de la durée approximative d’une seule acquisition et du nombre de répétitions qui seront effectuées (voir l’étape 3.2). Informez la personne des sensations qu’elle ressentira à cause des oscillations, par exemple des flottements ou des vibrations dans la poitrine et la bouche. Informez la personne que l’appareil commencera des oscillations après une brève période d’observation pour réguler la respiration. Demandez à la personne d’éviter d’avaler pendant la période de test. Demandez à la personne de s’asseoir debout, les pieds à plat sur le sol et le menton tourné vers le haut pendant toute la durée de la période d’essai. Demandez à la personne de créer un sceau avec les lèvres et les dents sur l’embout buccal via une démonstration. Demandez à la personne de garder la langue détendue. Demandez à la personne de placer fermement les paumes ouvertes contre les joues avec le bout des doigts près de la tempe et les pouces suivant la ligne mandibulaire. Demandez à la personne de garder les coudes légèrement évasés dans une position confortable pour assurer l’expansion de la poitrine. Demandez à la personne de maintenir une respiration silencieuse régulière sur l’embout buccal jusqu’à ce que le technicien lui demande d’arrêter. Effectuer une session de mesure Respecter les normes d’hygiène et de contrôle des infections décrites pour la spirométrie15. Fixez le filtre antibactérien à l’appareil.REMARQUE: Utilisez des filtres conformes aux directives ATS / ERS avec une résistance <1,5 hPa · s · L-1 à un débit inférieur à 14 L/s tel que vérifié par le fabricant. Donnez les instructions décrites à l’étape 3.1 et assurez-vous que la personne est correctement positionnée avec le pince-nez en place et la bouche hermétiquement scellée autour de l’embout buccal de l’appareil. Une fois que l’individu a terminé plusieurs cycles respiratoires de respiration stable, passive et confortable, assurez-vous que l’appareil commence automatiquement à acquérir des données. Alternativement, le technicien peut déclencher l’acquisition de données à l’aide du logiciel. Demandez à la personne de retirer de l’embout buccal après qu’au moins trois respirations sans artefact ont été acquises au cours d’une seule acquisition.REMARQUE: Pour obtenir trois respirations sans artefacts, une durée d’enregistrement minimale de 30 s est recommandée. Les réglages de certains dispositifs FOT s’arrêteront automatiquement à une durée d’enregistrement prédéfinie et/ou à l’atteinte d’un certain nombre de respirations (voir la section 4 pour plus de détails sur l’identification des artefacts). Ajustez les intervalles de repos entre les mesures répliquées (environ 60-90 s) au besoin pour éviter tout inconfort physique. Éventuellement, évaluez la réponse bronchodilatatrice. Administrer du salbutamol à la personne conformément aux procédures de laboratoire standard pour les médicaments en aérosol (p. ex., inhalateur-doseur, nébuliseur) et attendre 15 min16.REMARQUE: Si vous utilisez un inhalateur-doseur avec un espaceur, administrer quatre doses distinctes de 100 μg. Répétez les mêmes procédures qu’auparavant (voir l’étape 3.2) pour obtenir des répliques post-bronchodilatatrices. 4. Déterminer les mesures acceptables Identifiez les artefacts grâce à une inspection visuelle. Pour ce faire, surveillez la profondeur (volume courant; Vt) et la fréquence respiratoire (fréquence respiratoire; fR) en temps réel pendant l’acquisition pour assurer visuellement des schémas respiratoires stables et silencieux de la réplication à la réplication.REMARQUE: Pour chaque réplication, le Vt, fR moyen ou leur produit (ventilation minute, V̇E) sera affiché dans le logiciel. Comparez cette valeur entre les répétitions afin de fournir une rétroaction individuelle sur la profondeur et le taux de respiration, si nécessaire. Inspectez la réplique manuellement pour exclure les artefacts tels que la toux, la déglutition, les fuites ou d’autres interruptions du débit et des traces de pression qui peuvent être visualisées en temps réel. Jetez toutes les répliques contenant des résistances négatives. Passez en revue la détection automatique des artefacts par logiciel.REMARQUE : Les fabricants utilisent des algorithmes logiciels pour détecter les artefacts et exclure les respirations entières ou partielles (c.-à-d. l’inspiration et l’expiration). Familiarisez-vous avec les algorithmes appliqués et signalez-le lorsque vous résumez les données d’une session de mesure. Souvent, ces algorithmes impliquent l’identification de Rrs, Xrs et de schémas respiratoires en dehors des plages physiologiques normales ainsi que des valeurs aberrantes lors de la comparaison respiration par respiration. Évaluer la variabilité Acquérir au moins trois répliques acceptables (c.-à-d. celles contenant ≥3 respirations sans artefact). Calculer le coefficient de variation (CoV) à l’intérieur de la session pour les Rrs totaux à la fréquence la plus basse (par exemple, Rrs à 5 Hz).REMARQUE : Le CoV est calculé à l’aide de la formule suivante : Comme le CoV acceptable en cours de session pour les adultes est de ≤10 %, obtenez des répliques supplémentaires si le CoV est >10 % ou passez à l’étape 5 si le CoV est ≤10 %.REMARQUE: Atteindre CoV ≤10% peut être difficile chez les personnes atteintes d’une maladie des voies respiratoires. 5. Rapports sur les données Incluez les détails suivants lors de la déclaration des résultats FOT. Incluez le nom de l’appareil, le modèle, la version du logiciel et le fabricant. Inclure la forme d’onde de fréquence du stimulus d’entrée (p. ex., bruit pseudo-aléatoire, multifréquence) et la gamme de fréquences associée. Inclure les détails sur les procédures subjectives et automatiques de contrôle de la qualité utilisées pour déterminer les répliques acceptables et le nombre de répliques sans artefacts incluses. Inclure la répétabilité ou la précision de la mesure (CoV) et de la coupure. Indiquez la moyenne des mesures répliquées qui étaient exemptes d’artefacts et qui ont fourni un CoV ≤10 % pour les paramètres FOT. Respecter les normes de laboratoire concernant les paramètres FOT à signaler.REMARQUE: Bien qu’il n’y ait actuellement pas de consensus sur les variables FOT à inclure, la norme technique ERS fournit un exemple des paramètres qui pourraient être déclarés, comme indiqué dans le tableau 1 pour les exemples de résultats présentés ci-dessous. Utilisez les équations de référence de la population étudiée à l’aide du même dispositif FOT (si disponible).REMARQUE: De nombreuses équations de référence supposent un enregistrement précis de l’âge, du sexe, de la taille et du poids14. Éventuellement, signalez à la fois la différence absolue et relative si l’OFT a été effectuée avant et après un bronchodilatateur. En outre, inclure la dose de salbutamol. 6. Contrôle de la qualité et maintenance Utiliser un programme de contrôle de la qualité utilisant des contrôles biologiques (c.-à-d. ≥2 personnes non fumeuses en bonne santé) qui implique des tests de routine sur une base périodique. Établir une base de référence (moyenne ± ET) grâce à l’acquisition de 10 à 20 mesures répliquées sans artefacts à différents jours (acquises dans les 2 semaines) de chaque lutte biologique. Sélectionnez un paramètre de basse (5 Hz) et de moyenne fréquence (20 Hz) pour la résistance et la réactance à suivre pour le contrôle de la qualité. Lors des tests périodiques de routine ultérieurs, comparez les résultats aux mesures de référence.REMARQUE : Veuillez consulter les lignes directrices recommandées à l’intention des laboratoires de la fonction pulmonaire17 pour plus de détails sur la façon d’évaluer et d’adopter des normes d’assurance de la qualité. La fréquence des tests de lutte biologique (p. ex., hebdomadaires, mensuels) devrait refléter le volume des tests en laboratoire. Suivez les recommandations des fabricants sur l’entretien régulier tel que le nettoyage, le changement de filtre à air, les mises à jour logicielles et l’étalonnage en usine.

Representative Results

Tout d’abord, un cas d’adulte en bonne santé est présenté comme un exemple pratique d’acquisition de données et de la façon dont le technicien sélectionne les mesures individuelles à rapporter (exemple de cas 1). Deuxièmement, un exemple clinique est fourni d’un patient référé pour une dyspnée inexpliquée pour une acquisition foT avant et après un bronchodilatateur en mettant l’accent sur l’interprétation (exemple de cas 2). Notez que les dispositifs FOT de deux fabricants différents ont été délibérément utilisés dans ces exemples de cas pour illustrer une approche universelle. Des détails supplémentaires sont fournis dans la Table des matériaux. Exemple de cas 1L’ATO a été réalisée chez une femme hispanique de 25 ans en bonne santé (taille: 164 cm, poids: 84,9 kg). Le participant n’était jamais fumeur, n’avait pas de symptômes respiratoires et n’avait aucun antécédent de maladie pulmonaire ou d’autres antécédents médicaux importants. Elle s’était abstenue de caféine (≥8 h) et de faire de l’exercice vigoureux (≥24 h). Elle a subi un examen spirométrique récent qui a été lu comme normal sans signes d’obstruction ou de restriction : VEMS1/CVF : 0,88, VEMS 1 : 3,30 L (98 % prédits) et CVF : 3,70 L (97 % prédits). Après avoir expliqué et démontré les procédures d’essai, trois mesures FOT ont été obtenues avec environ 1 à 2 minutes entre les enregistrements. L’inspection visuelle et l’algorithme de contrôle de la qualité du logiciel n’ont identifié aucun artefact. Les rrs à 5 Hz pour les trois premières mesures ont ensuite été examinés pour confirmer les CoV en cours de session (mesures individuelles: 3,06, 3,79, 3,46 hPa·s · L-1; moyenne: 3.44 hPa·s· L-1, écart-type: 0,36 hPa·s L-1, CoV = écart type / moyenne = 0,36 / 3,44 = 0,105 * 100 = 10,5%). Étant donné que le CoV des trois premières mesures était >10%, des mesures supplémentaires étaient nécessaires. Une quatrième mesure a été obtenue (Rrs à 5 Hz = 3,40 hPa·s· L-1) et le CoV en cours de séance ont été recalculés en utilisant toutes les mesures (mesures individuelles: 3,06, 3,79, 3,46, 3,40 hPa·s· L-1; moyenne: 3,43 hPa·s· L-1; Écart-type: 0.30 hPa·s· L-1; CoV = écart-type / moyenne = 0,30 / 3,43 = 0,087 * 100 = 8,7 %) Étant donné que les critères de CoV à l’intérieur de la session ont été remplis, les indices FOT moyens ont été calculés comme la moyenne des mesures. Ces mesures sont illustrées à la figure 1 et présentées dans le tableau 1. De plus, pour faciliter la comparaison avec les valeurs attendues, le tableau 2 présente les valeurs prédites pour tous les indices FOT (où des valeurs prédites sont disponibles), les limites inférieures de la normale (LLN), les limites supérieures de la normale (LSN), le % des scores prédits et Z à l’aide d’équations de référence standard qui tiennent compte de l’âge, du sexe et du poids14. Exemple de cas 2Un homme de race blanche de 48 ans (taille: 185 cm, poids: 89 kg) a été référé à notre centre pour évaluation de la toux chronique et de la dyspnée à l’effort sans cause évidente (par exemple, médicaments, maladie respiratoire ou cardiovasculaire ou comorbidité en matière de santé mentale). Il n’a jamais fumé toute sa vie, mais a approuvé l’exposition aux vapeurs, aux gaz, à la poussière et aux fumées au cours d’un déploiement militaire de 7 mois en Irak. Des tests complets de la fonction pulmonaire ont été effectués (c.-à-d. pléthysmographie corporelle, spirométrie bronchodilatatrice et capacité de diffusion pulmonaire du monoxyde de carbone) et tous les résultats se situaient dans les limites normales. L’OFT a été réalisée avant et 15 minutes après l’administration du bronchodilatateur (4 bouffées de 100 μg de salbutamol via un inhalateur-doseur avec espaceur) (Figure 2). Les données individuelles de l’essai et les valeurs moyennes sont présentées dans le tableau 3 avant et après l’administration de bronchodilatateurs; comme chaque essai était techniquement acceptable, les mesures pré- et post-bronchodilatatrices, ainsi que leur différence absolue et relative, sont rapportées dans le tableau 4. En outre, les valeurs prédites, le % des valeurs prédites, la LLN et la LSN sont également rapportées à l’aide d’équations de référence standard qui tiennent compte de l’âge, du sexe et du poids14. Nous avons délimité les variables rapportées dans les tableaux 3 et 4 pour simplifier l’illustration de deux concepts : 1) déterminer les réponses anormales par rapport aux réponses normales, et 2) la réversibilité bronchodilatatrice. Pour les mesures Rrs, les valeurs qui dépassent la LSN (c.-à-d. une résistance élevée) sont considérées comme anormales. Ici, pré-bronchodilatateur Rrs à 4 Hz (3,32 hPa·s· L-1) dépasse la LSN (2,59 hPa·s· L-1) et correspond à 155 % de la valeur prédite ([3,32 / 2,14] * 100 = 155,14). Après l’administration de bronchodilatateurs, le Rrs à 4 Hz a été réduit de 45,78 % dépassant le 95e percentile rapporté par Oostveen et al.14 (c.-à-d. -32 % pour le Rrs à 4 Hz). Cette réponse indiquerait une réponse bronchodilatatrice positive en résistance. De plus, la valeur observée après le bronchodilatateur est normalisée (c.-à-d. qu’elle est devenue représentative de ce qui est considéré comme une valeur normale) et représente 84,1 % de la valeur prédite ([1,80 / 2,14] * 100 = 84,11). Xrs à 4 Hz est interprété différemment car les valeurs observées sont négatives. Par conséquent, les valeurs anormales sont celles qui dépassent le LLN (c.-à-d. une réactance plus négative). Ici, l’individu avait un pré-bronchodilatateur (-0,98 hPa·s· L-1) et post-bronchodilatateur (-0,83 hPa·s· L-1) valeurs supérieures au LLN (-1,11 hPa·s· L-1). La différence entre le pré- et le post-bronchodilatateur était d’environ 15%, ce qui est inférieur au 95e percentile rapporté par Oostveen et al.14 (c.-à-d. +33,8% chez Xrs à 4 Hz). Par conséquent, toutes les valeurs Xrs sont considérées comme normales. La zone de réactance (ou AX) est la zone intégrée de réactance à basse fréquence et, par conséquent, est une valeur positive. Les valeurs AX anormales sont celles qui dépassent la LSN, reflétant une réactance plus négative. Comme Xrs à 4 Hz, pré-bronchodilatateur AX (2,77 hPa·s· L-1) et AX post-bronchodilatateur (1,23 hPa·s· L-1) sont tous deux en dessous de la LSN. Bien qu’il y ait eu une réduction de -55 % de la valeur avant et après la bronchodilatateur, cela tombe en dessous du 95e centile rapporté par Oostveen et coll.14 (c.-à-d. -56,0 % pour L’AX à 4 Hz). Pris ensemble, AX est également considéré comme normal. Figure 1 : Résistance respiratoire (Rrs) et réactance (Xrs) en fonction de la fréquence d’oscillation (Hz) chez un adulte en bonne santé. Les ± SD moyennes de tous les réplicats sont tracées pour les Rrs (cercles bleus) et les Xrs (carrés rouges) à chaque fréquence mesurée. Chaque point de données représente des mesures de respiration totale ou entière. Les données ont été recueillies à l’aide d’un dispositif qui utilise un type de signal pseudo-aléatoire, nombres premiers relatifs, dans la gamme 5-37 Hz. Veuillez consulter le tableau des matériaux pour plus de détails concernant cet appareil. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure. Figure 2 : Évaluation pré- et post-bronchodilatatrice. Résistance respiratoire (Rrs; bleu) et réactance (Xrs; rouge) avant (cercles ouverts) et après (triangles ouverts) administration de bronchodilatateur. Les lignes rouges pointillées représentent les limites supérieure et inférieure de la normale pour Rrs et Xrs, respectivement14. Les données ont été collectées à l’aide d’un dispositif qui utilise un type de signal pseudo-aléatoire dans la gamme 4-48 Hz. Veuillez consulter le tableau des matériaux pour plus de détails concernant cet appareil. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure. Variable T1 T2 T3 T4 Avg SD Rrs5 3.06 3.79 3.46 3.40 3.43 0.30 Rrs5 (insp) 3.30 3.45 3.34 3.64 3.43 0.15 Rrs11 2.77 4.02 3.08 2.89 3.19 0.57 Rrs19 2.92 3.71 3.30 3.13 3.27 0.33 Rrs5-19 0.14 0.08 0.15 0.26 0.16 0.08 Xrs5 -0.90 -0.76 -0.69 -0.90 -0.81 0.11 Xrs5 (insp) -1.44 -0.91 -0.86 -1.08 -1.07 0.26 Xrs5 (exp) -0.63 -0.46 -0.55 -0.77 -0.60 0.13 Delta Xrs5 -0.81 -0.45 -0.31 -0.31 -0.47 0.24 Xrs11 -0.04 -0.09 0.00 -0.09 -0.06 0.04 Xrs19 0.92 0.86 1.12 0.94 0.96 0.11 HACHE 2.83 2.57 2.05 2.98 2.61 0.41 Fres 11.27 11.62 10.99 11.57 11.36 0.29 Vt 0.90 0.98 0.95 0.61 0.86 0.17 Tableau 1 : Rapports standard de certains paramètres FOT : Résumé des essais. Ce tableau illustre toutes les répétitions de mesure entre les essais (T1-T4) et leurs statistiques sommaires (moyennes et écarts-types (ET)). Les valeurs moyennes de tous les essais sont utilisées pour représenter la session de test. Les paramètres courants sont répertoriés sous Variable. La résistance (Rrs) et la réactance (Xrs) sont fournies pour les respirations entières à 5, 11 et 19 Hz, ainsi que pendant l’inspiration à 5 Hz (Rrs5 (insp) et Xrs5 (insp)). Les paramètres supplémentaires rapportés comprennent la zone de réactance (AX) à 5 Hz, la fréquence de résonance (Fres) et le volume courant (Vt). Variable Prédit LLN ULN Moyenne de référence % des prévisions Z Score Rrs5 3.76 – 4.11 3.43 91% -0.34 Rrs5 (insp) – – – 3.43 – – Rrs11 2.74 – 3.18 3.19 116% -0.33 Rrs19 3.52 – 3.92 3.27 93% -0.3 Rrs5-19 0.14 – – 0.16 118% 0.05 Xrs5 -1.37 -1.50 – -0.81 59% 1.32 Xrs5 (insp) – – – -1.07 – – Xrs5 (exp) – – – -0.60 – – Delta Xrs5 – – – -0.47 – – Xrs11 -0.14 -0.26 – -0.05 36% 0.22 Xrs19 – – – 0.96 – – HACHE 4.08 5.11 2.61 64% -0.64 Fres 12.73 – 13.14 11.36 89% – Tableau 2 : Rapports standard de certains paramètres FOT : valeurs de référence et valeurs prévues. Il n’existe actuellement aucun consensus sur les paramètres FOT à inclure dans un rapport de base; toutefois, la norme technique ERS fournit un exemple des paramètres qui pourraient être déclarés4, qui sont inclus dans le tableau ci-joint. Ce tableau illustre les valeurs de mesure moyennes rapportées lors de la session d’essai ainsi que les valeurs de référence actuellement disponibles. Les paramètres courants sont répertoriés sous Variable. La résistance (Rrs) et la réactance (Xrs) sont fournies pour les respirations entières à 5, 11 et 19 Hz, ainsi que pendant l’inspiration à 5 Hz (Rrs5 (insp) et Xrs5 (insp)). Les paramètres supplémentaires rapportés comprennent la zone de réactance (AX) à 5 Hz et la fréquence de résonance (Fres). Pour les paramètres pour lesquels des valeurs de référence sont disponibles14, les valeurs prédites, % prédites, les limites inférieure et supérieure de la normale (LLN, ULN) et les valeurs de score Z sont également calculées. Pré-bronchodilatateur Post-bronchodilatateur Variable T1 T2 T3 Avg SD T1 T2 T3 Avg SD Rrs 3.34 3.21 3.42 3.32 0.11 1.81 1.89 1.69 1.80 0.10 Xrs -1.25 -0.72 -0.98 -0.98 0.26 -0.42 -1.32 -0.74 -0.83 0.45 HACHE 2.50 2.02 2.79 2.44 0.39 0.73 1.95 1.01 1.23 0.64 Tableau 3 : Interprétation de la résistance à basse fréquence (Rrs), de la réactance (Xrs) et de la zone de réactance (AX) : Résumé des essais. Ce tableau illustre toutes les répétitions de mesure entre les essais (pré- et post-bronchodilatateur) et leurs statistiques sommaires (moyennes et écarts-types (ET)). Les valeurs moyennes de tous les essais sont utilisées pour représenter les valeurs de la séance de test pour les moyennes de base (pré-bronchodilatateur) et post-bronchodilatateur. Variable Prédit LLN ULN Moyenne de référence % des prévisions Post BD Avg % des prévisions Changement absolu Variation en % Rrs 2.14 NA 2.59 3.32 155% 1.80 84% 1.52 -45.78% Xrs -0.97 -1.11 NA -0.98 101% -0.83 86% -0.15 15.31% HACHE 2.15 NA 3.08 2.44 113% 1.23 57% 1.21 -49.59% Tableau 4 : Interprétation de la résistance à basse fréquence (Rrs), de la réactance (Xrs) et de la zone de réactance (AX) : valeurs de référence et prédites. Les Rrs, Xrs et AX à basse fréquence (4 Hz) sont rapportés avec les valeurs prédites correspondantes, le % des valeurs prédites et les limites inférieure (LLN) et supérieure (ULN) de la normale14. Les mesures avant (moyenne de base) et après (moyenne post-BD) bronchodilatateur sont présentées avec leur changement absolu et relatif correspondant (variation en pourcentage).

Discussion

La récente norme technique ERS sur FOT4 souligne la nécessité d’une plus grande rigueur et d’une plus grande normalisation des mesures. Il est nécessaire de respecter scrupuleusement plusieurs étapes critiques avant, pendant et après les tests. Il est recommandé d’effectuer une ATO avant les manœuvres plus dépendantes de l’effort nécessitant des respirations profondes telles que la pléthysmographie corporelle et la capacité de diffusion. La vérification par l’utilisateur final de la charge d’essai dont l’impédance est connue est requise au moins un jour ou immédiatement avant l’essai. Des instructions claires, cohérentes et précises données par du personnel qualifié peuvent minimiser les variabilités extrinsèques dans la collecte de données. Chaque laboratoire de recherche ou clinique devrait élaborer son propre protocole mettant en œuvre les techniques de coaching minimales recommandées par les directives techniques de l’ERS. Il est essentiel que lors de chaque manœuvre, les utilisateurs finaux puissent observer, identifier et corriger les erreurs potentielles qui peuvent être rencontrées, telles que les fuites buccales, la fermeture glottique, la toux et les schémas respiratoires instables. Bien que certaines erreurs puissent être difficiles à évaluer en temps réel, les utilisateurs finaux ne doivent pas dépendre uniquement de la détection automatique à partir de l’appareil spécifique utilisé. Les critères acceptables établis par le fabricant doivent être examinés en profondeur et des critères supplémentaires doivent être conformes aux énoncés ERS. Bien que chaque appareil génère un rapport unique, une déclaration normalisée des paramètres FOT est possible et peut faciliter la comparaison entre les laboratoires et les études. Enfin, des procédures rigoureuses de contrôle de la qualité, y compris l’évaluation de routine de la ou des luttes biologiques saines, doivent être effectuées dans les milieux de recherche et cliniques.

Le strict respect d’un protocole normalisé minimisera la variabilité des performances. Cependant, l’obtention d’un CoV ≤10% peut encore être difficile, et peut-être pas toujours possible chez les personnes atteintes d’une maladie des voies respiratoires. Il incombe au technicien de s’efforcer de minimiser la variabilité et il y a plusieurs stratégies à considérer lorsqu’un CoV ≤10% ne peut pas être obtenu. Tout d’abord, assurez-vous que la mesure est acquise dans des circonstances similaires pour chaque réplique. Cela comprend la surveillance de la posture de l’individu, le placement de la main et le respect d’autres instructions. Le technicien peut envisager de répéter les instructions initiales, de fournir une démonstration visuelle supplémentaire et d’offrir à la personne un intervalle de repos prolongé. D’après l’expérience, il est constaté qu’une raison courante de variabilité excessive consiste à adopter une position assise différente entre les mesures répliquées, ce qui permet aux individus de se repositionner pour obtenir une position plus confortable ou d’atteindre l’embout buccal. Ceci est plus courant lors de l’utilisation de dispositifs FOT portables conçus pour être tenus par le technicien lorsque la position de l’embout buccal n’est pas fixe. Pour résoudre ce problème, il est possible d’acheter des supports de bras flexibles, conçus pour contenir des appareils électroniques tels que des caméras, qui peuvent être rapidement fixés à un bureau ou à une table et s’adapter à un positionnement individuel. Après s’être assuré que les performances sont appropriées et cohérentes entre les mesures répliquées, le technicien doit acquérir des répétitions supplémentaires.

Contrairement à la spirométrie où un maximum de huit tentatives est recommandé pour éviter la fatigue, il n’y a pas de nombre maximal de répétitions recommandées pour l’OFT probablement en raison de son approche indépendante de l’effort. Dans la pratique, certains chercheurs acquièrent jusqu’à huit mesures répliquées18, et une règle empirique similaire allant jusqu’à 10 mesures est utilisée dans notre laboratoire. L’établissement d’une limite supérieure est pratiquement important pour définir la fin d’une session de test. Cela est particulièrement pertinent pour les personnes atteintes d’une maladie respiratoire où le CoV supérieur à 10% peut refléter des processus pathologiques sous-jacents plutôt qu’un faible effort. Harkness et coll.18 ont récemment décrit leur expérience avec ces populations de patients et ont suggéré qu’un seuil plus libéral (CoV jusqu’à 20 %) pourrait encore être déclaré pour l’interprétation clinique. Chaque clinique et laboratoire de recherche devrait trouver un équilibre entre les décisions pratiques telles que la contrainte de temps, la capacité du candidat et le niveau de fatigue, ainsi que la probabilité d’atteindre le seuil de CoV. Une approche à considérer est la mise en œuvre d’un système de notation. Par exemple, une fois qu’au moins trois mesures répliquées sans artefacts sont obtenues à partir d’un maximum de 10 tentatives, appliquez une note de lettre correspondant aux niveaux de CoV – c’est-à-dire « A » ≤10%; « B » > 10% et ≤15%; « C » > 15% et ≤20%; et « D » > 20 %. D’autres stratégies à envisager peuvent inclure la modification des paramètres d’acquisition du logiciel et du matériel pour obtenir des respirations plus complètes. Par exemple, certains fabricants ont des réglages pour s’adapter à des durées d’enregistrement plus longues et / ou à des époques d’enregistrement prolongées pour atteindre plus que le minimum recommandé par ERS de trois respirations complètes. Lors de la communication des résultats de l’OFT, il est impératif de divulguer tous les paramètres d’acquisition afin de faciliter l’interprétation et la comparaison avec d’autres publications. Les paramètres d’acquisition de l’OFT continuent d’être activement étudiés et entraîneront probablement des modifications futures de la performance et de la mesure de l’OFT.

Dans cet article, l’objectif est de mettre en évidence les dernières technologies et applications de l’OFT ainsi que de fournir un protocole standardisé pour les tests chez les adultes. Il est toutefois important de reconnaître les limites associées à l’OFT. Premièrement, les mesures d’impédance sont particulièrement suspectes pour les artefacts tels que les influences extra-thoraciques4. Par conséquent, le protocole actuel vise à minimiser cette influence, par exemple en assurant un soutien approprié des joues lors de l’acquisition. De plus, les interruptions d’écoulement (p. ex., langue recouvrant l’embout buccal, déglutition, respirations errantes) empêchent une mesure précise et entraînent moins de respirations valides pour les calculs Zrs19. Deuxièmement, bien que l’OFT soit facile à effectuer du point de vue du patient, l’identification de ces artefacts ainsi que l’interprétation des résultats sont difficiles pour le technicien et le clinicien20. Par exemple, les dispositifs FOT actuels produisent une quantité considérable de données pour caractériser la mécanique respiratoire d’un individu; cependant, la rareté des valeurs de référence et le consensus autour des variables clés sont des facteurs qui ralentissent son adoption clinique. De même, bien qu’il soit recommandé d’obtenir au moins trois essais sans artefacts4, si plus de trois essais sont effectués et jugés acceptables, il n’existe actuellement aucun consensus sur les méthodes recommandées pour sélectionner lequel de ces essais est utilisé pour représenter la session de test. En tant que tel, l’utilité clinique de l’OFT dans une variété de maladies des voies respiratoires continue d’être activement étudiée. Enfin, d’un point de vue technique, il existe une hétérogénéité entre les fabricants de FOT en ce qui concerne les éléments suivants: i) formes d’onde de fréquence, ii) algorithmes de détection d’erreurs et iii) analyses inter-respiration et intra-respiratoire2,21,22,23,24. Une grande partie des limitations susmentionnées peuvent être résolues en suivant un protocole normalisé ainsi qu’en rendant compte de manière transparente des paramètres de sortie et d’enregistrement.

Les tests de la fonction pulmonaire comprennent traditionnellement des mesures des volumes et des capacités pulmonaires, ainsi que l’efficacité des échanges gazeux, qui nécessitent des instructions, une coopération et des efforts importants de la part des examinateurs et des examinateurs. De plus, un mélange de gaz à différentes concentrations est souvent inhalé lors de manœuvres, ce que certains pourraient considérer comme des techniques invasives. Ceux-ci contrastent avec l’OFT, dans lequel les propriétés mécaniques des poumons telles que le Rrs, l’élastance et l’inertie sont examinées à l’aide de fréquences oscillatoires moins invasives. Ainsi, l’OFT peut servir d’ajout utile à une évaluation complète de la fonction pulmonaire. Par exemple, l’OFT peut offrir un aperçu clinique unique dans des scénarios où les symptômes sont disproportionnés par rapport aux tests traditionnels de la fonction pulmonaire tels que ceux avec une exposition professionnelle et / ou une dyspnée inexpliquée9,11. En outre, l’OFT peut également être important pour le dépistage des personnes présentant un risque plus élevé de maladies pulmonaires futures telles que les fumeurs asymptomatiques25 et ceux exposés à l’environnement26. Enfin, des données plus récentes ont révélé que l’OFT peut également être particulièrement utile pour la surveillance quotidienne de certaines maladies telles que la bronchoconstriction induite par l’exercice27 et les symptômes pulmonaires liés à la polyarthrite rhumatoïde28. Le présent article se concentre sur l’application de FOT dans la population adulte, bien que l’utilité clinique et de recherche de FOT ait également été bien décrite dans les populations pédiatriques29,30.

Les orientations futures de la recherche devraient se concentrer davantage sur les aspects techniques et de performance de l’OFT, tels que la normalisation de la présentation et de la communication des données, ainsi que la caractérisation de la variabilité et de la répétabilité associées. En milieu clinique, l’OFT peut être largement utilisé pour l’évaluation de la dyspnée et la détection précoce des maladies chroniques des voies respiratoires ou des manifestations pulmonaires systémiques associées à des maladies dans tous les groupes d’âge.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ces travaux ont été soutenus, en partie, par l’attribution de contrats #10010115CN2 de l’Institut de recherche sur l’énergie électrique. Le contenu ne représente pas les points de vue du département des Anciens Combattants des États-Unis ou du gouvernement des États-Unis.

Materials

Quark i2M Cosmed n/a https://www.cosmed.com/en/products/pulmonary-function/quark-i2m
Software (version): PFTSuite (10.0e)
Signal Type: Pseudo-random
Frequencies (Hz): 4, 6, 8, …, 48
Resmon Pro MGC Diagnostics n/a https://mgcdiagnostics.com/products/resmon-pro-v3-forced-oscillation-technique
Software (version): Pro Full (v3)
Signal Type: Pseudorandom, relative primes
Frequencies (Hz): 5, 11, 19
Tremoflo C-100 Thorasys n/a https://www.thorasys.com/
Software (version): tremfolo (1.0.43)
Signal Type: Pseudo-random, relative primes
Frequencies (Hz): 5, 11, 14, 17, 19, 23, 29, 31, 37
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References

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Qian, W., Desai, A., Therkorn, J. H., Klein-Adams, J. C., Sotolongo, A. M., Falvo, M. J. Employing the Forced Oscillation Technique for the Assessment of Respiratory Mechanics in Adults. J. Vis. Exp. (180), e63165, doi:10.3791/63165 (2022).
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