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Empregando a Técnica de Oscilação Forçada para a Avaliação da Mecânica Respiratória em Adultos

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

Como o uso da técnica de oscilação forçada (FOT) é cada vez mais utilizado para caracterizar a mecânica respiratória, há a necessidade de padronizar métodos em relação às diretrizes técnicas nascentes e às recomendações de vários fabricantes. Um protocolo detalhado é fornecido incluindo avaliação e interpretação fot para dois casos para facilitar a padronização dos métodos.

Abstract

Há um interesse crescente no uso da técnica de oscilação forçada (FOT) ou da oscilimetria para caracterizar a mecânica respiratória em indivíduos saudáveis e doentes. FOT, um método complementar ao teste tradicional de função pulmonar, utiliza uma gama de frequências oscilatórias sobrepostas à respiração das marés para medir a relação funcional entre a pressão das vias aéreas e o fluxo. Esta avaliação passiva fornece uma estimativa de resistência ao sistema respiratório (Rrs) e reactance (Xrs) que refletem o calibre das vias aéreas e o armazenamento e dissipação de energia, respectivamente. Apesar do recente aumento de popularidade e das Normas Técnicas Atualizadas, a adoção clínica tem sido lenta, o que se relaciona, em parte, com a falta de padronização quanto à aquisição e notificação de dados fot. O objetivo deste artigo é abordar a falta de padronização entre laboratórios, fornecendo um protocolo escrito abrangente para fot e um vídeo que acompanha. Para ilustrar que este protocolo pode ser utilizado independentemente de um determinado dispositivo, três dispositivos FOT separados foram empregados nos exemplos de casos e demonstração de vídeo. Este esforço visa padronizar o uso e a interpretação do FOT, fornecer sugestões práticas, bem como destacar questões futuras que precisam ser abordadas.

Introduction

A técnica de oscilação forçada (FOT) ou oscilimetria foi introduzida pela primeira vez há mais de 60 anos1 e permite a medição da mecânica respiratória através de oscilações de pressão aplicadas externamente sobrepostas durante a respiração das marés. Em suma, a pressão e o fluxo de ar são medidos na boca por transdutores em uma variedade de frequências. A análise espectral é então usada para determinar a impedância (Zrs) ou as diferenças de amplitude e fase entre pressão e fluxo de ar em cada frequência2,3. Zrs representa a soma de forças que se opõem às oscilações de pressão e é tipicamente caracterizado por componentes de resistência (Rrs) e reactance (Xrs). Rrs reflete as propriedades mecânicas dissipativas do sistema respiratório (dissipação de energia), enquanto Xrs reflete a euforia dinâmica e a inércia do sistema respiratório (armazenamento de energia). A avaliação de Zrs em múltiplas frequências de oscilação permite ainda a avaliação da uniformidade da distribuição do fluxo de ar. Para uma revisão do processamento de sinais FOT, princípios fisiológicos e aplicações: consulte as declarações da Força-Tarefa da Sociedade Respiratória Europeia (ERS)2,4.

FOT não substitui a espirometria, mas sim uma avaliação complementar da função pulmonar. Pode, no entanto, oferecer várias vantagens sobre testes espirométricos, incluindo medições realizadas durante a respiração das marés (independente do esforço) e potencial para avaliar as vias aéreas distais ou pequenas que não são viáveis com a espirometria5. Como resultado, o FOT ganhou considerável popularidade no ambiente pediátrico6,7, bem como na avaliação do paciente sintomático com espirometria normal ou preservada8,9,10,11. O FOT também demonstrou utilidade clínica durante o teste de broncopprovocação em que os sintomas estão mais fortemente associados ao FOT do que à espirometria12. Além disso, o FOT requer doses menores de agentes broncoprovocativos para induzir diferenças mensuráveis na função respiratória13.

Diante desses achados, o interesse pelo FOT pela prática clínica e pela pesquisa aumentou nos últimos anos. De fato, de acordo com uma pesquisa da Scopus realizada em julho de 2021 para os termos “técnica de oscilação forçada” ou “oscilosmetria de impulso”, o número médio de publicações no FOT aumentou de 35 por ano (2000-2010) para 94 por ano (2010-2020). Apesar dessa onda de interesse, a padronização na aquisição e notificação de dados do FOT só recentemente recebeu maior atenção com as recentes Normas Técnicas de Oscilmery Respiratória 4. Atualmente, vários sistemas FOT estão disponíveis comercialmente que variam de acordo com o tipo de sinal de pressão (por exemplo, pseudorandom, trem de impulsos), época de gravação, faixa de frequência e resolução14. Apesar dessas diferenças, a aquisição e o relato dos dados fot realizados pelo técnico podem seguir uma abordagem universal que é o foco do presente manuscrito. Aqui, é fornecido um protocolo padronizado que seja consistente com as Normas Técnicas do ERS4. Este protocolo é ilustrado por meio de exemplos práticos com pesquisas e dados clínicos adquiridos em nosso laboratório. Especificamente, o foco é a aplicação e interpretação do FOT na avaliação clínica da dispneia adulta.

Protocol

O seguinte protocolo foi aprovado pelo Rutgers University Institutional Review Board. Todos os voluntários participantes deste estudo forneceram consentimento por escrito informado antes de todos os testes. 1. Preparação para pré-teste Avalie o indivíduo para alergias ou sensibilidade a materiais de grampo de bocal ou nariz, para dor oral ou facial que previne a vedação adequada no bocal, para uma capacidade de seguir direções e para a sensibilidade conhecida ao agente broncodilatante que será usado. Certifique-se de que o indivíduo se veste confortavelmente e se abstém de se exercitar ou ingerir uma refeição pesada antes de testar. Consulte as políticas laboratoriais locais relativas ao uso de cafeína, produtos de tabaco ou inalador antes do teste. Realize o FOT primeiro em situações de múltiplos testes de função pulmonar que requerem respiração profunda. Realizar testes em um ambiente tranquilo e confortável. Prepare suprimentos e materiais antes da chegada do indivíduo. Forneça uma cadeira ajustável sem rodas para garantir que os pés do indivíduo estejam lisos contra o chão. Forneça ao indivíduo um filtro antibacteriano descartável e um clipe de nariz para ser usado para testes. Adere aos procedimentos laboratoriais locais para a vestição de equipamentos de proteção individual durante os testes. 2. Verificação com carga de teste de impedância Localize o objeto de carga de teste antes de testar o indivíduo.NOTA: As cargas de teste estáticas são objetos fornecidos pelo fabricante com impedância conhecida (de preferência com componentes resistivos, elásticos e inerciais) específicos de cada dispositivo. Use uma carga de teste com uma impedância de aproximadamente 15 hPa·s· L-1, que excede os Zrs esperados para adultos. Certifique-se de que a carga de teste está calibrada de fábrica (se aplicável).NOTA: Algumas cargas de teste requerem recalibração anual de fábrica, por isso siga o protocolo descrito no manual do dispositivo. Consulte o manual ou entre em contato com o fabricante se a carga de teste para verificação for acidentalmente descartada ou visualmente aparecer danificada. Abra o menu de calibração ou verificação dentro do software. Insira firmemente o dispositivo de carga de teste no dispositivo FOT e complete o procedimento de verificação de acordo com as recomendações do fabricante. Revise e salve os resultados de verificação.NOTA: Uma verificação bem-sucedida garante que os valores medidos correspondam à carga de teste dentro de uma tolerância de ≤+10% ou ±0,1 hPa·s· L-1. Se a verificação falhar ou der erros, certifique-se de que a carga de teste esteja devidamente encaixada no dispositivo FOT e que não haja obstrução no fluxo. Consulte o manual para obter dicas de solução de problemas. Verifique o dispositivo com a carga de teste diariamente ou imediatamente antes do teste. 3. Procedimento de teste Forneça instruções padronizadas e demonstração para o indivíduo. Informar ao indivíduo sobre a duração aproximada de uma única aquisição e o número de réplicas que serão tomadas (ver passo 3.2). Deixe o indivíduo saber sobre as sensações que eles experimentarão a partir das oscilações, por exemplo, vibrações ou vibrações no peito e na boca. Informe o indivíduo que o dispositivo iniciará oscilações após um breve período de observação para regular a respiração. Instrua o indivíduo a evitar engolir durante o período de teste. Instrua o indivíduo a sentar-se ereto com os pés lisos no chão e o queixo voltado para cima durante o período de teste. Instrua o indivíduo a criar uma vedação com os lábios e dentes no bocal através de uma demonstração. Instrua o indivíduo a manter a língua relaxada. Instrua o indivíduo a colocar firmemente as palmas das mãos abertas contra as bochechas com as pontas dos dedos perto do templo e polegares seguindo a linha mandibular. Instrua o indivíduo a manter os cotovelos ligeiramente queimados em uma posição confortável para garantir a expansão do peito. Instrua o indivíduo a manter a respiração tranquila regular no bocal até que seja solicitado pelo técnico para parar. Realizar sessão de medição Adere aos padrões de higiene e controle de infecções, conforme descrito para espirometria15. Conecte o filtro antibacteriano ao dispositivo.NOTA: Use filtros que atendam às diretrizes ats/ers com uma resistência <1,5 hPa·s· L-1 a uma vazão inferior a 14 L/s, conforme verificado pelo fabricante. Forneça instruções conforme descrito na etapa 3.1 e certifique-se de que o indivíduo esteja posicionado corretamente com o grampo no lugar e a boca bem selada ao redor do porta-voz do dispositivo. Após o indivíduo completar vários ciclos respiratórios de respiração de maré estável, passiva e confortável, certifique-se de que o dispositivo comece automaticamente a adquirir dados. Alternativamente, o técnico pode desencadear a aquisição de dados usando o software. Instrua o indivíduo a sair do porta-voz depois que pelo menos três respirações sem artefatos forem adquiridas durante uma única aquisição.NOTA: Para alcançar três respirações sem artefato, recomenda-se uma duração mínima de gravação de 30 s. As configurações de alguns dispositivos FOT pararão automaticamente em uma duração de gravação pré-definida e/ou realização de um certo número de respirações (consulte a seção 4 para obter detalhes sobre a identificação de artefatos). Ajuste os intervalos de descanso entre as medidas de replicação (aproximadamente 60-90 s) conforme necessário para evitar qualquer desconforto físico. Opcionalmente, avalie a resposta do broncodilatador. Administre salbutamol ao indivíduo de acordo com os procedimentos laboratoriais padrão para medicamentos aerossóis (por exemplo, inalador de dose medido, nebulizador) e aguarde 15 min16.NOTA: Se usar um inalador de dose medido com um espaçador, administre quatro doses separadas de 100 μg. Repita os mesmos procedimentos de antes (ver passo 3.2) para obter réplicas pós-broncodilatador. 4. Determinando medidas aceitáveis Identifique artefatos através de inspeção visual. Para isso, monitore a profundidade (volume da maré; Vt) e taxa de respiração (frequência respiratória; fR) em tempo real durante a aquisição para garantir visualmente padrões de respiração estáveis e silenciosos da replicação para a replicação.NOTA: Para cada réplica, o Vt médio, fR ou seu produto (ventilação minuciosa, Vse) será exibido dentro do software. Compare este valor entre as réplicas, a fim de fornecer feedback individual sobre a profundidade e a taxa de respiração, se necessário. Inspecione a réplica manualmente para excluir artefatos como tosse, deglutição, vazamento ou outras interrupções para fluxo e traços de pressão que podem ser visualizados em tempo real. Descarte quaisquer réplicas que contenham resistências negativas. Revise a detecção automática de software de artefatos.NOTA: Os fabricantes empregam algoritmos de software para detectar artefatos e excluir respirações integrais ou parciais (ou seja, inspiração e expiração). Familiarize-se com os algoritmos aplicados e denuncie isso ao resumir os dados de uma sessão de medição. Muitas vezes, esses algoritmos envolvem identificar Rrs, Xrs e padrões respiratórios fora de faixas fisiológicas normais, bem como outliers quando comparam respiração por respiração. Avaliar a variabilidade Adquira pelo menos três réplicas aceitáveis (ou seja, aquelas que contêm ≥3 respirações sem artefato). Calcule o coeficiente de variação dentro da sessão (CoV) para Rrs totais na menor frequência (por exemplo, Rrs a 5 Hz).NOTA: O COV é calculado usando a seguinte fórmula: Como o CoV de sessão aceitável para adultos é ≤10%, obtenha réplicas adicionais se o CoV for >10% ou seguir para a etapa 5 se o CoV for ≤10%.NOTA: Alcançar o CoV ≤10% pode ser difícil em indivíduos com doença das vias aéreas. 5. Relatórios de dados Inclua os seguintes detalhes ao relatar os resultados do FOT. Inclua o nome do dispositivo, modelo, versão de software e fabricante. Inclua forma de onda de frequência de estímulo de entrada (por exemplo, ruído pseudoaleatório, multi-frequência) e faixa de frequência associada. Inclua os detalhes sobre procedimentos subjetivos e automáticos de controle de qualidade usados para determinar réplicas aceitáveis e o número de réplicas sem artefato incluídas. Inclua a repetibilidade ou precisão da medição (CoV) e o corte. Informe a média das medidas de replicação livres de artefatos e forneceu um CoV ≤10% para parâmetros FOT. Adere às normas laboratoriais relativas aos parâmetros fot a serem reportando.NOTA: Embora ainda não haja consenso sobre quais variáveis FOT incluir, a Norma Técnica ERS fornece um exemplo de quais parâmetros podem ser relatados conforme mostrado na Tabela 1 para os resultados do exemplo do caso apresentados abaixo. Utilize equações de referência da população que está sendo estudada usando o mesmo dispositivo FOT (se disponível).NOTA: Muitas equações de referência assumirão o registro preciso de idade, sexo, altura e peso14. Opcionalmente, informe a diferença absoluta e relativa se o FOT foi realizado antes e depois de um broncodilatador. Além disso, inclua a dose de salbutamol. 6. Controle e manutenção de qualidade Emprega um programa de controle de qualidade utilizando controles biológicos (ou seja, ≥2 indivíduos saudáveis que não fumam) que envolve testes de rotina periodicamente. Estabeleça uma linha de base (média ± SD) através da aquisição de 10-20 medidas de réplica sem artefatos em diferentes dias (adquiridos dentro de 2 semanas) de cada controle biológico. Selecione um parâmetro de baixa e média frequência (20 Hz) para resistência e reação a seguir para controle de qualidade. Em testes periódicos de rotina subsequentes, compare os resultados com as medidas de linha de base.NOTA: Consulte as orientações recomendadas para laboratórios de funções pulmonares17 para obter detalhes adicionais sobre como avaliar e promulgar padrões de garantia de qualidade. A frequência dos testes de controle biológico (por exemplo, semanal, mensal) deve refletir o volume de testes em laboratório. Siga as recomendações dos fabricantes sobre manutenção regular, como limpeza, troca de filtro de ar, atualizações de software e calibração de fábrica.

Representative Results

Em primeiro lugar, um caso de um adulto saudável é apresentado como um exemplo prático de aquisição de dados e como o técnico seleciona medidas individuais para relatórios (Exemplo de Caso 1). Em segundo lugar, é fornecido um exemplo clínico de um paciente encaminhado para dispneia inexplicável para aquisição de FOT antes e depois de um broncodilatador com ênfase na interpretação (Exemplo de Caso 2). Observe que os dispositivos FOT de dois fabricantes diferentes foram usados propositalmente nestes exemplos de casos para ilustrar uma abordagem universal. Mais detalhes são fornecidos na Tabela de Materiais. Exemplo de caso 1O FOT foi realizado em uma mulher hispânica saudável de 25 anos (Altura: 164 cm, Peso: 84,9 kg). O participante era nunca fumante, negou sintomas respiratórios e não tinha histórico de doença pulmonar ou outro histórico médico significativo. Ela se absteve da cafeína (≥8 h) e do exercício vigoroso (≥24 h). Ela fez um exame espirométrico recente que foi lido normalmente sem sinais de obstrução ou restrição: FEV1/FVC: 0,88, FEV1: 3,30 L (98% previsto) e FVC: 3,70 L (97% previsto). Após a explicação e demonstração dos procedimentos de teste, foram obtidas três medidas fot com aproximadamente 1-2 min entre as gravações. A inspeção visual e o algoritmo de controle de qualidade do software não identificaram nenhum artefato. Rrs a 5 Hz para as três primeiras medições foi então examinado para confirmar cov dentro da sessão (medições individuais: 3.06, 3.79, 3.46 hPa·s · L-1; média: 3,44 hPa·s· L-1, Desvio padrão: 0,36 hPa·s L-1, CoV = desvio padrão / média = 0,36 / 3,44 = 0,105 * 100 = 10,5%). Uma vez que o CoV das três primeiras medições foi >10%, medidas adicionais foram necessárias. Uma quarta medição foi obtida (Rrs a 5 Hz = 3,40 hPa·s· L-1) e CoV dentro da sessão foram recalculados utilizando todas as medidas (medidas individuais: 3.06, 3.79, 3.46, 3.40 hPa·s· L-1; média: 3,43 hPa·s· L-1; desvio padrão: 0,30 hPa·s· L-1; COV = desvio padrão / média = 0,30 / 3,43 = 0,087 * 100 = 8,7%) Como os critérios de CoV dentro da sessão foram atendidos, os índices médios de FOT foram calculados como a média das medições. Estas medidas são ilustradas na Figura 1 e relatadas na Tabela 1. Além disso, para facilitar a comparação com os valores esperados, a Tabela 2 apresenta valores previstos em todos os índices FOT (onde os valores previstos estão disponíveis), limites inferiores de normal (LLN), limites superiores do normal (ULN), % dos escores previstos e Z usando equações de referência padrão que consideram idade, sexo e peso14. Exemplo de caso 2Um homem caucasiano de 48 anos (Altura: 185 cm, Peso: 89 kg) foi encaminhado ao nosso centro para avaliação da tosse crônica e dispneia exercional sem causa óbvia (por exemplo, medicação, doenças respiratórias ou cardiovasculares, ou comorbidade da saúde mental). Ele foi um nunca fumante, mas endossou a exposição a vapores, gases, poeira e vapores durante uma implantação militar de 7 meses no Iraque. Foram realizados testes completos de função pulmonar (ou seja, plethysmografia corporal, espirometria broncodilatadora e capacidade de difusão pulmonar para monóxido de carbono) e todos os resultados estavam dentro dos limites normais. A ESPUMA foi realizada antes e 15 min após a administração de broncodilatador (4 puffs de 100 μg de salbutamol via inalador de dose medida com espaçador) (Figura 2). Os dados de ensaio individual e os valores médios são apresentados na Tabela 3 administração pré e pós-broncodilatador; como cada ensaio foi tecnicamente aceitável, as medidas pré e pós-broncodilatador, bem como sua diferença absoluta e relativa, são relatadas na Tabela 4. Além disso, valores previstos, % de previstos, LLN e ULN também são relatados usando equações de referência padrão que consideram idade, sexo e peso14. Delimitamos variáveis relatadas na Tabela 3 e Na Tabela 4 para simplificar a ilustração de dois conceitos: 1) determinação de respostas anormais versus normais e 2) reversibilidade broncodilatadora. Para as medidas de Rrs, valores que excedem o ULN (ou seja, resistência elevada) são considerados anormais. Aqui, Rrs pré-broncodilatador a 4 Hz (3.32 hPa·s· L-1) excede a ULN (2,59 hPa·s· L-1) e é de 155% do valor previsto ([3.32 / 2.14] * 100 = 155,14). Após a administração de broncodilatador, rrs a 4 Hz foi reduzido em 45,78% superior ao percentil 95 relatado por Oostveen et al.14 (ou seja, -32% para Rrs a 4 Hz). Esta resposta indicaria uma resposta positiva do broncodilatador na resistência. Além disso, o valor observado pós-broncodilatador é normalizado (ou seja, tornou-se representativo do que é considerado um valor normal) e é de 84,1% do valor previsto ([1,80 / 2,14] * 100 = 84,11). Xrs a 4 Hz é interpretado de forma diferente, pois os valores observados são negativos. Portanto, valores anormais são aqueles que excedem a LLN (ou seja, mais reação negativa). Aqui, o indivíduo tinha um pré-broncodilatador (-0,98 hPa·s· L-1) e pós-broncodilatador (-0,83 hPa·s· L-1) valores acima da LLN (-1,11 hPa·s· L-1). A diferença no pré-versus pós-broncodilatador foi de aproximadamente 15%, abaixo do percentil 95 relatado por Oostveen et al.14 (ou seja, +33,8% em Xrs a 4 Hz). Portanto, todos os valores Xrs são considerados normais. A área de reação (ou AX) é a área integrada de reada de baixa frequência e, portanto, é um valor positivo. Valores AX anormais são aqueles que excedem o ULN, refletindo uma reação mais negativa. Como Xrs a 4 Hz, AX pré-broncodilatador (2,77 hPa·s· L-1) e AX pós-broncodilatador (1,23 hPa·s· L-1) estão ambos abaixo da ULN. Embora tenha havido uma redução de -55% do valor pré-para pós-broncodilatador, isso fica abaixo do percentil 95 relatado por Oostveen et al.14 (ou seja, -56,0% para AX a 4 Hz). Juntos, o AX também é considerado normal. Figura 1: Resistência respiratória (Rrs) e reactance (Xrs) em função da frequência de oscilação (Hz) em um adulto saudável. O ± SD de todas as réplicas são plotados para Rrs (círculos azuis) e Xrs (quadrados vermelhos) em cada frequência medida. Cada ponto de dados representa medições totais ou de respiração total. Os dados foram coletados utilizando-se um dispositivo que emprega um pseudorandom, tipo de sinal de primos relativos na faixa de 5-37 Hz. Consulte a Tabela de Materiais para obter mais detalhes sobre este dispositivo. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 2: Avaliação pré e pós-broncodilatador. Resistência respiratória (Rrs; azul) e reações (Xrs; vermelho) antes (círculos abertos) e depois (triângulos abertos) administração broncodilatadora. As linhas vermelhas tracejadas representam os limites superiores e inferiores do normal para Rrs e Xrs, respectivamente14. Os dados foram coletados utilizando um dispositivo que emprega um tipo de sinal pseudorandom na faixa de 4-48 Hz. Consulte a Tabela de Materiais para obter mais detalhes sobre este dispositivo. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Variável 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 MACHADO 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 Tabela 1: Relatório padrão dos parâmetros FOT selecionados: Resumo de ensaios. Esta tabela ilustra todas as réplicas de medição entre ensaios (T1-T4) e suas estatísticas sumárias (médias e desvios padrão (SD)). Os valores médios em todos os ensaios são usados para representar a sessão de teste. Parâmetros comuns estão listados em Variável. Resistência (Rrs) e reactance (Xrs) são fornecidos para respirações inteiras a 5, 11 e 19 Hz, bem como durante a inspiração em 5 Hz (Rrs5(insp) e Xrs5 (insp)). Os parâmetros adicionais relatados incluem área de reação (AX) a 5 Hz, frequência ressonante (Fres) e volume de maré (Vt). Variável Previsto LLN ULN Avg linha de base % de Predito Pontuação Z 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 – – MACHADO 4.08 5.11 2.61 64% -0.64 Fres 12.73 – 13.14 11.36 89% – Tabela 2: Relatório padrão de parâmetros FOT selecionados: Referência e valores previstos. Atualmente, não há consenso sobre quais parâmetros fot incluir em um relatório básico; no entanto, a Norma Técnica ERS fornece um exemplo de quais parâmetros podem ser relatados4, que estão incluídos na tabela de acompanhamento. Esta tabela ilustra os valores médios de medição relatados na sessão de teste, bem como os valores de referência atualmente disponíveis. Parâmetros comuns estão listados em Variável. Resistência (Rrs) e reactance (Xrs) são fornecidos para respirações inteiras a 5, 11 e 19 Hz, bem como durante a inspiração em 5 Hz (Rrs5(insp) e Xrs5 (insp)). Os parâmetros adicionais relatados incluem área de reação (AX) a 5 Hz e frequência ressonante (Fres). Para aqueles parâmetros com valores de referência disponíveis14, prevêem- se% os limites inferiores e superiores dos valores normais (LLN, ULN) e Z-score também são calculados. Pré-Broncodilatador Pós-Broncodilatador Variável 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 MACHADO 2.50 2.02 2.79 2.44 0.39 0.73 1.95 1.01 1.23 0.64 Tabela 3: Interpretação da resistência de baixa frequência (Rrs), reações (Xrs) e área de reação (AX): Resumo de ensaios. Esta tabela ilustra todas as réplicas de medição entre ensaios (pré e pós-broncodilatador) e suas estatísticas sumárias (médias e desvios padrão (SD)). Os valores médios em todos os ensaios são usados para representar os valores da sessão de teste para as médias da linha de base (pré-broncodilatador) e as médias pós-broncodilatador. Variável Previsto LLN ULN Avg linha de base % de Predito Post BD Avg % de Predito Mudança Absoluta % Mudança 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% MACHADO 2.15 NA 3.08 2.44 113% 1.23 57% 1.21 -49.59% Tabela 4: Interpretação da resistência de baixa frequência (Rrs), reagem (Xrs) e área de reação (AX): Referência e valores previstos. Rrs, Xrs e AX de baixa frequência (4 Hz) são relatados juntamente com os valores previstos correspondentes, % dos limites previstos e inferior (LLN) e superior (ULN) de 14. As medições antes (Baseline Avg) e depois (Post BD Avg) são apresentadas juntamente com sua variação absoluta e relativa correspondente (% Mudança).

Discussion

A recente Norma Técnica ERS no FOT4 enfatiza a necessidade de maior rigor e padronização da medição. É necessária uma adesão próxima a várias etapas críticas antes, durante e depois dos testes. Recomenda-se que o FOT seja realizado antes de manobras mais dependentes do esforço que exijam respiros profundos, como plethysmografia corporal e capacidade de difusão. A verificação do usuário final da carga de teste com impedância conhecida é necessária pelo menos diariamente ou imediatamente antes dos testes. Instruções claras, consistentes e precisas dadas por pessoal treinado podem minimizar as variabilidades extrínsecas na coleta de dados. Cada pesquisa ou laboratório clínico deve desenvolver seu próprio protocolo implementando as técnicas mínimas de coaching recomendadas pelas diretrizes técnicas do ERS. É fundamental que durante cada manobra os usuários finais possam observar, identificar e corrigir possíveis erros que podem ser encontrados, como vazamentos bucais, fechamento glotático, tosse e padrões de respiração instáveis. Embora certos erros possam ser difíceis de avaliar em tempo real, os usuários finais não devem depender apenas da detecção automática do dispositivo específico utilizado. Os critérios aceitáveis estabelecidos pelo fabricante devem ser minuciosamente revistos, e critérios adicionais devem ser respeitados às declarações do ERS. Embora cada dispositivo gere um relatório único, o relatório padronizado dos parâmetros fot é possível e pode facilitar a comparação entre laboratórios e estudos. Por fim, procedimentos rigorosos de controle de qualidade, incluindo avaliação de rotina de controles biológicos saudáveis, devem ser realizados tanto em ambientes de pesquisa quanto clínicos.

A adesão rigorosa a um protocolo padronizado minimizará a variabilidade no desempenho. No entanto, alcançar um CoV ≤10% ainda pode ser difícil, e talvez nem sempre possível em quem tem doença das vias aéreas. Cabe ao técnico se esforçar para minimizar a variabilidade e existem várias estratégias a serem consideradas quando um CoV ≤10% não pode ser obtido. Em primeiro lugar, certifique-se de que a medição seja adquirida em circunstâncias semelhantes para cada réplica. Isso inclui monitorar a postura do indivíduo, a colocação das mãos e a adesão a outras instruções. O técnico pode considerar repetir as instruções iniciais, fornecer demonstração visual adicional e oferecer ao indivíduo um intervalo prolongado de descanso. Com base na experiência, percebe-se que uma razão comum para a variabilidade excessiva inclui a adoção de uma posição sentada diferente entre as medidas de replicação pelas quais os indivíduos podem se reer posicionar para alcançar uma posição ou tensão mais confortável para alcançar o porta-voz. Isso é mais comum quando se usa dispositivos FOT portáteis projetados para serem mantidos pelo técnico onde a posição do porta-voz não é fixa. Para resolver esse problema, podem ser adquiridas montagens flexíveis de braço, projetadas para conter dispositivos eletrônicos como câmeras, que podem ser rapidamente fixados em uma mesa ou mesa e acomodar posicionamento individual. Depois de garantir que o desempenho seja adequado e consistente entre as medidas de replicação, o técnico deve adquirir réplicas adicionais.

Ao contrário da espirometria em que um máximo de oito tentativas é recomendado para evitar a fadiga, não há um número máximo de réplicas recomendadas para FOT provavelmente devido à sua abordagem independente do esforço. Na prática, alguns investigadores adquirem até oito medidas de réplica18, e uma regra de ouro semelhante de até 10 medidas é usada em nosso laboratório. Estabelecer um limite superior é praticamente importante para definir o fim de uma sessão de teste. Fazê-lo é particularmente relevante para indivíduos com doenças respiratórias em que o COV maior que 10% pode refletir processos de doenças subjacentes em vez de esforço ruim. Harkness et al.18 descreveram recentemente sua experiência com essas populações de pacientes e sugeriram que um corte mais liberal (CoV até 20%) ainda pode ser reportável para interpretação clínica. Cada clínica e laboratório de pesquisa devem equilibrar entre decisões práticas, como restrição de tempo, capacidade de examinar e nível de fadiga, bem como a probabilidade de alcançar o corte de COV. Uma abordagem a considerar é a implementação de um sistema de classificação. Por exemplo, uma vez que pelo menos três medidas de replicação sem artefatos são obtidas a partir de um máximo de 10 tentativas, aplique um grau de letra correspondente aos níveis de COV – ou seja, ‘A’ ≤10%; ‘B’ > 10% e ≤15%; ‘C’ > 15% e ≤20%; e ‘D’ > 20%. Estratégias adicionais a serem consideradas podem incluir modificação dos parâmetros de aquisição de software e hardware para alcançar respirações mais completas. Por exemplo, alguns fabricantes têm configurações para acomodar maiores durações de gravação e/ou épocas de gravação estendidas para alcançar mais do que o mínimo recomendado pelo ERS de três respirações completas. Ao relatar os resultados do FOT, é imprescindível divulgar todos os parâmetros de aquisição para facilitar a interpretação e comparação com outras literaturas publicadas. Os parâmetros de aquisição do FOT continuam a ser investigados ativamente e provavelmente resultarão em futuras modificações no desempenho e medição do FOT.

Neste artigo, o objetivo é destacar a mais recente tecnologia e aplicação do FOT, bem como fornecer um protocolo padronizado para testes em adultos. No entanto, é importante reconhecer as limitações associadas ao FOT. Em primeiro lugar, as medidas de impedância são particularmente suspeitas de artefatos como influências extra-torácicas4. Portanto, o protocolo atual se concentra em minimizar essa influência, como garantir o suporte adequado à bochecha durante a aquisição. Além disso, interrupções no fluxo (por exemplo, língua cobrindo o bocal, engolindo, respirações errantes) impedem a medição precisa e resultam em menos respirações válidas para os cálculos de Zrs19. Em segundo lugar, embora o FOT seja fácil de realizar do ponto de vista do paciente, identificar esses artefatos, bem como interpretar a saída é um desafio para o técnico e clínico20. Por exemplo, os dispositivos FOT atuais produzem uma quantidade considerável de dados para caracterizar a mecânica respiratória de um indivíduo; no entanto, a escassez de valores de referência e consenso em torno de variáveis-chave são fatores que retardam sua adoção clínica. Da mesma forma, embora seja recomendável obter pelo menos três testes sem artefato4, se mais de três ensaios forem realizados e considerados aceitáveis, não há consenso atual sobre os métodos recomendados para selecionar quais desses ensaios são usados para representar a sessão de teste. Como tal, a utilidade clínica do FOT em uma variedade de doenças das vias aéreas continua a ser ativamente investigada. Por fim, do ponto de vista técnico, há heterogeneidade entre os fabricantes fot em relação aos seguintes: i) formas de onda de frequência, ii) algoritmos para detecção de erros, e iii) análises inter e intra-respiração2,21,22,23,24. Grande parte das limitações acima mencionadas pode ser tratada seguindo um protocolo padronizado, bem como relatórios transparentes de parâmetros de saída e gravação.

Os testes de função pulmonar tradicionalmente incluem medidas de volumes e capacidades pulmonares, e eficácia da troca de gás, que requerem instruções significativas, cooperação e esforço de examinadores e examinadores. Além disso, uma mistura de gases em várias concentrações é frequentemente inalada durante manobras, o que alguns podem considerar técnicas invasivas. Estes contrastam com o FOT, no qual propriedades mecânicas dos pulmões como Rrs, elastância e inercia são examinadas usando frequências oscilatórias menos invasivas. Assim, o FOT pode servir como uma adição útil a uma avaliação abrangente da função pulmonar. Por exemplo, o FOT pode permitir uma visão clínica única em cenários onde os sintomas são desproporcionais aos testes tradicionais de função pulmonar, como aqueles com exposição ocupacional e/ou dispneia inexplicável9,11. Além disso, o FOT também pode ser importante para o rastreamento daqueles com maior risco para futuras doenças pulmonares, como fumantes assintomáticos25 e aqueles com exposições ambientais26. Por fim, dados mais recentes identificaram que o FOT também pode ser exclusivamente útil para o monitoramento diário de certas condições da doença, como broncoconstrição induzida pelo exercício27 e sintomas pulmonares relacionados à artrite reumatoide28. O presente artigo se concentra na aplicação do FOT na população adulta, embora a utilidade clínica e de pesquisa do FOT tenha sido bem descrita em populações pediátricas, bem como em 29,30.

As futuras direções para a pesquisa devem focar ainda mais nos aspectos técnicos e de desempenho do FOT, como padronizar a apresentação e o relatório de dados, bem como caracterizar variabilidade e repetibilidade associadas. Em ambientes clínicos, o FOT pode ser amplamente utilizado para a avaliação da dispneia e detecção precoce de doenças crônicas das vias aéreas ou manifestações pulmonares associadas a doenças sistêmicas em todas as faixas etárias.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabalho foi apoiado, em parte, por contrato de #10010115CN2 do Instituto de Pesquisa de Energia Elétrica. O conteúdo não representa as opiniões do Departamento de Assuntos de Veteranos dos EUA ou do Governo dos Estados Unidos.

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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