分光法を用いた臨床呼吸評価試験 (CREST)

目的 インドシアニングリーン色素 NIRS-ICG を利用した近赤外分光法を使用して、呼吸筋の血流量と呼吸仕事量の関係を実証すること。

仮説と目的

仮説 #1: 呼吸筋機能が正常な被験者 (健康なボランティア) では、NIRS-ICG 技術で測定した RMBF は、経肺圧勾配の変化や食道および表面 EMG で測定した呼吸仕事量 (WOB) によって直接変化します。 。

目的 #1: 異常な肺抵抗をシミュレートする健康なボランティアにおける RMBF と WOB/EMG の関係を測定し、実証すること。

目的 #2: 異常な肺コンプライアンスをシミュレートする健康なボランティアにおける RMBF と WOB の関係を測定し、実証すること。

仮説 #2: 呼吸筋機能に異常のある被験者 (COPD または ARDS の増悪後に人工呼吸器から離脱している) では、NIRS-ICG 技術で測定される RMBF は、経肺圧勾配の変化によって測定される呼吸仕事量および呼吸仕事量によって変化します。食道および表面筋電図。

目的 #3: 異常な肺抵抗を有する臨床対象者 (COPD 悪化後の人工呼吸器の離脱) における RMBF と WOB の関係を測定し、実証すること。

目的 #4: 異常な肺コンプライアンス (ARDS 後の人工呼吸器の離脱) を持つ臨床被験者における RMBF と WOB の関係を測定し、実証すること。

仮説 #3: 以前の著者に基づいて、特定の WOB に対する呼吸筋の血流速度は、臨床集団と健康なボランティアでは異なるだろうと推測します。 我々は、BFI と WOB (経肺圧勾配と EMG の両方) に関連する線形回帰分析の傾きが臨床集団では「急峻になる」と仮説を立てており、これらの集団における呼吸不全とウィーニング困難の原因の 1 つは、呼吸筋酸素の非効率である可能性があることを示唆しています。利用。

目的 #5: 臨床集団における RMBF-WOB 関係が、健康なボランティアで測定されたものとは異なることを実証すること。

根拠 現在まで、局所的な血流と酸素利用量の測定は困難であることが証明されています。 これが最も当てはまるのは、局所的な血流と呼吸筋の酸素利用の測定です。 呼吸筋血流（RMBF）について私たちが知っていることの多くは、侵襲性の高い方法を必要とする動物研究や人間の研究に基づいています。 RMBF を測定するための低侵襲技術の開発は、研究および臨床現場における呼吸エネルギー学の知識を大幅に増やす可能性があります。

近赤外分光法 (NIRS) を使用すると、生体内発色団による近赤外範囲 (650 ～ 1000 nm) の電磁エネルギーの吸収を測定できます。 局所的な組織の酸素化を評価する場合、NIRS はヘモグロビン (760 nm) およびデオキシヘモグロビン (800 nm) に関連する範囲で吸収される放出エネルギーの量を評価します。 これらの吸収された光の量の比率を使用して、組織の酸素化/脱酸素化の指標を生成できます。インドシアニン グリーン色素は、赤外スペクトル (805 nm) のエネルギーを吸収する合成発色団です。 ゲネットら。は、NIRSを使用して呼吸筋におけるICGの蓄積を測定し、一方、動脈血中のICGの濃度は光濃度測定法を使用して測定した。 この技術には、心拍出量の測定と同時に絶対筋肉血流量を定量化できるという利点があり、それによって絶対局所血流量と局所酸素摂取量の絶対速度の計算が可能になります。 健康なボランティアにおけるこの技術の実用性は、採血と再注入、動脈カニューレ挿入と心拍出量の測定の必要性により複雑になります。

動脈カニューレ挿入および中心静脈カニューレ挿入（心拍出量の決定に必要）のロジスティック上の困難を回避するために、相対血流指数（BFI）が提案されています。 BFI 法は低侵襲性の代替法であり、ベッドサイドで脳血流を迅速かつ繰り返し推定するために最初に開発されました。 BFI は、経皮的に測定された NIRS ICG 信号から導出され、動脈カニューレ挿入や心拍出量の測定を必要としません。 動脈ICG濃度を測定しない限り絶対流量を決定できないため、BFIは血流の相対的な測定値です。

以前の分析では、BFI と NIRS および ICG を使用して測定された絶対筋血流量が比較され、BFI と NIRS から得られた絶対筋血流量の間の強い一致が実証されました。 現在まで、NIRS-ICG 由来の BFI 値と、異常なコンプライアンスまたは抵抗を有する被験者または臨床集団における食道および表面 EMG (EEMG-SEMG) によって測定された呼吸仕事量との関係を調べた研究はありません。

慢性閉塞性肺疾患（慢性気管支炎および肺気腫）は、肺実質の破壊と空気の制限を引き起こす異常な気道の狭窄を特徴とする病理学的状態です。 臨床現場では、COPD は、肺機能検査中の特徴的な低い空気流量と異常な肺システム抵抗によって定義されます。 喘息とは対照的に、この制限は可逆性が低く、時間の経過とともに進行します。 COPDはカナダ人の死亡原因の第4位です。 COPDが重度に悪化すると、人工呼吸器や集中治療室への入院が必要になる場合があります。

急性呼吸窮迫症候群 (ARDS) は、直接的および間接的な炎症損傷によって引き起こされる重篤な肺疾患です。 これは、ガス交換障害および呼吸器系コンプライアンスの異常を引き起こす肺実質の炎症を特徴とします。 低酸素血症と全身活性サイトカインの放出により、多臓器不全や死に至ることがよくあります。 ARDS では通常、人工呼吸器と集中治療室への入院が必要になります。

人工呼吸器を必要とする COPD または ARDS の患者は、病気または重篤な病気の合併症による死亡のリスクが高くなります。 病気の急性期を生き延びた患者は、長時間の人工呼吸器を必要とすることが多く、人工呼吸器による補助から離脱するのが困難な場合が多い。 肺実質の異常と機能不全はこの「ウィーニング不全」の重要な要素ですが、呼吸筋の強さ、そして潜在的には呼吸筋の血流が影響している可能性があります。

研究方法 私たちは、呼吸筋血流量 (RMBF) の非侵襲的測定における近赤外分光法インドシアニン グリーン色素 (NIRS-ICG) 技術の有効性を実証するために、一連の 4 つの研究を実施します。 最初の 2 つの研究は健康なボランティアを対象に行われ、次の 2 つの研究は臨床集団 (COPD の増悪から回復している人工呼吸器を装着した患者、または ARDS から回復中の患者) を対象に行われます。 最初の 2 つの研究は呼吸生理学研究室 (ブリティッシュ コロンビア大学の健康統合生理学研究室) で行われ、残りの 2 つは VGH の集中治療室 (ICU) で行われます。