분광학 시험을 이용한 임상적 호흡기 평가 (CREST)

목적 Indocyanine Green Dye NIRS-ICG를 활용한 근적외선 분광법을 사용하여 호흡근 혈류와 호흡 작업 사이의 관계를 입증합니다.

가설과 목적

가설 #1: 정상적인 호흡근 기능을 가진 피험자(건강한 지원자)의 경우 NIRS-ICG 기술로 측정한 RMBF는 경폐 압력 구배의 변화로 측정하고 식도 및 표면 EMG로 측정한 호흡 작업(WOB)에 따라 직접적으로 달라질 것입니다. .

목표 #1: 비정상적인 폐 저항을 시뮬레이션하는 건강한 지원자에서 RMBF와 WOB/EMG 사이의 관계를 측정하고 입증합니다.

목표 #2: 비정상적인 폐 순응도를 시뮬레이션하는 건강한 지원자에서 RMBF와 WOB 사이의 관계를 측정하고 입증합니다.

가설 #2: 호흡기 근육 기능이 비정상인 피험자(COPD 또는 ARDS 악화 후 기계 환기 중단)에서 NIRS-ICG 기술로 측정한 RMBF는 경폐 압력 구배의 변화로 측정한 호흡 작업에 따라 달라지며 식도 및 표면 EMG.

목표 #3: 비정상적인 폐 저항(COPD 악화 후 기계 환기에서 이탈)이 있는 임상 대상에서 RMBF와 WOB 사이의 관계를 측정하고 입증하기 위함.

목표 #4: 비정상 폐 순응도(ARDS 후 기계 환기로 인한 이유)가 있는 임상 대상에서 RMBF와 WOB 사이의 관계를 측정하고 입증합니다.

가설 #3: 우리는 이전 저자를 기반으로 주어진 WOB에 대한 호흡 근육의 혈류 속도가 건강한 지원자에서와 임상 인구에서 다를 것이라고 추측합니다. 우리는 BFI와 WOB(경폐압 구배 및 EMG 둘 다)와 관련된 선형 회귀 분석의 기울기가 임상 집단에서 "더 가파를 것"이며, 이러한 집단에서 호흡 부전 및 이유 어려움의 한 가지 이유가 비효율적인 호흡 근육 산소일 수 있음을 시사합니다. 이용.

목표 #5: 임상 모집단의 RMBF-WOB 관계가 건강한 지원자에서 측정된 것과 다를 것임을 입증합니다.

정당성 현재까지 국부 혈류량과 산소 이용률을 측정하는 것은 어려운 것으로 입증되었습니다. 호흡기 근육의 국부 혈류량과 산소 이용률을 측정하는 것보다 더 사실적인 것은 없습니다. 호흡근 혈류(RMBF)에 대해 우리가 알고 있는 것의 대부분은 고도의 침습적 방법이 필요한 동물 연구 또는 인간 연구에서 비롯됩니다. RMBF 측정을 위한 최소 침습 기술의 개발은 연구 및 임상 환경에서 호흡 에너지에 대한 우리의 지식을 크게 추가할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

근적외선 분광법(NIRS)은 생체 내 발색단에 의한 근적외선 범위(650~1000nm)의 전자기 에너지 흡수를 측정하는 데 사용할 수 있습니다. 국소 조직 산소화를 평가할 때 NIRS는 헤모글로빈(760nm) 및 디옥시헤모글로빈(800nm)과 관련된 범위에서 흡수된 방출 에너지의 양을 평가합니다. 이러한 흡수된 빛의 양의 비율은 조직 산소화/탈산소화 지수를 생성하는 데 사용될 수 있습니다. 인도시아닌 그린 염료는 적외선 스펙트럼(805nm)에서 에너지를 흡수하는 합성 발색단입니다. Guenetteet al. NIRS를 사용하여 호흡 근육의 ICG 축적을 측정하고 동맥혈의 ICG 농도는 광밀도 측정법을 사용하여 측정했습니다. 이 기술은 심박출량을 동시에 측정하여 절대 근육 혈류량을 정량화할 수 있다는 장점이 있어 절대 부위 혈류량과 부위 산소 섭취량 절대 비율을 계산할 수 있습니다. 건강한 지원자에 대한 이 기술의 실용성은 동맥 캐뉼라 삽입 및 심박출량 측정뿐만 아니라 채혈 및 재주입의 필요성으로 인해 복잡합니다.

동맥 삽관 및 중심 정맥 삽관(심박출량 결정에 필요)의 병참상의 어려움을 피하기 위해 상대 혈류 지수(BFI)가 제안되었습니다. BFI 방법은 최소 침습적 대안이며 뇌 혈류의 신속하고 반복적인 침상 예측을 위해 처음 개발되었습니다. BFI는 경피적으로 측정된 NIRS ICG 신호에서 파생되며 동맥 캐뉼라 삽입이나 심박출량 측정이 필요하지 않습니다. 동맥 ICG 농도를 측정하지 않으면 절대 흐름을 결정할 수 없기 때문에 BFI는 상대적인 혈류량 측정치입니다.

이전 분석은 NIRS 및 ICG를 사용하여 결정된 BFI와 절대 근육 혈류를 비교했으며 BFI와 NIRS 유도 절대 근육 혈류 사이의 강력한 일치를 입증했습니다. 지금까지 NIRS-ICG에서 파생된 BFI 값과 식도 및 표면 EMG(EEMG-SEMG)에 의해 측정된 호흡 부하 사이의 관계를 비정상 순응도 또는 저항이 있는 피험자 또는 임상 모집단에서 조사한 연구는 없습니다.

만성 폐쇄성 폐질환(만성 기관지염 및 폐기종)은 폐 실질 파괴 및 비정상적인 기도 협착을 특징으로 하는 병리학적 상태로, 공기 제한을 초래합니다. 임상 실습에서 COPD는 특징적으로 낮은 기류와 폐 기능 검사 중 비정상적인 폐계 저항으로 정의됩니다. 천식과 달리 이 제한은 가역적이지 않으며 시간이 지남에 따라 진행됩니다. COPD는 캐나다인들 사이에서 4번째 주요 사망 원인입니다. COPD의 중증 악화는 기계적 환기 및 중환자실 입원이 필요할 수 있습니다.

급성 호흡곤란 증후군(ARDS)은 직간접적인 염증 손상으로 인해 발생하는 심각한 폐 질환입니다. 이는 폐 실질의 염증으로 인해 가스 교환 장애 및 비정상적인 호흡 시스템 순응도를 초래하는 것이 특징입니다. 저산소혈증 및 전신 활성 사이토카인의 방출은 종종 다발성 장기 부전 및 사망을 초래합니다. ARDS는 일반적으로 기계적 환기 및 중환자실 입원이 필요합니다.

기계적 환기를 필요로 하는 COPD 또는 ARDS 환자는 질병 또는 중병 중 합병증으로 인해 사망할 위험이 높습니다. 질병의 급성기에서 살아남은 사람들은 종종 장기간의 기계적 환기가 필요하며 종종 인공호흡기 지원에서 벗어나는 데 어려움을 겪습니다. 폐 실질 이상 및 상태 악화가 이러한 "위닝 부전"의 중요한 구성 요소인 반면, 호흡근 강도 및 잠재적으로 호흡근 혈류가 역할을 할 수 있습니다.

연구 방법 우리는 호흡근 혈류(RMBF)의 비침습적 측정을 위한 근적외선 분광법 인도시아닌 녹색 염료(NIRS-ICG) 기술의 효과를 입증하기 위해 일련의 4가지 연구를 수행할 것입니다. 처음 두 연구는 건강한 지원자에서 실시하고 두 번째 두 연구는 임상 모집단(COPD 악화 또는 ARDS에서 회복 중인 기계 환기 환자)에서 실시합니다. 처음 두 연구는 호흡기 생리학 실험실(브리티시 컬럼비아 대학교의 건강 및 통합 생리학 실험실)에서 수행되고 두 번째 두 연구는 VGH의 집중 치료실(ICU)에서 수행됩니다.