使用光谱试验进行临床呼吸评估 (CREST)

目的 通过使用吲哚菁绿染料 NIRS-ICG 的近红外光谱法证明呼吸肌血流量与呼吸功之间的关系。

假设和目标

假设 #1：在呼吸肌功能正常的受试者（健康志愿者）中，通过 NIRS-ICG 技术测量的 RMBF 将随呼吸功 (WOB) 直接变化，通过跨肺压力梯度的变化测量以及通过食管和表面 EMG 测量.

目标 #1：在模拟异常肺阻力的健康志愿者中测量和证明 RMBF 和 WOB/EMG 之间的关系。

目标 #2：在模拟异常肺顺应性的健康志愿者中测量和证明 RMBF 和 WOB 之间的关系。

假设 #2：在呼吸肌功能异常的受试者中（在 COPD 或 ARDS 恶化后停止机械通气），通过 NIRS-ICG 技术测量的 RMBF 将随着呼吸功的变化而变化，通过跨肺压梯度的变化和通过食管和表面肌电图。

目标 #3：测量和证明肺阻力异常的临床受试者（COPD 恶化后停止机械通气）中 RMBF 和 WOB 之间的关系。

目标 #4：测量和证明肺顺应性异常（ARDS 后停止机械通气）的临床受试者的 RMBF 和 WOB 之间的关系。

假设 #3：我们根据之前的作者推测，对于给定的 WOB，临床人群的呼吸肌血流率与健康志愿者不同。 我们假设 BFI 与 WOB（跨肺压梯度和 EMG）相关的线性回归分析的斜率在临床人群中将“更陡峭”，这表明这些人群呼吸衰竭和脱机困难的原因之一可能是呼吸肌氧气效率低下利用。

目标 #5：证明临床人群中的 RMBF-WOB 关系与健康志愿者中测量的不同。

理由 迄今为止，区域血流量和氧气利用的测量已被证明是困难的。 没有比测量呼吸肌的局部血流量和氧气利用更真实的了。 我们对呼吸肌血流 (RMBF) 的了解大部分来自动物研究或需要高度侵入性方法的人类研究。 用于测量 RMBF 的微创技术的发展有可能显着增加我们在研究和临床环境中对呼吸能量学的了解。

近红外光谱 (NIRS) 可用于测量体内生色团在近红外范围（650 至 1000 nm）内对电磁能的吸收。 在评估局部组织氧合作用时，NIRS 评估在与血红蛋白 (760 nm) 和脱氧血红蛋白 (800 nm) 相关的范围内吸收的发射能量。 这些吸收光量的比率可用于生成组织氧合/脱氧指数。吲哚菁绿染料是一种合成发色团，可吸收红外光谱 (805 nm) 中的能量。 盖内特等人。使用 NIRS 测量了呼吸肌中 ICG 的积累，同时使用光密度测定法测量了动脉血中 ICG 的浓度。 这种技术的优点是能够通过同时测量心输出量来量化绝对肌肉血流量，从而可以计算绝对区域血流量和区域摄氧量的绝对速率。 这种技术在健康志愿者中的实用性因需要抽血和重新输注以及动脉插管和心输出量测量而变得复杂。

为了避免动脉插管和中心静脉插管（确定心输出量所需）的后勤困难，已提出相对血流指数 (BFI)。 BFI 方法是一种微创替代方法，最初是为快速和重复床边脑血流量估计而开发的。 BFI 源自经皮测量的 NIRS ICG 信号，不需要动脉插管或心输出量测量。 BFI 是血流量的相对测量值，因为除非测量动脉 ICG 浓度，否则无法确定绝对流量。

以前的分析比较了 BFI 和使用 NIRS 和 ICG 确定的绝对肌肉血流量，并证明了 BFI 和 NIRS 派生的绝对肌肉血流量之间的高度一致。 迄今为止，尚无研究探讨 NIRS-ICG 得出的 BFI 值与通过食管和体表 EMG (EEMG-SEMG) 测量的呼吸负荷之间的关系，这些受试者具有异常的依从性或抵抗力或临床人群。

慢性阻塞性肺病（慢性支气管炎和肺气肿）是一种以肺实质破坏和气道异常狭窄导致空气受限为特征的病理状态。 在临床实践中，COPD 的定义是在肺功能测试期间其特征性的低气流和异常的肺系统阻力。 与哮喘相反，这种限制是不可逆的，并且会随着时间的推移而发展。 慢性阻塞性肺病是加拿大人的第四大死因。 COPD 的严重恶化可能需要机械通气和入住重症监护病房。

急性呼吸窘迫综合征 (ARDS) 是由直接和间接炎症损伤引起的严重肺部疾病。 其特征是肺实质炎症导致气体交换受损和呼吸系统顺应性异常。 低氧血症和全身活性细胞因子的释放经常导致多器官衰竭和死亡。 ARDS 通常需要机械通气并进入重症监护病房。

需要机械通气的 COPD 或 ARDS 患者死于疾病或危重病并发症的风险很高。 那些在疾病的急性期幸存下来的人通常需要长时间的机械通气，并且常常难以脱离呼吸机支持。 虽然肺实质异常和失调是这种“断奶失败”的重要组成部分，但呼吸肌力量和潜在的呼吸肌血流可能发挥作用。

研究方法 我们将进行一系列的四项研究，以证明近红外光谱吲哚菁绿染料 (NIRS-ICG) 技术在无创测量呼吸肌血流 (RMBF) 方面的有效性。 前两项研究将在健康志愿者中进行，后两项研究将在临床人群中进行（机械通气患者从 COPD 恶化中恢复或从 ARDS 中恢复）。 前两项研究将在我们的呼吸生理学实验室（不列颠哥伦比亚大学的健康与综合生理学实验室）进行，后两项将在 VGH 的重症监护室 (ICU) 进行。