Técnica de oscilações forçadas monofrequência na análise em tempo real das alterações mecânicas ao longo do ciclo respiratório de asmáticos com diferentes níveis de obstrução ao fluxo aéreo / Forced oscillation technique monofrequency in real-time analysis of the mechanical changes along the respiratory cycle of asthmatic patients with different levels of airflow obstruction

A análise da mecânica respiratória em tempo real pela técnica de oscilações forçadas (FOT) monofrequência é de interesse nos estudos clínicos e diagnósticos de doenças respiratórias. Entretanto, ainda é escassa a análise de asmáticos com esta técnica. O presente trabalho avalia a contribuição da FOT monofrequência na análise das alterações mecânicas ao longo do ciclo respiratório e da dinâmica da impedância do sistema respiratório (Zrs) de asmáticos. Na primeira fase do estudo, 14 voluntários sadios (GC) e 70 asmáticos foram incluídos. Destes, 13 asmáticos apresentaram espirometria normal (NE), e o restante apresentava obstrução leve (OL; n=26), moderada (OM; n=18) e acentuada (OA; n=13). Através da FOT foram analisadas a impedância total do sistema respiratório (Zt), a impedância inspiratória e expiratória (Zi e Ze), a impedância no início da inspiração e da expiração (Zii e Zie), a impedância pico-a-pico (diferença entre Zii e Zie) e a variação média da impedância (diferença entre Zi e Ze). Na segunda fase do estudo, a dinâmica do sistema respiratório foi analisada através da variabilidade da impedância, traduzida pelo desvio padrão da Zrs (sdZrs), pelo desvio-padrão do logaritmo da Zrs (sdlnZrs) e pela sua complexidade, analisada através da entropia aproximada da Zrs(EnApZ). Foram analisados 62 pacientes asmáticos da mesma amostra, divididos em NE (n=12), OL (n=20), OM (n=18) e OA (n=12). O GC foi composto por 12 voluntários. Testes de diferenças entre médias, correlações entre os parâmetros da FOT e da espirometria, além de curvas ROC, foram usados para avaliar o potencial da FOT monofrequência na detecção das alterações mecânicas em tempo real na asma. A impedância foi maior nos asmáticos em relação ao GC, sendo progressivamente maior entre os asmáticos de acordo com o grau de obstrução: Zt (p<0,0001), Zi (p<0,0001), Ze (p<0,0001), Zii (p<0,0001), Zie (p<0,0001), Zpp (p<0,0001) e AZrs (p<0,0001). A dinâmica do sistema respiratório sofreu diferenças...

The analysis of respiratory mechanics in real time by monofrequency FOT is of great interest in clinical and dignosis studies of respiratory diseases. However, the use of this technique for the analysis of patients with asthma is still limited. The present study evaluates the contribution of the monofrequency FOT in the analysis of changes in respiratory mechanics during the breathing cycle and the dynamics of the respiratory system of asthmatics. In the first phase of the study, 14 healthy volunteers (CG) and 70 asthmatics were included. Among them, 13 patients with asthma had normal spirometry (NE), and the others showed mild obstruction (n=26), moderate (n=18) and severe (n=13). The parameters analyzed through FOT were the total impedance of the respiratory system (Zt), the inspiratory and expiratory impedance (Zi and Ze) and the impedance at the beginning of inspiration and expiration (Zii and Zie). The impedance peak-to-peak (Zii - Zie) and the mean of impedance (Zi - Ze) were also evaluated. In the second phase, the respiratory system dynamics was analyzed through the impedance variability, reflected by the standard deviation of Zrs (sdZrs), and the standard deviation of the Zrs logarithm (sdlnZrs), and an impedance complexity was analyzed through the approximated entropy of the Zrs (ApEnZ). 62 patients with asthma were analyzed, divided into NE (n=12), mild (n=20), moderate (n=18) and severe (n=12). The CG was composed by 12 volunteers. Tests of differences between means, correlations between the FOT parameters, spirometry, and ROC curves, were used to evaluate the potential of monofrequency FOT in the detection of asthma mechanical changes in real-time. The respiratory impedance was higher in asthmatics than in CG, being progressively bigger among asthmatics according to obstruction degree: Zt (p<0.0001), Zi (p<0.0001), Ze (p<0.0001), Zii (p<0.0001), Zie (p<0.0001) and AZrs (p<0.0001). The dynamics of the respiratory system suffered significant...

Simple procedure for evaluation of the frequency response of flow transducers used in spirometry / Procedimento simples para avaliação da resposta em frequência de transdutores de vazão usados em espirometria

In this research, we present a simple mechanical assembly for evaluation of frequency response of flow transducers. Also, two pneumotachometer/pressure transducer (PPT) ensembles were evaluated with this setup. The accuracy of the measurements depended mainly on the physical dimensions of a piston, without need for a closed-loop control for the generated flow, which would demand a pre-calibrated electronic pressure transducer or an optical position detection device. The gain and phase curves found for both evaluatedPPTs are presented. We conclude that the presented mechanism is suitable to evaluate the dynamic response of these PPTs in the range between 1.0 and 50.0  Hz. Regarding the evaluated PPTs, we concluded that the gain curves in the whole dynamic range of both assemblies were 0 and +2.63  dB for PPT assembly 1, and 0 and +6.70  dB for PPT assembly 2.

Este trabalho apresenta um sistema mecânico simples para levantamentoda resposta em freqüência de transdutores de vazão de gás. Dois conjuntos de pneumotacômetro/transdutor de pressão (PPT) foram avaliados com este sistema. A exatidão das medidas dependeu principalmente das dimensões de um pistão, sem a necessidade de controle com malha fechada da vazão gerada, o que demandaria o uso de um transdutor de pressão eletrônico pré-calibrado ou um dispositivo óptico para detecção de posição. As curvas de ganho e defasagem dos dois conjuntos PPT avaliados são apresentadas. É possível concluir que o mecanismo apresentado é capaz de avaliar a resposta dinâmica destes PPTs na faixa de 1,0 a 50,0  Hz. Em relação à avaliação dos PPTs, concluiu-se que as curvas de ganho em toda a faixa dinâmica avaliada em ambos PPTs ficaram entre 0 e +2,63  dB para o conjunto PPT 1 e entre 0 e +6,70  dB para o conjunto PPT 2.