OEP System – bezinwazyjny monitoring oddychania

OEP System - bezinwazyjny monitoring oddychania

OEP System to nowoczesne, nieinwazyjne urządzenie do precyzyjnego pomiaru objętości klatki piersiowej oraz jej zmian podczas oddychania. Dzięki markerom umieszczanym na skórze i kamerom na podczerwień, system analizuje ruchy oddechowe bez potrzeby stosowania ustników czy masek. Idealny do zastosowań w intensywnej terapii, podczas snu czy u dzieci i niemowląt – również w pozycjach leżących czy podczas ruchu. Nie wymaga aktywnego udziału pacjenta ani indywidualnej kalibracji. Umożliwia długotrwałe pomiary oraz integrację z innymi metodami diagnostycznymi, takimi jak pomiar ciśnienia, przepływu powietrza czy EMG.

 

Najważniejsze cechy:

• całkowicie bezinwazyjny i komfortowy dla pacjenta
• nie ogranicza naturalnego toru oddychania
• precyzyjny pomiar wszystkich przedziałów klatki piersiowej
• odpowiedni do badań w spoczynku, podczas wysiłku, snu czy wentylacji mechanicznej
• nie wymaga specjalnych podłączeń ani kalibracji pacjenta

Metodologia

Opto-Elektroniczna Pletzmografia (OEP)

Tradycyjne metody pomiaru wentylacji płuc, takie jak spirometria czy pneumotachografia, wymagają użycia ustnika i klamry nosowej. Choć są powszechnie stosowane, ograniczają one swobodę ruchu, zwiększają objętość oddechową przez wprowadzenie dodatkowej przestrzeni martwej oraz wpływają na naturalny tor oddechu. Co więcej, nie nadają się do długotrwałych pomiarów, badań podczas snu, fonacji czy u dzieci i osób niewspółpracujących.
Aby uniknąć tych ograniczeń, opracowano metodę opto-elektronicznej pletzmografii (OEP) – innowacyjne rozwiązanie stworzone na Politechnice Mediolańskiej we współpracy z wiodącymi instytucjami medycznymi i naukowymi.

Jak to działa?

OEP opiera się na rejestracji trójwymiarowego ruchu klatki piersiowej i brzucha, odwzorowując zmiany objętości płuc poprzez analizę ruchów powierzchni ciała. Na wybranych anatomicznych punktach umieszczane są pasywne markery – lekkie półkule pokryte środkiem odblaskowym, mocowane na skórze hipoalergiczną taśmą. Ruchy markerów śledzą szybkie kamery CCD zsynchronizowane z diodami podczerwieni, rejestrujące do 120 klatek na sekundę.

Oprogramowanie analizujące dane z kamer z wysoką precyzją oblicza współrzędne 3D każdego markera. Na ich podstawie, za pomocą zaawansowanych algorytmów, obliczane są zmiany objętości całej klatki piersiowej oraz jej poszczególnych przedziałów, co pozwala na szczegółowe śledzenie dynamiki oddychania.

 

Zalety metody OEP:

• bezkontaktowy i komfortowy dla pacjenta pomiar
• brak potrzeby kalibracji indywidualnej (wymagana jest tylko jednorazowa kalibracja przy instalacji)
• możliwość pomiaru w różnych pozycjach ciała i warunkach fizjologicznych
• dokładna analiza wentylacji zarówno w spoczynku, jak i podczas aktywności
• zastosowanie w badaniach klinicznych i naukowych – również u osób chorych

Zastosowanie:

Zastosowanie OEP System

OEP System znajduje szerokie zastosowanie w badaniach klinicznych i naukowych na całym świecie. Dzięki precyzyjnemu i nieinwazyjnemu pomiarowi objętości klatki piersiowej, urządzenie pozwala na zaawansowaną analizę mechaniki oddychania w wielu grupach pacjentów oraz u osób zdrowych.

W przypadku pacjentów z POChP (przewlekła obturacyjna choroba płuc), OEP umożliwia dynamiczne śledzenie zmian objętości płuc podczas wysiłku oraz ocenę hiperwentylacji dynamicznej bez konieczności wykonywania manewrów oddechowych. System jest także wykorzystywany do oceny efektów leczenia bronchodilatatorami.

Źródła:
Aliverti A, Stevenson N, Dellacà RL, Lo Mauro A, Pedotti A, Calverley PMA.
Regional Chest Wall Volumes during exercise in Chronic Obstructive Pulmonary Disease. Thorax, in press.
Aliverti A, Dellacà R, Stevenson N, Pedotti A, Lo Mauro A, Calverley PMA.
Effects of bronchodilators on subdivisions of lung and chest wall volume in COPD. Eur. Respir. J., 20, suppl. 38,13s, 2002


U osób z astmą, OEP pozwala analizować mechanikę klatki piersiowej i zniekształcenia klatki w przebiegu ostrej bronchokonstrykcji.

Źródła:
Gorini M, Iandelli I, Misuri G, Bertoli F, Filippelli M, Mancini M, Duranti R, Gigliotti F, Scano G. Chest wall hyperinflation during acute bronchoconstriction in asthma. Am. J. Resp. Critic. Care Med., 160:808-816, 1999


W badaniach nad pacjentami po udarze mózgu, system umożliwia ocenę asymetrii ruchów oddechowych między stroną porażoną a zdrową.

Źródła:
Lanini B, Bianchi R, Romagnoli I, Coli C, Binazzi B, Gigliotti F, Pizzi A, Grippo A, Scano G.
Chest wall kinematics in patients with hemiplegia. Am. J. Respir Critic. Care Med., 168(1):109-13, 2003


W oddziałach intensywnej terapii (ICU), OEP wspiera monitorowanie pacjentów wentylowanych mechanicznie, pozwalając na ocenę mechaniki klatki piersiowej oraz wartości prognostycznej procesu odłączania od respiratora. System umożliwia również ocenę relacji między klatką piersiową a objętością płuc u pacjentów w stanie krytycznym (np. ARDS).

Źródła:
Aliverti A, Dellacà RL, Pelosi R, Chiumello D, Pedotti A, Gattinoni L.
Opto-electronic plethysmography in intensive care patients. Am. J. Resp. Crit. Care Med., 161: 1546-1552, 2000
Dellacà RL, Aliverti A, Pelosi P, Carlesso E, Chiumello D, Pedotti A, Gattinoni L.
Estimation of end-expiratory lung volume variations by optoelectronic plethysmography. Crit. Care Med., 29(9):1807-11, 2001.


System znajduje również zastosowanie u pacjentów z urazami rdzenia kręgowego, gdzie służy do optymalizacji wentylacji mechanicznej, stymulacji nerwu przeponowego i funkcjonalnej stymulacji elektrycznej mięśni brzucha.

Źródła:
Kandare F, Exner G, Jeraj J, Aliverti A, Dellacà RL, Stanic U, Pedotti A, Jaeger R.
Breathing induced by abdominal muscle stimulation in individuals without spontaneous ventilation. Neuromodulation, 5(3): 180-185, 2002


W dziedzinie fizjologii oddechu, OEP jest wykorzystywany do badania działania i kontroli mięśni oddechowych, analizy zniekształceń klatki piersiowej oraz zmian objętości krwi podczas wysiłku – zarówno w warunkach naturalnych, jak i przy ograniczeniach przepływu wydechowego.

Źródła:
Aliverti A, Cala SJ, Duranti R, Ferrigno G, Kenyon CM, Pedotti A, Scano G, Sliwinski P, Macklem PT and Yan
S. Human Respiratory Muscle Actions and Control during Exercise. J. Appl. Physiol. 83(4): 1256-1269, 1997
Kenyon CM, Cala SJ, Yan S, Aliverti A, Scano G, Duranti R, Pedotti A and Macklem PT.
Rib Cage Mechanics during Quiet Breathing and Exercise in Humans. J. Appl. Physiol. 83(4): 1242-1255, 1997
Aliverti A, Iandelli I, Duranti R, Cala S, Kayser B, Kelly S, Misuri G, Pedotti A, Scano G, Sliwinski P, Yan S, Macklem PT.
Respiratory muscle dynamics and control during exercise with externally imposed expiratory flow-limitation. J. Appl. Physiol., 92(5): 1953-1963, 2002
Landelli I, Aliverti A, Kayser B, Dellacà RL, Cala S, Duranti R, Kelly S, Scano G, Sliwinski P, Yan S, Macklem PT, Pedotti A.
Determinants of exercise performance in normal men with externally imposed expiratory flow-limitation. J. Appl. Physiol., 92(5): 1943-1952, 2002