Lunge-elastrosonografi i diagnose og stratificering af KOL og fibrose (ELAS-P-1)

Introduktion

Kronisk obstruktiv lungesygdom (KOL) er en almindelig luftvejssygdom karakteriseret ved irreversibel ekspiratorisk luftstrømsbegrænsning med bronkial hyperinflation og luftindfangning, hvilket forårsager en reduktion af lunge- og thorax compliance, karakteriseret ved kronisk inflammation med emfysematøs ødelæggelse af lungerne (GOLD Guidelines; P et al 2019; Bagdonas E et al 2015).

I det sidste årti har bedside lunge-ultralyd (LUS) hurtigt vundet popularitet til differentialdiagnostik af luftvejssygdomme, især i akutte situationer, for dets nøjagtighed, repeterbarhed, hurtighed og alsidighed, der gør det til det ideelle diagnostiske værktøj i intern medicin og geriatriske omgivelser (Ticinesi A et al 2019).

KOL er ikke forbundet med noget specifikt tegn på LUS, så det i en sammenhæng med akut forværring med respirationssvigt forbliver en udelukkelsesdiagnose (Lichtenstein D 2015). I stedet betragtes lungefunktionstests (dvs. spirometri) som guldstandardtesten for KOL-detektion (GOLD Guidelines 2019).

Spirometri lider dog af nogle begrænsninger, hvoraf den vigtigste er dens afhængighed af forsøgspersonens samarbejde, fordi det under testen er nødvendigt at udføre en korrekt ekspiratorisk tvungen manøvre med begrænsede acceptabilitetsstandarder (American Thoracic Society 1991; American Toracic Society 1995). Som sådan kan det ikke udføres hos patienter med svær kognitiv og fysisk svækkelse. Desuden er spirometri kontraindiceret under mange tilstande, som kan forværres af indsatsen (dvs. ustabil kardiovaskulær status, nyligt myokardieinfarkt, lungeemboli og andet) (American Association for Respiratory Care 1996). Alternative metoder til identifikation af KOL og stratificering af dens risiko i klinisk praksis er derfor yderst ønskværdige, men utilgængelige til dato.

Interstitiel lungesygdom (ILD) repræsenterer en bred vifte af lungepatologier karakteriseret ved bindevævsaflejring og fibrøs remodellering af lungerne, hvilket forårsager et alvorligt og progressivt tab af respiratorisk funktion (Meyer KC 2017). Computertomografi med høj opløsning (HRCT) betragtes i øjeblikket som den gyldne standard inden for diagnosticering og overvågning af ILD, men i brugen heraf er det nødvendigt at overveje eksponeringen for ioniserende stråling (den kumulative dosis for hver undersøgelse er estimeret omkring 7mSv, svarende til to års eksponering for sollys), hvilket kan påvirke gentageligheden af ​​undersøgelsen, de høje omkostninger og utilgængeligheden på mange hospitaler.

På grund af hovedalveolær involvering i ILD kan LUS desuden vise et variabelt antal B-linjer, selvom dette er en ikke-specifik artefakt, der er fælles for andre patologiske lungetilstande (dvs. hjertesvigt med lungeødem og akut respiratory distress syndrome) og en fortykkelse af pleuralinjen større end 3 mm (Wohlgenannt S et al 2001).

Patofysiologisk grundlag for KOL og ILD gør det muligt at antage, at lungeparenkym hos disse patienter er stivere end det normale, men nemme værktøjer til måling af lungeparenkymstivhed in vivo mangler stadig i klinisk praksis.

Elastografi er et ikke-invasivt diagnostisk værktøj, komplementært til ultralyd, der i realtid vurderer den parenkymale elasticitetsgrad og evaluerer vævets mekaniske egenskaber (Gennisson JL et al 2013). I øjeblikket er denne teknik meget brugt til at studere leverfibrose og karakterisere mistænkelige knuder og læsioner i bryst, skjoldbruskkirtel, nyre og prostata (Gennisson JL et al. 2013).

På nuværende tidspunkt har kun én undersøgelse (Zhang X et al. 2019) overvejet rollen af ​​overfladebølgeelastografi i måling af de elastiske egenskaber af overfladisk lungevæv hos patienter med ILD, men der er ikke undersøgelser vedrørende dets anvendelse i KOL til diagnostiske formål eller for stratificering af risikoen for debut af sygdommen hos rygere.

Formålet med denne undersøgelse er at evaluere anvendeligheden af ​​belastningselastografi, integreret med LUS, i vurderingen af ​​risikoen og diagnosticeringen af ​​KOL og ILD.

Undersøg hypotese

Hovedhypotesen for undersøgelsen er, at brugen af ​​overfladebølgebelastningselastografi under udførelsen af ​​en thorax ultralydsundersøgelse er i stand til at skelne mellem personer, der lider af KOL eller ILD, og ​​forsøgspersoner, der ikke har luftvejssygdomme, hvilket dokumenterer forskellige stivhedsegenskaber i lungerne. En anden hypotese er, at lungerne hos aktive rygere eller tidligere rygere med en lang eksponering for røg udviser et andet stivhedsmønster end lungerne hos raske ikke-rygere ved elastosonografiske undersøgelser. Endelig er en anden hypotese, at den anatomiske skade påvist ved lunge-ultralyd er signifikant korreleret med parametre for lungefunktionstests.

Mål

1. At sammenligne stivhedsegenskaberne af lungeparenkym, målt in vivo ved lunge-ultralyd integreret med overfladebølgebelastningselastografi, på tværs af tre forskellige grupper af forsøgspersoner: én gruppe med etableret diagnose af KOL eller fibrose, én gruppe uden kroniske lungesygdomme, men høj risiko for udvikle KOL (dvs. aktive rygere eller tidligere rygere) og en gruppe raske ikke-rygere.
2. For at verificere de mulige korrelationer af stivhedsegenskaber af lungeparenkym, målt ved overfladebølgebelastningselastografi, med lungefunktionstests.

Studere design

Single-center eksperimentel diagnostisk undersøgelse, ingen profit og ikke involverer medicin.

Indstilling

Undersøgelsen vil blive udført og afsluttet på Internal Medicine and Critical Subacute Care Unit ved Parma University-Hospital, Italien. Enheden er et stort internmedicinsk område (100 senge til indlagte patienter) dedikeret til pleje af ældre patienter. Det omfatter også et ambulant område, hvor ultralyds- og spirometridiagnostiske ressourcer er tilgængelige. Både indlagte og ambulante patienter vil blive inddraget i undersøgelsen.

Studiepopulation

Et hundrede og otteogtredive deltagere vil blive tilmeldt (46 pr. gruppe). KOL/fibrose-gruppen skal have en anamnestisk registrering af kronisk luftvejssygdom (KOL eller ILD), bekræftet af nyere billeddiagnostik og/eller spirometriske fund. "Højrisiko"-gruppen skal bestå af aktive rygere eller tidligere rygere med betydelig eksponering tilbage til højst 5 år og høj risiko for KOL i henhold til GULD-retningslinjerne 2019. Den "raske" gruppe må aldrig have røget og har ingen registrering af kroniske luftvejssygdomme. Udelukket vil være alle forsøgspersoner med akut respirationssvigt, der ikke tillader at gennemgå undersøgelsesprocedurer, kognitiv svækkelse eller demens, alvorlig mobilitetshandicap, svære neuromuskulære sygdomme, alvorlig hjertesvigt, svær nyre- eller leversygdom, cancer eller manglende overholdelse af undersøgelsesprocedurer (eksklusionskriterier) fælles for alle grupper).

Stikprøvestørrelsen er sat til 138 deltagere (46 pr. gruppe) baseret på en fristende beregning, der antager, at lungeelastografi ikke er mindreværdig sammenlignet med spirometri (følsomhed ikke lavere end 10%) ved påvisning af KOL eller ILD (alfa=0,05, præcision 5 %). En præcis prøvestørrelsesberegning er imidlertid ikke mulig på grund af det fuldstændige fravær af kliniske data om den diagnostiske relevans af elastografi ved KOL.

Studieprocedurer

Deltagerne vil blive indskrevet enten på døgn- eller ambulant basis, forudsat at de opfylder alle inklusionskriterier for den respektive gruppe, og at de ikke har nogen af ​​eksklusionskriterierne. Tilmeldingen af ​​frivillige vil også blive understøttet af brugen af ​​flyers og offentlige opslag.

Efter at have indhentet skriftligt informeret samtykke og samtykke til håndtering af persondata (i henhold til EU's GDPR-forordning 2016/679), vil alle deltagere blive evalueret af en personalelæge, der indsamler personlig historie og grundlæggende kliniske data, hvis de er tilgængelige. Indsamlede data vil omfatte alder, tilstedeværelse eller fravær af luftvejssygdomme (især KOL og ILD), komorbiditeter, kroniske lægemiddelbehandlinger, seneste laboratorieundersøgelser, rapporter om seneste brystbilleddiagnostiske undersøgelser, rapporter om seneste lungefunktionstest. Rygevaner vil blive nøje vurderet, med særlig opmærksomhed på timingen af ​​vanen og mængden af ​​cigaretter.

Lungefunktionstests vil derefter blive udført efter standard og internationalt anerkendte protokoller (American Association for Respiratory Care 1996) ved at bruge et Carefusion MSC Body spirometer. FEV1 og Tiffeneau Index (FEV1/FVC) vil blive vurderet særligt.

Lungeultralyd vil derefter blive udført af en personalelæge ved hjælp af et Esaote Mylab Seven ultralydssystem (Esaote, Genova, Italien), udstyret med strain elastography modulet ElaXto©. Undersøgelserne vil alle blive udført ved hjælp af en konveks 3,5-5 mHz sonde, med deltageren i siddende stilling og eksaminator bag ham eller hende.

Først vil lægen udføre en rutinemæssig B-mode lunge-ultralyd, udforske begge lunger for at udelukke andre sygdomme, som kan påvirke pulmonal og thorax compliance og lungeparenkymelasticitet. Derefter vil lægen aktivere elastografimodulet og udføre små kompressioner på den konvekse sonde med håndleddet, ifølge ultralydsdetektor, for at opnå elastografibilleder, der er egnede til farveanalyse. Elastografibilleder er nemlig sammensat af en blanding af røde, grønne og blå farver, hvis kombination er et udtryk for stivheden af ​​det undersøgte parenkym. Undersøgeren vil udføre en systematisk bilateral scanning, begyndende fra posteriore lungeområder, to interkostale rum over diafragma og tage to billeder for hver side, en basal og en apikal. Undersøgeren vil derefter bevæge sig til lunge-laterale regioner, til bunden af ​​sikkerhedstrekanten, og tage to andre billeder, et basalt og et apikalt, og til sidst til lungeforreste regioner, ved det tredje interkostale rum på den midterste klavikulære linje på højre side og ved det andet interkostale mellemrum på den midterste klavikulære linje på venstre side (for at undgå hjerteområdet), idet der tages to andre billeder, et basalt og et apikalt, for i alt 12 scanninger pr. deltager.

Elastografibilleder vil blive arkiveret på ultralydssystem og efterfølgende analyseret i efterbehandling på den specifikke ultralydssoftware ElaXto©. Gennem denne software er det muligt kvalitativt at måle procentdelen af ​​vævets elasticitet og stivhed.

For hvert billede vil procentdelen af ​​stivhed, med en stivhedstærskel sat til 20 %, måles i tre områder af interesse ved at bruge den manuelle sporing:

• Det samlede areal af lungeparenkym udforsket (eksklusive subkutant og muskulært væv placeret over pleuralinjen);
• Den overfladiske halvdel af lungeparenkym udforsket område (indtil ca. 3-4 cm under pleuralinjen);
• Den dybe halvdel af lungeparenkym udforsket område (fra 3-4 cm dybde indtil den nedre grænse af billedet).

Brugen af ​​tre forskellige stivhedsmål for hvert billede sikrer at fremhæve den overordnede stivhed af det udforskede lungeparenkym, såvel som potentielle regionale forskelle mellem de overfladiske og de dybe lungeplaner. Faktisk forventes KOL hovedsageligt at involvere dybere dele af lungeparenkym, som dybest set er en sygdom i små luftveje, mens ILD hovedsageligt forventes at involvere overfladiske planer om lungeparenkym (subpleural fibrose). For hvert billede opnås et kvalitativt elasticitetsindeks og et kvantitativt stivhedsindeks.

Alle undersøgelser af deltagere vil blive udført samme dag.

Statistisk analyse

Data vil blive udtrykt som median og interkvartilområde eller middel plus/minus standardafvigelse, i henhold til variabel fordeling. Elastografiparametre vil blive sammenlignet på tværs af de tre undersøgelsesgrupper ved hjælp af ANCOVA og Bonferroni test. Korrelationerne mellem spirometriske og elastografiske parametre vil blive vurderet ved Pearson korrelationsindeks.

Etiske problemer

Spirometri og elastosonografi er to sikre undersøgelser, der ikke indebærer nogen specifik risiko for deltagerne. Alle procedurer følger principperne for god klinisk praksis og Helsinki-erklæringen. Data vil blive behandlet i overensstemmelse med gældende EU-lovgivning.