Keuhkojen elastrosonografia COPD:n ja fibroosin diagnosoinnissa ja kerrostumisessa (ELAS-P-1)

Johdanto

Krooninen obstruktiivinen keuhkosairaus (COPD) on yleinen hengitystiesairaus, jolle on tunnusomaista palautumaton uloshengitysilmavirran rajoitus, johon liittyy keuhkoputkien hyperinflaatio ja ilmaluukku, mikä vähentää keuhkojen ja rintakehän myöntymistä, ja jolle on tunnusomaista krooninen tulehdus, johon liittyy keuhkojen keuhkovaurioita (GOLD Guidelines 2019; Singh). P et al 2019; Bagdonas E et al 2015).

Viimeisen vuosikymmenen aikana vuodekeuhkojen ultraäänitutkimus (LUS) on saavuttanut nopeasti suosiota hengityselinten sairauksien erotusdiagnoosissa, erityisesti akuuteissa olosuhteissa, tarkkuutensa, toistettavuutensa, nopeudensa ja monipuolisuutensa vuoksi, mikä tekee siitä ihanteellisen diagnostisen työkalun sisätautien ja geriatrinen ympäristö (Ticinesi A et al 2019).

Keuhkoahtaumatautiin ei liity mitään erityistä merkkiä LUS:ssa, joten akuutin pahenemisen yhteydessä, johon liittyy hengitysvajaus, se pysyy poissulkemisdiagnoosina (Lichtenstein D 2015). Sen sijaan keuhkojen toimintatestejä (eli spirometriaa) pidetään keuhkoahtaumatautien havaitsemisen kultaisena standarditestinä (GOLD Guidelines 2019).

Spirometria kärsii kuitenkin joistakin rajoituksista, joista suurin on sen riippuvuus tutkittavan yhteistyöstä, koska testin aikana on suoritettava oikea uloshengitys pakotettu liike, jonka hyväksyttävyys on rajoitettu (American Thoracic Society 1991; American Toracic Society 1995). Sellaisenaan sitä ei voida suorittaa potilaille, joilla on vaikea kognitiivinen ja fyysinen vamma. Lisäksi spirometria on vasta-aiheinen monissa tilanteissa, joita ponnistus voi pahentaa (esim. epävakaa kardiovaskulaarinen tila, äskettäinen sydäninfarkti, keuhkoembolia ja muut) (American Association for Respiratory Care 1996). Vaihtoehtoiset menetelmät keuhkoahtaumataudin tunnistamiseksi ja sen riskin kerrostaminen kliinisessä käytännössä ovat näin ollen erittäin toivottavia, mutta niitä ei ole vielä saatavilla.

Interstitiaalinen keuhkosairaus (ILD) edustaa laajaa valikoimaa keuhkosairauksia, joille on ominaista sidekudoksen kerrostuminen ja keuhkojen kuitujen uudelleenmuodostaminen, mikä aiheuttaa vakavan ja progressiivisen hengitystoiminnan menetyksen (Meyer KC 2017). Korkean resoluution tietokonetomografiaa (HRCT) pidetään tällä hetkellä kultaisena standardina ILD:n diagnosoinnissa ja seurannassa, mutta sen käytössä on huomioitava altistuminen ionisoivalle säteilylle (kutakin tutkimusta kohden on arvioitu kumulatiivinen annos noin 7 mSv, mikä vastaa kahta vuoden auringonvalolle altistuminen), mikä voi vaikuttaa tutkimuksen toistettavuuteen, korkeisiin kustannuksiin ja monissa sairaaloissa poissaoloon.

Lisäksi ILD:n pääasiallisen alveolaarisen osallisuuden vuoksi LUS voi näyttää vaihtelevan määrän B-linjoja, vaikka tämä on epäspesifinen artefakti, joka on yhteinen muille patologisille keuhkosairauksille (esim. sydämen vajaatoiminta, johon liittyy keuhkopöhö ja akuutti hengitysvaikeusoireyhtymä), ja keuhkopussin linjan paksuuntuminen yli 3 mm (Wohlgenannt S et al 2001).

Keuhkoahtaumatautien ja ILD:n patofysiologiset perusteet antavat olettaa, että näiden potilaiden keuhkoparenkyymi on normaalia jäykempää, mutta kliinisestä käytännöstä puuttuu vielä helppoja työkaluja keuhkoparenkyymin jäykkyyden mittaamiseen in vivo.

Elastografia on ultraäänitutkimusta täydentävä noninvasiivinen diagnostinen työkalu, joka arvioi reaaliajassa parenkymaalisen elastisuusasteen ja arvioi kudoksen mekaanisia ominaisuuksia (Gennisson JL et al 2013). Tällä hetkellä tätä tekniikkaa käytetään laajasti maksafibroosin tutkimiseen ja epäiltyjen rintojen, kilpirauhasen, munuaisten ja eturauhasen kyhmyjen ja leesioiden karakterisoimiseen (Gennisson JL et al 2013).

Tällä hetkellä vain yhdessä tutkimuksessa (Zhang X et al 2019) on tarkasteltu pinta-aaltoelalastografian roolia pinnallisen keuhkokudoksen elastisten ominaisuuksien mittaamisessa ILD-potilailla, mutta sen soveltamisesta keuhkoahtaumatautiin diagnostisiin tarkoituksiin tai keuhkoahtaumatautiin ei ole olemassa tutkimuksia. taudin puhkeamisriskin kerrostaminen tupakoitsijoilla.

Tämän tutkimuksen tavoitteena on arvioida LUS:iin integroidun venymäelastografian soveltuvuutta keuhkoahtaumatautien ja ILD:n riskin arvioinnissa ja diagnoosissa.

Tutkimushypoteesi

Tutkimuksen päähypoteesi on, että pinta-aaltovenymäelastografian käyttö rintakehän ultraäänitutkimuksen aikana pystyy erottamaan keuhkoahtaumatautia tai ILD:tä sairastavat koehenkilöt, joilla ei ole hengityselinsairauksia, dokumentoiden keuhkojen erilaiset jäykkyysominaisuudet. Toinen hypoteesi on, että aktiivisten tupakoitsijoiden tai pitkään savulle altistuneiden entisten tupakoitsijoiden keuhkojen jäykkyys on elastosonografisissa tutkimuksissa erilainen kuin terveiden tupakoimattomien keuhkojen. Lopuksi toinen hypoteesi on, että keuhkojen ultraäänitutkimuksella havaittu anatominen vaurio korreloi merkittävästi keuhkojen toimintakokeiden parametrien kanssa.

Tavoitteet

1. Keuhkojen parenkyyman jäykkyysominaisuuksien vertaaminen, mitattuna in vivo keuhkojen ultraäänellä, joka on integroitu pinta-aaltojännityksen elastografiaan, kolmessa eri ryhmässä: yksi ryhmä, jolla on todettu keuhkoahtaumatauti tai fibroosi, yksi ryhmä, jolla ei ole kroonisia keuhkosairauksia, mutta korkea riski saada kehittyvät keuhkoahtaumatauti (eli aktiiviset tupakoitsijat tai entiset tupakoitsijat) ja yksi ryhmä terveitä tupakoimattomia.
2. Todentaa keuhkojen parenkyymin jäykkyysominaisuuksien mahdolliset korrelaatiot pinta-aaltojännityselalastografialla mitattuna keuhkojen toimintakokeiden kanssa.

Opintojen suunnittelu

Yhden keskuksen kokeellinen diagnostinen tutkimus, ei voittoa eikä sisällä lääkkeitä.

Asetus

Tutkimus suoritetaan ja saatetaan päätökseen Parman yliopisto-sairaalan sisätautien ja kriittisen subakuutin hoidon yksikössä, Italiassa. Yksikkö on suuri sisätautialue (100 vuodepaikkaa vuodepotilaille), joka on tarkoitettu iäkkäiden potilaiden hoitoon. Siihen kuuluu myös avohoitoalue, jossa on saatavilla ultraääni- ja spirometriadiagnostiikkaresursseja. Tutkimukseen osallistuu sekä avo- että sairaalapotilaita.

Tutkimuspopulaatio

Mukaan otetaan satakolmekymmentäkahdeksan osallistujaa (46 per ryhmä). Keuhkoahtaumatauti-/fibroosiryhmällä on oltava anamnestinen kirjaa kroonisesta hengitystiesairauksista (COPD tai ILD), joka on vahvistettu viimeaikaisilla kuvantamis- ja/tai spirometrisilla löydöksillä. "Korkean riskin" ryhmään tulee kuulua aktiivisia tupakoitsijoita tai entisiä tupakoitsijoita, joilla on merkittävä altistuminen enintään 5 vuoden ajalle ja korkea keuhkoahtaumatautiriski GOLD Guidelines 2019 -ohjeiden mukaan. "Terve" ryhmä ei välttämättä ole koskaan tupakoinut eikä heillä ole kirjaa kroonisista hengitystiesairauksista. Poissuljetaan kaikki koehenkilöt, joilla on akuutti hengitysvajaus, joka ei salli tutkimustoimenpiteitä, kognitiivinen vajaatoiminta tai dementia, vakava liikkumisvamma, vakava hermo-lihassairaus, vakava sydämen vajaatoiminta, vakava munuaissairaus tai maksasairaus, syöpä tai tutkimusmenettelyjen noudattamatta jättäminen (poissulkemiskriteerit). yhteinen kaikille ryhmille).

Otoskooksi on asetettu 138 osallistujaa (46 per ryhmä) perustuen houkuttelevaan laskelmaan, jossa oletetaan, että keuhkojen elastografia ei ole huonompi kuin spirometria (herkkyys vähintään 10 %) COPD:n tai ILD:n havaitsemisessa (alfa = 0,05, tarkkuus 5%). Tarkka otoskoon laskeminen ei kuitenkaan ole mahdollista, koska kliiniset tiedot elastografian diagnostisesta merkityksestä keuhkoahtaumataudissa eivät ole täysin käytettävissä.

Opiskelumenettelyt

Osallistujat otetaan mukaan joko sairaala- tai avohoitoon edellyttäen, että he täyttävät kaikki kyseisen ryhmän osallistumiskriteerit ja että heillä ei ole mitään poissulkemiskriteereistä. Vapaaehtoisten ilmoittautumista tuetaan myös lentolehtisten ja julkisten ilmoitusten avulla.

Saatuaan kirjallisen tietoon perustuvan suostumuksen ja suostumuksen henkilötietojen hallintaan (Euroopan unionin GDPR-asetuksen 2016/679 mukaisesti), henkilökuntaan kuuluva lääkäri arvioi kaikki osallistujat, joka kerää henkilöhistoriaa ja kliinisiä perustietoja, jos niitä on saatavilla. Kerätyt tiedot sisältävät iän, hengityselinten sairauksien (erityisesti COPD ja ILD) esiintymisen tai puuttumisen, liitännäissairaudet, krooniset lääkehoidot, viimeisimmät laboratoriotutkimukset, raportit viimeisimmistä rintakehän kuvantamistutkimuksista, raportit viimeisimmistä keuhkojen toimintakokeista. Tupakointitottumuksia arvioidaan huolellisesti kiinnittäen erityistä huomiota tupakan ajoitukseen ja savukkeiden määrään.

Keuhkojen toimintakokeet suoritetaan sitten standardien ja kansainvälisesti tunnustettujen protokollien mukaisesti (American Association for Respiratory Care 1996) käyttämällä Carefusion MSC Body -spirometriä. FEV1 ja Tiffeneau-indeksi (FEV1/FVC) arvioidaan erityisesti.

Henkilökunnan lääkäri suorittaa keuhkojen ultraäänitutkimuksen Esaote Mylab Seven -ultraäänijärjestelmällä (Esaote, Genova, Italia), joka on varustettu venymäelastografiamoduulilla ElaXto©. Kaikki tutkimukset suoritetaan kuperalla 3,5-5 MHz:n mittapäällä osallistuja istuma-asennossa ja tarkastaja hänen takanaan.

Ensin lääkäri suorittaa rutiininomaisen B-moodin keuhkojen ultraäänitutkimuksen, jossa tutkitaan molemmat keuhkot sulkeakseen pois muut sairaudet, jotka voisivat vaikuttaa keuhkojen ja rintakehän mukautumiseen ja keuhkojen parenkyymin elastisuuteen. Sitten lääkäri aktivoi elastografiamoduulin ja painaa vähän kuperaa anturia ranteella ultraäänidetektorin mukaan saadakseen värianalyysiin sopivia elastografiakuvia. Elastografiakuvat koostuvat itse asiassa punaisen, vihreän ja sinisen värien sekoituksesta, jonka yhdistelmä on ilmaus tutkittavan parenkyymin jäykkyydestä. Tutkija suorittaa systemaattisen bilateraalisen skannauksen aloittaen keuhkojen takaosasta, kahdesta kylkiluiden välisestä tilasta pallean yläpuolella ja hankkien kummaltakin puolelta kaksi kuvaa, peruskuvan ja apikaalisen. Tämän jälkeen tutkija siirtyy keuhkojen lateraalisille alueille, turvakolmion pohjalle, hankkien kaksi muuta kuvaa, tyvikuvan ja apikaalisen, ja lopuksi keuhkojen etualueille, kolmanteen kylkiluiden väliseen tilaan, joka sijaitsee solkiluun keskiviivalla. oikealla puolella ja toisessa kylkiluonvälisessä välilyönnissä keskisolkiluun linjalla vasemmalla puolella (sydänalueen välttämiseksi), ottamalla kaksi muuta kuvaa, tyvikuva ja apikaalinen, yhteensä 12 skannausta osallistujaa kohti.

Elastografiakuvat arkistoidaan ultraäänijärjestelmään ja analysoidaan sen jälkeen jälkikäsittelyssä erityisellä ElaXto©-ultraääniohjelmistolla. Tämän ohjelmiston avulla on mahdollista mitata laadullisesti kudosten elastisuuden ja jäykkyyden prosenttiosuus.

Jokaisen kuvan jäykkyysprosentti mitataan 20 %:ksi kolmella kiinnostavalla alueella käyttämällä manuaalista jäljitystä:

• Tutkitun keuhkojen parenkyymin kokonaispinta-ala (pois lukien ihonalainen ja lihaskudos, joka sijaitsee pleuraviivan yläpuolella);
• Keuhkojen parenkyymin pinnallinen puolisko tutkittu alue (noin 3-4 cm keuhkopussin alapuolelle asti);
• Keuhkojen parenkyymin syvä puolisko tutkittu alue (3-4 cm syvyydestä kuvan alarajaan).

Kolmen erilaisen jäykkyysmitan käyttö jokaisessa kuvassa varmistaa tutkitun keuhkoparenkyymin yleisen jäykkyyden sekä mahdolliset alueelliset erot pinnallisen ja syvän keuhkojen välillä. Itse asiassa keuhkoahtaumatautiin odotetaan liittyvän pääasiassa keuhkojen parenkyymin syvempiä osia, koska se on pohjimmiltaan pienten hengitysteiden sairaus, kun taas ILD:n odotetaan liittyvän pääasiassa pinnallisiin keuhkoparenkyymiin (subpleuraalinen fibroosi). Jokaiselle kuvalle saadaan kvalitatiivinen kimmoindeksi ja kvantitatiivinen jäykkyysindeksi.

Kaikki osallistujien tutkimukset suoritetaan saman päivän aikana.

Tilastollinen analyysi

Tiedot ilmaistaan ​​mediaani- ja kvartiilivälinä tai keskiarvona plus/miinus standardipoikkeama muuttujan jakauman mukaan. Elastografiaparametreja verrataan kolmen tutkimusryhmän välillä ANCOVA- ja Bonferroni-testin avulla. Spirometristen ja elastografisten parametrien välisiä korrelaatioita arvioidaan Pearsonin korrelaatioindeksillä.

Eettiset ongelmat

Spirometria ja elastosonografia ovat kaksi turvallista tutkimusta, jotka eivät aiheuta erityistä riskiä osallistujille. Kaikki toimenpiteet noudattavat hyvän kliinisen käytännön ja Helsingin julistuksen periaatteita. Tietoja käsitellään voimassa olevan Euroopan unionin lainsäädännön mukaisesti.