Élastrosonographie pulmonaire dans le diagnostic et la stratification de la MPOC et de la fibrose (ELAS-P-1)

Introduction

La maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC) est une maladie respiratoire courante caractérisée par une limitation irréversible du débit d'air expiratoire avec hyperinflation bronchique et piégeage d'air, entraînant une réduction de la compliance pulmonaire et thoracique, caractérisée par une inflammation chronique avec destruction emphysémateuse des poumons (GOLD Guidelines 2019 ; Singh P et al 2019 ; Bagdonas E et al 2015).

Au cours de la dernière décennie, l'échographie pulmonaire au chevet du patient (LUS) a rapidement gagné en popularité pour le diagnostic différentiel des maladies respiratoires, en particulier dans le cadre aigu, pour sa précision, sa répétabilité, sa rapidité et sa polyvalence qui en font l'outil de diagnostic idéal en médecine interne et milieu gériatrique (Ticinesi A et al 2019).

La BPCO n'est associée à aucun signe spécifique au SLU, de sorte que, dans un contexte d'exacerbation aiguë avec insuffisance respiratoire, elle reste un diagnostic d'exclusion (Lichtenstein D 2015). Au lieu de cela, les tests de la fonction pulmonaire (c'est-à-dire la spirométrie) sont considérés comme le test de référence pour la détection de la MPOC (GOLD Guidelines 2019).

Cependant, la spirométrie souffre de certaines limites, la majeure étant sa dépendance à la coopération du sujet, car lors du test il est nécessaire d'effectuer une manœuvre forcée expiratoire correcte avec des normes d'acceptabilité restreintes (American Thoracic Society 1991 ; American Toracic Society 1995). En tant que tel, il ne peut pas être pratiqué chez les patients présentant une déficience cognitive et physique sévère. De plus, la spirométrie est contre-indiquée dans de nombreuses conditions qui peuvent être aggravées par l'effort (c. état cardiovasculaire instable, infarctus du myocarde récent, embolie pulmonaire et autres) (American Association for Respiratory Care 1996). Des méthodes alternatives d'identification de la BPCO et de stratification de son risque dans la pratique clinique sont donc hautement souhaitables, mais indisponibles à ce jour.

La maladie pulmonaire interstitielle (MPI) représente un large éventail de pathologies pulmonaires caractérisées par un dépôt de tissu conjonctif et un remodelage fibreux des poumons, entraînant une perte sévère et progressive de la fonction respiratoire (Meyer KC 2017). La tomodensitométrie à haute résolution (HRCT) est actuellement considérée comme l'étalon-or dans le diagnostic et le suivi de l'ILD, mais, dans son utilisation, il est nécessaire de prendre en compte l'exposition aux rayonnements ionisants (la dose cumulée pour chaque examen est estimée à environ 7 mSv, soit l'équivalent de deux années d'exposition au soleil), ce qui peut affecter la répétabilité de l'examen, le coût élevé et l'indisponibilité dans de nombreux hôpitaux.

De plus, en raison de l'implication alvéolaire principale dans l'ILD, le LUS peut montrer un nombre variable de lignes B, même s'il s'agit d'un artefact non spécifique commun à d'autres affections pulmonaires pathologiques (c. insuffisance cardiaque avec œdème pulmonaire et syndrome de détresse respiratoire aiguë), et un épaississement de la ligne pleurale supérieur à 3 mm (Wohlgenannt S et al 2001).

Les bases physiopathologiques de la BPCO et de la PID permettent de supposer que le parenchyme pulmonaire de ces patients est plus rigide que la normale, mais des outils simples pour mesurer la rigidité du parenchyme pulmonaire in vivo font encore défaut dans la pratique clinique.

L'élastographie est un outil de diagnostic non invasif, complémentaire à l'échographie, qui évalue en temps réel le degré d'élasticité parenchymateuse, en évaluant les propriétés mécaniques des tissus (Gennisson JL et al 2013). Actuellement, cette technique est largement utilisée pour étudier la fibrose hépatique et caractériser les nodules suspects et les lésions du sein, de la thyroïde, des reins et de la prostate (Gennisson JL et al 2013).

À l'heure actuelle, une seule étude (Zhang X et al 2019) a examiné le rôle de l'élastographie à ondes de surface dans la mesure des propriétés élastiques du tissu pulmonaire superficiel chez les patients atteints de PID, mais il n'y a pas d'études concernant son application dans la MPOC à des fins de diagnostic ou pour stratifier le risque d'apparition de la maladie chez les fumeurs.

Le but de cette étude est d'évaluer l'applicabilité de l'élastographie de contrainte, intégrée au LUS, dans l'évaluation du risque et le diagnostic de la MPOC et de l'ILD.

Hypothèse de l'étude

L'hypothèse principale de l'étude est que l'utilisation de l'élastographie de déformation à ondes de surface lors de l'exécution d'une échographie thoracique est capable de différencier les sujets souffrant de BPCO ou d'ILD et les sujets qui n'ont pas de maladies respiratoires, documentant différentes propriétés de rigidité des poumons. Une autre hypothèse est que les poumons de fumeurs actifs ou d'anciens fumeurs ayant une longue exposition à la fumée présentent un schéma de rigidité différent de celui des poumons de non-fumeurs en bonne santé lors des examens élastosonographiques. Enfin, une autre hypothèse est que les dommages anatomiques détectés par l'échographie pulmonaire sont significativement corrélés avec les paramètres des tests de la fonction pulmonaire.

Objectifs

1. Comparer les propriétés de rigidité du parenchyme pulmonaire, mesurées in vivo par échographie pulmonaire intégrée à l'élastographie de déformation par onde de surface, dans trois groupes différents de sujets : un groupe avec un diagnostic établi de BPCO ou de fibrose, un groupe sans maladie pulmonaire chronique mais à haut risque de développer une MPOC (c.-à-d. fumeurs actifs ou ex-fumeurs) et un groupe de non-fumeurs en bonne santé.
2. Vérifier les corrélations possibles des propriétés de rigidité du parenchyme pulmonaire, telles que mesurées par élastographie de déformation des ondes de surface, avec des tests de la fonction pulmonaire.

Étudier le design

Étude diagnostique expérimentale monocentrique, sans but lucratif et sans médicament.

Paramètre

L'étude sera réalisée et achevée à l'unité de médecine interne et de soins subaigus critiques de l'hôpital universitaire de Parme, en Italie. L'unité est un vaste espace de médecine interne (100 lits d'hospitalisation) dédié à la prise en charge des patients âgés. Il comprend également une zone ambulatoire où des ressources diagnostiques en échographie et en spirométrie sont disponibles. Des patients hospitalisés et des patients externes seront impliqués dans l'étude.

Population étudiée

Cent trente-huit participants seront inscrits (46 par groupe). Le groupe MPOC / fibrose doit avoir un dossier anamnésique de maladie respiratoire chronique (MPOC ou MPI), confirmé par des résultats récents d'imagerie et / ou de spirométrie. Le groupe "à haut risque" doit être composé de fumeurs actifs ou d'ex-fumeurs avec une exposition significative datant de moins de 5 ans et à haut risque de BPCO selon les GOLD Guidelines 2019. Le groupe "en bonne santé" doit n'avoir jamais fumé et n'avoir aucun dossier de maladies respiratoires chroniques. Seront exclus tous les sujets souffrant d'insuffisance respiratoire aiguë ne permettant pas de suivre les procédures de l'étude, de troubles cognitifs ou de démence, d'un handicap moteur grave, de maladies neuromusculaires graves, d'une insuffisance cardiaque grave, d'une maladie rénale ou hépatique grave, d'un cancer ou d'un manque de conformité aux procédures de l'étude (critères d'exclusion commun à tous les groupes).

La taille de l'échantillon est fixée à 138 participants (46 par groupe) sur la base d'un calcul tentant supposant la non-infériorité de l'élastographie pulmonaire par rapport à la spirométrie (sensibilité non inférieure à 10 %) dans la détection de la MPOC ou de la PID (alpha=0,05, précision 5%). Cependant, un calcul précis de la taille de l'échantillon n'est pas possible en raison de l'absence totale de données cliniques sur la pertinence diagnostique de l'élastographie dans la BPCO.

Procédures d'étude

Les participants seront inscrits sur une base hospitalière ou ambulatoire, à condition qu'ils remplissent tous les critères d'inclusion pour le groupe respectif et qu'ils ne présentent aucun des critères d'exclusion. L'inscription des bénévoles sera également appuyée par l'utilisation de dépliants et d'avis publics.

Après avoir obtenu le consentement éclairé écrit et le consentement à la gestion des données personnelles (conformément au règlement RGPD 2016/679 de l'Union européenne), tous les participants seront évalués par un médecin du personnel recueillant les antécédents personnels et les données cliniques de base, le cas échéant. Les données recueillies comprendront l'âge, la présence ou l'absence de maladies respiratoires (en particulier la MPOC et la PID), les comorbidités, les traitements médicamenteux chroniques, les tests de laboratoire les plus récents, les rapports des examens d'imagerie thoracique les plus récents, les rapports des tests de la fonction pulmonaire les plus récents. Les habitudes tabagiques seront soigneusement évaluées, avec une attention particulière sur le moment de l'habitude et la quantité de cigarettes.

Des tests de la fonction pulmonaire seront ensuite effectués selon des protocoles standard et internationalement reconnus (American Association for Respiratory Care 1996), en utilisant un spiromètre Carefusion MSC Body. Le VEMS et l'indice de Tiffeneau (FEV1/FVC) seront particulièrement évalués.

L'échographie pulmonaire sera ensuite réalisée par un médecin du personnel, au moyen d'un échographe Esaote Mylab Seven (Esaote, Gênes, Italie), équipé du module d'élastographie de contrainte ElaXto©. Les examens seront tous effectués à l'aide d'une sonde convexe de 3,5 à 5 mHz, avec le participant en position assise et l'examinateur derrière lui.

Tout d'abord, le médecin effectuera une échographie pulmonaire de routine en mode B, explorant les deux poumons afin d'exclure d'autres maladies qui pourraient influencer la compliance pulmonaire et thoracique et l'élasticité du parenchyme pulmonaire. Ensuite, le médecin activera le module d'élastographie et effectuera de petites compressions sur la sonde convexe avec le poignet, selon le détecteur à ultrasons, pour obtenir des images d'élastographie adaptées à l'analyse des couleurs. Les images d'élastographie sont en effet composées d'un mélange de couleurs rouge, vert et bleu, dont la combinaison est l'expression de la raideur du parenchyme examiné. L'examinateur effectuera un balayage bilatéral systématique, en commençant par les zones pulmonaires postérieures, deux espaces intercostaux au-dessus du diaphragme, et en acquérant deux images pour chaque côté, une basale et une apicale. L'examinateur se déplacera ensuite vers les régions latérales pulmonaires, à la base du triangle de sécurité, acquérant deux autres images, une basale et une apicale, et enfin vers les régions pulmonaires antérieures, au niveau du troisième espace intercostal sur la ligne médio-claviculaire sur le côté droit et au deuxième espace intercostal sur la ligne médio-claviculaire du côté gauche (pour éviter la zone cardiaque), en acquérant deux autres images, une basale et une apicale, pour un total de 12 scans par participant.

Les images d'élastographie seront archivées sur échographe puis analysées en post-traitement sur le logiciel échographique spécifique ElaXto©. Grâce à ce logiciel, il est possible de mesurer qualitativement le pourcentage d'élasticité et de rigidité des tissus.

Pour chaque image, le pourcentage de rigidité, avec un seuil de rigidité fixé à 20 %, sera mesuré dans trois zones d'intérêt, en utilisant la trace manuelle :

• La surface totale du parenchyme pulmonaire explorée (à l'exclusion des tissus sous-cutanés et musculaires situés au-dessus de la ligne pleurale) ;
• La moitié superficielle du parenchyme pulmonaire zone explorée (jusqu'à environ 3-4 cm sous la ligne pleurale) ;
• La moitié profonde du parenchyme pulmonaire zone explorée (de 3 à 4 cm de profondeur jusqu'à la limite inférieure de l'image).

L'utilisation de trois mesures de rigidité différentes pour chaque image assure de mettre en évidence la rigidité globale du parenchyme pulmonaire exploré, ainsi que les différences régionales potentielles entre les plans pulmonaires superficiels et profonds. En fait, on s'attend à ce que la BPCO implique principalement des parties plus profondes du parenchyme pulmonaire, étant essentiellement une maladie des petites voies respiratoires, tandis que l'ILD devrait impliquer principalement des plans superficiels du parenchyme pulmonaire (fibrose sous-pleurale). Pour chaque image, un indice qualitatif d'élasticité et un indice quantitatif de rigidité seront obtenus.

Tous les examens des participants seront effectués au cours de la même journée.

analyses statistiques

Les données seront exprimées sous forme de médiane et d'intervalle interquartile ou de moyenne plus/moins l'écart-type, selon la distribution des variables. Les paramètres d'élastographie seront comparés dans les trois groupes d'étude au moyen d'ANCOVA et du test de Bonferroni. Les corrélations entre les paramètres spirométriques et élastographiques seront évaluées par l'indice de corrélation de Pearson.

Questions éthiques

La spirométrie et l'élastosonographie sont deux examens sûrs n'impliquant aucun risque particulier pour les participants. Toutes les procédures suivront les principes des bonnes pratiques cliniques et de la déclaration d'Helsinki. Les données seront traitées conformément à la législation en vigueur de l'Union européenne.