Variabilità della funzione polmonare nei bambini e negli adolescenti (LUV)

Sfondo

L'asma rappresenta la più comune malattia cronica dell'infanzia e dell'adolescenza e un'importante causa di morbilità in tutto il mondo. La malattia è caratterizzata da episodi di ostruzione reversibile delle vie aeree (riacutizzazioni), associati a sintomi specifici (respiro sibilante, dispnea, tosse, costrizione toracica) e diminuzione del picco di flusso espiratorio (PEF) e del volume espiratorio forzato a 1 secondo (FEV1). Tuttavia, questi cambiamenti spirometrici si verificano in parallelo con il deterioramento clinico, presentando così una capacità limitata di prevedere l'esacerbazione della malattia.

Sia il PEF che il FEV1 dimostrano una significativa variabilità giornaliera, ovvero fluttuazione circadiana e/o giornaliera dei valori misurati. Nei soggetti sani il pattern di queste fluttuazioni rimane costante per lunghi periodi di tempo (settimane, mesi), al contrario dei pazienti asmatici in cui la variabilità del PEF e del FEV1 è aumentata, soprattutto prima delle riacutizzazioni quando si perde il controllo della malattia. Pertanto, l'analisi della variabilità del PEF e del FEV1 è stata utilizzata nella ricerca per valutare l'efficacia del trattamento, riconoscere i pazienti ad alto rischio e prevedere le riacutizzazioni dell'asma.

Nella pratica clinica, invece, la valutazione della variabilità del PEF e del FEV1 richiede misurazioni almeno giornaliere con appositi dispositivi, registrazione in diari e valutazione periodica dei dati da parte dei medici curanti. Il processo può rivelarsi sia complicato che dispendioso in termini di tempo, riducendo così l'adesione dei pazienti soprattutto nel caso di bambini e adolescenti asmatici. Inoltre, la revisione periodica delle misurazioni può ostacolare la previsione di riacutizzazione, poiché il momento della valutazione potrebbe non coincidere con i cambiamenti nella variabilità della funzione polmonare che caratterizzano la perdita del controllo dell'asma.

Negli ultimi anni, i progressi tecnologici nel campo dei biosensori e dei microprocessori hanno permesso lo sviluppo di spirometri portatili affidabili, a basso costo, in grado di connettersi con i più moderni telefoni cellulari (smartphone) e monitorare i parametri di funzionalità polmonare in tempo reale e da una distanza. L'uso di tali dispositivi può superare la maggior parte delle suddette barriere nel monitoraggio dei parametri di funzionalità polmonare a lungo termine.

Attualmente, vi è una scarsità di dati sulla variabilità del PEF e del FEV1 nei bambini e negli adolescenti con asma. Tali dati migliorerebbero la nostra comprensione della malattia e permetterebbero lo sviluppo di strumenti integrati per valutare il livello di controllo dell'asma e il rischio di future riacutizzazioni

Obiettivi

Gli obiettivi dello studio sono:

1. Valutazione della variabilità del PEF e del FEV1 in bambini e adolescenti sani: definizione del range normale di fluttuazione giornaliera del PEF e del FEV1 e dei parametri che possono influenzarlo

2. Valutazione della variabilità del PEF e del FEV1 nei bambini e negli adolescenti con asma: differenze rispetto ai soggetti sani e definizione dei cambiamenti specifici prima della riacutizzazione

   Metodi

   A. Popolazione studiata

   Lo studio includerà due coorti:

   1. Bambini e adolescenti sani di età compresa tra 6 e 18 anni (N=100) per la valutazione della normale variabilità del PEF e del FEV1 (obiettivo n. 1).
   2. Bambini e adolescenti di età compresa tra 6 e 18 anni con diagnosi di asma [2] (N=100) per la valutazione della variabilità del PEF e del FEV1 negli asmatici (obiettivo n. 2).

   B. Misurazioni della funzionalità polmonare

   un. Dispositivo: le misurazioni di PEF e FEV1 saranno eseguite utilizzando uno spirometro portatile approvato dalla FDA (Spirobank Smart, MIR, Roma, Italia), con una turbina digitale bidirezionale usa e getta (intervallo di flusso ±16 L/s, precisione del volume ±3% o 50 mL, accuratezza del flusso: ±5% o 200 mL/s, resistenza dinamica <0,5 cm H2O/L/s), in grado di connettersi allo smartphone tramite Bluetooth® utilizzando un'applicazione freeware dedicata (iSpirometry, MIR, Roma, Italia). Ogni partecipante riceverà il suo spirometro personale. Verranno fornite informazioni dettagliate sull'uso e la manutenzione del dispositivo (brochure e risorse online).

   b. Misurazioni: la tecnica corretta per le misurazioni del PEF e del FEV1 (standard ERS/ATS) sarà dimostrata da uno degli investigatori al momento dell'arruolamento. Saranno inoltre fornite informazioni dettagliate sulla tecnica (brochure e risorse online). Le misurazioni verranno eseguite due volte al giorno tra le 07:00-09:00 e le 19:00-21:00, per un periodo di 3 mesi.

   c. Le misurazioni completate (formato pdf crittografato) verranno inviate via e-mail a un database centrale dai partecipanti o dai loro genitori.

   d. Monitoraggio: l'adesione dei partecipanti sarà monitorata continuamente. Gli investigatori informeranno i partecipanti in caso di misurazioni perse o tecnica inappropriata.

   C. Analisi della variabilità

   La variabilità del PEF e del FEV1 sarà valutata da:

   un. Il coefficiente di variazione b. Detrended Fluctuation Analysis (DFA), un metodo che è stato ampiamente utilizzato per lo studio della correlazione intrinseca all'interno di serie temporali.14 Inizialmente, la radice quadrata della serie temporale [F(n)] viene calcolata per segmenti di diversa lunghezza (temporale) n. Una relazione lineare nel grafico logaritmico F (n) - log (n) indica l'esistenza di un'architettura frattale nella scalatura dei dati specifici, mentre la pendenza a della linea descrive il modello delle fluttuazioni a lungo termine.14 Un cambiamento nella variabilità giornaliera di PEF o FEV1 si traduce in una deviazione simultanea dal valore a predeterminato.6 Questa deviazione può essere facilmente rilevata e quantificata. È stato dimostrato che l'entità di una deviazione riflette la probabilità di esacerbazione dell'asma entro il mese successivo.6 c. L'analisi della variabilità sarà eseguita in ambiente MatLab (MathWorks, Inc., Natick, MA, USA).

   D. Dati aggiuntivi Verranno registrate anche le caratteristiche dei pazienti (età, sesso, funzione polmonare al basale, allergia, comorbidità, farmaci, ecc.). Questi parametri saranno inclusi nei modelli di regressione per esplorare il loro effetto sul pattern di variabilità del PEF e del FEV1.

   E. Statistiche Tutte le analisi saranno eseguite con il software IBM SPSS versione 25.0 (IBM Corp., Armonk, NY).

   F. Tempistica La durata prevista dello studio è di 24 mesi. • Parte I: Valutazione della variabilità del PEF e del FEV1 in bambini e adolescenti sani Durata: 9 mesi (gennaio - settembre 2020).

   Misurazioni PEF e FEV1 da 100 partecipanti (3 mesi ciascuno)

   • Parte II: Valutazione della variabilità del PEF e del FEV1 in bambini e adolescenti asmatici Durata: 15 mesi (ottobre 2020 - dicembre 2021). Misurazioni PEF e FEV1 da 100 partecipanti (3 mesi ciascuno)

   G. Etica Lo studio rispetterà le norme e gli standard di buona pratica medica. I partecipanti riceveranno un numero di studio univoco e nessun dato personale verrà registrato. Le misurazioni verranno inviate via e-mail in formato pdf crittografato. Il consenso informato scritto dei genitori sarà ottenuto prima dell'iscrizione. Anche i bambini di età >12 anni forniranno un consenso scritto. Lo studio è stato approvato dal Comitato Etico dell'Ospedale Universitario di Patrasso, in Grecia (decisione n. 329/02-04-2019).