COPDと線維症の診断と層別化における肺エストロソノグラフィー (ELAS-P-1)

序章

慢性閉塞性肺疾患 (COPD) は、気管支の過膨張およびエアトラッピングを伴う不可逆的な呼気気流制限を特徴とする一般的な呼吸器疾患であり、肺および胸部コンプライアンスの低下を引き起こし、肺の気腫性破壊を伴う慢性炎症を特徴とします (GOLD ガイドライン 2019; Singh P et al 2019; Bagdonas E et al 2015)。

過去 10 年間で、ベッドサイド肺超音波検査 (LUS) は、呼吸器疾患の鑑別診断、特に急性期の設定で急速に人気を博し、その正確性、再現性、迅速性、汎用性により、内科および内科における理想的な診断ツールとなっています。高齢者の環境 (Ticinesi A et al 2019)。

COPD は LUS での特定の兆候とは関連していないため、呼吸不全を伴う急性増悪の状況では、除外診断のままです (Lichtenstein D 2015)。 代わりに、肺機能検査 (スパイロメトリー) が COPD 検出のゴールド スタンダード検査と見なされています (GOLD ガイドライン 2019)。

しかし、スパイロメトリーにはいくつかの制限があり、その主な原因は被験者の協力に依存していることです。これは、テスト中に、許容基準が制限された正しい強制呼気操作を実行する必要があるためです (American Thoracic Society 1991; American Toracic Society 1995)。 そのため、重度の認知障害や身体障害のある患者には実行できません。 さらに、肺活量測定は、努力によって悪化する可能性のある多くの状態で禁忌です (つまり、 不安定な心血管状態、最近の心筋梗塞、肺塞栓症など) (American Association for Respiratory Care 1996)。 したがって、COPD の同定と臨床診療におけるそのリスクの層別化の代替方法は非常に望ましいものですが、現在のところ利用できません。

間質性肺疾患 (ILD) は、肺の結合組織沈着および線維性リモデリングを特徴とする広範囲の肺病変を表し、重度かつ進行性の呼吸機能の喪失を引き起こします (Meyer KC 2017)。 高解像度コンピューター断層撮影法 (HRCT) は現在、ILD の診断と監視におけるゴールド スタンダードと見なされていますが、その使用においては、電離放射線被ばくを考慮する必要があります (各検査の累積線量は約 7 ミリシーベルトと推定され、2 ミリシーベルトに相当します)。これは、検査の再現性、高額な費用、および多くの病院で利用できないことに影響を与える可能性があります。

さらに、ILD には主に肺胞が関与しているため、LUS は、これが他の病的な肺の状態に共通する非特異的なアーティファクトであっても、さまざまな数の B ラインを表示できます (つまり、 肺水腫および急性呼吸窮迫症候群を伴う心不全)、および 3 mm を超える胸膜線の肥厚 (Wohlgenannt S et al 2001)。

COPD と ILD の病態生理学的根拠により、これらの患者の肺実質は正常なものよりも硬くなっていると推測できますが、in vivo での肺実質の硬さを測定するための簡単なツールは臨床診療ではまだ不足しています。

エラストグラフィは、超音波検査を補完する非侵襲的な診断ツールであり、組織の機械的特性を評価してリアルタイムで実質の弾性度を評価します (Gennisson JL et al 2013)。 現在、この技術は、肝線維症の研究や、乳房、甲状腺、腎臓、前立腺の疑わしい結節や病変の特徴付けに広く使用されています (Gennisson JL et al 2013)。

現在、ILD 患者の表面肺組織の弾性特性を測定する際の表面波エラストグラフィの役割を検討した研究は 1 つだけ (Zhang X et al 2019) ですが、COPD での診断目的または喫煙者における疾患発症リスクの層別化。

この研究の目的は、COPD および ILD のリスク評価と診断において、LUS と統合されたひずみエラストグラフィの適用性を評価することです。

仮説を研究する

この研究の主な仮説は、胸部超音波検査の実行中に表面波ひずみエラストグラフィを使用することで、COPD または ILD に罹患している被験者と呼吸器疾患を患っていない被験者を区別し、肺のさまざまな剛性特性を記録できるというものです。 別の仮説は、煙に長時間さらされているアクティブな喫煙者または元喫煙者の肺は、弾性超音波検査で健康な非喫煙者の肺とは異なる剛性パターンを示すというものです。 最後に、別の仮説は、肺の超音波検査によって検出された解剖学的損傷が、肺機能検査のパラメーターと有意に相関しているというものです。

目的

1. 肺実質の剛性特性を、表面波ひずみエラストグラフィと統合された肺超音波によって in vivo で測定された、被験者の 3 つの異なるグループ間で比較します。1 つのグループは COPD または線維症の診断が確立されています。 COPD (すなわち、アクティブな喫煙者または元喫煙者) を開発し、健康な非喫煙者の 1 つのグループ。
2. 表面波ひずみエラストグラフィーによって測定された肺実質の剛性特性と肺機能検査との可能な相関関係を検証すること。

研究デザイン

単一施設の実験的診断研究、利益なし、薬物を含まない。

設定

この研究は、イタリアのパルマ大学病院の内科および重症亜急性治療部門で実施および完了されます。 ユニットは、高齢患者のケアに特化した大規模な内科エリア（入院患者用ベッド 100 床）です。 また、超音波およびスパイロメトリーの診断リソースが利用できる外来エリアも含まれています。 入院患者と外来患者の両方が研究に参加します。

調査対象母集団

138名（1グループ46名）の参加者が登録されます。 COPD/線維症グループは、慢性呼吸器疾患 (COPD または ILD) の既往歴があり、最近の画像検査および/または肺活量測定所見によって確認されている必要があります。 「高リスク」グループは、GOLD ガイドライン 2019 によると、喫煙歴が 5 年以内で、COPD のリスクが高い現喫煙者または元喫煙者で構成されている必要があります。 「健康な」グループは、喫煙歴がなく、慢性呼吸器疾患の記録がない必要があります。 -研究手順を受けることを許可しない急性呼吸不全、認知障害または認知症、重度の運動障害、重度の神経筋疾患、重度の心不全、重度の腎臓または肝臓の疾患、癌、または研究手順へのコンプライアンスの欠如（除外基準全グループ共通）。

サンプルサイズは、COPDまたはILD（α=0.05、α=0.05、α=0.05、 精度 5%)。 ただし、COPD におけるエラストグラフィの診断関連性に関する臨床データが完全に存在しないため、正確なサンプル サイズの計算は不可能です。

研究手順

参加者は、それぞれのグループのすべての包含基準を満たし、除外基準のいずれも持っていないという条件で、入院または外来のいずれかで登録されます。 また、チラシや公告を活用してボランティアの登録を支援します。

書面によるインフォームド コンセントと個人データ管理への同意 (欧州連合の GDPR 規則 2016/679 による) を取得した後、すべての参加者はスタッフの医師によって評価され、利用可能な場合は個人の履歴と基本的な臨床データを収集します。 収集されたデータには、年齢、呼吸器疾患 (特に COPD および ILD) の有無、合併症、慢性薬物治療、最新の臨床検査、最新の胸部画像検査の報告、最新の肺機能検査の報告が含まれます。 喫煙習慣は、習慣のタイミングとタバコの量に特に注意して、慎重に評価されます。

その後、標準的かつ国際的に認められたプロトコル (American Association for Respiratory Care 1996) に従って、Carefusion MSC Body スパイロメーターを使用して、肺機能検査を実施します。 特に FEV1 と Tiffeneau Index (FEV1/FVC) が評価されます。

次に、ストレインエラストグラフィモジュールElaXto©を搭載したEsaote Mylab Seven超音波システム（Esaote、ジェノバ、イタリア）を使用して、スタッフの医師が肺の超音波検査を行います。 検査はすべて、参加者が座った状態で、検査官が後ろにいる状態で、凸型 3.5 ～ 5 mHz プローブを使用して実行されます。

まず、医師はルーチンの B モード肺超音波検査を実行し、肺と胸部のコンプライアンスと肺実質の弾力性に影響を与える可能性のある他の疾患を除外するために両方の肺を調べます。 次に、医師はエラストグラフィ モジュールを起動し、手首でコンベックス プローブを少し圧迫し、超音波検出器に従って、色分析に適したエラストグラフィ画像を取得します。 実際、エラストグラフィ画像は、赤、緑、青の色の組み合わせで構成されており、その組み合わせは、検査された実質の硬さを表しています。 審査官は、後肺領域、横隔膜の上の 2 つの肋間スペースから開始し、各側の 2 つの画像、基底 1 と頂端 1 を取得する、体系的な両側スキャンを実行します。 次に、検査官は、肺の外側領域、安全三角形の基部に移動し、他の 2 つの画像、基底画像と頂端画像を取得し、最後に肺前方領域に移動します。右側と左側の鎖骨中線の 2 番目の肋間スペースで (心臓領域を避けるため)、参加者ごとに合計 12 のスキャンのために、他の 2 つの画像、基底画像と先端画像を取得します。

エラストグラフィ画像は超音波システムでアーカイブされ、その後、特定の超音波ソフトウェア ElaXto© での後処理で分析されます。 このソフトウェアにより、組織の弾力性と剛性のパーセンテージを定性的に測定することが可能です。

手動トレースを使用して、画像ごとに、剛性のしきい値を 20% に設定した剛性のパーセンテージが、3 つの関心領域で測定されます。

• 調査した肺実質の総面積（胸膜線より上に位置する皮下および筋肉組織を除く）。
• 肺実質の表面半分を探索した領域 (胸膜線の下約 3 ～ 4 cm まで)。
• 肺実質の深部半分が領域を探索しました (深さ 3 ～ 4 cm から画像の下限まで)。

各画像に 3 つの異なる剛性測定を使用することで、調査された肺実質の全体的な剛性と、表面的な肺計画と深部の肺計画との間の潜在的な地域差を強調することが保証されます。 実際、COPDは主に肺実質のより深い部分に関与すると予想され、基本的には小さな気道の疾患であるのに対し、ILDは主に肺実質の表層に関与すると予想されます（胸膜下線維症）。 各画像について、弾性の定性的指標と剛性の定量的指標が取得されます。

参加者のすべての検査は、同じ日に行われます。

統計分析

データは、変数分布に従って、中央値および四分位範囲または平均プラス/マイナス標準偏差として表されます。 エラストグラフィーのパラメーターは、ANCOVA およびボンフェローニ テストによって 3 つの研究グループ間で比較されます。 スパイロメトリックとエラストグラフィのパラメーター間の相関関係は、ピアソン相関指数によって評価されます。

倫理的な問題

スパイロメトリーとエラストソノグラフィーは、参加者に特定のリスクを示唆するものではない 2 つの安全な検査です。 すべての手順は、グッド クリニカル プラクティスとヘルシンキ宣言の原則に従います。 データは、現在の欧州連合の法律に従って処理されます。