COPD 및 섬유증의 진단 및 계층화에서 폐 탄성 초음파 검사 (ELAS-P-1)

소개

만성폐쇄성폐질환(COPD)은 기관지 과팽창 및 공기 갇힘으로 비가역적 호기 기류 제한을 특징으로 하는 일반적인 호흡기 질환으로, 폐의 기종성 파괴를 동반한 만성 염증을 특징으로 하는 폐 및 흉부 순응도 감소를 유발합니다(GOLD Guidelines 2019; Singh P 외 2019, Bagdonas E 외 2015).

지난 10년 동안 침상 폐 초음파 검사(LUS)는 호흡기 질환의 감별 진단, 특히 급성 환경에서 그 정확성, 반복성, 신속성 및 다양성으로 인해 내과 및 의료 분야에서 이상적인 진단 도구가 되는 것으로 급속히 인기를 얻었습니다. 노인병 환경(Ticinesi A et al 2019).

COPD는 LUS의 특정 징후와 관련이 없으므로 호흡 부전을 동반한 급성 악화의 맥락에서 제외 진단으로 남아 있습니다(Lichtenstein D 2015). 대신, 폐 기능 검사(즉, 폐활량계)는 COPD 검출을 위한 황금 표준 검사로 간주됩니다(GOLD 지침 2019).

그러나, 폐활량계는 몇 가지 한계가 있는데, 주요한 것은 피험자의 협력에 의존한다는 것인데, 그 이유는 테스트 중에 제한된 허용 기준으로 정확한 호기 강제 조작을 수행해야 하기 때문입니다(American Thoracic Society 1991; American Toracic Society 1995). 따라서 심각한 인지 및 신체 장애가 있는 환자에게는 시행할 수 없습니다. 또한, 폐활량계는 노력으로 인해 악화될 수 있는 많은 조건(즉, 불안정한 심혈관 상태, 최근의 심근 경색, 폐색전증 및 기타) (미국 호흡기 치료 협회 1996). 따라서 COPD를 식별하고 임상 실습에서 위험을 계층화하는 대체 방법이 매우 바람직하지만 현재까지는 사용할 수 없습니다.

간질성 폐 질환(ILD)은 폐의 결합 조직 침착 및 섬유성 리모델링을 특징으로 하는 광범위한 폐 병리를 나타내며, 심각하고 점진적인 호흡 기능 상실을 유발합니다(Meyer KC 2017). 현재 고해상 컴퓨터단층촬영(HRCT)은 간질성폐질환의 진단 및 모니터링에 있어서 금본위제로 여겨지고 있으나, 이를 사용함에 있어서 전리방사선 피폭량을 고려할 필요가 있다. 이는 시험의 반복성, 높은 비용 및 많은 병원에서의 이용 불가에 영향을 미칠 수 있습니다.

더욱이 ILD의 주요 폐포 침범 때문에 LUS는 이것이 다른 병리학적 폐 상태(즉, 폐부종 및 급성 호흡곤란 증후군을 동반한 심부전), 3mm 이상의 흉막선 비후(Wohlgenannt S et al 2001).

COPD와 ILD의 병태생리학적 근거는 이러한 환자의 폐 실질이 정상보다 더 뻣뻣하다고 가정할 수 있게 하지만 생체 내에서 폐 실질 뻣뻣함을 측정하기 위한 쉬운 도구는 임상 실습에서 여전히 부족합니다.

Elastography는 실시간으로 조직의 기계적 특성을 평가하여 실질 탄성도를 평가하는 초음파촬영을 보완하는 비침습적 진단 도구입니다(Gennisson JL et al 2013). 현재 이 기술은 간 섬유증을 연구하고 유방, 갑상선, 신장 및 전립선의 의심되는 결절 및 병변을 특성화하는 데 널리 사용됩니다(Gennisson JL et al 2013).

현재 단 하나의 연구(Zhang X et al 2019)만이 ILD 환자의 표재성 폐 조직의 탄성 특성을 측정하는 데 있어 표면파 탄성 측정의 역할을 고려했지만 COPD에서 진단 목적 또는 흡연자의 질병 발병 위험을 계층화합니다.

이 연구의 목적은 COPD와 ILD의 위험 평가 및 진단에 LUS와 통합된 스트레인 엘라스토그래피의 적용 가능성을 평가하는 것입니다.

연구 가설

이 연구의 주요 가설은 흉부 초음파 검사를 실행하는 동안 표면파 스트레인 탄성 검사를 사용하면 COPD 또는 ILD로 고통받는 피험자와 호흡기 질환이 없는 피험자를 구별하여 폐의 다른 강성 특성을 문서화할 수 있다는 것입니다. 또 다른 가설은 연기에 장기간 노출된 활성 흡연자 또는 금연자의 폐가 탄성 초음파 검사에서 건강한 비흡연자의 폐와 다른 경직 패턴을 나타낸다는 것입니다. 마지막으로, 또 다른 가설은 폐 초음파 검사에 의해 검출된 해부학적 손상이 폐 기능 검사의 매개변수와 유의한 상관관계가 있다는 것입니다.

목표

1. 표면파 스트레인 엘라스토그래피와 통합된 폐 초음파에 의해 생체 내에서 측정된 폐 실질의 강성 특성을 3가지 다른 피험자 그룹에 걸쳐 비교하기 위해: COPD 또는 섬유증 진단이 확립된 한 그룹, 만성 폐 질환은 없지만 고위험군인 한 그룹 COPD 발생(즉, 활성 흡연자 또는 금연자) 및 건강한 비흡연자의 한 그룹.
2. 폐 기능 검사와 함께 표면파 변형률 엘라스토그래피로 측정한 폐 실질의 강성 특성의 가능한 상관 관계를 확인합니다.

연구 설계

단일 센터 실험 진단 연구, 이익 없음 및 약물 관련 없음.

환경

이 연구는 이탈리아 파르마 대학 병원의 내과 및 중환자실에서 수행되고 완료될 예정입니다. 이 병동은 노인 환자 치료에 전념하는 넓은 내과 공간(입원 환자용 침대 100개)입니다. 또한 초음파 및 폐활량계 진단 자료를 이용할 수 있는 외래 환자 구역도 포함되어 있습니다. 입원 환자와 외래 환자 모두 연구에 참여할 것입니다.

연구 인구

138명의 참가자가 등록됩니다(그룹당 46명). COPD/섬유증 그룹은 최근 영상 및/또는 폐활량계 소견으로 확인된 만성 호흡기 질환(COPD 또는 ILD)의 기왕 기록이 있어야 합니다. "고위험" 그룹은 GOLD 가이드라인 2019에 따라 5년 이하의 상당한 노출과 COPD의 고위험이 있는 활성 흡연자 또는 금연자로 구성되어야 합니다. "건강한" 그룹은 흡연 경험이 없고 만성 호흡기 질환 기록이 없어야 합니다. 연구 절차를 수행할 수 없는 급성 호흡 부전, 인지 장애 또는 치매, 중증 이동 장애, 중증 신경근 질환, 중증 심부전, 중증 신장 또는 간 질환, 암 또는 연구 절차 준수 부족(제외 기준)이 있는 모든 피험자는 제외됩니다. 모든 그룹 공통).

샘플 크기는 COPD 또는 ILD(알파=0.05, 정밀도 5%). 그러나 COPD에서 탄성조영술의 진단적 관련성에 대한 임상 데이터가 전혀 없기 때문에 정확한 샘플 크기 계산이 불가능합니다.

연구 절차

참가자는 각 그룹에 대한 모든 포함 기준을 충족하고 제외 기준이 없는 경우 입원 환자 또는 외래 환자 기반으로 등록됩니다. 전단지 및 공고를 활용하여 자원봉사자 모집도 지원한다.

서면 동의서 및 개인 데이터 관리에 대한 동의(유럽 연합 GDPR 규정 2016/679에 따름)를 얻은 후 모든 참가자는 가능한 경우 개인 기록 및 기본 임상 데이터를 수집하는 담당 의사의 평가를 받습니다. 수집된 데이터에는 연령, 호흡기 질환(특히 COPD 및 ILD)의 유무, 동반 질환, 만성 약물 치료, 가장 최근의 실험실 검사, 가장 최근의 흉부 영상 검사 보고서, 가장 최근의 폐 기능 검사 보고서가 포함됩니다. 흡연 습관은 습관의 시기와 담배의 양에 특별한 주의를 기울여 신중하게 평가됩니다.

그런 다음 Carefusion MSC 신체 폐활량계를 사용하여 표준 및 국제적으로 인정된 프로토콜(American Association for Respiratory Care 1996)에 따라 폐 기능 테스트를 수행합니다. FEV1 및 Tiffeneau Index(FEV1/FVC)가 특히 평가됩니다.

그런 다음 스트레인 탄성 측정 모듈 ElaXto©가 장착된 Esaote Mylab Seven 초음파 시스템(Esaote, Genova, Italy)을 사용하여 스태프 의사가 폐 초음파를 수행합니다. 검사는 모두 볼록한 3.5-5mHz 프로브를 사용하여 수행되며, 참가자는 앉은 자세로, 검사자는 참가자 뒤에 있습니다.

첫째, 의사는 일상적인 B-모드 폐 초음파를 수행하여 폐 및 흉부 순응도 및 폐 실질 탄력성에 영향을 미칠 수 있는 다른 질병을 배제하기 위해 양쪽 폐를 검사합니다. 그런 다음 의사는 탄성 측정 모듈을 활성화하고 초음파 감지기에 따라 손목으로 볼록 프로브를 약간 압박하여 색상 분석에 적합한 탄성 측정 이미지를 얻습니다. Elastography 이미지는 실제로 빨강, 녹색 및 파랑 색상의 혼합으로 구성되며 이들의 조합은 검사된 실질 조직의 강성을 표현합니다. 검사자는 후폐 영역, 횡경막 위의 2개의 늑간 공간에서 시작하여 각 측면에 대해 두 개의 이미지(기저부 및 정점 이미지)를 획득하는 체계적인 양측 스캔을 수행합니다. 그런 다음 검사자는 폐 측면 영역, 안전 삼각형의 기저부로 이동하여 다른 두 개의 이미지, 기저부 및 정점 이미지를 획득하고 마지막으로 폐 전면 영역, 중간 쇄골 선의 세 번째 늑간 공간에서 이동합니다. 오른쪽 및 왼쪽 쇄골 중간선의 두 번째 늑간 공간에서(심장 영역을 피하기 위해) 참가자당 총 12개의 스캔에 대해 다른 두 개의 이미지, 기저 이미지와 정점 이미지를 획득합니다.

Elastography 이미지는 초음파 시스템에 보관된 후 특정 초음파 소프트웨어 ElaXto©의 후처리에서 분석됩니다. 이 소프트웨어를 통해 조직의 탄력성과 경직도 비율을 정성적으로 측정할 수 있습니다.

각 이미지에 대해 강성 임계값이 20%로 설정된 강성 비율은 수동 추적을 사용하여 세 가지 관심 영역에서 측정됩니다.

• 탐색된 폐 실질의 전체 면적(흉막선 위에 위치한 피하 및 근육 조직 제외);
• 폐 실질의 표면 절반이 조사된 영역(흉막선 아래 약 3-4cm까지);
• 폐 실질의 깊은 절반이 영역을 탐색했습니다(깊이 3-4cm에서 이미지의 하한까지).

각 이미지에 대해 세 가지 다른 강성 측정을 사용하면 탐색된 폐 실질의 전반적인 강성뿐만 아니라 표면 및 심부 폐 계획 사이의 잠재적인 지역적 차이를 강조할 수 있습니다. 사실, COPD는 기본적으로 작은 기도의 질병인 폐 실질의 더 깊은 부분을 주로 포함할 것으로 예상되는 반면, ILD는 주로 폐 실질의 표면 계획(흉막하 섬유증)을 포함할 것으로 예상됩니다. 각 이미지에 대해 질적 탄성 지수와 정량적 강성 지수를 얻습니다.

참가자에 대한 모든 검사는 같은 날에 수행됩니다.

통계 분석

데이터는 가변 분포에 따라 중앙값 및 사분위수 범위 또는 평균 플러스/마이너스 표준 편차로 표현됩니다. Elastography 매개 변수는 ANCOVA 및 Bonferroni 테스트를 통해 세 연구 그룹에서 비교됩니다. 폐활량 측정과 탄성 측정 매개변수 사이의 상관관계는 Pearson 상관 지수로 평가됩니다.

윤리적 문제

폐활량계와 탄성 초음파 검사는 참가자에게 특정 위험을 암시하지 않는 두 가지 안전한 검사입니다. 모든 절차는 Good Clinical Practice 및 Declaration of Helsinki 원칙을 따릅니다. 데이터는 현재 유럽 연합 법률에 따라 처리됩니다.