Lunge-elastrosonografi i diagnose og stratifisering av KOLS og fibrose (ELAS-P-1)

Introduksjon

Kronisk obstruktiv lungesykdom (KOLS) er en vanlig luftveissykdom karakterisert ved irreversibel ekspiratorisk luftstrømbegrensning med bronkial hyperinflasjon og luftinnfanging, som forårsaker en reduksjon av lunge- og thorax compliance, karakterisert ved kronisk betennelse med emfysematøs ødeleggelse av lungene (GOLD Guidelines; P et al 2019; Bagdonas E et al 2015).

I løpet av det siste tiåret har lungeultralyd ved sengekanten (LUS) raskt vunnet popularitet for differensialdiagnostikk av luftveissykdommer, spesielt i akutte omgivelser, for sin nøyaktighet, repeterbarhet, hurtighet og allsidighet som gjør den til det ideelle diagnostiske verktøyet innen indremedisin og geriatrisk setting (Ticinesi A et al 2019).

KOLS er ikke assosiert med noe spesifikt tegn ved LUS, slik at det i en kontekst med akutt forverring med respirasjonssvikt forblir en eksklusjonsdiagnose (Lichtenstein D 2015). I stedet regnes lungefunksjonstester (dvs. spirometri) som gullstandardtesten for KOLS-deteksjon (GOLD Guidelines 2019).

Spirometri lider imidlertid av noen begrensninger, den viktigste er dens avhengighet av forsøkspersonens samarbeid, fordi det under testen er nødvendig å utføre en korrekt ekspiratorisk tvungen manøver med begrensede akseptabilitetsstandarder (American Thoracic Society 1991; American Toracic Society 1995). Som sådan kan det ikke utføres hos pasienter med alvorlig kognitiv og fysisk svekkelse. Videre er spirometri kontraindisert ved mange tilstander som kan forverres av innsatsen (dvs. ustabil kardiovaskulær status, nylig hjerteinfarkt, lungeemboli og annet) (American Association for Respiratory Care 1996). Alternative metoder for identifisering av KOLS og stratifisering av risikoen i klinisk praksis er derfor svært ønskelig, men utilgjengelig til dags dato.

Interstitiell lungesykdom (ILD) representerer et bredt spekter av lungepatologier preget av bindevevsavsetning og fibrøs remodellering av lungene, noe som forårsaker et alvorlig og progressivt tap av respirasjonsfunksjon (Meyer KC 2017). Høyoppløselig computertomografi (HRCT) regnes for tiden som gullstandarden for diagnostisering og overvåking av ILD, men i bruken er det nødvendig å vurdere eksponeringen for ioniserende stråling (den kumulative dosen for hver undersøkelse er estimert rundt 7mSv, tilsvarende to år med sollys), noe som kan påvirke repeterbarheten av eksamen, de høye kostnadene og utilgjengeligheten på mange sykehus.

På grunn av hovedalveolær involvering i ILD, kan LUS dessuten vise et variabelt antall B-linjer, selv om dette er en ikke-spesifikk artefakt som er vanlig for andre patologiske lungetilstander (dvs. hjertesvikt med lungeødem og akutt respiratorisk distress-syndrom), og en fortykkelse av pleuralinjen større enn 3 mm (Wohlgenannt S et al 2001).

Patofysiologisk grunnlag for KOLS og ILD tillater å anta at lungeparenkym hos disse pasientene er stivere enn det normale, men enkle verktøy for å måle lungeparenkymstivhet in vivo mangler fortsatt i klinisk praksis.

Elastografi er et ikke-invasivt diagnostisk verktøy, komplementært til ultrasonografi, som i sanntid vurderer den parenkymale elastisitetsgraden, og evaluerer vevs mekaniske egenskaper (Gennisson JL et al 2013). For tiden er denne teknikken mye brukt for å studere leverfibrose og karakterisere mistenkte knuter og lesjoner i bryst, skjoldbruskkjertel, nyre og prostata (Gennisson JL et al 2013).

Foreløpig har bare én studie (Zhang X et al 2019) vurdert rollen til overflatebølgeelastografi i måling av de elastiske egenskapene til overfladisk lungevev hos pasienter med ILD, men det finnes ingen studier som gjelder bruken av det i KOLS for diagnostiske formål eller for stratifisere risikoen for utbrudd av sykdommen hos røykere.

Målet med denne studien er å evaluere anvendeligheten av belastningselastografi, integrert med LUS, i vurderingen av risiko og diagnostisering av KOLS og ILD.

Studer hypotese

Hovedhypotesen til studien er at bruk av overflatebølgebelastningselastografi under utførelse av en ultralydundersøkelse av brystet er i stand til å skille personer som lider av KOLS eller ILD og personer som ikke har luftveissykdommer, og dokumenterer ulike stivhetsegenskaper til lungene. En annen hypotese er at lungene til aktive røykere eller eks-røykere med lang eksponering for røyk viser et annet stivhetsmønster enn lungene til friske ikke-røykere ved elastosonografiske undersøkelser. Til slutt er en annen hypotese at den anatomiske skaden oppdaget ved lunge-ultralyd er signifikant korrelert med parametere for lungefunksjonstester.

Mål

1. For å sammenligne stivhetsegenskapene til lungeparenkym, målt in vivo ved lungeultralyd integrert med overflatebølgebelastningselastografi, på tvers av tre forskjellige grupper av forsøkspersoner: én gruppe med etablert diagnose av KOLS eller fibrose, én gruppe uten kroniske lungesykdommer, men høy risiko for utvikle KOLS (dvs. aktive røykere eller eks-røykere), og en gruppe friske ikke-røykere.
2. For å verifisere mulige korrelasjoner av stivhetsegenskaper til lungeparenkym, målt ved overflatebølgebelastningselastografi, med lungefunksjonstester.

Studere design

Enkeltsenter eksperimentell diagnostisk studie, ingen fortjeneste og involverer ikke medikamenter.

Innstilling

Studien vil bli utført og fullført ved Internal Medicine and Critical Subacute Care Unit ved Parma University-Hospital, Italia. Enheten er et stort indremedisinsk område (100 sengeplasser for innlagte pasienter) dedikert til omsorg for eldre pasienter. Det inkluderer også et poliklinisk område hvor ultralyd og spirometri diagnostiske ressurser er tilgjengelige. Både inneliggende og polikliniske pasienter vil bli involvert i studien.

Studiepopulasjon

Ett hundre og trettiåtte deltakere vil bli påmeldt (46 per gruppe). Kols/fibrose-gruppen må ha anamnestisk oversikt over kronisk luftveissykdom (KOLS eller ILD), bekreftet av nyere bildediagnostikk og/eller spirometriske funn. "Høyrisiko"-gruppen må bestå av aktive røykere eller eksrøykere med betydelig eksponering tilbake til ikke mer enn 5 år og høy risiko for KOLS i henhold til GOLD-retningslinjene 2019. Den "friske" gruppen skal aldri ha røykt og ikke ha noen oversikt over kroniske luftveissykdommer. Ekskludert vil være alle personer med akutt respirasjonssvikt som ikke tillater å gjennomgå studieprosedyrer, kognitiv svikt eller demens, alvorlig mobilitetshemming, alvorlige nevromuskulære sykdommer, alvorlig hjertesvikt, alvorlig nyre- eller leversykdom, kreft eller manglende overholdelse av studieprosedyrer (eksklusjonskriterier). felles for alle grupper).

Prøvestørrelsen er satt til 138 deltakere (46 per gruppe) basert på en fristende beregning som antar at lungeelastografi ikke er mindreverdig sammenlignet med spirometri (sensitivitet ikke lavere enn 10 %) ved påvisning av KOLS eller ILD (alfa=0,05, presisjon 5 %). En nøyaktig beregning av prøvestørrelse er imidlertid ikke mulig på grunn av fullstendig fravær av kliniske data om den diagnostiske relevansen av elastografi ved KOLS.

Studieprosedyrer

Deltakerne vil bli registrert enten på poliklinisk eller poliklinisk basis, forutsatt at de oppfyller alle inklusjonskriteriene for den respektive gruppen og at de ikke har noen av eksklusjonskriteriene. Påmelding av frivillige vil også bli støttet ved bruk av flyers og offentlige oppslag.

Etter å ha innhentet skriftlig informert samtykke og samtykke til behandling av personopplysninger (i henhold til EUs GDPR-forordning 2016/679), vil alle deltakere bli evaluert av en stabslege som samler inn personlig historie og grunnleggende kliniske data, hvis tilgjengelig. Innsamlede data vil omfatte alder, tilstedeværelse eller fravær av luftveissykdommer (spesielt KOLS og ILD), komorbiditeter, kroniske medikamentelle behandlinger, siste laboratorietester, rapporter om siste brystavbildningsundersøkelser, rapporter om siste lungefunksjonstester. Røykevaner vil bli nøye vurdert, med spesiell oppmerksomhet på timing av vane og mengde sigaretter.

Lungefunksjonstester vil deretter bli utført etter standard og internasjonalt anerkjente protokoller (American Association for Respiratory Care 1996), ved å bruke et Carefusion MSC Body spirometer. FEV1 og Tiffeneau Index (FEV1/FVC) vil bli spesielt vurdert.

Lungeultralyd vil deretter bli utført av en stabslege, ved hjelp av et Esaote Mylab Seven ultralydsystem (Esaote, Genova, Italia), utstyrt med strain elastografi-modulen ElaXto©. Undersøkelsene vil alle bli utført ved hjelp av en konveks 3,5-5 mHz sonde, med deltakeren i sittende stilling og undersøkeren bak ham eller henne.

Først vil legen utføre en rutinemessig B-modus lunge-ultralyd, og utforske begge lungene for å utelukke andre sykdommer som kan påvirke lunge- og thorax compliance og lungeparenkymelastisitet. Deretter vil legen aktivere elastografimodulen og utføre små kompresjoner på den konvekse sonden med håndleddet, i henhold til ultralyddetektoren, for å få elastografibilder egnet for fargeanalyse. Elastografibilder er faktisk satt sammen av en blanding av røde, grønne og blå farger, hvis kombinasjon er et uttrykk for stivheten til det undersøkte parenkymet. Undersøkeren vil utføre en systematisk bilateral skanning, som starter fra bakre lungeområder, to interkostale rom over diafragma, og tar to bilder for hver side, en basal og en apikal. Undersøkeren vil deretter bevege seg til lunge-laterale regioner, til bunnen av sikkerhetstrekanten, og ta andre to bilder, en basal og en apikal, og til slutt til lungens fremre regioner, ved det tredje interkostale rommet på den midtre klavikulære linjen på høyre side og ved det andre interkostale rommet på den midtre klavikulære linjen på venstre side (for å unngå hjerteområdet), skaffe andre to bilder, en basal og en apikal, for totalt 12 skanninger per deltaker.

Elastografibilder vil bli arkivert på ultralydsystem og deretter analysert i etterbehandling på den spesifikke ultralydprogramvaren ElaXto©. Gjennom denne programvaren er det mulig å kvalitativt måle prosentandelen av vevets elastisitet og stivhet.

For hvert bilde vil prosentandelen av stivhet, med en stivhetsterskel satt til 20 %, måles i tre områder av interesse, ved å bruke den manuelle sporingen:

• Det totale arealet av lungeparenkym utforsket (unntatt subkutant og muskelvev plassert over pleuralinjen);
• Den overfladiske halvdelen av lungeparenkym utforsket område (inntil ca. 3-4 cm under pleuralinjen);
• Den dype halvdelen av lungeparenkym utforsket område (fra 3-4 cm dybde til den nedre grensen av bildet).

Bruken av tre forskjellige stivhetsmål for hvert bilde sikrer å fremheve den generelle stivheten til det utforskede lungeparenkymet, så vel som potensielle regionale forskjeller mellom de overfladiske og de dype lungeplanene. Faktisk forventes KOLS hovedsakelig å involvere dypere deler av lungeparenkym, som i utgangspunktet er en sykdom i små luftveier, mens ILD forventes hovedsakelig å involvere overfladiske planer om lungeparenkym (subpleural fibrose). For hvert bilde vil en kvalitativ elastisitetsindeks og en kvantitativ stivhetsindeks bli oppnådd.

Alle undersøkelsene på deltakerne vil bli utført i løpet av samme dag.

Statistisk analyse

Data vil bli uttrykt som median og interkvartilt område eller gjennomsnittlig pluss/minus standardavvik, i henhold til variabel fordeling. Elastografiparametere vil bli sammenlignet på tvers av de tre studiegruppene ved hjelp av ANCOVA og Bonferroni test. Korrelasjonene mellom spirometriske og elastografiske parametere vil bli vurdert av Pearson korrelasjonsindeks.

Etiske problemstillinger

Spirometri og elastosonografi er to sikre undersøkelser som ikke innebærer noen spesifikk risiko for deltakerne. Alle prosedyrer vil følge prinsippene for god klinisk praksis og Helsinki-erklæringen. Data vil bli behandlet i samsvar med gjeldende EU-lovgivning.