Variasjon i lungefunksjon hos barn og ungdom (LUV)

Bakgrunn

Astma representerer den vanligste kroniske sykdommen i barne- og ungdomsårene og en viktig årsak til sykelighet over hele verden. Sykdommen er karakterisert ved episoder med reversibel luftveisobstruksjon (eksaserbasjoner), assosiert med spesifikke symptomer (hvising, dyspné, hoste, tetthet i brystet) og reduksjon i peak ekspiratorisk flow (PEF) og forsert ekspirasjonsvolum ved 1 sek (FEV1). Disse spirometriske endringene skjer imidlertid parallelt med klinisk forverring, og gir dermed begrenset evne til å forutsi forverring av sykdommen.

Både PEF og FEV1 viser signifikant daglig variasjon, dvs. døgn- og/eller dag-for-dag fluktuasjon av de målte verdiene. Hos friske individer forblir mønsteret av disse fluktuasjonene konstant over lange tidsperioder (uker, måneder), i motsetning til astmatiske pasienter hvor PEF- og FEV1-variabiliteten er økt, spesielt før forverringer når kontrollen over sykdommen er tapt. Dermed har analysen av PEF- og FEV1-variabilitet blitt brukt i forskning for å evaluere effektiviteten av behandlingen, gjenkjenne høyrisikopasienter og forutsi astmaforverringer.

I klinisk praksis krever imidlertid evalueringen av PEF- og FEV1-variabilitet minst daglige målinger med spesialutstyr, registrering i dagbøker og periodisk evaluering av dataene av behandlende leger. Prosessen kan være bevist både komplisert og tidkrevende, og dermed redusere pasientenes etterlevelse, spesielt når det gjelder astmatiske barn og ungdom. I tillegg kan den periodiske gjennomgangen av målinger hemme forutsigelsen av forverring, ettersom tidspunktet for evaluering kanskje ikke sammenfaller med endringer i variasjonen av lungefunksjonen som karakteriserer tap av astmakontroll.

I løpet av de siste årene har teknologiske fremskritt innen biosensorer og mikroprosessorer tillatt utviklingen av pålitelige, rimelige, bærbare spirometre som kan kobles til banebrytende mobiltelefoner (smarttelefoner) og overvåke lungefunksjonsparametere i sanntid og fra en avstand. Bruk av slike enheter kan overvinne de fleste av de nevnte barrierene i oppfølging av lungefunksjonsparametere på lang sikt.

Foreløpig er det lite data angående PEF- og FEV1-variabilitet hos barn og ungdom med astma. Slike data vil forbedre vår forståelse av sykdommen og tillate utvikling av integrerte verktøy for å vurdere nivået av astmakontroll og risikoen for fremtidige eksaserbasjoner

Mål

Målene med studien er:

1. Vurdering av PEF- og FEV1-variabilitet hos friske barn og ungdom: definisjon av normalområdet for daglige PEF- og FEV1-svingninger og parametrene som kan påvirke det

2. Vurdering av PEF- og FEV1-variabilitet hos barn og ungdom med astma: forskjeller fra friske personer og definisjon av spesifikke endringer før forverring

   Metoder

   A. Studiepopulasjon

   Studien vil omfatte to kohorter:

   1. Friske barn og ungdom i alderen 6 til 18 år (N=100) for vurdering av normal PEF- og FEV1-variabilitet (mål #1).
   2. Barn og ungdom i alderen 6 til 18 år med diagnostisert astma [2] (N=100) for vurdering av PEF- og FEV1-variabilitet hos astmatikere (mål #2).

   B. Lungefunksjonsmålinger

   en. Enhet: PEF- og FEV1-målinger vil bli utført ved hjelp av et FDA-godkjent bærbart spirometer (Spirobank Smart, MIR, Roma, Italia), med en engangs toveis digital turbin (strømningsområde ±16L/s, volumnøyaktighet ±3% eller 50 mL, flytnøyaktighet: ±5 % eller 200 mL/s, dynamisk motstand <0,5 cm H2O/L/s), i stand til å koble til smarttelefon via Bluetooth® ved hjelp av en dedikert gratisprogram (iSpirometri, MIR, Roma, Italia). Hver deltaker vil motta sitt personlige spirometer. Detaljert informasjon om bruk og vedlikehold av enheten vil bli gitt (brosjyre og nettressurser).

   b. Målinger: Riktig teknikk for PEF- og FEV1-målinger (ERS/ATS-standarder) vil bli demonstrert av en av etterforskerne ved påmelding. Detaljert informasjon om teknikken (brosjyre og nettressurser) vil også bli gitt. Målinger vil bli utført to ganger om dagen mellom 07:00-09:00 og 19:00-21:00, i en periode på 3 måneder.

   c. Fullførte målinger (kryptert pdf-format) vil bli sendt via e-post til en sentral database av deltakerne eller deres foreldre.

   d. Overvåking: Deltakernes tilslutning vil bli overvåket fortløpende. Etterforskerne vil varsle deltakerne i tilfelle tapte målinger eller upassende teknikk.

   C. Variabilitetsanalyse

   PEF- og FEV1-variabilitet vil bli vurdert av:

   en. Variasjonskoeffisienten b. Detrended Fluctuation Analysis (DFA), en metode som har vært mye brukt for undersøkelse av indre korrelasjon innenfor tidsserier.14 Til å begynne med beregnes kvadratroten av tidsserien [F(n)] for segmenter med forskjellig (tids)lengde n. Et lineært forhold i den logaritmiske grafen F (n) - log (n) indikerer eksistensen av fraktal arkitektur i skaleringen av de spesifikke dataene, mens helningen a på linjen beskriver mønsteret av langsiktige fluktuasjoner.14 En endring i daglig variasjon av PEF eller FEV1 resulterer i et samtidig avvik fra den forhåndsbestemte verdien.6 Dette avviket kan enkelt oppdages og kvantifiseres. Det har vist seg at størrelsen på et avvik gjenspeiler sannsynligheten for astmaforverring innen neste måned.6 c. Variabilitetsanalyse vil bli utført i MatLab (MathWorks, Inc., Natick, MA, USA) miljø.

   D. Ytterligere data Pasientenes egenskaper (alder, kjønn, baseline lungefunksjon, allergi, komorbiditeter, medisiner osv.) vil også bli registrert. Disse parameterne vil bli inkludert i regresjonsmodeller for å utforske deres effekt på mønsteret av PEF og FEV1 variabilitet.

   E. Statistikk Alle analyser vil bli utført med IBM SPSS programvareversjon 25.0 (IBM Corp., Armonk, NY).

   F. Tidsrammer Forventet varighet av studiet er 24 måneder. • Del I: Vurdering av PEF- og FEV1-variabilitet hos friske barn og ungdom Varighet: 9 måneder (januar – september 2020).

   PEF- og FEV1-målinger fra 100 deltakere (3 måneder hver)

   • Del II: Vurdering av PEF- og FEV1-variabilitet hos astmatiske barn og ungdom Varighet: 15 måneder (oktober 2020 – desember 2021). PEF- og FEV1-målinger fra 100 deltakere (3 måneder hver)

   G. Etikk Studien skal følge regelverket og standardene for god medisinsk praksis. Deltakerne vil motta et unikt studienummer og ingen personopplysninger vil bli registrert. Målinger vil bli sendt på e-post i kryptert pdf-format. Informert skriftlig samtykke fra foreldre vil bli innhentet før påmelding. Barn over 12 år vil også gi et skriftlig samtykke. Studien er godkjent av den etiske komiteen ved Universitetssykehuset i Patras, Hellas (vedtak nr. 329/02-04-2019).