Czy nasilenie niedrożności przepływu powietrza koreluje ze statyczną objętością płuc

Obturacyjna choroba płuc jest definiowana jako ograniczenie w wydechowym przepływie powietrza, spowodowane nadmiarem śluzu, utratą napięcia mięśniowego i zmianami strukturalnymi. Z biegiem czasu zmniejszenie przepływu powietrza może prowadzić do uwięzienia gazu w płucach (hiperinflacja). Hiperinflacja jest związana ze zmniejszoną tolerancją wysiłku, dusznością i niską jakością życia. Wczesne opcje leczenia obejmują inhalatory i rehabilitację oddechową; jednakże na późniejszych etapach może być wymagana interwencja chirurgiczna i tlenoterapia. Szybsza, dokładna diagnoza pomoże poprawić wyniki pacjentów i zoptymalizować ich ścieżki leczenia.

Dwie metodologie stosowane do określania objętości płuc i hiperinflacji to wypłukiwanie azotu i pletyzmografia ciała. Dokładność każdego z nich w określaniu objętości płuc u pacjentów z obturacyjną chorobą płuc jest przedmiotem dyskusji w literaturze. Pletyzmografia wymaga od pacjenta siedzenia w zamkniętym pudełku i wykonania manewru dyszenia oraz wykorzystuje zmierzone zmiany objętości i ciśnienia w celu uzyskania objętości płuc. Sugeruje się, że pletyzmografia zawyża objętość płuc u pacjentów z obturacyjną chorobą płuc. Z drugiej strony wypłukiwanie azotu polega na „wypłukaniu” całego azotu z płuc w celu obliczenia objętości płuc. Uwięzienie gazów i słabe krążenie powietrza, które występuje u pacjentów z niedrożnością dróg oddechowych, może prowadzić do niedoszacowania objętości płuc.

Badanie to będzie miało na celu zbadanie, czy istnieje znacząca różnica między objętościami płuc uzyskanymi zarówno przez wymywanie azotem, jak i pletyzmografię ciała u pacjentów z obturacyjną chorobą płuc. Osoby z łagodną, ​​umiarkowaną, ciężką i bardzo ciężką niedrożnością, w tym osoby bez niedrożności do porównania, zostaną włączone, po około 10 z każdej grupy. Zostaną zapytani, czy wyrażają zgodę na poddanie się dodatkowemu badaniu podczas rutynowej wizyty w szpitalu, co wydłuży ich wizytę o około 15 minut.

Ograniczenie wydechowego przepływu powietrza jest cechą charakterystyczną obturacyjnej choroby płuc; Przebudowa miąższu, zatrzymanie śluzu, obrzęk i zmniejszenie napięcia mięśni gładkich przyczyniają się do zachodzących zmian strukturalnych i anatomicznych (O'Donnell, 2006). Osoby z rozstrzeniami oskrzeli i przewlekłą obturacyjną chorobą płuc często mają zapalenie dróg oddechowych (POChP). Upośledzony klirens śluzowo-rzęskowy i zwiększona produkcja śluzu są spowodowane stanem zapalnym występującym wewnątrz nabłonka dróg oddechowych. Z powodu zwiększonego odkładania się tkanki łącznej ściany oskrzeli pogrubiają się, a światło dróg oddechowych zmniejsza się z czasem (Hogg, 2004). Niedrożność przepływu powietrza jest definiowana jako zmniejszenie wydechowego przepływu powietrza w porównaniu z całkowitą objętością wydychanego powietrza i jest badana za pomocą testu zwanego spirometrią. Dwa pomiary wymagane do rozpoznania obturacyjnej choroby płuc to FEV1 (natężona objętość wydechowa w pierwszej sekundzie wydechu po maksymalnym wdechu) i FVC (natężona pojemność życiowa - maksymalna ilość powietrza, którą można wydmuchać na siłę po maksymalnym wdechu). Aby zdiagnozować niedrożność przepływu powietrza, stosunek FEV1/FVC musi wynosić

Często w wyniku przewlekłej obturacyjnej choroby płuc dochodzi do hiperinflacji, czyli nieprawidłowego wzrostu FRC. Jest to spowodowane brakiem równowagi między zmniejszeniem przepływu powietrza z płuc w stosunku do całkowitej objętości płuc. Zmiany właściwości elastycznych płuc i upośledzenie funkcji mięśni wdechowych również przyczyniają się do rozmiarów hiperinflacji w czasie (Gibson, 1996). Hiperinflacja wiąże się ze zmniejszoną wydolnością wysiłkową, dusznością i obniżoną jakością życia. Stwierdzono, że osoby z POChP spędzają 1/3 dnia stojąc/chodząc w porównaniu ze zdrowymi osobami w tym samym wieku, które spędzają na tym około ½ dnia; takie fizyczne osłabienie znacznie przyspiesza postęp choroby (Cooper, 2009). Leczenie i interwencja ukierunkowana na hiperinflację może poprawić nie tylko objawy ze strony układu oddechowego, ale także parametry metaboliczne i przewlekły stan zapalny. Często stosuje się rehabilitację oddechową, leki rozszerzające oskrzela i tlenoterapię, jednak uważa się, że interwencja chirurgiczna, taka jak operacja zmniejszenia objętości płuc (LVRS), przynosi największe korzyści (Criner, 2017). Dokładność pomiarów objętości płuc jest niezbędna do ustalenia, czy leczenie interwencyjne (np. leki rozszerzające oskrzela, LVRS, suplementacja tlenu) było skuteczne, czy też pacjent wymaga interwencji chirurgicznej.

Metody obejmujące pletyzmografię ciała, wypłukiwanie azotu, rozcieńczanie helem i bardziej nowatorską metodę radiograficzną wykorzystującą tomografię komputerową (CT) są stosowane przez klinicystów do obliczania objętości płuc. Produkują pomiary obejmujące FRC (funkcjonalna pojemność resztkowa), IC (pojemność wdechowa) i VC (pojemność życiowa), które są wykorzystywane do obliczania TLC (Degado, 2019). Rysunek 1 przedstawia schemat relacji między tymi wartościami. Dwie metody badane w tym projekcie badawczym to wypłukiwanie azotem i pletyzmografia ciała. Wypłukiwanie azotem to technika rozcieńczania gazu polegająca na oddychaniu przez pacjenta 100% tlenem przez ustnik w celu usunięcia azotu z płuc. Ustnik posiada zawór dwudrożny umożliwiający pacjentowi wdychanie tlenu podczas wydechu przez pneumatykę, która mierzy stężenie azotu w wydychanym powietrzu do momentu osiągnięcia

Od dawna toczy się dyskusja na temat dokładności technik pomiaru objętości płuc, Garfield i wsp. stwierdzili, że pletyzmografia ciała zawyża objętość płuc u pacjentów z niedrożnością dróg oddechowych w porównaniu z CT (Garfield, 2012). Lufti i wsp. ostatnio stwierdzili w swoich badaniach, że techniki rozcieńczania gazów, takie jak wymywanie azotem, mogą niedoszacować TLC u pacjentów z obturacyjną chorobą płuc (Lutfi, 2017). Jedno studium przypadku dotyczące objętości płuc u pojedynczego pacjenta z obturacyjną chorobą płuc sugeruje, że pletyzmografia może fałszywie zawyżać pomiary objętości płuc ze względu na opór dróg oddechowych i podatność ust, podczas gdy wypłukiwanie azotu może zaniżać objętości z powodu obszarów płuc, które nie komunikują się (Sue, 2013). Z drugiej strony inne badanie wykazało, że porównując objętości płuc uzyskane z CT z pletyzmografią ciała i rozcieńczeniem helem, u pacjentów z obturacyjną chorobą płuc, istniała znacząca różnica między CT i rozcieńczeniem helem, ale nie CT i pletyzmografia ciała (O'Donnell CR, 2010), co sugeruje, że pletyzmografia była dokładniejsza z tych dwóch. Ponieważ zarówno rozcieńczanie helem, jak i wypłukiwanie azotem polegają na mieszaniu gazów w celu określenia objętości płuc, być może można by zobaczyć podobne wyniki, gdyby powtórzono to z wymywaniem azotem. Zgodnie z wiedzą naukowca nie przeprowadzono porównania między objętościami płuc uzyskanymi za pomocą wypłukiwania azotu i pletyzmografii ciała u pacjentów z różnym stopniem ciężkości obturacyjnej choroby płuc. Stwierdzenie znaczącej różnicy między metodami może pomóc w wyborze najodpowiedniejszego i najdokładniejszego narzędzia do pomiaru objętości płuc u pacjentów z obturacyjną chorobą płuc. Takie odkrycia mogą skrócić czas wizyt, poprawić ścieżki leczenia pacjentów i zmniejszyć koszty finansowe dla szpitala. POChP kosztuje NHS około 1,9 miliarda rocznie, wcześniejsza interwencja i leczenie mogą pomóc zmniejszyć to obciążenie (The_Lancet, 2018).