Lung Elastrosonography i diagnos och stratifiering av KOL och fibros (ELAS-P-1)

Introduktion

Kronisk obstruktiv lungsjukdom (KOL) är en vanlig andningssjukdom som kännetecknas av irreversibel expiratoriskt luftflödesbegränsning med bronkial hyperinflation och luftinfångning, vilket orsakar en minskning av lung- och bröstkompliance, kännetecknad av kronisk inflammation med emfysematös förstörelse av lungorna (GOLD Guidelines lunga). P et al 2019; Bagdonas E et al 2015).

Under det senaste decenniet har lungultraljud vid sängkanten (LUS) snabbt blivit populär för differentialdiagnostik av luftvägssjukdomar, särskilt i akuta situationer, för dess noggrannhet, repeterbarhet, snabbhet och mångsidighet som gör den till det idealiska diagnostiska verktyget inom internmedicin och geriatrisk miljö (Ticinesi A et al 2019).

KOL är inte förknippat med något specifikt tecken vid LUS, så att det i ett sammanhang av akut exacerbation med andningssvikt förblir en diagnos av uteslutning (Lichtenstein D 2015). Istället anses lungfunktionstester (d.v.s. spirometri) vara guldstandardtestet för KOL-detektering (GOLD Guidelines 2019).

Men spirometri lider av vissa begränsningar, den största är dess beroende av försökspersonens samarbete, eftersom det under testet är nödvändigt att utföra en korrekt expiratorisk forcerad manöver med begränsade acceptabilitetsstandarder (American Thoracic Society 1991; American Toracic Society 1995). Som sådan kan det inte utföras hos patienter med grav kognitiv och fysisk funktionsnedsättning. Dessutom är spirometri kontraindicerat vid många tillstånd som kan förvärras av ansträngningen (dvs. instabil kardiovaskulär status, nyligen genomförd hjärtinfarkt, lungemboli och annat) (American Association for Respiratory Care 1996). Alternativa metoder för identifiering av KOL och stratifiering av dess risk i klinisk praxis är därför mycket önskvärda, men hittills otillgängliga.

Interstitiell lungsjukdom (ILD) representerar ett brett spektrum av lungpatologier som kännetecknas av bindvävsavlagring och fibrös ombyggnad av lungorna, vilket orsakar en allvarlig och progressiv förlust av andningsfunktionen (Meyer KC 2017). Högupplöst datortomografi (HRCT) anses för närvarande vara den gyllene standarden för diagnostisering och övervakning av ILD, men i dess användning är det nödvändigt att beakta exponeringen för joniserande strålning (den kumulativa dosen för varje undersökning uppskattas till cirka 7mSv, motsvarande två år av exponering för solljus), vilket kan påverka undersökningens repeterbarhet, de höga kostnaderna och otillgängligheten på många sjukhus.

På grund av den huvudsakliga alveolära inblandningen i ILD kan LUS dessutom visa ett varierande antal B-linjer, även om detta är en ospecifik artefakt som är vanlig för andra patologiska lungtillstånd (dvs. hjärtsvikt med lungödem och akut andnödsyndrom), och en förtjockning av pleurallinjen större än 3 mm (Wohlgenannt S et al 2001).

Patofysiologisk grund för KOL och ILD gör det möjligt att anta att lungparenkym hos dessa patienter är styvare än den normala, men enkla verktyg för att mäta lungparenkymstelhet in vivo saknas fortfarande i klinisk praxis.

Elastografi är ett icke-invasivt diagnostiskt verktyg, komplement till ultraljud, som i realtid bedömer den parenkymala elasticitetsgraden, utvärderar vävnads mekaniska egenskaper (Gennisson JL et al 2013). För närvarande används denna teknik i stor utsträckning för att studera leverfibros och karakterisera misstänkta knölar och lesioner i bröst, sköldkörtel, njure och prostata (Gennisson JL et al 2013).

För närvarande har endast en studie (Zhang X et al 2019) övervägt rollen av ytvågselastografi för att mäta de elastiska egenskaperna hos ytlig lungvävnad hos patienter med ILD, men det finns inga studier som rör dess tillämpning vid KOL för diagnostiska ändamål eller för stratifiering av risken för uppkomst av sjukdomen hos rökare.

Syftet med denna studie är att utvärdera tillämpbarheten av stamelastografi, integrerad med LUS, vid bedömning av risk och diagnos av KOL och ILD.

Studera hypotesen

Huvudhypotesen för studien är att användningen av ytvågstöjningselastografi under utförandet av en ultraljudsundersökning av bröstkorgen kan särskilja personer som lider av KOL eller ILD och personer som inte har luftvägssjukdomar, vilket dokumenterar olika styvhetsegenskaper hos lungorna. En annan hypotes är att lungorna hos aktiva rökare eller före detta rökare med lång exponering för rök uppvisar ett annat stelhetsmönster än hos friska icke-rökare vid elastosonografiska undersökningar. Slutligen är en annan hypotes att den anatomiska skadan som upptäcks med lungultraljud är signifikant korrelerad med parametrar för lungfunktionstester.

Mål

1. För att jämföra styvhetsegenskaperna hos lungparenkym, mätt in vivo med lungultraljud integrerat med ytvågsbelastningselastografi, över tre olika grupper av försökspersoner: en grupp med fastställd diagnos av KOL eller fibros, en grupp utan kroniska lungsjukdomar men hög risk för utveckla KOL (dvs. aktiva rökare eller före detta rökare) och en grupp friska icke-rökare.
2. För att verifiera de möjliga korrelationerna mellan styvhetsegenskaper hos lungparenkym, mätt med ytvågstöjningselastografi, med lungfunktionstester.

Studera design

En-center experimentell diagnostisk studie, ingen vinst och inte involverar droger.

Miljö

Studien kommer att utföras och slutföras vid enheten för internmedicin och kritisk subakut vård vid Parma University-Hospital, Italien. Enheten är ett stort internmedicinskt område (100 bäddar för slutenvårdspatienter) avsedd för vård av äldre patienter. Det inkluderar också ett polikliniskt område där ultraljud och spirometridiagnostik finns tillgängliga. Både slutenvården och öppenvården kommer att involveras i studien.

Studera befolkning

Etthundratrettioåtta deltagare kommer att registreras (46 per grupp). KOL/fibros-gruppen måste ha en anamnestisk journal över kronisk luftvägssjukdom (KOL eller ILD), bekräftad av nyligen genomförda bildundersökningar och/eller spirometriska fynd. "Högrisk"-gruppen måste bestå av aktiva rökare eller före detta rökare med betydande exponering som går tillbaka till högst 5 år och hög risk för KOL enligt GULD-riktlinjerna 2019. Den "friska" gruppen måste aldrig ha rökt och inte ha några uppgifter om kroniska luftvägssjukdomar. Exkluderade kommer att vara alla försökspersoner med akut andningssvikt som inte tillåter att genomgå studieprocedurer, kognitiv funktionsnedsättning eller demens, allvarliga rörelsehinder, allvarliga neuromuskulära sjukdomar, allvarlig hjärtsvikt, allvarlig njur- eller leversjukdom, cancer eller bristande överensstämmelse med studieprocedurer (uteslutningskriterier). gemensamt för alla grupper).

Provstorleken är satt till 138 deltagare (46 per grupp) baserat på en frestande beräkning som antar att lungelastografi inte är underlägsen jämfört med spirometri (känslighet inte lägre än 10 %) vid detektering av KOL eller ILD (alfa=0,05, precision 5 %). En exakt beräkning av provstorleken är dock inte möjlig på grund av den fullständiga frånvaron av kliniska data om den diagnostiska relevansen av elastografi vid KOL.

Studieprocedurer

Deltagare kommer att skrivas in antingen på sluten eller öppenvårdsbasis, förutsatt att de uppfyller alla inklusionskriterier för respektive grupp och att de inte har något av uteslutningskriterierna. Registreringen av volontärer kommer också att stödjas genom användning av flygblad och offentliga meddelanden.

Efter att ha erhållit skriftligt informerat samtycke och samtycke till personuppgiftshantering (enligt EU:s GDPR-förordning 2016/679), kommer alla deltagare att utvärderas av en personalläkare som samlar in personlig historia och grundläggande kliniska data, om sådana finns tillgängliga. Insamlade data kommer att inkludera ålder, förekomst eller frånvaro av luftvägssjukdomar (särskilt KOL och ILD), samsjukligheter, kroniska läkemedelsbehandlingar, senaste laboratorietester, rapporter om senaste bröstbildundersökningar, rapporter om senaste lungfunktionstester. Rökningsvanorna kommer att utvärderas noggrant, med särskild uppmärksamhet på tidpunkten för vanan och mängden cigaretter.

Lungfunktionstester kommer sedan att utföras enligt standard och internationellt erkända protokoll (American Association for Respiratory Care 1996), med hjälp av en Carefusion MSC Body spirometer. FEV1 och Tiffeneau Index (FEV1/FVC) kommer att bedömas särskilt.

Lungultraljud kommer sedan att utföras av en personalläkare, med hjälp av ett Esaote Mylab Seven ultraljudssystem (Esaote, Genova, Italien), utrustat med stamelastografimodulen ElaXto©. Undersökningarna kommer alla att utföras med hjälp av en konvex 3,5-5 mHz sond, med deltagaren i sittande läge och undersökaren bakom honom eller henne.

Först kommer läkaren att utföra ett rutinmässigt B-läges lungultraljud och utforska båda lungorna för att utesluta andra sjukdomar som kan påverka lung- och bröstkompliance och lungparenkymelasticitet. Sedan kommer läkaren att aktivera elastografimodulen och utföra små kompressioner på den konvexa sonden med handleden, enligt ultraljudsdetektor, för att få elastografibilder som är lämpliga för färganalys. Elastografibilder är i själva verket sammansatta av en blandning av röda, gröna och blå färger, vars kombination är ett uttryck för stelheten hos det undersökta parenkymet. Undersökaren kommer att utföra en systematisk bilateral skanning, med början från bakre lungområden, två interkostala utrymmen ovanför diafragman, och ta två bilder för varje sida, en basal och en apikal. Undersökaren kommer sedan att flytta till lungornas laterala regioner, till basen av säkerhetstriangeln, för att ta andra två bilder, en basal och en apikal, och slutligen till lungans främre regioner, vid det tredje interkostala utrymmet på mittklavikulära linjen på höger sida och vid det andra interkostala utrymmet på mittklavikulära linjen på vänster sida (för att undvika hjärtområdet), förvärva andra två bilder, en basal och en apikal, för totalt 12 skanningar per deltagare.

Elastografibilder kommer att arkiveras på ultraljudssystem och därefter analyseras i efterbehandling på den specifika ultraljudsmjukvaran ElaXto©. Genom denna programvara är det möjligt att kvalitativt mäta andelen vävnads elasticitet och styvhet.

För varje bild kommer andelen styvhet, med en styvhetströskel inställd på 20 %, att mätas i tre intressanta områden, genom att använda den manuella spårningen:

• Den totala arean av lungparenkym utforskad (exklusive subkutan och muskulär vävnad belägen ovanför pleurallinjen);
• Den ytliga halvan av lungparenkym utforskat område (tills cirka 3-4 cm under pleuralinjen);
• Den djupa halvan av lungparenkym utforskat område (från 3-4 cm djup till den nedre gränsen av bilden).

Användningen av tre olika styvhetsmått för varje bild säkerställer att belysa den övergripande stelheten hos det utforskade lungparenkymet, såväl som potentiella regionala skillnader mellan de ytliga och de djupa lungplanerna. Faktum är att KOL förväntas huvudsakligen involvera djupare delar av lungparenkym, som i grunden är en sjukdom i små luftvägar, medan ILD huvudsakligen förväntas involvera ytliga planer på lungparenkym (subpleural fibros). För varje bild kommer ett kvalitativt elasticitetsindex och ett kvantitativt styvhetsindex att erhållas.

Alla undersökningar av deltagare kommer att utföras under samma dag.

Statistisk analys

Data kommer att uttryckas som median och interkvartilintervall eller medelvärde plus/minus standardavvikelse, enligt variabel fördelning. Elastografiparametrar kommer att jämföras över de tre studiegrupperna med hjälp av ANCOVA och Bonferroni-test. Korrelationerna mellan spirometriska och elastografiska parametrar kommer att bedömas med Pearsons korrelationsindex.

Etiska problem

Spirometri och elastosonografi är två säkra undersökningar som inte innebär någon specifik risk för deltagarna. Alla procedurer kommer att följa principerna om god klinisk praxis och Helsingforsdeklarationen. Data kommer att hanteras i enlighet med gällande EU-lagstiftning.