Η συμβολή του δείκτη κάθαρσης πνευμόνων LCI στην εκτίμηση παιδιών με χρόνιες πνευμονοπάθειες

Abstract

Assessment methods for children with chronic lung diseases, such as Cystic Fibrosis (CF) and Non-CF Bronchiectasis (NCFB), are of great importance. Ventilation inhomogeneity is a common feature of the above diseases and can be assessed by Lung Clearance Index (LCI). This study aims to investigate in depth the contribution of LCI in assessing children with chronic lung diseases. Findings suggest that LCI values of CF patients and NCFB patients are significantly higher compared to healthy controls’; and they demonstrate consistency between the two patient groups. Considering that generally LCI remains stable in children, LCI values increased significantly over time among CF patients. Additionally, LCI values in adolescents were significantly higher than LCI values of school age and preschool children. Regarding the isolated pathogens from cough swab cultures, patients positive to Pseudomonas aeruginosa (PsA) had significantly higher LCI than patients negative to PsA. Of note is that the LCI value was significantly deteriorated during first isolation of Pseudomonas aeruginosa from cough swab. In comparison to other methods for assessing chronic lung disease: a) LCI proved a more sensitive index than Spirometry in early stages, as 47.6% of patients with normal FEV1 had abnormal LCI; b) In comparison to HRCT, the gold standard method for lung structure damages detection, LCI was strongly correlated with the Bhalla score; c) LCI showed good agreement with a lot of parameters of exercise testing. In particular, it demonstrated negative correlation with the mean peak oxygen uptake during exercise (VO2peak%) and breathing reserve (BR%) and positive correlation with Ventilation (VE) and the ventilatory equivalents (VE/VO2 and VE/VCO2). The absolute annual change of LCI was 0.88 among patients with CF. It was also shown that the change is different among three age groups (adolescents > school age children > preschoolers); and is higher in patients colonized with Pseudomonas aeruginosa. The percentage annual change of LCI could be estimated 4.96% per year. Further findings suggest that LCI deteriorates significantly during a pulmonary exacerbation and the index was also proved as the unique independent predictor of a pulmonary exacerbation. Finally, LCI was evaluated as an assessment tool for the efficacy of therapeutic interventions: a) LCI improved significantly one month after intravenous anti-pseudomonas antibiotic treatment among CF patients and the improvement was tremendous among patients receiving the regimen to cope with a pulmonary exacerbation as opposed to those receiving the regimen to Pseudomonas aeruginosa eradication; b) Chronic treatment with inhaled Tobramycin did not modify LCI values, while LCI values in three 3 times [t0: before Tobramycin treatment, t1: at the end of the first month of study (Tobramycin on), t2: at the end of the second month of study (Tobramycin off)], did not differ significantly. In conclusion, LCI can be considered as a valuable index for monitoring children with chronic lung diseases as it can be used to assess the severity and progression of the disease; to predict a pulmonary exacerbation and the first isolation of Pseudomonas aeruginosa; and to evaluate treatment interventions.

Είναι αναγκαίο να υπάρχουν μέθοδοι εκτίμησης παιδιών με χρόνιες πνευμονοπάθειες, όπως η Κυστική Ίνωση (ΚΙ) και οι βρογχεκτασίες αιτιολογίας διαφορετικής από την ΚΙ (NCFB). Οι παθήσεις αυτές χαρακτηρίζονται από ανομοιογένεια αερισμού, που μπορεί να εκτιμηθεί με τον δείκτη κάθαρσης πνευμόνων (Lung Clearance Index, LCI). Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν η διερεύνηση της συμβολής του LCI στην εκτίμηση παιδιών με χρόνιες πνευμονοπάθειες. Αρχικά φάνηκε ότι ο LCI ασθενών με ΚΙ και ασθενών με NCFB διέφεραν σημαντικά από των υγιών μαρτύρων, αλλά όχι μεταξύ τους. Δεδομένου ότι φυσιολογικά στα παιδιά ο LCI δεν μεταβάλλεται, σε ασθενείς με ΚΙ ο LCI αυξήθηκε σημαντικά με την πάροδο του χρόνου και ήταν σημαντικά μεγαλύτερος σε εφήβους σχετικά με παιδιά σχολικής και προσχολικής ηλικίας. Σχετικά με το μικροβιακό φορτίο στα πτύελα, ο LCI ασθενών που ήταν χρονίως αποικισμένοι από Pseudomonas aeruginosa (PsA) ήταν σημαντικά χειρότερος από των μη αποικισμένων. Φάνηκε μάλιστα, ότι μπορούσε να προβλέψει την 1η απομόνωση PsA σε προηγουμένως μη αποικισμένους ασθενείς, πριν ακόμη εκδηλωθούν τα συμπτώματα. Στην σύγκριση με άλλες μεθόδους εκτίμησης της πνευμονοπάθειας: α) ο LCI αποδείχθηκε πιο ευαίσθητος από τη σπιρομέτρηση σε πρώιμα στάδια, καθώς 47,6% των ασθενών που είχαν φυσιολογικό FEV1% είχαν παθολογικό LCI, β) όσον αφορά στην HRCT, τη μέθοδο εκλογής για την ανίχνευση δομικών βλαβών, ο LCI παρουσίαζε ισχυρή συσχέτιση με το Bhalla score, γ) ο LCI εμφάνιζε καλή συσχέτιση και με παραμέτρους της δοκιμασίας κόπωσης: αρνητική συσχέτιση με τη μέγιστη πρόσληψη οξυγόνου κατά την άσκηση (VO2peak%) και τις αναπνευστικές εφεδρείες (BR%) και θετική συσχέτιση με τον αερισμό (VE) και τα αναπνευστικά ισοδύναμα (VE/VO2 και VE/VCO2). Σε ασθενείς με ΚΙ η απόλυτη τιμή του LCI μεταβλήθηκε κατά 0.88 ανά έτος και η μεταβολή αυτή διέφερε σημαντικά ανά ηλικιακή ομάδα (έφηβοι > παιδιά σχολικής ηλικίας > παιδιά προσχολικής ηλικίας), καθώς και σε αποικισμένους από PsA συγκριτικά με μη αποικισμένους. Η % ετήσια μεταβολή υπολογίστηκε σε 4.96% ανά έτος. Ο LCI επιδεινωνόταν σημαντικά κατά τη διάρκεια πνευμονικής έξαρσης και αποδείχθηκε ως μοναδικός ανεξάρτητος παράγοντας πρόβλεψης της έξαρσης σε ασθενείς με ΚΙ. Τέλος, ο LCI αξιολογήθηκε ως εργαλείο εκτίμησης αποτελεσματικότητας θεραπευτικής παρέμβασης: α) Βελτιώθηκε σημαντικά ένα μήνα μετά τη χορήγηση ενδοφλέβιας αντιψευδομοναδικής αγωγής σε παιδιά με ΚΙ και η βελτίωση ήταν μεγαλύτερη στα παιδιά που έλαβαν το σχήμα λόγω πνευμονικής έξαρσης συγκριτικά με εκείνα που το έλαβαν για την εκρίζωση της PsA. β) Η χορήγηση εισπνεόμενης Τομπραμυκίνης σε χρόνια βάση δεν φάνηκε να επηρεάζει τον LCI, καθώς οι τιμές του LCI, που μετρήθηκε σε 3 χρονικές στιγμές (t0: αρχικά, t1: 1 μήνα μετά τη χορήγηση Τομπραμυκίνης δις ημερησίως και t2: 1 μήνα μετά την t1, χωρίς να λαμβάνει ο ασθενής εισπνεόμενη Τομπραμυκίνη) δεν διέφεραν σημαντικά. γ) Ο LCI ασθενών με NCFB παρέμεινε σχεδόν σταθερός δύο χρόνια μετά τη χορήγηση εισπνεόμενου υπέρτονου διαλύματος NaCl 3.5%, ενώ στους ασθενείς με ΚΙ επιδεινώθηκε σημαντικά. Συμπερασματικά, ο LCI αποδείχθηκε πολύτιμος δείκτης στην εκτίμηση παιδιών με χρόνιες πνευμονοπάθειες και ειδικότερα, στην εκτίμηση της βαρύτητας και της εξέλιξης της πνευμονοπάθειας, στην πρόβλεψη της έξαρσης και της 1ης απομόνωσης PsA και στην αξιολόγηση θεραπευτικών παρεμβάσεων.