Badania oporów oddechowych w monitorowaniu astmy u dzieci
advertisement
Alergia Astma Immunologia, 8(3), 117-120 Grzelewski2003, T., Stelmach I. Badania oporów oddechowych w monitorowaniu astmy u dzieci 117 Badania oporów oddechowych w monitorowaniu astmy u dzieci Respiratory resistance tests in monitoring asthma in children TOMASZ GRZELEWSKI, IWONA STELMACH Oddzia³ Kliniczny Interny Dzieciêcej i Alergologii Instytutu Pediatrii Uniwersytetu Medycznego w £odzi, Wojewódzki Szpital Specjalistyczny, ul. Parzêczewska 35, 95-100 Zgierz Artyku³ ten opisuje podstawy teoretyczne, wartoæ diagnostyczn¹ oraz mo¿liwoci monitorowania astmy u dzieci za pomoc¹ pletyzmografii ca³ego cia³a oraz metody oporu okluzji. Autorzy uwa¿aj¹, ¿e konieczne s¹ dalsze badania nad standaryzacj¹ tych metod oraz wskazaniami do ich zastosowania u dzieci chorych na astmê oskrzelow¹. Alergia Astma Immunologia, 2003, 8(3), 117-120 Theoretical, diagnostic and therapeutical aspects of the usefulness of whole body plethysmography and respiratory resistance measured with the interrupter technique (Rint) in monitoring children with asthma are presented in the article. The authors suggest that more studies are needed to standardise these techniques and to define indications for performing these tests in children with asthma. Alergia Astma Immunologia, 2003, 8(3), 117-120 S³owa kluczowe: bodypletyzmografia, metoda oporu okluzji, opór swoisty, dzieci, astma Key words: whole body plethysmography, interrupter technique, specific airway resistance, children, asthma Astma jest jedn¹ z najczêstszych przewlek³ych chorób na wiecie i stanowi znaczny problem spo³eczny zarówno wród doros³ych, jak i dzieci. Dostêpne dane wiadcz¹ o tym, ¿e w ci¹gu ostatnich 20 lat czêstoæ wystêpowania astmy znacz¹co siê zwiêkszy³a (zw³aszcza wród dzieci) [1]. Potrzebne jest opracowanie i zweryfikowanie metod wczesnego rozpoznawania, monitorowania i oceny leczenia astmy, ze szczególnym uwzglêdnieniem metod nadaj¹cych siê do zastosowania u niemowl¹t i ma³ych dzieci [1]. Uwa¿a siê, ¿e u dzieci w wieku 3-5 lat trudne jest uzyskanie poprawnego wykonania manewrów oddechowych, koniecznych do przeprowadzenia klasycznego badania czynnociowego p³uc (krzywa przep³yw-objêtoæ, spirometria) [2]. U pacjentów w tym wieku mo¿na zastosowaæ tylko te metody badañ czynnociowych uk³adu oddechowego, dla których wystarczaj¹ce jest spokojne oddychanie badanego przez ustnik aparatu pomiarowego. Za metody takie nale¿y uwa¿aæ pomiary oporów uk³adu oddechowego przeprowadzane za pomoc¹ pletyzmografii ca³ego cia³a, w tym równie¿ pomiar oporu uk³adu oddechowego metod¹ krótkotrwa³ego przerwania przep³ywu (zwany metod¹ okluzji). Pletyzmografia ca³ego cia³a Pomiar oporu dróg oddechowych wykonywany jest w kabinie pletyzmograficznej. Jest to szczelna, przezroczysta kabina o pojemnoci od 600 do 1000 litrów, w której umieszcza siê badanego pacjenta na krzele z regulowan¹ wysokoci¹ jego po³o¿enia, oddychaj¹cego przez pneumotachometr. Oddychanie powoduje zmianê objêtoci cia³a i cinienia w kabinie. Zmiany te s¹ wprost proporcjonalne do zmian objêtoci klatki piersiowej i odwrotnie proporcjonalne do zmian cinienia pêcherzykowego. Analiza zmian cinienia w kabinie umo¿liwia ocenê zmian cinienia pêcherzykowego. Na ekranie monitora zapisywane s¹ zmiany cinienia w kabinie i przep³ywu powietrza zmierzonego przez pneumotachometr w postaci pêtli oddechowych. Komputerowa analiza pêtli oddechowych umo¿liwia wyliczenie parametrów ocenianych w badaniu bodypletyzmograficznym [3]. Wybrane parametry czynnociowe badania pletyzmograficznego Bodypletyzmografia pozwala uzyskaæ m.in. wartoci takich parametrów jak: ca³kowity opór dróg oddechowych (TRaw total airway resistance); odwrotnoæ ca³kowitego 118 Alergia Astma Immunologia, 2003, 8(3), 117-120 oporu dróg oddechowych czyli konduktancja dróg oddechowych (Gaw airway conductance); frakcji: wydechowej (Raw ex expiratory airway resistance) i wdechowej oporu dróg oddechowych (Raw in inspiratory airway resistance); wewn¹trztorakaln¹ objêtoæ gazu (ITGV intrathoracic gas volume); swoist¹ konduktancjê dróg oddechowych (sGaw specific airway conductance); swoisty opór dróg oddechowych (sRaw specific airway resistance). Szczególnie wartoæ oporu swoistego dróg oddechowych definiowana jako iloraz ca³kowitej wartoci oporu oddechowego i wewn¹trztorakalnej objêtoci gazu (sRaw = TRaw x ITGV) wydaje siê byæ najlepszym wskanikiem dro¿noci dróg oddechowych u dzieci. wiadczy o tym fakt, ¿e wartoæ swoistego oporu dróg oddechowych ulega szybszym i istotniejszym zmianom ni¿ Raw lub ITGV mierzone osobno w chorobach uk³adu oddechowego u dzieci [4]. Poza tym wartoæ sRaw zmienia siê w zale¿noci od objêtoci p³uc, przy której zosta³ zmierzony i jest prawie sta³a u dzieci powy¿ej 6 roku ¿ycia (wartoæ prawid³owa poni¿ej 7 s/cm H2O) [5]. Dla parametrów uzyskanych w badaniu bodypletyzmograficznym zosta³y opracowane zbiory wartoci nale¿nych dla populacji dzieci polskich [6], dziêki czemu mo¿liwe jest odnoszenie pojedynczych wyników badañ do normy. Metoda okluzji Pomiar oporu metod¹ okluzji polega na szybkim, krótkim zamykaniu przep³ywu powietrza, przez zastawkê umieszczon¹ blisko ust badanego, podczas spokojnego oddychania. Zazwyczaj wystarczy wykonaæ 5-10 spokojnych oddechów, aby badanie zosta³o wykonane poprawnie, mo¿liwe jest równie¿ wykonywanie zamykania zastawki co kilka oddechów w zale¿noci od mo¿liwoci badanego pacjenta. Zamkniêcie drogi przep³ywu prowadzi do szybkiego wzrostu cinienia proksymalnie od zamkniêcia i po okresie oscylacyjnych wahañ dochodzi do stabilizacji jego wartoci (plateau). Dynamika oraz wartoæ fazy plateau cinienia zale¿¹ od oporu dróg oddechowych, w³asnoci elastycznych oraz bezw³adnoci tkanek i gazów. Czas zamkniêcia zastawki (zwykle oko³o 100 ms) jest na tyle krótki, ¿e nie powoduje odruchowej aktywacji miêni oddechowych. Dla potrzeb badania konieczne jest za³o¿enie, ¿e wartoæ cinienia w jamie ustnej bezporednio przed zamkniêciem zastawki odzwierciedla wartoæ cinienia pêcherzykowego (Palv alveolar pressure). Wartoæ oporu okluzji dróg oddechowych (Rint respiratory resistance measured with the interrupter technique) za pomoc¹ tej metody wylicza siê ze stosunku ró¿nicy cinienia pêcherzykowego (Palv) i cinienia mierzonego w jamie ustnej przed zamkniêciem lub po otwarciu drogi przep³ywu (Pm mouth pressure) do wielkoci przep³ywu powietrza w drogach oddechowych (V volume of the airways) [2]. Wartoæ diagnostyczna bodypletyzmografii i badania oporu okluzji Wartoæ diagnostyczna pomiarów sRaw i pomiarów Rint u dzieci z podejrzeniem astmy oskrzelowej by³a oceniana w wielu badaniach, szczególnie w aspekcie czu³oci i swoistoci tych metod. W jednym z badañ [7] czu³oci bodypletyzmografii zosta³a oceniona na 68%, a swoistoæ na 95%. W innym badaniu [8] wykazano bardzo wysok¹ czu³oæ pomiarów sRaw podczas badania nieswoistej nadreaktywnoci oskrzeli z metacholin¹ u dzieci w wieku 4-6 lat chorych na astmê oskrzelow¹ i stwierdzono, ¿e zarówno pomiary sRaw jak i Rint mog¹ uwidoczniæ subkliniczny wzrost napiêcia miêni g³adkich oskrzeli u badanych dzieci. Z kolei z badania Klug i wsp. [9] wynika, ¿e sRaw jest bardziej czu³y od parametrów uzyskiwanych podczas badania oscylacji wymuszonych, takich jak: reaktancja uk³adu oddechowego przy czêstotliwoci 5 Hz czy Rint. W diagnostyce astmy u dzieci bardzo wa¿nym badaniem jest ocena spirometryczna odwracalnoci obturacji oskrzeli po podaniu β2-mimetyku krótkodzia³aj¹cego. Wydaje siê, ¿e takie badanie mo¿na równie¿ przeprowadzaæ za pomoc¹ oznaczania sRaw podczas bodypletyzmografii, a uzyskane wyniki bêd¹ równie wiarygodne, jak badanie zmiany FEV1 przed i po podaniu β2-mimetyku. Dowodem na to mog¹ byæ wyniki badania Nielsen i wsp. [10]. Celem tego badania by³a ocena i porównanie ró¿nic w odpowiedzi bronchodilatacyjnej pomiêdzy grup¹ dzieci choruj¹cych na astmê a grup¹ dzieci zdrowych w wieku 2-5 lat. Okaza³o siê, ¿e sporód wielu badañ czynnociowych uk³adu oddechowego (bodypletyzmografia, pomiar oporów okluzji, technika oscylacji wymuszonych) oznaczanie sRaw zapewnia³o najwiêksz¹ moc rozpoznawcz¹ po próbie bronchodilatacyjnej z β2-mimetykiem, z czu³oci¹ i swoistoci¹ badania wynosz¹cymi odpowiednio 66% i 81%, przy przyjêciu 25% spadku sRaw po podaniu bronchodilatatora jako progu odwracalnoci. Autorzy wnioskuj¹, ¿e odpowied bronchodilatacyjna, mierzona za pomoc¹ sRaw, pozwala na ró¿nicowanie dzieci chorych na astmê od dzieci zdrowych, co mo¿e byæ pomocne w wykryciu astmy w grupie dzieci z wheezingiem, bardzo trudnych do prawid³owego zdiagnozowania. Niew¹tpliwie ciekawym zagadnieniem jest u¿ycie badania bodypletyzmografii oraz spirometrii do oceny nieswoistej próby nadreaktywnoci oskrzeli. Pod tym wzglêdem istotne wydaj¹ siê byæ wyniki badania Monkhofa i wsp. [11], podczas którego oceniano przydatnoæ próby hyperwentylacji zimnego powietrza w diagnostyce ró¿nicowej dzieci chorych na astmê i dzieci chorych na przewlek³e zapalenie oskrzeli. Przed i po trzyminutowej próbie hiperwentylacji zimnego (-15°C) powietrza wykonano bodypletyzmografiê oraz spirometriê. Jako wynik pozytywny traktowano 100% wzrost wartoci sRaw. U wiêkszoci badanych dzieci (18/25) w wieku 7-14 lat chorych na Grzelewski T., Stelmach I. Badania oporów oddechowych w monitorowaniu astmy u dzieci astmê uzyskano dodatni wynik testu oceniaj¹cego nieswoist¹ nadreaktywnoæ oskrzeli w próbie hiperwentylacji zimnego powietrza, natomiast pozytywny wynik tego testu otrzymano tylko u 1 dziecka na 11 badanych z przewlek³ym zapaleniem oskrzeli. Z kolei inne badanie [12] przeprowadzone u dzieci w wieku 2-5 roku ¿ycia wykaza³o bardzo dobr¹ u¿ytecznoæ, wysok¹ czu³oæ (68%), swoistoæ (93-100%), oraz dobr¹ powtarzalnoæ pomiaru sRaw w próbie nadreaktywnoci z zimnym powietrzem (wspó³czynnik korelacji powtarzalnoci 2 badañ wykonywanych w ci¹gu 8 tygodni wynosi³ 96%). Autorzy uwa¿aj¹, ¿e u¿ycie bodypletyzmografii do oceny nadreaktywnoci nieswoistej oskrzeli w próbie hyperwentylacji z zimnym powietrzem w diagnostyce astmy u dzieci mo¿e byæ bardzo przydatne, a zmiana sRaw mo¿e byæ stosowana jako parametr rozstrzygaj¹cy o rozpoznaniu tej choroby. Ocena skutecznoci leków przeciwastmatycznych z wykorzystaniem bodypletyzmografii i badania oporu okluzji Parametry oznaczane w badaniu bodypletyzmograficznym, a szczególnie sRaw i pomiar Rint znalaz³y równie¿ zastosowanie w monitorowaniu i ocenie skutecznoci stosowanego leczenia u dzieci chorych na astmê. Ju¿ w latach 80. na podstawie pomiarów sRaw i Rint oceniano przydatnoæ β2-mimetyków krótkodzia³aj¹cych i leków przeciwcholinergicznych w astmie [13]. W kolejnych badaniach, na podstawie zmian sRaw, porównywano dzia³anie formoterolu i salbutamolu u dzieci chorych na astmê [14], okrelano zapobiegawcze dzia³anie teofiliny u dzieci chorych na astmê indukowan¹ wysi³kiem [15]. W kolejnych badaniach zwrócono uwagê na silnie wyra¿ony, d³ugotrwa³y efekt bronchoprotekcyjny formoterolu wyra¿ony brakiem zmian sRaw przed i po podaniu leku podczas próby nieswoistej nadreaktywnoci oskrzeli z histamin¹ u dzieci chorych na astmê [16] oraz podczas próby nadeaktywnoci nieswoistej z zimnym powietrzem [17]. Kolejn¹ grup¹ leków, których skutecznoæ oceniona zosta³a za pomoc¹ pomiarów bodypletyzmograficznych i pomiarów oporów okluzji s¹ wziewne glikokortykosteroidy. W badaniu Benoist i wsp. [18] okrelono wp³yw podawanego w du¿ej dawce (1000 µg) beklometazonu na nieswoist¹ próbê nadreaktywnoci oskrzeli z karbacholem u dzieci chorych na astmê; okrelano dawkê karbacholu powoduj¹c¹ 40% spadek swoistej konduktancji wyra¿onej jako odwrotnoæ sRaw (PD40 sGaw). Nie znaleziono w tym badaniu korelacji pomiêdzy nasileniem objawów klinicznych a PD40 sGaw i na tej podstawie stwierdzono, ¿e testy nadreaktywnoci nieswoistej oskrzeli nie 119 nadaj¹ siê do oceny klinicznej skutecznoci wziewnych kortykosteroidów. Z kolei z nowszych badañ [19] wynika, ¿e budesonid w dawce 2x400 µg, podawany dzieciom chorym na astmê w wieku 2-5 lat przez 8 tygodni, oprócz poprawy objawów klinicznych, powodowa³ równie¿ znacz¹cy spadek sRaw i Rint podczas nieswoistej próby nadreaktywnoci oskrzeli z zimnym powietrzem, ale nie w próbie z metacholin¹. Jak dotychczas przeprowadzono tylko jedno badanie [20] dotycz¹ce bronchoprotekcyjnego dzia³ania leków z grupy antagonistów receptorów leukotrienowych. W badaniu tym stwierdzono znacz¹ce klinicznie dzia³anie bronchoprotekcyjne montelukastu podawanego dzieciom chorym na astmê w wieku 3-5 lat w dawce 5 mg 1x dziennie przez 2 doby wykazano obni¿enie sRaw mierzonego po próbie nieswoistej prowokacji oskrzeli z zimnym powietrzem po leczeniu. Zalety i wady badañ oporów oddechowych Badania bodypletyzmografii oraz oporu okluzji znane s¹ od wielu lat i ich wartoæ diagnostyczna jest powszechnie akceptowana. Na podstawie dotychczasowych wyników badañ klinicznych mo¿na stwierdziæ ¿e pomiary sRaw i Rint mog¹ precyzyjnie odzwierciedlaæ odwracalnoæ obturacji dróg oddechowych lub stopieñ nieswoistej nadreaktywnoci oskrzeli, zw³aszcza w próbie z zimnym powietrzem oraz wykrywaæ subkliniczne zmiany napiêcia miêni g³adkich oskrzeli i drobnych oskrzelików [21]. Jest to nieosi¹galne w badaniu spirometrycznym, zw³aszcza u dzieci w wieku od 2 do 5 lat. Inn¹ ich zalet¹, która zwiêksza przewagê nad badaniem spirometrycznym, jest koniecznoæ mniej aktywnej wspó³pracy pacjenta podczas badania, szczególnie za brak koniecznoci wykonywania forsownych, nasilonych oddechów. Niewielk¹ wad¹ tych badañ pozostaje problem ich powtarzalnoci. Potwierdzaj¹ to wyniki badania [22], w którym wspó³czynniki zmiennoci dla sRaw, Rrs (Respiratory resistance oporu mierzonego technik¹ oscylacji wymuszonych) i Rint wynios³y odpowiednio: 10 i 3%, 10 i 6% oraz 14 i 10% dla wartoci wyjciowych i 12 i 7%, 11 i 3% oraz 12 i 4% dla wartoci uzyskanych po podaniu metacholiny. Równie¿ wyniki badania Klug i wsp. [23] potwierdzaj¹ istnienie niewielkiej zmiennoci pomiêdzy wynikami badañ ró¿nych autorów, szczególnie dla pomiaru Rint. Dlatego konieczne s¹ dalsze badania nad standaryzacj¹ bodypletyzmografii i pomiarów Rint. Niezbêdne wydaje siê równie¿ bardziej precyzyjne okrelenie wskazañ do ich zastosowania w diagnostyce i monitorowaniu leczenia dzieci chorych na astmê. 120 Pimiennictwo Alergia Astma Immunologia, 2003, 8(3), 117-120 1. wiatowa strategia rozpoznawania, leczenia i prewencji astmy. Raport NHLBI/WHO, Medycyna Praktyczna 2002; 6. 2. Mazurek H. Zastosowanie techniki oscylacji wymuszonych i oporu okluzji do wykrywania zaburzenia w³asnoci mechanicznych uk³adu oddechowego u dzieci z astm¹ w wieku przedszkolnym. Rozprawa habilitacyjna, Instytut Grulicy i Chorób P³uc Oddzia³ w Rabce-Zdroju im. Jana i Ireny Rudników, 2001. 3. Gondorowicz K, Kuñski H, Ro¿niecki J. Badania uk³adu oddechowego, w: Diagnostyka czynnociowa cz³owieka, fizjologia stosowana, Red. W. Z. Traczyk, PZWL 1999; 482-483. 4. Dab I, Alexander F. On the advantages of specific airway resistance. Pediatr Res 1978; 12: 878-881. 5. Wood RE. Badania czynnociowe p³uc, w: Podrêcznik Pediatrii Nelson, Red. R. E. Berman, PWN, Warszawa 1996; 1195-1196. 6. Willim G, Kurzawa R, Mazurek H i wsp. Wartoci nale¿ne wskaników oddechowych dzieci i m³odzie¿y. Skrypt IGgiChP, Rabka 1998. 7. Buhr W, Reinitz P, Jorres R i wsp. Sensitivity and specificity of multi-frequency oscillation methods, body plethysmography and spirometry in 5-8-year-old asthmatic patients. Pneumonologie 1990; 44: 1196-1198. 8. Bisgaard H, Klug B. Lung function measurement in awake young children. Eur Respir J 1995; 8: 2067-2075. 9. Klug B, Bisgaard H. Measurement of lung function in awake 2-4year-old asthmatic children during methacholine challenge and acute asthma: a comparison of the impulse oscillation technique, the interrupter technique, and transcutaneous measurement of oxygen versus whole-body plethysmography. Pediatr Pulmonol 1996; 21:290-300. 10. Nielsen KG, Bisgaard H. Discriminative capacity of bronchodilator response measured with three different lung function techniques in asthmatic and healthy children age 2 to 5 years. Am J Respir Crit Care Med 2001; 164: 554-559. 11. Monkhof M, Wonne R, Hofmann D. Cold air provocation as a methods of differential diagnosis of bronchial asthma and chronic bronchitis. Pneumonologie 1991; 45: 899-902. 12. Nielsen KG, Bissgard H. Lung function response to cold air challenge in asthmatic and healthy children of 2-5 years of age. Am J Respir Crit Care Med 2000; 161: 1805-1809. 13. Zimmermann T, Drexel W. Bronchial asthma in childhood. Therapy with fenoterol and ipratropium bromide powder. Monatsschr Kinderheilkd 1984; 132: 915-917. 14. Von Berg A, Berdel D. Formoterol and salbutamol metered aerosols: comparison of a new and an established beta2-agonist for their bronchodilating efficacy in the treatment of childhood bronchial asthma. Pediatr Pulmonol 1989; 7: 89-93. 15. Hoffmann-Streb A, Niggemann B, Buttner P i wsp. The protective effect of theophylline in exercise-induced asthma in childhood. Klin Padiatr 1993; 205: 99-102. 16. Kozlik-Feldmann R, von Berg A, Berdel D i wsp. Long-term effects of formoterol and salbutamol on bronchial hyperreactivity and beta-adrenoceptor density on lymphocytes in children with bronchial asthma. Eur J Med Res 1996; 1: 465-470. 17. Nielsen KG, Bisgaard H. Bronchodilation and bronchoprotection in asthmatic preschool children from formoterol administered by mechanically actuated dry-powder inhaler and spacer. Am J Respir Crit Care Med 2001; 164: 256-259. 18. Benoist MR, Brouard JJ, Rufin P i wsp. Dissociation of symptom scores and bronchial hyperreactivity: study in asthmatic children on long-term treatment with inhaled beclomethasone dipropionate. Pediatr Pulmonol 1992; 13: 7177. 19. Nielsen KG, Bisgaard H. The effect of inhaled budesonide on symptoms, lung function, and cold air and methacholine responsiveness in 2- to 5-year-old asthmatic children. Am J Respir Crit Care Med 2000; 162: 1500-1506. 20. Bisgaard H, Nielsen KG. Bronchoprotection with a leukotriene receptor antagonist in asthmatic preschool children. Am J Respir Crit Care Med 2000; 162: 187-190. 21. Bisgaard H, Klug B. Lung function measurement in awake young children. Eur Respir J 1995; 8: 2067-2075. 22. Phagoo SB, Watson RA, Silverman R i wsp. Comparison of four methods of assessing airflow resistance before and after airway narrowing in normal subjects. J Appl Physiol 1995; 79: 518-525. 23. Klug B, Nielsen KG, Bisgaard H. Observer variability of lung function measurements in 2-6-yr-old children. Eur Respir J 2000; 16: 472-475.
