摘要
在小儿支气管扩张症中,通过运动限制和高分辨率计算机断层扫描(HRCT)评估疾病严重程度之间的关系的工作有限。
对36名儿童进行了一项观察性研究,他们完成了问卷调查、体检、肺活量测定和痰分析,随后进行了低剂量辐射方案胸部计算机断层扫描(CT)扫描和循环能量测定增量运动试验。采用改良的Bhalla评分对HRCT异常进行评分。用于评估功能状态的运动变量为心率、耗氧量、氧饱和度和运动时间。将结果与确定的正常儿科值进行比较。
儿童的年龄中位数(范围)为13岁 yrs(10.6–17.1)。囊性纤维化(CF)或非CF支气管扩张症患儿的年龄、性别、身高、体重或青春期状态分布均匀。非CF支气管扩张症患儿的平均用力呼气量在1秒内低于CF患儿(69%)与分别为76%)。两组之间肺部疾病的分布不同。患有CF支气管扩张症的儿童主要患有右上肺叶疾病,并且在支气管扩张的存在和程度方面得分较高。另外,两组之间的总体CT评分或单个CT参数没有统计学差异。与正常儿童相比,CF和非CF支气管扩张症均有运动受限的证据。两种疾病组的肺功能参数、HRCT表现或运动参数之间没有一致的关系。
在这项研究中,高分辨率计算机断层扫描特征并没有被发现是运动能力的标志。在囊性纤维化和非囊性纤维化支气管扩张患儿中,肺功能测量、高分辨率计算机断层扫描和运动测试提供了不同的信息,目前的作者认为这三种方法都可能是综合评估呼吸状态所必需的。
爱德华学院是由新西兰健康研究理事会颁发的奖学金资助的。
对于非囊性纤维化(CF)支气管扩张患儿的理想随访或病情进展监测,目前尚无共识1..有人建议,管理应该反映CF模型2.,3..这一提议至少存在两个问题。首先,没有评估疾病严重程度或进展的黄金标准,其次,这两种疾病之间有许多不同。CF是一种多系统疾病,以气道炎症反应和感染过度为特征,频谱相对狭窄,疾病特异性呼吸道病原体组,仅与非CF支气管扩张部分重叠。非cf型支气管扩张是一种不同严重程度和进展的异质性疾病。这种诊断可能是可逆的4.随着时间的推移,肺功能的下降可能不像CF那样剧烈5.–7..呼吸道中可能存在不同的生物膜环境8.肺疾病在这两种疾病中的分布也有所不同9,10.
很长一段时间以来,人们都知道标准肺活量测定法不是一种特别敏感的疾病进展测量方法,但默认情况下,它已成为监测进展的标志。一些CF中心已转向每两年进行一次高分辨率计算机断层扫描(HRCT)胸部扫描11量化肺结构变化的进展。这是基于HRCT可以在肺功能异常明显之前发现早期肺结构损伤的证据12–14. 然而,没有临床数据可以判断该技术的益处,也没有非CF支气管扩张的纵向研究。HRCT和非CF支气管扩张的有限横断面研究是回顾性的和相互矛盾的15,16.
在儿童中,胸部HRCT异常与肺功能(1秒用力呼气量(FEV)负相关1.),钒铁1./强迫肺活量(FVC)和最大呼气流量(FVC的25%)14,17–19在患有非CF支气管扩张症的成年人中,HRCT上发现的异常气道数量与肺功能损害程度之间有很强的相关性20.这提示HRCT对疾病严重程度的分级是有用的。最近的一项纵向成人研究表明,支气管壁厚度的严重程度是功能下降的主要决定因素,这意味着HRCT扫描可能有助于监测疾病进展21.然而,目前尚不清楚HRCT扫描对支气管扩张患者状态的完整描述。虽然HRCT评估结构和运动功能,而且结构是一个决定力学的因素,两者之间的关系可能是存在的。然而,这种关系的强度是未知的。这是非常重要的,因为如果关系非常密切,就没有必要在详细评估功能状态时同时进行这两个测试,而如果关系松散,换句话说,如果每个测试给出的信息不同,那么遗漏一个就会导致潜在有用信息的损失。
在一些儿科呼吸中心,CF儿童的年度评估现在包括某种形式的运动研究22. 这是基于有氧和无氧运动明显受限的证据23这种限制与生存有关系24.评估非CF支气管扩张症儿童运动能力的工作很少25,26而且只有成人的初步数据27–30.
目前的作者还不知道有哪项研究对CF和非CF支气管扩张症的HRCT测量的疾病严重程度与运动能力之间的关系进行了研究。因此,有人假设,无论是CF还是非CF支气管扩张,HRCT测量的肺部疾病严重程度与运动受限之间都没有关系。第二个假设是,通过运动试验判断CF的功能性严重程度将大于非CF支气管扩张症,这反映了通常更好的预后。为了研究这一点,进行了一项观察性研究,以评估CF和非CF支气管扩张症儿童的肺疾病严重程度(通过低辐射剂量HRCT协议评估)和功能状态(通过循环测功运动试验评估),并将运动参数与先前确定的正常值进行比较。
方法
主题
所有患者都定期到英国伦敦皇家布朗普顿医院的儿科呼吸系统诊所就诊。支气管扩张的定义是在稳定时期进行的HRCT扫描支气管树扩张的证据31并经适当的慢性生产性咳嗽临床病史证实。这是根据Naidich的放射学标准et al。32,这需要证明没有正常的支气管变细或任何支气管的内径大于伴随肺动脉的直径。使用标准标准在所有儿童中确认或排除CF和原发性纤毛运动障碍(PCD)33,34. 任何曾做过肺切除术的儿童均被排除在外。没有一个孩子是主动吸烟的。所有儿童都是在疾病稳定期招募的,并且没有因疾病恶化≥1个月。
受试者要求>8岁,以便能够进行呼吸质谱仪(RMS)上的操作,身高>125 cm以便能够到达自行车测力计上的踏板。排除标准为早产、低出生体重(<2.0 kg)、感染洋葱伯克霍尔德菌,同时存在胰岛素依赖型糖尿病、关节炎或关节痛,以及静息氧饱和度<90%。
研究设计
所有受试者完成相关呼吸史问卷调查,进行体格检查,随后进行肺活量测定和痰液或咳嗽拭子培养。青春期是用坦纳评分系统评分的35然后,受试者接受低剂量方案胸部计算机断层扫描(CT)扫描和循环测功增量运动试验。运动试验的主要结果变量为心率(HR)、耗氧量(v'O2.)、氧饱和度(s啊,一个2.)以及锻炼的时间。然后将这些结果与确定的正常儿科值进行比较36.所有调查计划在1个月内完成。
问卷调查确定了最后一次胸部加重的日期、目前的药物治疗、个人和家族吸烟史,以及每周进行有组织运动的平均小时数。使用小型便携式肺活量计(Vitalograph, Buckingham, UK)进行肺活量测定。FEV1.用力呼气流量在FVC (FEF)的25-75%之间25–75)被记录为性别和身高的预测百分比37。对每位患者进行痰收集以进行微生物评估。在不可能的情况下进行咳嗽拭子检查。然后将结果与儿童先前的痰结果进行比较。慢性痰感染,定义为一种或多种微生物反复生长三次或三次以上≥在12个月期间间隔1个月进行验证和记录。
高分辨率CT胸部扫描
吸气HRCT采用Siemens Volume Zoom多层CT扫描仪(Siemens, Erlangen, Germany),无需镇静。取5片1mm厚的切片,均匀间隔于主动脉弓水平至右膈上方1cm处。该方案是在成人间质性肺病治疗方案的基础上修改的,确保所有肺节段都能显示出来,并能确定具有重要功能的疾病,同时保持最低的辐射暴露。协议根据孩子的体重来改变毫安秒。每个部分的采集时间为0.75 s。对该儿童的总有效剂量≤0.1 mSv,比儿童CT胸部的标准辐射剂量低10倍。然后由一名放射科医生(D.M. Hansell)对吸气扫描进行评分,评分方法是对Bhalla评分的修改,该评分以前用于CF和非CF型支气管扩张的儿童和成人16,19,20,38.使用该系统,每个肺根据单个肺叶进行评估,舌被单独考虑。记录的特征包括存在支气管扩张,支气管壁增厚和支气管扩张的程度,以及黏液堵塞,气陷,肺不张或实变。每个患儿的CT评分取各叶评分之和。放射科医生对孩子们的诊断一无所知。
运动试验
记录环境压力、温度和百分比湿度,并输入有效值。环境温度从来没有>26°C。在演习中,孩子们有连续的脉搏率和动脉s啊,一个2.用表面血氧计(Nellcor, Hatwood, CA, USA)测量,放置在右眶上动脉上并用大手帕固定,该部位是最不容易产生运动伪影的部位。协议的详细描述已在其他地方进行了描述39. 简单地说,受试者使用电磁自行车(英国伯明翰Seca 100)进行锻炼,该自行车在6-150转·分钟的范围内产生与踏板速度无关的恒定负荷−1.. 受试者开始运动时,最初在零负荷下向后循环,以热身1小时 分钟,然后向前,最初是25分钟 W·m−2.,增加15-W·m−2.每3次递增一次 分钟,直到筋疲力尽,通过摇摆和/或在循环中逐渐加速和减速,如以前的报告所示36.脉搏率几乎总是>190·min−1.而且,在协议结束时,没有儿童表示他们可以再进行3分钟的阶段。为了保持一致性,鼓励儿童在50-70岁时踩踏板 在整个训练过程中的rpm。
数据分析
在本文中,只有与v'O2.在运动过程中,用质谱仪测量,并进行分析。患儿临床特征、HRCT评分及肺功能指数均以均值±表示sd或中位数(范围),取决于它们是否为正态分布。从正常儿童及其父母获得的值sd分数39,40用于获得儿童和不同变量的平均值和95%置信区间z分数。根据年龄、身高、体重(因此,表面积定义为(身高×体重)/3600的平方根)和青春期调整z分数。变量分布为正态时,采用配对t检验;当分布不正常时,进行Mann-Whitney(秩和)检验以比较疾病组之间的差异。使用Spearman秩相关系数(ρ)分析运动变量、HRCT分数和其他变量之间的相关性。
伦理道德
当地伦理委员会批准了这项研究。参与本研究的儿童的所有家长均已书面知情同意,并获得了儿童本人的同意。
结果
主题
最初总共接触了40名儿童。尽管先前HRCT显示支气管扩张,但排除了4名儿童。一名儿童曾做过肺叶切除术,三名儿童在重复HRCT上没有临床意义的疾病。因此,对其余36名儿童的数据进行了分析,其中18名儿童因CF导致支气管扩张,18名儿童因其他原因导致支气管扩张。其中6名儿童因PCD导致支气管扩张,1名儿童因既往百日咳导致支气管扩张,另一名儿童因气管食管瘘和严重胃食管反流导致支气管扩张。在其余的儿童(n=9)中,尽管进行了深入调查(包括出汗试验、CF基因分型、睫状体结构和功能、免疫筛查和pH研究),但未发现支气管扩张的根本原因。儿童的人口统计学特征和肺功能参数如表所示 1.⇓.
两组儿童的年龄中位数(范围)均为13.0岁 年龄、性别、身高、体重或青春期状态无差异(p>0.05),FVC或FEF无统计学差异25–75,但FEV中位数存在差异1.(CF FEV1.76% (40 - 106)与非CF支气管扩张1.69% (35–90); p=0.03)。总的来说,10例(56%)CF患儿为ΔF508纯合子,14例(78%)为慢性感染铜绿假单胞菌胰腺功能不全16例(89%)。三名患有支气管扩张症的儿童慢性感染了肺炎流感嗜血杆菌,但没有一个人长大铜绿假单胞菌. 非CF型支气管扩张症患儿中无一例表现为手指棒突,而CF患儿中有5例(28%)表现为手指棒突。每组仅2例出现慢性胸部畸形。所有CF患儿听诊时均无喘息,但有两名出现裂纹。非CF支气管扩张症患儿中有2例出现喘息,7例出现裂纹。
共有12名(67%)患有CF的儿童服用吸入性皮质类固醇(剂量为800) µg(400-2000))和支气管扩张剂。较少(n=9,50%)患有非CF支气管扩张症的儿童服用吸入性皮质类固醇(剂量为500 µg(200-800)),但差异未达到显著性水平(p=0.58);11名患者接受了支气管扩张剂治疗。CF组和非CF组分别有8例和4例服用长效支气管扩张剂。这14个孩子铜绿假单胞菌所有患者均服用雾化抗生素(庆大霉素和科霉素或单独使用科霉素)。共有12名CF患儿长期口服抗生素(9名服用氟氯西林,3名服用阿奇霉素),而非CF支气管扩张症患儿中只有6名服用预防性口服抗生素(2名服用头孢克洛,4名服用阿莫西林/克拉维酸;p=0.004)。
36名儿童中有30名在同一天完成了所有研究测试;其余6名儿童在10天内完成了测试。
高分辨率计算机断层扫描
CF患儿有更广泛的疾病(肺叶6 (3-6))与非CF支气管扩张症4.5(1-6);p=0.02)。两组之间疾病的分布不同(图。 1.⇓)患有CF的儿童中受影响最严重的肺叶是右上肺叶(p=0.002),非CF组主要为下肺叶疾病,但差异无显著性(右下肺叶p=0.65,左下肺叶p=0.58)。除支气管扩张的存在和程度(p=0.001)外,CF和非CF支气管扩张儿童的CT总分中位数或经改良Bhalla评分评估的个体CT参数没有显著差异(表1) 2⇓).
囊性纤维化儿童支气管扩张最严重的肺叶(CF;□) 和非CF支气管扩张症(┘) 根据改良Bhalla评分,CF患儿主要患有右上叶(RUL)疾病(p=0.002),而非CF支气管扩张症患儿有下肺叶疾病。5名患儿有>1个肺叶评分相同,6名支气管扩张症患儿有>1个肺叶评分相同。RML:右中肺叶;RLL:右下肺叶;LUL:左上肺叶;LLL:左下肺叶。
患有或不患有CF的儿童的肺功能、临床参数(每周自我报告的运动小时数、CF基因型和慢性感染)或身体检查结果(指棒和胸部畸形)之间没有一致的相关性。非CF支气管扩张的儿童,只有空气滞留表明与FEV中值有关1.和FEF中值25–75(r=−0.41,r=−0.49)。只有支气管扩张的存在和范围与FEV有微弱的相关性1.(r=−0.38)。CF或非CF型支气管扩张患儿的其他CT参数或CT总分与肺功能均无显著关系。将各疾病组中受影响最严重的单个肺叶的总得分与肺功能和临床资料进行比较,非CF型支气管扩张患儿右下叶、右上叶与肺功能(右下叶:FEV)关系中等1.FEF r =−0.4925–75r=−0.47;右上叶:FEV1.r=−0.41,FEF25–75r=−0.49).
运动试验
只有与v'O2.对运动过程进行分析。两组之间的平均运动时间没有差异(CF 9) 最小(6-15)和非CF支气管扩张9 最低(6-15))。休息s啊,一个2.CF组为99%(97-100),非CF支气管扩张组为99%(97-100)s啊,一个2.运动结束时,CF组为99%(97-100),非CF支气管扩张组为98%(96-100)。变化s啊,一个2.运动后CF组为0%,支气管扩张组为±1%。没有明显的去饱和度(定义为s啊,一个2.>两组间差异无统计学意义(p>0.05)。
人力资源及v'O2.与之前在当前作者所在机构使用相同方案进行运动测试的正常儿童相比,以z分数表示。这些分数在表中表示 三⇓. 其他地方已经报道了对照组儿童及其结果的全部细节36. 与健康儿童相比,两组儿童在休息和每个运动阶段的HR z评分均显著高于健康儿童(p<0.05)。CF组与非CF组间差异无统计学意义(p>0.05)。平均HR为∼16拍·分−1.9点后更高 与对照组相比,疾病组的最小运动量v'O2.(图。 2⇓)表明,在CF组,在休息和任何给定的运动阶段,v'O2.大于健康儿童(p<0.05)。对于非CF支气管扩张组v'O2.在休息和运动阶段1正常,但在运动阶段2和3大于正常儿童(p<0.05)。在休息和任何运动阶段,CF和非CF支气管扩张症之间没有差异(p>0.05)。在运动阶段3,平均增加v'O2.大约是200ml·min−1.·m−2.对于两组。
氧气消耗的Z分数(v'O2.)囊性纤维化患儿(CF;□) 和非CF支气管扩张症(▪). 两组在运动第2和第3阶段的Z分数均显著升高(误差条不重叠为零)。在CF组中,在休息和任何给定的运动阶段,v'O2.大于健康儿童(p<0.05)。对于非CF支气管扩张组v'O2.在休息和运动1阶段正常,但在运动2和3阶段大于正常儿童(p<0.05)。在CF儿童中,n分别为18、18、18和14。非cf型支气管扩张,静息期、1期、2期和3期n分别为18、18、18和12。
这些测量变量与肺功能、慢性感染和肺部感染之间没有任何关系铜绿假单胞菌,使用吸入性皮质类固醇,抗生素治疗和自我报告的活动水平。在两种疾病中,运动试验的任何结果变量与HRCT评估的肺部疾病结构参数之间都没有一致的相关性(表1) 4.⇓).
讨论
这项有限的研究表明,在CF和非CF支气管扩张症中,HRCT胸部特征并不是一个有用的功能状态标志,这是由循环测功机运动试验判断的。尽管与正常儿童相比,CF和非CF支气管扩张症存在运动受限和HRCT异常。CF和非CF支气管扩张的肺功能和HRCT扫描结果之间没有一致的关系。HRCT评分相似。尽管认为非CF支气管扩张患者预后优于CF,但两组运动受限程度相同。CT表现的主要差异在于CF支气管扩张症患儿肺部疾病的分布主要影响右上叶,而非CF支气管扩张症患儿肺部疾病的分布主要影响下叶。这与以前发表的工作是一致的9,10.
这项前瞻性研究的主要优势在于,大多数儿童在HRCT的同一天进行了运动测试,CT评分和运动测试均由经验丰富的研究人员进行(分别是D.M.Hansell和I.Narang)。然而,非CF支气管扩张组的主要局限性在于样本量相对较小,且诊断的异质性。小样本量确实意味着统计上显著的p值应谨慎解释。值得注意的是,这些研究组与该领域的其他运动研究具有可比性25,26然而,对数据分散性的检查表明,目前的结论可能大体上是正确的,尽管理想情况下需要另一个更大的研究来确认。另一个问题是v'O2.健康儿童的价值是广泛的,这使得使用这种方法作为疾病严重程度的预测指标变得更加困难。关于样本量,在开始研究之前,在这方面没有足够的具体信息来进行功率计算。然而,这项研究产生的数据可以用于使用平均值进行功率计算v'O2.练习阶段3的偏差。如果v'O2.是200±50毫升,100毫升bronchiectatic组之间的差异需要七个科目在每组,每组50毫升的差异需要20,只有25毫升的差异需要60每组中,为了检测到有85%的把握在5%的水平。目前的作者认为50毫升的差异是最小的相关差异;因此,每组18个受试者就足够了。考虑到纳入和排除标准,即使在大型三级儿科呼吸中心,也很难达到超过这一数字。考虑到研究小组的规模和性质,本研究中描述的结果可能并不适用于所有非cf型支气管扩张的亚组。然而,据信,这项研究报告的结果确实为更大的多中心前瞻性研究提供了理由,包括未来功率计算的数据。
尽管有一位放射科专家对CT扫描进行了评分,但CT方案在间质性肺病成人患者中得到了验证,对重现性的评估将增加方案的力度。与肺功能的有限相关性与张的工作是一致的et al。15,但与使用改进的Bhalla评分的其他工作不同16,19–21。对此有许多可能的解释。仅进行五次切片可能会遗漏该疾病。然而,支气管扩张不是跳跃性病变,切片位置应包括所有肺段。似乎不太可能遗漏临床意义重大的疾病。
在这项研究中使用的儿童似乎代表了一系列的临床严重程度,但许多是在疾病谱系较轻的一端。非cf型支气管扩张患儿与肺功能的相关性稍强,可能是肺功能恶化(FEV)的结果1.)或者更大的跨度。虽然后一种可能性更大,但它强调了在推断不同疾病组之间的关系时谨慎的重要性。这些儿童处于生命的第二个十年,由于这一点和横截面设计,无法评估年龄对CT和运动结果的影响。进行运动试验的年龄和能力不仅限制了本研究中的样本量,而且还提出了一个更普遍的问题:利用质谱法的循环能量测定法不是一种简单或现成的运动试验。虽然这是一个很好的测试,可以确定运动期间发生的通气和血流动力学反应,但不能假设本研究中显示的异常将通过更简单的运动方法重现41.然而,测量不需要质谱仪v'O2..
尽管历史上胸部x线片的系列评价被报道为适合于记录CF进展42和非CF支气管扩张症43,已经证实胸部HRCT提供了更详细的信息44–46. 在本研究中,使用HRCT扫描和经验证的CT评分是与使用胸片评估与运动进行比较的其他工作相比的主要优势。
科茨et al。47研究了18名患有CF(12岁)的受试者 yrs(5-16),发现气道阻塞程度(通过使用最大呼气中流量(MMEF)率的肺活量测定法测量)、循环测力计上的运动耐力和临床分级均与Hodson和France定义的胸片评分显著相关48(胸片和临床评分r=0.73,MMEF r=0.72,最大工作量为%pred r=0.8048)阿卡林先生et al。25通过将跑步机运动试验与新的临床和胸片评分、肺功能和静息超声心动图进行比较,试图评估非cf型支气管扩张对心脏的影响。除支气管扩张剂治疗外,对目前的药物(特别是类固醇和抗生素)或慢性痰感染未作评论。该研究还报道了43%的21名儿童既往有支气管扩张手术,这是当前工作的排除标准。高手术率(40%)和高患病率铜绿假单胞菌与目前的非CF队列相比,土耳其早期关于非CF支气管扩张症的论文中报道了慢性感染(29%)49,50. 对于肺叶切除的程度以及这可能不仅对运动能力产生的影响,而且在新的胸片评分中如何解释这一影响,没有发表评论。最后,斯瓦米纳坦et al。26与正常对照组相比,非CF支气管扩张症儿童的肺功能和运动耐力受损,但他们没有影像学数据,无法将其结果与CF对照组进行比较。目前还没有其他研究评估非CF支气管扩张症儿童的运动能力。
本研究的目的不是测试运动受限或HRCT特征的观察结果是否对随时间或干预措施的变化敏感。HRCT特征与肺功能之间没有一致的关系;然而,这可能是当前研究中的儿童患有轻度疾病的结果。CT提供了这组患者的临床信息,但不是功能信息;因此,这两种信息都需要进行评估。本研究无法确定最佳预后指南或治疗方法。也许,正如CF肺病所建议的那样51,未来的金标准预后指标可能不是肺功能或肺功能以及结构CT改变,而是通过结合肺功能、结构CT改变和运动能力的测量进行更“全面”(功能、解剖和病理生理)的评估。这有待于前瞻性研究的检验。即使是低剂量累积辐射暴露的纵向影响和可能的危险对儿科呼吸系统疾病的管理也有额外的重要影响。
综上所述,本研究表明囊性纤维化和非囊性纤维化支气管扩张患者的基本心肺参数受到同等程度的损害。在评估非囊性纤维化支气管扩张时,按照囊性纤维化指南进行运动测试是否合适或有价值,还需要进一步澄清。与以前的工作相比,在肺功能参数和高分辨率计算机断层扫描结果之间没有确定一致的关系,这可能是由于检查的儿童的疾病范围较轻。肺测量,高分辨率计算机断层扫描和运动测试给囊性纤维化和非囊性纤维化支气管扩张的儿童不同的信息。有待更大的前瞻性纵向研究证明,建议将这三种方法合并为综合评分,以综合评估呼吸状态。
致谢
作者要感谢所有参与这项研究的儿童和年轻人。作者还感谢S.Evans(英国伦敦皇家马斯登医院辐射防护顾问)对胸部计算机断层扫描协议的帮助。
- 收到了2003年12月29日。
- 认可的2004年5月17日。
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