Εκτίμηση αναπνευστικής λειτουργίας σε βρέφη

Transcript

1 Παιδιατρική ΒΟΡΕΙΟΥ ΕΛΛΑΔΟΣ, Εκτίμηση αναπνευστικής λειτουργίας σε βρέφη Β. Αβραμίδου, Ε. Χατζηαγόρου, Ι. Τσανάκας Α ΝΑΣΚΟΠΗΣΗ Παιδοπνευμονολογική Μονάδα, Γ Παιδιατρική Κλινική, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο, Ιπποκράτειο Νοσοκομείο Θεσσαλονίκης Infant lung function testing Avramidou V, Hatziagorou E, Tsanakas J Paediatric Pulmonology Unit, 3rd Paediatric Department, Aristotle University, Hippokration Hospital of Thessaloniki, Greece Περίληψη: Η εκτίμηση της αναπνευστικής λειτουργίας στα βρέφη αποτελεί πρόκληση για τον κλινικό γιατρό, λόγω των ιδιαιτεροτήτων αυτής της ηλικίας. Οι δοκιμασίες της αναπνευστικής λειτουργίας στα βρέφη διακρίνονται σε: α) παθητικές (Τεχνική Μονού και Πολλαπλών αποκλεισμών, Τεχνική κατά τη διάρκεια της ήρεμης αναπνοής και βίαιης εκπνοής), και β) ενεργητικές (Τεχνική Βίαιων Ταλαντώσεων, Μέτρηση αντίστασης με διακοπή ροής, Ολοσωματική Πληθυσμογραφία και Μέθοδος Έκπλυσης με πολλαπλές αναπνοές). Ειδικότερα, στην Τεχνική Μονού και Πολλαπλών αποκλεισμών (SOT, MOT), μετά από ένα στιγμιαίο αποκλεισμό της ροής του αέρα, μετράται η ευενδοτότητα και η αντίσταση του αναπνευστικού συστήματος. Κατά την Τεχνική βίαιης εκπνοής (FEFVM), το βρέφος υποβάλλεται σε βίαιη εκπνοή, ως αποτέλεσμα μιας αιφνίδιας θωρακοκοιλιακής συμπίεσης και εκτιμώνται αναπνευστικοί όγκοι και χωρητικότητες. Η Τεχνική Βίαιων Ταλαντώσεων (FOT) υπολογίζει τις αντιστάσεις των αεραγωγών, ως απάντηση του αναπνευστικού σε σήματα προκλητών ταλαντώσεων. Η Μέτρηση αντίστασης με διακοπή ροής (Rint) αποτελεί μέθοδο μέτρησης της αντίστασης του αέρα που διέρχεται διαμέσου των αεραγωγών. Η Ολοσωματική Πληθυσμογραφία (WBP) μετρά όγκους, ροές και αντιστάσεις μέσω μεταβολής της πίεσης ή ανακατανομής του αερισμού. Τέλος, η Μέθοδος Έκπλυσης με πολλαπλές αναπνοές (MBW), χρησιμοποιώντας αδρανή αέρια ως δείκτες, μετρά τη Λειτουργική Υπολειπόμενη Χωρητικότητα (FRC) και το Δείκτη Κάθαρσης Πνευμόνων (LCI). Περιγράφονται οι μέθοδοι εκτίμησης αναπνευστικής λειτουργίας σε βρέφη, τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα κάθε μεθόδου, καθώς και οι κλινικές εφαρμογές τους. Abstract: Measuring lung function in infants presents a number of special challenges. The most commonly used Pulmonary Function Tests (PFTs) in this age group include a) passive PFTs (Single and Multiple Occlusion techniques, Tidal Breathing Measurement, Forced Expiratory Flow- Volume Measurements) and b) active PFTs (Forced Oscillation Technique, Interrupter Resistance (Rint), Whole Body Plethysmography and Multiple Breath Washout). Compliance and Resistance of respiratory system are measured after a rapid occlusion of airflow in Single and Multiple Occlusion techniques (SOT, MOT). During Forced Expiratory Flow-Volume Measurements (FEFVM), the infant undergoes a rapid thoracoabdominal compression that causes a forced expiration, and pulmonary volumes and capacities are evaluated. During Forced Oscillation Technique (FOT), external signals of forced oscillations are used to determine the response of respiratory system, and airway resistance is estimated. Rint is a representation of resistance to flow within the airways. Whole Body Plethysmography (WBP), by either pressure changes or volume displacement evaluates volumes, flows and resistances. Finally, Multiple Breath Washout (MBW) of an inert gas method can measure FRC (Functional Residual Capacity) and LCI (Lung Clearance Index) and can assess the efficiency of ventilation distribution in the lungs. Lung function tests in infancy, as well as, their advantages, disadvantages and clinical applications are briefly described.

2 96 Παιδιατρική ΒΟΡΕΙΟΥ ΕΛΛΑΔΟΣ, 24, 2 Λέξεις-Κλειδιά: αναπνευστική λειτουργία, βρέφη, Τεχνική Μονού και Πολλαπλών αποκλεισμών, Μέτρηση κατά τη διάρκεια της ήρεμης αναπνοής, Μετρήσεις με βίαιη εκπνοή, Τεχνική Βίαιων Ταλαντώσεων, Μέτρηση αντίστασης με διακοπή ροής, Ολοσωματική Πληθυσμογραφία, Μέθοδος Έκπλυσης με πολλαπλές αναπνοές Key-words: Lung function tests, infants, Single and Multiple Occlusion techniques, Tidal Breathing Measurement, Forced Expiratory Flow-Volume Measurements, Forced Oscillation Technique, Interrupter Resistance, Whole Body Plethysmography, Multiple Breath Washout Πίνακας 1 Συντομογραφίες TLC Total Lung Capacity (Ολική Πνευμονική Χωρητικότητα) VC Vital Capacity (Ζωτική Χωρητικότητα) FRC Functional Residual Capacity (Λειτουργική Υπολειπομένη Χωρητικότητα) FEV 0.4 Forced Expiratory Volume in 0.4 sec (Δυναμικά Εκπνεόμενος Όγκος σε 0.4 δευτερόλεπτα) FEV 0.5 Forced Expiratory Volume in 0.5 sec (Δυναμικά Εκπνεόμενος Όγκος σε μισό δευτερόλεπτο) FVC Forced expiratory Vital Capacity (Δυναμική Ζωτική Χωρητικότητα) FEF 50 Forced Expiratory Flow at 50% of the FVC (Δυναμική Εκπνευστική Ροή στο 50% της FVC) FEF 75 Forced Expiratory Flow at 75% of the FVC (Δυναμική Εκπνευστική Ροή στο 75% της FVC) FEF 85 Forced Expiratory Flow at 85% of the FVC (Δυναμική Εκπνευστική Ροή στο 85% της FVC) FEF Forced Expiratory Flow between 25% and 75% of the FVC (Δυναμική Εκπνευστική Ροή μεταξύ 25-75% της FVC) P ao Airway opening pressure (Πίεση στην είσοδο των αεραγωγών) P j Jacket Pressure (Πίεση του γιλέκου) PEFV curve Partial expiratory flow-volume (Καμπύλη ροής όγκου κατά την εκπνοή) P alv Pressure alveolar (Πίεση στις κυψελίδες) CEV Cumulative Expiratory Volume (Συνολικός εκπνεόμενος όγκος) LCI Lung Clearance Index (Δείκτης Κάθαρσης Πνευμόνων) Το αναπνευστικό σύστημα του βρέφους παρουσιάζει πολλές ανατομικές και λειτουργικές ιδιαιτερότητες σε σχέση με αυτό του μεγαλύτερου παιδιού. Η συμμετοχή της ρινικής αναπνοής στη βρεφική ηλικία είναι σημαντική και υπολογίζεται ότι οι ανώτεροι αεραγωγοί συνεισφέρουν περίπου κατά 50% στη συνολική αντίσταση των αεραγωγών 1. Το θωρακικό τοίχωμα είναι εξαιρετικά ευένδοτο, με αποτέλεσμα η ενδοθωρακική πίεση που έλκει τους πνεύμονες προς τα έξω να είναι πολύ μικρή. Η πίεση ελαστικής επαναφοράς των πνευμόνων που διατηρεί ανοιχτούς τους αεραγωγούς κατά τη διάρκεια της ήρεμης εισπνοής είναι επίσης μικρή, λόγω ανωριμότητας των κυψελίδων και των μυϊκών ινών τους. Συνεπώς, το βρέφος είναι υποχρεωμένο να εκτελεί μια σχετικά εργώδη αναπνοή προκειμένου να διατηρήσει επαρκή πνευμονικό όγκο και να αποτρέψει τη σύγκλιση των αεραγωγών. Γι αυτό και ελάχιστη ακόμη μείωση της διαμέτρου των αεραγωγών συνεπάγεται δραματική αύξηση της αντίστασής τους στην αναπνοή 2. Στους ενήλικες και στα μεγαλύτερα παιδιά οι δείκτες αναπνευστικής μηχανικής, ευενδοτότητα (compliance) και αντίσταση (resistance) συνήθως συνάγονται έμμεσα από τα αποτελέσματα δοκιμασιών που απαιτούν την συνεργασία του ασθενούς. Επειδή όμως αυτό δεν είναι εφικτό στα βρέφη, η ευενδοτότητα και η αντίσταση μετρώνται άμεσα. Υπάρχουν παθητικές και δυναμικές τεχνικές που εκτιμούν τους δείκτες αναπνευστικής μηχανικής, όταν οι αναπνευστικοί μύες είναι σε χάλαση ή σύσπαση, αντίστοιχα 3. Παρακάτω περιγράφονται συνοπτικά οι μέθοδοι εκτίμησης της αναπνευστικής λειτουργίας στα βρέφη (Πίνακας 2). Ορολογία Ως ευενδοτότητα (Compliance) ορίζεται η μεταβολή του όγκου (ΔV) προς τη μεταβολή της πίεσης (ΔP), C= ΔV/ΔP, όπου ΔV=V 1 -V 2, όπου V 1 και V 2 οι πνευμονικοί όγκοι τελοεισπνευστικά και τελοεκπνευστικά, αντίστοιχα, και ΔP=P 1 -P 2, όπου P 1 και P 2 η πίεση διάνοιξης των αεραγωγών κατά το τέλος της εισπνοής και της εκπνοής, αντίστοιχα. Η ευενδοτότητα του αναπνευστικού συστήματος (respiratory system compliance, Crs) περιλαμβάνει την ευενδοτότητα του θωρακικού τοιχώματος (Compliance of the Chest Wall, C CW ) και των πνευμόνων (Lung compliance, C L, ). Στα βρέφη, λόγω αστάθειας του θωρακικού τοιχώματος, η C CW

3 Παιδιατρική ΒΟΡΕΙΟΥ ΕΛΛΑΔΟΣ, Πίνακας 2 Μέθοδοι εκτίμησης αναπνευστικής λειτουργίας στα βρέφη 1. Παθητικές μέθοδοι 1.1. Μέτρηση κατά τη διάρκεια της ήρεμης αναπνοής (Tidal Breathing Measurement) 1.2. Τεχνική Μονού και πολλαπλών αποκλεισμών (Single and Multiple Occlusion techniques) SOT και MOT 1.3. Με βίαιη εκπνοή (Forced Expiratory Flow-Volume Measurements) i. Ραγδαία Θωρακοκοιλιακή Συμπίεση μετά από ήρεμη εισπνοή (Tidal Volume Rapid Thoracoabdominal Compression) TVRTC ii. Ραγδαία Θωρακοκοιλιακή Συμπίεση μετά από εισπνοή αυξημένου όγκου αέρα (Raised Volume Rapid Thoracoabdominal Compression) RVRTC 1. Ενεργητικές μέθοδοι 1.1. Τεχνική Βίαιων Ταλαντώσεων (Forced Oscillation Technique) FOT 1.2. Μέτρηση αντίστασης με διακοπή ροής (Interrupter Resistance) Rint 1.3. Ολοσωματική Πληθυσμογραφία ( Whole Body Plethysmography) WBP 1.4. Μέθοδος Έκπλυσης με πολλαπλές αναπνοές (Multiple Breath Washout) MBW είναι πολύ μεγάλη και γι αυτό η Crs εξαρτάται ουσιαστικά από τη C L. Ως αντίσταση (Resistance) ορίζεται το πηλίκο της μεταβολής της πίεσης (ΔP) προς τη μεταβολή της ροής (ΔV ), Rrs= ΔP/ΔV. Η αντίσταση του αναπνευστικού συστήματος (Rrs) εκφράζει το άθροισμα των αντιστάσεων των αεραγωγών, του πνευμονικού ιστού και του θωρακικού τοιχώματος. Στα βρέφη, η Rrs επηρεάζεται σημαντικά από διάφορες καταστάσεις, όπως, η απόφραξη των ανώτερων αεραγωγών και η καταστολή με χλωράλη που οδηγεί σε απώλεια του μυϊκού τόνου στους ανώτερους αεραγωγούς. 4-5 Τέλος, ο σταθερός χρόνος (time constant, t rs ) ισούται με το γινόμενο της ευενδοτότητας επί την αντίσταση, Crs x Rrs. Ένας σταθερός χρόνος είναι ο χρόνος που χρειάζεται για να μειωθεί ο πνευμονικός όγκος κατά 63% στη διάρκεια μιας εκπνοής, ενώ σε διάστημα τριών σταθερών χρόνων ολοκληρώνεται το 95% της κένωσης του πνεύμονα 4. Οι συνθήκες των μετρήσεων Πριν από κάθε μέτρηση καταγράφονται το βάρος και το μήκος του βρέφους, καθώς και η θέση του, που κατά προτίμηση πρέπει να είναι ύπτια. Οι μετρήσεις γίνονται σε θερμοκρασία δωματίου ο C, με το βρέφος ήρεμο, μετά από σίτιση και κατά τη διάρκεια ύπνου ή με τη χορήγηση χλωράλης. Επιπλέον για τις μετρήσεις πρέπει να υπάρχει εξοπλισμός ανάνηψης, συσκευή καρδιοαναπνευστικής παρακολούθησης και οξύμετρο για την παρακολούθηση των ζωτικών σημείων του βρέφους και να εξασφαλίζεται επαρκής αποστείρωση αναπνευστικών συσκευών Παθητικές μέθοδοι εκτίμησης της αναπνευστικής λειτουργίας 1.1. Μετρήσεις κατά τη διάρκεια ήρεμης αναπνοής (Tidal Breathing Measurements) Οι μετρήσεις παραμέτρων αναπνευστικής λειτουργίας κατά την ήρεμη αναπνοή (Tidal Breathing Measurements) έχουν εφαρμοστεί κυρίως σε παιδιά προσχολικής ηλικίας και σε βρέφη, τόσο για την παρακολούθηση της ανάπτυξης των πνευμόνων, όσο και για διαγνωστικούς και προγνωστικούς σκοπούς 6. Οι μετρήσεις γίνονται είτε με πνευμονοταχογράφο, είτε με αναπνευστικό επαγωγικό πληθυσμογράφο. Ο πνευμονοταχογράφος προσαρμόζεται σε μάσκα προσώπου και μετρά τη ροή ή και τον όγκο του αναπνεόμενου αέρα. Πιο πρόσφατα έχουν χρησιμοποιηθεί υπερηχογραφικοί αισθητήρες ροής αντί του πνευμονοταχογράφου 7. Οι κυριότερες παράμετροι που εκτιμώνται είναι η αναπνευστική συχνότητα (Respiratory Rate, RR), η στιγμή της μέγιστης εκπνευστικής ροής (time to reach peak tidal expiratory flow, t PTEF ), ο συνολικός χρόνος εκπνοής (expiratory time, t E ) και το κλάσμα τους t PTEF / t E. Η τελευταία παράμετρος έχει ιδιαίτερη σημασία σε καταστάσεις βρογχικής απόφραξης 8. Επιπλέον, η καμπύλη ροής όγκου (Tidal Flow Volume, TFV loop) ανάλογα με τη μορφή της, έχει χρησιμοποιηθεί ως διαγνωστικό εργα-

4 98 Παιδιατρική ΒΟΡΕΙΟΥ ΕΛΛΑΔΟΣ, 24, 2 λείο στη διάγνωση και την παρακολούθηση της τραχειοβρογχομαλακίας, 9 στον έλεγχο παιδιών με θορυβώδη αναπνοή 10 και στη διάκριση απόφραξης μεταξύ ανώτερου και κατώτερου αναπνευστικού 1 1. (Εικόνα 1) Παρόλο που η μέθοδος έχει το πλεονέκτημα ότι δεν χρειάζεται αναισθησία, δεν έχει εφαρμοστεί Εικ 1. Καμπύλες ροής όγκου κατά την ήρεμη αναπνοή σε βρέφη υπό αναισθησία. Εξ ορισμού, η εισπνευστική ροή υπολογίζεται αρνητικά. Η καμπύλη ροής όγκου ανάλογα με τη μορφή της, βοηθά στη διάγνωση και την παρακολούθηση της τραχειοβρογχομαλακίας, στον έλεγχο παιδιών με θορυβώδη αναπνοή και στη διάκριση απόφραξης μεταξύ ανώτερου και κατώτερου αναπνευστικού. ευρέως σε κλινικό επίπεδο, διότι υπάρχει μεγάλη αλληλοεπικάλυψη μεταξύ φυσιολογικών και παθολογικών τιμών Τεχνική Μονού και Πολλαπλών αποκλεισμών (Single and Multiple Occlusion Technique, SOT και MOT) Η τεχνική αποκλεισμού των αεραγωγών στηρίζεται στο αντανακλαστικό Hering Breuer, κατά το οποίο οι πνευμονικοί υποδοχείς τάσεως αντιδρούν σε ακραία διάταση των πνευμόνων κατά τη διάρκεια μεγάλης εισπνοής και ενεργοποιείται η διαδικασία εκπνοής 12. Στην Τεχνική του Μονού αποκλεισμού (SOT), κατά το τέλος της εισπνοής ενός ήρεμου αναπνευστικού κύκλου πραγματοποιείται στιγμιαίος αποκλεισμός της ροής του αέρα διαμέσου μιας βαλβίδας. Μέσω του αντανακλαστικού Hering Breuer το αναπνευστικό σύστημα οδηγείται σε χάλαση. Τη στιγμή του αποκλεισμού η ροή θεωρείται μηδενική, οπότε η πίεση στην είσοδο των αεραγωγών (Pressure at the airway opening, P ao ) εξισώνεται με την πίεση στις κυψελίδες (Alveolar Pressure, P alv ), που με τη σειρά της αναπαριστά την αθροιστική πίεση ελαστικής επαναφοράς των πνευμόνων και του θωρακικού τοιχώματος στη φάση χάλασης των μυών του αναπνευστικού συστήματος. Αυτή η πίεση σχετίζεται με μεταβολές του όγκου (V) και της ροής (V ) και χρησιμοποιείται για να υπολογίσουμε την ευενδοτότητα C rs (ΔV ext /ΔP ao ) και την αντίσταση R rs (ΔP ao /ΔV ext ) αντίστοιχα, καθώς και τον t rs =C rs x R rs 3, 13. Στην Τεχνική Πολλαπλών αποκλεισμών (MOT) εκτελούνται επαναλαμβανόμενοι αποκλεισμοί της ροής σε διάφορους όγκους πάνω από το τελοεισπνευστικό επίπεδο. Κατά τη διάρκεια των αποκλεισμών καταγράφονται οι τιμές της πίεσης στην είσοδο των αεραγωγών καθώς και του όγκου και στη συνέχεια απεικονίζονται σε ένα γράφημα πίεσης όγκου. Η κλίση της καμπύλης αναπαριστά την ευενδοτότητα C rs 4, 13. Οι μετρήσεις αποκλεισμού έχουν εφαρμοστεί ιδιαίτερα σε πρόωρα βρέφη για τη μελέτη της επίδρασης της σαλβουταμόλης στην ευενδοτότητα και αντίσταση των αεραγωγών. Ακόμη, οι μετρήσεις αποκλεισμού έχουν εφαρμοστεί ως μέθοδοι πρώτης εκτίμησης της αναπνευστικής λειτουργίας σε βρέφη με κυστική ίνωση και οι τιμές τους συσχετίστηκαν με τη σπιρομέτρηση και με μετρήσεις αντίστασης των αεραγωγών στην ηλικία των έξι χρόνων Μετρήσεις Ροής Όγκου με βίαιη εκπνοή Ι. Ραγδαία Θωρακοκοιλιακή Συμπίεση μετά από ήρεμη εισπνοή (Tidal Volume Rapid Thoracoabdominal Compression, TVRTC) Στα βρέφη, επειδή δεν μπορούν να συνεργαστούν σε βίαιη εκπνοή, έγινε προσπάθεια πρόκλησης βίαιης εκπνοής με τη μέθοδο ραγδαίας θωρακοκοιλιακής συμπίεσης (Rapid Thoracoabdominal Compression, RTC) 17. Η διαδικασία πραγματοποιείται ως εξής: Το βρέφος όντας υπό καταστολή αναπνέει μέσα από μια μάσκα που είναι συνδεδεμένη με έναν πνευμονοταχογράφο και φοράει ένα γιλέκο σαν «μπαλόνι» με διπλό τοίχωμα, που εφαρμόζει στο θώρακα και στην κοιλιά του 18. (Εικόνα 2) Στο τέλος μιας ήρεμης εισπνοής οπότε η ροή του αέρα θεωρείται μηδενική- υπολογίζεται η πί-

5 Παιδιατρική ΒΟΡΕΙΟΥ ΕΛΛΑΔΟΣ, Εικ 2. Μέθοδος Ραγδαίας Θωρακοκοιλιακής Συμπίεσης μετά από ήρεμη αναπνοή εση στο στόμα (P ao ), που ισοδυναμεί με την ενδοθωρακική πίεση και την πίεση στο γιλέκο P j. Στη συνέχεια φουσκώνει και ξεφουσκώνει απότομα το γιλέκο με αποτέλεσμα να προκληθεί μια βίαιη εκπνοή. Οι μεταβολές ροής όγκου αναπαρίστανται σε διάγραμμα (PEFV curve) 17,19. Η ερμηνεία της καμπύλης PEFV βοηθάει στην κατανόηση της ανάπτυξης και λειτουργίας του αναπνευστικού συστήματος κατά τη βρεφική ηλικία στην εκτίμηση της δυσλειτουργίας των αεραγωγών και στη μελέτη των μηχανισμών του υποτροπιάζοντος συριγμού Παρόλα αυτά, η μέθοδος έχει το μειονέκτημα ότι η αναπνευστική λειτουργία εκτιμάται κατά τη διάρκεια της ήρεμης αναπνοής και συνεπώς καλύπτει μέρος μόνο της ζωτικής χωρητικότητας (VC). Έτσι αναπτύχθηκε η Τεχνική Αυξημένου Όγκου Θωρακοκοιλιακής Συμπίεσης (RVRTC) 29. ΙΙ. Ραγδαία Θωρακοκοιλιακή Συμπίεση μετά από εισπνοή αυξημένου όγκου αέρα (Raised Volume Rapid Thoracoabdominal Compression, RVRTC) Η μέθοδος εφαρμογής αυτής της τεχνικής είναι παρόμοια με την προηγούμενη (Εικόνα 2) με μόνη διαφορά ότι η βίαιη εκπνοή ξεκινάει από τη συνολική ζωτική χωρητικότητα (TLC). Αυτό γίνεται είτε με τη βοήθεια μιας βαλβίδας 30-31, είτε με εξωτερική παροχή αέρα Κατά τη διάρκεια της RVRTC, τα βρέφη εισπνέουν παθητικά μεγαλύτερους όγκους αέρα από ότι κατά τη διάρκεια της ήρεμης αναπνοής. Αυτό γίνεται προκειμένου να εκτελεστεί θωρακοκοιλιακή συμπίεση και να αρχίσει η βίαιη εκπνοή από την TLC και όχι από την FRC, όπως στην προηγούμενη μέθοδο TVRTC 36. Οι σημαντικότερες παράμετροι που υπολογίζονται με τη μέθοδο αυτή, είναι οι εξής: FVC, FEV 0.4, FEV 0.5, FEF 50, FEF 75, FEF 85, FEF ,37. Μελέτες έδειξαν ότι η RVRTC έχει τη δυνατότητα να διακρίνει τη φυσιολογική από την παθολογική αναπνευστική λειτουργία 34, 37-39, να εξετάσει τη βρογχική υπεραντιδραστικότητα σε βρέφη 40,41, καθώς επίσης και να ανιχνεύσει πρώιμες φλεγμονώδεις μεταβολές στους πνεύμονες βρεφών με κυστική ίνωση 42, οι οποίες φαίνεται να είναι ανεξάρτητες από την παρουσία συριγμού, ιστορικό βήχα ή αποικισμό με ψευδομονάδα 43. Στην RVRTC τα αποτελέσματα των μετρήσεων αναπαράγονται ευκολότερα σε σχέση με την TVRTC. Επίσης, οι παράμετροι της RVRTC πιο εύκολα μπορούν να συγκριθούν με εκείνες των συμβατικών μεθόδων βίαιης εκπνοής που χρησιμοποιούνται σε συνεργάσιμους ασθενείς και δίνεται έτσι η δυνατότητα μακροχρόνιας παρακολούθησης των μικρών ασθενών. 30 Μειονεκτήματα της μεθόδου αποτελούν η καταστολή του ασθενούς και οι απαιτήσεις εξειδικευμένου τεχνικού εξοπλισμού, με αποτέλεσμα να χρησιμοποιείται σε λίγα ερευνητικά κέντρα. 2. Ενεργητικές μέθοδοι εκτίμησης της αναπνευστικής λειτουργίας 2.1 Τεχνική πολλαπλών ταλαντώσεων (Forced Oscillation Technique, FOT) Η FOT μετρά την αντίσταση (Z rs ) του αναπνευστικού συστήματος ως απάντηση σε προκλητές ταλαντώσεις διαφόρων συχνοτήτων. Η Z rs εξαρτάται από την συχνότητα των σημάτων και αναπαριστά τη σχέση πίεσης (P) και ροής (V ) (Εικόνα 3). Η μέθοδος αυτή έχει χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο των παραμέτρων αναπνευστικής μηχανικής κατά τη

6 100 Παιδιατρική ΒΟΡΕΙΟΥ ΕΛΛΑΔΟΣ, 24, 2 Εικ 3. Σχηματική αναπαράσταση της Τεχνικής Πολλαπλών Ταλαντώσεων (FOT) Pao: Πίεση στην είσοδο των αεραγωγών (airway opening pressure), V : Ροή του αέρα διάρκεια του μηχανικού αερισμού και του ύπνου 46, όπως και για την εκτίμηση βρεφών με κυστική ίνωση 47, επεισόδια υποτροπιάζοντος συριγμού 48 και χρόνια πνευμονοπάθεια της προωρότητας 49. Η μη απαίτηση ενεργητικής συνεργασίας, η μη επεμβατικότητα και η δυνατότητα εφαρμογής και σε χώρους εκτός εργαστηρίου, οδήγησε στην αυξανόμενη εφαρμογή της FOT τόσο σε βρέφη όσο και σε παιδιά προσχολικής ηλικίας Τεχνική μέτρησης αντίστασης με διακοπή ροής (Interrupter Resistance Technique, Rint) Στη μέθοδο αυτή καταγράφονται οι μεταβολές της πίεσης του αέρα στο στόμα, μετά από απότομη και στιγμιαία διακοπή της ροής του αέρα. Η Rint στηρίζεται στην υπόθεση ότι κατά την διάρκεια ενός αιφνίδιου αποκλεισμού της ροής, η πίεση στο στόμα (P ao ) εξισώνεται με την πίεση στις κυψελίδες (P alv ) 51. Ως Rint ορίζεται το πηλίκο αυτής της πίεσης προς την τιμή της ροής του αέρα αμέσως μετά τον αποκλεισμό 52. Η διαδικασία της μέτρησης είναι απλή και απαιτεί μονάχα ελαφριά έκταση της κεφαλής του βρέφους και ήρεμες αναπνοές μέσα από το σύστημα, που περιλαμβάνει συσκευή μέτρησης της πίεσης, βαλβίδα σύγκλεισης και ένα ροόμετρο συνδεμένο με υπολογιστή. Αφού σταθεροποιηθεί η αναπνοή του μικρού ασθενούς, προκαλούνται επαναλαμβανόμενοι στιγμιαίοι αποκλεισμοί της ροής του αέρα. Απαιτούνται τουλάχιστον πέντε αποδεκτοί αποκλεισμοί, από την ανάλυση των οποίων υπολογίζεται ο μέσος όρος της Rint. 53 Η μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη διερεύνηση βρεφών με ιστορικό συριγμού 54, Ολοσωματική πληθυσμογραφία (Whole Body Plethysmography) Η μέτρηση της FRC στα βρέφη γίνεται είτε με την Ολοσωματική Πληθυσμογραφία (Whole Body Plethysmography, WBP) είτε με τη Μέθοδο Έκπλυσης Πολλαπλών Αερίων (Multiple Breath Washout, MBW) 56. Κατά την διάρκεια της WBP, το βρέφος βρίσκεται σε ύπτια θέση μέσα σε βρεφικό πληθυσμογράφο, δηλαδή ένα κουτί με ανένδοτα διαφανή τοιχώματα και αναπνέει ήρεμα διαμέσου ενός πνευμονοταχογράφου, που καταγράφει μεταβολές της ροής και του όγκου (Εικόνα 4). Καθώς το βρέφος αναπνέει ήρεμα, προκαλείται με μία βαλβίδα σύντομος αποκλεισμός της ροής του αέρα και ο εξεταζόμενος εκτελεί αναπνευστικές προσπάθειες έναντι αυτής της απόφραξης. Σε στιγμές μηδενικής ροής οι μεταβολές της πίεσης στην είσοδο των αεραγωγών αντανακλούν τις μεταβολές της πίεσης στις κυψελίδες, αλλά και στον πληθυσμογράφο. Έτσι, υπολογίζεται ο συνολικός ενδοθωρακικός όγκος τη στιγμή της απόφραξης (Total Occluded Gas Volume, TOGV). TOGV=ΔV pleth /P ao. Επιπλέον, η FRC υπολογίζεται αν από τον TOGV αφαιρέσουμε τον όγκο του νεκρού χώρου της συσκευής και τον όγκο του αέρα που έχει αποκλειστεί πάνω από το τελοεκπνευστικό επίπεδο μιας ήρεμης εκπνοής. Τέλος, η αντίσταση των αεραγωγών R aw υπολογίζεται αν διαιρέσουμε τη μεταβολή της πίεσης στις κυψελίδες προς τη μεταβολή της ροής στο στόμα R aw =ΔP alv. /ΔV mo Η FRC pleth αποτελεί ευαίσθητο δείκτη απόφραξης των αεραγωγών σε παθήσεις που προσβάλλουν πρωταρχικά τους περιφερικούς αεραγωγούς, όπως η βρογχιολίτιδα και η κυστική ίνωση. 58 Αν και οι μετρήσεις της WBP είναι ακριβείς και αξιόπιστες, ο εξοπλισμός είναι σύνθετος, πολύ ακριβός και

7 Παιδιατρική ΒΟΡΕΙΟΥ ΕΛΛΑΔΟΣ, Εικ 4. Ολοσωματικός πληθυσμογράφος απαιτεί έμπειρο χειριστή με αποτέλεσμα να χρησιμοποιείται μόνο σε εξειδικευμένα κέντρα Μέθοδος έκπλυσης με πολλαπλές αναπνοές (Multiple Breath Washout, MBW) Στη μέθοδο αυτή χρησιμοποιούνται αδρανή αέρια ως δείκτες, όπως άζωτο (N 2 ), αργό (Ar), ήλιο (He), εξαφθοριούχο θείο (SF 6 ) 59 προκειμένου να μετρηθεί ο όγκος των πνευμόνων, που επικοινωνεί με τους κεντρικούς αεραγωγούς κατά τη διάρκεια μιας ήρεμης αναπνοής. Η μέτρηση πραγματοποιείται σε δύο διαδοχικές φάσεις: τη φάση της πλύσης και τη φάση της έκπλυσης (Εικόνα 5). Κατά την πρώτη φάση (wash in) το βρέφος εισπνέει το αδρανές αέριο μέχρι να επιτευχθεί ομοιόμορφη συγκέντρωση του αερίου στους πνεύμονες οπότε και αποσυνδέεται το σύστημα εισπνοής του αερίου για να αρχίσει η δεύτερη φάση (έκπλυση, wash out) όπου το αέριο απομακρύνεται σταδιακά από τους πνεύμονες με τις αναπνοές του παιδιού μέχρι η συγκέντρωσή του να φτάσει στο 1/40 της αρχικής 60. Η FRC υπολογίζεται από το πηλίκο του συνολικού εκπνεόμενου όγκου (Cumulative Expiratory Volume) CEV του αερίου προς τη διαφορά της συγκέντρωσης στην αρχή και στο τέλος της έκπλυσης. Η MBW, εκτός από την FRC, έχει τη δυνατότητα εκτίμησης και άλλων δεικτών, οι οποίοι εκφράζουν ανομοιογένεια αερισμού. Έτσι, το πηλίκο CEV προς την FRC δίνει τον LCI, που αποτελεί δείκτη ανομοιογένειας αερισμού λόγω γενικευμένης ή εστιακής απόφραξης των περιφερικών αεραγωγών 61. Στα βρέφη ανομοιογένεια αερισμού μπορεί να παρουσιαστεί σε ασθενείς με χρόνια πνευμονοπάθεια της προωρότητας, εμμένουσα βρογχιολίτιδα από αδενοϊό και κυστική ίνωση. 60 Συμπέρασμα Τα τελευταία χρόνια σημειώθηκε μεγάλη πρόοδος στην εκτίμηση της αναπνευστικής λειτουργίας των βρεφών, η οποία έγκειται τόσο στην ποιότητα του εξοπλισμού όσο και στο εύρος των μεθόδων που έχουν χρησιμοποιηθεί. Εικ 5. Σχηματική αναπαράσταση της Μεθόδου Έκπλυσης Ν 2 με πολλαπλές αναπνοές (MBW N 2 )

8 102 Παιδιατρική ΒΟΡΕΙΟΥ ΕΛΛΑΔΟΣ, 24, 2 Οι περισσότερες παράμετροι της αναπνευστικής λειτουργίας που μετριούνται σε μεγαλύτερα παιδιά και ενήλικες, μπορούν πλέον να μετρηθούν με ακρίβεια τόσο στη νεογνική, όσο και στη βρεφική ηλικία. Οι μέθοδοι που περιγράφηκαν αποτελούν πολύτιμο εργαλείο για την κατανόηση της παθοφυσιολογίας των παθήσεων του αναπνευστικού, για την πρώιμη ανίχνευση πνευμονικών βλαβών, την παρακολούθηση της αναπνευστικής λειτουργίας από τη βρεφική ηλικία μέχρι την ενηλικίωση, καθώς και την εκτίμηση αποτελεσματικότητας των διαφόρων θεραπευτικών μεθόδων σε παιδιά με χρόνιες πνευμονοπάθειες 48. Ωστόσο, απαιτούνται πολλές μελέτες ακόμη, ώστε να καθοριστούν οι φυσιολογικές τιμές των μετρήσεων και να οριστεί ποια είναι η κατάλληλη μέθοδος σε κάθε περίπτωση, ανάλογα με την κλινική χρησιμότητα και τη δυνατότητα εφαρμογής της. Βιβλιογραφία 1. Stocks J. Pulmonary Function Tests in Infants and Preschool Children. In: Chernick B, Boat TF, Wilmott RW, Bush A, editors. Kendig s Disorders of the Respiratory Tract in Children, 7th edn. 2006;ch9: Hammer J, Eber E. The Peculiarities of Infant Respiratory Physiology. In: Paediatric Pulmonary Function Testing. Prog Respir Res Basel, Karger. 2005;33: Davis SD, Gappa M, Rosenfeld M. Respiratory Mechanics. In: Paediatric Pulmonary Function Testing. Prog Respir Res Basel, Karger. 2005;33: Fletcher M BE, Steinbrugger B, editor. Passive respiratory mechanics. New York: Wiley; ERS ATS. Respiratory mechanics in infants: Physiologic evaluation in health and disease. Am Rev Respir Dis. 1993;147: Carlsen KL, Carlsen K. Tidal Breathing Measurements. In: Paediatric Pulmonary Function Testing. Prog Respir Res Basel, Karger. 2005;33: Baldwin DN, Pillow JJ, Stocks J, Frey U. Lung-function tests in neonates and infants with chronic lung disease: Tidal breathing and respiratory control. Pediatric Pulmonology. 2006;41: Banovcin P SJ, Von der HH. Assessment of tidal breathing patterns for monitoring of bronchial obstruction in infants. Pediatr Res 1995;38: Reiterer F EE, Zach MS, Muller W. Management of severe congenital tracheobronchomalacia by continuous positive airway pressure and tidal breathing flowvolume loop analysis. Pediatr Pulmonol. 1994;17: Filippone M NS, Pettenazo A, Zachello F, Baraldi E. Functional approach to infants and young children with noisy breathing: validation of pneumotachography by blinded comparison with bronchoscopy. Am J Respir Crit Care Med. 2000;162: Bates J.H.T. SG, Filbrun D, Stocks J, on behalf of the ERS/ ATS Task Force on Standards for Infant Respiratory Function Testing. Tidal breathing analysis for infant pulmonary function testing. Eur Respir J. 2000;16: Rabbette PS FM, Dezateux CA, Soriano-Brucher H, Stocks J. The Hering-Breuer reflex and respiratory system compliance in the first year of life: a longitudinal study. J Appl Physiol 1994;76: Gappa M CAA, Goetz I, Stocks J. Passive respiratory mechanics: the occlusion techniques; Number 5 in series Standards for infant respiratory function testing: ERS/ATS task forse by Stocks J and Gerritsen J. Eur Respir J. 2001;17: Hilgendorff A RI, Gortner L, Schuler D, Weber K, Lindemann H. Impact of airway obstruction on lung function in very preterm infants at term. Pediatr Crit Care Med. 2008;9(662-4). 15. Beydon N CC, Lombardi E. Interrupter technique and passive respiratory mechanics. European Respiratory Society Monograph. 2010;47: Harrison AN RW, Zirbes JM, Milla CE. Longitudinal assessment of lung function from infancy to childhood in patients with cystic fibrosis. Pediatr Pulmonol. 2009;44: Modl M EE. Forced expiratory flow-volume measurements. Prog Respir Res Basel, Karger. 2005;33: Steinbrugger B LA, Raven JM, Olinsky A. Influence of the squeeze jacket on lung function in young infants. Am Rev Respir Dis. 1988;138: Sly PD TR, Henschen M, Gappa M, Stocks J. Tidal forced expirations. ERS/ATS Task Force on Standards for Infant Respiratory Function Testing. Eur Respir J. 2000;16: Tepper RS RT. Forced expiratory flows and lung volumes in normal infants. Pediatr Pulmonol. 1993;15: Henschen M, Stocks J. Assessment of Airway Function Using Partial Expiratory Flow Volume Curves: How Reliable are Measurements of Maximal Expiratory Flow at FRC during Early Infancy? American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 1999;159: Thomson AH BC, Firmin R, Leanage R, Simpson H. Airway function in infants with vascular rings: Preoperative and postoperative assessment. Arch Dis Child 1990;65:171-4.

9 Παιδιατρική ΒΟΡΕΙΟΥ ΕΛΛΑΔΟΣ, Panitch HB KE, Motley RA, Wolfson MR, Schidlow DV. Effect of altering smooth muscle tone on maximal expiratory flows in patients with tracheomalacia. Pediatr Pulmonol. 1990;9: Young S OKP, Arnott J, Landau LI. Lung function, airway responsiveness, and respiratory symptoms before and after bronchiolitis. Arch Dis Child. 1995;72: Young S LSP, Geelhoed GC, Stick SM, Turner KJ, Landau LI. The influence of a family history of asthma and parental smoking on airway responsiveness in early infancy. N Engl J Med. 1991;324: Stick SM AJ, Turner DJ, Young S, Landau LI, LeSouef PN. Bronchial responsiveness and lung function in currently wheezy infants. Am Rev Respir Dis. 1991;144: Martinez FD WA, Taussing LM, Holberg CJ, Morgan WJ. Asthma and wheezing in the first six years of life. N Engl J Med. 1995;332: Martinez FD MW, Wright AL, Holberg C, Taussing Lm. Initial airway function is a risk factor for recurrent wheezing respiratory illnesses during the first three years of life. Am Rev Respir Dis. 1991;143: ATS/ERS. The Raised Volume Rapid Thoracoabdominal Compression Technique. Am J Respir Crit Care Med. 2000;161: Turner DJ SS, LeSouef KL, Sly PD, LeSouef PN. A new technique to generate and assess forced expiration from raised lung volume in infants. Am J Respir Crit Care Med. 1995;151: Modl M EE, Weinhandl E, Gruber W, Zach MS. Assessment of bronchodilator responsiveness in infant with bronchiolitis - A comparison of the tidal and the raised volume rapid thoracoabdominal compression technique. Am J Respir Crit Care Med. 2000;161: Rangathan SC HA, Lum SY, Goetz I, Castle RA, Stocks J. Exploring the relationship between forced maximal flow at functional residual capacity and parameters of forced expiration from raised lung volume in healthy infants. Pediatr Pulmonol. 2002;33: Henschen M SJ, Hoo AF, Dixon P. Analysis of forced expiratory maneuvers from raised volumes in infants without respiratory disease. Pediatr Pulmonol. 1998;30: Jones M CR, Davis S, Kisling J, Filbrun D et al. Forced expiratory flows and volumes in infants. Am J Respir Crit Care Med. 2000;161( ). 35. Lum S HA, Stocks J. Effect of airway inflation pressure on forced expiratory maneuvers from lung volume in infants. Pediatr Pulmonol. 2002;33: ATS/ERS Statement: Raised Volume Forced Expirations in infants. Guidelines for current practice. Am J Respir Crit Care Med. 2005;172: Jones MH HJ, Kisling J, Tepper RS. Sensitivity of spirometric measurements to detect airway obstruction in infants. Am J Respir Crit Care Med 2003;167: Lum S SJ. Forced expiratory manoeuvres. European Respiratory Society Monograph. 2010;47: Lum S HA, Dezateux C, Goetz I, Wade A et al. The association between birthweight, sex, and airway function in infants of nonsmoking mothers. Am J Respir Crit Care Med. 2001;164: Modl M EE, Weinhandl E, Gruber W, Zach MS. Assessment of bronchodilator responsiveness in infants with bronchiolitis - A comparison of the tidal and the raised volume rapid thoracoabdominal compression technique. Am J Respir Crit Care Med. 2000;161: Hayden MJ WJ, LeSouef PN. Bronchodilator responsiveness testing using raised volume forced expiration in recurrently wheezing infants. Pediatr Pulmonol. 1998;26: Lum S GP, Ljungberg H, Hulskamp G, Bush A, Castle R, et al. Early detection of cystic fibrosis lung disease: multiple breath washout versus raised lung volume test. Thorax. 2007;62: Kozlowska WJ BA, Wade A, Aurora P, Carr SB, Castle RA, et al. Lung function from infancy to the preschool years after clinical diagnosis of cystic fibrosis. Am J Respir Crit Care Med. 2008;178: Statement AEC. Pulmonary Function Testing in Preschool Children: The forced oscillation technique. Am J Respir Crit Care Med 2007;175: Hall G BI. Techniques for the Measurement of Lung Function in Toddlers and Preschool Children. Prog Respir Res Basel, Karger. 2005;33: Dinwiddie R. Lung Function Testing in Infants. Allergol Immunopathol. 2010;38(6): Brennan S HG, Horak F, et al. Correlation of forced oscillation technique in preschool children with cystic fibrosis with pulmonary inflammation. Thorax 2005;60: Hall GL HZ, Sly PD. Altered respiratory tissue mechanics in asymptomatic wheezy infants. Am J Respir Crit Care Med. 2001;164: Marchal F HGL. Forced Oscillation Technique. European Respiratory Society Monograph. 2010;47: Oostveen E MD, Lorino H, Farre z R, Hantos Z, Desager K, Marchal F. The forced oscillation technique in clinical practice: methodology, recommendations and future developments. Eur Respir J. 2003;22: Bates JH BP, Milic-Emili J. A theoritical analysis of interrupter technique for measuring respiratory mechanics. J Appl Physiol. 1988;64: Ueda Y SS, Hall G, Sly PD. Control of breathing in infants born to smoking mothers. J Pediatr. 1999;135: Hammer J EE. Techniques for the Measurement of

10 104 Παιδιατρική ΒΟΡΕΙΟΥ ΕΛΛΑΔΟΣ, 24, 2 Lung Function in Toddlers and Preschool Children. Prog Respir Res Basel, Karger. 2005;33: Suki B BJ. A nonlinear viscoelastic model of lung tissue mechanics. J Appl Physiol. 1991;71: Brusse JE SH, Koopman LP, Wijga AH, Kerkhof M et al. Interrupter resistance and wheezing phenotypes at 4 years of age. Am J Respir Crit Care Med. 2004;169: Gappa M, Hulskamp G. Infant Whole-Body Plethysmography. In: Paediatric Pulmonary Function Testing. Prog Respir Res Basel, Karger. 2005;33: Stocks J GS, Deardsmore C, Bar-Yishay E, Castille R, on behalf of the ERS/ATS Task Force on Standards for Infant Respiratory Function Testing. Plethysmographic measurements of lung volume and airway resistance. Eur Respir J. 2001; Ljungberg H HG, Hoo A-F, Pillow JJ, Lum S, Gustafsson P, Stocks J. Estimates of plethysmographic FRC exceed those by gas dilution in infants with cystic fibrosis (CF) but not in healthy controls. Thorax. 2002;57: Gustafsson PM. Inert gas washout in preschool children. Paediatr Respir Rev. 2005;6: Statement AEC. Pulmonary Function Testing in preschool children: The multiple-breath Inert Gas Washout Technique. Am J Respir Crit Care Med. 2007;175( ). 61. Gustafsson PM AP, Lindblad A. Evaluation of ventilation maldistribution as an early indicator of lung disease in children with cystic fibrosis. Eur Respir J. 2004;22: Αλληλογραφία Τσανάκας Ιωάννης Κωνσταντινουπόλεως Θεσσαλονίκη Τηλ.: tsanakasj@ath.forthnet.gr Corresponding author Tsanakas Ioannis 49 Konstantinoupoleos Str Thessaloniki, Greece Τel.: , tsanakasj@ath.forthnet.gr