Význam spirometrie v životě astmatologa spiroška & astma proč spirometrie? kdy spirometrie? Vratislav Sedlák Plicní klinika LF UK a FN Hradec Králové jak spirometrie? spirometrie??? Proč spirometrie? Astma je chronické zánětlivé onemocnění dýchacích cest, kde hrají roli mnohé buňky (mastocyty, eozinofily, T-lymfocyty) a buněčné částice. Chronický zánět je spojen s průduškovou hyperreaktivitou a vede k opakujícím se epizodám pískotů, dušnosti, tíže na hrudi a kašle, zvláště v noci nebo časně ráno. Tyto epizody jsou obvykle spojeny s variabilní obstrukcí, která je často reverzibilní buď spontánně nebo vlivem léčby. Genetic factors VLIV GENETIKY BRONCHIÁLNÍ HYPERREAKTIVITA OXIDATIVNÍ STRES ZÁNĚT DÝCHACÍCH CEST SYMPTOMY VLIV PROSTŘEDÍ BRONCHIÁLNÍ OBSTRUKCE Remodelace EPITEL ZÁNĚT SBM ASM PARENCHYM Zánět akutní bronchokonstrikce, otok stěny dýchacích cest, chronická tvorba hlenu přestavbou (remodelací) stěny dýchacích cest 1
Kdy spirometrie? stanovení diagnózy diferenciální diagnostika monitorace odpovědi na léčbu posudkové a preventivní účely předoperační vyšetření Stanovení dg.astmatu anamnéza typické příznaky nejsou specifické fenomén poor percievers existuje symptomy nekorelují s nálezy vyšetření Chlumský - FURT! Ne každá dušnost s pískáním je astma Příznaky nejsou specifické ale CHOPN Bronchiektázie Endobronchialní patologie Aspirovaná cizí tělesa Obstrukce trachey extra nebo intrathorakálně Carcinoid syndrom Pneumothorax Kardiogenní plicní edém Nekardiogenní plicní edém Pneumonie Plicní embolie Chemická pneumonitida Hyperventilační syndrom Denní příznaky Pod kontrolou (všechny ukazatele) (nejvýše 2x týdně) Pod částečnou kontrolou (kterýkoliv z ukazatelů) Více než 2x týdně Omezení aktivity Jakékoliv Noční příznaky/buzení Potřeba úlevových léků Funkce plic Exacerbace Žádná (nejvýše 2x týdně) Normální Jakékoliv Více než 2x týdně < 80 % n.h. nebo o.n.h. Jedna nebo více za rok Nekontrolované Tři nebo více znaků částečné kontroly v týdnu Jedna v kterémkoliv týdnu Brenner, Tyndall, Crain In: Emergency Asthma. Marcel Dekker, 1999 GINA 2015 Rizikové faktory pro nekontrolované astma Denní příznaky Pod kontrolou (všechny ukazatele) (nejvýše 2x týdně) Pod částečnou kontrolou (kterýkoliv z ukazatelů) Více než 2x týdně Omezení aktivity Jakékoliv Noční příznaky/buzení Potřeba úlevových léků Funkce plic PRO VZNIK EXACERBACÍ Exacerbace Jakékoliv Žádná (nejvýše 2x Více než 2x týdně týdně) < 80 % n.h. nebo RIZIKOVÉ Normální FAKTORY o.n.h. PRO VZNIK VEDLEJŠÍCH ÚČINKŮ LÉČIV Nekontrolované Tři nebo více znaků částečné kontroly v týdnu Jedna PRO nebo VZNIK více FIXOVANÉ za Jedna OBSTRUKCE v kterémkoliv DC rok týdnu RIZIKOVÉ FAKTORY PRO VZNIK EXACERBACÍ UPV pro astma Nekontrolované symptomy Jedna a více exacerbací/rok Nízké FEV 1 (0, 3-6M, osobní nej. hodnoty) Špatná inhalační techniky a/nebo adherence Kouření Obezita, těhotenství Eozinofilie periferní krve RIZIKOVÉ FAKTORY PRO VZNIK FIXOVANÉ OBSTRUKCE DÝCHACÍCH CEST Chybějící léčba IKS Kouření Profesní expzice spouštěčům Nadměrná produkce hlenů Eozinofilie periferní krve RIZIKOVÉ FAKTORY PRO VZNIK VEDLEJŠÍCH ÚČINKŮ ANTIASTMATIK Potřeba častých nárazů kortikoidů Potřeba léčby vysokými dávkami IKS Léčba P450 inhibitory 2
GINA zvýšení 2015 FEV1 po 1M léčby FEV1/FVC<0,75 SLEDOVAT á 3-6 m POKLES O 15% ZMĚNA LÉČBY Funkční vyšetřování astmatu v ČR Vyšetření dýchání u astmatu Běžná praxe anamnéza dotazníky QoL PEF monitorace Spirometrie (+BDT) Bronchoprovokační test Inflamometrie (eno) Méně běžná praxe IoS impuls. oscilometrie SBWOT/MBWOT Indukované sputum Bronchoskopie (BAL,EBB) CT Výzkum vydech. vzduchu EBC enose biočipy SPIROMETRIE víme jak na to? Co měříme TLC IC FRC IRV TV ERV RV Water-spirometer TLC = Total Lung Capacity (6 liter) FRC = Functional Residual Capacity (3 liter) RV = Residual Volume (1.8 liter) TV = Tidal Volume (0.5 liter) IC = Inspiratory Capacity (3 liter) IRV = Inspiratory Residual Volume (2.5 liter) ERV = Expiratoyr Reserve Volume (1.2 liter) 3
Standardizace měření plicní funkcí European Respiratory Journal 2005; 26: 153-161 Standardizace spirometrie European Respiratory Journal 2005; 26: 319-338 ČPFS dokument www.pneumologie.cz/guidelines Spirometrie v ČR i EU v klinické praxi Čte to někdo vůbec??? Spirometrie není EKG, bohužel Správné provedení vyžaduje zkušeného operátora Kvalita vyšetření tpef, tex Interpretace správných hodnot v praxi Normy GLI (Global Lung Initiative) \ ERS/ATS doporučení ČR ČPFS FEV1/VCmax dle LLN Péče o spirometr ERS driving licence for spirometry Kontrola kvality provedených manévrů plný nádech --- usilovný výdech --- maximální výdech Otázka č. 3 Bronchiální obstrukce je definována jako tpef < 120 msec tex > 6 sec EV < 5% FVC VARIABILITA Dechové manévry - minimálně 3x, max. 8x - variabilita mezi manévry ve FVC a FEV1 do 150 ml (při FVC pod 1 L do 100ml) Miller et al. ERJ 2005 1: FEV1 pod 80% náležitých hodnot bez ohledu na ostatní parametry 33% 35% 30% FEV1<80% a: 30% 25% 25% 20% 2: FEV1/FVC pod 0,7 3: FEV1/VCmax pod 0,7 4: FEV1/VCmax <LLN 5: žádná odpověď není OK FEV1/VC max < LLN a FEV1 < LLN = OVP 15% 10% 5% 0% 4% 8% 4
Otázka č. 4 Co je toto? 1: cukrářská pomůcka k aplikaci šlehačky 2: bronchodilatační transrektální aplikátor ipratropia 3: výrobník domácí šunky 4: kalibrační pumpa ke spirometru Kalibrace spirometru doporučená ČPFS Kalibrace přístroje se provádí v následujících intervalech: objemová kalibrace 3 litrovou pumpou minimálně 1x denně (a vždy po výměně pneumotachografu). kontrola průtokové linearity 1x týdně kontrola objemové linearity čtvrtročně zkouška těsnosti (3 cmh2o po dobu 1 min.) podle doporučení výrobce kontrola časové přesnosti podle doporučení výrobce, objemová kalibrace kalibrační pumpy 1x ročně. Calibration Infection control Training Height measurement Predicted values Je co zlepšovat? ARTP / NARTC Survey 52% did not calibrate 30% did no cleaning 52% received any! Only 30% measured height 34% used no predicted values Cooper et al, Inspire Vol 4 (2) (2002) Spirometrie a astma má to smysl? nutné dodržet podmínky správné péče o spirometr! nutné dodržet ERS kritéria kvality! driving license v praxi vyšetřujeme postbronchodilatační hodnoty variabilita dle zkušenosti operátora spirometru Vyšetřování bronchiální hyperreaktivity Kde se BHR vyskytuje? 1. Zánět dýchacích cest (zánět > epiteliální poškození?..? remodelace > BHR) 2. Remodelace stěny dýchacích cest (ztluštělá stěna bronchu; hypervaskularizace; zvětšení objemu hladké svaloviny > BHR) virová infekce astma zdraví jedinci alergická rýma CF CHOPN ABPA expozice polutantům BHR expozice alergenům Srdeční selhání 3. Alterace funkce hladkých svalů (zvýšení počtu ASM; cytoskeletární remodelace > BHR) geografické parametry? věk? vstupní hodnota FEV1 4. Alterace sensorických nervových zakončení bronchu (zvýšená neurohumorální aktivita > BHR) atopie ženské pohlaví? profesní zátěž kouření Volně upraveno dle Grootendorst DC, Proc Am Thorac Soc, 2004 5
Bronchial Hyperresponsiveness: Abnormal Airway Smooth Muscle? Bronchodilatační testy- BDT Salbutamol 400 ug, hodnocení po min. 15 minutách, zpravidla 30 min, pokud výsledek sporný možno zopakovat měření po 60 min či ještě zvýšit dávku 2x Pozitivní: FEV1 či FVC vzestup o 12 a více % a zároveň vzestup o minimálně 200ml (hodnotí se vzestup vyššího parametru (FVC či FEV1) obstrukce reverzibilní plně/částečně event. Raw, Gaw o víc jak 50% Negativní vše ostatní Solway & Irvin, NEJM 2007 Bronchoprovokační testy - BPT Přímé vs. nepřímé stimuly I PŘÍMÉ NEPŘÍMÉ přímá stimulace nepřímá stimulace BB ZÁNĚTU PŘÍMÉ ASM - působí přímo na ASM receptory - odráží aktivitu a funkci ASM, minimální korelace se zánětem DC - histamine, methacholine, leukotriene, PG metacholin manitol cvičení / eukapnická hyperpnoe dehydratce povrchu DC zvýšení osmolarity hlenu DC 4,5% NaCl NEPŘÍMÉ - působí jedním nebo více cestami, nejčastěji uvolňováním mediátorů ze zánětlivých buněk - více komplexní infomace, se vztahem k aktivitě zánětu, tedy pravděpodobně lépe korelují s tíží a aktivitou astmatu - exercise, hypertonický NaCl roztok, adenosin, mannitol remodelace > zánět senzitivita > specificita vysoká NPV AMP zánět > remodelace specificita > senzitivita vysoká PPV Metodika dle ATS/ERS guidelines Na koncentraci závislá změna bronchiální reaktivity Tidal Breathing 2 min tidal breathing Neb @ 0.13 ml/min 90 L per dose PC 20 in mg/ml PC 20 16 normal PC 20 4-16 borderline PC 20 1-4 mild AHR PC 20 0.25 1 mod AHR PC 20 0.25 severe AHR Dosimeter 5 Breaths B-hold (@TLC) 9 L per breath 45 L per dose Další aspekty jsou stejné: Koncentrace (0.03-32 mg/ml) Pauzy mezi dávkami (5 min) Spirometrie (FEV 1 ) (30 & 90 sec) Kalkulace PC 20 (PD 20 ) 6
Metodické chyby vynechání léků SABA 8 hodin LABA 24 hodin perorální BD (vč. SR theofylinů) 48 hodin anti-histaminika - 4 dny (metacholin OK) anticholinergika ex u metacholinu káva (kofein) 4 hodiny absolutní kontraindikace FEV1< 1,2 L, AIM recentně, CMP, známé aneurysma FEV1< 1,5 L, URTI, AE AB, hypertenze, gravidita, EPI Interpretace výsledků specificita pro astma přímý vs. nepřímý BPT BHR poskytuje přidanou informaci v dlouhodobé péči o astma histamin a metacholin špatně koreluje s intenzitou zánětu dýchacích cest změny v BHR korelují se intenzitou remodelace prediktor vzniku ireverzibilní bronch. obstrukce vhodné pro monitoraci očekávaného disease modifying efektu léků - IKS Průběh dosažení kontroly astmatu IKS Strategie léčby dle kontroly BHR (Sont et al) % improvement 100 No night symptoms FEV 1 Sputum eo's No SABA use AHR Počet epizod nekontrolovaného astmatu SBM tloušťky Reference-strategy remodelace DC AHR-strategy Sont et al. AJRCCM 1999 0 Days Weeks Months Years Modified from: Woolcock Clin Exp Allergy Rev, 2001;1(2):62-64. 0 3 6 9 12 15 18 21 24 Month of Follow-up PEF Peak flow measurement device Přesnost: alespoň ± 10% nebo ± 0.3 l/s (20 l/min) Střední odpor < 2.5 cm H 2 O L -1 s -1 (= 0.25 kpa L -1 s -1 ) 7
Normální hodnoty PEF Variabilita plicní funkcí u AB muž 27 let, nově IKS nejnižší ampef/nejvyšší PEF% (1 týden) Mishima: Allergology International. 2009;58:333-340 FeNO jako diagnostický marker eosinofilního astmatu Algorithm NO <20 ppb NO 20-35 ppb NO >35 ppb Eos není - norma Eos asi+ ale mírný Eos +++ 51 nemocných s nespecifickými respir. symptomy 6 W u 14 GP dušnost v noci kašel (86%) pískání při dýchání (63%) dušnost při námaze (86%) Hewitt et al. (2008) Při FEV1 <80% je dg. astma FE NO and spirometrie vysoce pravděpodobná Hewitt et al. (2008) FE NO pomohlo ve stanovení dg. u 94% (spirometrie u 54%) FE NO vyš. zlepšilo diagnostiku nespecifických respir. symptom Oproti spirometrii mají význam jak negativní tak pozit. hodnoty NO predikuje deklinaci FEV 1 u OLA NHLBI SARP: FeNO určuje rizikový fenotyp AB FEV 1 80% pred FEV 1 <80% pred 136 non-smoking patients with difficult-to-treat asthma Follow-up assessment after 5 6 yrs later in 98 patients Astmatici s vysokým FeNO mají větší BHR výraznější alergický zánět výraznější plicní hyperinflaci sníženou schopnost vnímat své obtíže Patienti s vysokým F eno (20 ppb) mají excesivní pokles FEV1 40.3 ml yr 1 oproti nemocným s nízkým F eno NO je prediktor zrychleného poklesu plicních funkcí (zejména pokud je FEV 1 normální Van Veen et al. (2008) Vysoké FeNO určilo pacienty s OLA, kteří mají největší bronchiální obstrukci a hyperinflaci a nejvíce spotřebovávají lékařskou péči v předchozím roce Dweik RA, AJRCCM 2010 8
THE END Děkuji za pozornost Gustaffson, Alving, 1993 Exh Oxidative stress Inflammation Macrophages Fe inos ROS Heme L-arginine + O. 2 ELEKTROCHEMICKÁ ANALÝZA CO + NO. HO Fe2+... Inflamometrie - eno OONO. Lipid peroxidation bilirubin Ethane Dvou kompartmentový model plicní produkce NO Soft palate closed Back pressure Exhalation against a resistance (Silkoff PE. Et al AJRCCM 1997) 250 ATS/ERS NOPLAT (PPB) 200 150 FENO = + NO produkce - difuze do intersticia a krve - axiální difuze do alveolu + konvekce do úst 100 50 0 0 2500 5000 7500 Flow (ml/s) 10000 ATS/ERS 2005 : 50 ml/second (0.045-0.055 L/sec) 9
NO in lung disease Increased NO Asthma URTI Allergen Challenge Bronchiectasis Lower RTI COPD CFA, Scleroderma L-arginine Decreased NO Cystic fibrosis PCD Kartagener s syndrome Pulmonary hypertension Cigarette smoking Glucocorticoids NOS inhibitors Vydechovaný NO 18 let výzkumu (1991) komerční analyzátory k dispozici reimbursment 15 zemí (vč. ČR) robustní klinická data marker eosinofilního zánětu zcela neinvazivní metoda jednoduché online měření reproducibilní metoda standardizovaná dle ATS/ERS guidelines FeNO Norma ATS/ERS 10-25 ppb FeNO Predikce odpovědi na IKS pokles o 40% od zahájení léčby = dobrá odezva vzestup o více než 30% = predikce zhoršení Kontrola compliance k léčbě Zvýšení FeNO během dnů od exposici alergenu = plicní funkce zhoršení později Cost effectivita úspora 30 E (Německo) Exhaled NO to guide treatment in asthma Exacerbations / patient / year 0.9 0.49 Taylor et al., NEJM 2005 NO-guided treatment led to reduction in asthma exacerbations FeNO to Guide Treatment in Asthma Nižší počet exacerbací? No of exacerbations control NO group á 1 M první 4 M á 2 M poté všechny visity ve stejný čas Shaw et al. (2007) 45.6% reduction in exacerbation rate(p=0.27) Smith AD, NEJM 2005 Výskyt exacerbací u FE NO skupiny byl o 21% menší oproti placebu (p=0.43) celková dávka IKS byla o 11% vyšší (p=0.40) u FE NO skupiny Shaw et al. (2007) 10
NO predikuje deklinaci FEV 1 u OLA Potvrzené dopady NO v denní praxi FEV 1 80% pred FEV 1 <80% pred Patienti s vysokým F eno (20 ppb) mají excesivní pokles FEV1 40.3 ml yr 1 oproti nemocným s nízkým F eno 136 non-smoking patients with difficult-to-treat asthma Follow-up assessment after 5 6 yrs later in 98 patients NO je prediktor zrychleného poklesu plicních funkcí (zejména pokud je FEV 1 normální Van Veen et al. (2008) Redukce dávky IKS (Smith et al., N Engl J Med, 2005; Shaw et al., AJRCCM, 2007) Redukce bronchiální hyperreaktivity (Pinjnenurg et al., AJRCCM, 2005) Redukce nutnosti systémové kortikoterapie (Szefler et al., Lancet, 2008) Trend k redukci hospitalizací (de Jongste et al., AJRCCM, 2009) Podpora diagnózy astmatu v ordinaci astmatologa/gp (Hewitt et al., 2008) IOS měření Impulsní oscilometrie Frey Pead Resp Rev 2005 Elektrický impuls je převeden přes reproduktor do tlakové vlny Odražená pulzně tlaková vlna je snímána přes pneumotachograf a zpracována dle frekvenční analýzy v rozsahu frekvencí 5-35 Hz. Princip IoS Co získáme? Mechanickou impedanci DC Reálná část = REZISTENCE (R) informace o proudovém odporu DC R5 = celková rezistence (periferní i centrální DC) R20 = proximální rezistence (centrální DC) Nereálná část = REAKTANCE (X) X5 = distální kapacitní reaktance perif.dc a elasticita hrudníku a plic je určena dvěma komonentami C = kapacitance (elasticita hrudníku a plic) I = inertance (vlastnosti sloupce vzduchu v DC) 11
Proximální obstrukce DC Bronchodilatační test zvýšení R5 a R20 (norma je do 150%) normální X5 (norma je do -0.15 kpa/l/s) R R5 kpa/l/s R20 zvýšení R5 normální R20 snížení X5 Distální obstrukce DC R kpa/l/s R5 R20 X kpa/l/s X5 X kpa/l/s X5 Re, Im (hpa/l/s) 6 4 2 0-2 -4 Before After 5 10 15 20 25 Freq. (Hz) Impulsní oscilometrie Výhody Minimální kooperace pacienta (děti, nízké IQ, simulace) Pacienti neschopní provedení manévru spirometrie Není nutný hluboký nádech nemění bronchomotoriku Tuning into the lung periphery Multiple breath washout technique O 2 N 2 Z 0 1 2 3 45 14 Lung Periphery Silent Lung Zone 15 16 17 18 19 20 21 22 acinar airways 23 Nevýhody Problematika ve standardizaci Výsledky závisí na plicním objemu - velký objem nízké odpory STRUCTURE Electronic nose Co umí enose? Cyranose 320 32 organic polymer sensor array Reversible binding of multiple VOCs depending on: molecular size molecular shape dipole moment hydrogen binding capacity Lewis NS. Acc Chem Res 2004;37:663-672 Source: Marc van der Schee 12
enose analysis of sputum samples Asthma versus COPD principal component analysis Fend et al. J Clin Microbiol 2006;44:2039-2045 cross-validation: 96% Fens et al. ATS 2009 Otázka č. 4 Jak provádět spirometrii? Co je toto? 1: cukrářská pomůcka k aplikaci šlehačky 2: bronchodilatační transrektální aplikátor ipratropia 3: výrobník domácí šunky 4: kalibrační pumpa ke spirometru Otázka č. 4 Spirometr 3 litrovou pumpou kalibrujeme? 1: denně ráno před prvním vyšetřením 2: 1x měsíčně vždy první pracovní den v měsíci 3: 2x ročně před vánočními a letními prázdninami 4: neděláme, kalibruje firma při servisu Role spirometrie v diagnostice astmatu Anamnéza je 80% diagnózy!!! ALE Průkaz bronchiální obstrukce FEV1/VCmax<LLN Průkaz bronchiální hyperreaktivity Diferenciální diagnostika omezení VC či FVC Variabilní extrathorakální obstrukce 13
Nekontrolované astma GINA 2010-12 vs 2015 GINA zvýšení 2015 FEV1 po 1M léčby FEV1/FVC<0,75 SLEDOVAT á 3-6 m GINA 2010-2012 Denní příznaky Omezení aktivity Noční příznaky/buzení Potřeba úlevových léků Funkce plic Exacerbace Pod kontrolou (všechny ukazatele) (nejvýše 2x týdně) Žádná (nejvýše 2x týdně) Normální Pod částečnou kontrolou (kterýkoliv z ukazatelů) Více než 2x týdně Jakékoliv Jakékoliv Více než 2x týdně < 80 % n.h. nebo o.n.h. Jedna nebo více za rok Nekontrolované Tři nebo více znaků částečné kontroly v týdnu Jedna v kterémkoliv týdnu POKLES O Nekontrolované astma GINA 2010-12 vs 2015 GINA 2015 Denní příznaky Omezení aktivity Noční příznaky/buzení Potřeba úlevových léků Pod kontrolou (všechny ukazatele) (nejvýše 2x týdně) Žádná (nejvýše 2x týdně) Pod částečnou kontrolou (kterýkoliv z ukazatelů) Více než 2x týdně Jakékoliv Jakékoliv Více než 2x týdně RIZIKOVÉ FAKTORY PRO VZNIK EXACERBACÍ Nekontrolované Tři nebo více znaků částečné kontroly v týdnu PRO VZNIK FIXOVANÉ OBSTRUKCE DC Závěry QoL (AKT) follow up dle guidelines GINA Symptomy nekorelují se zánětem a LFT PEF akční léčebný plán, OLA, akutní astma Spirometrie standard ATS/ERS tpef, tex NBPT přímý sledování remodelace a rizika exacerbací u step-down IKS NBPT nepřímý korelace BHR se zánětem u AB FeNO snížení AE při téměř stejné dávce IKS, marker poklesu LFT v čase a rizika AE u těžkého astmatu IoS selektované skupiny pacientů PRO VZNIK VEDLEJŠÍCH ÚČINKŮ LÉČIV Děkuji za pozornost 14