Używane skróty:

*FVC (ang. „forced vital capacity”) – nasilona pojemność życiowa.

*FEV1 (ang. „forced expiratory volume in one second”) – nasilona objętość wydechowa pierwszosekundowa.

*FEV0.5 (ang. „forced expiratory volume in 0.5 second”) – nasilona objętość wydechowa w czasie 0,5 sek.

*FEV0,75 (ang. „forced expiratory volume in 0,75 second”) – nasilona objętość wydechowa w czasie 0,75 sek.

*MEF25% (ang. „maximal expiratory flow 25%”) – maksymalny przepływ wydechowy przy 25% pojemności życiowej pozostającej w płucach.

*MEF50% (ang. „maximal expiratory flow 50%”) – maksymalny przepływ wydechowy przy 50% pojemności życiowej pozostającej w płucach.

*FEF50% (ang. „forced expiratory flow when 50% of the forced expiratory capacity has been exhaled”) – nasilony przepływ wydechowy przy pojemności życiowej wydmuchanej z płuc w 50%.

*FEF75% (ang. „forced expiratory flow when 75% of the forced expiratory capacity has been exhaled”) – nasilony przepływ wydechowy przy pojemności życiowej wydmuchanej z płuc w 75%

WSTĘP

Choroby układu oddechowego należą do najczęstszych w wieku dziecięcym. Większość z nich to ostre infekcje układu oddechowego nie wymagające specjalistycznej diagnostyki, jednak w przypadku przewlekania się i nawracania objawów stajemy przed koniecznością wykonania szeregu badań dodatkowych w celu ustalenia rozpoznania i zastosowania odpowiedniego leczenia. W diagnostyce chorób płuc ważną rolę odgrywają badania czynnościowe, ale ze względu na konieczność współpracy pacjenta z badającym w praktyce pediatrycznej mamy często trudności z prawidłowym wykonaniem badania i interpretacją wyników. Celem tego artykułu jest przybliżenie dwóch badań czynnościowych układu oddechowego – spirometrii oraz testów prowokacji oskrzeli ze szczególnym uwzględnieniem kryteriów poprawności wykonywania badań i interpretacji wyników w różnych grupach wiekowych.

SPIROMETRIA

Spirometria jest najczęściej wykonywanym badaniem czynnościowym układu oddechowego. Służy ocenie pojemności i objętości powietrza wdychanego i wydychanego przez pacjenta w funkcji czasu (spirometria klasyczna) oraz pomiarowi natężenia przepływu i objętości powietrza w czasie nasilonego oddechu (krzywa przepływ–objętość).

Spośród badań czynnościowych spirometria w największym stopniu wymaga współpracy pacjenta. Przeprowadzone badania wykazują, że u większości dzieci powyżej 5. roku życia możliwe jest wykonanie prawidłowego pomiaru i uzyskanie przynajmniej jednej poprawnej krzywej przepływ–objętość [1, 2]. Nie zawsze uzyskuje się to przy pierwszym pobycie dziecka w pracowni badań czynnościowych układu oddechowego. Zaleca się, aby badania czynnościowe wykonywać dzieciom w laboratoriach przeznaczonych specjalnie dla nich, a nie dla dorosłych. Pracownie takie powinny zatrudniać odpowiednio przeszkolony personel i powinna tam panować atmosfera przyjazna dzieciom [1]. Od kilku lat podejmuje się próby wykonywania spirometrii u młodszych dzieci mających 3, a nawet 2 lata [1, 2].  

Pozostaje pytanie: czy wynik pomiaru przeprowadzonego u tak małego dziecka jest przydatny dla lekarza klinicysty w rozpoznawaniu schorzeń i podejmowaniu decyzji terapeutycznych, czy badania te mogą służyć jedynie celom naukowym lub epidemiologicznym. Uważa się, że przydatność testu diagnostycznego zależy przede wszystkim od jego możliwości zróżnicowania pomiędzy chorobą
a stanem prawidłowym. Istotna jest zatem jego czułość i swoistość. W przypadku pomiarów spirometrycznych ważna jest również zmienność, odtwarzalność oraz powtarzalność wyników. Dotyczy to parametrów uzyskanych w czasie jednego badania (ocena kilku krzywych), a także w pewnych odstępach czasowych (np. w czasie wizyt kontrolnych). Jeśli te trzy cechy idealnego badania nie są spełnione, test diagnostyczny nie jest jednoznaczny. W takiej sytuacji brak poprawy po leczeniu, oceniany na podstawie badania spirometrycznego, nie musi wynikać z nieodpowiedniej terapii, a jedynie nieprawidłowo wykonanego badania lub nieprawidłowy wynik przy braku innych dowodów klinicznych na rozpoznanie choroby może być fałszywie dodatni.

W przypadku badania spirometrycznego u małych bądź niewspółpracujących dzieci zaleca się ostrożność w interpretacji wyniku [1].

Wiarygodność spirometrii opiera się na dokładnej standaryzacji pomiaru. Eksperci z Amerykańskiego Towarzystwa Klatki Piersiowej (American Thoracic Society – ATS) oraz Europejskiego Towarzystwa Oddechowego (European Respiratory Society – ERS) opublikowali wytyczne dotyczące poprawności wykonania i oceny spirometrii [3]. Każda uzyskana krzywa wymaga kontroli wizualnej. Przebieg krzywej powinien charakteryzować się szybko narastającym wydechem do szczytu wydechu, a następnie stopniowym zmniejszaniem się przepływu aż do uzyskania fazy plateau. Na krzywej nie powinno się stwierdzać zazębień związanych z kaszlem.

ATS/ERS ustaliło kryteria poprawności dla pomiarów spirometrycznych (tab. I). Kryteria te zaleca się stosować przy interpretacji wyników osób dorosłych i starszych dzieci. W grupie dzieci poniżej 10. roku życia, a zwłaszcza u najmłodszych, często kryteria poprawności ATS/ERS nie są spełnione, a jednak wynik badania ma wartość kliniczną.

Warunkiem poprawności technicznej jest rozpoczęcie badania w odpowiedniej fazie maksymalnego wdechu oraz wykonanie nasilonego, pełnego wydechu. Początek fazy wydechowej określa parametr VBE (ang. „volume back extrapolated”) – co można przetłumaczyć jako „objętość oszacowaną wstecznie”. Ocena tego parametru jest konieczna dla właściwej interpretacji FEV1 – tzn. jeśli VBE jest zbyt duże, nasilony wydech jest spóźniony, a FEV1 źle oszacowane (ponieważ część objętości pierwszosekundowej nie była wydmuchana w czasie nasilonego wydechu). Według zaleceń ATS/ERS VBE nie powinno przekraczać 5% FVC i 150 ml. Badania wykazują, że u najmłodszych dzieci warunek ten jest trudny do spełnienia. Poniżej 10. roku życia około 80% dzieci jest w stanie wykonać badanie spełniając kryteria poprawności VBE [4]. W innej pracy wykazano, że około 80% dzieci przedszkolnych (średnia wieku 4,4 lat) osiąga VBE średnio 65 ml, co stanowi średnio 7,2 % FVC [2].

Czas trwania manewru nasilonego wydechu (FET – ang. „forced expiratory time”) u dorosłych i starszych dzieci powinien wynosić 6 sekund. U młodszych dzieci tak długi czas nie jest możliwy do osiągnięcia, dlatego też przyjmuje się, że badanie jest wykonane poprawnie, jeśli wydech trwa minimum 3 sekundy lub krzywa wydechu osiągnie fazę plateau. Powtarzalność pomiarów oraz powtarzalność wyników uzyskuje się, gdy dwa najlepsze pomiary FEV1 i FVC nie różnią się o więcej niż 5% lub 150 ml. Dla dzieci poniżej 10. roku życia lub jeśli FVC wynosi < 1000 ml przyjęto mniej rygorystyczne kryteria poprawności pomiaru, różnica nie powinna być większa niż 100 ml lub 10% [1, 3].

ATS/ERS zaleca aby do oceny parametrów FVC i FEV1 wybrać najlepsze wyniki, niekoniecznie muszą one pochodzić z jednej krzywej. Natomiast do oceny wskaźnika FEV1/FVC zaleca się wybrać wyniki pochodzące z jednej najlepszej krzywej [1].
   
INTERPRETACJA WYNIKÓW SPIROMETRII

Do oceny wyniku badania spirometrycznego niezbędne jest wprowadzenie wartości należnych dla badanej populacji. Wartości należne dla każdego dziecka uwzględniają wiek, płeć, wysokość i masę ciała oraz pochodzenie etniczne. Uważa się, że nie należy stosować odniesienia wartości należnych uzyskanych u starszych dzieci w grupie dzieci młodszych.  Jeśli chcemy więc oceniać wyniki badań u małych dzieci, musimy dysponować pomiarami uzyskanymi w danej grupie wiekowej zdrowych dzieci i najlepiej, żeby była to populacja, z której pochodzi pacjent (to samo województwo podobna masa i wysokość ciała) [1]. W większości dostępnych obecnie spirometrów wartości należne są wyliczane na podstawie równań regresji, a wyniki badań są przedstawione w postaci aktualnego, uzyskanego przez pacjenta wyniku oraz jako odsetek wartości należnej dla badanego. W niektórych spirometrach dostępna jest również opcja przedstawiania wyniku jako ilość odchyleń standardowych (SD) od średniej wartości należnej dla danego chorego. W literaturze taki sposób przedstawienia wyników nazywa się Z-score. W populacji pediatrycznej wartości prawidłowe zawierają się pomiędzy 3 a 97 percentylem, czyli wszystkie wyniki mieszczące się w zakresie (-2SD; +2SD) są prawidłowe. Wg stanowiska ERS/ATS ten sposób wyrażania wyników jest najbardziej właściwy [1, 3].

Na podstawie badania spirometrycznego można rozpoznać następujące rodzaje zaburzeń wentylacji: obturacyjne, restrykcyjne (podejrzenie restrykcji) i mieszane. Dodatkowo analizując przepływ MEF25 i MEF50 lub FEF75, FEF50 możliwa jest ocena przepływu w średnich i drobnych drogach oddechowych.

Zaburzenia wentylacji o typie obturacyjnym charakteryzują się istotnym zmniejszeniem objętości powietrza wydychanego w pierwszej sekundzie nasilonego wydechu w stosunku do pojemności życiowej, stąd zaburzenia wentylacji o typie obturacyjnym rozpoznaje się stwierdzając obniżenie wskaźnika FEV1/FVC < -2 SD wartości należnej (< 3 percentyla). W przypadku braku możliwości oceny wyniku w postaci reszt standaryzowanych przyjmuje się, że wartość FEV1/FVC < 75% odpowiada obturacji oskrzeli. Ostatnie badania wykazują jednak, że w grupie młodszych dzieci prawidłowy odsetek tego wskaźnika jest wyższy. U dzieci pomiędzy 5. a 7. rokiem życia wynosi on nawet 90%. Jeszcze wyższe wartości, nawet 95%, odnotowuje się u dzieci poniżej 5. roku życia [1]. Ocena wartości FEV1 wyrażona jako odsetek wartości należnej umożliwia oszacowanie stopnia obturacji (tab. II).

U młodszych dzieci, nasilony wydech często trwa poniżej jednej sekundy – w takich wypadkach niemożliwe jest oszacowanie wskaźnika FEV1, dlatego też próbuje się parametr ten zastąpić wskaźnikami FEV0,5, FEV0,75, jednak do tej pory nie ma jednoznacznych wytycznych interpretacji tych badań [1, 2].

Znamienne obniżenie wartości FVC < -2 SD wartości należnej (< 3 percentyla) lub 80% wartości należnej, wskazuje na możliwość istnienia zaburzeń wentylacji o typie restrykcyjnym. Rozpoznanie restrykcji możliwe jest jednak na podstawie oceny całkowitej pojemności płuc (badanie spirometryczne nie umożliwia oceny TLC) – w takich przypadkach zaleca się wykonanie innych badań czynnościowych układu oddechowego, np. body-pletyzmografii.

Restrykcję u dzieci rozpoznaje się, gdy TLC wynosi < -2 SD wartości należnej (< 3 percentyla). Zaburzenia restrykcyjne wynikają z czynnościowego lub anatomicznego ubytku tkanki płucnej. Stwierdzenie obniżenia wszystkich parametrów (FVC, FEV1, TLC) wskazuje na obecność zmian o typie mieszanym. Zmiany mieszane występują w schorzeniach przebiegających jednoczasowo z obturacją i restrykcją lub mogą być wynikiem bardzo nasilonej obturacji, która powoduje całkowite zamknięcie części oskrzeli i brak wentylacji tkanki płucnej w tym obszarze.

Obniżenie parametrów MEF25 i MEF50 < -2 SD (lub FEF 75, FEF50) od wartości należnej wskazuje na istnienie zaburzeń przepływu powietrza w drobnych oskrzelach, nie upoważnia jednak do rozpoznania obturacji.

Podsumowując – spirometria jest najczęściej wykonywanym badaniem oceniającym czynność układu oddechowego. Wyniki wielu przeprowadzonych badań wskazują, że jest ona przydatnym narzędziem diagnostycznym u dzieci, nawet małych. Nie należy zapominać jednak, że jest to badanie pomocnicze, a rozpoznanie choroby opiera się na dokładnie zebranym wywiadzie, badaniu przedmiotowym oraz innych zalecanych w danym przypadku badaniach. Nierzadko potwierdzeniem rozpoznania może być uzyskanie poprawy po zastosowanym leczeniu. Trzeba podkreślić, że nieprawidłowo przeprowadzone badanie spirometryczne może powodować uzyskanie wyników fałszywie dodatnich lub fałszywie ujemnych. W przypadku nieuzyskania prawidłowego wysiłku w czasie manewru natężonego wydechu lub zaakceptowania krzywych z opóźnionym początkiem wydechu można błędnie zinterpretować wynik. 

Gdy dziecko nauczyło się poprawnie wykonywać badanie spirometryczne, uzyskiwane wyniki są powtarzalne, a manewr nasilonego wydechu wykonany jest prawidłowo, w uzasadnionych przypadkach można skierować je na test prowokacji oskrzeli. Podstawą testu prowokacji oskrzeli jest badanie spirometryczne. Test ten ocenia nadreaktywność oskrzeli, a więc reakcję skurczową oskrzeli na różne czynniki.

TEST PROWOKACJI OSKRZELI

Test prowokacji oskrzeli jest jedną z metod służącą ocenie nasilenia stanu zapalnego w drogach oddechowych. Ocenia on stopień nadreaktywności oskrzeli, która jest jedną z charakterystycznych cech astmy oskrzelowej. Nie jest to jednak cecha swoista dla tej choroby. Nadreaktywność powoduje nadmierną wrażliwość kurczową oskrzeli na bodźce, które u ludzi zdrowych takiej reakcji nie wywołują. Uważa się, że nadreaktywność jest wynikiem toczącego się procesu zapalnego, a stopień jej nasilenia prawdopodobnie wiąże się z nasileniem zapalenia w drogach oddechowych. Testy prowokacyjne od wielu lat stanowią bardzo pomocne narzędzie w diagnostyce astmy oskrzelowej. Do wykonania ich używa się różnych czynników prowokujących: swoistych (alergeny) oraz nieswoistych, takich jak czynniki fizyczne (np. zimne powietrze) i farmakologiczne (np. metacholina, histamina, monofosforan adenozyny, mannitol).

Obecnie do najczęściej wykonywanych testów zaliczamy prowokację pochodnymi acetylocholiny, np. metacholiną. Substancje te mają bezpośredni, kurczący wpływ na oskrzela poprzez działanie na komórki docelowe tzn. komórki mięśni gładkich oskrzeli, komórki kubkowe, czy komórki naczyń śluzówki oskrzeli [5, 6]. Testy prowokacji bezpośredniej nie są jednak narzędziem doskonałym. Postuluje się, że skurcz oskrzeli u chorych z astmą oskrzelową jest spowodowany działaniem rożnych czynników w mechanizmach pośrednich, a nie bezpośrednio poprzez receptor. Tak więc testy prowokacji bezpośredniej nie odzwierciedlają dokładnie procesu zapalnego w oskrzelach. Nie różnicują również pomiędzy różnymi przyczynami nadreaktywności oskrzeli (infekcja, przewlekłe zapalenie inne niż astma oskrzelowa), dodatkowo ich przydatność w monitorowaniu skuteczności leczenia przeciwzapalnego ma ograniczoną wartość [7].

Wykonanie testu prowokacji oskrzeli opiera się na pomiarach krzywej przepływ objętość i ocenie wskaźnika FEV1. Pomiary te wykonuje się po kolejnych nebulizacjach ze wzrastających stężeń metacholiny bądź innego czynnika prowokującego. Badanie kończy się w momencie stwierdzenia spadku FEV1 o 20% w stosunku do wartości wyjściowej (spirometria wykonana po nebulizacji rozpuszczalnika).

W przypadku gdy obniżenie wskaźnika FEV1 jest < 20% po wykonaniu wszystkich zalecanych nebulizacji próbę prowokacji określa się jako ujemną. W zależności od miana stężenia prowokującego (PC20), określa się stopień nadreaktywności (im mniejsze stężenie prowokujące, tym nadreaktywność oskrzeli większa).

Wartość diagnostyczna testu prowokacji oskrzeli wymaga bardzo dobrej współpracy dziecka z badającym. W innym wypadku można błędnie zinterpretować wynik badania, jako fałszywie dodatni. Uzyskany spadek FEV1 przy braku odpowiedniej współpracy nie jest wynikiem upośledzenia drożności oskrzeli w wyniku skurczu ich mięśniówki gładkiej, a po prostu brakiem właściwego wykonania manewru nasilonego wydechu. Dodatkowo warunkiem przeprowadzenia badania jest prawidłowy wynik wyjściowego badania spirometrycznego. Przed zaplanowaniem próby prowokacji u dziecka, należy uprzednio kilkakrotnie skierować je na zwykłe badanie spirometryczne, aby dokładnie zapoznało się z techniką pomiaru i wyzbyło się lęku przed badaniem.

Ostatnio uważa się, że lepszym bodźcem prowokującym stosowanym w teście prowokacji oskrzeli jest czynnik działający w sposób pośredni. Czynniki stosowane w teście prowokacji pośredniej działają w różnych mechanizmach, takich jak np. stymulacja neuronalna lub działanie na komórki zapalne znajdujące się w błonie śluzowej chorych oskrzeli. Pobudzenie tych mechanizmów aktywuje komórki efektorowe znajdujące się w błonie śluzowej i mięśniówce oskrzeli, powodując uwalnianie preformowanych mediatorów zapalnych, takich jak np. leukotrieny cysteinylowe i histamina. Do czynników działających pośrednio na komórki zapalne zalicza się m in.: adenozynomonofosforan (AMP), mannitol, hipertoniczne roztwory soli, wysiłek fizyczny oraz hiperwentylację [5, 6]. W ostatnich latach dość popularne stały się zwłaszcza testy z użyciem inhalacji suchego proszku zawierającego mannitol w odpowiednich stężeniach. W badaniu obejmującym 646 osoby, w tym również dzieci > 6. roku życia, potwierdzono jego przydatność w diagnostyce nadreaktywności oskrzeli u chorych z astmą oskrzelową. Prawdopodobnie może on być również przydatny w monitorowaniu skuteczności leczenia przeciwzapalnego u chorych z astmą, ponieważ leczenie glikokortykosteroidami zmniejsza reaktywność oskrzeli ocenianą testem prowokacji z mannitolem [7, 8].

..............................................................................................................................................................

PIŚMIENNICTWO:

1.    Beydon N., Davis S.D., Lombardi E., Allen J.L., Arets H.G., Aurora P., Bisgaard H. i wsp.:  An Official American Thoracic Society/European Respiratory Society Statement: Pulmonary Function Testing in Preschool Children. Am J Respir Crit Care Med 2007; 175: 1304-1345.

2.    Aurora P., Stocks J., Oliver C., Saunders C., Castle R., Chaziparasidis G., Bush A.: Quality Control for Spirometry in Preschool Children with and without Lung Disease. Am J Respir Crit Care Med 2004; 169:1152-1159.

3.    Miller M.R., Hankinson J., Brusasco V., Burgos F., Casaburi S., Coates A., Crapo R. i wsp.:  Standardisation of spirometry. Eur Respir J 2005; 26: 319-338.

4.    Tomalak W., Radliński J., Latawiec W.: Jakość badania spirometrycznego u dzieci 10-letnich i młodszych w świetle zaleceń standaryzacyjnych. Pneumonol Alergol Pol 2008; 76: 421-425.

5.    van Schoor J., Joos G.F., Pauwels R.A.: Indirect bronchial hyperresponsiveness in asthma: mechanisms, pharmacology and implications for clinical research. Eur Respir J 2000; 16: 514-533.

6.    Avital A., Springer C., Bar-Yishay E., Godfrey S.: Adenosine, metacholine, and exercise challenges in children with asthma or pediatric chronic obstructive pulmonary disease. Thorax 1995; 50: 511-516..

7.    Nuijsink M., Hop W.C., Sterk P.J.: Long-term asthma treatment guided by airway hyperresponsiveness in children: a randomized controlled trial. Eur Respir J 2007; 30: 457-466.

8.    Brannan J.D., Anderson S.D., Perry C.P., Freed- Martens R., Lassig A.R., Charlton B.: Aridol Study Group. The safety and efficacy of inhaled dry powder mannitol as a bronchial provocation test for airway hyperresponsiveness: a phase 3 comparison study with hypertonic (4.5%) saline. Respir Res 2005; 6: 144.

..............................................................................................................................................................

*Adres do korespondencji

Joanna Peradzyńska
Klinika Pneumonologii i Alergologii Wieku Dziecięcego
Warszawski Uniwersytet Medyczny
ul. Działdowska 1, 01-184 Warszawa
Tel.: 22 452 32 65
E-mail: jperadzynska@gmail.com

Pracę nadesłano: 06.11.2009 r.
Przyjęto do druku: 04.12.2009 r.