Ανάπτυξη υπολογιστικών βιοδεικτών της δύσπνοιας ασθενών με χρόνια αποφρακτική πνευμονοπάθεια (ΧΑΠ)

Abstract

Dyspnea is a significant factor in the quality of life of patients with chronic obstructive pulmonary disease, as it causes limitations in their daily activities. Its development is the result of a network between the body's systems (musculoskeletal, cardiorespiratory and nervous), which works by gathering information related to the cause of the disease, that is, inflammation and the changes it brings in the respiratory system. The complexity of the mechanisms of its generation and their correlation with pathological changes has not yet been fully established. A large team of health professionals such as doctors, physiotherapists, and nurses, is called upon to work on its management and treatment. The feeling of breathlessness itself will be the cause of suspicion for COPD or a criterion for performing and monitoring the course of the disease through therapeutic interventions, such as various physiotherapy techniques. Exhaled breath condensate is a promising element for studying inflammation and COPD severity. The aim of the present study was to detect a possible relationship between the concentration and particle size of exhaled breath condensate and dyspnea in COPD. The study included 34 subjects, 17 of whom were diagnosed with COPD. The study included two measurements for the affected group to identify possible changes, and one for the healthy group. The collection and analysis of the exhaled breath condensate were performed using RTube and Accusizer device model 780SIS and model FxNano, respectively. While for the assessment of dyspnea and general health status questionnaires (SGRQ, CAT, mMRC, Borg scale) and tests (6MWT) were used. The analysis of the results did not show any significant change in the health status of subjects with COPD, despite some small changes that do not constitute significant broad changes. Although the particles of the exhaled breath condensate were relatively similar, a lower concentration was observed in the COPD group than in the healthy group. The results of the two measurements in the sufferers seem to show a qualitatively similar trend, indicating that the larger the size of the particles, the lower their concentration. A significant observation was changes in particle concentration and size between the healthy and COPD patients as well as between the two consecutive measurements in the COPD group. The results of the two measurements in COPD patients appear to show a qualitatively similar pattern with an increase in small-diameter particles and a decrease with increasing particle size. The difference between the two measurements was probably related to the different models of Accusizer used. However, a noteworthy finding is the difference detected between the particle sizes of the two groups. Specifically, the concentration of particles smaller than 0.260 μm was greater in healthy subjects than in those with COPD and vice versa for particles larger than 0.328 μm, where the concentration was greater in subjects with COPD than in healthy subjects. This is probably related to their different anatomical point of origin as well as the changes in respiration. The correlation between the particles of the exhaled breath condensate and the tools used to assess dyspnea was not identified for the group of patients. However, there was a correlation with the section of the SGRQ questionnaire in the healthy group, which may be related to their physical fitness. We speculate that the small sample of participants with COPD and its heterogeneity may have contributed to the results of the present study. The COVID pandemic was an important limiting factor in the conduct of the study. Further study of this subject is deemed necessary with larger -scale participants.

Η δύσπνοια αποτελεί παράγοντα με σημαντική αξία στην ποιότητα ζωής των ασθενών με χρόνια αποφρακτική πνευμονοπάθεια καθώς έχει περιοριστικό χαρακτήρα. Η ανάπτυξη της είναι αποτέλεσμα ενός δικτύου ανάμεσα στα συστήματα του οργανισμού (μυοσκελετικό, καρδιοαναπνευστικό και νευρικό), το οποίο λειτουργεί με βάση την συλλογή πληροφοριών που σχετίζονται με την αιτία της νόσου, δηλαδή την φλεγμονή και τις αλλαγές που επιφέρει στο αναπνευστικό σύστημα. Η πολυπλοκότητα των μηχανισμών δημιουργίας της και η συσχέτιση τους με τις παθολογικές αλλαγές δεν έχει ακόμα εξακριβωθεί πλήρως. Μια μεγάλη ομάδα επαγγελματιών υγείας ιατροί, φυσικοθεραπευτές, νοσηλευτές κλπ καλείται να εργαστεί με σκοπό την διαχείριση και αντιμετώπιση της. Το ίδιο το αίσθημα της δύσπνοιας θα αποτελέσει την αιτία υποψίας για ΧΑΠ είτε κριτήριο εκτέλεσης και παρακολούθησης της πορείας της νόσου μέσα από θεραπευτικές παρεμβάσεις όπως είναι οι διάφορες φυσικοθεραπευτικές τεχνικές. Ένα πολλά υποσχόμενο στοιχείο για την μελέτη της φλεγμονής και την σοβαρότητα στην ΧΑΠ είναι το συμπύκνωμα του εκπνεόμενου αέρα. Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν η ανίχνευση πιθανής σχέσης ανάμεσα στην συγκέντρωση και το μέγεθος των σωματιδίων του με την δύσπνοια στην ΧΑΠ. Στην μελέτη συμμετείχαν 34 υποκείμενα εκ των οποίων τα 17 είχαν διαγνωσθεί με ΧΑΠ. Η μελέτη περιελάβανε δυο μετρήσεις για την ομάδα των πασχόντων προκειμένου να εντοπιστούν πιθανόν αλλαγές και μια για την ομάδα των υγιών. Η συλλογή και η ανάλυση του συμπυκνώματος του εκπνεόμενου αέρα πραγματοποιήθηκαν με το RTube και την συσκευή Accusizer μοντέλο 780SIS και FxNano, αντίστοιχα. Ενώ για την εκτίμηση της δύσπνοιας και της γενικότερης κατάστασης της υγείας χρησιμοποιήθηκαν ερωτηματολόγια (SGRQ, CAT, mMRC, κλίμακα της Borg) και δοκιμασίες (6MWT). Η ανάλυση των αποτελεσμάτων δεν έδειξε κάποια αξιόλογη αλλαγή στην κατάσταση της υγείας των υποκειμένων με ΧΑΠ, παρά κάποιες μικρές μεταβολές που δεν αποτελούν σημαντικά ευρήματα. Όσον αφορά τα σωματίδια του συμπυκνώματος, αν και ήταν σχετικά παρόμοια, στην περίπτωση της ομάδας της ΧΑΠ παρατηρήθηκε μικρότερη συγκέντρωση σε σχέση με την υγιή ομάδα. Σημαντική ήταν η παρατήρηση μεταβολών στην συγκέντρωση και το μέγεθος των σωματιδίων τόσο μεταξύ της υγιούς και της πάσχουσας με ΧΑΠ κατάστασης όσο και μεταξύ των δυο διαδοχικών μετρήσεων στην ομάδα με ΧΑΠ. Τα αποτελέσματα των δυο μετρήσεων στους πάσχοντες με ΧΑΠ φαίνεται ποιοτικά να παρουσιάζουν μια παρόμοια πορεία με αύξηση για σωματίδια μικρής διαμέτρου και μείωση όσο μεγάλωνε το μέγεθος τους. Η διαφορά ανάμεσα στις δυο μετρήσεις πιθανόν να σχετίζεται με τα διαφορετικά μοντέλα της συσκευής Accusizer που χρησιμοποιήθηκαν. Ωστόσο, αξιόλογο εύρημα θεωρείται η διαφορά που εντοπίστηκε ανάμεσα στα μεγέθη των σωματιδίων μεταξύ των δυο ομάδων. Συγκεκριμένα, η συγκέντρωση των σωματιδίων με μέγεθος μικρότερο του 0,260 μm ήταν μεγαλύτερη για τα υγιή υποκείμενα σε σχέση με εκείνη με ΧΑΠ και το αντίστροφο για σωματίδια με εύρος μεγαλύτερο των 0,328 μm όπου η συγκέντρωση ήταν μεγαλύτερη στα υποκείμενα με ΧΑΠ σε σχέση με τα υγιή υποκείμενα. Το γεγονός αυτό πιθανόν σχετίζεται με διαφορετικό ανατομικό σημείο προέλευσης τους καθώς και τις μεταβολές στην αναπνοή. Συσχέτιση ανάμεσα στα σωματίδια του συμπυκνώματος του εκπνεόμενου αέρα και των εργαλείων που χρησιμοποιήθηκαν για την εκτίμηση της δύσπνοιας δεν εντοπίστηκε για την ομάδα των ασθενών. Υπήρξε όμως συσχέτιση τους με μια ενότητα του ερωτηματολογίου του SGRQ στην υγιή ομάδα, που ίσως να σχετίζεται με την φυσική κατάσταση τους. Πιθανολογείται ότι το μικρό δείγμα συμμετεχόντων με ΧΑΠ και η ανομοιογένεια του να συνέβαλλαν στο αποτέλεσμα της παρούσας έρευνας. Σημαντικός περιοριστικός παράγοντας στην διεξαγωγή της έρευνας έπαιξε η πανδημία COVID. Η περαιτέρω μελέτη του αντικειμένου κρίνεται απαραίτητη με μεγαλύτερης κλίμακας συμμετέχοντες.