Total inspiratory and expiratory impedance in patients with severe chronic obstructive pulmonary disease

OBJECTIVES: Several studies have confirmed the high potential of the forced oscillation technique for the assessment of respiratory modifications related to chronic obstructive pulmonary disease. However, most of these studies did not employ within-breath analyses of the respiratory system. The aim of this study is to analyze respiratory impedance alterations in different phases of the respiratory cycle of chronic obstructive pulmonary disease patients and to evaluate their clinical use. METHODS: 39 individuals were evaluated, including 20 controls and 19 individuals with chronic obstructive pulmonary disease who experienced severe airway obstruction.Weevaluated the mean respiratory impedance (Zm) as well as values for inspiration (Zi) and expiration cycles (Ze), at the beginning of inspiration (Zbi) and expiration (Zbe). The peak-to-peak impedance (Zpp), and the impedance change (DZrs) were also analyzed. The clinical usefulness was evaluated by investigating the sensibility, specificity and the area under the receiver operating characteristic curve. RESULTS: The respiratory impedance increased in individuals with chronic obstructive pulmonary disease in all of the studied parameters (Zm, Zi, Ze, Zbi, Zbe, DZrs and Zpp). These changes were inversely associated with spirometric parameters. Higher impedanceswere observed in the expiratory phase of individualswith chronic obstructive pulmonary disease. All of the studied parameters, except for DZrs (area under the receiver operating characteristic ,0.8), exhibited high accuracy for clinical use (area under the receiver operating characteristic .0.90; Sensibility $ 0.85; Sp $ 0.85). CONCLUSIONS: The respiratory alterations in severe chronic obstructive pulmonary disease may be identified by the increase in respiratory system impedance, which is more evident in the expiratory phase. These results confirm the potential of within-breath analysis of respiratory impedance for the assessment of respiratory modifications related to chronic obstructive pulmonary disease.

Forced oscillation technique in the detection of smoking-induced respiratory alterations: diagnostic accuracy and comparison with spirometry

INTRODUCTION: Detection of smoking effects is of utmost importance in the prevention of cigarette-induced chronic airway obstruction. The forced oscillation technique offers a simple and detailed approach to investigate the mechanical properties of the respiratory system. However, there have been no data concerning the use of the forced oscillation technique to evaluate respiratory mechanics in groups with different degrees of tobacco consumption. OBJECTIVES: (1) to evaluate the ability of the forced oscillation technique to detect smoking-induced respiratory alterations, with special emphasis on early alterations; and (2) to compare the diagnostic accuracy of the forced oscillation technique and spirometric parameters. METHODS: One hundred and seventy subjects were divided into five groups according to the number of pack-years smoked: four groups of smokers classified as <20, 20-39, 40-59, and >60 pack-years and a control group. The four groups of smokers were compared with the control group using receiver operating characteristic (ROC) curves. RESULTS: The early adverse effects of smoking in the group with <20 pack-years were adequately detected by forced oscillation technique parameters. In this group, the comparisons of the ROC curves showed significantly better diagnostic accuracy (p<0.01) for forced oscillation technique parameters. On the other hand, in groups of 20-39, 40-59, and >60 pack-years, the diagnostic performance of the forced oscillation technique was similar to that observed with spirometry. CONCLUSIONS: This study revealed that forced oscillation technique parameters were able to detect early smoking-induced respiratory involvement when pathologic changes are still potentially reversible. These findings support the use of the forced oscillation technique as a versatile clinical diagnostic tool in helping with chronic obstructive lung disease prevention, diagnosis, and treatment.

Técnica de oscilações forçadas na avaliação funcional de pacientes com fibrose cística com idade superior a 18 anos / Forced oscillation techinique for the functional evaluation of cystic fibrosis patients older 18 years

Objetivo: o objetivo deste estudo foi investigar as alterações nas propriedades resistivas e reativas do sistema respiratório de pacientes com fibrose cística. Metodologia: o estudo foi realizado em um grupo controle de 23 indivíduos saudáveis, e em um grupo de 27 pacientes com fibrose cística com idade maior que 18 anos que foram avaliados pela FOT e espirometria. Resultados: os pacientes com fibrose cística apresentaram aumento significativo (p<0,0001) na resistência total do sistema respiratório (R0), redução significativa do coeficiente angular da curva de resistência (S) (p<0,0006) e na complacência dinâmica (Cdin, sr) (p<0,0001) em comparação aos indivíduos saudáveis. Conclusão: os resultados do presente estudo são coerentes com a fisiopatologia da fibrose cística. A FOT descreveu adequadamente estas alterações, demonstrando elevado potencial na avaliação da mecânica pulmonar de pacientes com fibrose cística com idade superior a 18 anos.

Introduction: The aims of this study were (1) to investigate the changes in resistive and reactive properties of the respiratory system of cystic fibrosis patients older than 18 years and (2) assess the contribution of the forced oscillation technique (FOT) in the diagnosis of cystic fibrosis. Methodology: The study was conducted in a control group of 23 healthy individuals and a group of 27 cystic fibrosis patients older than 18 years who were assessed by the FOT and spirometry. Results: Cysticfibrosis patients presented increased total respiratory resistance (R0) (p <0.0001) and reduced slope of resistance curve (S) (p<0.0006) and dynamic compliance (Cdyn,rs) (p <0.0001) compared to healthy individuals. Conclusion: The results of thisstudy are consistent with the pathophysiology of cystic fibrosis. The FOT adequately described these changes, showing great potential in assessing pulmonary mechanics of patients with cystic fibrosis with age over 18 years.

Broncodilatação na DPOC: muito além do VEF1-efeito do salbutamol nas propriedades resistivas e reativas do sistema respiratório / Bronchodilation in COPD: beyond FEV1-the effect of albuterol on resistive and reactive properties of the respiratory system

OBJETIVO: Atualmente existem importantes debates na literatura sobre a resposta broncodilatadora em pacientes com DPOC e se a variação do VEF1 pode ser considerada uma indicação completa de reversibilidade neste caso particular. O objetivo deste estudo foi investigar o efeito do salbutamol nas propriedades resistivas e elásticas do sistema respiratório de portadores de DPOC. MÉTODOS: Foram avaliados 70 indivíduos com DPOC, classificados através da espirometria em dois grupos: broncodilatador (BD)-negativo (n = 39); e BD-positivo (n = 31). Utilizou-se a técnica de oscilações forçadas (TOF) para avaliar os seguintes parâmetros: a resistência no intercepto (R0), associada à resistência total do sistema respiratório; a resistência média (Rm), relacionada à resistência de vias aéreas centrais; e a complacência dinâmica (Cdyn); assim como o coeficiente angular da resistência (S) e a reatância média (Xm), relacionados com a homogeneidade do sistema respiratório. RESULTADOS: O uso do salbutamol resultou em reduções significativas de R0 (p < 0,00002) e Rm (p < 0,0002). Foram também observadas elevações significativas em S (p < 0,0001), Cdyn (p < 0,0001) e Xm (p < 0,00004). Estas alterações ocorreram tanto nos dois grupos, tendo sido observadas maiores modificações nos parâmetros da TOF do que nos parâmetros da espirometria. CONCLUSÕES: O uso de salbutamol melhorou o comportamento dos componentes resistivos e reativos do sistema respiratório dos pacientes com DPOC estudados. Estas mudanças ocorreram independentemente da classificação do exame empregando o VEF1, o que indica que a utilização deste parâmetro isoladamente pode não ser suficiente para identificar completamente os efeitos fisiológicos envolvidos.

OBJECTIVE: Current debates on the bronchodilator response in COPD patients and whether the variation in FEV1 can be considered as an indicator of complete reversibility in such patients motivated us to conduct this study. The objective of the study was to determine the effect of albuterol on the resistive and reactive properties of the respiratory system in COPD patients. METHODS: We evaluated 70 patients with COPD, divided into two groups based on spirometry findings: bronchodilator (BD)-negative (n = 39); and BD-positive (n = 31). We used the forced oscillation technique (FOT) to evaluate the following parameters: resistance at the intercept (R0), associated with the total resistance of the respiratory system; mean resistance (Rm), associated with central airway resistance; dynamic compliance (Cdyn); and the slope of resistance (S) and mean reactance (Xm), both of which are associated with the homogeneity of the respiratory system. RESULTS: The use of albuterol resulted in significant reductions in (p < 0.00002) and Rm (p < 0.0002). There were also significant increases in S (p < 0.0001), Cdyn (p < 0.0001) R0 and Xm (p < 0.00004).These modifications occurred in both groups, the changes in FOT parameters being greater than those observed for spirometric parameters. CONCLUSIONS: The use of albuterol improved the resistive and reactive properties of the respiratory system of the COPD patients under study. These changes occurred regardless of the FEV1-based classification, thereby indicating that the use of this parameter in isolation might not suffice to identify the physiological effects involved.

Técnica de oscilações forçadas na avaliação funcional de crianças asmáticas / Forced oscillation technique in the evaluation of asmathic children

Objetivo: Investigar as alterações nas propriedades resistivas e reativas do sistema respiratório de crianças asmáticas e avaliar a contribuição da técnica de oscilações forçadas (FOT) no diagnóstico da asma. Metodologia: O estudo foi realizado em um grupo controle de 20 crianças saudáveis, e em um grupo de 20 crianças asmáticas, que foram avaliadas pela FOT e espirometria. Resultados: Considerando os parâmetros resistivos da FOT, houve um aumento significativo na resistência total do sistema respiratório (R0) (p<0,02) e não significativo na resistência média (Rm), além de uma redução significativa da inclinação do componente resistivo da impedância (S) (p<0,002), no grupo de crianças asmáticas. Nos parâmetros reativos a complacência dinâmica (Cdin,sr) mostrou-se significativamente (p< 0,01) menor, sendo acompanhada pela redução da reatância média (Xm) (p<0,01) e pela elevação significativa da frequência de ressonância (fr) (p< 0,03) no grupo de crianças asmáticas. Conclusão: Os resultados do presente estudo são coerentes com a fisiopatologia da asma. A FOT escreveu adequadamente estas alterações, demonstrando elevado potencial na avaliação da mecânica pulmonar de crianças asmáticas.

Objective: To investigate the alterations on resistive and reactive proprieties of the respiratory system and evaluate the contribution of the forced oscillation technique (FOT) on the diagnosis of the asthma in children. Methodology: The study was performed in a control group formed by 20 healthy children and 20 asthmatic children, which were evaluated by FOT and spirometry. Results: Considering the resistive parameters of the FOT in the asthmatic children group, the total respiratorysystem resistance (R0) had significant increase (p<0,02) and a not significant increase in mean respiratory resistance (Rm), and a significant decreased of the resistance/frequency slope (S) p<0,02). The reactive parameters, the dynamic compliance (Cdin) and the mean respiratory reactance (Xm) presented significant (p<0,01) reduction, and significant increase resonance frequency (fr) (0,03). Conclusion: The results of the present study, demonstrate that the FOT is useful for detecting the respiratory mechanics modifications. This indicate that the FOT has a high potential in evaluating respiratory mechanics of asthmatics children.

Sensibilidade e especificidade da técnica de oscilações forçadas no diagnóstico precoce da DPOC / Sensibility and specificity of the forced oscillation technique in earlier detection of COPD

Introdução: O objetivo deste estudo foi avaliar a sensibilidade e a especificidade da técnica de oscilações forçadas (TOF) na detecção precoce dos estágios iniciais da doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC). Metodologia: O estudo foi realizado num grupo controle composto por 30 indivíduos saudáveis, e em 98 fumantes, que foram classificados pela espirometria emnormal (n=59) e com distúrbio ventilatório obstrutivo leve (n=39). Os parâmetros resistivos da impedância estudados foram a média da resistência respiratória total extrapolada em 0 Hz (R0), a resistência respiratória média (Rm) e a inclinação do componente resistivo da impedância (S). A reatância foi interpretada usando a média dos valores (Xm) na faixa de freqüênciaentre 4-32 Hz da complacência dinâmica (Crs,dyn) e do valor de freqüência de ressonância (Fr). Resultados: As resistências aumentaram significativamente com o grau de obstrução (R0, p<0,0001; Rm, p<0,0001). Foram também observadas modificações significativas nas propriedades reativas (Crs,dyn, p<0,0001; Xm, p<0,03). Os parâmetros R0, Rm e Crs,dyn apresentaramacuidade diagnóstica suficiente para identificar modificações de mecânica respiratória em pacientes sem alterações aos exames espirométricos. Conclusão: A TOF pode contribuir para a detecção precoce dos efeitos do tabagismo, sendo que os parâmetros mais adequados para estas análises são R0, Rm e Crs,dyn.

Introduction: The aim of this study was to test the ability of forced oscillation technique (FOT) to describe the changes in respiratory mechanics in earlier stages of COPD. Methodology: The study was performed in a control group formed by 30 healthy subjects,and 98 smokers, which were classified by spirometry in normal (59 smokers) and mild airway obstruction (39 smokers). Resistive impedance data were submitted to linear regression analysis over the 4-16 Hz frequency range, which yielded the total respiratory system resistance extrapolated at 0 Hz (R0), the mean respiratory resistance (Rm), and the resistance/ frequency slope(S). Reactance data were interpreted using the mean values (Xm) over the 4-32 Hz frequency range, the dynamic compliance (Crs,dyn), and theresonant frequency (Fr) data. Results: The resistances increased significantly in agreement with the degree of obstruction (R0, p<0.0001; Rm, p<0.0001). Were also observed significantly modifications in reactive proprieties (Crs,dyn, p<0.0001; Xm, p<0.03). The parameters R0, Rm and Crs,dyn presented sufficient sensibility to identify respiratory mechanics modifications in patients withoutspirometric alterations. Conclusion: FOT can contribute to early detection of tobacco smoke effects, and the more adequate parameters to these analysis are R0, Rm e Crs,dy.

Efeito do Flutter® VRP1 na mecânica respiratória de indivíduos saudáveis e portadores de DPOC, asma e bronquiectasia / Respiratory mechanic effects of Flutter® VRP1 in healthy subjects and COPD, asthma and bronchiectasis patients

Introdução: O Flutter® VRP1 é um dispositivo que combina pressão positiva expiratória e oscilações de alta freqüência com objetivo de manter as vias aéreas pérvias. Apesar de sua utilização rotineira na prática da fisioterapia, seu efeito na mecânicarespiratória é escasso na literatura. O presente estudo investigou o efeito, a curto prazo, do uso deste dispositvo em indivíduos saudáveis e em pacientes portadores de Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica (DPOC), asma e bronquiectasia. Metodologia: Os pacientes foram submetidos à utilização do Flutter® VRP1 por um período de 5 a 10 minutos. Para análise da mecânica respiratória, a técnica de oscilações forçadas (FOT) e a espirometria foram realizadas antes e imediatamente após o uso do dispositivo. Resultados: O uso do Flutter® VRP1 não resultou em alterações significativas nos parâmetros avaliados pela FOT nos grupos estudados. Considerando-se a espirometria, a única variável que apresentou diferença significativa (p<0,05) foi VEF1 (L) no grupo controle. Conclusão: Com o protocolo utilizado, nos grupos de indivíduos saudáveis e de portadores de DPOC, asma e bronquiectasia, o uso do Flutter® VRP1 não introduziu modificações, a curto prazo, na mecânica respiratória.

Introduction: The Flutter® VRP1 is a device that combines expiratory positive airway pressure with high frequency oscillations to keep airway clean. In spite of the widely clinical use, the effect analyze of this device in the respiratory mechanics of obstructive patients is little. The aim of the present study was to investigate the short-term effect of the use of the Flutter® VRP1 in healthy subjects and patients with Pulmonary Disease, Chronic Obstructive (COPD), asthma and bronchiectasis.Methodology: The patients were submitted to a protocol where the Flutter® VRP1 was used for a period of 5 to 10 minutes. Changes in pulmonary mechanics were analyzed by the forced oscillations technique (FOT) and spirometry, which were performed before and immediately after the use of the device. Results: The use of Flutter® VRP1 didn't result in significant alterations in the evaluated parameters of FOT in the studied groups. Considering spirometry, the only variable that presented significant difference (p <0.05) was VEF1 (L) in healthy group. Conclusion: With the used protocol, in the studied populationof healthy subjects and patients with COPD, asthma and bronchiectasis, the use of the Flutter® VRP1 do not introduced shortterm modifications in respiratory mechanics.

Comparação da função pulmonar com a radiografia de tórax em trabalhadores expostos à sílica / Comparison of the respiratory function with the chest radiography in silica-exposed workers

Introdução: a radiografia de tórax ainda é, nos dias atuais, o principal método de diagnóstico da silicose. A determinação das conseqüências funcionais também é aspecto central da avaliação desses trabalhadores. O objetivo deste trabalho é descrever os achados funcionais e compará-los com os da radiografia de tórax, em indivíduos com história de exposição à sílica. Metodologia: foi realizado um estudo de corte transversal, em que foram avaliados 44 indivíduos não-tabagistas e sem história pregressa de tuberculose. As radiografias foram classificadas de acordo com a proposta da Organização Internacionaldo Trabalho (OIT). As variáveis funcionais foram mensuradas através de espirometria, oscilações forçadas, diluição com hélio e difusão com monóxido de carbono (DCO). Resultados: dos 44 trabalhadores estudados, 41 eram homens, com média de idade de 48,4 anos. Com relação ao padrão de dano funcional, 26 trabalhadores apresentaram distúrbio obstrutivo, 10 tinham distúrbio misto, três tinham distúrbio restritivo e 18 mostraram redução da DCO. Diagnosticaram-se radiologicamente 40 casos de silicose, constatando-se que, quanto mais avançada a categoria radiológica, como as grandes opacidades, piores foram os resultados das medidas de fluxo, DCO e complacência dinâmica do sistema respiratório. Conclusão: a obstrução ao fluxo aéreo é o dano funcional mais freqüente em indivíduos não-fumantes com exposição à poeira de sílica. A deterioração da função pulmonar associa-se à classificação das grandes opacidades na radiografia de tórax, o que reforça o valor dos testes de função pulmonar no acompanhamento da silicose.

Associação entre silicose e esclerose sistêmica: Síndrome de Erasmus / Silicosis associated with systemic sclerosis: Erasmus syndrome

Apesar da descrição inicial de Erasmus em 1957, a silicoesclerodermia ainda não é reconhecida por todos como uma entidade específica. Entretanto, esta combinação patológica não é meramente uma coincidência. É o resultado da interferência na imunidade celular relacionada à citotoxidade da sílica, responsável pelas reações auto-imunes e pela formação de imunocomplexos circulantes. Os autores relatam o caso de um homem de 46 anos com antecedentes de exposição à sílica e que desenvolveu silicoesclerodermia

Ipratrópio e salbutamol: uma associaçäo broncodilatadora em questäo / Ipratropium bromide and salbutamol: a bronchodilator association in question

O objetivo desta investigaçäo é determinar se existe vantagem em acrescentar brometo de ipratrópio ao salbutamol. Foram realizados dois estudos utilizando pacientes asmáticos ou com doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC). Para a avaliaçäo da resposta broncodilatadora foi adotada a variaçäo do VEF. O primeiro estudo foi realizado com 17 asmáticos e 26 portadores de DPOC, e os foram realizados em dias separados. No primerio dia, após o exame basal, foram aplicados 300 microng de salbutamol e repetido o teste 15 minutos após. No segundo dia, além do procedimento citado, foram aplicados 60 microng de brometo de ipratrópio. Nos asmáticos, após a administraçäo do salbutamol houve um aumento de 39,7 ñ 15,2% e após a da associacäo salbutamol + bromedio de ipratrópio houve uma melhora do VEF de 30,5 ñ 23,1%. Essa diferença näo foi significativa. Nos pacientes com DOPC, observou-se melhora de 20,2 ñ 17,4% e 25,1 ñ 17,3% após salbutamol e associaçäo salbutamol com brometo de ipratrópio, respectivamente. A diferença entre esses dois procedimentos näo foi significativa. A análise individual dos casos revelou que quadro dos 17 asmáticos e 11 dos 26 pacientes com DOPC apresentaram um acréscimo de mais de 10% no VEF após do brometo de ipratrópio ao salbutamol. O segundo estudo foi feito de forma seqüencial, utilizando 11 asmáticos e 15 portadores de DOPC. Após o exame basal, foram aplicados 300 microng de salbutamol com novo exame 15 minutos após. A seguir, foram aplicados 60 microng de ipratrópio e realizado novo teste 30 minutos após. Depois do uso do salbutamol, houve aumento de 29,0 ñ 28,5% nos asmáticos e de 16,5 ñ 20,2% nos portadores de DOPC. Quando houve associaçäo com salbutamol, o VEF aumentou 34,9 ñ 37,9% (diferença näo significativa) nos asmáticos e 26,2 ñ 21,2% nos portadores de DOPC (p <0,001). Na análise individual, três dos 11 asmáticos e sete dos 15 portadores de DOPC...