ÖZET
Amaç:
Pulmoner fonksiyonel ve hacimsel değerlendirme rutin olarak solunum fonksiyon testi (SFT) ile yapılmaktadır. Ancak bilgisayarlı tomografi (BT) görüntülemede hacimsel değerlendirme de mümkündür. Bu çalışmanın amacı, SFT ile BT hacimsel bulguları arasındaki ilişkiyi incelemektir.
Gereç ve Yöntem:
Nisan 2017 ile Mayıs 2020 tarihleri arasında toraks BT (parankimal hastalığı olmayan) ve SFT yapılan toplam 69 hasta (34 erkek, 35 kadın) retrospektif olarak incelendi. Optimum kalitede görüntüler ve PFT incelemeleri kaydedildi. BT’de, her iki akciğerin hacmi ve yoğunluğu ile toplam akciğer hacmi (TLV) ve toplam akciğer yoğunluğu (TLD) hesaplandı. BT ile değerlendirme için bir saniyedeki zorlu ekspiratuvar hacim (FEV1), zorlu vital kapasite (FVC), FEV1/FVC oranı kaydedildi.
Bulgular:
Toplam 69 hastada (34 erkek, %49,3; 35 kadın, %50,7) ortalama yaş 55±14,56 yıl, FEV1=2.12±0,87, FVC=2,92±1,05, FEV1/FVC oranı=72,19±13,07 sağ akciğer hacmi=2118,06±662,36, sağ akciğer yoğunluğu=-806,8±68,16, sol akciğer hacmi=1755,35±605,02, sol akciğer yoğunluğu=-774,80±248,98, TLV=3820±1272,35 ve TLD=-1597,17±295,70 idi. FEV1, FVC ve FEV1/FVC oranı bilateral (sağ ve sol) akciğer hacmi ve yoğunluğu ile pozitif korelasyon gösterdi (p<0,05).
Sonuç:
SFT, solunum semptomlarına neden olan hastalıkların ciddiyetini ve seyrini değerlendirebilen önemli kantitatif pulmoner fonksiyonel veriler sağlar. Ancak, SFT’nin yapılamadığı durumlarda (koronavirüs hastalığı-19 gibi) BT kantitatif pulmoner hacimsel değerlendirme, ana pulmoner fonksiyonların değerlendirilmesinde alternatif bir yöntem olabilir.
GİRİŞ
Akciğer hacimleri, toplam akciğer kapasitesinin (TLC) (inspiratuvar volüm), statik ekspiratuvar hacimlerin ve dinamik hacimlerin [bir saniyedeki zorlu ekspiratuvar hacim (FEV1)] değerlendirilebildiği solunum fonksiyon testleri (SFT) kullanılarak rutin olarak değerlendirilir. Ancak, tek taraflı veya bölgesel akciğer hacimlerinin ölçümü SFT’de zordur1.
Akciğer hacimleri arasında tidal volüm [(TV) normal solunum sırasında akciğer hacmindeki değişiklik)], inspiratuvar rezerv hacim (normal TV inspirasyonunun sonunda solunabilen ekstra hacim), ekspiratuvar rezerv hacim (normal TV ekspirasyonunun sonunda solunabilen ekstra hacim) bulunur ve rezidüel hacim (maksimum ekspirasyonun sonunda akciğerlerde kalan hacim) bulunur. Vital kapasite, maksimum inspirasyonun sonu ile maksimum ekspirasyonun sonu arasındaki hacim değişikliğidir. Fonksiyonel rezidüel kapasite, normal ekspirasyon sonunda akciğerlerde kalan hacimdir. TLC, akciğerlerdeki toplam hacimdir2.
Toraks bilgisayarlı tomografisi (BT), mediastinal veya pulmoner parankimal hastalıkların değerlendirilmesinde yaygın olarak kullanılan, bölgesel yoğunluğu yansıtan indeksler sağlayan, anatomik yapıların ve akciğerlerin yoğunluğunu veya hacmini ölçebilen bir modalitedir1,3.
Diffüz akciğer hastalığı olan hastaların takibinde SFT’ler görüntüleme ile birlikte kullanılmaktadır. Literatürde kronik obstrüktif akciğer hastalığı (KOAH)4-7, interstisyel akciğer hastalığı (İAH) veya pulmoner fibrozis8,9, akciğer transplantasyonu10, bronşiyal kapak tedavisi sonrası11, romatoid artrit12, akciğer kanseri13 ve skolyoz14 hastalarında SFT ve BT arasındaki ilişkiyi araştıran çalışmalar bulunmaktadır.
Bu yazıda normal popülasyonda SFT ve BT volümetrik sonuçlarını değerlendirmeyi ve BT volümetrik değerlerinin özellikle Koronavirüs hastalığı-2019 (COVID-19) gibi SFT yapılmasının imkansız olduğu olağanüstü durumlarda SFT değerlendirmesi için iyi bir öngörücü olup olamayacağını değerlendirmeyi amaçladık.
GEREÇ VE YÖNTEM
Çalışma Popülasyonu
Nisan 2017-Mayıs 2020 tarihleri arasında herhangi bir endikasyonu olan, herhangi bir parankimal hastalığı olmaksızın toraks BT tetkiki yapılan ve SFT olan toplam 69 hasta (34 erkek, 35 kadın) retrospektif olarak incelendi.
Malignite, kronik hastalık ve akciğer parankim hastalık (infiltrasyon, konsolidasyon, tümör vb.) öyküsü olmayan, BT görüntüleri iyi kalitede ve inspirasyon olan, SFT yapılan 18 yaş ve üzeri hastalar çalışmaya alındı.
Dahil edilme kriteri, normal spirometrik değerlere sahip denekler olmaktı.
Dışlama kriterleri aşağıdaki gibi idi:
1) Göğüs cerrahisi geçirenler,
2) BT’de pnömotoraks, plevral efüzyon, pnömoni, amfizem, İAH, kronik bronşit, bronşektazi, akciğer bülleri, akciğer apsesi veya akciğer kitlesi, akciğer neoplazmı bulgusu olan olgular,
3) Solunum veya BT görüntü kalitesi yetersiz, parankim hastalığı olan, 18 yaşından küçük ve SFT olmayan hastalar,
4) Aktif sigara içenler ve eskiden sigara içenler çalışma dışı bırakıldı.
Hastaların bilgileri hastanenin veri sisteminden alındı.
Görüntü arşivleme ve iletişim sisteminden (PACS) BT görüntüleri ve hastane veri sisteminden SFT’ler elde edildi.
Bu çalışma, üniversite/yerel insan araştırmaları etik komitesi tarafından onaylanmıştır ve insan katılımcıları içeren çalışmalarda gerçekleştirilen tüm prosedürler, kurumsal ve/veya ulusal araştırma komitesinin etik standartlarına ve 1964 Helsinki Deklarasyonu ve sonraki değişiklikleri veya benzerleri ile uyumludur. Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi, Girişimsel Olmayan Klinik Araştırmalar Etik Kurulu çalışma protokolünü onaylamıştır (onay no: 2020.148.06.10).
Çalışma Protokolü
Herhangi bir endikasyonu olan 70 hastanın kontrastsız BT incelemeleri çalışmaya dahil edildi. BT taraması için 128-sıra çok dedektörlü bir BT tarayıcı (Aquilion™ Prime; Canon Medical Systems) kullanıldı. Tüm göğsün görüş alanı (FOV), tek bir nefes tutma ile akciğer apeksinden diyaframa kadar tarandı. Hastalar cihaz masasında sırtüstü yatar pozisyonda ve kolları başın üzerindeydi.
BT alımı aşağıdaki parametrelerle yapıldı: Kişisel vücut kitle indeksi (VKİ) dozu ile modüle edilen 100-250 mAs akımı; 100-140 kV tüp voltajı ve 0,5 mm x 80 kolimasyon, 0,35 sn gantri dönüş zamanı, 0,813 adım faktörü, FOV: 20x20 cm, kesit kalınlığı 1 mm ve kesit aralığı 0,8 mm.
Görüntülemenin Değerlendirilmesi
Elde edilen BT görüntüleri PACS’ye (Sectra 7.0, Sectra AB, Linköping, İsveç) aktarıldı ve bir iş istasyonunda (Vitrea 2 iş istasyonu; Vital Images, Canon, Minnetonka, MN, ABD) analiz edildi. Değerlendirme sekiz yıllık bir deneyimi olan bir radyolog tarafından yapıldı.
İş istasyonunda yarı otomatik piksel tabanlı görüntü segmentasyon yöntemi (bölge büyütme algoritması) ve manuel çizim araçları kullanılarak her iki akciğerin hacmi ve yoğunluğu ile toplam akciğer hacmi (TLV) ve yoğunluğu (TLD) hesaplandı. Yarı otomatik segmentasyonda yoğunluk eşikleri aralığı -1062 HU ile -138 HU arasındaydı (Şekil 1).
SFT Değerlendirmesi
SFT değerlendirmesi, analizde kullanılan teknik olarak kabul edilebilir en az iki spirometrik ölçümden seçilen en büyük FEV1 ve zorlu vital kapasiteye (FVC) sahip spirogramlardan oluşan bir cihaz (MasterScreen PFT System; Jaeger, VIASYS Healthcare, Hoechberg, Almanya) kullanılarak yapıldı.
İyi kalite ve yeterliliğe sahip SFT incelemeleri dahil edildi. BT ile değerlendirme için FEV1, FVC, FEV1/FVC oranı değerleri kaydedildi. Ayrıca kilo, boy ve VKİ değerleri kaydedildi. SFT ve BT arasındaki medyan aralık 1 gün idi. (aralık: 1-2 gün). Sonuçları etkilemiş olabilecek herhangi bir terapötik uygulama veya uygulanan herhangi bir işlem olmamıştır.
İstatistiksel Analiz
Tüm veriler istatistiksel bir paket programı kullanılarak analiz edildi (SPSS sürüm 17.0; SPSS, Inc., Chicago, IL, ABD). Değişkenler, normal dağılım gösterip göstermediklerini belirlemek için görsel (histogramlar, olasılık çizimleri) ve analitik yöntemler kullanılarak araştırıldı. Normal dağılmayan ve/veya sıralı değişkenler arasındaki ilişkiler araştırılarak, korelasyon katsayıları ve önemleri parametrik olmayan test (Spearman korelasyon testi) kullanılarak hesaplandı. İstatistiksel anlamlılığı çıkarmak için %5 tip-1 hata düzeyi kullanıldı.
BULGULAR
BT Volümetrik Görüntü
Derin nefes tutma halinde çekilen BT görüntüleri iş istasyonunda (Vitrea 2 iş istasyonu; Vital Images, Canon) çok düzlemli rekonstrüksiyon ve üç boyutlu görünümde değerlendirildi, işlem sonrası analizde hacim ve yoğunluk hesaplandı (Şekil 1).
Çalışmanın Tanımlayıcıları
Toplam 69 hastada (34 erkek, %49,3; 35 kadın, %50,7), hesaplanan parametrelerin ortalama değerleri şu şekildeydi: Ortalama yaş=55±14,56 yıl (aralık: 18-86), FEV1=2.12±0,87 (aralık: 0,66-4,09), FVC=2,92±1,05 (aralık: 1,03-5,46), FEV1/FVC oranı=72,19±13,07 (aralık: 35,30-99,44), sağ akciğer hacmi (RLV)=2118,06±662,36 (aralık: 712,73-3668,26), sağ akciğer yoğunluğu=-806,8±68,6 (aralık: -904,20 -574,70), sol akciğer hacmi (LLV)=1755,35±605,02 (aralık: 357,06-3310,28), sol akciğer yoğunluğu=-774,80±248,98 (aralık: -918,30-654,10), TLV=3820±1272,35 (aralık: 1378,95-6418,38) ve TLD=-1597,17±295,70 (aralık: -1822,50 -630,00).
FEV1, FVC ve FEV1/FVC oranı, bilateral (sağ ve sol) akciğer hacmi ve yoğunluğu ile pozitif bir korelasyon gösterdi (p<0,05), ancak TLV ve yoğunluğu ile korelasyon yoktu (p>0,05). Çalışma popülasyonunun demografik ve laboratuvar verileri Tablo 1’de gösterilmiştir.
TARTIŞMA
Literatür10,11,13,15 ile uyumlu olan bu çalışmanın sonuçları, SFT (FEV1, FVC) ile BT pulmoner hacim ve yoğunluk parametreleri arasında pozitif korelasyon olduğunu düşündürmektedir.
Kauczor ve ark.’nın1 çalışmasında, TLC’nin inspiratuvar BT hacmi ile korelasyonu (r=0,89) ekspiratuvar BT hacminden (r=0,8) daha yüksek bulunmuştur. Statik akciğer hacimleri ile iyi bir korelasyona sahip olarak TLC’yi %12 ile daha düşük oranda tahmin etmişlerdir (r=0,89). Ekspiratuvar sarmal BT kullanarak, rezidüel hacmi 850 mL daha fazla tahmin etmişlerdir (r=0,77)1.
Pelzer ve Thomson16 17-82 yaşları arasındaki 82 normal denekte vücut pletismografisi ile yapılan ölçümlerden yaşa ve boy uzunluğuna karşı solunum hava akımı iletkenliği için regresyon hesaplamasını incelediler. Aynı gün tekrarlanan testlerde pletismografik torasik gaz hacmindeki ortalama varyasyon katsayısı %3,8 ve ayrı günlerde tekrarlanan testlerde %10 olarak bulundu16.
BT’deki en yüksek görüntü çözünürlüğü ve nicelleme olanaklarına rağmen, değerlendirmede bazı artılar ve eksiler vardır. BT taramalarında sırtüstü pozisyon, vücut pletismografisine kıyasla gerçek akciğer hacminin olduğundan daha az tahmin edilmesine neden olabilir, bu da sırtüstü pozisyondaki submaksimal inspirasyona bağlı olabilir17. O’Donnell ve ark.18 tarafından yapılan çalışmada, ortalama vital kapasitede azalma bir dik pozisyonda sırtüstü pozisyona göre %3’ten az bulundu. Bu nedenle, BT modalitesi ile ölçülen akciğer hacimlerinden elde edilen sonuçlar, diğer tekniklerden elde edilen sonuçlarla doğrudan karşılaştırılamaz. Ayrıca BT’de hasta açısından radyasyona maruz kalma söz konusudur.
Mevcut çalışmaya benzer şekilde, Tanabe ve ark.7 KOAH olan 147 hastada SFT kombinasyonu ile BT’de bronş ağacı/akciğer hacmi oranı arasındaki ilişkileri araştırdılar. Sağ akciğer loblarındaki bronş ağaç hacminin (%AWV) RLV’ye yüzde oranı hesaplandı. Çalışmalarında, kardiyak hareket artefaktlarının bu alanın segmentasyonunu etkileyebileceğinden, sol akciğerdeki bronş ağacı dahil edilmedi. FEV1’i %61±20, FEV1/FVC oranını %51±13 olarak buldular. KOAH spirometrik derecesi arttıkça %AWV azaldı. %AWV, FEV1 ve rezidüel hacmin TLC’ye oranı ile daha yakından ilişkiliydi. Çalışmaları, RLV, RLV/pTLC (tahmin edilen TLC), %AWV, AWV/pTLC ve FEV1, %FEV1 ve RLV/TLC arasında bir korelasyon gösterdi. Kolayca ölçülebilir bir BT biyobelirteçi olan %AWV’nin KOAH hastalarında hava yolu-akciğer etkileşiminin klinik etkilerini açıklayabileceği sonucuna varmışlardır7.
Bizim çalışmamızda da SFT parametreleri ile akciğer BT yoğunluk-hacim arasında benzer korelasyon bulguları vardı, bu da literatür ile uyumluydu5,7,11,19. Mevcut çalışmada TLV ve TLD sırasıyla 3820±1272,35 ve -1597,17±295,70 olarak bulunmuştur. Literatürde TLV, 3380±1010 ile 4668±1192 mL10,19 arasında bildirilmiştir. Hacim değerlerindeki fark muhtemelen hasta seçimi ile ilgili olabilir. Akciğer hacimleri yaş ve cinsiyetle birlikte azalır. Hasta grubumuz nispeten yaşlı olduğu için değerler düşük çıkmış olabilir.
Yoğunluk ayrıca patolojilerin [örneğin; İAH, pulmoner enfeksiyon, akut solunum sıkıntısı sendromu (ARDS)] değerlendirilmesinde ve sınıflandırılmasında önemli bir parametredir. İAH için, -700-200 HU (-700 HU eşiği) atenüasyon ile akciğer hacminin oranı20; buzlu cam opasitesinin tespiti için -800 ila -500 HU arasındaki atenüasyon değerleri21; ARDS için -1000 ve -900 HU arasındaki atenüasyon ile akciğer oranı kullanılabilir. -900 ile -500 HU arasındaki atenüasyon ile akciğer oranı normal havalandırılmış olarak tanımlanırken, -500 HU üzerindeki akciğer atenüasyonu kötü havalandırılmış veya havalandırılmamış bir alandır22. Çalışmamızda RLV, LLV ve TLV yoğunlukları, iş istasyonundaki yarı otomatik algoritma ile sırasıyla -806,8±68,16, -774,80±248,98 ve -1597,17±295,70 olarak hesaplanmıştır.
Çalışmanın Kısıtlılıkları
Bu çalışmanın bazı sınırlılıkları vardı. Çalışmanın retrospektif doğasına bağlı olarak, BT görüntüleri FEV1 öncesi hacim olarak akciğer hacimsel değerlendirme ile bağlantılı olarak sadece derin nefes fazında (inspirasyon) elde edildi ve BT incelemesinde ekspiratuvar faz görüntüleri yoktu. Bu nedenle SFT değerlendirmesinde sadece FVC, FEV1/FVC oranı gibi bazı parametreler anlamlı bulundu. Mevcut retrospektif çalışmada, BT statik ve SFT dinamik bir inceleme iken, her ikisinde de TLC’leri hesaplandı ve her iki incelemenin (BT, SFT) korelasyonu yapıldı. Çalışma popülasyonunda, akciğerin karbon monoksit için difüzyon kapasitesi çalışılmamıştır.
SONUÇ
SFT, solunum semptomlarından sorumlu patolojik durumları netleştirebilen ve hastalıkların şiddetini ve seyrini değerlendirebilen önemli kantitatif pulmoner fonksiyonel veriler sağlamaktadır. Ancak COVID-19 gibi SFT yapılamayan durumlarda BT kantitatif pulmoner volümetrik değerlendirme, ana akciğer fonksiyonlarının değerlendirilmesinde bir alternatif olabilir. Hesaplanan hacim ve yoğunlukları kullanarak hasta hakkında karar verebilmek için karşılaştırılabilecek referans değerlere ihtiyacımız vardır. Bu amaçla spirometrinin referans değerlerini kullanabiliriz.