ABSTRACT

Objective: To assess respiratory system impedance (Zrs) and spirometric parameters in children and adolescents with and without a history of preterm birth. Methods: We evaluated a sample of 51 subjects between 11 and 14 years of age: 35 who had a history of preterm birth (preterm group) and 16 who had been born at term (full-term group). Lung function was measured by spirometry, spectral oscillometry, and intra-breath oscillometry. Results: Neither spirometry nor spectral oscillometry revealed any statistically significant differences between the preterm and full-term groups. However, intra-breath oscillometry demonstrated significant differences between the two groups in terms of the change in resistance, reactance at end-inspiration, and the change in reactance (p < 0.05 for all). Conclusions: Our findings suggest that abnormalities in Zrs persist in children and adolescents with a history of preterm birth and that intra-breath oscillometry is more sensitive than is spectral oscillometry. Larger studies are needed in order to validate these findings and to explore the impact that birth weight and gestational age at birth have on Zrs later in life.

Keywords: Oscillometry; Premature birth; Respiratory function tests; Respiratory mechanics; Spirometry.

RESUMO

Objetivo: Avaliar a impedância do sistema respiratório (Zsr) e parâmetros espirométricos em crianças e adolescentes com e sem história de prematuridade. Métodos: Foi analisada uma amostra de 51 indivíduos entre 11 e 14 anos de idade: 35 com história de prematuridade (grupo pré-termo) e 16 nascidos a termo (grupo a termo). A função pulmonar foi medida por meio de espirometria, oscilometria espectral e oscilometria intra-breath. Resultados: A espirometria e a oscilometria espectral não revelaram diferenças estatisticamente significativas entre os grupos pré-termo e a termo. No entanto, a oscilometria intra-breath demonstrou diferenças significativas entre os dois grupos quanto à alteração da resistência, à reatância ao final da inspiração e à alteração da reatância (p < 0,05 para todas). Conclusões: Nossos achados sugerem que as anormalidades na Zsr persistem em crianças e adolescentes com história de prematuridade e que a oscilometria intra-breath é mais sensível do que a oscilometria espectral. São necessários estudos maiores para validar esses achados e para explorar o impacto do peso e idade gestacional ao nascer na Zsr mais tarde na vida.

Palavras-chave: Oscilometria; Nascimento prematuro; Testes de função respiratória; Mecânica respiratória; Espirometria.

INTRODUÇÃO
 
Aproximadamente 15 milhões de crianças nascem prematuras a cada ano, correspondendo a 11% de todos os nascidos vivos no mundo. Desses 15 milhões de crianças, aproximadamente 1 milhão morre no primeiro mês de vida por complicações respiratórias.(1) O ambiente intrauterino desempenha um papel essencial no crescimento pulmonar e na subsequente saúde respiratória. A interrupção desse desenvolvimento em decorrência da prematuridade pode causar danos ao sistema respiratório. Embora avanços na terapia intensiva neonatal tenham estendido a sobrevida de prematuros, a morbidade respiratória é uma complicação frequente. (2) Acompanhar a função pulmonar dessas crianças em médio e longo prazo parece ter grande relevância para a continuação do seu desenvolvimento respiratório.(3) Além da espirometria e de outros testes de função pulmonar amplamente utilizados, esse acompanhamento pode ser realizado por meio da oscilometria, técnica que mede a impedância do sistema respiratório (Zsr).(4) Embora muito se saiba sobre a função pulmonar de crianças e adolescentes nascidos prematuros, existem poucos dados sobre a Zsr.
 
A espirometria pode auxiliar na tomada de decisão relacionada ao controle das doenças respiratórias, facilitando o diagnóstico e permitindo a quantificação dos defeitos ventilatórios.(5) Estudos anteriores que utilizaram a espirometria para avaliar neonatos prematuros ao longo da infância demonstraram que o grau de comprometimento da função pulmonar é inversamente proporcional à idade gestacional (IG) ao nascer.(6)
 
Muitos autores avaliaram pacientes que foram prematuros extremos acometidos por doenças respiratórias, principalmente a displasia broncopulmonar, e constataram que a função pulmonar era menor nesses pacientes do que nos controles.(7-10) No entanto, poucos estudos analisaram a função pulmonar de indivíduos que foram prematuros moderados a tardios e apresentaram ou não doenças respiratórias neonatais.(11-14)
 
A oscilometria é um método não invasivo de avaliação da mecânica respiratória.(4,15) Em comparação com a espirometria, apresenta maior sensibilidade e especificidade na avaliação das vias aéreas periféricas. (16,17) A oscilometria mede a Zsr, que se caracteriza pela combinação de forças que se opõem ao movimento de entrada e saída de ar dos pulmões.(4) A Zsr é composta pela resistência do sistema respiratório (Rsr), que reflete a resistência ao atrito no sistema respiratório, e pela reatância do sistema respiratório (Xsr), que expressa a soma das propriedades elásticas e inerciais dos tecidos.
 
Um estudo comparativo da aplicabilidade da oscilometria e da espirometria em crianças e adolescentes sugeriu que a primeira é mais precisa.(18) Estudos anteriores também demonstraram que a oscilometria é mais sensível aos efeitos da exposição ambiental, sugerindo que é ideal para estudos epidemiológicos.(18) Uma nova modalidade, a oscilometria intra-breath, tem mostrado sensibilidade ainda maior em crianças e adultos com doenças respiratórias. A análise intra-breath mostra alta sensibilidade para detectar comprometimento da função pulmonar.(19,20) A oscilometria aplicada por meio da técnica do tubo de onda proporciona novos parâmetros para a análise da mecânica ventilatória. Por exigir apenas cooperação passiva do paciente, a técnica tem sido cada vez mais utilizada em crianças como complemento aos métodos clássicos de avaliação pulmonar.
 
Nossa hipótese foi a de que a oscilometria, particularmente a técnica intra-breath, seria mais sensível do que a espirometria para a detecção de anormalidades respiratórias em crianças e adolescentes com história de prematuridade. Para testar essa hipótese, aplicamos ambas as modalidades em uma amostra desses indivíduos.
 
MÉTODOS
 
Para os fins deste estudo, recrutamos indivíduos de uma coorte de prematuros anteriormente avaliados por nosso grupo.(21) Em resumo, a coorte consistiu em crianças e adolescentes que nasceram prematuros (com < 37 semanas de IG), consecutivamente, entre junho de 2004 e abril de 2005, no Hospital São Lucas, da Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, na cidade de Porto Alegre (RS). Por meio de contato telefônico, recrutamos indivíduos entre os membros da coorte. Para formar o grupo controle, recrutamos indivíduos saudáveis, pareados por idade, que nasceram com ≥ 37 semanas de IG, entre os pacientes atendidos no ambulatório de pediatria do hospital. Todos os indivíduos (em ambos os grupos) tinham entre 11 e 14 anos de idade. Foram excluídos do grupo controle indivíduos com diagnóstico ou sinais e sintomas de doença pulmonar crônica e aqueles com história de sibilância recorrente (≥ 3 episódios alguma vez na vida), cirurgia torácica ou doença cardíaca. Para ambos os grupos, foram excluídos indivíduos que apresentaram sintomas respiratórios durante a amostragem ou que apresentaram impedimento para realização das manobras expiratórias forçadas. Após as exclusões, havia 35 indivíduos recrutados da coorte, designados coletivamente como grupo pré-termo, e 16 indivíduos recrutados junto ao ambulatório de pediatria, designados coletivamente como grupo a termo.
 
Como as manobras forçadas empregadas na espirometria têm impacto na Rsr e na Xsr, todos os indivíduos foram submetidos a oscilometria espectral e intra-breath antes da realização da espirometria. Antes do início dos exames, os indivíduos permaneceram em repouso por 5-10 min, período em que foi aplicado um questionário elaborado para a coleta de dados clínicos. Os procedimentos foram cuidadosamente explicados aos participantes e seus responsáveis legais, com ênfase na necessidade de evitar vazamentos ao redor do bocal durante os testes. Para a espirometria e a oscilometria, o bocal continha um filtro bacteriano/viral com mínimo espaço morto. Para evitar vazamento de ar (durante todos os procedimentos), foi utilizado um clipe nasal. Todos os testes foram realizados em ambiente calmo e reservado.
 
Este estudo foi aprovado pelos Comitês Científico e de Ética em Pesquisa da Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul. Um termo de consentimento livre e esclarecido foi assinado pelos pais ou responsáveis legais, e todos os participantes assinaram um termo de assentimento livre e esclarecido. Todos os procedimentos foram realizados de acordo com os critérios éticos para pesquisa envolvendo seres humanos estabelecidos na Resolução 466/2012 do Conselho Nacional de Saúde.
 
A oscilometria foi realizada de acordo com as diretrizes da European Respiratory Society Task Force.(15) A Zsr foi medida com equipamento feito sob medida incorporando um tubo de onda e um alto-falante.(22) A técnica do tubo de onda é uma variante da oscilometria clássica que permite a medição da impedância em bebês.(19) A análise intra-breath foi utilizada porque há relatos de que ela é mais sensível do que a análise espectral para detectar doenças pulmonares.(22) Para a realização do teste, os participantes permaneceram sentados, utilizando um clipe nasal, com a cabeça em posição neutra e as bochechas firmemente apoiadas pelo examinador, mantendo ventilação espontânea por 20 s. As bochechas foram apoiadas para reduzir o efeito da complacência dos tecidos moles das vias aéreas superiores, que pode gerar impedância mecânica paralela à Zsr. A Zsr estimada foi corrigida para resistência do filtro. O equipamento mediu a Zsr nas fases espectral e intra-breath. A oscilometria espectral mede a Zsr ao longo de um sinal de múltiplas frequências variando de 6 Hz a 32 Hz. As análises multifrequenciais produzem uma média do desempenho da mecânica respiratória durante vários ciclos respiratórios. Em ambas as fases, foram obtidas três a seis curvas, que foram consideradas reprodutíveis se o coeficiente de variação para Rsr fosse ≤ 10%. Caso fossem obtidas quatro ou mais curvas, eram escolhidas as três mais semelhantes entre si e os resultados eram calculados como a média dessas três.
 
A oscilometria intra-breath utiliza uma única frequência para avaliar as alterações da mecânica respiratória nas diferentes fases de cada ciclo respiratório. Em nossos participantes, foi utilizada uma frequência de 10 Hz. Curvas com artefatos (tosse, ruído glótico, deglutição etc.) foram consideradas inaceitáveis. Nesses casos, a medida era descartada e outra curva era obtida, desde que o número máximo de tentativas não fosse ultrapassado.
 
Espirometria
 
A espirometria foi realizada de acordo com as recomendações da American Thoracic Society/European Respiratory Society.(23) Foi utilizado um espirômetro Koko (PDS Instrumentation, Inc., Louisville, CO, EUA) que foi calibrado todas as manhãs antes dos testes. Os participantes foram instruídos a realizar uma inspiração máxima seguida de uma expiração rápida e sustentada, repetindo essa manobra até que o teste fosse encerrado pelo examinador.(5) Cada participante realizou o teste sentado, com a cabeça em posição neutra e utilizando um clipe nasal. Foram avaliados os seguintes parâmetros espirométricos: VEF1, CVF, relação VEF1/CVF e FEF25-75%. Os dados espirométricos, apresentados em escore Z, foram normalizados por meio de uma equação de referência.(24) Foram consideradas necessárias três curvas aceitáveis e duas reprodutíveis. Após a obtenção das curvas aceitáveis (platô ≥ 1 s na curva volume-tempo), foram aplicados os critérios de reprodutibilidade(24): os dois maiores valores de VEF1 e CVF deveriam diferir em menos de 0,15 L. Os testes foram repetidos até a obtenção de valores reprodutíveis, não ultrapassando oito tentativas. As curvas fluxo-volume e volume-tempo foram analisadas durante o teste; aquelas que não preencheram os critérios de aceitação e reprodutibilidade foram excluídas no momento da amostragem.
 
Análise estatística
 
A análise estatística foi realizada com o R Environment for Statistical Computing.(25) Valores de p < 0,05 em testes bicaudais foram considerados estatisticamente significativos. As principais variáveis do estudo foram avaliadas com o teste de Kolmogorov-Smirnov. As variáveis categóricas são apresentadas como frequências absolutas e relativas, enquanto as variáveis numéricas são apresentadas como média e desvio padrão ou mediana e intervalo interquartil. As variáveis categóricas foram analisadas com o teste exato de Fisher, e as variáveis numéricas foram analisadas com um teste t ou o teste de Wilcoxon, conforme apropriado, dependendo da distribuição dos dados. Os valores intra-breath foram comparados por reamostragem bootstrap.
 
RESULTADOS
 
Características da amostra
 
As características demográficas e antropométricas dos participantes são apresentadas na Tabela 1, segundo o grupo. Não houve diferenças significativas entre os grupos pré-termo e a termo quanto a essas características.

 
Dados perinatais
 
Dos 35 indivíduos do grupo pré-termo, 6 (17,1%) apresentaram alguma doença respiratória — definida como displasia broncopulmonar, doença da membrana hialina ou necessidade de ventilação mecânica — no período neonatal e 17 (48,6%) foram posteriormente diagnosticados com asma. Nenhum dos indivíduos do grupo a termo apresentou doença respiratória neonatal. Com relação ao peso ao nascer, 33 (94,3%) dos indivíduos do grupo pré-termo foram categorizados como adequados para a IG, contra 13 (81,2%) do grupo a termo (Tabela 2).

 
Espirometria
 
Os resultados da espirometria são apresentados na Tabela 3. Embora os valores tenham sido menores no grupo pré-termo do que no grupo a termo, as diferenças não foram estatisticamente significativas.

Oscilometria espectral
 
As medidas de resistência e reatância nas frequências de 6, 8 e 10 Hz não diferiram significativamente entre os dois grupos (p > 0,05 para todas). Os valores médios globais de resistência, complacência, inertância e frequência de ressonância também não diferiram significativamente entre os grupos (p > 0,05 para todos). Esses dados são mostrados na Tabela 4.

 
Oscilometria intra-breath
 
Observamos diferenças na reatância ao final da inspiração, na alteração da resistência (ou seja, na diferença entre a resistência ao final da expiração e a resistência ao final da inspiração) e na alteração da reatância (ou seja, na diferença entre a reatância ao final da expiração e a reatância ao final da inspiração), todas significativas (p = 0,027, p = 0,003 e p = 0,037, respectivamente). Na análise intra-breath, as diferenças na resistência ao final da inspiração, na resistência ao final da expiração e na reatância ao final da expiração não alcançaram significância estatística (p > 0,05 para todas). Esses dados são apresentados na Tabela 4.
 
DISCUSSÃO
 
Neste estudo, demonstramos que a oscilometria intra-breath é capaz de detectar diferenças significativas entre crianças e adolescentes com história de prematuridade e aqueles que nasceram a termo. Por outro lado, não encontramos diferenças significativas entre esses dois grupos quanto às variáveis obtidas com a espirometria e a oscilometria espectral. Shackleton et al.(26) utilizaram a oscilometria espectral para analisar a Zsr em pré-escolares nascidos prematuros tardios e constataram que a função pulmonar dessas crianças era comparável à de pré-escolares nascidos a termo. Seus achados estão de acordo com os nossos, já que observamos diferenças apenas quando utilizamos a oscilometria intra-breath. Essa fase da oscilometria é conhecida como fase intra-breath porque descreve a oscilação da Zsr em cada ciclo respiratório (a Rsr e a Xsr são medidas em intervalos de 0,1 s), o que torna a análise intra-breath mais sensível do que a análise espectral.
 
No presente estudo, houve três variáveis em que foram encontradas diferenças entre os grupos pré-termo e a termo, sendo todas identificadas por meio da oscilometria intra-breath. Uma dessas variáveis foi a alteração da resistência. Em um estudo com o objetivo de identificar descritores de Zsr com alta sensibilidade e especificidade para a detecção de obstrução das vias aéreas em crianças, Czövek et al.(22) constataram que essa mesma medida de função pulmonar (a alteração da resistência) detectou obstrução das vias aéreas com 92% de sensibilidade e 89% de especificidade em crianças com sibilância aguda. Nossos dados apóiam a hipótese de que tanto a prematuridade quanto a sibilância recorrente apresentam resistência volume-dependente anormal (isto é, alterações correntes da Rsr entre o início e o final da inspiração). Estudos anteriores também mostraram que a Rsr é maior em crianças e adolescentes nascidos prematuros tardios do que naqueles nascidos a termo.(27)
 
No presente estudo, também encontramos diferenças entre os grupos pré-termo e a termo quanto à reatância ao final da inspiração e à alteração da reatância. Essas variáveis descrevem a complacência pulmonar, de acordo com estudos anteriores que demonstraram que a complacência pulmonar tende a ser reduzida em indivíduos nascidos prematuros, mesmo em prematuros tardios.(27,28) Constatamos que a reatância medida na fase intra-breath foi o índice oscilométrico mais comprometido nos indivíduos de nosso grupo pré-termo. Isso vai ao encontro dos achados de Lombardi et al.,(29) embora esses autores tenham analisado pré-escolares nascidos muito prematuros e empregado a oscilometria espectral. Ressaltamos que, por meio da utilização de uma técnica altamente sensível, o efeito da prematuridade na complacência respiratória pode ser detectado até a adolescência.
 
Vale notar que quase metade dos indivíduos de nosso grupo pré-termo tinha diagnóstico de asma. Embora o diagnóstico tenha sido relatado pelos pais (ou responsáveis legais), essa informação é importante para a análise dos resultados. No entanto, nossa hipótese é a de que nem todos esses indivíduos realmente tinham asma; é possível que eles simplesmente tivessem história de sibilância recorrente em virtude da prematuridade.
 
Embora a prematuridade possa levar a alterações no desenvolvimento pulmonar após o período neonatal,(30) estudos anteriores que empregaram a espirometria para avaliar indivíduos com história de prematuridade não demonstraram alterações na função pulmonar ao longo da infância e adolescência,(31,32) assim como constatado no presente estudo. No entanto, em estudos que avaliaram crianças e adolescentes que nasceram prematuros e tinham uma história mais grave, a espirometria mostrou diferenças entre esses indivíduos e os controles que nasceram a termo.(33-37)
 
O fato de termos constatado que a função pulmonar dos indivíduos do grupo pré-termo era comparável à daqueles do grupo a termo pode estar relacionado à preponderância de indivíduos nascidos prematuros tardios no primeiro grupo. Um estudo que utilizou a oscilometria para avaliar a Zsr em pré-escolares nascidos prematuros tardios demonstrou que a função pulmonar dessas crianças era comparável à de crianças saudáveis nascidas a termo, sugerindo que os dados relacionados a indivíduos nascidos prematuros tardios devem ser incluídos nos dados normativos de referência para a oscilometria.(26) No entanto, outros estudos que analisaram crianças e adolescentes nascidos prematuros tardios, em comparação com controles nascidos a termo, demonstraram que os primeiros apresentam menor função pulmonar na espirometria(11,37) e maior Rsr na oscilometria de impulso.(37,38) Outra possibilidade é que, na adolescência, com o desenvolvimento pulmonar, os adolescentes nascidos prematuros tardios já tenham alcançado função pulmonar semelhante à daqueles nascidos a termo. Um estudo, que comparou a função pulmonar de indivíduos nascidos prematuros extremos a tardios, aos 8-9 anos de idade e aos 14-17 anos de idade, com a de controles pareados por idade nascidos a termo, mostrou que a função pulmonar era menor naqueles indivíduos do que nos controles. No entanto, o grupo pré-termo apresentou melhor VEF1 aos 14-17 anos de idade do que aos 8-9 anos, sugerindo que a função pulmonar melhora na adolescência.(39)
 
Nosso estudo apresenta algumas limitações. A principal limitação é o tamanho da amostra, que foi menor do que poderia ter sido, pois a pandemia do coronavírus tornou necessária a interrupção da coleta de dados. Um dos objetivos específicos inicialmente propostos era comparar a oscilometria e a espirometria quanto à acurácia para detecção de alterações pulmonares em adolescentes com história de prematuridade. No entanto, esse objetivo não pôde ser alcançado, pois o pequeno tamanho da amostra nos impediu de realizar uma análise de acurácia. Além disso, o fato de os indivíduos do grupo pré-termo terem sido recrutados de uma coorte existente pode constituir um viés de seleção, e a amostra foi relativamente heterogênea, sendo ambos esses fatos potenciais limitações.
 
Resumindo, a oscilometria é um método viável e facilmente aplicável em crianças e adolescentes. Na análise da função pulmonar, a principal vantagem da técnica parece ser a inclusão da fase intra-breath, que é sensível o suficiente para detectar alterações na Zsr. No presente estudo, identificamos variáveis que diferiram significativamente entre os grupos pré-termo e a termo na fase intra-breath. Esses achados sugerem que as anormalidades na Zsr persistem em adolescentes com história de prematuridade e que a oscilometria intra-breath é mais sensível do que a oscilometria espectral.
 
Nossos achados reforçam a necessidade de mais estudos para investigar o impacto da prematuridade na função pulmonar medida por oscilometria intra-breath. São necessários estudos maiores para validar esses achados e para explorar o impacto do peso e IG ao nascer na Zsr mais tarde na vida.
 
CONTRIBUIÇÕES DOS AUTORES
 
BFA: concepção e desenho do estudo; coleta e análise dos dados; redação e revisão do manuscrito; aprovação da versão final. FOF: coleta e análise dos dados; revisão do manuscrito; aprovação da versão final. ALC: desenho do estudo; coleta dos dados; redação do manuscrito; aprovação da versão final. MHJ: desenho do estudo; análise dos dados; revisão do manuscrito; aprovação da versão final.
 
CONFLITO DE INTERESSES
 
Nenhum declarado.
 
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