Small airway dysfunction has been associated with different clinical features of asthma, such as symptom severity, exacerbations, and airway hyperresponsiveness (AHR). However, the diagnosis and monitoring of asthma focus on indices that reflect mainly large airway function, and no gold standard measure for small airways exists. Especially in children, the clinical significance of small airway dysfunction in asthma is poorly understood. This thesis investigates small airway dysfunction in children with symptoms suggestive of asthma, with a special interest in the clinical utility of impulse oscillometry (IOS) indices postulated to reflect small airway function in these children.
First, IOS results of 103 healthy Finnish children (aged 2-7 years) were used to establish reference values for IOS indices postulated to reflect small airway properties (R5-20, R5-20%, and AX). The ability of these indices to distinguish different phenotypes of early respiratory morbidity was evaluated in 65 symptomatic children (aged 3-8 years). Second, the cut-off values for normal bronchodilator responses (BDR) and between-visit repeatability were determined for these indices. Third, the presence of small airway dysfunction in 58 children (aged 5-10 years) with mild to moderate respiratory symptoms suggestive of asthma was evaluated by comparing their IOS, spirometry, multiple breath nitrogen washout, and alveolar nitric oxide concentration (CALV) results with those of 19 healthy controls (aged 5-10 years). The associations of small airway dysfunction with asthma control and AHR were also evaluated. Fourth, the longitudinal association between preschool (2-7 years) IOS and spirometry in adolescence (12-18 years) was evaluated in 154 subjects with asthma.
Height- and sex-adjusted reference equations were created for R5-20, R5-20%, and AX. When using the established reference equations, these indices were superior to conventional IOS parameters (R5 and X5) in distinguishing all patient groups from healthy controls. In the healthy reference sample, these indices showed marked BDRs. Although these indices showed larger variability relative to R5, their between-visit agreement remained good in symptomatic children. The proposed small airway indices of IOS, spirometry, and CALV differed between children with mild to moderate recurrent wheezing and healthy controls. Furthermore, ventilation inhomogeneity indices and CALV were associated with frequent asthma exacerbations and AHR. In the longitudinal study, preschool IOS parameters, especially those related to small airway function, were associated with lung function in adolescence.
Children with respiratory symptoms suggestive of asthma may present with early changes related to small airway dysfunction and IOS seems to be useful in detecting these children. Furthermore, the proposed small airway IOS indices appear to be associated with later lung function. Although these indices show greater variability than conventional IOS parameters, their between-visit agreement remains good. Therefore, these IOS indices provide a potential tool for evaluating early disease changes and the effects of interventions in young children with symptoms suggestive of asthma.Pienten hengitysteiden toimintahäiriö on liitetty astman kliinisiin piirteisiin, kuten oireiden vaikeusasteeseen ja hengitysteiden hyperreaktiviteettiin (AHR). Tavanomaiset keuhkojen toiminnan mittausmenetelmät kuitenkin kuvastavat lähinnä suurempien hengitysteiden toimintaa, ja erityisesti lasten astmassa pienten hengitysteiden merkityksestä on hyvin vähän tutkimustietoa. Väitöskirjatutkimuksen tarkoituksena oli selvittää pienten hengitysteiden toimintahäiriön merkitystä lasten astmaan viittaavissa oireissa ja erityisesti impulssioskillometrian (IOS) käyttökelpoisuutta näiden muutosten arvioinnissa.
Ensimmäisessä osatyössä määritettiin terveille lapsille (ikä 2-7 vuotta, n=103) viitearvot pienten hengitysteiden toimintaan liitetyille IOS-parametreille (R5-20, R5-20% ja AX). Poikkeavien tulosten yleisyyttä tutkittiin lapsilla (ikä 3-8 vuotta, n=65), joilla oli astmaan viittaavia oireita tai bronkopulmonaalinen dysplasia. Toisessa osatyössä määritettiin raja-arvot keuhkoputkia avaavan lääkeaineen aiheuttamille muutoksille näissä parametreissa terveillä lapsilla. Lisäksi arvioitiin IOS:n toistettavuutta astmaoireisilla lapsilla (n=43). Kolmannessa osatyössä tutkittiin pienten hengitysteiden toimintaan liitettyjen IOS-, spirometria-, monihengitysnitrografia- (MBNW) ja uloshengitysilman typpioksidiparametrien (CALV) kykyä tunnistaa astmaoireiset lapset (ikä 5-10 vuotta, n=58) terveistä verrokeista (ikä 5-10 vuotta, n=19). Neljännessä osatyössä selvitettiin leikki-iän (2-7 vuotta) IOS:n ja teini-iän (12-18 vuotta) spirometriatulosten yhteyttä astmapotilailla (n=154).
Uusien viitearvojen mukaiset IOS-parametrit R5-20, R5-20% ja AX erottelivat perinteisiä IOS-parametreja (R5 ja X5) paremmin oireiset lapset terveistä verrokeista. Näissä parametreissa nähtiin merkittävät vasteet keuhkoputkia avaavalle lääkeaineelle, joiden normaalina pidettäville muutoksille määritettiin raja-arvot. Parametrien vaihtelu oli oireisilla lapsilla suurempaa kuin perinteisillä IOS-parametreilla, mutta tulosten 7-14 päivän yhteneväisyys säilyi hyvänä. Pienten hengitysteiden toimintaan liitetyt IOS- ja spirometriaparametrit sekä CALV erosivat merkittävästi toistuvasta uloshengityksen vinkunasta kärsivien lasten ja terveiden verrokkien välillä. Hengitysteiden heterogeenista toimintaa kuvaavat MBNW-parametrit ja CALV olivat myös yhteydessä astman pahenemisvaiheiden määrään sekä poikkeavaan AHR-tulokseen. Pitkittäistutkimuksessa leikki-iän IOS-mittaustulos oli astmapotilailla erityisesti pienten hengitysteiden toimintaan liitettyjen parametrien osalta myös yhteydessä keuhkojen toimintaan teini-iässä.
Astmaoireisten lasten pienten hengitysteiden toiminnassa voidaan havaita eroja terveisiin kontrolleihin verrattuna ja IOS vaikuttaa käyttökelpoiselta näiden muutosten arvioinnissa. Astmapotilailla pienten hengitysteiden toimintahäiriö voi myös olla yhteydessä myöhempään keuhkojen toimintaan. Perinteisiä parametreja suuremmasta vaihtelusta huolimatta pienten hengitysteiden toimintaan liitettyjen IOS-parametrien 7-14 päivän yhteneväisyys säilyy hyvänä. IOS tarjoaa potentiaalisen menetelmän astmaoireisten lasten pienten hengitysteiden toiminnan arviointiin sekä pieniin hengitysteihin suunnattujen hoitointerventioiden seurantaan
