Savushkina OI, Astanin PA, Nekludova GV, Avdeev SN, Zaytsev AA. The possibilities of impulse oscillometry in the diagnosis of the lung function disorders after COVID-19. Terapevticheskii Arkhiv (Ter. Arkh.). 2023;95(11):924–929. DOI: 10.26442/00403660.2023.11.202474
Возможности импульсной осциллометрии в диагностике функциональных нарушений бронхолегочной системы после перенесенного COVID-19
Савушкина О.И., Астанин П.А., Неклюдова Г.В., Авдеев С.Н., Зайцев А.А. Возможности импульсной осциллометрии в диагностике функциональных нарушений бронхолегочной системы после перенесенного COVID-19. Терапевтический архив. 2023;95(11):924–929. DOI: 10.26442/00403660.2023.11.202474
Savushkina OI, Astanin PA, Nekludova GV, Avdeev SN, Zaytsev AA. The possibilities of impulse oscillometry in the diagnosis of the lung function disorders after COVID-19. Terapevticheskii Arkhiv (Ter. Arkh.). 2023;95(11):924–929. DOI: 10.26442/00403660.2023.11.202474
Обоснование. Импульсная осциллометрия (ИОС) – метод исследования механики дыхания, не требующий активного участия пациента. Цель. Изучить диагностическую значимость ИОС в оценке функционального состояния системы дыхания после перенесенного COVID-19. Материалы и методы. Проанализированы результаты спирометрии, бодиплетизмографии, диффузионного теста (DLCO) и ИОС у 315 пациентов (медиана возраста – 48 лет), медиана времени от начала COVID-19 до проведения исследований – 50 дней. Статистический анализ включал описательную статистику, корреляционный анализ и одномерный логистический регрессионный анализ с оценкой отношений шансов. Результаты. В общей группе показатели спирометрии и бодиплетизмографии сохранялись в норме, DLCO оказался снижен у 61% пациентов. Параметры ИОС проанализированы в зависимости от величины DLCO и общей емкости легких (ОЕЛ): норма или снижены. В общей группе площадь реактанса (АХ), абсолютная частотная зависимость резистанса Rrs5–Rrs20, резистанс при частоте осцилляций 5 Гц (Rrs5), отклонение реактанса при частоте осцилляций 5 Гц от должного значения (ΔХrs5) оказались увеличены у 29,8, 17,8, 6, 4,8% пациентов соответственно и статистически значимо выше в группе со сниженной ОЕЛ, тогда как в группе со сниженным DLCO статистически значимо выше оказались АХ и Rrs5–Rrs20. Логистический регрессионный анализ показал, что при Rrs5–Rrs20>0,07 кПа×с/л или АХ>0,32 кПа/л шансы снижения DLCO увеличивались в 1,99 и 2,24 раза, тогда как шансы снижения ОЕЛ увеличивались в 2,25 и 3,16 раза соответственно. Заключение. ИОС позволяет выявлять дисфункцию мелких дыхательных путей (при увеличении АХ и Rrs5–Rrs20), а также риск нарушения вентиляции и диффузионной способности легких после перенесенного COVID-19.
Background. Impulse oscillometry (IOS) is an effort independent method of studying lung mechanics. Aim. To study the diagnostic significance of IOS in assessing lung mechanics after COVID-19. Materials and methods. Spirometry, body plethysmography, diffusion test (DLCO), IOS parameters were analyzed in 315 patients (the median age 48 years), the median period from the beginning of COVID-19 to the study was 50 days. Statistical analysis included descriptive statistics, correlation analysis and one-dimensional logistic regression analysis with an assessment of odds ratios. Results. In general group, spirometry and body plethysmography parameters were in normal values, while DLCO was reduced in 61% of patients. Parameters of IOS were analyzed in the general group and between the groups, depending on the value of DLCO and total lung capacity (TLC): normal or reduced. In general group, reactance area (AX), hererogeneity of resistance Rrs5–Rrs20, resistance at 5 Hz (Rrs5), reactance at 5 Hz (ΔXrs5) were increased in 29.8, 17.8, 6, 4.8% of patients, respectively, and were statistically significantly higher in the group with reduced TLC, whereas in the group with reduced DLCO AX, Rrs5–Rrs20 were statistically significantly higher. Logistic regression analysis showed that patients with Rrs5–Rrs20>0.07 kPa×s/l or AX>0.32 kPa/l had a 1.99-fold and 2.24-fold increased risk for decrease DLCO, respectively, while the risk of decrease in TLC was 2.25-fold (p=0.012) and 3.16-fold (p<0.001) higher, respectively. Conclusion. IOS allow to detect both dysfunction of small airways (if AX or Rrs5–Rrs20 are increased) and the risk of restrictive pattern and lung diffusion impairment after COVID-19.
1. Brashier B. Measuring lung function using sound waves: role of the forced oscillation technique and impulse oscillometry system. Breath. 2015;11(1):57-65. DOI:10.1183/20734735.020514
2. Легочно-функциональные тесты: от теории к практике: Руководство для врачей. Под ред. О.И. Савушкиной, А.В. Черняка. М.: Фирма Стром, 2017 [Legochno-funktsional'nye testy: ot teorii k praktike: Rukovodstvo dlia vrachei. Pod red. OI Savushkinoi, AV Cherniaka. Moscow: Firma Strom, 2017 [(in Russian)].
3. Kaminsky DA, Simpson SJ, Berger KI, et al. Clinical significance and applications of oscillometry. Eur Respir Rev. 2022;31(163):210208. DOI:10.1183/16000617.0208-2021
4. Bickel S, Popler J, Lesnick B, Eid N. Impulse oscillometry: interpretation and practical applications. Chest. 2014;146(3):841-7. DOI:10.1378/chest.13-1875
5. Durack T, Chapman DG, Rutting S, et al. Dynamic compliance and reactance in older non-smokers with asthma and fixed airflow obstruction. Eur Respir J. 2021;58(2):2004400. DOI:10.1183/13993003.04400-2020
6. Liang X, Zheng J, Gao Y, et al. Clinical application of oscillometry in respiratory diseases: an impulse oscillometry registry. ERJ Open Res. 2022;8:00080-2022. DOI:10.1183/23120541.00080-2022
7. Савушкина О.И., Черняк А.В., Зайцев А.А., Кулагина И.Ц. Информативность импульсной осциллометрии в выявлении вентиляционных нарушений у больных со впервые диагностированным саркоидозом органов дыхания. Пульмонология. 2017;27(4):439-45 [Savushkina OI, Chernyak AV, Zaytsev AA, Kulagina IT. An informative value of impulse oscillometry for diagnosis of ventilation abnormalities in patients with newly diagnosed pulmonary sarcoidosis. Pulmonologiya. 2017;27(4):439-45 (in Russian)].
DOI:10.18093/0869-0189-2017-27-4-439-445
8. Савушкина О.И., Черняк А.В., Каменева М.Ю., и др. Информативность импульсной осциллометрии в выявлении вентиляционных нарушений рестриктивного типа при идиопатическом легочном фиброзе. Пульмонология. 2018;28(3):325-31 [Savushkina OI, Chernyak AV, Kameneva MYu, et al. An informative value of impulse oscillonetry for detecting restrictive abnormalities in idiopathic pulmonary fibrosis. Russian Pulmonology. 2018;28(3):325-31 (in Russian)]. DOI:10.18093/0869-0189-2018-28-3-325-331
9. Савушкина О.И., Черняк А.В., Крюков Е.В. Возможности импульсной осциллометрии в диагностике дисфункции мелких дыхательных путей у больных бронхиальной астмой. Медицинский альянс. 2020;8(2):72-8 [Savushkina OI, Chernyak AV, Kryukov EV. Possibilities of pulse oscillometry in the diagnosis of small airway dysfunction in patients with bronchial asthma. Medicinskii al'ians. 2020;8(2):72-8 (in Russian)]. DOI:10.36422/23076348-2020-8-2-72-78
10. Савушкина О.И., Черняк А.В., Крюков Е.В. и др. Импульсная осциллометрия в диагностике нарушений механики дыхания при хронической обструктивной болезни легких. Пульмонология. 2020;30(3):285-94 [Savushkina OI, Chernyak AV, Kryukov EV, et al. Impulse oscillometry in the diagnosis of respiratory mechanics defects in chronic obstructive pulmonary disease. Pulmonologiia. 2020;30(3):285-94 (in Russian)]. DOI:10.18093/0869-0189-2020-30-3-285-294
11. Российское респираторное общество. Методическое руководство: Спирометрия. Режим доступа: https://spulmo.ru. Ссылка активна на 30.06.2023 [Russian Respiratory Society. Methodological guidance: Spirometry. Available at: https://spulmo.ru. Accessed: 30.06.2023 (in Russian)].
12. Pellegrino R, Viegi G, Brusasco V, et al. Interpretative strategies for lung function tests. Eur Respir J. 2005;26(5):948-68. DOI:10.1183/09031936.05.00035205
13. Wanger J, Clausen JL, Coates A, et al. Standardisation of the measurement of lung volumes. Eur Respir J. 2005;26(3):511-22. DOI:10.1183/09031936.05.00035005
14. Graham BL, Brusasco V, Burgos F, et al. 2017 ERS/ATS Standards for single-breath carbon monoxide uptake in the lung. Eur Respir J. 2017;49(1):1600016. DOI:10.1183/13993003.00016-2016
15. King GG, Bates J, Berger KI, et al. Technical standards for respiratory oscillometry. Eur Respir J. 2020;55(2):1900753. DOI:10.1183/13993003.00753-2019
16. Vogel J, Smidt U. Impulse oscillometry: analysis of lung mechanics in general practice and the clinic, epidemiological and experimental research. Frankfurt am Main; Moskau; Sennwald; Wien: pmi-Verl.-Gruppe, 1994.
17. Bednarek M, Grabicki M, Piorunek T, et al. Current place of impulse oscillometry in the assessment of pulmonary diseases. Respir Med. 2020;170:105952. DOI:10.1016/j.rmed.2020.105952
18. Galant SP, Komarow HD, Shin HW, et al. The case for impulse oscillometry in the management of asthma in children and adults. Ann Allergy Asthma Immunol. 2017;118:664-71. DOI:10.1016/j.anai.2017.04.009
19. Huang Y, Tan C, Wu J, et al. Impact of coronavirus disease 2019 on pulmonary function in early convalescence phase. Respir Res. 2020;21(1):163. DOI:10.1186/s12931-020-01429-6
20. Huntley CC, Patel K, Bil Bushra SE, et al. Pulmonary function test and computed tomography features during follow-up after SARS, MERS and COVID-19: a systematic review and meta-analysis. ERJ Open Res. 2022;8(2):00056-2022. DOI:10.1183/23120541.00056-2022
21. Савушкина О.И., Черняк А.В., Крюков Е.В., и др. Динамика функционального состояния системы дыхания через 4 месяца после перенесенного COVID-19. Пульмонология. 2021;31(5):580-7 [Savushkina OI, Cherniak AV, Kryukov EV, et al. Follow-up pulmonary function of COVID-19 patients 4 months after hospital discharge]. Pulmonologiya. 2021;31(5):580-6 (in Russian)]. DOI:10.18093/0869-0189-2021-31-5-580-587
22. Sanchez-Ramirez DC, Normand K, Zhaoyun Y, Torres-Castro R. Long-Term Impact of COVID-19: A Systematic Review of the Literature and Meta-Analysis. Biomedicines. 2021;9(8):900. DOI:10.3390/biomedicines9080900
23. Steinbeis F, Thibeault C, Doellinger F, et al. Severity of respiratory failure and computed chest tomography in acute COVID-19 correlates with pulmonary function and respiratory symptoms after infection with SARS-CoV-2: An observational longitudinal study over 12 months. Lancet Respir Med. 2022;191:106709. DOI:10.1016/j.rmed.2021.106709
24. Ma Y, Deng J, Liu Q, et al. Long-Term Consequences of COVID-19 at 6 Months and Above: A Systematic Review and Meta-Analysis. Int J Environ Res Public Health. 2022;19(11):6865. DOI:10.3390/ijerph19116865
25. Tamminen P, Kerimov D, Viskari H, et al. Lung function during and after acute respiratory infection in COVID-19 positive and negative outpatients. Eur Respir J. 2022;59(3):2102837. DOI:10.1183/13993003.02837-2021
26. Lindahl A, Reijula J, Malmberg LP, et al. Small airway function in Finnish COVID-19 survivors. Respir Res. 2021;22(1):237. DOI:10.1186/s12931-021-01830-9
27. Крюков Е.В., Савушкина О.И., Черняк А.В., Кулагина И.Ц. Диагностика неравномерности легочной вентиляции методом вымывания азота при множественном дыхании у больных, перенесших COVID-19. Пульмонология. 2021;(1):30-6 [Kryukov EV, Savushkina OI, Chernyak AV, Kulagina IC. Diagnosing ventilation inhomogeneity after COVID-19 by multiple-breath nitrogen washout test. Pulmonologiya. 2021;31(1):30-6 (in Russian)]. DOI:10.18093/0869-0189-2021-31-1-30-36
28. Goldman MD, Saadeh C, Ross D. Clinical applications of forced oscillation to assess peripheral airway function. Respir Physiol Neurobiol. 2005. DOI:10.1016/j.resp.2005.05. 026
29. Duman D, Taştı ÖF, Merve Tepetam F. Assessment of small airway dysfunction by impulse oscillometry (IOS) in COPD and IPF patients. Eur Rev Med Pharmacol Sci.
2023;27(7):3033-44. DOI:10.26355/eurrev_202304_31937
________________________________________________
1. Brashier B. Measuring lung function using sound waves: role of the forced oscillation technique and impulse oscillometry system. Breath. 2015;11(1):57-65. DOI:10.1183/20734735.020514
2. Legochno-funktsional'nye testy: ot teorii k praktike: Rukovodstvo dlia vrachei. Pod red. OI Savushkinoi, AV Cherniaka. Moscow: Firma Strom, 2017 [(in Russian).
3. Kaminsky DA, Simpson SJ, Berger KI, et al. Clinical significance and applications of oscillometry. Eur Respir Rev. 2022;31(163):210208. DOI:10.1183/16000617.0208-2021
4. Bickel S, Popler J, Lesnick B, Eid N. Impulse oscillometry: interpretation and practical applications. Chest. 2014;146(3):841-7. DOI:10.1378/chest.13-1875
5. Durack T, Chapman DG, Rutting S, et al. Dynamic compliance and reactance in older non-smokers with asthma and fixed airflow obstruction. Eur Respir J. 2021;58(2):2004400. DOI:10.1183/13993003.04400-2020
6. Liang X, Zheng J, Gao Y, et al. Clinical application of oscillometry in respiratory diseases: an impulse oscillometry registry. ERJ Open Res. 2022;8:00080-2022. DOI:10.1183/23120541.00080-2022
7. Savushkina OI, Chernyak AV, Zaytsev AA, Kulagina IT. An informative value of impulse oscillometry for diagnosis of ventilation abnormalities in patients with newly diagnosed pulmonary sarcoidosis. Pulmonologiya. 2017;27(4):439-45 (in Russian). DOI:10.18093/0869-0189-2017-27-4-439-445
8. Savushkina OI, Chernyak AV, Kameneva MYu, et al. An informative value of impulse oscillonetry for detecting restrictive abnormalities in idiopathic pulmonary fibrosis. Russian Pulmonology. 2018;28(3):325-31 (in Russian). DOI:10.18093/0869-0189-2018-28-3-325-331
9. Savushkina OI, Chernyak AV, Kryukov EV. Possibilities of pulse oscillometry in the diagnosis of small airway dysfunction in patients with bronchial asthma. Medicinskii al'ians. 2020;8(2):72-8 (in Russian). DOI:10.36422/23076348-2020-8-2-72-78
10. Savushkina OI, Chernyak AV, Kryukov EV, et al. Impulse oscillometry in the diagnosis of respiratory mechanics defects in chronic obstructive pulmonary disease. Pulmonologiia. 2020;30(3):285-94 (in Russian). DOI:10.18093/0869-0189-2020-30-3-285-294
11. Russian Respiratory Society. Methodological guidance: Spirometry. Available at: https://spulmo.ru. Accessed: 30.06.2023 (in Russian).
12. Pellegrino R, Viegi G, Brusasco V, et al. Interpretative strategies for lung function tests. Eur Respir J. 2005;26(5):948-68. DOI:10.1183/09031936.05.00035205
13. Wanger J, Clausen JL, Coates A, et al. Standardisation of the measurement of lung volumes. Eur Respir J. 2005;26(3):511-22. DOI:10.1183/09031936.05.00035005
14. Graham BL, Brusasco V, Burgos F, et al. 2017 ERS/ATS Standards for single-breath carbon monoxide uptake in the lung. Eur Respir J. 2017;49(1):1600016. DOI:10.1183/13993003.00016-2016
15. King GG, Bates J, Berger KI, et al. Technical standards for respiratory oscillometry. Eur Respir J. 2020;55(2):1900753. DOI:10.1183/13993003.00753-2019
16. Vogel J, Smidt U. Impulse oscillometry: analysis of lung mechanics in general practice and the clinic, epidemiological and experimental research. Frankfurt am Main; Moskau; Sennwald; Wien: pmi-Verl.-Gruppe, 1994.
17. Bednarek M, Grabicki M, Piorunek T, et al. Current place of impulse oscillometry in the assessment of pulmonary diseases. Respir Med. 2020;170:105952. DOI:10.1016/j.rmed.2020.105952
18. Galant SP, Komarow HD, Shin HW, et al. The case for impulse oscillometry in the management of asthma in children and adults. Ann Allergy Asthma Immunol. 2017;118:664-71. DOI:10.1016/j.anai.2017.04.009
19. Huang Y, Tan C, Wu J, et al. Impact of coronavirus disease 2019 on pulmonary function in early convalescence phase. Respir Res. 2020;21(1):163. DOI:10.1186/s12931-020-01429-6
20. Huntley CC, Patel K, Bil Bushra SE, et al. Pulmonary function test and computed tomography features during follow-up after SARS, MERS and COVID-19: a systematic review and meta-analysis. ERJ Open Res. 2022;8(2):00056-2022. DOI:10.1183/23120541.00056-2022
21. Savushkina OI, Cherniak AV, Kryukov EV, et al. Follow-up pulmonary function of COVID-19 patients 4 months after hospital discharge. Pulmonologiya. 2021;31(5):580-6 (in Russian). DOI:10.18093/0869-0189-2021-31-5-580-587
22. Sanchez-Ramirez DC, Normand K, Zhaoyun Y, Torres-Castro R. Long-Term Impact of COVID-19: A Systematic Review of the Literature and Meta-Analysis. Biomedicines. 2021;9(8):900. DOI:10.3390/biomedicines9080900
23. Steinbeis F, Thibeault C, Doellinger F, et al. Severity of respiratory failure and computed chest tomography in acute COVID-19 correlates with pulmonary function and respiratory symptoms after infection with SARS-CoV-2: An observational longitudinal study over 12 months. Lancet Respir Med. 2022;191:106709. DOI:10.1016/j.rmed.2021.106709
24. Ma Y, Deng J, Liu Q, et al. Long-Term Consequences of COVID-19 at 6 Months and Above: A Systematic Review and Meta-Analysis. Int J Environ Res Public Health. 2022;19(11):6865. DOI:10.3390/ijerph19116865
25. Tamminen P, Kerimov D, Viskari H, et al. Lung function during and after acute respiratory infection in COVID-19 positive and negative outpatients. Eur Respir J. 2022;59(3):2102837. DOI:10.1183/13993003.02837-2021
26. Lindahl A, Reijula J, Malmberg LP, et al. Small airway function in Finnish COVID-19 survivors. Respir Res. 2021;22(1):237. DOI:10.1186/s12931-021-01830-9
27. Kryukov EV, Savushkina OI, Chernyak AV, Kulagina IC. Diagnosing ventilation inhomogeneity after COVID-19 by multiple-breath nitrogen washout test. Pulmonologiya. 2021;31(1):30-6 (in Russian). DOI:10.18093/0869-0189-2021-31-1-30-36
28. Goldman MD, Saadeh C, Ross D. Clinical applications of forced oscillation to assess peripheral airway function. Respir Physiol Neurobiol. 2005. DOI:10.1016/j.resp.2005.05. 026
29. Duman D, Taştı ÖF, Merve Tepetam F. Assessment of small airway dysfunction by impulse oscillometry (IOS) in COPD and IPF patients. Eur Rev Med Pharmacol Sci.
2023;27(7):3033-44. DOI:10.26355/eurrev_202304_31937
1ФГБУ «Главный военный клинический госпиталь им. акад. Н.Н. Бурденко» Минобороны России, Москва, Россия; 2ФГБУ «Научно-исследовательский институт пульмонологии» ФМБА России, Москва, Россия; 3ФГАОУ ВО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Минздрава России, Москва, Россия; 4ФГБНУ «Научно-исследовательский институт медицины труда им. акад. Н.Ф. Измерова», Москва, Россия; 5ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет), Москва, Россия; 6ФГБОУ ВО «Российский биотехнологический университет (РОСБИОТЕХ)», Москва, Россия
*olga-savushkina@yandex.ru
________________________________________________
Olga I. Savushkina*1,2, Pavel A. Astanin3,4, Galina V. Nekludova2,5, Sergey N. Avdeev2,5, Andrey A. Zaytsev1,6
1Burdenko Main Military Clinical Hospital, Moscow, Russia; 2Federal Pulmonology Research Institute, Moscow, Russia; 3Pirogov Russian National Research Medical University, Moscow, Russia; 4Izmerov Research Institute of Occupational Health, Moscow, Russia; 5Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University), Moscow, Russia; 6BIOTECH University, Moscow, Russia
*olga-savushkina@yandex.ru