Lung Clearance Index: aanvulling op longfunctie om longschade te bepalen en tijdens klinische studies
6 september 2019
De Lung Clearance Index, of LCI, is een parameter die berekend wordt aan de hand van een gasuitwisselingsmeting. Het is een cijfer dat uitdrukt hoe lang het duurt vooraleer een bepaald gas uit de longen is verdwenen na inademing. Dit zegt iets over de toestand van de longen. Bij gezonde longen zal het gas snel uit de longen geklaard worden. Is er echter longschade aanwezig, dan zal dit langer duren. Bij mucoviscidose bijvoorbeeld, kan het gas ‘gevangen’ komen te zitten in de luchtwegen omdat er veel slijmen aanwezig zijn, of omdat er schade is aan de longen door ontstekingsreacties.
Figuur: Subbarao et al. Annals ATS 2015
Er bestaan twee technieken om de LCI te meten. Enerzijds (figuur A) kan men de concentratie opvolgen van een gas dat natuurlijk in onze longen aanwezig is, zoals stikstof (N2). Bij de start van de meting wordt eerst de concentratie stikstof in de lucht in de longen bepaald. Die ligt normaal gezien rond de 80%. Daarna wordt het ademhalingsmasker van de testpersoon aangesloten op zuivere zuurstof. Hierdoor gaat de concentratie stikstof in de uitgeademde lucht geleidelijk afnemen. Hoe langer dit duurt, hoe meer schade er in de longen is. Een tweede methode (figuur B) is om de testpersoon een masker op te zetten via hetwelk een inert gas dat niet van nature in de longen voorkomt, bijvoorbeeld helium, wordt ingeademd. Dit gas wordt ingeademd tot de concentratie 4% bedraagt. Daarna wordt de toevoer van het inert gas afgekoppeld waardoor de testpersoon gewone lucht inademt. Nu kan worden gemeten hoe lang het duurt tot de concentratie van het inert gas in de uitgeademde lucht 0% is.
Wat is de meerwaarde van LCI?
Door de continue verbetering van therapie en medicijnen om muco onder controle te houden, hebben vele kinderen en adolescenten met muco vandaag de dag een normale longfunctie (FEV1 of éénsecondewaarde). Dit wil echter niet zeggen dat er geen schade aan de longen is. De aantasting van de luchtwegen door muco begint immers in de kleine luchtwegen, terwijl technieken zoals een longfunctiemeting voornamelijk de toestand van de grote luchtwegen gaan evalueren. Vroege longschade kan wel in beeld gebracht worden door middel van een CT scan: verschillende CT studies konden zelfs bij zeer jonge kinderen, vanaf acht maanden oud, al afwijkingen aan de luchtwegen aantonen, zonder dat de kinderen symptomen hadden. Het grote probleem van CT scans is echter dat er bij zo’n onderzoek heel wat straling vrijkomt wat, zeker voor kinderen in de groei, schadelijk kan zijn. Hierdoor wordt een CT scan bij kinderen maar eenmaal om de twee of drie jaar uitgevoerd. Dit zorgt er echter voor dat CT niet de methode van voorkeur is om routinematig de ontwikkeling van longschade te bepalen.
LCI combineert de nauwkeurigheid van een CT scan en het gemak van een longfunctiemeting. Bovendien vraagt de meting slechts een geringe medewerking van de testpersoon en hoeft er geen techniek aangeleerd worden, zoals dit wel het geval is bij het blazen van een longfunctie. Dit zorgt ervoor dat LCI zelfs bij erg jonge kinderen kan worden gebruikt, van zodra ze een tijdje (ongeveer een kwartiertje) kunnen stilzitten (terwijl ze bijvoorbeeld naar een filmpje kijken) en kunnen in- en uitademen met een maskertje op.
Wat zijn we met behulp van LCI al te weten gekomen?
In 2017 werd in drie Noord-Amerikaanse mucocentra een grote studie gedaan naar de bruikbaarheid van LCI om de voortgang van de aantasting van de luchtwegen bij kleuters in de gaten te houden. Hieraan namen 156 kinderen tussen 2,5 en 6 jaar deel. In totaal werden 800 LCI metingen uitgevoerd.
Deze figuur toont aan dat de LCI bij kinderen met muco (stippellijn) niet alleen hoger is (en hoger = slechter = meer longschade), maar dat de LCI ook stijgt naarmate de kinderen ouder worden, wat niet het geval is bij gezonde kinderen (volle lijn). Ook wanneer er enkel een LCI meting werd uitgevoerd wanneer de kinderen geen symptomen vertoonden of geen opstoot hadden, dan nog nam de LCI beduidend toe naarmate de tijd vorderde. Er waren een aantal factoren gekoppeld aan een hogere, dus slechtere LCI, namelijk infectie met Staph aureus en Pseudomonas aeruginosa, het hebben van een muco-opstoot die moest behandeld worden met antibiotica en het hebben van een hoest niet behandeld met antibiotica. Kinderen met een beter gewicht voor hun leeftijd hadden dan weer een lagere, dus betere LCI. De volledige studie kan je hier vinden.
Kan LCI gebruikt worden om de doeltreffendheid van nieuwe medicijnen in een klinische studie na te gaan?
Jazeker, en dit wordt ook al toegepast. Een belangrijk voorbeeld hiervan is het gebruik van LCI om de doeltreffendheid van Orkambi®, een CFTR-modulator, bij kinderen tussen zes en twaalf jaar te evalueren.
Figuur: Milla et al. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine 2017
De figuur hierboven toont aan dat er na vier weken behandeling een beduidende daling van de LCI kon waargenomen worden, wat wijst in de richting van een verbetering van de toestand van de longen. Deze daling bleef gedurende de hele behandelingsperiode (24 weken) quasi behouden.
De European Cystic Fibrosis Society, de belangrijkste wetenschappelijke vereniging rond muco in Europa, concludeerde dan ook dat LCI een aantrekkelijke parameter is voor het gebruik in klinische studies met kinderen en andere personen met milde longaantasting. Er zijn wel een aantal zaken die nog dienen uitgeklaard te worden, zoals welk verschil in LCI klinisch relevant is (bijvoorbeeld in de figuur hierboven is er een daling van de LCI met meer dan één eenheid, maar voelen de kinderen ook echt een verbetering in het dagelijkse leven?), en of LCI ook kan toegepast worden bij mensen met meer gevorderde longaantasting (dan duurt een LCI meting langer omdat het langer duurt vooraleer het gas uit de longen is verdwenen – is zo’n meting dan haalbaar?).