du bon usage des normes en exploration fonctionnelle respiratoire
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FACULTE DE MEDECINE PIERRE ET MARIE CURIE
PARIS FRANCE
DU BON USAGE DES NORMES
EN
EXPLORATION FONCTIONNELLE
RESPIRATOIRE
Marc ZELTER
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Les recommandations internationales listent
les impratifs requis pour une bonne
pratique clinique en EFR
ATS/ERS task force, Eur Respir J 2005;26, number 1-5
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Utilisation dun matriel adapt
Calibrations rgulires
Manuvres ralises correctement
Vrification de la qualit des donnes
Interprtation adquate
Valeur prdites adaptes
Dfinition explicite des valeurs normales
Gradation de la svrit des anormalits
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Une longue liste
de
recommendations
(jamais suivies)
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- Normalisation des preuves fonctionnelles respiratoires dans les pays de la Communaut Europenne du Charbon et de lAcier:
Poumon et Coeur 1960; 33:1145-1159
- ECCS Update 1971
- ATS statement - Snowbird workshop on standardization of spirometry:
Am Rev Respir Dis 1979;119: 831-838
- ECCS Standardized Lung Function Testing:
Bull Europ Physiopath Resp 1983;19, suppl. 5, 5-95
- ECCS-ERS update:
Eur Respir J 1993;6, suppl. 16, 5-100
- ATS update:
Am J Respir Crit Care Med 1995;152: 1107-1136
- ATS/ERS recommendations:
Eur Respir J, 2005; series 1-5 ATS/ERS Task Force: Standardization of Lung Function Testing
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Dfinition du sujet sain ou normal
Du point de vue du pneumologue une population normale est constitue de sujets nayant jamais fum et sans aucun antcdent respiratoire
Comme pour toutes les grandeurs biologiques il existe une dispersion des valeurs chez les sujets normaux et ce pour chacune des grandeurs dintrt en exploration fonctionnelle respiratoire:
dbit, volume ou rapport (VEMS,CVF,VEM6, VEMS/CVF, VEMS/VEM6)
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Definition pidmiologique de la normalit
ATS/ERS (en bons statisticiens) recommandent lutilisation du 5me percentile pour dfinir la valeur de
rference pour une population normale
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Cela signifie que 95 % de la population normale figure dans la dispersion normale
des donnes
La valeur qui correspond au 5me percentile est appele la limite infrieure
de la normale (LIN/LLN)
Les sujets en dessous de LIN/LLN sont atypiques
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Distribution normale
95%
Sain = Normal
Intervale des valeurs des sujets sains =intervalle de rfrence
Valeur en dehors de lintervalle normal = atypique
condition que la distribution des valeurs soit Gaussienne
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Reprsentation de la distribution
normale en fonction de lcart type et du pourcentage cumulatif de
sujets
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Distribution normale et cart type (s)
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Dans cette reprsentation:
95% des sujets sont au dessus de
[valeur moyenne 1,64 SD]
Cest la valeur qui correspond au 5me percentile
Cest donc la LIN (LLN)
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Facteurs influenant les grandeurs
spiromtriques
Le sexe
La taille
Lthnie/race
Dautres facteurs, de moindre importance
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Equations de rfrence
Les diffrences entre sujets du VEMS (et de la plupart des autres grandeurs
spiromtriques) sont pour une part trs
importante lies lge et la taille
En calculant la rgression en fonction de lge et de la taille on obtient une quation liant ces grandeurs:
VEMS = a + b.Taille + c.Age + e cart type rsiduel (RSD)
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La correction pour lge et la taille tant faite la distribution ne dpend plus que des facteurs rsiduels
Lcart type en est rduit dautant
Lcart type rsiduel est multi factoriel. Il inclut sans doute la masse corporelle et bien dautres facteurs dont le poids statistique individuel nest pas suffisamment important pour quune correction cible est un intrt ou ait un sens statistique
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Correction pour lge et la taille pour VEMS (FEV1)
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Ce que nous voulons savoir
De combien la valeur mesure scarte de la valeur prdite
A partir de quand la valeur mesure peut elle tre considre comme suffisamment
loigne de la valeur prdite pour tre
considre comme atypique
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Le rve illusoire de lexpression en pourcentage de la valeur prdite
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Le mode le plus populaire dexpression des rsultats en terme dcart par rapport la valeur prdite est lexpression de la valeur mesure en pourcentage de la
valeur prdite
En soi cela ne prsente, bien sr, aucun problme conceptuel ou pratique
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En utilisant le pourcentage de la valeur prdite vous cherchez simplement exprimer en pourcentage lcart entre la valeur prdite et la valeur mesure ce qui est une manire simple de standardiser et de normer la prsentation des rsultats
Il est plus facile de dire quune valeur scarte dune autre dun certain pourcentage que de comprendre le sens dun cart en valeur absolue
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Ce mode de reprsentation, une fois encore, ne pose aucun problme
conceptuel ni pratique, au contraire
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La grande illusion
Les problmes commencent si vous choisissez un pourcentage fixe de variation pour dfinir la limite entre la valeur prdite et la valeur limite de normalit
Par exemple, 80% de la valeur prdite comme dfinissant la limite infrieure de la normale independamment de la valeur absolue de la valeur de rfrence
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Que signifie lutilisation du seuil de 80% de la valeur prdite
Ce seuil signifie que lcart type (SD) de la variation inter-individuelle est de 10% mais aussi que lcart type est proportionnel la valeur moyenne tous les ages
et pour toutes les tailles
120% 80%
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En utilisant 80% de la valeur prdite comme seuil de normalit nous formulons
lhypothse (fausse) que la limite infrieure de la normale est toujours 20% en dessous
de la valeur moyenne de rfrence, quel que
soit le sexe, la taille, lge et les autres facteurs potentiels de variation et mme la
grandeur spiromtrique que nous mesurons
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Une hypothse implicite et
infonde
En dautres termes nous assumons que la variance de la valeur normale est un
pourcentage fixe de celle-ci, donc quelle est proportionnelle sa valeur absolue
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How this factor came into being is
unknown to this writer. It is a misfortune
that it did since it has neither statistical nor
physiological validity. It implies that all
functions in pulmonary physiology have a
variance around the predicted, which is a
fixed per cent of predicted
Sobol et al Thorax 1979;34:1-3
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Ecart type (SD) mesur sur une population normale
Ecart type proportionnel calcul (% fixe de variation)
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Coefficient de variabilit pour lge
CV = 15% ~ LLN of 70%
Normal = 70-130%
CV = 10% ~ LLN of 80%
Normal = 80-120%
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Coefficient de variabilit pour le dbit
CV = 20% ~ LLN of 60%
Normal = 60-140%
FEV1 and FVC
FEF25-75
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Lapproche statistique correcte
Pour une distribution normale, la limite infrieure de la normale (LLN) est dfinie comme:
LLN = -1.64 RSD
(95% des sujets sains sont au dessus de la LLN)
Les sujets atypiques (anormaux) ont des valeurs en dessous de la LLN
RSD : residual standard deviation (e)
(cart type rsiduel)
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Quantifier latypique
Le bon index est celui du nombre de fois dont la valeur mesure diffre de la valeur prdite, exprim en nombre dcarts types rsiduels (RSD)
SDS = (observe prdite) / RSD
Cette valeur est le score de dviation standard. Sil est gal ou infrieur 1.64 le sujet est normal ou la limite de la LLN. Sil est au dessus, le sujet est atypique
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Simplifions
Si on se souvient que LLN = 1.64xRSD
alors nous pouvons donner un score qui
est le nombre de fois, exprim en valeur
de LLN, dont la valeur mesure diffre de
la valeur prdite
Ce score est le z-score:
Z = (observe prdite) / 1.64xRSD
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Si z est en dessous ou gal 1 le sujet est dans la norme
Si z est au dessus de 1, z nous donnes une apprciation quantitative normalise
de la dviation du sujet par rapport la
normale
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La bonne nouvelle est que lordinateur peut le faire pour vous
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De telle sorte que quand une personne petite et ge et un grand jeune homme
sont tous deux une RSD en dessous de la
valeur prdite pour VEMS ils ont tous deux
un z score 1
Il est possible de dire quils ont la mme atteinte fonctionnelle, mme si leurs
valeurs absolues sont diffrentes
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Incorrigibles pneumologues
Lusage du pourcentage de la valeur prdite est entr dans les murs en pneumologie mais curieusement na pas dquivalent ailleurs en mdecine
Nowhere else in medicine is such a nave view taken of the limit of normal
Sobol et al Thorax 1979;34:1-3
Il y a dbauche de littrature pour dmontrer la fausset de cette approche et expliquer comment calculer et utiliser LLN mais cette littrature ne semble pas tre lue par les intresss
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A votre bon cur
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Interpreting lung function data using 80%
predicted and fixed thresholds misclassifies
more than 20% of patients Miller et al Chest 2011;139:52-59
11000 patients
Birmingham, England; St. Louis, Missouri; Christchurch, New Zealand
Their report also reemphasizes the folly of using 80% predicted as a threshold to
separate normal from abnormal for other
pulmonary function parameters
Hansen Chest 2011;139;6-8
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Ah! quil est bon (mais faux) de toujours valoir 0,7
The GOLD guideline threshold FEV 1/FVC ratio of
70%, whether before or after bronchodilator
administration,is deeply flawed Hansen Chest 2011;139;6-8
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Validit compare du rapport fixe pour
VEMS/FVC compare sa valeur
prdite
VEMS/CVF< 70% est il un index valable pour dfinir lobstruction?
VEMS en % de la valeur prdite est il un index valable de la gravit de lobstruction
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VEMS/CVF< 70% est il un index
valable pour dfinir lobstruction?
Le Falling ratio Working Group a retrouv 50 publications comparant VEMS/CVF% et la
Limite Infrieure de la Normale (LIN/LLN) en
termes of diagnostic de fonction normale ou
anormale
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Critre GOLD (0.70) compar LLN dans
un chantillon randomis de la population
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Faux positifs lis lge
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La prvalence de lobstruction bronchique augmente avec lge
A partir de 50 ans chez lhomme et 60 ans chez la femme la prvalence est double
artificiellement car les recommandations
GOLD ne prennent pas en compte les
variations de VEMS/CVF en fonction de la
taille et de lge
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Le critre du rapport fixe 0,70 est scientifiquement intenable
Il entraine plus gnralement des faux ngatifs chez les sujets jeunes et une
surstimation chez les sujets ags
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Prvalence de la BPCO en fonction du
critre fonctionnel
Vollmer et al, ERJ 2009
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Effets du choix dune quation de rfrence
Toute quation est elle bonne prendre?
Petite cause, grand effet: ce quinduit une modification mineure de LIN
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Changer les quations de
rfrence:
faire face un monde imparfait
Quelles sont les diffrences de valeur en fonction des quations choisies?
Dans quelle mesure ces diffrences peuvent elles influencer le diagnostic et le
classement de lobstruction?
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Effet du changement dquation de rfrence
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Effets dune variation de LIN/LLN
La valeur prdite pour la LLN est marginalement plus leve dans lquation NHANESIII que pour lquation ECCS/ERS
En dpit de cette faible diffrence le nombre dobstructifs identifis comme tel par cette quation est suprieur d 1/6
Il est donc essentiel de regarder de plus prs les effets du choix dune quation plutt quune autre et comment cette dcision affecte le diagnostic
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Effets dun changement de valeur de rfrence
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Parce que le monde est
imparfait
Il est indispensable dindiquer dans le compte rendu quelles quations de
rfrence vous utilisez
Il importe de toujours utiliser la mme
quation pour suivre correctement
un patient donn
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Classer le degr dobstruction
Le classement repose
conventionnellement sur le pourcentage
de la valeur prdite du VEMS en tout cas
selon GOLD
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Classer le degr dobstruction selon GOLD
STADE 1 : BPCO dbutante VEMS/CV < 70 % VEMS < 80 % de la valeur prdite Prsence ou non de symptomatologie chronique : toux, expectorations STADE 2 : BPCO modre VEMS/CV < 70 % VEMS entre 30 et 70 % La mesure de la PaO2 doit tre ralise pour les VEMS < 40% et en cas de dyspne et/ou d'insuffisance cardiaque droite Prsence ou non de symptomatologie chronique : toux, expectorations, dyspne STADE 3 : BPCO svre VEMS/CV < 70 % VEMS < 30 % ou VEMS < 50 % associ une insuffisance respiratoire ou des signes cardiaque droite
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Pourquoi passauf que:
Aucun auteur dquation de rfrence na jamais recommand dexprimer VEMS en pourcentage de la valeur prdite pour quel
que test spiromtrique que ce soit
Aucun panel de standardisation na jamais suggr de telles recommandations sauf
GOLD et ce sans aucune preuve ou
dmonstration daucune sorte
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Lusage du pourcentage de la valeur prdite conduit un biais en fonction de lge et de la taille
La proportion de faux positifs croit avec lge, une petite taille et devient particulirement consquente si les deux facteurs se combinent
Du fait que les gnrations les plus anciennes taient aussi plus petites quand elles taient jeunes que les gnrations actuelles et parce que lge se traduit par une diminution de la taille au sein de chaque gnration, ces deux facteurs se combinent pour encore amplifier les biais
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Classement de lobstruction
Schermer et al: Are they really sick?. 2006
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Tout classement li au pourcentage de
la valeur prdite devrait tre banni
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Les faibles et les forts
Les recommandations GOLD entrainent dimportantes incertitudes de classement pour les formes faibles et modres dobstruction
Le classement des formes importantes est peu modifi
A lheure quil est il nest pas possible de rsister aux pressions conformistes et naves du classement GOLD
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Le coup final:
la distribution non gaussienne des donnes
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En conclusion ( ce stade)
Distribution normale Ecart normal dans la LLN
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Sujets normaux
Normal Dans la normale
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Sujets atypiques
Au dessous deLLN (SR) Au dessus de LLN (SR)
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Tout cela est bienquand tout est bien
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Le monde nest toujours bien fait
2134 West Devon Avenue, Chicago, Illinois
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Un petit peu de pragmatisme (1)
Si vous disposez dun spiromtre sophistiqu il vous suffit dintroduire le bon logiciel et les bonnes quations pour vous
conformer aux bonnes pratiques
Et vous navez aucune excuse pour ne pas le faire
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Un petit peu de pragmatisme (2)
Si vous ne disposez que dun spiromtre portable vous pouvez vous servir des critres GOLD et du rapport fixe, tout en sachant que ce nest quun moyen simple de dtection en pratique courante ou difficile
Encore quavec un calculateur de poche vous pouvez procder diffremment (tant pis pour les mauvaises excuses)
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Et un petit peu de bon sens
clinique
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Les perspectives
Lquation universelle
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Limitations des quations de rfrence
usuelles
quations souvent anciennes et portant sur trop peu de sujets
Beaucoup ignorent lge Restreintes des classes dge limites - peu ou pas de donnes avant 6 ans - peu de sujets vraiment ags Limits des populations spcifiques (belges,
amricaines etc.) Equipements et critres de qualits obsoltes Ignorent que la distribution nest en fait pas
gaussienne Une vaste majorit dquations restreintes aux
caucasiens
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Les avantages de lquation universelle
Une seule quation de 3 80ans
Des courbes sans solution de continuit
Une quantification prenant globalement en compte leffet de lge et de la variabilit inter individuelle en terme de LIN/LLN
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Mode demploi
Utiliser des outils statistiques volus combinant les modles linaires additifs et gnraliss (GAMLS, generalised additive models for location, scale and shape)
GAMLSS permet dtablir des prdicteurs gnraux linaires pour chaque moment statistique et plusieurs distributions possibles des donnes
Coles et al Statist. Med. 2009; 28:880898
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Imiter les pdiatres et lOMS
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Global Lungs Initiative
Le rseau GLI inclut GLI 190
correspondants, de 39 pays sur 5 continents
Plus de 150,000 spiromtries
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Plage des valeurs normales
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LLN change avec lge
Mdiane
LLN
males
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Et le sexe
males
females
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Etat des travaux
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Accs aux quations
www.growinglungs.org.uk
Download Excel Macro Add-In
www.lungfunction.org
Download PC software
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Merci
Hpital de la Piti-Salptrire, founded 1627
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