Computerised respiratory sounds in infants with lower respiratory tract infections : a comparative study

Abstract

Background: Lower respiratory tract infections (LRTI) are the main cause of health burden in the first years of age. To enhance the diagnosis and monitoring of infants with LRTI, researchers have been trying to use the large advantages of conventional auscultation. Computerised respiratory sound analysis (CORSA) is a simple method to detect and characterise Normal Respiratory Sounds (NRS) and Adventitious Respiratory Sounds (ARS). However, if this measure is to be used in the paediatric population, reference values have to be established first. Aim: To compare and characterise NRS and ARS in healthy infants and infants with LRTI. Methods: A cross-sectional descriptive-comparative study was conducted in three institutions. Infants were diagnosed by the paediatrician as presenting or not presenting an LRTI, healthy volunteers were recruited from the institutions. Socio-demographic, anthropometric and cardio-respiratory parameters were collected. Respiratory sounds were recorded with a digital stethoscope. Frequency at maximum intensity (Fmax), maximum intensity (Imax) and mean intensity (Imean) over the whole frequency range were collected to characterise NRS. Location, mean number, type, duration and frequency were collected to characterise ARS. All analysis was performed per breathing phase (i.e., inspiration and expiration). Results: Forty nine infants enrolled in this study: 25 healthy infants (G1) and 24 infants with LRTI. Inspiratory Fmax (G1: M 116.1 Hz IQR [107.2-132.4] vs G2: M 118.9Hz IQR [113.2-128.7], p=0.244) and expiratory frequencies (G1: M 107.3Hz IQR [102.9-116.9] vs G2: M 112.6Hz IQR [106.6-122.6], p= 0.083) slightly higher than their healthy peers. Wheeze occupation rate was statistically significantly different between groups in inspiration (G1: M 0 IQR [0-0.1] vs G2: M 0.2 IQR [0-5.2] p= 0.032) and expiration (G1: M 0 IQR [0-1.9] vs G2: M 1.5 IQR [0.2-6.7] p= 0.015), being the infants with LRTI the ones presenting more wheezes. Conclusion: Computerised respiratory sounds in healthy infants and infants with LRTI presented differences. The main findings indicated that NRS have Fmax higher in infants with LRTI than in healthy infant and Wh% was the characteristic that differ the most between infant with LRTI and healthy infant.

Enquadramento: As infeções respiratórias do trato inferior (IRTI) constituem o principal problema de saúde nos primeiros anos de vida das crianças. Desta forma, a investigação tem-se focado no desenvolvimento de medidas objetivas para o diagnóstico de IRTI, utilizando essencialmente as vantagens da auscultação convencional incorporadas numa análise computorizada e automática. Contudo, apesar da análise computorizada de sons respiratórios ser um método simples de deteção e caraterização dos sons respiratórios normais (SRN) e adventícios (SRA), desconhecem-se quais os valores de referência dos sons respiratórios em crianças, o que limita a sua aplicação na prática clínica Objetivos: Caraterizar e comparar os SRN e os SRA em crianças saudáveis e com IRTI. Métodos: Estudo descritivo, comparativo e transversal realizado em três instituições. Eram elegíveis crianças diagnosticadas pelo pediatra com IRTI e voluntários para crianças saudáveis. Foram recolhidos dados sócio demográficos, antropométricos e parâmetros cardiorrespiratórios. Os sons respiratórios foram registados com um estetoscópio digital. Foram analisados diversos parâmetros para os SRN: a frequência na intensidade máxima (Fmax), a intensidade máxima (Imax) e a média da intensidade ao longo de toda a faixa de frequência (Imean). Nos SRA foram analisados: a taxa de ocupação por wheezes (Wh%), a média wheezes (Wh), o número e o tipo Wh, a frequência e a localização Wh por região; o número crackles (Cr), o tipo e a frequência Cr, a duração da deflexão inicial, da maior deflexão e dos dois ciclos de deflexão dos Cr. Todos estes dados foram analisados por fase do ciclo respiratório (i.e., inspiração e expiração). Resultados: Quarenta e nove crianças foram incluídas neste estudo: 25 saudáveis (G1) e 24 com IRTI (G2). A Fmax inspiratória (G1: M 116,1 Hz IQR [107,2-132,4] vs G2: M 118.9Hz IQR [113,2-128,7], p = 0,244) e expiratória (G1: M 107.3Hz IQR [102,9-116,9] vs G2: M 112.6Hz IQR [106,6-122,6], p = 0,083) foi superior nas crianças com IRTI relativamente às crianças saudáveis. A Wh% foi significativamente superior nas crianças com IRTI, relativamente às crianças saudáveis na inspiração (G1: M 0 IQR [0-0,1] vs G2: M 0,2 IQR [0-5,2] p = 0,032) e na expiração (G1: M 0 IQR [0-1,9] vs G2: M 1,5 IQR [0,2-6,7] p = 0,015). Conclusão: Os sons respiratórios computorizados de crianças saudáveis e com IRTI apresentam diferenças. Os principais resultados indicam que os sons respiratórios normais apresentam uma Fmax maior em crianças com IRTI do que em saudáveis e que Wh% é a característica que mais difere entre os dois grupos.