Devenez un
Expert en Spirométrie

Contexte

L'objectif que s'est fixé "The Global Initiative for Obstructive Lung Disease, GOLD, est d'attirer l'attention des cliniciens de part le monde sur le diagnostic et le traitement de l'obstruction bronchique chronique (Référence 1) afin "d'en améliorer la prévention et la prise en charge". L'organisation GOLD est un regroupement de leaders d'opinion concernés mis en place en 1997 sous l'égide de nombreuses compagnies pharmaceutiques ainsi que du National Heart, Lung, and Blood Institute, une branche du NIH (National institute of Health, USA) et de l'organisation mondiale de la santé (OMS).

A l'origine GOLD a défini la BPCO de manière assez arbitraire sur des critères cliniques et physiologiques dont la valeur scientifique a été très fortement contestée (Référence 2). La définition GOLD initiale impliquait que le diagnostic de BPCO devait être pris en considération chez tout patient souffrant d'une toux chronique, d'une expectoration ou d'une dyspnée ou présentant une histoire d'exposition à un facteur de risque. La confirmation du diagnostic reposait sur la spirométrie. GOLD retient comme éléments objectifs du diagnostic de limitation du débit un VEMS post broncho dilatation < 80% de la valeur de référence (valeur prédite) et un rapport VEMS X 100/CVF (VEMS%CVF) < 70%, donc non complètement réversible.

Cette manière d'aborder le problème du diagnostic de la BPCO a été suivi au Royaume Uni par le National Institute for Health and Clinical Excellence (NICE) dans ses recommandations concernant le suivi de la BPCO (Référence 3) qui indiquent que tout patient de plus de 35 ans présentant un facteur de risque de BPCO, une dyspnée à l'exercice, une toux chronique, une expectoration étalée dans le temps, des bronchites hivernales réitérées ou des sifflements cliniques doit subir un examen spirométrique. Ces recommandations sont à peu de choses près celles de la SPLF (Société de Pneumologie de Langue Française). La nécessité de mettre en œuvre une politique de prévention et de diagnostic a donc été actée et encouragée clairement partout.

Bien que ces initiatives soient très positives elles appellent quelques commentaires méthodologiques. Il existe au moins deux raisons de contester les critères spirométriques retenus par GOLD pour définir une limitation de débit dans les voies aériennes. La première est le fait d'avoir retenu comme critère d'anormalité du débit l'utilisation d'un pourcentage fixe de la valeur prédite comme limite inférieure du VEMS, un critère qui n'est retenu ni par l'American Thoracique Society (ATS), ni par l'European Respiratory Society (ERS) (Référence 4).

La seconde est de recommander une valeur fixe de coupure pour le rapport VEMS%CVF à 70%, ce qui n'est pas non plus retenu par ces deux sociétés savantes.

Les arguments scientifiques, qui démontrent qu'un biais lié à l'âge est inhérent à ces propositions, ont été largement diffusés (Références 5-10). Ils sont développés ci-dessous.

Comment définir le caractère anormal d'une donnée spirométrique

Lorsqu'une spirométrie est pratiquée pour la première fois chez un patient, le souci principal du clinicien sera de s'assurer que la mesure a été correctement effectuée. Son deuxième souci sera de savoir si les valeurs obtenues entrent dans l'intervalle de celles considérées comme normales pour un sujet de même âge, taille, sexe et ethnicité, tous facteurs connus pour faire varier les plages de normalité.

Les valeurs prédites sont obtenues à partir d'équations prédictives, établies sur des populations de sujets comparables au patient et en faisant usage en principe du même type de matériel de mesure. Bien que les recommandations internationales suggèrent toutes aujourd'hui d'employer les équations dites GLI (voir équations GLI), nous prendrons pour exemple et par simplicité les équations dites CECA (Référence 11) longtemps utilisées en Europe. Pour le VEMS, chez l'homme, l'équation nous dit que
VEMS prédit = 4 ,301 x taille (en mètres) - âge (en années) x 0,029 - 2,492.
L'écart type résiduel pour cette équation de régression est de 0,51 litres. Pour un sujet de 45 ans et mesurant 1,87 m et chez qui la valeur mesurée du VEMS est de 3,653 L, la valeur prédite (de référence) est de:

VEMS prédit = 4.301 x 1.87 - 45 x 0 .029 -  2.492 =  4.246 L

L'écart type résiduel standard est donnée par:

(3,65 - 4,25) / 0,51 soit - 1,19 écarts types à la valeur prédite.

Si nous considérons que l'intervalle de normalité, comme nous le verrons plus bas, est de -1,64 fois l'écart type résiduel, alors notre sujet avec une valeur de - 1,19 fois l'écart type résiduel est dans la fourchette de normalité.
SR = ( Recorded - Predicted )/RSD

Plot of FEV1 data showing definition of a residual

Setting the LLN at 1.645 below predictedPourquoi la valeur inférieure de la normale est-elle fixée à 1,645 écart type résiduel en dessous de la valeur prédite?

La figure de droite représente la dispersion des valeurs du VEMS pour un échantillon d'hommes normaux de même taille et de même âge pris dans une population donnée. La valeur moyenne est de 3,5 L et l'écart type de 0,5 L. La valeur du VEMS correspondant à - 1,645 fois la valeur moyenne est de 3,5 - 1,645 X 0,5 l soit 2,68 L. Cette limite signifie que dans le cas de figure, avec le choix de -1,645 fois la valeur de l'écart type, cinq pour cent de la population normale étudiée aura une valeur du VEMS au delà de la valeur limite inférieure que nous avons fixée. La zone grisée de la figure correspond à ces 5% de la population normale. En définissant la valeur inférieure de la normale (LIN) comme celle pour laquelle les sujets sont de 1,645 fois l'écart type résiduel en dessous de la valeur prédite, cela signifie que nous acceptons que 5% des sujets normaux soient à tort considérés comme en dehors de la norme, soit de fait que 5% des sujets normaux soient de faux sujets positifs. L'ATS et l'ERS assument cette valeur de 5% de risque de faux positifs comme borne de la normalité, conformément aux critères retenus dans tous les domaines de la statistique en biologie et compte tenu de la précision escomptée des mesures (Référence 4).
Si nous avions choisi 1,96 fois l'écart type résiduel comme valeur de l'écart acceptable au lieu de 1,645, alors seulement 2,5% des sujets normaux seraient des faux positifs. Mais alors, bien entendu, nous augmenterions le pourcentage de sujets anormaux (faux négatifs) si nous étions dans une population générale, donc incluant des patients, et non plus dans une population normale, comme dans notre exemple.

Comment GOLD définit-il la présence d'une limitation du débit?

Plot of NHANES FEV1% MalesGOLD fixe la limite inférieure de la normale pour le VEMS%CVF à 70%. Cela revient à dire que la limite inférieure de la normale est un pourcentage fixe de celle-ci, indépendamment de l'âge. Or toutes les équations de régression qui ont été établies à ce jour concordent à montrer que le rapport VEMS%CVF diminue avec l'âge, tout comme la LIN. La figure ci-contre montre un échantillon d'individus de sexe masculin dont les valeurs de VEMS%CVF se rangent toutes dans le cadre de l'équation de prédiction dite NHANES III (Référence 12). eLes points en vert correspondent aux sujets qui sont dans la zone de normalité telle que nous l'avons définie plus haut. Les points en rouge sont ceux des sujets entrant dans le cadre des 5% de faux positifs définis plus haut.

Les points en bleu clair correspondent aux sujets dont le critère GOLD nous dit, à tort, qu'ils sont normaux alors qu'ils sont anormaux en fonction de la LIN (faux négatifs) et les points en bleu foncé nous montrent les sujets dont GOLD nous dit à tort qu'ils sont anormaux, alors qu'ils sont normaux en fonction de la LIN (faux positifs).

Plot of NHANES FEV1% FemalesSi nous regardons maintenant la partie gauche de cette même figure, établie cette fois pour des femmes, il apparait que le point pour lequel apparait une différence entre les deux modes de diagnostic (point pour lequel la coupure à 70% fait apparaitre des faux négatifs, bleu clair, en lieu et place des faux positifs, bleu foncé), se situe à 50 ans pour les femmes contre 40 ans pour les hommes.

Le critère GOLD du VEMS%CVF < 70% inclut non seulement un risque de faux diagnostic lié à l'âge par rapport à la méthode statistique mais aussi à un biais supplémentaire lié au sexe.

Plot of ECCS FEV1 data for womenA droite: même graphique qu'au dessus mais pour des sujets de sexe féminin; on peut voir que l'âge ou apparaissent des faux positifs est à nouveau plus élevé chez les femmes. Il y a en plus des sujets qui sont normaux selon GOLD (points en bleu clair) mais qui sont en fait en dessous de la LIN et donc de faux négatifs.

Conclusions

Le critère GOLD établi en 1997 dans le but louable de permettre la standardisation des recherches menées sur la BPCO ne résiste pas aux données statistiques dont nous disposons aujourd'hui. Le critère aboutit à un nombre conséquent de faux positifs chez les sujets les plus agés et de faux négatifs chez les sujets les plus jeunes [ 5-11 ]. Les faux positifs risquent donc de se voir prescrire des traitements potentiellement inutiles et coûteux, sans compter le fardeau personnel d'un diagnostic inexact.

Il est indispensable que ce biais soit pris en compte par la communauté médicale.

Addition Sept. 10, 2009:
Les recommandations GOLD [Référence 1]définissaient initialement l’obstruction par un rapport VEMS/CVF inférieur à 0,7; cette définition a été modifiée:

“…because the process of aging does affect lung volumes the use of a fixed ratio may result in over diagnosis of COPD in the elderly, especially of mild disease. Using the lower limit of normal (LLN) values for FEV1/FVC, that are based on the normal distribution and classify the bottom 5% of the healthy population as abnormal, is one way to minimize the potential misclassification”

Les nouvelles recommandations GOLD en reconnaissant que:

“…many experts recommend use of the lower limit of normal for each population”.

sont dorénavant en concordance avec les recommandations ATS et ERS, ce qui limite les risques de sur-diagnostic (et donc de traitement inutile) chez les patients âgés et de sous-diagnostic chez les patients jeunes qui découlaient de la définition initiale.

Références

  1. Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease (GOLD). Global Strategy for Diagnosis, Management and Prevention of
    COPD. GOLD, 2015. www.goldcopd.org
  2. Kerstjens HAM. The GOLD classification has not advanced understanding of COPD. Am J Resp Crit Care Med 2004; 170: 212-213.
  3. National Institute for Health and Clinical Excellence (NICE). Summary of key priorities for implementation, algorithms and audit criteria. Thorax 2004; 59: 19-26.
  4. Pellegrino R, Viegi G, Brusasco V, et al. Interpretative strategies for lung function tests. Eur Respir J 2005; 26: 948-968.
  5. Hardie JA, Buist AS, Vollmer WM, Ellingsen I, Bakke PS, Mørkve O. Risk of over-diagnosis of COPD in asymptomatic elderly never smokers. Eur Respir J 2002; 20: 1117-1122.
  6. Hnizdo E, Glindmeyer HW, Petsonk EL, Enright P, Buist AS. Case definitions for chronic obstructive pulmonary disease. COPD: Journal of Chronic Obstructive Pulmonary Disease 2006; 3: 1–6. PubMed
  7. Celli BR, Halbert RJ, Isonaka S, Schau B. Population impact of different definitions of airway obstruction. Eur Respir J 2003; 22: 268–273.
  8. Aggarwal AN, Gupta D, Behera D, K Jindal SK. Comparison of fixed percentage method and Lower Confidence Limits for defining limits of normality for interpretation of spirometry. Respir Care 2006; 51: 737–743.
  9. Culver BH. We can do better than the GOLD standard. Respir Care 2006; 51: 719-721.
  10. Roberts SD, Farber MO, Knox KS, Phillips GS, Bhatt NY, Mastronarde JG, Wood KL. FEV1/FVC ratio of 70% misclassifies patients with obstruction at the extremes of age. Chest 2006; 130: 200–206.
  11. Quanjer PhH, Tammeling GJ, Cotes JE, et al. Lung volume and forced ventilatory flows. Report Working Party Standardization of lung function tests; Official Statement European Respiratory Society. Eur Respir J 1993; 6 Suppl 16: 15-40.
  12. Hankinson JL, Odencrantz JR, Fedan KB. Spirometric reference values from a sample of the general US population. Am J Respir Crit Care Med 1999; 159: 179-187.
  13. Quanjer PH, Stanojevic S, Cole TJ, et al. Multi-ethnic reference values for spirometry for the 3-95-yr age range: the global lung function 2012 equations. Eur Respir J 2012; 40(6): 1324-1343. PDF

Références additionelles

Voir aussi: Comment exprimer correctement les résultats

Haut de la page | | | ©Martin R. Miller, Philip H. Quanjer, Marc Zelter, André Capderou