4カ国の健康な2歳未満の乳幼児および小児の呼吸数および酸素飽和度基準値に及ぼす高高度の影響：横断的研究

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Lancet Glob Health.2020 03;8(3):e362-e373. S2214-109X(19)30543-1. doi: 10.1016/S2214-109X(19)30543-1.

4カ国の健康な2歳未満の乳幼児および小児の呼吸数および酸素飽和度基準値に及ぼす高高度の影響：横断的研究

Effects of high altitude on respiratory rate and oxygen saturation reference values in healthy infants and children younger than 2 years in four countries: a cross-sectional study.

Mary E Crocker
Shakir Hossen
Dina Goodman
Suzanne M Simkovich
Miles Kirby
Lisa M Thompson
Ghislaine Rosa
Sarada S Garg
Gurusamy Thangavel
Eric D McCollum
Jennifer Peel
Thomas Clasen
William Checkley

PMID: 32087173 PMCID: PMC7034060. DOI: 10.1016/S2214-109X(19)30543-1.

抄録

背景:

資源が限られた環境では、肺炎の診断と管理は、WHOが推奨する呼吸数（RR）とオキシヘモグロビン飽和度（SpO）のしきい値に基づいて行われます。しかし、標高が高くなるにつれて呼吸数が増加し、SpOが低下するため、これらのしきい値はすべての標高で適用できない可能性がある。本研究では、海抜から4348mの標高範囲にある4つのサイトにおいて、年齢と標高別にRRの上限値とSpOの下限値を決定することを試みた。

BACKGROUND: In resource-limited settings, pneumonia diagnosis and management are based on thresholds for respiratory rate (RR) and oxyhaemoglobin saturation (SpO) recommended by WHO. However, as RR increases and SpO decreases with elevation, these thresholds might not be applicable at all altitudes. We sought to determine upper thresholds for RR and lower thresholds for SpO by age and altitude at four sites, with altitudes ranging from sea level to 4348 m.

方法:

本研究では、インド、グアテマラ、ルワンダ、ペルーの研究地域内に住む0～23ヶ月の健常児を対象とした横断的研究を行った。参加者は、早産（妊娠37週未満）、先天性心不全、過去2週間に医療施設への一泊入院歴、肺炎、抗生物質使用、呼吸器・消化器症状の診断歴、過去24時間以内に呼吸困難、早呼吸、鼻水、鼻づまりの既往歴、および現在の鼻水、鼻づまり、発熱、胸部下垂、チアノーゼのいずれかを有する場合には除外した。RRはMasimo Rad-97で自動測定、手動測定、またはその両方で測定し、SpOはRad-97で測定した。訓練を受けたスタッフが、過去2週間に呼吸器症状や徴候のなかった小児を対象に、RRを2回、SpOを3回測定した。我々は、位置、形状、尺度の一般化された相加モデルを用いて、年齢と部位によって変化するRRとSpOの平滑度を推定した。これらのデータを、頻呼吸および低酸素血症に対するWHOのRRおよびSpOの閾値と比較し、一致しているかどうかを判断した。

METHODS: In this cross-sectional study, we enrolled healthy children aged 0-23 months who lived within the study areas in India, Guatemala, Rwanda, and Peru. Participants were excluded if they had been born prematurely (<37 weeks gestation); had a congenital heart defect; had history in the past 2 weeks of overnight admission to a health facility, diagnosis of pneumonia, antibiotic use, or respiratory or gastrointestinal signs; history in the past 24 h of difficulty breathing, fast breathing, runny nose, or nasal congestion; and current runny nose, nasal congestion, fever, chest indrawing, or cyanosis. We measured RR either automatically with the Masimo Rad-97, manually, or both, and measured SpO with the Rad-97. Trained staff measured RR in duplicate and SpO in triplicate in children who had no respiratory symptoms or signs in the past 2 weeks. We estimated smooth percentiles for RR and SpO that varied by age and site using generalised additive models for location, shape, and scale. We compared these data with WHO RR and SpO thresholds for tachypnoea and hypoxaemia to determine agreement.

発見事項:

2017年11月24日から2018年10月10日までの間に、2027人の子どもたちに適格性のスクリーニングを行いました。335人が不適格であり、1692人の適格者を残した。30人の子どもは値の欠落により除外され、92人の子どもは測定またはデータ入力の誤りにより除外され、最終解析には1570人の子どもを残した。参加者404名はインド（標高1-919m）、389名はグアテマラ（1036-2017m）、341名はルワンダ（1449-1644m）、436名はペルー（3827-4348m）であった。平均年齢は7-2ヶ月（SD 7-2）で、参加者1570人中796人（50-7％）が女性であった。平均年齢はほぼ同程度であったが、ルワンダでは参加者の平均年齢が5-5ヶ月（5-9歳）と若くなっているのが目立った。解析対象となった1570人の子供の平均呼吸数は、インドで31-9回/分（SD7-1）、グアテマラで41-5回/分（8-4）、ルワンダで44-0回/分（10-8）、ペルーで48-0回/分（9-4）であった。平均SpOはインド（SD1～5）で98～3％、グアテマラ（2～4）で97～3％、ルワンダ（2～6）で96～2％、ペルー（3～5）で89～7％であった。インドと比較すると、平均RRはグアテマラで9-6呼吸/分、ルワンダで12-1呼吸/分、ペルーで16-1呼吸/分高かった（尤度比検定p＜0-0001）。RRとSpOの平滑度は部位と年齢によって異なっていた。RRの年齢別、部位別95％、SpOの5％をWHOのカットオフ値と比較したところ、頻呼吸の偽陽性の割合は高度が高くなるにつれて増加することがわかった。インドでは0％（95％CI 0-0）、グアテマラでは7-3％（4-1-10-4）、ルワンダでは16-8％（12-9-21-1）、ペルーでは28-9％（23-7-33-0）であった。また、ペルーでは低酸素血症の偽陽性の割合が高かった（11-6％、95％信頼区間7-0-14-7）。

FINDINGS: Between Nov 24, 2017, and Oct 10, 2018, we screened 2027 children for eligibility. 335 were ineligible, leaving 1692 eligible participants. 30 children were excluded because of missing values and 92 were excluded because of measurement or data entry errors, leaving 1570 children in the final analysis. 404 participants were from India (altitude 1-919 m), 389 were from Guatemala (1036-2017 m), 341 from Rwanda (1449-1644 m), and 436 from Peru (3827-4348 m). Mean age was 7·2 months (SD 7·2) and 796 (50·7%) of 1570 participants were female. Although average age was mostly similar between settings, the average participant age in Rwanda was noticeably younger, at 5·5 months (5·9). In the 1570 children included in the analysis, mean RR was 31·9 breaths per min (SD 7·1) in India, 41·5 breaths per min in Guatemala (8·4), 44·0 breaths per min in Rwanda (10·8), and 48·0 breaths per min in Peru (9·4). Mean SpO was 98·3% in India (SD 1·5), 97·3% in Guatemala (2·4), 96·2% in Rwanda (2·6), and 89·7% in Peru (3·5). Compared to India, mean RR was 9·6 breaths per min higher in Guatemala, 12·1 breaths per min higher in Rwanda, and 16·1 breaths per min higher in Peru (likelihood ratio test p<0·0001). Smooth percentiles for RR and SpO varied by site and age. When we compared age-specific and site-specific 95th percentiles for RR and 5th percentiles for SpO against the WHO cutoffs, we found that the proportion of false positives for tachypnoea increased with altitude: 0% in India (95% CI 0-0), 7·3% in Guatemala (4·1-10·4), 16·8% in Rwanda (12·9-21·1), and 28·9% in Peru (23·7-33·0). We also found a high proportion of false positives for hypoxaemia in Peru (11·6%, 95% CI 7·0-14·7).

解釈:

速呼吸と低酸素血症のWHOのカットオフ値は、さまざまな高度にいる子どもたちの正常なRRとSpOの値と重複しています。WHOの定義を速呼吸に使用すると、中等度から高地で生活し、急性呼吸器症状を示す小児の多くが肺炎と誤分類される可能性がある。SpO の 5 パーセンタイルは、ペルー（標高の高い場所）を除くすべての地域で、WHO の低酸素血症の定義と妥当に一致していた。分類を誤ると、小児呼吸器疾患の不適切な管理や、抗生物質や補助酸素などの希少な資源の誤用につながる可能性がある。我々の知見を検証し、現在のガイドラインの改訂を推奨するためには、様々な高度での今後の研究が必要である。病児を対象とした実証的な研究がまだ必要である。

INTERPRETATION: WHO cutoffs for fast breathing and hypoxaemia overlap with RR and SpO values that are normal for children in different altitudes. Use of WHO definitions for fast breathing could result in misclassification of pneumonia in many children who live at moderate to high altitudes and show acute respiratory signs. The 5th percentile for SpO was in reasonable agreement with the WHO definition of hypoxaemia in all regions except for Peru (the highest altitude site). Misclassifications could result in inappropriate management of paediatric respiratory illness and misdirection of potentially scarce resources such as antibiotics and supplemental oxygen. Future studies at various altitudes are needed to validate our findings and recommend a revision to current guidelines. Substantiating research in sick children is still needed.

資金調達:

FUNDING: US National Institutes of Health, Bill & Melinda Gates Foundation.