Sviluppo di un tool statistico per lo studio della storia naturale della funzione respiratoria nella distrofia muscolare di Duchenne

This work of thesis aims at assessing, from a scientific point of view, the Duchenne Muscular Dystrophy (DMD) evolution in ill patients. Pulmonary volumes and respiratory indexes of 132 ill people (771 visits took place between January 2004 and December 2017) have been extracted applying instruments as the optoelectronic plethysmography (OEP) and spirometry. A multiple linear regression model, which has been implemented using a Shiny App, has been applied to analyse the collected data of patients from 6 to 24 years of age and to compare them with the reference population. The spirometric analysis, which has been conducted on the studied people, has point out for each of the considered variables (VC, FEV1, PEF, ERV, IC, TLC) a substantial difference between the observed value and the expected one; the mentioned difference has been observed from the sixth year of age with an increasing gap between the two curves that becomes more evident with the disease advance. OEP shows that the DMD disease firstly damages the rib cage muscles and then the abdominal ones. However, it has been observed a greater deviation of the abdominal volume from the control population curve with the progression of the disease proving that diaphragmatic muscle weakness is the main cause of respiratory problems. Moreover, it has been possible to correlate the presence of scoliosis to a pulmonary capacity worsening. Finally, it has been proved the positive effects of both steroid treatment and night use of non-invasive mechanical ventilator on the patient’s health.

Il presente lavoro di tesi si pone l’obiettivo di valutare, da un punto di vista scientifico, il decorso della Distrofia Muscolare di Duchenne (DMD) nei soggetti malati. I volumi polmonari ed altri indici respiratori di interesse clinico riguardanti 132 soggetti malati (771 acquisizioni avvenute tra gennaio 2004 e dicembre 2017) sono stati ricavati mediante l’utilizzo di strumenti come la pletismografia optoelettronica (OEP) e la spirometria. Un modello di regressione lineare multiplo, implementato all’interno di una Shiny App, è stato utilizzato per valutare i dati acquisiti riguardanti pazienti di età compresa tra 6 e 24 anni e per confrontarli con la popolazione di controllo. L’analisi spirometrica effettuata sui soggetti sotto esame ha evidenziato per tutte le variabili valutate (VC, FEV1, PEF, ERV, IC, TLC) una sostanziale differenza tra il valore osservato e quello predetto dal modello; tale scostamento è stato osservato fin dal sesto anno di età con un aumento del divario tra le due curve sempre più evidente con il progredire della malattia. Dall’OEP si è invece evinto una manifestazione della malattia prima a livello dei muscoli ausiliari e poi a livello addominale. Tuttavia, è il volume dell’addome che con il progredire della malattia ha evidenziato il maggior scostamento dalla curva relativa alla popolazione di controllo, sottolineando come sia la debolezza del muscolo diaframmatico a causare le maggiori problematiche respiratorie. È stato inoltre possibile relazionare la presenza della scoliosi ad un peggioramento delle capacità polmonari. Infine, è stato dimostrato un effetto benefico del trattamento steroideo e dell’uso notturno del ventilatore meccanico non invasivo sulla salute del paziente.