Pediatric Respiratory Diseases: A Comprehensive Textbook

797 Pages·2020·21.486 MB·English

by  Pablo Bertrand, Ignacio Sánchez

Pediatric
Respiratory Diseases
A Comprehensive Textbook
Pablo Bertrand
Ignacio Sánchez
Editors
123
Pediatric Respiratory Diseases
Pablo Bertrand • Ignacio Sánchez
Editors
Pediatric Respiratory
Diseases
A Comprehensive Textbook
Editors
Pablo Bertrand Ignacio Sánchez
Pontificia Universidad Católica de Chile Pontificia Universidad Católica de Chile
Santiago Santiago
Chile Chile
Translation from the Spanish language edition: “Enfermedades Respiratorias del
Niño - Segunda edición” by Pablo Bertrand and Ignacio Sánchez. © Ediciones
Universidad Católica de Chile (Ediciones UC) Pontificia Universidad Católica de
Chile, 2016. Original Publication ISBN 978-956-14-1945-2. All rights reserved.
ISBN 978-3-030-26960-9 ISBN 978-3-030-26961-6 (eBook)
https://doi.org/10.1007/978-3-030-26961-6
© Springer Nature Switzerland AG 2020
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We acknowledge the support/assistance of Ms. Mirta Guerra in
the translation of the chapters of this book to English.
Contents
1 History of Specialist Training in Respiratory Diseases . . . . . . . . 1
Ignacio Sánchez
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
The Situation in South America . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2 Development of the Respiratory System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Fernando Iñiguez Osmer and Ignacio Sánchez
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Stages in Lung Development . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Development of Bronchial Circulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Respiratory Mechanics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Lung Weight/Body Weight and Lung Volume/Body
Weight Ratios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Genetic Control of Lung Development . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Factors That Influence Lung Development . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3 Physiological Basis of the Respiratory System . . . . . . . . . . . . . . . 17
Pablo Bertrand and Ignacio Sánchez
Respiratory Mechanics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Airway Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Pulmonary Ventilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Alterations in Pulmonary Ventilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Pulmonary Circulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
The Ventilation/Perfusion Ratio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Respiratory Gases in the Blood . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4 Clinical History and Physical Examination of the Respiratory
System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Pablo Bertrand
Anamnesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Physical Examination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
vii
viii Contents
5 Physiological Evolution of Sleep . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Mara Cvejic and Christian Guilleminault
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
History and Anamnesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Age and Development . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
The Fetal Stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Premature Newborns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Newborns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Infants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Preschool Children and Older Infants (1–3 Years of Age) . . . . . . . 42
Schoolchildren and Neuronal Plasticity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Adolescents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Risk Factors and Academic Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Specific Sleep-Associated Symptoms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
6 Immunological Defense Mechanisms
of the Respiratory System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Arturo Borzutzky Schachter and Pamela Morales Matamala
Organization of the Respiratory Immune System . . . . . . . . . . . . . . 47
Immune Induction in the Lung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Innate Immunity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Adaptive Immunity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Immune Responses to Respiratory Infections . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Immunology of Acute Alveolar Damage and Tissue Repair . . . . . 51
The Microbiome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
7 New Frontiers in Research on the Respiratory System . . . . . . . . 55
Andrew Bush and Luis Enrique Vega-Briceño
Cystic Fibrosis as a Model for Dealing
with Chronic Lung Disease . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Chronic Lung Disease Crises or Attacks: Lessons for
a Long-Term Response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Genetically Associated Diseases and Their Close Systemic
Relationship: Ciliopathy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Learning from Follow-Up Studies on Chronic Lung Diseases . . . . 65
The Microenvironment of the Airway and Development
of Respiratory Diseases: The Microbiome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
8 Evaluation of Pulmonary Function in Infants
and Preschool Children . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Alejandro Teper, Carlos Kofman, and Alejandro Colom
Pulmonary Function in Infants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Measurement Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Pulmonary Function in Preschool Children . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Contents ix
9 Assessment of Pulmonary Function in Schoolchildren
and Adolescents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Marcela Linares Paserini and Solange Caussade Larraín
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Spirometry and the Flow/Volume Curve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Peak Expiratory Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
Bronchial Provocation Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
Provocation Test with Exercise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Methacholine-Induced Bronchial Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Static Lung Volume Measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
Plethysmography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
Helium Dilution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
Nitrogen Wash . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Lung Carbon Monoxide Diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Airway Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
Exhaled Nitric Oxide Measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Evaluation of Respiratory Muscle Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
10 Assessment of Respiratory Muscular Function
in Patients with Neuromuscular Diseases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
Solange Caussade Larraín
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
General Respiratory Muscle Assessment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Muscular Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
Muscular Fatigue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
11 Study of Images in Respiratory Diseases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Cristián García Bruce and Rodrigo Parra Rojas
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Methods of Study . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Evaluation of the Structures of the Chest . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
12 Assessing Arterial Oxygen Saturation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
Christian Poets and Pablo Brockmann Veloso
Oxygen Transport in the Blood . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
Transcutaneous Measurement of Oxygen Saturation . . . . . . . . . . . 128
Factors That Affect Oxygen Saturation Measurement . . . . . . . . . . 129
SpO Reference Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
2
Transcutaneous Oxygen Measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
13 Assessment of Sleep in Newborns to Adolescents . . . . . . . . . . . . . 135
Óscar Sans Capdevila and David Gozal
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Diagnosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
x Contents
Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
14 Study of Infectious Agents in Respiratory Diseases . . . . . . . . . . . 145
Cecilia Perret Pérez
Virological Diagnosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
Bacterial Diagnosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
Diagnosis of Fungi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
15 Assessment of the Airway with Flexible Endoscopy . . . . . . . . . . 151
Pablo Bertrand, Nils Linus Holmgren Palmen,
and Francisco Prado Atlagic
Indications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
Contraindications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
Technical Aspects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
Complications of Flexible Bronchoscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
Performance of Flexible Bronchoscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
16 Assessment of the Airway with Rigid Endoscopy . . . . . . . . . . . . 161
Harlan Muntz and Constanza Beltrán Morales
History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
Assessment of the Patient . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
Symptoms and Signs of Airway Obstruction . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
Indications for Airway Endoscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
When Is Rigid Endoscopy, Rather than Flexible Endoscopy,
Appropriate? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
Rigid Instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
Complications of Airway Endoscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
17 Children with Respiratory Failure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
Juan Andrés Carrasco Orellana and Andrés Castillo Moya
Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
Classification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
Physiopathology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
Clinical Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
Diagnosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
18 Children with Persistent Cough . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Katalina Bertrán Salinas, Ricardo Saranz, Alejandro Lozano,
and José Antonio Castro-Rodríguez
Definition and General Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Cough Reflex Anatomy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
Etiology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
Diagnosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
Treatment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
Contents xi
19 Infants with Persistent Tachypnea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
Pablo Bertrand and Ana Moya Olivares
Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
Respiration Control Mechanisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
Etiology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
Diagnosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
20 Children with Persistent Stridor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
Solange Caussade Larraín and Carlos Flores Berríos
Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
Epidemiology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
Applied Physiopathology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
Clinical History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
Assessment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
21 Children with Snoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
Daniel Zenteno Araos, José Luis Pérez Sánchez,
and Pablo Brockmann Veloso
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
Diagnosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
22 Children with Recurrent Wheezing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
Luis Enrique Vega-Briceño, Ilse Contreras Estay,
and Ignacio Sánchez
Epidemiology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
Etiology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
Physiopathology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
Clinical Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
Diagnosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
23 Hemoptysis in Children . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
Julio Maggiolo Massone, Carlos Mendoza Fox,
and Ricardo Kogan Alterman
Epidemiology and Etiology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
Physiopathology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
Etiology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
Diagnostic Approach to Hemoptysis in Children . . . . . . . . . . . . . . 219
Treatment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
24 Infants with an Apparent Life- Threatening Event . . . . . . . . . . . 227
Pablo Brockmann Veloso, Daniel Zenteno Araos, and José
Luis Pérez Sánchez
Diagnosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
Management Algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227