Lung function in Norway in the 20th century : Trends, lower limits of normality and overall and specific mortalities

Abstract

Bakgrunn og mål: Lungefunksjon er en markør for generell helse og kan predikere mortalitet. Flere faktorer påvirker måling og tolkning av lungefunksjon i en befolkning. Målet med dette doktorgradsarbeidet var å studere den spirometriske lungefunksjonsutviklingen i den norske befolkningen gjennom det 20. århundret. I tillegg undersøkes forholdet mellom mortalitet og forskjellige lungefunksjonsmønstre, samt betydningen av ulike definisjoner av normal lungefunksjon.

Metoder: Sekulære trender ble undersøkt hos 34.466 individer født mellom 1894 og 1969. Disse deltok i fire populasjonsbaserte undersøkelser mellom år 1965 og 1999. Analysene av mortalitet ble gjort blant 26.091 menn mellom 30 og 46 år gamle, som ble fulgt i 26 år fra 1988–1990. Alle deltakere gjorde en spirometri hvor man målte forsert ekspiratorisk volum første sekund (FEV1) og den forserte vitalkapasiteten (FVC). De viktigste spirometriske mønstrene var obstruksjon (redusert FEV1/FVC), restriksjon (normal FEV1/FVC, redusert FVC), og bevart ratio med nedsatt spirometri (normal FEV1/FVC, redusert FEV1). Analysene ble gjort ved hjelp av lineære blandet effekt-modeller og Cox proporsjonale hasard-modeller med alder, kroppsmasseindeks, røykevaner og utdannelse som kovariater.

Resultater: Gjennomsnittlig spirometrisk lungefunksjon for både menn og kvinner økte med fødselskohortene, særlig for individer født mellom 1894 og 1935. Hovedårsaken til dette mønsteret var antakelig bedrede sosioøkonomiske forhold. Betydningen av metodologiske faktorer for målingen av lungefunksjon falt fra 1965 til 1999.

Obstruktive spirometrimønstre var assosiert med død av lunge/luftveissykdommer og lungekreft. Restriktive spirometrimønstre var assosiert med dødsfall på grunn av diabetes, kardiovaskulær og nevrologisk sykdom, selvmord, og hematologisk kreft. Det var også forskjeller i morbiditet og mortalitet mellom restriktive spirometrimønstre og unormale spirometrimønstre med bevart ratio.

Unormal spirometri, definert med stadig lavere persentilterskler av nedre normalgrense, var relatert til stadig høyere risiko for død. Lokale referanselikninger på 2,5-persentilen hos individer uten luftveissymptomer gav non-superior mortalitetshasard sammenliknet med å bruke 5-persentilen hos individer med luftveissymptomer. Med globale referanselikninger var de tilsvarende tersklene ved 5- og 10-persentilene.

Konklusjoner: Sekulære trender kan påvirke måling av lungefunksjon over tid, og dette kan affisere diagnoser og behandling av lungesykdom. Mens luftveisobstruksjon hovedsakelig er relatert til død av lunge-/luftveissykdommer, er spirometrisk restriksjon hovedsakelig relatert til ekstrapulmonal mortalitet. Forskjellige terskler for nedre normalgrense ved spirometri kan brukes avhengig av pre-test-sannsynlighet for sykdom, men samtidig må en ta stilling til hvilken referanselikning som brukes.

Background and Aim: Lung function is a marker of general health and a predictor of mortality. Several factors can affect its measurement and interpretation at a population level. The aim of this thesis was to study secular trends in spirometry values of Norwegian subjects during the 20th century and the relationship of different spirometric patterns and definitions of normality with mortality.

Methods: The study of secular trends was conducted in 36,466 subjects born between 1894 and 1969 who participated in four general population surveys performed between 1965 and 1999. The mortality analyses were conducted in 26,091 30–46 years-old men examined in 1988–1990 and followed for 26 years. All subjects underwent spirometry with measurement of forced expiratory volume in the 1st second (FEV1) and forced vital capacity (FVC). The main spirometric patterns studied were: obstructive (reduced FEV1/FVC), restrictive (normal FEV1/FVC, reduced FVC), and preserved ratio impaired spirometry (normal FEV1/FVC, reduced FEV1). Linear mixed effects models and Cox proportional hazard models were used for data analysis, with age, body mass index, smoking habits, and education as covariates.

Results: The average spirometry values of both men and women have increased with birth cohort in Norway, especially for subjects born between 1894 and 1935, likely due to improved socio-economic conditions. The influence of methodological factors on the measurement of lung function has decreased from 1965 to 1999.

An obstructive spirometric pattern was predominantly related to mortality for respiratory disease and lung cancer. A restrictive spirometric pattern was predominantly related to mortality for diabetes, cardiovascular disease, neurological disease, suicide, and hematological cancer. Different profiles of morbidity and mortality were also observed between restrictive spirometric pattern and preserved ratio impaired spirometry pattern.

Spirometric abnormalities defined with increasingly lower percentile thresholds of the lower limit of normal were related to increasingly higher hazard of mortality. With local reference equations, the use of the 2.5th percentile to define spirometric abnormalities in subjects without respiratory symptoms resulted in non-superior mortality hazard compared to the use of the 5th percentile in subjects with respiratory symptoms. With global reference equations, corresponding thresholds would be the 5th and the 10th percentile.

Conclusions: Secular trends might affect the measurement of lung function over time and this can impact the diagnosis and management of lung disease. While airflow obstruction is predominantly related to respiratory mortality, spirometric restriction is predominantly related to extra-pulmonary mortality. Different thresholds of the lower limit of normal could be used in spirometry depending on the pre-test risk of disease, but their choice is to be considered together with the fit of reference equations.