CC BY
44
Хроническая обструктивная болезнь легких
DOI: 10.24412/2409-6636-2023-12873
Функциональная диагностика хронической обструктивной болезни легких
А.В. Черняк
Рассмотрены вопросы патофизиологии хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ), современные возможности функциональных методов исследования системы дыхания при ХОБЛ. Описаны характерные изменения показателей легочных функциональных тестов при ХОБЛ.
Ключевые слова: хроническая обструктивная болезнь легких, спирометрия, функциональная диагностика.
Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) является распространенным заболеванием во всем мире и представляет глобальную медико-социальную и экономическую проблему во всех промышленно развитых странах [1]. Основным патофизиологическим критерием ХОБЛ является ограничение воздушного потока - обструкция дыхательных путей (ДП) [1]. При ХОБЛ обструкция ДП вызвана сочетанием заболевания периферических, или мелких, ДП (МДП) (которое приводит к увеличению сопротивления ДП) и эмфиземы легких (которая приводит к деструкции эластических структур) [1]. Степень преобладания того или другого компонента патологических изменений органов системы дыхания при ХОБЛ различается у разных больных. Кроме того, эти изменения не всегда происходят одновременно и могут развиваться с разной скоростью во времени [1].
Хроническое воспаление при ХОБЛ вызывает структурные изменения легочной ткани, а также сужение МДП, т.е. ДП диаметром <2 мм. За счет деструкции эластических волокон межальвеолярных перегородок происходит снижение эластической тяги легких. Эти нарушения не позволяют ДП оставаться раскрытыми во время выдоха [1]. У пациентов с ХОБЛ было выявлено уменьшение количества МДП, что также может способствовать обструкции ДП и развитию
Александр Владимирович Черняк - канд. мед. наук, зав. лабораторией функциональных и ультразвуковых методов исследования ФГБУ "Научно-исследовательский институт пульмонологии" ФМБА России; врач функциональной диагностики отделения функциональной и ультразвуковой диагностики ГБУЗ "Городская клиническая больница им. Д.Д. Плетнева" Департамента здравоохранения города Москвы. Контактная информация: achi2000@mail.ru
мукоцилиарной дисфункции [2]. Одной из причин уменьшения количества МДП может быть дисанапсис - несоответствие между объемом ДП и объемом легких [1]. В совокупности все эти изменения ограничивают воздушный поток, снижают объем форсированного выдоха за 1-ю секунду (ОФВх) и отношение ОФВх к форсированной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ), способствуют возникновению "воздушной ловушки" и гиперинфляции легких.
Согласно международным рекомендациям GOLD (Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease - Глобальная инициатива по хронической обструктивной болезни легких), при соответствующей клинической картине для подтверждения диагноза ХОБЛ необходимо установить наличие не полностью обратимого ограничения воздушного потока (измеренное с помощью спирометрии отношение ОФВ^ФЖЕЛ после максимальной бронходилатации должно быть <0,7) [1]. В современных рекомендациях подчеркивается, что у некоторых пациентов могут наблюдаться структурные изменения легочной ткани (например, эмфизема) и/или функциональные нарушения (такие как наличие "воздушной ловушки", легочной гиперинфляции, снижение диффузионной способности легких и/или быстрое снижение ОФВх) без обструкции ДП (ОФВуФЖЕЛ >0,7 после максимальной бронходилатации). Для обозначения такого состояния предложили использовать термин "пред-ХОБЛ". У таких пациентов, а также у лиц с низкими показателями спирометрии и сохранным отношением ОФВ^ФЖЕЛ (PRISm - preserved ratio impaired spirometry (после максимальной бронходилатации ОФВ^ФЖЕЛ >0,7 и ОФВх <80% от референсного (должного) значения))
возможно в дальнейшем развитие обструкции [1]. Для уточнения тактики ведения таких пациентов необходимы уточняющие исследования.
Таким образом, для установления диагноза ХОБЛ необходимо использование бронхолити-ков и повторное проведение спирометрии, соответствующее критериям качества [3]. Величина показателя ОФВ1/ФЖЕЛ после применения бронхорасширяющих препаратов <0,7 подтверждает наличие ограничения скорости воздушного потока и, следовательно, ХОБЛ (при соответствующей клинической картине) [1].
Использование фиксированного значения ОФВ1/ФЖЕЛ 0,7 в качестве нижней границы нормы (НГН) для определения обструкции ДП может приводить к гипердиагностике ХОБЛ у лиц пожилого возраста, особенно при болезни легкого течения [4-6]. J.A. Hardie et al. обследовали пожилых людей (старше 70 лет), которые никогда не курили и не имели респираторных симптомов, и выявили у 35% обследованных снижение ОФВ1/ФЖЕЛ <0,7. Количество таких лиц увеличивалось с возрастом и в группе старше 80 лет составляло около 50% [4].
Применение индивидуального расчетного значения НГН ОФВ1/ФЖЕЛ позволяет существенно снизить процент ошибок при диагностике ХОБЛ. Программное обеспечение современных спирометров позволяет выводить на экран и/или протокол исследования для каждого пациента НГН и/или z-оценку; НГН соответствует z-оценке, равной -1,645. Так, среди 2728 обследованных в группе лиц старше 45 лет обструкция ДП была выявлена в 10,9% случаев (у 14,7% мужчин и 7,2% женщин) при использовании расчетной НГН и в 15,5% случаев (у 21,8% мужчин и 9,1% женщин) при использовании фиксированного значения 0,7 в качестве НГН ОФВ1/ФЖЕЛ, а в группе лиц старше 65 лет - в 14,9 и 31,1% случаев соответственно [5].
В работе A.N. Aggarwal et al. также было продемонстрировано, что использование фиксированного значения ОФВ1/ФЖЕЛ <0,7 в качестве функционального показателя обструкции ДП обусловливает гипердиагностику у лиц среднего и пожилого возраста и недооценку наличия об-структивных нарушений вентиляции у молодых лиц [6]. Таким образом, авторы пришли к выводу, что для оценки отклонения от нормы отношения ОФВ1/ФЖЕЛ целесообразно использовать НГН (или z-оценку), рассчитанную по соответствующему референсному уравнению.
Риск ошибочной диагностики ХОБЛ и назначения необоснованного лечения конкретным пациентам при использовании критерия ОФВ1/ФЖЕЛ <0,7 тем не менее не такой высо-
Рис. 1. Петли поток-объем у больных ХОБЛ (синяя кривая): а - бронхитический тип; б - эмфизематозный тип. Черная кривая обозначает должное значение максимальной скорости экспираторного потока при данном объеме легких.
кий, поскольку в клинической практике диагноз устанавливают с учетом соответствующей клинической картины заболевания и данных анализа факторов риска [1].
При оценке ХОБЛ необходимо также определить выраженность ухудшения бронхиальной проходимости. Для классификации степени тяжести обструкции ДП при ХОБЛ используют степень отклонения ОФВХ от должного значения после применения бронхорасширяющих препаратов (таблица).
При интерпретации результатов спирометрии важно проводить не только количественный анализ ее показателей, но и качественный анализ кривых поток-объем форсированного выдоха. Вогнутая форма и пологая нисходящая часть экспираторной петли поток-объем свидетельствуют об обструктивных процессах (рис. 1а). При выраженной обструкции и эмфиземе легких кривая приобретает характерный изгиб: резкое снижение скорости экспираторного потока, следующее за пиком, сменяется пологим участком кривой, отражающим экспираторный коллапс дистальных отделов ДП (рис. 1б).
Общеизвестно, что ХОБЛ - это заболевание, которое характеризуется частично обратимой обструкцией ДП [1]. Тем не менее у значительной части пациентов с ХОБЛ может наблюдаться
Классификация степени тяжести обструкции ДП при ХОБЛ на основании спирометрических данных после ингаляции бронхолитика у пациентов с ОФВ1/ФЖЕЛ <0,7 [1]
Обструкция ДП Степень тяжести ОФВ1, % от должного
GOLD 1 Легкая >80
GOLD 2 Средняя 50 < ОФВ1 < 80
GOLD 3 Тяжелая 30 < ОФВ1 < 50
GOLD 4 Крайне тяжелая <30
выраженный положительный бронходилатаци-онный ответ [7]. Поэтому положительная реакция при бронходилатационном тесте не может служить методом дифференциальной диагностики между ХОБЛ и бронхиальной астмой.
Таким образом, форсированная спирометрия играет важную роль в диагностике ХОБЛ, при оценке степени тяжести обструктивных нарушений и при длительном наблюдении пациентов с ХОБЛ. Однако надо принимать во внимание, что существует слабая корреляция ОФВХ с симптомами заболевания и качеством жизни больных ХОБЛ.
Как было указано выше, ключевым местом обструкции у пациентов с ХОБЛ являются МДП, а именно воспаление, отек и снижение проходимости [1]. Были выявлены корреляционные связи дисфункции МДП (ДМДП) с восприятием одышки и качеством жизни у пациентов с ХОБЛ [8]. Дисфункция МДП приводит к сужению их просвета вплоть до полного закрытия, следствием чего является задержка воздуха в альвеолах ("воздушная ловушка") и неравномерное распределение вентиляции. Поэтому тесты, которые позволяют оценить эти изменения, могут быть полезными в клинической практике для выявления и количественной оценки ДМДП.
Одним из методов функциональной диагностики, который в отличие от спирометрии позволяет диагностировать ДМДП, является метод форсированных осцилляций, или его модификация - импульсная осциллометрия. Это неинва-зивный метод изучения механических свойств легких, основанный на анализе отраженных дыхательным аппаратом человека навязанных извне колебаний (осцилляций) в виде импульсов, подающихся специальным устройством - звуковым генератором. Каждый импульс содержит полный спектр анализируемых частот в диапазоне, существенно превышающем частоту спонтанного дыхания человека, - от 5 до 35 Гц. Импульсная осциллометрия позволяет измерять общее дыхательное сопротивление, или дыхательный импеданс и его составляющие: фрикцион-
ное сопротивление (Игз) и сумму эластического и инерционного сопротивлений системы дыхания (Хга). Сопротивление Кгз при частоте 5 Гц (или общее сопротивление Игз5) отражает сопротивление внегрудных, центральных ДП и МДП, тогда как Кгз при частоте 20 Гц (или центральное сопротивление Кгз20) - сопротивление внегрудных и центральных внутригрудных ДП 1-й генерации. Как известно, в норме сопротивление МДП невелико, поэтому и разница между Кгз5 и Кга20 незначительна, т.е. не существует частотной зависимости сопротивления. При ДМДП сопротив-
ление Rrs при низких частотах существенно возрастает и снижается с повышением частоты ос-цилляций, возникает частотная зависимость Rrs (Rrs5 - Rrs20 >0,07 кПа с/л), что дает возможность оценить сопротивление МДП [9]. Частота встречаемости ДМДП у пациентов с ХОБЛ возрастает по мере прогрессирования заболевания. Так, при вентиляционных нарушениях легкой степени (GOLD 1) ДМДП была выявлена у 57% пациентов, при GOLD 2 - у 87% и при тяжелых обструк-тивных нарушениях вентиляции (GOLD 3-4) - у 100% [10]. Для диагностики ДМДП также используют такие показатели импульсной осцил-лометрии, как Xrs при частоте 5 ГЦ (Xrs5), площадь под кривой X (AX) и резонансная частота
(FJ [Н].
Для оценки наличия "воздушной ловушки" и степени ее выраженности у больных ХОБЛ в клинической практике используют бодиплетиз-мографию - метод, который позволяет измерить функциональную остаточную емкость легких (ФОЕ) и определить общую емкость легких (ОЕЛ) и остаточный объем легких (ООЛ). При выявлении обструкции ДП с помощью спирометрии увеличение ООЛ и его доли в структуре ОЕЛ (ООЛ/ОЕЛ) позволяет судить о наличии и степени выраженности "воздушной ловушки". Кроме того, было показано, что гиперинфляция легких (увеличение ФОЕ) является независимым фактором, позволяющим предсказать снижение толерантности к физической нагрузке и выживаемость пациентов с ХОБЛ [12, 13]. В ряде научных публикаций было продемонстрировано, что динамика клинических симптомов (одышка, физическая работоспособность) после применения как Р2-агонистов, так и антихолинергических препаратов у больных ХОБЛ статистически значимо коррелировала с динамикой гиперинфляции легких, а не со степенью тяжести об-структивных нарушений [14-16]. Однако в повседневной клинической практике измерение статических объемов при проведении бронходи-латационного теста не получило широкого распространения, что обусловлено более высокой вариабельностью этих параметров по сравнению с ОФВХ и отсутствием четких критериев положительной реакции. При интерпретации показателей бодиплетизмографии не менее важным является оценка бронхиального сопротивления (Raw). При выраженной обструкции не только увеличивается угол наклона петли специфического Raw, но и появляется характерное булавовидное расширение на выдохе (рис. 2), свидетельствующее о наличии "воздушной ловушки".
В последние годы возобновился интерес к методу вымывания азота при множественном ды-
Рис. 2. Петля специфического Raw у больного с эмфиземой легких и выраженной обструкцией ДП.
хании (ВАМД). Технический прогресс сделал эту методику более доступной и менее трудоемкой, что позволило внедрить ВАМД в повседневную клиническую практику для оценки неравномерности вентиляции легких и диагностики ДМДП. Параметры, получаемые с помощью ВАМД, такие как LCI (lung clearance index - индекс легочного клиренса), MR1 и MR2 (moment ratio - отношение моментов), S , и S . (индек-
' cond acm v ^
сы неравномерности распределения вентиляции в проводящей и в респираторной зонах соответственно), могут использоваться для оценки тяжести ХОБЛ [17].
Важное место в диагностическом алгоритме у больных ХОБЛ занимает диффузионный тест. Измерение диффузионной способности легких (Dl - в российской и американской терминологии, тогда как в европейских странах этот показатель чаще обозначают как трансфер-фактор - TL) является клинически информативным методом определения легочного газообмена -способности легких переносить кислород из альвеолярного газа в кровь. В клинической практике наибольшее распространение для измерения Dl получил метод одиночного вдоха газовой смеси, содержащей оксид углерода (DLco), с задержкой дыхания. Снижение показателя DLco помогает идентифицировать больных с эмфиземой [18]. Кроме того, нарушение DL является статистически значимым фактором риска летальности пациентов с ХОБЛ [19, 20]. Измерение DL также показано больным ХОБЛ с одышкой, несоразмерной тяжести обструкции.
Кроме того, при исследовании DLco информативным является такой параметр, как альвеолярный объем (VA), который характеризует площадь газообмена и определяется по разведению инертного газа. При одновременном выполнении бодиплетизмографии и диффузионного теста с помощью параметра VA/ОЕЛ можно судить о равномерности вентиляции. Было отмечено, что у больных ХОБЛ с выраженной неравномерно-
стью вентиляции (V^/ОЕЛ <0,8) после проведения реабилитационных программ наблюдалось менее значимое улучшение физической работоспособности по сравнению с пациентами, у которых V^/ОЕЛ составляло >0,8 [21].
Таким образом, современные методы функциональной диагностики позволяют проводить комплексную диагностику функции системы дыхания и дифференциальную диагностику ХОБЛ, а также мониторировать течение заболевания и своевременно прогнозировать его обострение.
Список литературы
1. Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease. Global strategy for prevention, diagnosis and management of COPD: 2023 report. Available from: https://goldcopd.org/2023-gold-report-2/ Accessed 2023 Oct 03.
2. McDonough JE, Yuan R, Suzuki M, Seyednejad N, Elliott WM, Sanchez PG, Wright AC, Gefter WB, Litzky L, Coxson HO, Paré PD, Sin DD, Pierce RA, Woods JC, McWil-liams AM, Mayo JR, Lam SC, Cooper JD, Hogg JC. Small-airway obstruction and emphysema in chronic obstructive pulmonary disease. The New England Journal of Medicine 2011 Oct;365(17):1567-75.
3. Министерство здравоохранения; Российское респираторное общество; Российская ассоциация специалистов функциональной диагностики; Российское научное медицинское общество терапевтов. Методические рекомендации. Спирометрия. Год утверждения (частота пересмотра): 2023 (пересмотр каждые 3 года). М., 2023. 64 с. Доступно по: https://www.spulmo.ru/obrazovatelnye-resursy/federalnye-klinicheskie-rekomendatsii/ Ссылка активна на 03.10.2023.
4. Hardie JA, Buist AS, Vollmer WM, Ellingsen I, Bakke PS, M0rkve O. Risk of over-diagnosis of COPD in asymptomatic elderly never-smokers. The European Respiratory Journal 2002 Nov;20(5):1117-22.
5. Hwang YI, Kim CH, Kang HR, Shin T, Park SM, Jang SH, Park YB, Kim CH, Kim DG, Lee MG, Hyun IG, Jung KS. Comparison of the prevalence of chronic obstructive pulmonary disease diagnosed by lower limit of normal and fixed ratio criteria. Journal of Korean Medical Science 2009 Aug;24(4):621-6.
6. Aggarwal AN, Gupta D, Agarwal R, Jindal SK. Comparison of the lower confidence limit to the fixed-percentage method for assessing airway obstruction in routine clinical practice. Respiratory Care 2011 Nov;56(11):1778-84.
7. Prentice HA, Mannino DM, Caldwell GG, Bush HM. Significant bronchodilator responsiveness and "reversibility" in a population sample. COPD 2010 Oct;7(5):323-30.
8. Haruna A, Oga T, Muro S, Ohara T, Sato S, Marumo S, Kinose D, Terada K, Nishioka M, Ogawa E, Hoshino Y, Hi-rai T, Chin K, Mishima M. Relationship between peripheral airway function and patient-reported outcomes in COPD: a cross-sectional study. BMC Pulmonary Medicine 2010;10:10.
9. Crisafulli E, Pisi R, Aiello M, Vigna M, Tzani P, Torres A, Ber-torelli G, Chetta A. Prevalence of small-airway dysfunction among COPD patients with different GOLD stages and its role in the impact of disease. Respiration 2017;93(1):32-41.
10. Черняк А.В., Савушкина О.И., Пашкова Т.Л., Крюков Е.В. Диагностика дисфункции малых дыхательных путей у пациентов с хронической обструктивной болезнью легких. Альманах клинической медицины 2020;48(5):307-15.
11. Postma DS, Brightling C, Baldi S, Van den Berge M, Fab-bri LM, Gagnatelli A, Papi A, Van der Molen T, Rabe KF, Siddiqui S, Singh D, Nicolini G, Kraft M; ATLANTIS study group. Exploring the relevance and extent of small airways dysfunction in asthma (ATLANTIS): baseline data from a pro-
spective cohort study. The Lancet. Respiratory Medicine 2019 May;7(5):402-16.
12. Aalstad LT, Hardie JA, Espehaug B, Thorsen E, Bakke PS, Eagan TML, Frisk B. Lung hyperinflation and functional exercise capacity in patients with COPD - a three-year longitudinal study. BMC Pulmonary Medicine 2018 Dec;18(1):187.
13. Neder JA, Alharbi A, Berton DC, Alencar MC, Arbex FF, Hi-rai DM, Webb KA, O'Donnell DE. Exercise ventilatory inefficiency adds to lung function in predicting mortality in COPD. COPD 2016 Aug;13(4):416-24.
14. Черняк А.В., Авдеев С.Н., Пашкова Т.Л., Айсанов З.Р. Бронходилатационный тест у больных с хронической об-структивной болезнью легких. Пульмонология 2003;1:51-6.
15. Di Marco F, Sotgiu G, Santus P, O'Donnell DE, Beeh KM, Dore S, Roggi MA, Giuliani L, Blasi F, Centanni S. Long-acting bronchodilators improve exercise capacity in COPD patients: a systematic review and meta-analysis. Respiratory Research 2018;19(1):18.
16. O'Donnell DE, Lam M, Webb KA. Spirometric correlates of improvement in exercise performance after anticholinergic therapy in chronic obstructive pulmonary disease. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine 1999 Aug;160(2):542-9.
17. Liu B, Zhou Q, He B. [The application of multiple breath nitrogen washout in chronic obstructive pulmonary disease.] Zhon-ghua Jie He He Hu Xi Za Zhi 2015 Jul;38(7):492-6.
18. Nambu A, Zach J, Schroeder J, Jin GY, Kim SS, Kim YI, Schnell C, Bowler R, Lynch DA. Relationships between diffusing capacity for carbon monoxide (DLoo), and quantitative computed tomography measurements and visual assessment for chronic obstructive pulmonary disease. European Journal of Radiology 2015 May;84(5):980-5.
19. Rose L, Prins KW, Archer SL, Pritzker M, Weir EK, Misial-ek JR, Thenappan T. Survival in pulmonary hypertension due to chronic lung disease: influence of low diffusion capacity of the lungs for carbon monoxide. The Journal of Heart and Lung Transplantation 2019 Feb;38(2):145-55.
20. Balasubramanian A, Kolb TM, Damico RL, Hassoun PM, McCormack MC, Mathai SC. Diffusing capacity is an independent predictor of outcomes in pulmonary hypertension associated with chronic obstructive pulmonary disease. Chest 2020 Aug;158(2):722-34.
21. Santus P, Radovanovic D, Balzano G, Pecchiari M, Raccanel-li R, Sarno N, Di Marco F, Jones PW, Carone M. Improvements in lung diffusion capacity following pulmonary rehabilitation in COPD with and without ventilation inhomogeneity. Respiration 2016;92(5):295-307.
Functional Diagnostics of Chronic Obstructive Pulmonary Disease
A.V. Chernyak
The problems of pathophysiology of chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and modern possibilities of functional methods for assessment of pulmonary function in COPD are discussed. Typical features of pulmonary function tests in COPD are presented.
Key words: chronic obstructive pulmonary disease, spirometry, functional diagnostics.
