CC BY
323
Функциональные методы исследования
Клиническая значимость спирометрии
при хронической обструктивной болезни легких
А.В. Черняк
Ограничение воздушного потока - главный патофизиологический критерий хронической обструктивной болезни легких. В статье выясняются причины ограничения воздушного потока, описываются методы измерения скорости воздушного потока. Доказывается, что метод спирометрии позволяет с высокой информативностью проанализировать состояние легочной вентиляции, диагностировать ограничение воздушного потока и оценить его динамику на фоне терапии и с течением времени.
Ключевые слова: хроническая обструктивная болезнь легких, ограничение воздушного потока, спирометрия.
В соответствии с пересмотром 2011 г. Глобальной стратегии диагностики, лечения и профилактики хронической обструктивной болезни легких (Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease (GOLD)) данная патология является заболеванием, которое характеризуется постоянным, обычно прогрессирующим ограничением воздушного потока, связанным с нарастающим хроническим воспалительным процессом в бронхах и легких в ответ на действие частиц или газов [1]. Таким образом, главный патофизиологический критерий хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) - ограничение воздушного потока.
Для того чтобы понять причины, приводящие к ограничению воздушного потока, необходимо рассмотреть упрощенную модель легких, представленную на рис. 1, где легкие являются упругим эластическим баллоном, а дыхательные пути представлены трубкой.
Скорость воздушного потока (V) можно вычислить по формуле
V = ДР/R,
где ДР - градиент давления, или движущее давление; R - сопротивление дыхательных путей.
Движущее давление - это разница между давлением в альвеолах (альвеолярным давлением) и давлением в ротовой полости. В свою очередь альвеолярное давление представляет собой сумму плеврального давления и давления, создаваемого эластической паренхимой легких. Следо-
вательно, воздушный поток зависит от двух параметров, которые тесно связаны друг с другом: альвеолярного давления (паренхима легких) и сопротивления дыхательных путей.
К снижению скорости воздушного потока приводит как увеличение сопротивления дыхательных путей (хроническое воспаление при ХОБЛ вызывает структурные изменения и сужение мелких бронхов), так и деструкция паренхимы (эмфизема). Деструкция легочной паренхимы, также являющаяся результатом воспаления, приводит к потере прикрепления альвеол к мелким бронхам и уменьшению эластической тяги легких; в свою очередь, эти изменения уменьшают способность дыхательных путей оставаться раскрытыми во время выдоха [1]. Степень преобладания того или другого компонента различается у разных больных с ХОБЛ.
В клинической практике скорость воздушного потока измеряют при форсированном выдохе с помощью пневмотахометрии (метод, который в общеврачебной практике обычно называют спирометрией форсированного выдоха или форсированной спирометрией, далее мы будем использовать этот термин). Метод заключается в измерении скорости воздушного потока, современные
}
Александр Владимирович Черняк - канд. мед. наук, зав. лабораторией функциональных и ультразвуковых методов исследования ФГБУ "НИИ пульмонологии" ФМБА России, Москва._
Рис. 1. Упрощенная модель легких. Ральв - альвеолярное давление, V - скорость воздушного потока, Р -атмосферноедавление.
P
P
V
24
Практическая пульмонология | 2014 | № 4
http://atm-press.ru
спирометры позволяют оценивать основные параметры (объем, скорость потока и время) и их взаимосвязь с помощью кривой "объем-время" (спирограммы) и кривой "поток-объем" (КПО). Основными показателями форсированной спирометрии являются форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ), объем форсированного выдоха за 1-ю секунду (ОФВх) и их отношение (ОФВ^ФЖЕЛ). Отношение ОФВ1/ФЖЕЛ является модификацией индекса Тиффно (отношение ОФВ1 к максимальному объему воздуха, который можно вдохнуть после полного спокойного выдоха (ЖЕЛвд)).
Объем форсированного выдоха за 1-ю секунду представляет собой достаточно постоянную долю ФЖЕЛ независимо от размера легких. У здорового человека это отношение составляет 0,75-0,85, но с возрастом скорость выдоха снижается в большей степени, чем объем легких, и отношение несколько уменьшается. У детей, наоборот, скорости воздушных потоков высокие, поэтому отношение ОФВ1/ФЖЕЛ у них, как правило, выше - около 0,90. При снижении скорости воздушного потока время выдоха существенно удлиняется, поэтому ОФВ1 и ОФВ1/ФЖЕЛ снижаются. Форсированная жизненная емкость легких при этом может оставаться неизменной или уменьшаться, но, как правило, в меньшей степени по сравнению с ОФВ1 (рис. 2).
Более простым для интерпретации и информативным является графическое представление результатов в виде КПО, а не спирограммы. Вогнутая форма и пологая нисходящая часть экспираторной кривой "поток-объем" свидетельствуют об обструктивных процессах (рис. 3а). При выраженной обструкции и эмфиземе легких кривая приобретает характерный излом: следующее за пиком резкое снижение скорости экспираторного потока сменяется пологим участком кривой, отражающим экспираторный коллапс дисталь-ных отделов дыхательных путей (рис. 3б).
Для установления диагноза ХОБЛ необходимо применение бронходилататоров и повторное проведение спирометрии. Рекомендуется использовать короткодействующие бронходилата-торы в максимальной разовой дозе:
• для в2-агонистов, например сальбутамола, -400 мкг;
• для антихолинергических препаратов, например ипратропия бромида, - 160 мкг [1].
Можно также использовать комбинацию анти-холинергических препаратов и в2-агонистов короткого действия. Дозированные аэрозольные ингаляторы должны использоваться со спейсером.
Повторное спирометрическое исследование необходимо проводить через 15 мин после инга-
м
е
о
2 3 4 5 6 Время, с
-ФЖЕЛ здорового человека
- ФЖЕЛ больного ХОБЛ
Рис. 2. Спирограмма форсированного выдоха.
(а)
(б)
Рис. 3. Кривые "поток-объем" у больных ХОБЛ. а - "бронхитический тип" (синяя кривая); б -"эмфизематозный тип" (синяя кривая). Черная кривая обозначает должное значение максимальной скорости экспираторного потока при данном объеме легких.
ляции в2-агонистов или через 30-45 мин после ингаляции антихолинергических препаратов или их комбинации с в2-агонистами. Регистрируют максимальные значения как ФЖЕЛ, так и ОФВ1 (выбирают из трех технически приемлемых дыхательных маневров). Отношение ОФВ1/ФЖЕЛ определяют по технически приемлемой кривой, в которой сумма ФЖЕЛ и ОФВ1 является максимальной [1].
Показатель ОФВ1/ФЖЕЛ менее 0,70 после применения бронхорасширяющих препаратов подтверждает наличие ограничения скорости воздушного потока и, следовательно, ХОБЛ [1].
Использование фиксированного значения отношения ОФВ1/ФЖЕЛ для определения ограничения воздушного потока может приводить к гипердиагностике ХОБЛ у лиц пожилого возраста, особенно при болезни легкого течения [2-4]. J.A. Hardie et al. обследовали пожилых людей
РО
ЖЕЛ
РО
оол
ОФВ,
РО ВД 55% 1,9-2,5 Е ИД 2,3-3,0
ОЕЛ ЖЕЛ
100% 4,9-6,4 70% 3,4-4,5 ДО 12% 0,4-0,5
РО
33%
1,1-1,5
ООЛ ООЛ ФОЕ
30% 2,6-3,4
1,5-1,9
Статические объемы легких Динамические объемы легких
Рис. 4. Схематическое изображение статических легочных объемов и емкостей. Под термином "статические легочные объемы" подразумевают объемы легких, измерение которых не зависит от скорости изменения их воздухонаполнения. При этом общий легочный объем (общая емкость легких - ОЕЛ) представляет собой сумму мобилизуемого объема (максимального объема, который человек может вдохнуть или выдохнуть, или жизненной емкости легких (ЖЕЛ)) и немобилизуемого, который остается в легких после максимально глубокого выдоха, или остаточного объема легких (ООЛ). В структуре ОЕЛ выделяют четыре объема (резервный объем вдоха (РОв ), дыхательный объем (ДО), резервный объем выдоха (РОвыд) и ООЛ) и четыре емкости (ЖЕЛ, емкость вдоха (Е ), функциональную остаточную емкость (ФОЕ) и ОЕЛ).
(старше 70 лет), которые никогда не курили и не имели респираторных симптомов, и выявили у 35% этих людей снижение ОФВ1/ФЖЕЛ <0,70. Этот процент увеличивался с возрастом и у лиц старше 80 лет составлял около 50% [2]. Применение нижней границы нормы (НГН) отношения ОФВ1/ФЖЕЛ позволяет существенно снизить процент ошибок при диагностике ХОБЛ: из 2728 лиц старше 45 лет ограничение воздушного потока было выявлено в 10,9% случаев (14,7% среди мужчин и 7,2% среди женщин) при ис-
пользовании НГН и в 15,5% случаев (21,8% среди мужчин и 9,1% среди женщин) при использовании фиксированного значения 0,70 [3]. У лиц старше 65 лет ограничение потока было выявлено в 14,9 и 31,1% случаев соответственно [3]. У молодых людей (младше 45 лет) использование фиксированного значения, наоборот, приводит к гиподиагностике обструктивных нарушений: при анализе 27 307 спирометрических исследований бронхиальная обструкция была выявлена у 322 людей с помощью НГН, но не фиксированного значения, все эти пациенты были моложе 40 лет [4]. Риск ошибочной диагностики ХОБЛ и излишнего лечения конкретных пациентов при использовании критерия ОФВХ/ФЖЕЛ <0,70 не такой высокий, поскольку в клинической практике диагноз устанавливают с учетом соответствующей клинической картины заболевания и анализа факторов риска [1].
При диагностике ХОБЛ необходимо также оценить выраженность ухудшения бронхиальной проходимости. Для классификации степени
Классификация степени тяжести ограничения воздушного потока* [1]
У пациентов с ОФВ1/ФЖЕЛ <0,70
GOLD 1: легкая ОФВ1 >80% от должного
GOLD 2: средней тяжести 50% < ОФВ1 < 80% от должного
GOLD 3: тяжелая 30% < ОФВ1 < 50% от должного
GOLD 4: крайне тяжелая ОФВ1 <30% от должного
* На основании спирометрических данных после ингаляции брон-ходилататора.
Практическая пульмонология | 2014 | № 4
http://atm-press.ru
26
тяжести ограничения воздушного потока при ХОБЛ используют степень отклонения ОФВХ после применения бронхорасширяющих препаратов от должного значения (таблица).
Проведение спирометрии после бронходила-татора необходимо для диагностики и оценки ХОБЛ, но проба не является методом дифференциальной диагностики с бронхиальной астмой и не позволяет прогнозировать течение ХОБЛ. Так, бронходилатационную пробу (с помощью спейсеров ингалировали 400 мкг сальбутамола и 80 мкг ипратропия бромида) проводили трижды у 660 больных с ХОБЛ. Процент больных, реакция у которых была отрицательной, был практически постоянным и составил 58-62% на каждом визите. При этом у 16% больных (п = 103) брон-ходилатационная проба была положительной каждый раз, тогда как у 32% (п = 213) - каждый раз отрицательной [5]. Была выявлена достоверная корреляционная связь между процентным изменением ОФВ1 и исходным ОФВ1 (г = -0,44; р < 0,0001) [5].
Спирометрия форсированного выдоха играет, таким образом, важную роль в диагностике и оценке ХОБЛ, но нужно помнить, что существует лишь слабая корреляция между ОФВ1 и симптомами заболевания, качеством жизни [1]. Поэтому, кроме ограничения воздушного потока, с помощью спирометрии можно, пусть и косвенно, оценить гиперинфляцию легких и наличие "воздушных ловушек". Увеличение сопротивления дыхательных путей и снижение движущего давления замедляет опустошение альвеол и ведет к гиперинфляции легких. Статическая гиперинфляция легких - повышение воздушности легочной ткани вследствие неполного опорожнения альвеол на выдохе. О наличии статической гиперинфляции свидетельствует повышение функциональной остаточной емкости легких (ФОЕ). Тогда как повышение объема, который остается в легких после максимально глубокого выдоха, или остаточного объема легких (ООЛ) является следствием преждевременного закрытия мелких дыхательных путей и задержки воздуха в альвеолах после максимально глубокого выдоха и указывает на наличие "воздушных
ловушек". Спирометрия не позволяет измерить ООЛ и ФОЕ, для этого необходимо применение более сложных и дорогостоящих технологий (например, разведение газов или бодиплетиз-мография). Но спирометрия позволяет оценить динамику этих показателей по изменению ЖЕЛ и инспираторной емкости легких (Евд) соответственно (рис. 4).
При нарастании обструктивных нарушений скорость воздушного потока прогрессивно падает, ФОЕ увеличивается, а Евд синхронно снижается. Было показано, что динамика клинических симптомов (одышка, физическая работоспособность) после применения как ß2-агонистов короткого действия [6], так и анти-холинергических препаратов [7] у больных с ХОБЛ достоверно коррелировала с динамикой степени гиперинфляции, а не со степенью тяжести ограничения воздушного потока. Кроме того, статическая гиперинфляция (отношение Евд/ОЕЛ) является независимым от ОФВ1 фактором, позволяющим предсказать выживаемость пациентов с ХОБЛ [8].
Таким образом, метод спирометрии, обладая простотой и доступностью, позволяет с высокой информативностью проанализировать состояние легочной вентиляции, диагностировать ограничение воздушного потока и оценить его динамику на фоне терапии и с течением времени. Метод не требует больших затрат времени и практически не имеет противопоказаний. Современные спирометры в силу компактности и удобства использования могут применяться в любых учреждениях здравоохранения.
Список литературы
1. Глобальная стратегия диагностики, лечения и профилактики хронической обструктивной болезни легких (пересмотр 2011 г.) / Пер. с англ. под ред. А.С. Белевского. М., 2012.
2. Hardie J.A. et al. // Eur. Respir. J. 2002. V. 20. P. 1117.
3. Hwang Y.I. et al. // J. Korean Med. Sci. 2009. V. 24. P. 621.
4. Aggarwal A.N. et al. // Respir. Care. 2011. V. 56. P. 1778.
5. Calverley P.M. et al. // Thorax. 2003. V. 58. P. 659.
6. Черняк А.В. и др. // Пульмонология. 2003. № 1. С. 51.
7. O'Donnell D.E. et al. // Am. J. Respir. Crit. Care Med. 1999. V. 160. P. 542.
8. Casanova C. et al. // Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2005. V. 171. P. 591.
