CC BY
988
Особенности исследования функции внешнего дыхания у детей и подростков
О.Ф. Лукина
Функциональное обследование органов дыхания широко используется у детей и подростков. Начиная с возраста 6 лет с этой целью возможно применение практически всех методов, за исключением исследования диффузионной способности легких. Наряду с этим такие методы, как бронхофонография и импульсная осциллометрия, чаще других используются в педиатрии независимо от возраста. Наиболее востребованным методом, как и у взрослых, является спирометрия, однако в педиатрической практике имеются особенности как ее проведения, так и оценки полученных результатов.
Ключевые слова: дети, функция внешнего дыхания, спирометрия.
Оценке функционального состояния органов дыхания уделяется большое внимание в клинической практике. Знание показателей функции внешнего дыхания (ФВД) важно как для постановки диагноза и определения степени тяжести заболевания, так и для выбора лечебных программ. Динамическое наблюдение за больными с повторными проведениями исследования ФВД позволяет вносить изменения в лечение, прогнозировать течение и даже исход заболевания. Широкое внедрение функциональных методов исследования органов дыхания, особенно спирометрии, последовало после принятия Национальной программы "Бронхиальная астма у детей. Стратегия лечения и профилактика" в 1997 г.
Основной задачей исследования ФВД у большинства пациентов является установление нарушений вентиляционной способности легких, среди которых доминируют обструктивные, т.е. вызванные изменениями прохождения воздуха по трахеобронхиальному дереву. Реже диагностируются рестриктивные или ограничительные нарушения вследствие изменения растяжимости легочной ткани. В отличие от взрослых в детском возрасте продолжаются рост и развитие бронхо-легочных структур. Этим объясняется тот факт, что даже при наличии хронических заболеваний органов дыхания благодаря высоким компен-
Ольга Федоровна Лукина - докт. мед. наук, профессор, врач отделения функциональной диагностики, гл. науч. сотр. отделения клинической физиологии ФГБУ "Национальный медицинский исследовательский центр детской гематологии, онкологии и иммунологии им. Дмитрия Рогачева" МЗ РФ, Москва. Контактная информация: [email protected]
саторным возможностям нарушения функции легких зачастую отсутствуют. Так, у детей, страдающих тяжелой бронхиальной астмой (БА), нередко определяются нормальные функциональные показатели.
Необходимость в диагностике нарушений функции дыхания может возникать уже в первые месяцы после рождения. Так, у преждевременно рожденных младенцев с экстремально низкой массой тела не успевает развиться система сурфактанта, и им нередко требуется искусственная вентиляция легких. У таких детей часто возникает бронхолегочная дисплазия. В этот период жизни пригодны к использованию методы, в основе которых лежит анализ спокойного дыхания: бронхофонография, детская бо-диплетизмография (baby body plethysmography), импульсная осциллометрия (ИОМ). Именно эти методы востребованы у детей до 5 лет.
Следует отметить, что дети, перенесшие в неонатальном периоде заболевания органов дыхания, составляют группу риска по формированию хронической патологии бронхолегочной системы и развитию БА.
Начиная с возраста 5-6 лет дети способны выполнять различные дыхательные маневры, и у них становится возможным проведение спирометрии, бодиплетизмографии и других методов.
Бодиплетизмография
Детская бодиплетизмография (бодиплетизмо-графия для детей раннего возраста) в настоящее время используется редко. Метод требует применения препаратов для медикаментозного сна, поскольку во время его проведения происходит
кратковременное перекрытие потока, маленькие дети при естественном сне просыпаются, так как не могут сделать выдох, и активно сопротивляются дальнейшему исследованию (плачут, совершают движения). Детская бодиплетизмография позволяет оценить такие показатели, как частота дыхания, дыхательный объем, бронхиальное сопротивление и внутригрудной объем.
Метод анализа спокойного дыхания можно использовать у детей в естественном сне или при спокойном поведении во время бодрствования. Анализируют частоту дыхания и дыхательный объем, продолжительность вдоха, выдоха и всего дыхательного цикла, отношение времени вдоха ко времени выдоха, объем выдоха в точке пикового потока, минутную вентиляцию легких и ряд других показателей. Полученные данные позволяют прогнозировать развитие БА [1, 2].
Наиболее полную характеристику вентиляционной способности легких возможно получить при исследовании структуры общей емкости легких (ОЕЛ) методом бодиплетизмографии. Этот метод позволяет одновременно с исследованием ОЕЛ оценить бронхиальное сопротивление, а с помощью специального внутрипищеводного зонда определить эластические свойства легких [3, 4]. Методики проведения этих исследований такие же, как у взрослых, имеются лишь возрастные ограничения: дети старше 6 лет способны делать необходимые максимальные спокойные вдох и выдох. Нами разработаны уравнения для вычисления должных величин показателей бодиплетизмографии, значения их воспроизводимости, средние значения у здоровых детей и подростков. Для определения границ нормы и патологии можно использовать процентильное распределение показателей [5].
Бронхофонография
В основе метода бронхофонографии лежит электронный акустический анализ дыхательных звуков. При помощи специального датчика высокой чувствительности регистрируются дыхательные шумы в широком диапазоне частот, включая те, которые не выявляются при аускультации легких, но имеют важную диагностическую ценность. Появление волновых колебаний на частотах более 5000 Гц свидетельствует о наличии обструктивных нарушений в респираторной системе [6]. Данные компьютерного анализа паттерна дыхания в частотном или временном отображении, результаты сравнения паттернов в динамике заболевания позволяют врачу объективно охарактеризовать вентиляционную функцию легких и оценить эффективность проводимого лечения [7].
Импульсная осциллометрия
Импульсная осциллометрия - метод оценки проходимости дыхательных путей с помощью специального приспособления, генерирующего поток форсированных (навязанных) осцилляций с частотой колебаний от 5 до 35 Гц (импульсов), которые накладываются на дыхание пациента, попадая через измерительную часть устройства в дыхательные пути.
В выдыхаемом потоке измеряются давление (Р) и объемная скорость (V) осцилляций. Их отношение представляет собой общий дыхательный импеданс: Zrs = P/V. Общий дыхательный импеданс состоит из резистивного импеданса (R^-резистанса) и реактивного сопротивления (X^-реактанса). Резистанс характеризует неэластическое фракционное сопротивление, тогда как реактанс - сумму эластического и инерционного сопротивления. В указанном диапазоне частот Rrs имеет обратную зависимость от частоты осцилля-ций и уменьшается от 5 до 35 Гц. В реактансе (Xrs) эластическая часть сопротивления представлена отрицательными величинами, а инерционная -положительными. Точка перехода реактанса из отрицательных значений в положительные называется резонансной частотой (Frs). Регистрация параметров ИОМ осуществляется трижды при спокойном дыхании пациента в течение 40-60 с, реже дольше (до получения воспроизводимых маневров). Метод ИОМ может использоваться у детей начиная с 2,5 года [8, 9].
В отличие от взрослых бронхиальное сопротивление у детей сильно зависит от роста ребенка и по мере взросления и увеличения роста значимо снижается независимо от метода диагностики.
Спирометрия
Наиболее востребованным и доступным методом для исследования ФВД как у взрослых, так и у детей остается спирометрия - регистрация кривой поток-объем форсированной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ). Краткость исследования, визуальный контроль выполнения маневра форсированного выдоха, компьютерная обработка результатов, в том числе сравнительный анализ разных по времени исследования показателей, делают этот метод незаменимым при проведении различных функциональных тестов.
Форсированный выдох (спирометрию) способны выполнять некоторые дети уже в возрасте 3 лет, причем с помощью программы анимации они лучше выполняют форсированный выдох, отказываясь при этом дышать против осцилляций при ИОМ. Однако должные значения параметров спирометрии для этого возраста отсутствуют, мы рассчитываем величины методом обратной
Выдох
Рис. 1. Кривая поток-объем у здорового ребенка. Здесь и на рис. 2-6: пунктиром обозначена норма.
и
"ч
м о ей о И
Выдох
I I_|_I_|_
О У,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0
Вдох
Объем, л - 1-я попытка -а- 2-я попытка
Рис. 2. Кривая поток-объем при рестриктивных нарушениях.
экстраполяции разработанных нами должных величин. При выборе лучшей кривой поток-объем следует ориентироваться на воспроизводимость. Полученные значения параметров используют при повторном исследовании для сравнения и оценки их динамики в процессе лечения.
К особенностям проведения спирометрии у детей также относится время выдоха ФЖЕЛ. В международных и отечественных рекомендациях указано время выдоха для детей до 10 лет не менее 3 с, для детей старше 10 лет - 6 с (как у взрослых). При выборе должных значений чаще всего ссылаются на данные А. Zapletal а1., однако в этом исследовании перед пациентами не ставили задачу выдыхать в течение определенного времени. В тот период детям давали указания "выдохнуть как можно сильнее и быстрее", обращая при этом внимание на полноту выдоха (достижение плато при окончании выдоха) [10].
Достижение необходимой длительности выдоха требует терпения и затрат времени как от специалиста, так и от ребенка, при этом количество попыток существенно увеличивается. Однако несомненно, что при проведении клинических исследований лекарственных препаратов следует выполнять спирометрию с одинаковыми условиями.
Оценка полученных показателей у детей отличается от таковой у взрослых [11]. У детей при диагностике нарушений акцент делается не на снижении объема форсированного выдоха за 1-ю секунду (ОФВХ), а на анализе всей кривой с учетом всех скоростных показателей (таблица) [12].
Анализ показателей кривой поток-объем позволяет выявить нарушения бронхиальной проходимости, определить степень тяжести этих нарушений, а также уровень поражения: нарушения проходимости мелких (или перифери-
ческих) бронхов, крупных (или центральных) бронхов или генерализованные нарушения. Начальная часть кривой поток-объем характеризует проходимость центральных дыхательных путей. Снижение показателей ОФВХ, пиковой скорости выдоха и максимальной объемной скорости выдоха на уровне 25% ФЖЕЛ (МОС25) при хорошей воспроизводимости кривой свидетельствует о нарушении проходимости крупных бронхов. Уменьшение МОС50 и МОС75 и скоростных показателей (СОС25-75 и СОС75-85 - средняя объемная скорость на участках 25-75 и 75-85% ФЖЕЛ соответственно) характерно для нарушения проходимости периферических дыхательных путей. Генерализованная обструкция характеризуется снижением всех показателей, уменьшением площади под кривой, увеличением времени выдоха, а в выраженных случаях и уменьшением ФЖЕЛ. При сопоставлении клинических симптомов с результатами функ-
Границы нормы и градации патологических отклонений показателей кривой поток-объем (в % от должного значения)
Показатель Границы нормы Градации патологических отклонений
умеренные значительные
ФЖЕЛ >80 79-65 <65
ОФВ1 >81 80-66 <66
ПСВ >71 70-47 <47
МОС25 >74 73-51 <51
МОС50 >72 71-48 <48
МОС75 >62 61-27 <27
СОС25-75 >71 70-45 <45
СОС75-85 >54 53-13 <13
Время выдоха <154 155-195 >195
Обозначения: МОС25, МОС50 и МОС75 - максимальная объемная скорость выдоха на уровне 25, 50 и 75% ФЖЕЛ соответственно; ПСВ -пиковая скорость выдоха; СОС2575 и СОС75-85 - средняя объемная скорость на участках 25-75 и 75-85% ФЖЕЛ соответственно.
ционального обследования пациентов была отмечена хорошая информативность разработанных критериев.
Визуальная оценка кривой поток-объем форсированного выдоха дает представление о наличии и характере нарушений ФВД. На рис. 1-6 представлены кривые поток-объем форсированного выдоха в норме (см. рис. 1), при рестрик-тивном синдроме (см. рис. 2), при умеренных и значительно выраженных нарушениях бронхиальной проходимости и при обструкции с выраженной гиперинфляцией легких.
При минимальных и умеренных нарушениях отмечается снижение скоростных показателей только на уровне периферических бронхов (см. рис. 3), тогда как при выраженных нарушениях потоки снижены во всех точках кривой поток-объем, что указывает на генерализованное нарушение бронхиальной проходимости (см. рис. 4). Резко выраженные нарушения сопровождаются снижением ФЖЕЛ вследствие значительного увеличения остаточного объема и гиперинфляции легких (см. рис. 5, 6).
Бронходилатационный тест
Проведение тестов с ингаляционными брон-холитиками позволяет решить вопрос об обратимости выявленной (или скрытой) обструкции дыхательных путей. Эти тесты широко используются у детей как при БА, так и при хронической неспецифической патологии легких. Для правильного выполнения теста и оценки его результатов необходимо до начала исследования отменить проводимую терапию: Р2-агонисты короткого действия - за 6 ч, Р2-агонисты длительного действия - за 12 ч, пролонгированные теофилли-ны - за 24 ч.
При исходном исследовании функции легких у детей важно обращать внимание на воспроизводимость показателей: разница между максимальным и минимальным значениями показателей ОФВх и ФЖЕЛ не должна превышать 5%. В случае большего их разброса дальнейшая оценка прироста показателей будет затруднительна и необъективна.
В то же время повторное выполнение маневра форсированного выдоха может индуцировать
к о я о И
Выдох
/ Е
/ / /
[/ 1 1 1 ---1 1 1
- 0,5 1,0 3,0 3,5 4,0
- Вдох
Объем, д
Рис. 3. Кривая поток-объем при умеренном нарушении проходимости периферических бронхов.
к о я о 1=1
Выдох
=1_I I_1_
0,5 1,0 1,5 2,0/ 2,5 3,0 3,5 4,0
Вдох Объем, д
Рис. 4. Кривая поток-объем при генерализованных, умеренно выраженных нарушениях бронхиальной проходимости.
Выдох
]_I_I_I_--!■
5 1,0 1М 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0
Рис. 5. Кривая поток-объем при выраженных, комбинированных вентиляционных наруше-
Выдох
0/ 1,5 2,0 2,5 3,0
Вдох
Объем,л
Рис. 6. Кривая поток-объем при выраженной гиперинфляции легких ("зуб акулы" у пациента с муковисцидозом).
бронхиальную обструкцию от спирометрии, т.е. последовательное ухудшение показателей бронхиальной проходимости, даже у пациентов с первоначально высокими показателями. Появление этого феномена служит противопоказанием для проведения бронхопровокационных тестов и тестов с физической нагрузкой.
На сегодняшний день нет единых указаний на конкретный бронхолитик, так же как нет стандартов дозировки препаратов. В Федеральных клинических рекомендациях Российского респираторного общества по использованию метода спирометрии для взрослых пациентов рекомендуют использовать короткодействующие Р2-агонисты (сальбутамол) в дозе 4 ингаляции по 100 мкг с интервалом 30 с при помощи дозированного аэрозольного ингалятора с использованием спейсера. Через 15-20 мин выполняют повторную спирометрию [13]. При проведении пробы с М-холинолитиком максимально ингали-руют 4 дозы по 40 мкг с повторным выполнением спирометрии через 30-40 мин.
В педиатрической практике используют следующие дозы препаратов: сальбутамол и фенотерол/ипратропий у детей до 7 лет - 1 ингаляция, старше 7 лет - 2 ингаляции; форадил и ипратропий - 1 ингаляция независимо от возраста. Ингаляции сальбутамола и феноте-рола/ипратропия у всех детей проводят при помощи спейсера или небулайзера. Дозированные аэрозольные ингаляторы у детей можно использовать лишь в случае невозможности осуществления выдоха через нос.
У подростков старше 12 лет при установленном диагнозе БА бронходилатационная проба проводится так же, как у взрослых (400 мкг сальбутамола через спейсер).
Тест с бронхолитиком проводится независимо от исходных значений показателей спирометрии: при нормальных показателях его также проводят. Положительный тест с бронхолитиком у детей, страдающих БА, с исходно нормальными показателями спирометрии свидетельствует о неполном контроле заболевания.
Увеличение ОФВХ на 12% и более по сравнению с исходным значением у детей предлагают оценивать как положительный тест с бронхоли-тиком. Однако 12% прирост может колебаться у детей и подростков в зависимости от исходной величины ОФВХ от 120 до 600 мл и более, так как размах значений ОФВ1 очень велик. Поэтому мы предлагаем проводить оценку ответа на ингаляцию бронхолитика по абсолютному приросту величины ОФВХ более 180 мл, что составляет 1,96 о воспроизводимости. По-видимому, при оценке увеличения ОФВ1 более чем на 7% (1,96 о вос-
производимости показателя) количество положительных ответов возрастет, особенно у детей младшего возраста.
Таким образом, исследование ФВД возможно у детей и подростков при помощи многих существующих методов. Набор этих методов зависит от принадлежности и оснащенности медицинского учреждения (поликлиника, диагностический центр, специализированное отделение больницы). В то же время некоторые методические вопросы функционального обследования органов дыхания у детей ждут своего решения.
Список литературы
1. Алтунин В.В. Особенности респираторного паттерна и диагностическая информативность флоуметрии спокойного дыхания у детей первого года жизни: Дис. ... канд. мед. наук. М.; 2012.
2. Намазова-Баранова Л.С., Турти Т.В., Давыдова И.В., Кожевникова О.В., Алтунин В.В. Флоуметрия спокойного дыхания у детей первого года жизни. Методические рекомендации. М.: ПедиатрЪ; 2012. 32 с.
3. Черняк А.В., Савушкина О.И. Бодиплетизмография. В кн.: Легочные функциональные тесты: от теории к практике. Под ред. Савушкиной О.И., Черняка А.В. М.: Фирма Стром; 2016: 39-62.
4. Каменева М.Ю. Исследование эластических свойств легких в клинической практике. Практическая пульмонология 2017;1:58-63.
5. Лукина О.Ф. Функция внешнего дыхания у здоровых детей. В кн.: Физиология роста и развития детей и подростков: теоретические и клинические вопросы. Под ред. Баранова А.А., Щеплягиной Л.А. М.: Гэотар-Медиа; 2006.
6. Компьютерная бронхофонография респираторного цикла. Под ред. Геппе Н.А., Малышева В.С. М.: Медиа Сфера; 2016. 108 с.
7. Фурман Е.Г., Корюкина И.П., Пономарева М.С., Теплых С.В. Оценка вентиляционной функции легких у детей дошкольного возраста. Пособие для врачей. Пермь; 2008.
8. Лукина О.Ф., Фастовская А.М., Хан М.А., Середа Е.В., Симонова О.И., Тарасова О.В. Импульсная осциллометрия в оценке нарушений дыхания у детей с хроническими заболеваниями легких. Вопросы диагностики в педиатрии 2010;3:24-8.
9. Кирюхина Л.Д., Антонова Е.А., Желенина Н.А. Использование импульсной осциллометрии для оценки функции дыхания при респираторной патологии у детей и взрослых. Методические рекомендации. СПб., 2003.
10. Zapletal A, Samánek M, Paul T. Funkce dychaciho ustroji u deti a mladistvych. Praga: Osveta; 1984. 456 p.
11. Pellegrino R, Viegi G, Brusasco V, Crapo RO, Burgos F, Casa-buri R, Coates A, van der Grinten CP, Gustafsson P, Hankin-son J, Jensen R, Johnson DC, MacIntyre N, McKay R, Miller MR, Navajas D, Pedersen OF, Wanger J. Interpretative strategies for lung functional tests. European Respiratory Journal 2005 Nov;26(5):948-68.
12. Савельев Б.П., Ширяева И.С. Функциональные параметры системы дыхания у детей и подростков. Руководство для врачей. М.: Медицина; 2001. 232 с.
13. Чучалин А.Г., Айсанов З.Р., Чикина С.Ю., Черняк А.В., Калманова Е.Н. Федеральные клинические рекомендации Российского респираторного общества по использованию метода спирометрии. Пульмонология 2014;6:11-24.
Pulmonary Function Tests in Children and Adolescents
O.F. Lukina
Pulmonary function tests are widely used in children and adolescents. Almost all methods can be used from the age of 6 years except for diffusive capacity of the lung. Such methods as bronchophonography and pulse oscillometry are more often used in pediatrics regardless of age. As in adults spirometry is the most popular method in pediatrics with some features of methodology and result interpretation. Key words: children, pulmonary function test, spirometry.
Серия Российского респираторного общества
Интенсивна?! терапия в пульмонологии: Монографии Под ред. С.И. Авдеева
(Серия Российского респираторного общества; гл. ред. серии А.Г. Чучалин)
Двухтомная монография фундаментальной серии Российского респираторного общества обобщает накопленный мировой и отечественный опыт по всему кругу проблем, связанных с интенсивной терапией в пульмонологии. В первом томе представлены разделы, рассматривающие дыхательную недостаточность (ДН), ургентную кислородотерапию, применение инвазивной и неинвазивной вентиляции легких при ДН, ингаляционную терапию, интенсивную терапию при обострении хронической обструктивной болезни легких, астматическом статусе, остром респираторном дистресс-синдроме, тяжелой вне-больничной и нозокомиальной пневмонии. Во втором томе рассмотрены проблемы интенсивной терапии при аспирационной пневмонии и аспирационных синдромах, тяжелых формах гриппа, травмах грудной клетки, сепсисе, острой ДН при неинфекционных диффузных паренхиматозных заболеваниях легких, особенности интенсивной терапии при тромбоэмболии легочных артерий, кровохарканье и легочном кровотечении, плевральных выпотах, пневмотораксе, ДН при нервно-мышечных заболеваниях и многое другое. Т. 1, 304 а, ил. Т. 2. 312 с., ил.
Для пульмонологов, терапевтов, хирургов, реаниматологов, клиницистов и врачей общей практики.
российское респирлгот
ФУНКЦИС УЛЬНАЯ
ДИАГК ЧКА В ПУЛЬМОНС 1ГИИ
Функциональная диагностика в пульмонологии: Монография Под ред. З.Р. Айсанова, А.В. Черняка (Серия Российского респираторного общества; гл. ред. серии А.Г. Чучалин)
Монография фундаментальной серии Российского респираторного общества обобщает накопленный мировой и отечественный опыт по всему кругу проблем, связанных с функциональной диагностикой в пульмонологии. Излагаются физиологические основы каждого метода исследования легочной функции и особенности интерпретации результатов. Обобщен международный опыт использования и интерпретации различных методов функциональной диагностики легочных заболеваний, в том числе сравнительно мало применяемых в нашей стране, но крайне необходимых при диагностике функциональных тестов: измерение легочных объемов, оценка диффузионной способности легких и силы дыхательной мускулатуры, внелабораторные методы определения толерантности больных с бронхолегочной патологией к физической нагрузке и т.п. 184 с., ил., табл.
Для пульмонологов, терапевтов, врачей общей практики, семейных врачей, а также для специалистов по функциональной диагностике.
Эти и другие книги издательства "Атмосфера" вы можете купить на сайте http://atm-press.ru
или по телефону: (495) 730-63-51
