CC BY
298
УДК 616.24-073.173
ВЗГЛЯД В БУДУЩЕЕ ИЛИ РЕАЛИИ НАСТОЯЩЕГО: РЕФЕРЕНСНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ В СПИРОМЕТРИИ
Е. А. Андреева1, М. А. Похазникова2, О. Ю. Кузнецова2, Я.-М. Дегриз3 ТБОУ ВПО «Северный государственный медицинский университет» Минздрава России, Архангельск,
Россия
2ГБОУ ВПО «Северо-Западный государственный медицинский университет им. И. И. Мечникова»
Минздрава России, Санкт-Петербург, Россия 3Католический университет, Лёвен, Бельгия
LOOKING AHEAD OR REALITY: REFERENCE VALUES IN SPIROMETRY
E. A. Andreeva1, M. A. Pokhaznikova2, O. Y. Kuznetsova2, J.-M. Degryse3 Northern State Medical University, Arkhangelsk, Russia 2North-Western State University named after I. I. Mechnikov, St. Petersburg, Russia
3Universite Catholique de Louvain, Belgium
© Коллектив авторов, 2012 г.
Спирометрия является ключевым методом для выявления обструктивных нарушений вентиляции. В статье обсуждаются критерии, на основании которых определяют нормальные значения спирометрических показателей, различные системы должных величин, понятие нижней границы нормы. Ключевые слова: спирометрия, должные величины, нижняя граница нормы.
Spirometry is the key method for the detection of airway obstruction. This article discusses the criteria by which the normal values of spirometric indices are defined and introduces the concept of the lower limit of norm (LLN) to define age-related cut-off values.
Keywords: spirometry, predicted values, the lower limit of normal.
Спирометрия является самым распространенным методом функциональной диагностики обструктивных заболеваний легких, прежде всего — хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ). Глобальная стратегия по диагностике, лечению и профилактике хронической обструктивной болезни легких (GOLD — Global Initiative for Obstructive Lung Disease) отводит спирометрии важную роль в выявлении нарушений проходимости дыхательных путей, что является необходимым условием диагностики ХОБЛ, и определении степени тяжести обструкции [1]. Ключевым вопросом интерпретации результатов исследования остается выбор критерия для определения нижней границы нормальных значений спирометрических показателей, что позволяет отграничить норму от патологических нарушений.
В большинстве случаев под нормой понимают среднее значение показателя, полученное при его измерении в большой группе здоровых лиц. Обычно в медицине для оценки полученного показателя его необходимо сопоставить с нормой. Однако для оценки показателей спирометрии такой подход невозможен, так как их нормальные значения существенно различаются у людей раз-
ного пола, возраста, роста и этнических групп [2]. Поэтому для каждого показателя рассчитывают норму в зависимости от этих условий. Такая норма, являющаяся ожидаемой величиной показателя для здорового некурящего человека данного пола, роста и возраста, получила название «должной» величины (в англоязычной литературе — «predicted») [2]. Соответствующую должную величину по полу, возрасту и росту в каждом конкретном случае принимают за 100%, а полученную при спирометрии выражают в процентах по отношению к должной.
Расчет должных величин проводят с помощью уравнения, которое связывает среднее значение показателя, полученное при изучении выборки здоровых некурящих лиц, с возрастом, полом и ростом конкретного пациента по формуле
K X рост (м) + К2 X возраст (годы) + b,
где К — коэффициент по росту, К2 — коэффициент по возрасту, b — свободный член уравнения регрессии.
Все необходимые для расчета коэффициенты можно найти в специальных таблицах, прилагаемых к каждой системе должных величин.
Существует несколько десятков систем должных величин (Knudson, Европейского общества угля и стали — ЕССБ и др.). Система должных величин, принятая в России, была разработана Р. Ф. Клементом и соавт. (1984) и рекомендована Министерством здравоохранения СССР [3].
Все системы должных величин имеют свои ограничения, когда рост или возраст пациента выходят за рамки допустимого диапазона [4]. Так, должные величины Р. Ф. Клемента могут использоваться у лиц в возрасте от 18 до 70 лет. Экстраполирование результатов за пределы используемой системы должных величин не рекомендуется, поэтому иногда используют другие системы, например Knudson, которая позволяет оценивать результаты у людей старше 70 лет.
Когда мы измеряем показатели в большой группе индивидуумов одного и того же возраста, пола и роста, мы получаем его нормальное (Гауссово) распределение и можем рассчитать среднее значение и стандартное отклонение. Кривая нормального распределения любого показателя подразумевает, что в интервал, где величина признака колеблется в пределах двух стандартных отклонений (ББ), попадает 95% индивидуумов. Таким образом, для 95% «нормальной» популяции их показатель ОФВ1 расположен в интервале между -1,96 х а и + 1,96 х а, где 1,96 — цифровое выражение двух ББ, а — сигма — значение стандартного отклонения. Этот интервал называют доверительным. Получается, что 5% здоровых индивидуумов популяции будут иметь значения ОФВ1, отличающиеся от заданного доверительного интервала (ДИ). Таким образом, 2,5% индивидуумов будут иметь крайние положительные значения, а 2,5% — крайние отрицательные значения.
ДИ могут быть разными. В оценке функции внешнего дыхания принято использовать 90% ДИ. Формула его расчета:
ДИ 90% = ц ± 1,64а,
где ц — это среднее значение, а а — стандартное отклонение (рис. 1).
I— 68% —I
- 95%-
-99,7%-
Рис. 1. Доверительные интервалы (ДИ) при нормальном распределении. Адаптировано из: Petrie A., Sabin C. Medical Statistics at a glance. — 2005 [5]
Для расчета границы нормы должной величины любого спирометрического показателя используют показатель «стандартное отклонение остатков», в англоязычной литературе — RSD (residual standard deviation). RSD — это «эквивалент» стандартного отклонения нормального распределения и допустимая ошибка измерения всех значений показателя.
Например, определим границы нормы должной величины для показателя значения ОФВг Примерно 90% измерений ОФВ1 имеют значения в интервале М ± 1,645 х RSD, где М — среднее измеренное значение в выборке, которое принимают в качестве должного значения, RSD — стандартное отклонение остатков. Поэтому для ОФВ1 нижнюю и верхнюю границу нормы (НГН и ВГН) соответственно можно определить следующим образом:
НГН = должное значение - 1,645 х RSD ВГН = должное значение + 1,645 х RSD
Тогда 5% популяции будут иметь показатели ниже нормы и соответственно столько же (5%) — выше нормы. На рис. 2 представлена НГН для показателя ОФВ1/ФЖЕЛ.
5 процентиль
Рис. 2. Значение ОФВ/ФЖЕЛ (FEV/FVC), ниже которого находятся показатели 5% здоровых сверстников (обозначено стрелкой). Адаптировано из: Quanjer P. H. et al. — ERJ. — 2012 [6]
Показатель НГН можно автоматически рассчитать, используя специальную программу (www. spirxpert.com) [7]. Программа включает в себя более 70 систем должных величин. Программа позволяет рассчитать отношение ОФВ/ФЖЕЛ и нижнюю границу нормы для показателей ОФВр ФЖЕЛ, отношения ОФВуЖЕЛ. К сожалению, эта программа не включает в себя систему должных значений по Р. Ф. Клементу. Однако, используя вышеприведенную формулу и зная значения RSD для каждого показателя, мы можем рассчитать нижнюю границу нормы для любого спирометрического показателя. В таблице приведены значения коэффициентов по росту и возрасту, величина RSD для мужчин и женщин. Величина RSD отличается в различных системах должных величин.
Согласно критериям GOLD, снижение ОФВ: ниже 80% от должной величины является критерием обструктивных нарушений. На основании
вышеизложенного понятно, что индивидуальная норма у людей имеет широкий диапазон значений. Это означает, что для конкретного человека его индивидуальная норма может находиться на уровне нижней границы нормы для требуемого показателя.
На примере определим нижнюю границу нормы показателя ОФВ1 для мужчины, рост которого 180 см и возраст 30 лет, используя систему должных величин Р. Ф. Клемента и данные из таблицы. Сначала рассчитаем должную величину ОФВ1:
ОФВ1 = 4,3 х 1,8 + (-0,029) х 30 + (-2,423) = 4,45 (л),
где 4,3 — К1 (коэффициент по росту), 1,8 — рост (м), 0,029 — К2 (коэффициент по возрасту), 30 — возраст (годы), 2,423 — Ь (свободный член уравнения регрессии).
Теперь рассчитаем нижнюю границу нормы (НГН) ОФВ1 для этого человека:
НГН для ОФВ1 = 4,45 - 1,645 х 0,54 = 3,56 (л),
где 4,45 — должное значение ОФВ1, 0,54 — ИББ (стандартное отклонение остатков).
Проведем аналогичные расчеты должного значения ОФВ1 и НГН для мужчины того же роста (180 см), но уже в возрасте 70 лет:
должное ОФВ1 :
4,3 х 1,8 - 0,029 х 70 - 2,423 : 3,28 (л).
Теперь определим НГН для ОФВ1:
ОФВ1 = 3,28 - 1,645 х 0,54 = 2,39 (л).
Итак, сравним:
80% от должной величины ОФВ1 для мужчины ростом 180 см в возрасте 30 лет составит 4,45 х 0,8 = 3,56 (л), что совпадает с НГН.
80% от должной величины ОФВ1 для мужчины ростом 180 см в возрасте 70 лет составит 3,28 х 0,8 = 2,62 (л), в то время как НГН равна 2,39 (л).
Таким образом, НГН для показателя ОФВ1 у мужчины ростом 180 см в возрасте 70 лет составит 73% от должной величины, а не 80%.
Приведенные расчеты наглядно демонстрируют, что использование фиксированного значения ОФВ1 (80% от должной величины) для определения НГН может вести к гипердиагностике обструктив-ных нарушений у лиц пожилого возраста. Это видно на рис. 3, где представлено значение НГН для ОФВ1 у женщин в зависимости от роста и возраста [8]. Нижняя граница нормы ОФВ1 находится ниже фиксированного значения (80% от должной величины) у женщин старше 45 лет. Кроме того, значения ОФВ1 особенно отличаются у женщин старшего возраста разного роста. Наименьший показатель отмечается у пожилых низкорослых женщин.
Возраст (годы)
Рис. 3. Нижняя граница нормы для показателя ОФВ1 у женщин разного роста и возраста. По горизонтальной оси указан возраст (годы), по вертикальной — значение ОФВ1 (% от должного). Пунктирная линия — ОФВ1 = 80% от должного. Адаптировано из: Johns D. P., Pierce R. Pocket guide to spirometry. — 2011 [8]
В современной редакции GOLD критерием выявления обструктивных нарушений является снижение отношения ОФВуФЖЕЛ ниже 0,70 (или 70%). Однако в международных и в российских документах в настоящее время отмечается, что использование в качестве нижней границы нормы для фиксированного значения отношения ОФВуФЖЕЛ может вести к гипердиагностике (ложноположи-
тельным результатам) ХОБЛ у пожилых лиц, никогда не куривших и не имеющих характерных клинических симптомов, и значительному количеству ложноотрицательных результатов (к гиподиа-гностике ХОБЛ) у людей моложе 45 лет, особенно при легком течении заболевания [1, 9]. График (рис. 4) демонстрирует снижение с возрастом НГН отношения ОФВ1/ФЖЕЛ у никогда не куривших
74
72
7U
/
в iS
-i №
t
z, 64
#
■3 f>2
Ml
Я
DaiHBII» I МГЧ'.|ЧГ1| ВК I HKfe
JO
О,™
4<J
НН&МНЧ ipUHIIlil III<|I4U
DolEMllki.IU1 J HUifiLHul UU1 UK*
№ № SO DO
Возраст (годы)
11ГН
Рис. 4. Недостатки использования фиксированного значения для определения вентиляционных нарушений (НГН — нижняя граница нормы). Адаптировано из: Mannino D. M., Buist A. S., Vollmer W. M. Chronic obstructive pulmonary disease in the older
adult: what defines abnormal lung function? // Thorax. — 2007 [10]
женщин [10]. Темная затененная область отражает показатели пожилых женщин, у которых может быть «потенциальная гипердиагностика» ХОБЛ, светлая область — молодых, у которых может быть «потенциальная гиподиагностика» ХОБЛ.
Таким образом, одним из способов сведения к минимуму риска неправильной диагностики ХОБЛ служит не использование фиксированного значения ОФВуФЖЕЛ, а определение нижней границы этого показателя [11].
Подтвердим высказывание примером. Рассчитаем должное значение показателя ОФВ^ФЖЕЛ и его нижнюю границу нормы у женщины 65 лет ростом 170 см.
Должное значение ОФВ/ФЖЕЛ = (-6,7) X 1,70 + (-0,170) X 65 + 100,7 = 78,26 (%),
где -6,7 — К (коэффициент по росту), 1,70 — рост (м), -0,170 — К2 (коэффициент по возрасту), 65 — возраст (годы), 100,7 — Ь (свободный член уравнения регрессии).
НГН для ОФВ1/ФЖЕЛ = должное - 1,645 X 7,38 = 78,26 - 12,1 = 66,16 (%).
Таким образом, у женщины 65 лет ростом 170 см критерием обструкции будет значение ОФВ1/ ФЖЕЛ ниже 66, а не 70%.
В 2012 г. Глобальной инициативой по функции легких (GLI — The Global Lung Function Initiative) было разработано и опубликовано первое всеобъемлющее референсное уравнение для спирометрии [6]. Это уравнение применимо для определения должных значений и их нижней границы нормы у пациентов любой расы в возрасте от 3 до 95 лет [6]. Это может служить мировым стандартом для интерпретации результатов теста спирометрии. Использование этого уравнения — значительный шаг вперед, который может обеспечить интерпретацию результатов спирометрии пациентам всех возрастов во всем мире по единому стандарту. Однако широкое применение этого уравнения будет зависеть от того, как скоро оно будет внедрено в программное обеспечение спирометров.
Таблица
Формулы должных величин для легочных объемов и показателей форсированного выдоха
для лиц старше 18 лет
Показатель Пол Возраст, лет Коэффициент Коэффициент Среднее квадратичное отклонение RSD
Рост, м Возраст, лет
ЖЕЛ муж 18-25 5,8 0,085 -6,908 0,62
25-70 5,8 -0,029 -4,063
жен 18-25 3,8 0,029 -3,190 0,51
25-70 3,8 -0,017 -2,043
ФЖЕЛ муж 18-25 5,8 0,079 -6,940 0,66
25-70 5,8 -0,030 -4,188
жен 18-25 3,8 0,021 -3,096 0,54
25-70 3,8 -0,019 -2,093
Таблица (окончание)
ПОС муж 18-25 8,0 0,129 -7,502 1,54
25-70 8,0 -0,046 -3,130
жен 18-25 4,7 0,029 -1,464 1,22
25-70 4,7 -0,031 0,033
МОС75 муж 18-25 8,3 0,129 -8,960 1,64
25-70 8,3 -0,040 -4,738
жен 18-25 4,3 0,021 -1,226 1,28
25-70 4,3 0,034 0,152
МОС50 муж 18-25 5,7 0,093 -6,126 1,42
25-70 5,7 -0,040 -2,802
жен 18-25 3,5 0,021 -1,488 1,16
25-70 3,5 -0,033 -0,135
МОС25 муж 18-25 2,7 0,014 -2,274 0,78
25-70 2,7 -0,020 -1,422
жен 18-25 1,3 0,007 0,206 0,69
25-70 1,3 -0,027 1,051
СОС25-75 муж 18-25 4,2 0,043 -3,286 1,09
25-70 4,2 -0,036 -1,312
жен 18-25 2,8 0,007 -0,734 1,05
25-70 2,8 -0,033 0,267
ОФВ1 муж 18-25 4,3 0,043 -4,222 0,54
25-70 4,3 -0,029 -2,423
жен 18-25 2,9 0,014 -1,896 0,45
25-70 2,9 -0,021 -1,019
ОФВ1/ФЖЕЛ муж 18-25 -5,0 -0,570 105,060 7,89
25-70 -5,0 -0,170 95,050
жен 18-25 -6,7 -0,290 103,682 7,38
25-70 -6,7 -0,170 100,700
ОЕЛ муж 18-25 7,9 0,138 -10,239 1,00
25-70 7,9 -0,009 -6,564
жен 18-25 5,3 0,060 -5,094 0,65
25-70 5,3 -3,594
ФОЕ муж 18-25 4,0 0,069 -5,157 0,60
25-70 4,0 -0,004 -3,332
жен 18-25 2,7 0,030 -2,629 0,48
25-70 2,7 -1,879
ОО муж 18-25 2,1 0,053 -3,328 0,52
25-70 2,1 0,020 -2,503
жен 18-25 1,5 0,031 -1,902 0,44
25-70 1,5 0,017 -1,552
ОО/ОЕЛ муж 18-70 0,330 16,000 5,00
жен 18-70 0,330 18,000 5,00
Литература
1. The Global Strategy for the Diagnosis, Management and Prevention of COPD, Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease (GOLD) 2011 // Available from: http://www.goldcopd.org. — Последний визит на сайт 1.12.2012 г.
2. Унифицированная методика проведения и оценки функционального исследования механических свойств аппарата вентиляции человека: Метод. пособие для врачей / Подгот. В. К. Кузнецова и др. — Изд. перераб. и доп. — СПб., 1996. — 54 с.
3. Клемент Р. Ф., Зильбер Н. А. Функционально-диагностические исследования в пульмонологии: Методические рекомендации. — СПб., 1993. — 47 с.
4. Сахно Ю. Ф., Дроздов Д. В., Ярцев С. С. Исследование вентиляционной функции легких: Учебно-методическое пособие // М.: РУДН, 2005. — 84 с.
5. Petrie A., Sabin C. Medical Statistics at a glance //Blackwell Publishing, 2005. — 2nd ed. — 157 p.
6. Quanjer P. H., Stanojevic S., Cole T. J., Baur X., Hall G. L., Culver B., Enright P. L., Hankinson J. L., Ip M. S. N., Zheng J., Stocks J. and the ERS Global Lung Function Initiative. Multi-ethnic reference values for spirometry for the 3-95 year age range: The Global Lung Function 2012 Equation // ERJ. — 2012. — Vol. 40. — P. 1324-1343.
7. Swanney M. P., Ruppel G., Enright P. L., Pedersen O. F. et al. Using the lower limit of normal for the FEV1/FVC ratio reduces the misclassification of airway obstruction // Thorax. — 2008; 63:1046-1051.doi:10.1136/thx.2008.098483.
8. Johns D. P., Pierce R. Pocket guide to spirometry. — McGraw-Hill Australia, Sydney. — 2011. — 137 p.
9. Функциональная диагностика в пульмонологии: Практическое руководство / Под ред. акад. РАМН А. Г. Чу-чалина. — М.: Атмосфера, 2010. — 192 с.
10. Mannino D. M., Buist A. S., Vollmer W. M. Chronic obstructive pulmonary disease in the older adult: what defines abnormal lung function? // Thorax. — 2007. — 62:237-41.
11. Miller M. R., Quanjer P. H., Swanney M. P., Ruppel G., Enright P. L. Interpreting lung function data using 80% predicted and fixed thresholds misclassifies more than 20% of patients // Chest. — 2011. — Vol. 139. — № 1. — P. 52-59.
Авторы:
Андреева Елена Александровна — доцент кафедры семейной медицины и внутренних болезней ГБОУ ВПО «Северный государственный медицинский университет» Минздрава России, Архангельск
Похазникова Марина Александровна — доцент кафедры семейной медицины ГБОУ ВПО «Северо-Западный государственный медицинский университет им. И. И. Мечникова» Минздрава России, Санкт-Петербург
Кузнецова Ольга Юрьевна — заведующий кафедрой семейной медицины ГБОУ ВПО «Северо-Западный государственный медицинский университет им. И. И. Мечникова» Минздрава России, Санкт-Петербург
Дегриз Ян-Мари — профессор Лёвенского католического университета, Лёвен, Бельгия
Адрес для контакта: Андреева Елена Александровна — klmn.69@maiLru; тел (факс): 8 (8182) 65 5194
