Исследование функциональной остаточной ёмкости лёгких методом вымывания азота при множественном дыхании и методом диффузионной способности лёгких у больных с бронхиальной астмой и хронической обструктивной болезнью лёгких

Актуальность / Relevance

Функциональная остаточная ёмкость лёгких (ФОЕ) — это объём, остающийся в лёгких после спокойного выдоха. У здорового человека этот объём составляет около 3 литров. Особенностью ФОЕ является сохранение баланса между эластичностью лёгочной ткани и напряжением грудной клетки в процессе дыхания. Таким образом, ФОЕ уникален тем, что он одновременно является и объёмом, и связан непосредственно с двумя структурами дыхания [1].

ФОЕ — это количество воздуха в лёгких человека в самой низкой точке дыхательного объёма (ДО), где дыхательный объём — это объём воздуха, который человек обычно вдыхает и выдыхает. Очевидно, ФОЕ — это объём лёгких, состоящий из суммы нескольких лёгочных объёмов, поэтому его нельзя измерить напрямую с помощью спирометрии, его необходимо рассчитать, т. к. ФОЕ представляет собой комбинацию резервного объёма выдоха (РО_выд) и остаточного объёма лёгких (ООЛ). Остаточный объём — это количество воздуха, остающегося в лёгких после максимального выдоха [2]. Остаточный объём никогда не может быть выдохнут; таким образом, его нельзя измерить с помощью спирометрии, именно оставшийся воздух в лёгких не позволяет альвеолам сомкнуться. Резервный объём выдоха (РО_выд) — это количество воздуха, которое может быть выдохнуто с усилием после пассивного выдоха. Следовательно, ФОЕ может быть представлен в виде уравнения [3–5]:

ФОЕ = ООЛ + PO_выд

Уменьшение объёма лёгких приводят к снижению ФОЕ, что приводят к уменьшению напряжения альвеол и сужению дыхательных путей, а это в свою очередь приводит к увеличению их сопротивления, и дальнейшее снижение ФОЕ может в конечном счёте привести к образованию шунтов и ателектазов. Кроме этого, ФОЕ создаёт запас кислорода, т. к. остаточный объём воздуха в лёгких обеспечивает кислородный обмен, и этот запас кислорода и ФОЕ очень важны, например, при анестезиологических манипуляциях. Но кроме, снижения ФОЕ, есть патологические состояния, повышающие уровень ФОЕ. Из-за снижения эластичности и упругости лёгочной ткани увеличивается значение ФОЕ, к таким заболеваниям сопровождающимся изменениями эластичности лёгочной ткани можно отнести эмфизему.

Функциональная остаточная ёмкость лёгких может быть измерена при помощи различных тестов. Традиционным стандартизированным методом измерения ФОЕ является бодиплетизмография. Метод вымывания азота при множественном дыхании (ВМД) является альтернативным тестом для определения ФОЕ. Кроме метода ВМД существует ещё один вариант измерения ФОЕ — метод диффузионной способности лёгких, хотя измерение ФОЕ является не основной задачей данного метода [6].

Цель исследования / The purpose

Целью исследования была сравнительная оценка значений показателя ФОЕ, измеренного методом диффузионного теста и методом вымывания азота при множественном дыхании у больных с бронхиальной астмой и хронической обструктивной болезнью лёгких.

Материалы и методы / Materials and methods

Проводили наблюдательное поперечное исследование. Были проанализированы результаты обследования двух групп пациентов.

Группа 1: включала 30 пациентов БА 3–4 степени тяжести — 13 мужчин (43,4 %) и 17 женщин (56,6 %); средний возраст составлял 50,6 ± 4,3 года в стадии стихающего обострения.

Группа 2: включала 30 пациентов с ХОБЛ среднетяжёлого течения — 13 мужчин (43,4 %) и 17 женщин (56,6 %), средний возраст составлял 50,6 ± 4,3 года.

Измерение функциональной остаточной ёмкости лёгких проводили методом ВМД и методом измерения диффузионной способности лёгких. Исследование проводили с помощью диагностической системы Power Cube Diffusion HansHorn (Германия) 2022 г. выпуска. Все диагностические процедуры были выполнены в один и тот же день, одним и тем же врачом. Все пациенты подписывали информированное согласие на проведение исследования.

Диффузионный тест проводили методом однократного вдоха газовой смеси, содержащей 0,25 % моноксида углерода (СО), 18 % гелия (He), 19 % кислорода (О₂) и 62,75 % азота (N₂), с задержкой дыхания и коррекцией полученных данных по уровню гемоглобина (D LCOc). Диффузионный тест проводился в соответствии с рекомендациями Американского торакального общества (англ. American Thoracic Society; АТS) и Европейского респираторного общества (англ. European Respiratory Society; ERS) в 2017 г. [7]. Должные значения параметров исследования были рассчитаны в соответствии с рекомендациями стандарта АТS/ERS, 2022 г. [8].

Исследование равномерности лёгочной вентиляции проводили методом ВМД согласно рекомендациям АТS/ERS 2013 г. [7]. Для каждого пациента регистрировали среднее значение не менее 3 повторных технически удовлетворительных измерений (разброс значений которых был менее 5 %) [9].

Статистический анализ и визуализация полученных данных проводились с использованием среды для статистических вычислений R 4.3.0 (R Foundation for Statistical Computing, Вена, Австрия).

Описательные статистики представлены в виде абсолютной и относительной частот для категориальных переменных и медианы (нижний квартиль (Q1); верхний квартиль (Q3)) для количественных. Проверка данных на нормальность распределения признака показала отсутствие нормальности распределения. Для сравнения групп в отношении количественных показателей использовался тест Манна-Уитни, в отношении категориальных — точный тест Фишера. Для сравнения показателей в динамике (сравнения парных выборок) использовались тест Вилкоксона и тест Мак-Немара в случае количественных и категориальных переменных, соответственно. Для сравнения количественных показателей с константой использовался одновыборочный тест Вилкоксона. Различия считали статистически значимыми при значении p <0,05. Для оценки согласованности результатов измерения ФОЕ, полученных двумя разными методами, использовали метод Бланда — Альтмана.

Результаты / Results

Среди пациентов с БА статистически значимых отличий между оценками ФОЕ (%), полученными с использованием диффузионного теста и метода вымывания азота выявлено не было (медианная разница составила –2 % (–13 %; 9,8 %), p = 0,681) (рис. 1). Также не было выявлено статистически значимых отличий между оценками ФОЕ (л), полученными с использованием этих методов (медианная разница составила –0,06 (–0,38; 0,38) л, p = 0,837) (рис. 2).

При использовании статистического анализа Бланда-Альтмана, было зарегистрировано смещение (систематический компонент разницы между методами) значений ФОЕ (%), полученных с использованием метода вымывания азота относительно диффузионного теста, и составило 2,1 % [ 95 % ДИ: — 9,5; 13,7], нижняя и верхняя границы согласованности (случайный компонент разницы между методами) составили –60,1 % [ 95 % ДИ: –80,3; –40] и 64,3 % [ 95 % ДИ: 44,2; 84,5], соответственно. Смещение оценок ФОЕ (л), полученных с использованием метода вымывания азота относительно диффузионного теста, составило 0,1 л [ 95 % ДИ: –0,24; 0,43], нижняя и верхняя границы согласованности составили –1,7 л [ 95 % ДИ: –2,28; –1,12] и 1,89 л [ 95 % ДИ: 1,31; 2,48], соответственно.

Таким образом, использовав два статистически разных метода и получив отсутствие какой-либо статистической разницы в результатах, можно предположить, что применение методов вымывания азота и диффузионной способности лёгких может равнозначно использоваться в определении значений показателя ФОЕ у пациентов с БА.

Следующим этапом определения показатели ФОЕ были измерения данного показателя у пациентов с ХОБЛ.

При проведении сравнительного анализа в группе пациентов с ХОБЛ нами не была установлена статистическая разница между значениями ФОЕ, выраженной в процентах от должного при использовании метода вымывания азота по сравнению с диффузионным тестом, медианная разница составила 6 (-2; 9) процентов от должного (p = 0,56) (см. рис. 5). При сравнении значений ФОЕ, выраженных в литрах, также не было установлено статистической разницы между использованием метода вымывания азота и диффузионным тестом, медианная разница составила 0,12 (–0,05; 0,25) л (p = 0,6) (см. рис. 6).

В табл. 2 представлены результаты анализа согласованности оценок ФОЕ, полученных с использованием диффузионного теста и методам вымывания азота, у пациентов с ХОБЛ. Систематический компонент разницы оценки ФОЕ, выраженной в проценте от должного, полученных с использованием метода вымывания азота относительно диффузионного теста составил 3,6 [ 95 % ДИ: 0,31; 6,89] процентов от должного, нижняя и верхняя границы согласованности составили –14 % [ 95 % ДИ: –19,7; –8,3] и 21,2 % [ 95 % ДИ: 15,5; 26,9] процентов от должного, соответственно. Смещение оценки ФОЕ, выраженной в литрах, полученной с использованием метода вымывания азота относительно диффузионного теста составило 0,17 л [ 95 % ДИ: 0,03; 0,3], нижняя и верхняя границы согласованности составили –0,56 л [ 95 % ДИ: –0,79; –0,32] и 0,89 л [ 95 % ДИ: 0,66; 1,12], соответственно.

На основании проведённого анализ можно сделать заключение, о том, что у пациентов с ХОБЛ оценки ФОЕ, полученные с помощью метода вымывания азота смещены в большую сторону по сравнению с оценками, полученными при диффузионном тесте, но при этом оценки двух методов характеризуются похожей вариабельностью.

Обсуждение / Discussions

Хотя в нашем исследовании мы не использовали метод бодиплетизмографии, а проводили измерение ФОЕ двумя другими методами, результаты измерений показали, что при корректном проведении данного исследования с соблюдением клинических рекомендаций, оценка значения ФОЕ возможна при применении обоих методов. Кроме этого, мы проводили исследования на одном диагностическом аппарате, и это снижало диагностическую погрешность, если бы измеряли ФОЕ на разных диагностических оборудованиях, также измерение ФОЕ методом диффузионной способности лёгких не являлось первоочередной задачей при проведении исследования, в рамках которого получилось оценить данный показатель. Таким образом, создаётся диапазон для сравнительной оценки ФОЕ при использовании диагностических систем, в которых реализованы бодиплетизмография, метод ВМД и диффузионный тест.

Выводы / Conclusions

Измерение ФОЕ у пациентов с БА и ХОБЛ может быть равнозначно измерено как методом изучения диффузионной способности лёгких, так и методом вымывания азота при множественном дыхании.

Измерение ФОЕ у пациентов с БА и ХОБЛ альтернативными методами, не исключает использование «золотого стандарта» измерения ФОЕ — бодиплетизмографии.