Comparison of ultrasound protocols in diagnostic of lesions of pneumonia

Full Text

Введение. Возникновение внебольничной пневмонии в развитых странах колеблется от 1,6 до 16 случаев на 1000 населения. Приблизительно 20% из них требует госпитализации, а смертность при тяжелой пневмонии достигает 48% [15], поэтому существует необходимость точных методик визуализации. Традиционно для диагностики пневмонии было достаточно сбора анамнеза, физикального осмотра с определением аускультативных изменений в легких и рентгенографии грудной клетки, однако многочисленные спорные случаи в диагностике пневмонии привели к внедрению компьютерной томографии (КТ) [5]. В настоящее время КТ органов грудной полости является «золотым» стандартом в диагностике пневмонии, но у этой методики есть и недостатки, такие как лучевая нагрузка, трудности транспортировки тяжелых пациентов к месту диагностики и невозможность её использования для мониторинга течения заболевания [7, 17]. За последние несколько лет на основе научных доказательств существенно расширен спектр применения ультразвука в диагностике заболеваний легких [5, 8, 9]. Ультразвук легких позволяет быстро интерпретировать результаты обследования, когда традиционные методики осмотра отсрочивают результаты [1, 10]. Методика успешно внедрена в практику для диагностики различных заболеваний легких [11, 12]. Проведено большое количество разнообразных исследований, доказывающих преимущество ультразвукового исследования (УЗИ) перед физикальными и рентгенологическими методиками диагностики пневмонии [2, 14, 15]. Его использование в качестве прикроватной методики исследования дает представление о состоянии легочной ткани, объеме поражения и влияет на тактику лечения [16, 19]. Ранняя диагностика пневмонии важна для начала лечения, поскольку именно поздняя антибактериальная или противовирусная терапия ведут к увеличению частоты развития осложнений и летального исхода [17]. Существует несколько фокусированных протоколов УЗИ легких у пациентов с дыхательной недостаточностью [12, 18]. Эти ультразвуковые протоколы позволяют получить различную информацию о семиотике и объеме пневмонического поражения легочной ткани.

Цель исследования. Оценка чувствительности и специфичности различных ультразвуковых протоколов осмотра легких для топической диагностики пневмонии.

Материалы и методы. Исследование выполнено в клинике анестезиологии и реаниматологии Военномедицинской академии им. С.М. Кирова в период с 2016 по 2017 г. В исследование включено 39 пациентов с диагностированной внебольничной пневмонией, из них 27 мужчин и 17 женщин в возрасте 35±1 и 37,2±2 года соответственно.

Всем пациентам непосредственно перед или сразу после КТ проводили ультразвуковой осмотр легких по трем протоколам: прикроватном протоколе УЗИ легких (так называемом УЗИ легких у постели больного (Bedside Lung Ultrasound in Emergency – BLUE) [13], 4-зонном (рис. 1) [18] и 9-зонном протоколах (удостоверение на рационализаторское предложение № 1462671 от 02.03.2017 г.), рис. 2.

 

Рис. 1. УЗИ легких по протоколам: А – BLUE-протокол. Адаптировано по D. Lichtenstein, 2008 [12];Б – 4-зонный протокол. Адаптировано по G. Volpicelli et al., 2012 [18].

 

Рис. 2. УЗИ легких по модифицированному 9-зонному протоколу. Цифрами обозначены зоны сканирования. Адаптировано по Е.А. Жирновой, 2017 [3]

 

Обработку полученных данных проводили в три этапа. На первом этапе оценивали чувствительность и специфичность ультразвуковых протоколов для выявления пневмонии у пациента без топического определения места поражения легочной ткани по принципу «да–нет» (есть пневмония – нет пневмонии). На втором этапе исследовали чувствительность и специфичность ультразвуковых протоколов в отношении точности диагностики пневмонического поражения в долях легких. На третьем этапе определяли чувствительность и специфичность ультразвуковых протоколов в отношении точности посегментного выявления пораженной легочной ткани.

Статистическую обработку данных осуществляли с помощью компьютерной программы IBM SPSS Statistics20.0. Оценку чувствительности и специфичности ультразвуковых методик проводили на основании анализа рабочей характеристики приемника (receiver operating characteristic – ROC)-анализа по «золотому» стандарту КТ. Выполняли визуальное сравнение ROC-кривых, рассчитывали показатели чувствительности и специфичности, а также определяли площадь под ROC-кривой.

Результаты и их обсуждение. При исследовании возможности ультразвуковых протоколов в выявлении пневмонического поражения легочной ткани по принципу «да – нет» все три протокола показали высокую специфичность и чувствительность (табл.1). Девятизонный протокол имел некоторое преимущество за счет меньшего количества ошибок, поскольку осмотр со стороны спины давал возможность лучше визуализировать медиальные и задние отделы легких. Прогностическая сила модели, определяемая по площади под ROC-кривой одинаково высока для всех трех протоколов (рис.3).

 

Таблица 1

Чувствительность и специфичность ультразвуковых протоколов в диагностике пневмонии

Методика осмотра	Площадь под кривой, абс. ед.	Чувствительность, %	Специфичность, %
9-зонный протокол	0,933	97	90
4-зонный протокол	0,866	93	80
BLUEпротокол	0,883	97	80

 

Рис. 3. ROC-кривые ультразвуковых протоколов при анализе выявления пневмонии

 

На втором этапе оценивали определение локализации пневмонии с учетом долевого строения. Девятизонная методика показала наиболее высокую чувствительность и специфичность: 97 и 71% соответственно. Чувствительность 4-зонного протокола – 80%, специфичность – 62%, площадь под кривой – 0,709 абс. ед. Чувствительность и специфичность BLUE-протокола в исследовании пневмонии по долям показала наименьшие показатели: 69 и 60% соответственно, площадь под кривой равна 0,647 абс. ед. (табл. 2).

 

Таблица 2

Чувствительность и специфичность ультразвуковых протоколов в диагностике поражения по долям легких

Методика осмотра	Площадь под кривой, абс. ед.	Чувствительность, %	Специфичность, %
9-зонный протокол	0,839	97	71
4-зонный протокол	0,709	80	62
BLUEпротокол	0,547	69	60

 

Наибольшая площадь под кривой была выявлена при ультразвуковом осмотре по 9-зонной методике (рис. 4).

 

Рис. 4. ROC-кривые ультразвуковых протоколов при анализе точности определения поражения долей легких

 

Различия в специфичности и чувствительности ультразвуковых протоколов обусловлены совпадением или несовпадением границ исследуемых зон с границами долей легких. Проекция долей легкого на переднюю поверхность грудной клетки с наложением зон сканирования разных протоколов демонстрирует отличия зон сканирования с долевым строением.

Так, при исследовании по схеме BLUE-протокола (рис. 5) видно, что в каждой из трех зон сканирования визуализируется несколько долей одновременно, что затрудняет интерпретацию ультразвуковых признаков.

 

Рис. 5. Схема соответствия долевого строения легких и зон сканирования по BLUE-протоколу: П – правое легкое; Л – левое легкое; ВД – верхняя доля; СД – средняя доля; НД – нижняя доля. Цифрами 1–3 обозначены зоны сканирования

 

В первой зоне сканирования справа расположены верхняя и средняя доли, во второй зоне находятся верхняя, средняя, нижняя доли. В третьей зоне, как справа, так и слева, располагается нижняя доля. При осмотре левого легкого в первой зоне сканирования обнаруживается верхняя доля, во второй зоне – верхняя и нижняя доли.

При сканировании легких 4-зонным способом (рис.6) по передней поверхности в первой зоне визуализируется верхняя доля обоих легких, во второй зоне справа – средняя доля, слева – верхняя доля. В третьей зоне по боковой поверхности как в правом, так и в левом легком сканируется верхняя доля. В четвертой зоне справа расположены средняя и нижняя доли, а слева верхняя и нижняя доли.

 

Рис.6. Схема соответствия долевого строения легких и зон сканирования по 4-зонному протоколу: П – правое легкое; Л – левое легкое; ВД – верхняя доля; СД – средняя доля; НД – нижняя доля. Цифрами 1–4 обозначены зоны сканирования

 

В ходе сканирования легких по 9-зонной методике (рис. 7) в каждой зоне визуализируется какая-либо доля. В правом легком в первой зоне над ключицей сканируется верхняя доля, во второй зоне по передней поверхности – верхняя доля, в третьей зоне – средняя доля, в четвертой зоне – верхняя доля, в пятой зоне – средняя доля, в шестой зоне – верхняя доля, в седьмой зоне – нижняя доля, в восьмой и девятой зонах – нижняя доля.

 

Рис.7. Схема соответствия долевого строения легких и зон сканирования по методике модифицированного 9-зонного протокола: П – правое легкое; Л – левое легкое; ВД – верхняя доля; СД – средняя доля; НД – нижняя доля

 

В левом легком в первой, второй, третьей, четвертой, пятой и шестой зонах находится верхняя доля. В седьмой зоне расположена нижняя доля. В восьмой и девятой зонах определяется нижняя доля.

При исследовании на третьем этапе точности ультразвуковых протоколов в определении пораженных сегментов легких различия в специфичности и чувствительности 9-зонной методики и других протоколов нарастали еще больше. Чувствительность и специфичность были существенно выше у 9-зонного протокола: 93 и 92% соответственно (табл. 3).

Площадь под ROC-кривой была выше при осмотре по 9-зонному протоколу – 0,924 абс. ед. (рис.8).

 

Рис.8. ROC-кривые при анализе протоколов в диагностике пневмонии с учетом сегментарного строения

 

Таблица 3

Чувствительность и специфичность ультразвуковых протоколов с учетом сегментарного строения

Методика осмотра	Площадь под кривой, абс. ед.	Чувствительность, %	Специфичность, %
9-зонный протокол	0,924	93	92
4-зонный протокол	0,681	68	68
BLUEпротокол	0,692	73	66

 

При использовании 4-зонной методики нет четкого представления, какой сегмент легкого просматривается в данной зоне (рис.9). Часть сегментов не визуализируется, так как для сканирования они не доступны: S1, S1/2, S6, S7, S9, S10 (рис. 9).

 

Рис.9. Схема соответствия долевого строения легких и зон сканирования по 4-зонному протоколу: П – правое легкое; Л – левое легкое; ВД – верхняя доля; СД – средняя доля; НД – нижняя доля. Цифрами 1 –4 обозначены зоны сканирования

 

Что касается BLUE-протокола, то данная методика практически не дает представления о сегментарной локализации инфильтративных изменений, так как в каждой из зон сканирования расположено несколько сегментов (рис.10).

 

Рис.10. Схема соответствия долевого строения легких и зон сканирования по BLUE-протоколу: П – правое легкое; Л – левое легкое; ВД – верхняя доля; СД – средняя доля; НД – нижняя доля. Цифрами 1 –3 обозначены зоны сканирования

 

Обнаружив при ультразвуковом сканировании ультразвуковые признаки инфильтрации и консолидации, мы с помощью BLUE-протокола не могли точно интерпретировать локализацию этих изменений. Кроме того, как и в случае использования 4-зонного протокола, остается проблема, связанная с тем, что некоторые сегменты не попадают в зоны сканирования: S1, S1/2, S6, S7, S10 справа и слева.

При ультразвуковом исследовании с помощью 9-зонного протокола осмотр проводят с передней, боковой и задней поверхности грудной клетки. Зональное деление максимально соответствует проекции сегментов на поверхность грудной клетки (рис.11). Таким образом, 9-зонный протокол позволяет визуализировать все сегменты легких как справа, так и слева, за исключением сегмента S7, который остается недоступным для ультразвукового сканирования.

 

Рис.11. Схема сегментарного строения легких 9-зонного протокола: П – правое легкое; Л – левое легкое; ВД – верхняя доля; СД – средняя доля; НД – нижняя доля

 

Таким образом, «золотым» стандартом диагностики пневмонии является КТ, однако эта методика имеет ряд ограничений, одним из которых является необходимость доставки пациента к томографу. Ультразвуковое исследование предоставляет возможность проводить осмотр непосредственно у постели пациента, при этом в отличие от традиционного рентгенографического исследования не имеет лучевой нагрузки и может быть выполнено врачом анестезиологом-реаниматологом [18, 20].

Исторически первым протоколом ультразвукового осмотра легких был создан BLUE-протокол. Он был разработан для диагностики причин тяжелой дыхательной недостаточности у пациентов, поступающих в приемное отделение. Именно поэтому BLUE-протокол был направлен на быструю диагностику и выявление причин по принципу «да–нет» [13]. 4-зонный протокол создавался для специалистов интенсивной терапии. Этот протокол был ориентирован на техническое удобство его выполнения и направлен на быстроту исследования [9]. BLUEи 4-зонный протоколы не связаны с анатомическим строением легких, поэтому не позволяют полноценно осматривать задние отделы нижних долей, которые чаще поражаются при пневмонии [18].

При создании модифицированного 9-зонного протокола сканирования учитывалось анатомическое строение легких, что дает возможность производить поиск пневмонического поражения не только с учетом долевого строения, но и с учетом сегментов легких [3]. С помощью этого способа сканирования возможно просмотреть все сегменты, за исключением S7 справа, прикорневое расположение которого делает его недоступным для ультразвуковой визуализации.

Заключение. В диагностике пневмонии возможно использовать любой из трех протоколов с высокой специфичностью и чувствительностью. Модифицированный 9-зонный протокол сканирования дает возможность производить поиск пневмонического поражения не только с учетом долевого строения, но и с учетом сегментов легких. Чувствительность 9-зонной методики в отношении определения точности посегментного выявления поражения легочной ткани наиболее высока и составляет 93%, а специфичность – 92%.

About the authors

E. A. Zhirnova

Saint-Petersburg State University

Author for correspondence.
Email: kate-embrace@mail.ru
Russian Federation, Saint Petersburg

R. E. Lahin

Kirov Military medical academy

Email: kate-embrace@mail.ru
Russian Federation, Saint Petersburg

A. V. Shchegolev

Kirov Military medical academy

Email: kate-embrace@mail.ru
Russian Federation, Saint Petersburg

I. N. Grachev

Kirov Military medical academy

Email: kate-embrace@mail.ru
Russian Federation, Saint Petersburg

References

Supplementary files