Сравнение ультразвуковых протоколов для диагностики поражения при пневмонии
- Авторы: Жирнова Е.А.1, Лахин Р.Е.2, Щеголев А.В.2, Грачев И.Н.2
-
Учреждения:
- Санкт-Петербургский государственный университет
- Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова
- Выпуск: Том 21, № 4 (2019)
- Страницы: 28-34
- Раздел: Статьи
- Статья получена: 17.02.2020
- Статья опубликована: 15.12.2019
- URL: https://journals.eco-vector.com/1682-7392/article/view/20655
- DOI: https://doi.org/10.17816/brmma20655
- ID: 20655
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Использование ультразвукового исследования легких дает представление о состоянии легочной ткани, объеме поражения и влияет на тактику лечения. Однако различные протоколы ультразвукового исследования легких дают возможность получить различные данные. С помощью ROC- анализа по эталону компьютерной томографии сравнивали чувствительность и специфичность ультразвуковых методик, а именно протокола прикроватного ультразвукового исследования легких, а также 4-зонного и 9-зонного протоколов, в диагностике пневмонии. Выявлено, что чувствительность исследуемых протоколов составила 97, 93 и 97% соответственно, специфичность – 80, 80 и 90% соответственно. При этом модифицированный 9-зонный протокол сканирования дает возможность более точно производить поиск пневмонического поражения не только с учетом долевого строения, но и с учетом сегментов легких. Чувствительность протоколов прикроватного ультразвукового исследования легких, 4-зонного и 9-зонного протоколов в диагностике пневмонического поражения по долям составила 69, 80 и 97% соответственно, специфичность – 60, 62 и 71% соответственно. Чувствительность протоколов прикроватного ультразвукового исследования легких, 4-зонного и 9-зонного протоколов в диагностике пневмонического поражения по сегментам составила 73, 68 и 93% соответственно, специфичность – 66, 68 и 92% соответственно. В диагностике пневмонии возможно использовать любой из трех протоколов с высокой специфичностью и чувствительностью. Модифицированный 9-зонный протокол сканирования дает возможность производить диагностику пневмонического поражения с учетом долевого строения и с учетом сегментарного строения легких с более высокими показателями чувствительности и специфичности.
Полный текст
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%.
Об авторах
Е. А. Жирнова
Санкт-Петербургский государственный университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: kate-embrace@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург
Р. Е. Лахин
Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова
Email: kate-embrace@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург
А. В. Щеголев
Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова
Email: kate-embrace@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург
И. Н. Грачев
Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова
Email: kate-embrace@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург
Список литературы
- Лахин, Р.Е. Чувствительность и специфичность рентгенографических и ультразвуковых признаков в диагностике характера поражения лёгких при тяжёлой пневмонии / Р.Е. Лахин [и др.] // Медицина катастроф. – 2017. – №. 2. – С. 33–37.
- Лахин, Р.Е. Характеристика ультразвуковых признаков в диагностике объема и характера поражения легких / Р.Е. Лахин [и др.] // Вестн. интенс. терапии. – 2016. – №. 4. – С. 5–11.
- Способ ультразвукового осмотра пациентов при дыхательной недостаточности. Удостоверение на рационализаторское предложение № 1462671 от 02.03.2017 г. [Удостоверение ВС РФ] / Е.А. Жирнова. – СПб.: ВМА, 2017. -Alzahrani, S.A. Systematic review and meta-analysis for the use of ultrasound versus radiology in diagnosing of pneumonia / S.A. Alzahrani [et al.] // Critical ultrasound journal. – 2017. – Vol. 9, № 1. – С. 6.
- Blaivas, M. Lung ultrasound in evaluation of pneumonia / M. Blaivas // Journal of Ultrasound in Medicine. – 2012. – Vol. 31, №. 6. – С. 823–826.
- Berlet, T. Thoracic ultrasound for the diagnosis of pneumonia in adults: a meta-analysis // Respiratory research. – 2015. – Vol. 16, № 1. – С. 89.
- Chavez, M. A. Lung ultrasound for the diagnosis of pneumonia in adults: a systematic review and meta-analysis / M.A. Chavez [et al.] //Respiratory research. – 2014. – Vol. 15, № 1. – С. 50.
- Dietrich, C.F. Lung B-line artefacts and their use / C.F. Dietrich [et al.] // Journal of thoracic disease. – 2016. – Vol. 8, № 6. – С. 1356.
- Gargani, L. How I do it: lung ultrasound / L. Gargani [et al.] // Cardiovascular ultrasound. – 2014. – Vol. 12, №. 1. – С. 25.
- Hew, M. The diagnostic accuracy of chest ultrasound for CT- detected radiographic consolidation in hospitalised adults with acute respiratory failure: a systematic review / M. Hew [et al.] // BMJ open. – 2015. – Vol. 5, №. 5. – С. e007838.
- Lee, F.C.Y. Lung ultrasound – a primary survey of the acutely dyspneic patient / F.C.Y. Lee // Journal of intensive care. – 2016. – Vol. 4, № 1. – С. 57.
- Lichtenstein, D.A. Relevance of lung ultrasound in the diagnosis of acute respiratory failure: the BLUE protocol / D.A. Lichtenstein [et al.] // Chest. – 2008. – Vol. 134, № 1. – С. 117–125.
- Lichtenstein, D.A. The BLUE-points: three standardized points used in the BLUE-protocol for ultrasound assessment of the lung in acute respiratory failure / D.A. Lichtenstein [et al.] // Critical Ultrasound Journal. – 2011. – Vol. 3, № 2. – С. 109.
- Manolescu, D. The reliability of lung ultrasound in assessment of idiopathic pulmonary fibrosis / D. Manolescu [et al.] //Clinical interventions in aging. – 2018. – Vol. 13. – С. 437.
- Orso, D. Lung ultrasound in diagnosing pneumonia in the emergency department: a systematic review and meta-analysis /D. Orso [et al.] // European Journal of Emergency Medicine.– 2018. – Vol. 25, № 5. – С. 312–321.
- Pirozzi, C. Immediate versus delayed integrated point-of-care- ultrasonography to manage acute dyspnea in the emergency department / C. Pirozzi [et al.] // Critical ultrasound journal. – 2014. – Vol. 6, № 1. – С. 5.
- Tsai, N.W. Lung ultrasound imaging in avian influenza A (H7N9) respiratory failure / N.W. Tsai [et al.] // Critical ultrasound journal. – 2014. – Vol. 6, № 1. – С. 6.
- Volpicelli, G. International evidence-based recommendations for point-of-care lung ultrasound / G. Volpicelli [et al.] //Intensive care medicine. – 2012. – Vol. 38, № 4. – С. 577–591.
- Whitson, M.R. Ultrasonography in the emergency department / M.R. Whitson [et al.] // Critical Care. – 2016. – Vol. 20, № 1. – С. 227.
- Zhang, Y. Lung ultrasonography for the diagnosis of 11 patients with acute respiratory distress syndrome due to bird flu H7N9 infection / Y. Zhang [et al.] // Virology journal. – 2015. – Vol. 12, № 1. – С. 176.