Диагностическое значение метода объемной капнографии в обследовании пациентов с бронхиальной астмой

Полный текст

В настоящее время наблюдается устойчивая тенденция к увеличению числа пациентов с бронхиальной астмой (БА) по всему миру, в том числе в Российской Федерации [1, 2], что диктует необходимость совершенствования процесса диагностики и лечения данного заболевания. Основной причиной развития клинических симптомов при БА является бронхиальная обструкция, ведущая к дыхательной дисфункции. «Золотым стандартом» диагностики вентиляторных нарушений при бронхообструктивном синдроме признана спирометрия [1]. Однако, данная методика имеет ряд ограничений, в т.ч. трудности при выполнении форсированных дыхательных маневров, особенно у пациентов с тяжелой БА, что приводит к невозможности правильной интерпретации полученных результатов исследования [3, 4]. Спирометрия не позволяет определить выраженность легочной гиперинфляции и состояние малых дыхательных путей (МДП), которые по современным представлениям занимают существенное место в патогенезе БА [5-7]. Данные обстоятельства привели к поиску новых инструментов оценки легочной функции, которые могли бы стать альтернативой спирометрии в ряде клинических ситуаций. В данном аспекте особый интерес представляет метод объемной капнографии, не требующий выполнения форсированных дыхательных маневров и отражающий изменения МДП и наличие легочной гиперинфляции у пациентов с БА.

Объемная капнография регистрирует паттерн элиминации СО₂ выдыхаемого воздуха по отношению к дыхательному объему (в отличие от традиционной капнографии, оценивающей зависимость выделения СО₂ от времени) [8, 9]. Графическим отображением метода является объемная капнограмма (рис. 1), построение которой необходимо для дальнейшего расчета ряда показателей: мертвое пространство, наклоны фаз I, II и III, индекс эмфиземы и др. [10].

Рис. 1 – структура объемной капнограммы: FCO2 – фракционная концентрация СО2 в выдыхаемом воздухе; VTeff – эффективный дыхательный объем; I – фаза I; II – фаза II; III – фаза III; 1 – объем мертвого пространства; 2 – переход фазы I в фазу II; 3 – наклон фазы II; 4 – угол альфа (переход фазы II в фазу III); 5 – наклон фазы III; 6 – конец выдоха; 7 – выделенный объем. Область между кривыми представляет собой объем выделенного СО2 [10]

В структуре кривой выделяют 3 фазы:

Фаза I характеризует CO₂ анатомического мертвого пространства, то есть газ верхних дыхательных путей, которое содержит небольшое его количество (как правило, приравнивается к 0) и используется в реанимационной практике для расчета объема мертвого пространства дыхательного контура [11].

Фаза II (dMM/dV2) иллюстрирует быстрый рост концентрации СO₂ за счет присоединения газа из альвеол, и является основной характеристикой для расчета мертвого пространства. Уменьшение dMM/dV2 и, следовательно, снижение объема мертвого пространства, наблюдается при бронхобструкции [10].

Фаза III (dMM/dV3, альвеолярная фаза, альвеолярное плато) представлена альвеолярным CO₂ и косвенно отражает изменения вентиляции и перфузии легочной периферии (МДП) [12].

Особым расчетным показателем объемной капнографии является индекс эмфиземы (Vm25-50/VTin-s) – наклон линии регрессии индекса смешанного воздуха, содержащего от 25 до 50% максимальной концентрации СО₂. С помощью индекса эмфиземы возможно косвенно оценить выраженность гиперинфляции легких [13].

Цель настоящего исследования – изучение диагностического значения объемной капнографии у пациентов с тяжелым и среднетяжелым течением БА.

Материалы и методы

Исследование проводилось в 2015-2017 гг. на кафедре терапии и семейной медицины ФДПО ВО РязГМУ Минздрава России. Работа одобрена Локальным этическим комитетом ФДПО ВО РязГМУ Минздрава России и соответствует требованиям Надлежащей Клинической Практики (Good Clinical Practice, GCP) и Хельсинской декларации Всемирной Медицинской Ассоциации «Этические принципы проведения медицинских исследований с участием людей в качестве субъектов исследования».

В исследование было включено 88 пациентов с тяжелым (n=43) и среднетяжелым течением (n=45) БА старше 18 лет. Диагноз БА установлен согласно требованиям Глобальной стратегии лечения и профилактики бронхиальной астмы [3]. В группу сравнения вошли 83 здоровых некурящих добровольца старше 18 лет без наличия БА в анамнезе. Группы были сопоставимы по полу и возрасту. Всеми обследуемыми было подписано добровольное информированное согласие. Исключались пациенты с заболеваниями и состояниями, способными оказать значимое влияние на функцию дыхательной системы и исследуемые показатели.

Для регистрации данных объемной капнографии и спирографии использовался ультразвуковой компьютерный спирограф SpiroScout (Ganshorn, Германия), оснащенный функцией объемной капнографии (рис. 2). Спирометрия была выполнена в соответствии со стандартами ATS/ERS [4].

Рис. 2. Спирограф Spiroscout, оснащенный функцией объемной капнографии (Ganshorn, Германия)

Статистическая обработка полученных результатов выполнялась с использованием программного обеспечения Micro-soft Excel 2013, StatSoft Statistica, версия 13 (США). Оценка распределения признаков производилась с использованием критерия Шапиро-Уилка. Учитывая отличное от нормального распределение исследуемых признаков, данные представлены в виде Me [Q25; Q75], где Me – медиана, а Q25 и Q75 – нижний и верхний квартили. Нормальные показатели объемной капнографии определялись в группе контроля процентильным методом при условии нормального распределения признака. При этом границами нормы считался интервал измерений, включающий 2 квадратических отклонения выше и ниже среднего значения, т.е. 95% всех измерений.

Изучалась зависимость количества верно классифицированных положительных примеров от количества неверно классифицированных отрицательных примеров. Диагностическая чувствительность и специфичность теста определялись путем построения ROC-кривых с последующим расчетом AUC (Area Under ROC-Curve). При AUC=0,9–1,0 качество диагностического теста считалось отличным, при AUC=0,8–0,9 – высоким, AUC=0,7–0,8 – хорошим, AUC=0,6–0,7 – средним, а при AUC=0,5–0,6 – неудовлетворительным. Доля позитивных результатов теста в группе пациентов с БА (чувствительность, Se – sensitivity) и доля негативных результатов теста в группе контроля (специфичность, Sp – specificity) выражались в %. Прогностическая ценность положительного результата (ПЦПР) и прогностическая ценность отрицательного результата (ПЦОР) оценивались для наклона фазы III и индекса эмфиземы объемной капнографии.

Результаты и их обсуждение

Результаты данных объемной капнографии и спирографии, полученные у пациентов с БА и респондентов в группе контроля, приведены в таблице 1. Установлено, что угол наклона фазы III (dMM/dV3, г/моль*л) был выше у пациентов с БА по сравнению с респондентами группы контроля. Индекс эмфиземы (Vm25-50/VTin-s) также имел статистически значимое различие между группами и демонстрировал более высокие значения у пациентов с БА по сравнению с представителями контрольной группы.

Сравнение показателей объемной капнографии и спирометрии у пациентов с тяжелой и среднетяжелой БА показало статистически значимые различия между сравниваемыми подгруппами: увеличение угла наклона фазы III, индекса эмфиземы и уменьшение объема форсированного выдоха за 1 секунду (ОФВ₁, % от должного, мл) при тяжелом течении заболевания (табл. 2).

При анализе результатов объемной капнографии у относительно здоровых лиц были рассчитаны нормальные значения для dMM/dV3 (<0,31 г/моль*л) и Vm25-50/VTin-s (<43). Определялись диагностическая чувствительность и специфичность теста (с последующим построением ROC-кривых и расчетом AUC), а также ПЦПР и ПЦОР для угла наклона фазы III и индекса эмфиземы (табл. 3).

Таблица 1. Показатели объемной капнографии и спирометрии у пациентов с БА и в контрольной группе (М±SD, Ме (25%;75%))

Примечания: dMM/dV3 – угол наклона фазы III, Vm25-50/VTin-s – индекс эмфиземы, ОФВ₁ – объем форсированного выдоха за 1-ю секунду, * – p<0,05 в сравнении с результатами контрольной группы

Таблица 2. Показатели объемной капнографии и спирометрии у пациентов с тяжелой и среднетяжелой БА (М±SD, Ме (25%;75%))

Примечания: dMM/dV3 – угол наклона фазы III, Vm25-50/VTin-s – индекс эмфиземы, ОФВ₁ – объем форсированного выдоха за 1-ю секунду, * – p<0,05

Таблица 3. Диагностическое значение отдельных показателей объемной капнографии

Как видно из таблицы, к наиболее информативным можно отнести показатели специфичности диагностического теста. При этом наибольшее диагностическое значение отмечалось у индекса эмфиземы. Последующее построение ROC-кривых выявило, что величина AUC для dMM/dV3 (рис. 3) и Vm25-50/VTin-s (рис. 4) была выше в популяции, включающей пациентов с БА тяжелого течения.

Таким образом, на сегодняшний день встречаются единичные публикации о диагностическом значении объемной капнографии при хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ). Так, Romerо P.V., et al. (2007) наблюдали увеличение AUC ROC-кривых для dMM/dV3 в зависимости от тяжести ХОБЛ [14]. В свою очередь Ponto S., et al. (2016) показали высокую диагностическую ценность dMM/dV3 у пациентов с ХОБЛ (чувствительность 90%, специфичность 86%) [15]. Однако, в литературе нет данных о проведенных исследованиях, посвященных диагностическому значению объемной капнографии при БА. Результаты настоящего исследования позволили сделать следующие выводы.

Рис. 3. ROC-кривые для наклона фазы III (А – БА, Б – тяжелая БА)

Рис. 4. ROC-кривые для индекса эмфиземы (А – БА, Б – тяжелая БА)

Выводы

1. Метод объемной капнографии имеет высокую специфичность в обследовании пациентов с тяжелым и среднетяжелым течением бронхиальной астмы (угол наклона фазы III – 90,32%, индекс эмфиземы – 96,77%).
2. При тяжелом течении бронхиальной астмы зарегистрированы более высокие значения чувствительности показателей объемной капнографии (угол наклона фазы III – 50,0%, индекс эмфиземы – 60,46%); специфичность индекса эмфиземы в данном случае составила – 98,8%.

Полученные данные демонстрируют значимость изучаемого метода в функциональной диагностике нарушений дыхания при бронхиальной астме.

Об авторах

Сергей Викторович Субботин

Автор, ответственный за переписку.
Email: subbotinsv.89@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7459-5380
SPIN-код: 3467-6209
ResearcherId: U-7388-2017

аспирант кафедры терапии и семейной медицины факультета дополнительного профессионального образования

Список литературы

Дополнительные файлы

Доп. файлы

Действие

1. JATS XML

Скачать

2. Рис. 1 – структура объемной капнограммы: FCO2 – фракционная концентрация СО2 в выдыхаемом воздухе; VTeff – эффективный дыхательный объем; I – фаза I; II – фаза II; III – фаза III; 1 – объем мертвого пространства; 2 – переход фазы I в фазу II; 3 – наклон фазы II; 4 – угол альфа (переход фазы II в фазу III); 5 – наклон фазы III; 6 – конец выдоха; 7 – выделенный объем. Область между кривыми представляет собой объем выделенного СО2 [10]

Скачать (136KB)

Метаданные

3. Рис. 2. Спирограф Spiroscout, оснащенный функцией объемной капнографии (Ganshorn, Германия)

Скачать (191KB)

Метаданные

4. Рис. 3. ROC-кривые для наклона фазы III (А – БА, Б – тяжелая БА)

Скачать (56KB)

Метаданные

5. Рис. 4. ROC-кривые для индекса эмфиземы (А – БА, Б – тяжелая БА)

Скачать (60KB)

Метаданные