Полный текст
А.В. Ильин, Ю.М. Перельман, А.Г. Приходько, А.В. Леншин
Взаимосвязь проходимости и реактивности мелких бронхов с гиперинфляцией легких у больных бронхиальной астмой с холодовой гиперреактивностью дыхательных путей
Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания, 675000, ул. Калинина, 22, тел. 8-(4162)-77-28-00, г. Благовещенск
Контактная информация: А.В. Ильин, e-mail: alero82@yandex.ru
Резюме:
Цель исследования состояла в выявлении особенностей формирования гиперинфляции легких у больных бронхиальной астмой с холодовой гиперреактивностью дыхательных путей. Обследованы 82 пациента с применением методов спирометрии форсированного выдоха до и после холодовой бронхопровокации, бодиплетизмографии и компьютерно-томографической волюметрии легких. В результате проведенного исследования доказана взаимосвязь нарушений воздухонаполненности с холодовой гиперреактивностью дыхательных путей, особенно ярко проявляющейся в нарушении проходимости бронхов малого калибра. Разработан способ диагностики холодовой гиперреактивности дыхательных путей, основанный на использовании дискриминантной модели, включающей показатели воздухонаполненности легких, измеренных с помощью бодиплетизмографии и трехмерной волюметрии.
Ключевые слова:
бронхиальная астма, холодовая гиперреактивность дыхательных путей, гиперинфляция легких, компьютерная томография, мелкие дыхательные пути
A.V. Ilin, Y.M. Perelman, A.G. Prikhodko, A.V. Lenshin
Interrelation of potency and reactivity of small bronchi with lung hyperinflation in patients with bronchial asthma and cold airway hyper responsiveness
FSBI «Far Eastern Scientific Center of Physiology and Pathology of Respiration» SB RAMS, Blagoveshchensk
Summary:
The purpose of the study was to identify the characteristics of lung hyperinflation formation in patients with bronchial asthma and cold airway hyper responsiveness. 82 patients were examined by spirometry of forced expiration, body plethysmography and computer-tomography volumetry of the lungs. The study proved the interrelation of lung inflation with cold airway hyper responsiveness, particularly evident in small airway potency disturbance. A method for cold airway hyper responsiveness diagnostics, based on the use of the discriminate model comprising lung hyperinflation indicators measured by body plethysmography and 3-dimensional volumetry.
Key words:
asthma, cold airway hyper responsiveness, lung hyperinflation, computed tomography, small airways
Введение
Гиперреактивность дыхательных путей представляет собой характерное для бронхиальной астмы (БА) функциональное нарушение [10] и рассматривается как фактор риска развития и прогрессирования заболевания. Одним из распространенных триггеров бронхоспазма является холодный воздух [6]. Продолжительное пребывание в среде с низкими температурами даже у здоровых людей неизбежно сопровождается напряжением всех регуляторных систем, в большей степени уязвимы органы дыхания. В результате воздействия холода происходит качественная перестройка легочной вентиляции, заключающаяся в ограничении дыхательного объема, повышении остаточной емкости легких. Следствием этих изменений является морфофункциональная перестройка респираторного тракта, направленная на адаптацию к ухудшающимся условиям газообмена [1, 3, 8]. В большей степени этим изменениям подвержены больные БА.
Как правило, острая обструкция дыхательных путей сопровождается не только чрезмерным сокращением гладкой мускулатуры бронхов, но и в большинстве случаев воспалительными изменениями в стенке трахеобронхиального дерева, включающими гиперемию, плазматический экссудат, отек или гиперсекрецию. Последние сами по себе редко приводят к сильному сужению дыхательных путей, но в комбинации с констрикцией гладкой мускулатуры усиливают обструктивную реакцию бронхов, что приводит к неравномерности в спастической реакции, с преимущественным ее увеличением в мелких по отношению к крупным дыхательным путям [12].
Найдены отличия в локализации и ответной структуре бронхоконстрикторной реакции при разных провокационных стимулах [11], что связывают со структурной неоднородностью дыхательных путей, количеством мышечной ткани, чувствительностью к агонисту [9]. До настоящего времени мало изучена взаимосвязь холодовой гиперреактивности дыхательных путей с изменениями воздухонаполненности легких, играющих существенную роль в формировании дыхательной недостаточности при БА.
Цель исследования - оценить особенности формирования гиперинфляции легких у больных БА с холодовой гиперреактивностью дыхательных путей.
Материалы и методы
Проведено комплексное обследование 82 больных БА, в том числе 53 женщин и 29 мужчин. Средний возраст пациентов составил 37,32±9,18 лет, рост - 170,69 11,66 см, вес - 67,97 14,87 кг. 8 пациентов курили (стаж курения 12,5±3,21 лет). Диагноз БА был выставлен в соответствии с Международными согласительными документами [10]. Все больные отмечали ежедневные дневные и ночные симптомы астмы и не имели выраженных обструктивных нарушений вентиляционной функции легких, объем форсированного выдоха за 1 сек. (ОФВ1) составил в среднем 91,8±3,79 % от должной величины, соответствующей возрасту, полу и росту. На момент включения в исследование больные получали при медикаментозной терапии низкие и средние суточные дозы ингаляционных кортикостероидов и β2-агонисты. Для исследования влияния холодного воздуха на возникновение вентиляционных нарушений все больные БА были разделены на 2 группы - с холодовой гиперреактивностью дыхательных путей (группа 1) и отсутствием таковой (группа 2). В 1-ю группу вошли 35 больных, во 2-ю группу - 47 больных БА. Протокол исследования одобрен Комитетом по биомедицинской этике ФГБУ "ДНЦ ФПД" СО РАМН. Пациенты подписывали протокол информированного согласия.
Пациенты интервьюировались с целью выявления клинических признаков реагирования на холодный воздух. Условия проведения функциональных исследований соответствовали требованиям согласительных документов Американского торакального общества и Европейского респираторного общества (АТS/ЕRS) (2005) [13, 14]. Во избежание влияний циркадных ритмов все пациенты обследовались в первую половину дня, через 2 часа после легкого завтрака. Спирометрия выполнялась на аппарате "Flowscreen" (Erich Yaeger, Германия) [5]. Проба изокапнической гипервентиляции холодным воздухом (ИГХВ) проводилась путем гипервентиляции в течение 3 минут охлажденной до -20 °С воздушной смесью, содержащей 5 % СО2. Контрольные исследования вентиляционной функции легких выполнялись перед началом холодовой провокации и после нее на 1-й и 5-й минутах восстановительного периода [4].
Для оценки величины легочных объемов в покое использовался метод общей плетизмографии при помощи аппарата "PowerCube-Body" (Ganshorn, Германия). Определяли общую емкость легких (ОЕЛ) и ее структуру: остаточный объем (ООЛ), внутригрудной объем газа (ВГО), соотношение ООЛ/ОЕЛ, ВГО/ОЕЛ.
Компьютерная томография (КТ) проводилась на аппарате "Activion-16" (Toshiba, Япония) с определением показателей, измеренных с помощью ранее предложенного авторами способа трехмерной волюметрии [2]. Данный способ заключается в количественной оценке воздухонаполненности по построенным трехмерным моделям двухэтапной (инспираторной и экспираторной) мультиспиральной КТ с ограничением денситометрического диапазона от -850 HU и ниже, соответствующего плотности воздуха. Производилась оценка инспираторной воздухонаполненности (ИВ), экспираторной воздухонаполненности (ЭВ) в единицах объема (вокселях, vox.) и отношение инспираторной воздухонаполненности к экспираторной в % (ИВ/ЭВ).
Статистическая обработка данных осуществлялась стандартными методами вариационной статистики с помощью "Автоматизированной системы диспансеризации" (версия 3.7, 2010) [7]. Достоверность различий между выборками оценивали по непарному критерию Стьюдента (t) после проверки на правильность распределения. В случаях негауссовых распределений использовали непараметрические критерии Колмогорова - Смирнова и Манна - Уитни. С целью определения степени связи между двумя случайными величинами проводили корреляционный анализ, рассчитывали коэффициент корреляции (r). Для всех величин принимались во внимание уровни значимости (р) 0,05; 0,01; 0,001.
Результаты и обсуждение
Спирографические показатели, зафиксированные до проведения пробы ИГХВ, достоверно не отличались в группах 1 и 2 (таблица). При сравнительном анализе бронхоконстрикторной реакции на вдыхание холодного воздуха при проведении пробы ИГХВ установлено существенно большее падение скоростей форсированного выдоха в 1-й группе, отражавшее резкое нарушение проходимости как крупных (ΔОФВ1), так и средних (ΔМОС50, ΔСОС25-75) и мелких бронхов (ΔМОС75). По данным бодиплетизмографии, средние значения ОЕЛ, ВГО, ВГО/ОЕЛ у больных 1-й группы были достоверно больше, чем во 2-й, отражая более значительную воздухонаполненность легких как на уровне спокойного дыхания, так и максимальную.
Таблица. Бронхиальная проходимость и воздухонаполненность легких у больных БА (M±m) Показатель Группа 1 Группа 2 p
<ОФВ1, % от долж./td> 92,35±4,46 93,6±2,26 p>0,05
МОС50, % от долж. 62,77±5,37 70,84±3,04 p>0,05
МОС75, % от долж. 58,63±6,12 61,42±3,38 p>0,05
СОС25-75, % от долж. 66,54±6,75 71,28±3,26 p>0,05
ΔОФВ1, % -17,65±2,02 0,5±0,65 p<0,001
ΔМОС50, % -26,45±3,18 -2,47±1,24 p<0,001
ΔМОС75, % -22,52±5,97 -0,21±3,76 p<0,01
ΔСОС25-75, % -29,01±4,24 -1,75±2,43 p<0,001
ОЕЛ, % от долж. 110,37±3,25 103,14±1,59 p<0,05
ВГО, % от долж. 108,05±5,45 94,49±2,56 p<0,05
ООЛ, % от долж. 119,53±10,22 102,17±4,03 p>0,05
ООЛ/ОЕЛ, % от долж. 104,68±6,17 95,98±3,02 p>0,05
ВГО/ОЕЛ, % от долж. 99,42±2,96 92,22±1,7 p<0,05
ИВ, vox. 3 700,37±376,17 3 396,72±221,38 p>0,05
ЭВ, vox. 425,42±86,95 290,58±50,76 p>0,05
ЭВ/ИВ, отн. ед. 12,45±3,19 8,54±1,24 p>0,05
Примечание. Δ - изменение показателя при пробе ИГХВ.
При анализе данных, полученных при проведении трехмерной КТ-волюметрии, отчетливо прослеживается увеличение средних значений показателей ИВ, ЭВ и ОВ в группе 1, в большей степени ЭВ, которая практически в 2 раза превышала таковую у больных 2-й группы, однако вследствие большой величины ошибки среднего значения, они не имели статистическую достоверность различий (p>0,05) (рисунок).
Рис. Трехмерные модели экспираторной воздухонаполненности легких больных бронхиальной астмой:
А - без холодовой гиперреактивности дыхательных путей; Б - с холодовой гиперреактивностью.
Цветом выделены участки легочной ткани соответствующие плотности воздуха (в диапазоне от -850 HU и ниже)
Проведенный корреляционный анализ взаимоотношений показателей спирографии, бодиплетизмографии и трехмерной волюметрии показал, что в 1-й группе у больных с холодовой гиперреактивностью дыхательных путей, экспираторная воздухонаполненность (ЭВ) легких, измеренная при трехмерной волюметрии, в большей степени коррелировала с плетизмографическими показателями: ОЕЛ (r=0,48; p<0,05), ООЛ (r=0,65; p<0,01), ВГО (r=0,65; p<0,01), ООЛ/ОЕЛ (r=0,62; p<0,01), ВГО/ОЕЛ (r=0,48; p<0,01). Относительный показатель воздухонаполненности (ЭВ/ИВ) тесно коррелировал с ООЛ (r=0,63; p<0,01), ВГО (r=0,6; p<0,01), ООЛ/ОЕЛ (r=0,63; p<0,01), ВГО/ОЕЛ (r=0,57; p<0,01). Кроме того, индекс ЭВ/ИВ существенно зависел от исходного уровня проходимости мелких дыхательных путей - МОС50 (r=-0,53; p<0,05), МОС75 (r=-0,52; p<0,05), ОВ2 и МОС75 % (r=-0,47; p<0,05) и CОС25-75 (r=-0,53; p<0,05), а также был тесно связан со степенью выраженности реакции мелких бронхов на холодный воздух - ΔМОС75 (r=0,61; p<0,01). Аналогичная взаимосвязь выявлена между ЭВ и ΔМОС75 (r=0,52; p<0,01). Такие же корреляционные взаимоотношения были найдены и при анализе воздухонаполненности легких, измеренной плетизмографически, с параметрами реакции на пробу ИГХВ: ОЕЛ с ΔМОС75 (r=0,55; p<0,01), ООЛ с ΔМОС75 (r=0,58; p<0,05), ООЛ/ОЕЛ с ΔМОС75 (r=0,51; p<0,01).
При оценке корреляционных взаимоотношений между воздухонаполненностью легких и функцией внешнего дыхания у пациентов без холодовой гиперреактивности дыхательных путей установлено наличие зависимости инспираторной воздухонаполненности (ИВ) легких, измеренной при КТ-исследовании, от спирометрических показателей, характеризующих бронхиальную проходимость: ОФВ1 (r=0,53; p<0,001), МОС50 (r=0,26; p<0,05), МОС75 (r=0,29; p<0,05) и СОС25-75 (r=0,29; p<0,05). При этом отсутствовали какие-либо количественные взаимосвязи между параметрами, полученными при трехмерной волюметрии, и реакцией пациентов на холодовую бронхопровокацию. Кроме того, обращало на себя внимание и уменьшение степени выраженности корреляционных связей между показателями бодиплетизмографии и трехмерной волюметрии, по сравнению с 1-й группой: ЭВ и ООЛ (r=0,31; p<0,05), ВГО (r=0,31; p<0,05), ОЕЛ (r=0,32; p<0,01), ИВ и ВГО (r=0,26; p<0,05), ЭВ/ИВ и ООЛ (r=0,37; p<0,01), ОЕЛ (r=0,31; p<0,05), ВГО (r=0,32; p<0,01), ООЛ/ОЕЛ (r=0,33; p<0,01), ВГО/ОЕЛ (r=0,27; p<0,05).
Из всей совокупности параметров, характеризующих гиперинфляцию легких, путём дискриминантного анализа выделены те, которые в большей степени могли указать на неравномерность выявленных нарушений, и позволили бы лучшим образом разделить пациентов на две указанные выше группы. Построено дискриминантное уравнение, которое позволило диагностировать наличие либо отсутствие холодовой гиперреактивности дыхательных путей без проведения пробы ИГХВ:
d=0,044×ЭВ+0,119×ООЛ,
где d - дискриминантная функция, граничное значение которой 27. При d равной или большей граничного значения делается вывод о наличии у больного БА холодовой гиперреактивности дыхательных путей. Вероятность правильной классификации составляет 85,7 %.
Данное уравнение позволяет выявить наличие синдрома холодовой гиперреактивности дыхательных путей у больных БА, используя только показатели воздухонаполненности, полученные методами бодиплетизмографии и трехмерной волюметрии.
Выводы
У больных БА с холодовой гиперреактивностью дыхательных путей отмечается более существенное увеличение воздухонаполненности легких, как по данным трехмерной КТ-волюметрии, так и плетизмографии тела.
У больных БА с холодовой гиперреактивностью дыхательных путей отмечается тесная связь исходной проходимости мелких дыхательных путей и их реакции на холодовую бронхопровокацию с соотношением экспираторной и инспираторной воздухонаполненности легких.
Предложенный способ диагностики холодовой гиперреактивности дыхательных путей расширяет возможности выявления в клинической практике данного синдрома у больных БА.
Литература
1. Гришин О.В., Устюжанинова Н.В. Дыхание на Севере. - Новосибирск: Art-Avenue, 2006. - 255 с.
2. Ильин А.В., Перельман Ю.М., Леншин А.В., Приходько А.Г. Применение компьютерной томографии с трехмерной волюметрией в диагностике нарушений вентиляционной функции легких у больных бронхиальной астмой // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. - 2014. - № 51. - С. 33-37.
3. Луценко М.Т. Морфофункциональная характеристика органов дыхания в зависимости от экологических условий окружающей среды // Бюллетень физиологии и патологии дыханиящ. - 2006. - № 22. - С. 33-36.
4. Перельман Ю.М., Приходько А.Г. Диагностика холодовой гиперреактивности дыхательных путей: методические рекомендации. - Благовещенск, 1998. - 8 с.
5. Перельман Ю.М., Приходько А.Г. Спирографическая диагностика нарушений вентиляционной функции легких: пособие для врачей. - Благовещенск, 2013. - 44 с.
6. Приходько А.Г., Перельман Ю.М., Колосов В.П. Гиперреактивность дыхательных путей. - Владивосток: Дальнаука, 2011. - 204 с.
7. Ульянычев Н.В. Системность научных исследований в медицине. - Саарбрюккен: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2014. - 140 с.
8. Шишкин Г.С., Устюжанинова Н.В. Функциональное состояние внешнего дыхания здорового человека. - Новосибирск: Издательство СО РАН, 2012. - 329 с.
9. Fredberg J.J. Bronchospasm and its biophysical basis in airway smooth muscle // Respir. Res. - 2004. - Vol. 5.
10. Global Initiative for Asthma (GINA). Global strategy for asthma management and prevention. - 2011. - Режим доступа: http://www.ginasthma.org.
11. Kotaru C., Coreno A., Skowronski M., et al. Morphometric changes after thermal and methacholine bronchoprovocations // J. Appl. Physiol. - 2005. - Vol. 98, № 3. - P. 1028-1036.
12. Little S.A., Sproule M.W., Cowan M.D., et al. High resolution computed tomographic assessment of airway wall thickness in chronic asthma: reproducibility and relationship with lung function and severity // Thorax. 2002. - Vol. 57, № 3. - P. 247-253.
13. Miller M.R., Crapo R., Hankinson J., et al. General considerations for lung function testing // Eur. Respir. J. - 2005. - Vol. 26, № 1. - Р. 153-161.
14. Wanger J., Clausen J.L., Coates A., et al. Standardization of the measurement of lung volumes // Eur. Respir. J. - 2005. - Vol. 26, № 3. - Р. 511-522.
Цель исследования состояла в выявлении особенностей формирования гиперинфляции легких у больных бронхиальной астмой с холодовой гиперреактивностью дыхательных путей. Обследованы 82 пациента с применением методов спирометрии форсированного выдоха до и после холодовой бронхопровокации, бодиплетизмографии и компьютерно-томографической волюметрии легких. В результате проведенного исследования доказана взаимосвязь нарушений воздухонаполненности с холодовой гиперреактивностью дыхательных путей, особенно ярко проявляющейся в нарушении проходимости бронхов малого калибра. Разработан способ диагностики холодовой гиперреактивности дыхательных путей, основанный на использовании дискриминантной модели, включающей показатели воздухонаполненности легких, измеренных с помощью бодиплетизмографии и трехмерной волюметрии.
Добавить в коллекцию