Автореферат и диссертация по медицине (14.01.25) на тему:Особенности функционального состояния диафрагмы у больных хронической обструктивной болезнью легких по данным ультразвуковых методов исследования

На правах рукописи

Суркова Екатерина Геннадьевна

ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ДИАФРАГМЫ У БОЛЬНЫХ ХРОНИЧЕСКОЙ ОБСТРУ КТИВНОЙ БОЛЕЗНЬЮ ЛЕГКИХ ПО ДАННЫМ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

14.01.25 - пульмонология

14.01.13 - лучевая диагностика, лучевая терапия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Санкт-Петербург 2010

004604891

Работа выполнена в НИИ Пульмонологии Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И. П. Павлова» Министерства Здравоохранения и Социального развития РФ.

Научные руководители: доктор медицинских наук, профессор доктор медицинских наук, профессор

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор доктор медицинских наук, профессор

Александров Альберт Леонидович Перлей Виталий Евгеньевич

Амосов Виктор Иванович Коровина Оксана Всеволодовна

Ведущее учреждение Военно-медицинская академия им. С.М.Кирова Защита состоится «

2010 г. в час на заседании диссертационного совета Д 208.090.02 при ГОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им.акад. И.П.Павлова Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию в НИИ пульмонологии (197022, Санкт-Петербург, ул. Рентгена д. 12)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПбГМУ им.акад. И.П.Павлова по адресу 197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого дом 6\8

Автореферат разослан « //Г, о? 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Доктор медицинских наук, профессор

А.Л.Александров

Актуальность. ХОБЛ занимает одно из ведущих мест в мире по заболеваемости населения, вызывает значительный экономический и социальный ущерб, имеет тенденцию к неуклонному росту, быстро прогрессирует и увеличивает раннюю инвалидизацию и смертность больных (Кокосов А.Н., 1999; Чучалин А.Г., 2005; Федосеев Г.Б., 2006). В структуре инвалидности вследствие болезней органов дыхания на ХОБЛ приходится 26%. Легочная гипер-тензия и хроническое легочное сердце - являются наиболее частыми и обли-гатными осложнениями ХОБЛ, приводящими к летальному исходу (Невзорова В.А., Гельцер Б.И., 1997; Lee Т. et al., 2008). Смертность от ХОБЛ в Санкт-Петербурге составляет 14,5 на 100 тыс. населения (Илькович М.М., Симаненков В.И., 2007).

Основными причинами смертности при ХОБЛ считается развитие тяжелой степени дыхательной недостаточности и декомпенсированного хронического легочного сердца (Гаврисюк В.К. и соавт., 1998; Кокосов А.Н., 1999; Шмелев Е.И. 2000; Ландышева И.В., Ландышев С.Ю., 2001).

Среди причин развития дыхательной и сердечно-сосудистой недостаточности у больных ХОБЛ важное место занимает дисфункция дыхательной мускулатуры, и в первую очередь, диафрагмы (Айсанов 3,Р., 1987., Макеев Ю.П., 1998., Севрунова O.A., 1991., Чучалин А.Г., Шмелев Е.И., 2001).

В настоящее время наиболее распространенным является изучение дисфункции диафрагмы посредством определения параметров функции внешнего дыхания с использованием измерения трансдиафрагмального давления, определения максимального ротового инспираторного и экспираторного давления (Grassino А., 1985; Beck J., Sinderby С., 1997). Однако данные методики не в полной мере оценивают изменения функционального состояния диафрагмы. Их большим недостатком является зависимость от кооперации с больным и "нефизиологичность" дыхательного маневра (Авдеев С.Н, 2004).

Поэтому актуальным является поиск эффективных методов диагностики и терапевтической коррекции дисфункции диафрагмальной мышцы. Изучению функциональной способности диафрагмы у больных ХОБЛ с помо-

щью ультразвукового сканирования посвящены исследования Айсанова З.Р. (1994), Сивякова О.Н., Мажарова О.А., (1999), Jiang J.R., et al., (2004), Ferrandière M. et al., (2006), Dos Santos Yamaguti W.P., et al., (2008). Однако, общим недостатком используемых ныне ультразвуковых способов является их малая информативность, односторонность отображения сложных движений диафрагмы, в полной мере не раскрывающая ее функциональное состояние и отсутствие четких критериев ранней диагностики дисфункции диафрагмы.

Проведение наиболее полного ультразвукового изучения функции диафрагмы у больных ХОБЛ в различные стадии формирования XJIC, до сих пор не осуществлялось. Не разработаны ультразвуковые критерии ранней оценки патологических изменений функционального состояния диафраг-мальной мышцы у данной категории больных. А также не изучены взаимосвязи между показателями функционального состояния диафрагмы, показателями кардиогемодинамики и функции внешнего дыхания у больных ХОБЛ.

Цель работы: Определить особенности функционального состояния диафрагмы при формировании и прогрессировании дыхательной недостаточности и ХЛС у больных ХОБЛ. Задачи исследования:

1. Выявить изменения функционального состояния диафрагмы у больных ХОБЛ различной степени тяжести течения заболевания.

2. Определить ультразвуковые критерии развития дисфункции диафрагмы у больных ХОБЛ.

3. Изучить изменения параметров легочно-сердечной гемодинамики у больных ХОБЛ на различных этапах формирования ХЛС.

4. Оценить взаимное влияние показателей дисфункции диафрагмы и легочно-сердечной гемодинамики у больных ХОБЛ при развитии ХЛС.

5. Составить математическое описание функционального состояния диафрагмы с определением вероятности отсутствия или наличия её дисфункции. Научная новизна

Впервые с помощью ультразвуковой диагностической системы экспертного класса VIVID 7 Dimension GE (США), по оригинальной методике, у больных ХОБЛ выявлено значительное нарушение функции диафрагмы, которое может усугублять дыхательную недостаточность, приводить к возрастанию легочной гипертензии и формированию хронического легочного сердца.

Впервые для больных ХОБЛ, различной степенью тяжести течения заболевания, разработаны ультразвуковые критерии ранней диагностики дисфункции диафрагмы.

Новыми являются результаты проведенного корреляционного анализа показателей функционального состояния диафрагмы и легочно-сердечной гемодинамики у больных ХОБЛ.

Впервые описана математическая модель функционального состояния диафрагмы, позволяющая выявить наличие или отсутствие дисфункции диафрагмы, и, в частности, решить вопрос о необходимости проведения тренировок дыхательной мускулатуры в тех случаях, когда это показано и может дать положительный результат. Положения, выносимые на защиту

1. У больных ХОБЛ, по мере прогрессирования заболевания, нарастания бронхиальной обструкции, гиперинфляции легких, артериальной гипок-семии и легочной гипертензии наблюдается изменение функционального состояния диафрагмы.

2. Ультразвуковые методы в наибольшей степени характеризуют функциональное состояние диафрагмы, позволяют произвести его детальную оценку и определить критерии риска развития дисфункции диафрагмы у больных ХОБЛ. С помощью ультразвуковых методов исследования можно

раздельно изучать функцию сухожильной и мышечной частей диафрагмы, чего не позволяют другие методы исследования.

3. Наиболее информативными параметрами функционального состояния диафрагмы, значимо связанными с показателями кардиогемодинамики являются скоростные показатели, амплитуда экскурсии купола диафрагмы и степень гипертрофии мышечной части диафрагмы.

4. Математическая модель прогноза функционального состояния диафрагмы, по мере прогрессирования хронической обструктивной болезни легких, позволяет рассчитать наличие или отсутствие дисфункции диафрагмы, используя данные ультразвукового сканирования.

Реализация результатов исследования:

Результаты исследования внедрены в практическую работу стационара дневного пребывания, пульмонологического отделения, консультативно-диагностического отделения клиники НИИ пульмонологии, клиники госпитальной хирургии №1 СПбГМУ им. акад. И. П. Павлова, СПб ГУЗ городской поликлиники №117, в учебный процесс кафедры пульмонологии ФПО СПбГМУ им. акад. И. П. Павлова.

Апробация работы:

Имеется приоритет на право получения патента, заявка №2009.144410/14 от 30.11.2009. «Способ выявления функционального состояния диафрагмы у больных хронической обструктивной болезнью легких». Материалы диссертации были представлены на 17 Национальном конгрессе по БОД (Казань, 2007), на 18 Конгрессе ERS (Германия, Берлин, 2008), на 19 Конгрессе ERS (Австрия, Вена, 2009), доложены и обсуждены на Була-товских чтениях (Санкт-Петербург, СПбГМУ им. акад. И.П.Павлова, 2008), на пульмонологической секции Санкт-Петербургского общества терапевтов им. С. П. Боткина (Санкт-Петербург, 2009).

Публикация результатов работы:

По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, из них в научных журналах, рекомендуемых ВАК - 2, в сборниках трудов Национальных кон-

грессов -1, в сборниках трудов международных конгрессов - 2.

Объем и структура диссертации:

Диссертация изложена на 147 страницах компьютерного текста и состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы. Работа иллюстрирована 16 таблицами и 50 рисунками. Библиографический указатель содержит 166 источников, из них 86 - отечественных и 80 -зарубежных авторов.

Материал и методы исследования.

В НИИ Пульмонологии СПбГМУ им.акад. И.П.Павлова в условиях стационарного пребывания в течение 2006-2009 г.г. обследовано 82 больных ХОБЛ.

Диагноз ХОБЛ был выставлен согласно рекомендациям консенсуса Института сердца, легких и крови США и Всемирной Организации Здравоохранения «Глобальная стратегия диагностики, лечения и профилактики Хронической Обструктивной Болезни Легких» (пересмотр 2006 г.), на основании комплексного клинико-лабораторного и инструментального исследования. Все больные получали стандартную терапию ХОБЛ и обследовались в фазе ремиссии.

Большинство обследованных больных имели факторы риска развития ХОБЛ. Среди них курящих было 94%. Длительный стаж курения и большое количество выкуриваемых сигарет в день (табл. 1) позволяли отнести этих больных ХОБЛ к категории «злостных курильщиков» с высокой степенью табачной зависимости.

Одновременное воздействие курения и профессиональных вредностей отмечалось у 52% больных. Анализ профессиональной деятельности показал, что в прошлом 60% обследованных работали в профессиях физического труда разной степени тяжести, 32%-умственного труда (инженерно-технические работники), 8% были военными пенсионерами. При этом 52% больных имели контакт с профессиональными вредностями, такими как смолы, кислоты,

пыль, металлическая стружка, аэрозоль электросварки и др., находились в неблагоприятных производственных условиях, подвергались воздействию сквозняков, температурных перепадов, сырости.

Таблица 1.

Характеристика факторов риска у больных ХОБЛ.

Фактор ХОБЛ 2 ст. п = 47 ХОБЛ 3 ст. п = 35 Контроль п= 13

Стаж курения Годы 10-14 15-20 -

Количество сига-рет\день шт. 15-18 20-30 -

Профессиональные вредности п, % 15 (32%) 18(51%) -

У обследованных больных отмечалось наличие от 3 до 6 сопутствующих заболеваний. ИБС диагностировалась у 93% пациентов, при этом 9% из них перенесли острый инфаркт миокарда, в том числе и повторный. Гипертоническая болезнь 2-3 стадии с артериальной гипертензией 1-2 степени выявлена у 88% больных. Среди наиболее часто встречающихся сопутствующих заболеваний были также желчнокаменная болезнь (20%), хронический гастрит (22%), язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки (23%), доброкачественная гиперплазия предстательной железы (20%), обли-терирующий атеросклероз сосудов нижних конечностей (16%), деформирующий остеоартроз (14%).

Среди обследованных больных ХОБЛ преобладали мужчины (77%), по сравнению с женщинами (23%). Следует обратить внимание на то, что в исследование вошли 2 мужчины и 1 женщина молодого возраста (31-40 лет), что связано со снижением возрастного порога заболевания. Самую большую возрастную группу пациентов - 41-50 лет, составили 60% мужчин и 47% женщин. Группа 51-60 лет представлена в основном мужчинами - 22%. В группу более 60 лет вошли мужчины (14%) и женщины (15%), не имеющие тяжелых сопутствующих заболеваний, свойственных лицам пожилого возраста.

Средний возраст больных ХОБЛ составил 59±4,2 года, то есть заболевание встречалось значительно чаще среди лиц предпенсионного (трудоспособного) возраста.

Из анамнеза больных ХОБЛ было выяснено, что 34 больных (41%) в прошлом перенесли пневмонию. У 71 больного (87%) наблюдались частые респираторные заболевания и грипп. Патология ЛОР - органов (хронический тонзиллит, хронический гайморит) и верхних дыхательных путей диагностирована у 30 больных (37%).

Все больные ХОБЛ были подразделены на две группы в зависимости от стадии течения заболевания. Такое распределение больных по группам наиболее соответствовало задачам исследования, и позволяло изучить функциональное состояние диафрагмы у больных ХОБЛ на разных этапах развития ХЛС (табл. 2).

Таблица 2.

Распределение ХЛС у больных ХОБЛ (абс./ %)

Диагноз ХОБЛ ХОБЛ ХОБЛ

общ. 2 ст. 3 ст.

(п=82) (п=47) Гп=35)

ХЛС 49/60 18/38 31/88

ХЛС компенсир. 33/40 17/36 16/46

ХЛС субкомпенс. 11/13 '/2 10/28

ХЛС декомпенс. 5/6 - 5/14

Осложнение - ХЛС выявлено у 60 % больных общей группы ХОБЛ. Среди них преобладало ХЛС компенсированное - у 33%, несколько реже - у 11% больных - субкомпенсированное и только у 6% больных - декомпенси-рованное ХЛС.

Первую группу составили 47 больных ХОБЛ 2 ст. Средний возраст -56±7,5 лет. Все больные были либо нормального питания, либо с небольшим дефицитом массы тела. Индекс массы тела колебался у них от 17,1 кг/м2 до 22,0 кг/м2 (средняя величина 18,9±0,2 кг/м2).

Все исследования проводились по единой программе, согласно требованиям Хельсинской декларации (Рекомендация для врачей по биомедицинским исследованиям на людях 1975,2000 г.г.).

Диагностика и определение степени ДН осуществлялись в соответствии с классификацией А.Г.Дембо (1957) в модификации Н.Н.Канаева и Л.Л.Шика (1980). Диагноз ХЛС ставился на основании клинических данных, результатов инструментальных методов исследования (ЭХО-КГ, электрокардиографии, рентгенографии) в соответствии с определением, принятым Комитетом экспертов ВОЗ (1961) с последующими дополнениями (Behnke R., 1970; Tendera, Pasyk, 1978; Weitzenblum E., 2003).

При клиническом обследовании особое внимание обращали на признаки, косвенно характеризующие функциональное состояние диафрагмы: возраст больных, вариант развития ХОБЛ, длительность кашля с выделением мокроты и одышки; частоту и продолжительность обострений; вредные привычки - курение, злоупотребление алкоголем; профессиональные вредности; перенесенные в прошлом заболевания; признаки сердечной недостаточности.

Исследование функции внешнего дыхания осуществлялось с помощью аппарата « Мастер-скрин» ( «Э. Эгер», Германия), спироанализатора «Диамант» (Россия), по системе должных величин (Клемент Р.Ф., Лаврушин А.А. и соавт., 1986).

Амбулаторное измерение пиковой скорости выдоха проводилось по общепринятой методике с помощью пикфлуометра (Rait, 1976), в модификации «Mini-Rait» (Луговская А.А., Комкова Е.К., 2009), с троекратной записью показателей и ведением дневника пикфлуометрии с записью лучшего значения в утренние и вечерние часы. Измерения ПСВ производились в положении больного стоя, при этом просили пациента сделать максимально глубокий вдох, а затем максимально полный выдох. Поскольку результаты измерения ПСВ зависят от волевого усилия обследуемого, вначале пациента обучали правильному маневру для достижения наилучших значений. Резуль-

тат измерения ПСВ определяли как лучшее значение из показателей, полученных при трех различных измерениях. Показатели ПСВ оценивали путем сопоставления с должными величинами, соответствующими возрасту, полу, росту пациента. Показатели пиковой скорости выдоха являются объективным критерием степени тяжести бронхиальной обструкции и эффективности лечебных мероприятий.

ЭКГ регистрировалась на 12-канальном аппарате «MAC 1200» фирмы «ST GE Medikal Systems IT» (Германия). Обращалось внимание на признаки перегрузки и гипертрофии отделов сердца, нарушения ритма и проводимости, недостаточности коронарного кровотока.

Рентгенологическое обследование органов грудной клетки по общепринятым методикам выполнялась на рентгеновской установке фирмы» Fillips Optimus» ( Германия). Проводилась рентгенография грудной клетки в прямой и правой боковой проекции). Обращали внимание на степень прозрачности легочных полей, структуру легочного рисунка, расположение диафрагмы и состояние диафрагмальных синусов, ширину корней легких, периферический сосудистый рисунок, конфигурацию сердца, изменения аорты.

Для оценки функционального состояния диафрагмы проводили ультразвуковое сканирование диафрагмы с помощью ультразвуковой диагностической системы экспертного класса VIVID 7 GE (США), с использованием матричного конвексного датчика с несущей частотой 3,5 МГц. Исследование функциональной активности диафрагмы проводилось с параллельной регистрацией ЭКГ, реопневмограммы и изображений в В, М и анатомическом М-режимах сканирования. Обследование проводилось натощак в положении больного лежа на спине с поднятым на 30° головным концом. Для улучшения визуализации диафрагмы в течение трех дней до исследования больным назначали бесшлаковую диету и ферментные препараты.

Контрольную группу составили 13 некурящих добровольцев (7 мужчин и 6 женщин, средний возраст 55,3±5,5 лет) без патологии легких.

Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием методов параметрической и непараметрической статистики с оценкой среднего арифметического, средней ошибки среднего значения -для признаков, имеющих непрерывное распределение; а также частоты встречаемости признаков с дискретными значениями. Для оценки межгрупповых различий значений признаков, применяли t-критерий Стьюдента и непараметрический U-критерий Вилкоксона-Манна-Уитни, а при сравнении частотных величин - ^-критерий Пирсона. Анализ зависимости между признаками проводили с помощью r-критерия Пирсона, г8-критерия Спирмена и Х2-критерия Пирсона. Для оценки состояния двигательной активности мышечного отдела диафрагмы использовали линейный дискриминантный анализ. Обработка материала выполнялась на ЭВМ с использованием стандартного пакета программ прикладного статистического анализа (Statistica for Windows v. 6.0). Критический уровень достоверности нулевой статистической гипотезы (об отсутствии значимых различий или факторных влияний) принимали равным 0,05.

Результаты собственных исследований.

1. Изменение функционального состояния диафрагмы у больных хронической обструктивной болезнью легких в разные стадии формирования хронического легочного сердца.

Высота стояния купола диафрагмы была достоверно снижена во всех группах наблюдения (в среднем на 61%), по сравнению с группой контроля. Наибольшее снижение (на 69%, р <0,05) отмечено у больных ХОБЛ 3 ст. Уплощение купола диафрагмы связано, вероятно, с гиперинфляцией легких.

Скорость экскурсии купола диафрагмы на вдохе при спокойном дыхании во всех группах наблюдения была увеличена (в среднем на 41%), однако наибольшее ее возрастание (на 45%, р <0,05), отмечено у больных ХОБЛ 2 ст. Это свидетельствовало об имеющемся резерве компенсаторных возмож-

ностей и запасе выносливости у этой группы больных, у которых диафрагма еще была в состоянии выполнять возросшую нагрузку.

Толщина мышечной части диафрагмы при спокойном дыхании была увеличена в большей степени у больных ХОБЛ 3 ст. (на 55%, р <0,05), т.е. у этих больных имелась стойкая, выраженная гипертрофия мышц диафрагмы. В то время как у больных ХОБЛ 2 ст. этот показатель не отличался от такового контрольной группы.

Интересны полученные данные о скоростных величинах сокращения и расслабления мышц диафрагмы в зависимости от характера дыхания.

ХОБЛ общ ХОБЛ 2 ХОБЛ 3 Контроль

ЕЭСС СД 0СС ФД

Рис.1. Скорость сокращения мышц диафрагмы при спокойном и форсированном дыхании у больных ХОБЛ.

При спокойном дыхании скорость сокращения была выше во всех группах обследованных больных (в среднем на 32%, р <0,05). Внутригруп-пового достоверного отличия получено не было. Следовательно, у обследованных больных дыхательная мускулатура еще могла осуществлять повышенную работу, имея некоторый запас выносливости (рис.1). При форсированном дыхании достоверных различий получено не было.

4

2 О

ХОБЛ общ ХОБЛ 2 ХОБЛ 3 Контроль

GD CP СД S3 CP ФД Рис. 2. Скорость расслабления мышц диафрагмы при спокойном и форсированном дыхании у больных ХОБЛ.

Скорость расслабления мышечной части диафрагмы при спокойном дыхании была в большей степени увеличена у больных ХОБЛ 2 ст. (на 93%, р <0,05), ( рис.2). При форсированном дыхании скорость расслабления мышц диафрагмы имела тенденцию к замедлению. У больных ХОБЛ 3 ст. этот показатель был снижен на 15% (р <0,05). Следовательно, процесс расслабления мышц у больных ХОБЛ претерпевает большие изменения, чем процесс сокращения, так как биомеханические и гистохимические изменения, происходящие в волокнах мышц при расслаблении, более сложные и тем самым более уязвимые, чем при сокращении, поэтому страдают и нарушаются в первую очередь (Morgan. J., Warren S., 1989).

Более точно функциональное состояние диафрагмы можно оценить, рассчитав относительный показатель - фракцию утолщения мышечной части диафрагмы, характеризующий состояние сократительной способности мышц диафрагмы.

Определено, что этот показатель при СД был статистически достоверно снижен во всех обследованных группах больных ХОБЛ (в среднем на

25%, р <0,05). При ФД определено еще большее снижение этого показателя (в среднем на 38%, р <0,05), (рис. 3).

0, 0. 0, 0, 0, 0,

Рис. 3. Фракция утолщения мышечной части диафрагмы при спокойном и форсированном дыхании у больных ХОБЛ.

Это указывало на истощение компенсаторных возможностей и начавшееся утомление мышц диафрагмы у больных ХОБЛ 2 ст., и исчерпывание компенсаторных возможностей, уже имеющееся утомление и начальное развитие слабости дыхательных мышц диафрагмы у больных ХОБЛ 3 ст.

Таким образом, проведенный анализ позволил сделать вывод о том, что ультразвуковые методы исследования осуществляют всестороннюю и достоверную оценку функциональной активности диафрагмы, дают возможность раннего выявления усталости и слабости дыхательной мускулатуры на разных этапах развития ХЛС.

2. Корреляционный анализ показателей функциональной активности диафрагмы и показателей сердечно-легочной гемодинамики у больных ХОБЛ.

При расчете коэффициентов корреляции в основном получились либо низкие, либо недостоверные их значения. Однако сравнение ряда показате-

о-И®

ХОБЛ общ ХОБЛ 2 ХОБЛ 3

0 ФУТ СД И ФУТ ФД

Контроль

лей функционального состояния диафрагмы и кардиогемодинамики дало достоверные результаты. Проведенный корреляционный анализ показателей функционального состояния диафрагмы и кардиогемодинамики дал следующие результаты:

У больных ХОБЛ 2 ст. при сравнении показателей скорости движения купола диафрагмы (СЭ КД вдох СД) и фракции выброса ЛЖ (ФВ ЛЖ) получен коэффициент корреляции г = - 0,47, что указывало на достоверную обратную связь между сравниваемыми показателями, т.е. чем быстрее движение купола диафрагмы, тем меньше фракция выброса ЛЖ.

Сравнение между скоростными показателями движения купола диафрагмы на выдохе при спокойном дыхании и толщиной задней стенки левого желудочка в диастолу выявил достоверную, средней силы, обратную корреляцию г = - 0,54, (рис. 4), то есть, чем больше скорость движения купола диафрагмы, тем менее гипертрофирован ЛЖ.

Рис. 4. Корреляция показателей скорости движения купола диафрагмы (СЭ КД выд СД) и толщины задней стенки левого желудочка (ЗС ЛЖд) у больных ХОБЛ 2 ст.

Таким образом, как показали рассчитанные коэффициенты корреляции у больных ХОБЛ 2 ст. наиболее информативными параметрами дисфунк-

ции диафрагмы, значимо связанные с показателями кардиогемодинамики, оказались скоростные показатели и амплитуда движения купола диафрагмы.

У больных ХОБЛ 3 ст. получены следующие взаимосвязи: коэффициент корреляции между скоростью экскурсии купола диафрагмы и фракцией выброса ЛЖ составил г = - 0,65 и указывал на средней силы, приближающуюся к сильной, обратную связь между показателями (рис. 5).

70 68 66 64 62 60 58 § 56

Ш сд 0

52 50 48 46 44 42 40

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0_15_4£

СЭ КД выд СД |ч-ич95%соп(|с1епсе ]

Рис. 5. Корреляция показателей фракции выброса ЛЖ (ФВ ЛЖ) и скорости экскурсии купола диафрагмы (СЭ КД выд СД) у больных ХОБЛ 3 ст.

Значит, чем быстрее движение купола диафрагмы, тем меньше фракция выброса левого желудочка. Это связано с тем, что у больных ХОБЛ 3 ст. с резкими нарушениями бронхиальной проходимости выдох становится длительным и затрудненным с повышенным внутригрудным давлением, что ведет к снижению присасывающей способности грудной клетки, ввиду чего приток крови к сердцу уменьшается, вызывая тем самым снижение ударного объема крови и, соответственно, уменьшение фракции выброса ЛЖ.

При сопоставлении показателей функционального состояния диафрагмы с величиной СДЛА значимые коэффициенты корреляции были получены со степенью гипертрофии мышечной части диафрагмы на вдохе при ФД. Коэффициент корреляции между показателями составил г = 0,46, и указывал на положительную прямую связь между сравниваемыми показателями.

Таким образом, у больных ХОБЛ 3 ст., по мере нарастания патологических изменений функции диафрагмы и нарушений кардиогемодинамики, способствовавших развитию ХЛС, наиболее информативными показателями дисфункции диафрагмы были скоростные показатели движения купола диафрагмы, величина экскурсии купола диафрагмы и степень гипертрофии её мышечной части.

3. Математическая формула определения функционального состояния диафрагмы у больных хронической обструктивной болезнью легких. В связи с тем, что нормальные величины показателей функционального состояния диафрагмы еще не охарактеризованы, а суждений о наиболее раннем выявлении дисфункции диафрагмы настоятельно требует клиника, то представлялось целесообразным разработать и предложить для практического использования простой способ раннего определения дисфункции диафрагмы, еще на этапе утомления дыхательных мышц, с использованием наиболее информативных характеристик ее деятельности.

На основании результатов обследования всех 95 пациентов (ХОБЛ общ. - 82 больных и 13 пациентов контрольной группы) с различной степенью выраженности дисфункции диафрагмы и без неё, были выявлены наиболее информативные факторы риска развития дисфункции диафрагмы, вплоть до недостаточности дыхательной мускулатуры, произведена их комплексная оценка с учетом значимости каждого изучаемого фактора и были выведены математические формулы определения функционального состояния диафрагмы.

дф(_) = _12,94-1,00 х ТМД вд СД- 1,28 х ЭК СД + 8,93 х ЭК ФД -

8,32х ФУТ СД (1) ДФ(+) = -12,00 +1,58 х ТМД вд СД + 2,65 х ЭК СД + 5,40 х ЭК ФД -12,26 х ФУТ СД (2)

где: ДФ - дискриминантная функция (безразмерная величина); ТМД вд СД - толщина мышц диафрагмы на вдохе при спокойном дыхании (см); ЭК СД - экскурсия диафрагмы при спокойном дыхании (см); ЭК ФД - экскур-

сия диафрагмы при форсированном дыхании (см); ФУТ СД - фракция утолщения мышечной части диафрагмы при спокойном дыхании (безразмерная величина).

В случае, если вероятность наличия дисфункции диафрагмы оказывалась выше вероятности её отсутствия - делался вывод о наличии у обследуемого нарушенной функции диафрагмы, в ином случае делался противоположный вывод.

Оценка точности определения функционального состояния диафрагмы, установленного с помощью дискриминантного анализа, основанного на оценке значений показателей моторной активности диафрагмы, характеризовалась следующими операционными характеристиками: чувствительность - 97,6%; специфичность - 69,2%; предсказательная ценность истинно положительного результата - 95,2%; предсказательная ценность истинно отрицательного результата - 81,8%; общая точность предсказания - 93,7%.

Таким образом, использование математических формул для определения функционального состояния диафрагмы у больных ХОБЛ позволяет осуществлять раннее выявление её дисфункции и даст возможность своевременно проводить коррекцию выявленных нарушений.

Выводы

1. Разработанная методика исследования диафрагмы, посредством ультразвукового сканирования, выявила изменения её функционального состояния у больных ХОБЛ на разных этапах развития хронического легочного сердца. У больных с ХОБЛ 2 ст. наблюдалось умеренное увеличение толщины диафрагмы, уменьшение ее экскурсии как при форсированном, так и при спокойном дыхании. Для больных ХОБЛ 3 ст. характерным являлось значительное увеличение толщины диафрагмы, резкое ограничение ее подвижности при спокойном и форсированном дыхании.

2. Критериями ранних нарушений функциональной способности диафрагмы у больных ХОБЛ являются: увеличение толщины мышечной части диафрагмы, изменение скорости расслабления мышечной части диафраг-

мы, снижение экскурсии купола диафрагмы при спокойном и форсированном дыхании.

3. Состояние легочно-сердечной гемодинамики у больных ХОБЛ определялось уровнем развития легочной гипертензии. У больных ХОБЛ 2 ст. кардиогемодинамика была почти не нарушена и выявлялись лишь начальные признаки ремоделирования и диастолической дисфункции сердца; у больных ХОБЛ 3 ст. определялось снижение сократительной функции миокарда правого желудочка, начинающиеся признаки нарушения сократительной функции левых отделов сердца, ремоделирование и диастоличе-ская дисфункция желудочков сердца.

4. На основании корреляционного анализа было установлено, что у больных ХОБЛ по мере прогрессирования заболевания, нарастания патологических изменений функции диафрагмы и нарушения кардиогемодинами-ки, наиболее информативными показателями дисфункции диафрагмы являются скоростные показатели движения купола диафрагмы и величина экскурсии купола диафрагмы. При этом у больных ХОБЛ 3 ст. к указанным признакам присоединяется гипертрофия мышечной части диафрагмы.

5. Предложенная математическая формула определения функционального состояния диафрагмы, позволяет с высокой степенью достоверности рассчитать наличие или отсутствие дисфункции диафрагмы, с использованием результатов широко доступной ультрасонографической методики .

Практические рекомендации

1. Для выявления ранних признаков нарушения функционального состояния диафрагмы в комплексное обследование больных ХОБЛ рекомендуется включать высокоинформативный метод - ультразвуковое сканирование диафрагмы.

2. Для объективной оценки дисфункции диафрагмы, в качестве критериев диагностики ранних нарушений, следует считать увеличение толщины

мышечной части диафрагмы, уменьшение её экскурсии при форсированном дыхании и замедление скорости расслабления.

3. Для решения вопроса о наличии или отсутствии дисфункции диафрагмы следует использовать предложенные математические формулы определения функционального состояния диафрагмы с применением показателей ультразвукового сканирования.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Суркова Е. Г., Александров A.JL, Перлей В.Е., Гнчкин А.Ю. Оценка функции диафрагмы у больных хроническими заболеваниями легких по данным ультразвуковых методов исследования //Ученые записки СПбГМУ им. акад. ИМ.П.Павлова. 2009. - т.16. - №1. - С.28-32.

2. Суркова Е. Г., Александров АЛ., Перлей В.Е., Гнчкин А.Ю., Ку-зубова Н.А. Дисфункция диафрагмы и ее участие в развитии сердечнососудистой недостаточности //Ученые записки СПбГМУ им. акад. ИМ.П.Павлова. 2009. - т.16. - №4. - С.55- 59.

3. Суркова Е.Г., Перлей В.Е., Александров А.Л., Гичкин А.Ю., Кузубо-ва Н.А.«Оценка функциональной активности диафрагмы у пациентов ХОБЛ». Тезисы 17 нац. Конгр. по БОД. Казань. 2007. - №634. - С.244.

4. Surkova E.G., Perley V.E., Alexandrov A.L., Gichkin A.J., Kuzubova N.A. Ultrasound estimation of functional activity of diaphragm in patients with COPD. // ERS, Berlin, okt. 2008. - № 917.

5. Surkova E., Gichkin A., Perley V., Alexandrov A. Relation between functional activity of a diaphragm and cardiohaemodynamic in patients with moderate and severe COPD.// ERS .Vienna, sept. 2009. - v.34. - suppl. 53. -№3885.

Список сокращений

ДН - дыхательная недостаточность

ДФ - дискриминантная функция

ЗС ЛЖ д - задняя стенка левого желудочка в диастолу

ИБС - ишемическая болезнь сердца

ЛЖ - левый желудочек

ПСВ — пиковая скорость выдоха

СД - спокойное дыхание

СЭ КД вд СД - скорость экскурсии купола диафрагмы на вдохе при спокойном дыхании

СЭ КД выд СД - скорость экскурсии купола диафрагмы на выдохе при спокойном дыхании

СДЛА - систолическое давление в легочной артерии

ТМД вд СД - толщина мышечной части диафрагмы на вдохе при спокойном дыхании

ФД - форсирование дыхание ФВ - фракция выброса

ФУТ СД - фракция утолщения диафрагмы при спокойном дыхании ЭК СД - экскурсия купола диафрагмы при спокойном дыхании ЭК ФД - экскурсия купола диафрагмы при форсированном дыхании ЭХО - КГ - эхокардиография

ХОБЛ - хроническая обструктивная болезнь легких ХЛС - хроническое легочное сердце

Отпечатано в ООО "АРКУШ", Санкт-Петербург, ул. Рубинштейна, д.2/45 ИНН 78254429721 КПП 78501001 Подписано в печать 14.04.2010 г. усл. печ. л. 1.0 заказ № 1404/1 от 14.04.2010 г., тир. 100 экз.

Актуальность. Болезни органов дыхания до настоящего времени остаются одной из значимых проблем здравоохранения и являются широко распространенными заболеваниями, что приводит к экономическим потерям вследствие временной нетрудоспособности и инвалидности, характеризуется неблагоприятным прогнозом (Кокосов А.Н., 1999; Чучалин А.Г., 2005; Федосеев Г.Б., 2006). Хроническая обструктивная болезнь легких занимает одно из ведущих мест среди всех причин смерти в промышленно развитых странах (ВОЗ, 2003; 2007). В Санкт-Петербурге регистрируется 15,2 случаев ХОБЛ на 1000 населения (в абсолютных цифрах - 65368 человек). В структуре инвалидности вследствие болезней органов дыхания на ХОБЛ приходится 26%, смертность от ХОБЛ в Санкт-Петербурге составляет 14,5 на 100 тыс. населения (Илькович М.М., Симаненков В.И., 2007). Легочная гипер-тензия и хроническое легочное сердце - являются наиболее частыми и об-лигатными осложнениями ХОБЛ, приводящими к летальному исходу (Невзорова В.А., Гельцер Б.И., 1997; Lee Т. et al., 2008). ХЛС занимает второе место в структуре общей смертности больных ХОБЛ, уступая лишь дыхательной недостаточности (Лещенко И.В. и соавт., 2002). Существенную роль в развитии дыхательной недостаточности у больных ХОБЛ играет прогрессирующая слабость дыхательной мускулатуры, и в первую очередь главной дыхательной мышцы - диафрагмы (Бичев А.А., Чучалин А.Г., 1992; Rochester DF., 1993; Vassilakopoulos Т, et al., 1996).

До настоящего времени основным методом оценки функции дыхательных мышц оставались тесты функции внешнего дыхания (ФВД). Наиболее простыми из них являлись оценка максимального инспираторного (PImax) и экспираторного (РЕшах) давлений в полости рта К недостатками метода относится его зависимость от кооперации с больным и "нефизиологичность" дыхательного маневра (Авдеев С.Н., 2004).

Альтернативным методом, позволяющим оценить функцию диафрагмы является ультразвуковое сканирование. До сих пор, посредством ультразвукового метода, различные исследователи оценивали либо высоту стояния купола диафрагмы и определяли толщину диафрагмальной мышцы у больных ХОБЛ в зависимости от степени дыхательной недостаточности (Сивякова О.А., 1997; Скляр И.В., Меньшикова И.Г., 2002; Naeije R., 2005), либо оценивали эхоструктуру диафрагмы и степень ее утончения на высоте вдоха (Got-tyman Е., McCool F.D., 1997; Spahija В. J., Kaminski D., 2001). Бузуева И.И. и соавт., (1986) производили морфометрический анализ изменений ультраструктуры мышечных волокон диафрагмы при физических нагрузках. Макеев Ю.П. (1998), изучал роль сократительной слабости диафрагмы в патогенезе недостаточности кровообращения у больных ХОБЛ. Сивякова О.Н., Ма-жарова О.А. (1997), выявляя степень утомления диафрагмальной мышцы, определяли толщину мышечной части и экскурсию диафрагмы.

К преимуществам ультразвукового метода относится возможность визуализации диафрагмы на протяжении дыхательного цикла в реальном масштабе времени. Кроме того, появляется возможность оценивать разные отделы диафрагмы - мышечную и сухожильную, с высокой точностью определять толщину, подвижность, геометрию диафрагмы. Кроме того исследование возможно проводить даже у пациентов с выраженной одышкой и гиперинфляцией легких.

Таким образом, оценка диагностических и прогностических возможностей ультразвуковых методов исследования для выявления, как начальной дисфункции диафрагмы, так и ее роли в формировании артериальной легочной гипертензии с последующим развитием хронического легочного сердца, представляет особый практический интерес.

Цель работы:

Определить особенности функционального состояния диафрагмы при формировании и прогрессировании дыхательной недостаточности и ХЛС у больных ХОБЛ.

Задачи исследования:

1. Выявить изменения функционального состояния диафрагмы у больных ХОБЛ различной степени тяжести течения заболевания.

2. Определить ультразвуковые критерии развития дисфункции диафрагмы у больных ХОБЛ.

3. Изучить изменения параметров легочно-сердечной гемодинамики у больных ХОБЛ на различных этапах формирования ХЛС.

4. Оценить взаимосвязь показателей дисфункции диафрагмы и легочно-сердечной гемодинамики у больных ХОБЛ при развитии ХЛС.

5. Составить математическое описание функционального состояния диафрагмы с определением вероятности отсутствия или наличия её дисфункции.

Научная новизна

Впервые с помощью ультразвуковой диагностической системы экспертного класса VIVID 7 Dimension GE (США), по оригинальной методике, у больных ХОБЛ выявлено значительное нарушение функции диафрагмы, которое может усугублять дыхательную недостаточность, приводить к возрастанию легочной гипертензии и формированию хронического легочного сердца.

Впервые для больных ХОБЛ, различной степенью тяжести течения заболевания, разработаны ультразвуковые критерии ранней диагностики дисфункции диафрагмы.

Новыми являются результаты проведенного корреляционного анализа показателей функционального состояния диафрагмы и легочно-сердечной гемодинамики у больных ХОБЛ.

Впервые описана математическая модель функционального состояния диафрагмы, позволяющая выявить наличие или отсутствие дисфункции диафрагмы, и, в частности, решить вопрос о необходимости проведения тренировок дыхательной мускулатуры в тех случаях, когда это показано и может дать положительный результат.

Основные положения, выносимые на защиту

1. У больных ХОБЛ, по мере прогрессирования заболевания, нарастания бронхиальной обструкции, гиперинфляции легких, артериальной гипок-семии и легочной гипертензии наблюдается изменение функционального состояния диафрагмы.

2. Наиболее информативными параметрами функционального состояния диафрагмы, значимо связанными с показателями кардиогемодинамики являются скоростные показатели, амплитуда экскурсии купола диафрагмы и степень гипертрофии мышечной части диафрагмы.

3. Математическая модель прогноза функционального состояния диафрагмы, по мере прогрессирования хронической обструктивной болезни легких, позволяет рассчитать наличие или отсутствие дисфункции диафрагмы, используя данные ультразвукового сканирования.

Практическая значимость

Разработаны критерии ранней оценки дисфункции диафрагмы и выявлены взаимосвязи между выраженностью дисфункции диафрагмы, нарушением легочно-сердечной гемодинамики и функции внешнего дыхания у больных ХОБЛ в зависимости от степени тяжести течения заболевания.

Выявление особенностей нарушения функции диафрагмы на разных этапах формирования ХЛС у больных ХОБЛ чрезвычайно важно для оценки состояния больного, дифференцированного подхода к выбору адекватной терапии, улучшения прогноза заболевания и качества жизни этих пациентов.

Результаты исследования позволяют осуществлять раннее выявление усталости и слабости дыхательной мускулатуры, предложить рекомендации для составления реабилитационных программ с выделением пациентов, которым тренировка дыхательной мускулатуры принесет положительный эффект, и лиц, которым тренировка дыхательной мускулатуры не показана, изза возможного прогрессирования дыхательной недостаточности, что может отрицательно отразиться на течении заболевания.

Апробация работы

Имеется приоритет на право получения патента, заявка №2009.144410/14 от 30.11.2009. «Способ выявления функционального состояния диафрагмы у больных хронической обструктивной болезнью легких». Материалы диссертации были представлены на 17 Национальном конгрессе по БОД (Казань, 2007), на 18 Конгрессе ERS (Германия, Берлин, 2008), на 19 Конгрессе ERS (Австрия, Вена, 2009), доложены и обсуждены на Була-товских чтениях (Санкт-Петербург, СПбГМУ им. акад. И.П.Павлова, 2008), на пульмонологической секции Санкт-Петербургского общества терапевтов им. С. П. Боткина (Санкт-Петербург, 2009).

Реализация работы

Результаты исследования внедрены в практическую работу стационара дневного пребывания, пульмонологического отделения, консультативно-диагностического отделения клиники НИИ пульмонологии, клиники госпитальной хирургии №1 СПбГМУ им. акад. И. П. Павлова, внедрены в учебный процесс кафедры пульмонологии ФПО СПбГМУ им. акад. И. П. Павлова.

Личное участие автора в проведении исследования

Исследования, представленные в диссертационной работе, выполнены при непосредственном участии автора в НИИ пульмонологии ГОУ ВПО «СПбГМУ им. акад. И. П. Павлова» Министерства здравоохранения и социального развития РФ. Самостоятельно проводилась расшифровка УЗИ — исследования диафрагмы и сердца с расчетом показателей функционального состояния диафрагмы и кардиогемодинамики на компьютеризированном рабочем месте «EchoPack, GE - США». На исследования, выполненные в соавторстве, имеются совместные публикации. Доля участия автора в накоплении, обобщении, статистической обработке и анализе материала составила 100%.

Публикации по теме исследования

По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, из них в научных журналах, рекомендуемых ВАК - 2, в сборниках трудов Национальных конгрессов — 1, в сборниках трудов международных конгрессов — 2.

Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 147 страницах компьютерного текста и состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы. Работа иллюстрирована 16 таблицами и 50 рисунками. Библиографический указатель содержит 166 источников, в том числе 80 - зарубежных авторов.

выводы

1. Разработанная методика исследования диафрагмы, посредством ультразвукового сканирования, выявила изменения её функционального состояния у больных ХОБЛ в разные стадии развития хронического легочного сердца. У больных с ХОБЛ 2 ст. наблюдалось умеренное увеличение толщины диафрагмы, уменьшение ее экскурсии как при форсированном, так и при спокойном дыхании. Для больных ХОБЛ 3 ст. характерным являлось значительное увеличение толщины диафрагмы, резкое ограничение ее подвижности при спокойном и форсированном дыхании.

2. Критериями ранних нарушений функциональной способности диафрагмы у больных ХОБЛ являются: увеличение толщины мышечной части диафрагмы, изменение скорости расслабления мышечной части диафрагмы, снижение экскурсии купола диафрагмы при спокойном и форсированном дыхании.

3. Состояние легочно-сердечной гемодинамики у больных ХОБЛ определялось уровнем развития легочной гипертензии. У больных ХОБЛ 2 ст. кардиогемодинамика была почти не нарушена и выявлялись лишь начальные признаки ремоделирования и диастолической дисфункции сердца; у больных ХОБЛ 3 ст. определялось снижение сократительной функции миокарда правого желудочка, начинающиеся признаки нарушения сократительной функции левых отделов сердца, ремоделирование и диастолическая дисфункция желудочков сердца.

4. На основании корреляционного анализа было установлено, что у больных ХОБЛ по мере прогрессирования заболевания, нарастания патологических изменений функции диафрагмы и нарушения кардиогемодинамики, наиболее информативными показателями дисфункции диафрагмы являются скоростные показатели движения купола диафрагмы и величина экскурсии купола диафрагмы. При этом у больных ХОБЛ 3 ст. к указанным признакам присоединяется гипертрофия мышечной части диафрагмы.

5. Предложенная математическая формула определения функционального состояния диафрагмы, позволяет с высокой степенью достоверности рассчитать наличие или отсутствие дисфункции диафрагмы, с использованием результатов широко доступной ультрасонографической методики.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Для выявления ранних признаков нарушения функционального состояния диафрагмы в комплексное обследование больных ХОБЛ рекомендуется включать высокоинформативный метод - ультразвуковое сканирование диафрагмы.

2. Для объективной оценки дисфункции диафрагмы, в качестве критериев диагностики ранних нарушений, следует считать увеличение толщины мышечной части диафрагмы, уменьшение её экскурсии при форсированном дыхании и замедление скорости расслабления.

3. Для решения вопроса о наличии или отсутствии дисфункции диафрагмы следует использовать предложенные математические формулы определения функционального состояния диафрагмы с применением показателей ультразвукового сканирования.