Способ выявления функционального состояния диафрагмы у больных хронической обструктивной болезнью легких
Владельцы патента RU 2431444:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию" (RU)
Изобретение относится к медицине, а именно к пульмонологии, и может быть использовано для выявления функционального состояния диафрагмы у больных хронической обструктивной болезнью легких. Проводят ультразвуковое исследования для определения толщины мышечной части диафрагмы на вдохе и на выдохе при спокойном дыхании, экскурсии диафрагмы при спокойном дыхании и при форсированном дыхании. По оригинальным математическим формулам с использованием величин толщины мышечной части диафрагмы на вдохе при спокойном дыхании, толщины мышечной части диафрагмы на выдохе при спокойном дыхании, экскурсии диафрагмы при спокойном и при форсированном дыхании выявляют отсутствие или наличие дисфункции диафрагмы. Предлагаемый способ позволяет выявить дисфункцию диафрагмы у больных ХОБЛ на ранних стадиях заболевания. 2 табл.
Изобретение относится к области медицины, а именно к пульмонологии, и может быть использовано для выявления функционального состояния диафрагмы у больных хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ).
Влияние функционального состояния диафрагмы на развитие дыхательной недостаточности и формирование хронического легочного сердца (ХЛС) у больных ХОБЛ до настоящего времени не выяснено и поэтому нуждается в детальном изучении. В связи с этим своевременное выявление дисфункции диафрагмы и ее место среди других причин, приводящих к развитию ХЛС, чрезвычайно важно для оценки состояния больного, выбора адекватной терапии, улучшения прогноза и качества жизни этих пациентов.
Известен способ выявления функционального состояния диафрагмы у больных ХОБЛ, заключающийся в использовании тестов функции внешнего дыхания [Авдеев С.Н. Хроническая дыхательная недостаточность. // Consilium Medicum. - 2004. - Т.6. - № 4. - С.23-29]. Наиболее простыми из них являются оценка максимального инспираторного (Plmax) и экспираторного (PEmax) давлений в полости рта.
К недостаткам способа относится его зависимость от кооперации с больным и "нефизиологичность" дыхательного маневра.
Известен способ выявления функционального состояния диафрагмы у больных ХОБЛ путем ультразвукового исследования (УЗИ), заключающийся в оценке высоты стояния купола диафрагмы и определении толщины мышечной части диафрагмы у больных ХОБЛ в зависимости от степени дыхательной недостаточности [Скляр И.В., Меньшикова И.Г. Диагностика и методы коррекции нарушений функционального состояния диафрагмы у больных хроническим обструктивным бронхитом, осложненным хроническим легочным сердцем. // Автореф. дис. канд. мед. наук. - Благовещенск, 2002 г. С.35-38].
Известен способ выявления функционального состояния диафрагмы у больных ХОБЛ путем УЗИ, заключающийся в оценке эхоструктуры диафрагмы и степени ее утончения на высоте вдоха [Gottyman E., McCool F.D. Ultrasound evaluation of the paralised diaphragm // Am. J. Respir. Crit. Care Med. 1997. - v.55. - P.1570-1574].
Известен способ выявления функционального состояния диафрагмы у больных ХОБЛ путем УЗИ, заключающийся в морфометрическом анализе изменений ультраструктуры мышечных волокон диафрагмы при физических нагрузках [Бузуева И.И., Филюшкина Е.Е., Шмерлинг М.Д. Изменения ультраструктуры мышечных волокон диафрагмы при физических нагрузках (морфо-метрический анализ). // Архив анат., гистол. и эмбриол. 1986. - № 6. - С.45-52].
Известен способ выявления функционального состояния диафрагмы у больных ХОБЛ путем УЗИ, заключающийся в оценке сократительной слабости диафрагмы [Макеев Ю.П. Роль сократительной слабости диафрагмы в патогенезе недостаточности кровообращения у больных с хроническими обструктивными заболеваниями легких. // Тезисы докладов 8 Национального конгресса по болезням органов дыхания. - М., 1998. - С.409].
Известен способ выявления функционального состояния диафрагмы у больных ХОБЛ путем УЗИ, заключающийся в выявлении степени утомления диафрагмальной мышцы, определении толщины мышечной части и экскурсии диафрагмы [Сивякова О.Н., Мажарова О.А. Способ определения толщины и экскурсии диафрагмы с помощью ультразвукового сканирования для диагностики утомления диафрагмальной мышцы. // RU 2140768, 10.11.1999]. Этот способ принят авторами за прототип.
К недостаткам всех перечисленных ультразвуковых способов, в том числе и прототипа, относится недостаточная информативность факторов риска развития дисфункции диафрагмы.
Задачей изобретения является создание способа выявления функционального состояния диафрагмы у больных ХОБЛ, позволяющего на ранних этапах заболевания проводить комплексную оценку наиболее информативных факторов риска развития дисфункции диафрагмы, учитывая индивидуальную клиническую значимость каждого фактора в числовом эквиваленте.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе выявления функционального состояния диафрагмы у больных ХОБЛ путем УЗИ, включающем определение толщины мышечной части диафрагмы и экскурсии диафрагмы, согласно изобретению определяют толщину мышечной части диафрагмы на вдохе при спокойном дыхании, толщину мышечной части диафрагмы на выдохе при спокойном дыхании, экскурсию диафрагмы при спокойном дыхании и экскурсию диафрагмы при форсированном дыхании, вычисляют дискриминантные функции отсутствия дисфункции диафрагмы и наличия дисфункции диафрагмы по формулам:
где
ДФ(-) - дискриминантная функция отсутствия дисфункции диафрагмы;
ДФ(+) - дискриминантная функция наличия дисфункции диафрагмы;
TMDInsSD - толщина мышечной части диафрагмы на вдохе при спокойном дыхании (см);
TMDExsSD - толщина мышечной части диафрагмы на выдохе при спокойном дыхании (см);
EK_SD - экскурсия диафрагмы при спокойном дыхании (см);
EK_FD - экскурсия диафрагмы при форсированном дыхании (см);
и при ДФ(-)>ДФ(+) выявляют отсутствие дисфункции диафрагмы, а при ДФ(+)>ДФ(-) выявляют наличие дисфункции диафрагмы.
На основании результатов обследования 95 пациентов с различной степенью выраженности нарушений функционального состояния диафрагмы и без них были выявлены факторы риска развития дисфункции диафрагмы, характеризующие двигательную функцию диафрагмы, произведена их комплексная оценка с учетом значимости каждого изучаемого фактора.
Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием методов параметрической и непараметрической статистики.
Методы описательной (дескриптивной) статистики включали в себя оценку среднего арифметического (М), средней ошибки среднего значения (m) - для признаков, имеющих непрерывное распределение; а также частоты встречаемости признаков с дискретными значениями.
Для оценки межгрупповых различий значений признаков, имеющих непрерывное распределение, применяли t-критерий Стьюдента, ранговый U-критерий Вилкоксона-Манна-Уитни, а при сравнении частотных величин - χ2 - критерий Пирсона и точный метод Фишера (ТМФ). Использовали также методы множественных межгрупповых различий: Н-критерий Краскела-Уоллиса, факторный дисперсионный анализ (ANOVA).
При сравнении парных (сопряженных) выборок использовали парный td - критерий (Стьюдента). Анализ зависимости между признаками проводили с помощью r-критерия Пирсона, r′s-критерия Спирмена и χ2-критерия Пирсона. Использовали также линейный дискриминантный, кластерный и факторный (метод главных компонент) анализы.
Статистическая 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.
По результатам линейного дискриминантного анализа были определены две дискриминантные функции ДФ(-) и ДФ(+), с помощью которых возможно на основании результатов оценки двигательной функции диафрагмы делать вывод о ее функциональном состоянии. Значения коэффициентов в уравнениях дискриминантных функций получены эмпирическим путем.
В таблице 1 приведены показатели двигательной функции диафрагмы, которые были выявлены по результатам линейного дискриминантного анализа как наиболее значимые факторы риска развития дисфункции диафрагмы.
| Таблица 1 | |||
| № п/п | Показатель | F | Р |
| 1 | TMDInsSD - толщина мышечной части диафрагмы на вдохе при спокойном дыхании | 4,33 | =0,040 |
| 2 | EK_SD - экскурсия диафрагмы при спокойном дыхании | 12,81 | <0,0006 |
| 3 | FUt_SD фракция утолщения мышечной части диафрагмы при спокойном дыхании | 14,30 | <0,0003 |
| 4 | EK_FD экскурсия диафрагмы при форсированном дыхании | 17,25 | 0,0001 |
| Примечание: дискриминантная модель высоко достоверна λ Уилка = 0,68; F=10,51; p<0,001. |
При комплексной оценке функционального состояния диафрагмы у больных ХОБЛ одним из наиболее значимых факторов риска развития дисфункции диафрагмы является относительный показатель FUt_SD (фракция утолщения мышечной части диафрагмы), характеризующий состояние сократительной способности мышечной части диафрагмы. Этот показатель рассчитывают как отношение разности толщины мышечной части диафрагмы на вдохе и на выдохе к толщине мышечной части диафрагмы на вдохе
В ходе исследований определено, что в обеих группах больных этот показатель снижен как при спокойном дыхании, так и при форсированном дыхании, что указывает на недостаточные компенсаторные возможности и начавшееся утомление мышц диафрагмы у больных ХОБЛ.
Результаты выявления функционального состояния диафрагмы с помощью дискриминантных функций были сопоставлены с фактическим состоянием диафрагмы, определенным на основании физикального обследования, данных рентгенологического и других клинико-физиологических методов исследования (таблице 2).
Как видно из таблице 2, у 80 обследованных лиц отмечено хорошее соответствие результатов линейного дискриминантного анализа и фактического состояния диафрагмы (χ2=42,59; р<0,001).
| Таблица 2 | ||||
| Фактическое состояние диафрагмы | Функциональное состояние диафрагмы по дискриминантным функциям | |||
| отсутствие дисфункции | наличие дисфункции | |||
| абс. | отн., % | абс. | отн., % | |
| Отсутствие дисфункции (n=13) | 9 | 81,8 | 4 | 4,8 |
| Наличие дисфункции (n=82) | 2 | 18,2 | 80 | 95,2 |
| Всего (n=95) | 11 | 100,0 | 84 | 100,0 |
Среди обследованных больных было выделено три группы.
В 1 группу вошли 47 человек (средний возраст 56±7,5 лет) со среднетяжелым течением ХОБЛ. Во 2 группу - 35 человек (средний возраст 60±5,3 лет) с тяжелым течением ХОБЛ. В 3 группу вошли 13 добровольцев (средний возраст 55,3±5,5 лет) без легочно-сердечной патологии и составили контрольную группу.
Больные 1 группы предъявляли жалобы на одышку с затруднением выдоха, усиливающуюся при нагрузке, периодическую слабость, быструю утомляемость. Стаж курения составил 15-20 лет (15-20 сигарет в день), длительность заболевания 7-10 лет. При объективном осмотре имелось увеличение частоты дыхания до 20-24 в минуту (дыхательная недостаточность 1-2 степени), аускультативно - жесткое дыхание, небольшое количество сухих хрипов в обоих легких, умеренно выраженные признаки эмфиземы легких. Показатели функции внешнего дыхания (ФВД): ОФВ1 - 60-80% от должной величины, снижение индекса Тиффно до 60%.
Больные 2 группы жаловались на постоянную одышку, слабость, быструю утомляемость. Пациенты имели стаж курения более 10-15 лет (20-30 сигарет в день), длительность заболевания 12-17 лет. При объективном осмотре частота дыхания достигала 26-28 в минуту (дыхательная недостаточность 2-3 степени), аускультативно - жесткое дыхание с усилением выдоха и наличием разнокалиберных сухих хрипов в обоих легких в значительном количестве, наличием признаков эмфиземы легких. Показатели ФВД: ОФВ1 - 40-60% от должной величины, снижение индекса Тиффно до 40-60%.
Всем пациентам на ультразвуковой диагностической системе экспертного класса VIVID 7 Dimension GE (США), матричный конвексный датчик с несущей частотой 2.0-4.0 МГц, проводилось исследование функциональной активности диафрагмы с параллельной регистрацией ЭКГ и реопневмограммы. Для построения изображений использовались В, М и анатомический М режимы сканирования. Локация диафрагмы осуществлялась из правого подреберья, по среднеключичной линии. Определялись: высота стояния купола диафрагмы (ВС КД), скорость экскурсии купола диафрагмы (СЭ КД), фракция утолщения мышечной части диафрагмы (ФУт), скорость сокращения мышечной части диафрагмы (СС МД), скорость расслабления мышечной части диафрагмы (СР МД) при спокойном и форсированном дыхании.
Способ осуществляют следующим образом.
Определяют TMDInsSD - толщину мышечной части диафрагмы на вдохе при спокойном дыхании (см); TMDExsSD - толщину мышечной части диафрагмы на выдохе при спокойном дыхании (см); EK_SD - экскурсию диафрагмы при спокойном дыхании (см); EK_FD - экскурсию диафрагмы при форсированном дыхании (см). Затем вычисляют показатель FUt_SD - фракцию утолщения мышечной части диафрагмы при спокойном дыхании как относительную величину.
Последовательно вычисляют 2 значения дискриминантных функций ДФ(-) и ДФ(+) с целью оценки вероятности двух различных состояний: первое - отсутствие (-) дисфункции диафрагмы, второе - наличие (+) дисфункции диафрагмы. В случае если вероятность наличия дисфункции диафрагмы оказывается выше вероятности ее отсутствия, то есть ДФ(+)>ДФ(-), делается вывод о наличии у обследуемого лица дисфункции диафрагмы, в ином случае, если ДФ(-)>ДФ(+), делается вывод об отсутствии дисфункции диафрагмы.
Сущность способа подтверждается следующими клиническими примерами.
Пример 1. Пациент К., 46 лет, стаж курения 24 года, 20-25 сигарет\день, с жалобами на легкое недомогание и незначительное подкашливание. Пациент обследован по поводу возможного наличия дисфункции диафрагмы. Исследование диафрагмы производилось с помощью ультразвуковой диагностики. Выявлены следующие значения показателей, составляющих расчетные формулы:
TMDInsSd=0,4 см; TMDExsSD=0,384 см; EK_Sd=4,4 см; EK_Fd=5,1 см; FUT_Sd=0,04
1. ДФ(+)=-12,00+1,58×TMDInsSd+2,65×EK_Sd+5,40×EK_Fd-12,26×FUT_Sd
ДФ(+)=-12,00+1,58×0,4+2,65×4,4+5,40×5,1-12,26×0,04=27,34
2. ДФ(-)=-12,94-1,00×TMDInsSd-1,28×EK_Sd+8,93×EK_Fd-8,32×FUT_Sd
ДФ(-)=-12,94-1,00×0,4-1,28×4,4+8,93×5,1-8,32×0,04=26,24
3. 27,34>26,24
Вероятность наличия дисфункции диафрагмы (27,34) выше вероятности ее отсутствия (26,24). Следовательно, у обследуемого лица имеется дисфункция диафрагмы.
Пример 2. Пациент Р., 41 год, не курил в течение жизни, профессиональных вредностей не имел. Проведено УЗИ диафрагмы для вычисления дискриминантных функций. Получены следующие результаты:
TMDInsSd=1,3 см; TMDExsSD=1,19 см; EK_Sd=2,1 см; EK_Fd=1,9 см; FUT_Sd=0,09
1. ДФ(+)=-12,00+1,58×TMDInsSd+2,65×EK_Sd+5,40×EK_Fd-12,26×FUT_Sd
ДФ(+)=-12,00+1,58×1,3+2,65×2,1+5,40×1,9-12,26×0,09=-6,3
2. ДФ(-)=-12,94-1,00×TMDInsSd-1,28×EK_Sd+8,93×EK_Fd-8,32×FUT_Sd
ДФ(-)=-12,94-1,00×1,3-1,28×2,1+8,93×1,9-8,32×0,09=-0,71
ДФ(-)=-16,97-17,68=-0,71
3. -6,3<-0,71
Вероятность наличия дисфункции диафрагмы (-6,3) меньше вероятности ее отсутствия (-0,71). Следовательно, у обследуемого лица отсутствует дисфункция диафрагмы.
Предлагаемый способ позволяет выявить дисфункцию диафрагмы у больных ХОБЛ на ранних стадиях заболевания.
Оценка точности выявления функционального состояния диафрагмы, установленного с помощью дискриминантного анализа, основанного на оценке значений показателей двигательной активности диафрагмы, характеризуется 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%.
Способ выявления функционального состояния диафрагмы у больных хронической обструктивной болезнью легких путем ультразвукового исследования, включающий определение толщины мышечной части диафрагмы и экскурсии диафрагмы, отличающийся тем, что определяют толщину мышечной части диафрагмы на вдохе при спокойном дыхании, толщину мышечной части диафрагмы на выдохе при спокойном дыхании, экскурсию диафрагмы при спокойном дыхании и экскурсию диафрагмы при форсированном дыхании, вычисляют дискриминантные функции отсутствия дисфункции диафрагмы и наличия дисфункции диафрагмы по формулам:
где ДФ(-) - дискриминантная функция отсутствия дисфункции диафрагмы;
Дф(+) - дискриминантная функция наличия дисфункции диафрагмы;
TMDInsSD - толщина мышечной части диафрагмы на вдохе при спокойном дыхании, см;
TMDExsSD - толщина мышечной части диафрагмы на выдохе при спокойном дыхании, см;
EK_SD - экскурсия диафрагмы при спокойном дыхании, см;
EK_FD - экскурсия диафрагмы при форсированном дыхании, см;
и при ДФ(-)>ДФ(+) выявляют отсутствие дисфункции диафрагмы, а при Дф(+)>Дф(-) выявляют наличие дисфункции диафрагмы.
