Спосіб діагностики гіперкапнії у хворих на хронічне обструктивне захворювання легень

Реферат: Спосіб діагностики гіперкапнії у хворих на хронічне обструктивне захворювання легень шляхом визначення порушення виведення вуглекислого газу з організму, причому визначають концентрацію СО2 наприкінці видиху та частину вентиляції "мертвого" простору в складі дихального об'єму, і при концентрації СО2 наприкінці видиху, що дорівнює або перевищує 5,5 % або концентрації СО2 наприкінці видиху в межах 4,5-5,5 % з одночасним підвищенням частини вентиляції "мертвого" простору в складі дихального об'єму до 40 % і вище - діагностують гіперкапнію. UA 92002 U (12) UA 92002 U UA 92002 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі медицини, а саме пульмонології, і може бути застосована для діагностики гіперкапнії у хворих на хронічне обструктивне захворювання легень (ХОЗЛ). ХОЗЛ є важливою проблемою охорони здоров'я на сьогоднішній день в медико-соціальному та економічному плані, воно є однією із основних причин хворобливості та смертності в усьому світі, люди страждають від цього захворювання роками і передчасно помирають від нього чи його ускладнень (див. Фещенко, Ю.И. Новая редакция глобальной инициативы по ХОЗЛ [Текст] / Ю.И. Фещенко // Укр. пульмонол. журн. - 2012. - № 2. - C. 6-8.). Порушення газообміну, які у сумі призводять до гіпоксемії та гіперкапнії, є складовою частиною патофізіології ХОЗЛ (див. Global initiative for chronic obstructive pulmonary disease revised 2011 [Text] / GOLD executive committee, GOLD science committee. - 2011. - 90 p.). Гіперкапнія - це підвищення рівню вуглекислого газу (СО 2) в крові, яке спостерігається при порушенні його виведення з організму (див. Roussos, C. Respiratory failure [Text] / С. Roussos, A. Koutsoukou // Eur. Respir. J. - 2003. - Vol. 22: Suppl. 47. - P. 3s - 14s.). Гіперкапнія є фактором ризику смерті хворих, що потребують госпіталізації у зв'язку із загостренням ХОЗЛ (див. Elevated CO2 selectively inhibits interleukin-6 and tumor necrosis factor expression and decreases phagocytosis in the macrophage [Text] / N. Wang [et al.] // FASEB J. - 2010. - Vol. 24. - P. 21782190), супроводжується ускладненнями з боку центральної нервової системи, порушенням розумової діяльності та свідомості (див. Hypercapnia-induced cerebral hyperperfusion: an underrecognized clinical entity [Text] / J.M. Pollock [et al.] // A.J.N.R. - 2009. - Vol. 30. - P. 378-385.). Гіперкапнія з парціальною напругою СО2 ≥ 50 мм рт. ст. є ознакою термінальної стадії ХОЗЛ, при який прогноз тривалості життя хворих обмежується шістьма місяцями (див. Klimathianaki, M. Management of end-stage chronic obstructive pulmonary disease [Text] / M. Klimathianaki, I. Mitrouska, D. Georgopoulos // Eur. Respir. Mon. - 2006. - Vol. 38. - P. 430-450.). Хворі з гіперкапнією потребують особливого підходу при призначенні відповідної бронхолітичної та протизапальної медикаментозної терапії та додаткового лікування, а саме режиму дихання з позитивним тиском наприкінці видиху або неінвазивної допоміжної вентиляції легень. Об'єктивна оцінка цього порушення газообміну є дуже важливою, адже з моменту появи гіперкапнії протягом 2 років помирає 30-40 % хворих (див. Nocturnal non-invasive nasal ventilation in stable hypercapnic COPD: a randomised controlled trial [Text] / R.D. McEvoy [et al.] // Thorax. 2009. - Vol. 64. - P. 561-566.). Відомий спосіб діагностики гіперкапнії, який полягає у проведенні аналізу газового складу артеріальної або капілярної крові. З огляду на складність виконання та високий ризик ускладнень артеріальної пункції часто проводять аналіз саме капілярної крові. Відомо, що дослідження капілярної крові таке ж точне, як і дослідження артеріальної крові відносно парціальної напруги СО2 (див. Is arterialized capillary blood a suitable alternative to arterial blood for measurement of pH, рСО2 and рО2? [Text] / Zavorsky G.S. [et al.] // Respiratory Physiology & Neurobiology. - 2007. - Vol. 155. - P. 268-279.). Спосіб здійснюють таким чином. Капілярну кров отримують шляхом проколу бокової поверхні дистальної фаланги пальця за допомогою голки-скарифікатора. Після проколу кров набирають в лабораторний капіляр. Далі капіляр розміщують у спеціальне гніздо газоаналізатора, в якому автоматично проводиться аналіз газового складу крові, в тому числі вмісту СО2 (див. The blood gas handbook [Text] / Radiometer Medical ApS. - Denmark. - ISBN 8788138-48-8. - 112 p.). Критерієм гіперкапнії при порушенні виведення СО 2 з організму є збільшення парціальної напруги вуглекислого газу (РаСО 2) в капілярній крові > 45 мм рт. ст. (див. Budweiser, S. Treatment of respiratory failure in COPD [Text] / S. Budweiser, R.A. Jörres, M. Pfeifer // International Journal of COPD. - 2008. - Vol. 3 (4). - P. 605-618.). Але недоліками відомого способу є: - недостатня точність діагностики, оскільки при проведенні аналізу газового складу крові похибка вимірювання може сягати 15-40 % з огляду на те, що забір крові проводиться при кімнатній температурі в умовах контакту крові з атмосферним повітрям; - висока вартість устаткування та потреба у вартісних витратних матеріалах; - складність проведення - необхідність попереднього проведення загального аналізу крові, так як в газоаналізатор необхідно ввести значення рівню гемоглобіну в крові у хворого; - посуд для проб повинен містити достатню кількість гепарину для запобігання коагуляції, адже згустки в крові можуть блокувати аналізатор (див. див. The blood gas handbook [Text] / Radiometer Medical ApS. - Denmark. - ISBN 87-88138-48-8. - 112 p.). До поводження із зразками крові висуваються особливі вимоги. Кров - це жива тканина, в якій з моменту забору і до проведення аналізу продовжується клітинний метаболізм, що змінює результати - поглинається кисень, продукується СО2, тому аналіз газового складу крові необхідно проводити негайно. 1 UA 92002 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Зразки повинні зберігатися в ємностях з льодом не більше 30 хв. (див. Prasad, R. Arterial blood gas: basics and interpretation [Text] / R. Prasad // Pulmon. - 2007. - Vol. 9(3). - P. 82-87.). В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити спосіб діагностики гіперкапнії у хворих на хронічне обструктивне захворювання легень, в якому шляхом визначення концентрації СО2 наприкінці видиху (FETCO2, end-tidal CO2 fraction) та частини вентиляції «мертвого» простору в складі дихального об'єму (Vde%VT, tidal volume-to-dead space ratio) досягається підвищення точності та зменшення вартості і складності проведення діагностики. Поставлена задача вирішується тим, що у способі діагностики гіперкапнії у хворих на хронічне обструктивне захворювання легень шляхом визначення порушення виведення вуглекислого газу з організму, згідно з корисною моделлю, визначають концентрацію СО 2 наприкінці видиху та частину вентиляції «мертвого» простору в складі дихального об'єму і при концентрації СО2 наприкінці видиху, що дорівнює або перевищує 5,5 % або концентрації СО2 наприкінці видиху в межах 4,5-5,5 % з одночасним підвищенням частини вентиляції «мертвого» простору в складі дихального об'єму до 40 % і вище - діагностують гіперкапнію. Спосіб здійснюють таким чином. Процедуру капнометрії, тобто визначення концентрації СО2 наприкінці видиху та частини вентиляції «мертвого» простору в складі дихального об'єму проводять на комплекті для дослідження кардіореспіраторної системи "Oxycon Pro" фірми "Cardinal Health" (Німеччина). Пацієнт спокійно дихає атмосферним повітрям протягом 5 хвилин через загубник з носовою кліпсою в положенні сидячі для того, щоб весь потік повітря, що вдихається або видихається, проходив через аналізатор. Після цього протягом 3 хвилин записуються дані капнометрії. Капнометр реєструє, відображає та зберігає в базі приладу середню величину концентрації СО 2 наприкінці видиху кожних із чотирьох послідовних дихальних циклів, а також визначає частину вентиляції «мертвого» простору в складі дихального об'єму (див. Evaluation of capnography using a genetic algorithm to predict PaCO2 [Text] / M. Engoren [et al.] // Chest. - 2005. - Vol. 127. - P. 579 584.). При концентрації СО2 наприкінці видиху (FETCO2), що дорівнює або перевищує 5,5 % або концентрації СО2 наприкінці видиху (FETCO2) в межах 4,5 -5,5 % з одночасним підвищенням частини вентиляції «мертвого» простору в складі дихального об'єму (Vde%VT) до 40 % і вище діагностують гіперкапнію. На противагу аналізу газового складу крові, методика капнометрії не потребує обладнання високої вартості. Економічна перевага способу, що заявляється, полягає не в придбанні капнометрів, а в ефективному застосуванні наявного в лікувальних закладах обладнання - адже капнометри є складовими модулями багатьох сучасних спірометричних, ергометричних, полісомнографічних систем та систем моніторингу у відділеннях інтенсивної терапії. Принцип капнометрії ґрунтується на застосуванні інфрачервоного датчика, методика не потребує додаткових витратних матеріалів, результати вимірювання відображуються на моніторі приладу в режимі реального часу. Процедура капнометрії є простою (не потребує попереднього виконання загального аналізу крові, не має особливих умов щодо поводження із зразками, адже повітря, що видихує пацієнт, скеровується із дихальних шляхів безпосередньо в аналізатор) та фізіологічною (не потребує проколів шкіри, забору крові). Точність капнометрії контролюється за допомогою калібрування апарату газовою сумішшю, що містить 5,85 об'ємних відсотків СО2 та 15 об'ємних відсотків кисню в азоті, що надається виробником обладнання. А на точність визначення РаСО 2 шляхом проведення аналізу газового складу крові впливають похибки під час транспортування зразків. Контакт з повітрям протягом 5 хвилин знижує вміст СО2 у зразках крові на 3-5 мм рт. ст., зберігання зразків крові при кімнатній температурі змінює показники РаСО2 на 15-40 % (див. The blood gas handbook [Text] / Radiometer Medical ApS. - Denmark. - ISBN 87-88138-48-8. - 112 p.). Наводимо конкретні приклади здійснення способу. Приклад 1. Хворий Г. (амбулаторна карта № 5887), 54 років, знаходився на амбулаторному лікуванні у відділенні диференційної діагностики туберкульозу та неспецифічних захворювань легень з приводу ХОЗЛ. Був прийнятий із скаргами на кашель, виділення мокротиння, втомлюваність, задишку при фізичному навантаженні. Хворіє протягом 8 років. Протягом останніх 6 місяців з приводу ХОЗЛ отримує наступну терапію: іпратропію броміду 168 мкг на добу, фенотеролу гідроброміду 400 мкг на добу. При огляді загальний стан середньої тяжкості. Шкіра рожева, ціаноз губ, набряки нижніх кінцівок. В легенях жорстке дихання, поодинокі вологі хрипи. Тони серця ритмічні. При проведенні аналізу газового складу капілярної крові виявлено гіперкапнію - рівень РаСО2 56 мм рт. ст. 2 UA 92002 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 При проведенні капнометрії за способом, що заявляється, встановлено, що концентрація СО2 наприкінці видиху (FETCO2) становить 7,37 %. Таким чином, у хворого на ХОЗЛ виявлені клінічні ознаки гіперкапнії (задишка, набряки), які були підтверджені як за допомогою аналізу газового складу капілярної крові (за способом-прототипом), так і за даними капнометрії (за способом, що заявляється): концентрація СО2 наприкінці видиху, що дорівнює або перевищує 5,5 % підтверджує наявність гіперкапнії. Приклад 2. Хворий Р. (амбулаторна карта № 11833), 59 років, знаходився на амбулаторному лікуванні у відділенні диференційної діагностики туберкульозу та неспецифічних захворювань легень з приводу ХОЗЛ. Був прийнятий із скаргами на задишку при фізичному навантаженні та в спокої, вологий кашель, слабкість. Хворіє протягом 12 років. Протягом останніх 6 місяців отримує терапію ХОЗЛ згідно з національними та міжнародними настановами: флутиказону пропіонат/сальметерол 1000/100 мкг на добу та тіотропіум 18 мг на добу. При огляді загальний стан середньої тяжкості. Шкіра та слизові оболонки бліді, з ціанотичним відтінком, набряки. В легенях на фоні жорсткого дихання прослуховуються розсіяні сухі та поодинокі вологі хрипи. Тони серця ритмічні. При проведенні аналізу газового складу капілярної крові виявлено гіперкапнію - рівень РаСО2 46 мм рт. ст. При проведенні капнометрії за способом, що заявляється, встановлено, що концентрація СО2 наприкінці видиху (FETCO2) становить 4,57 %, та частина вентиляції «мертвого» простору в складі дихального об'єму (Vde%VT) - 45 %. Таким чином, у хворого на ХОЗЛ виявлені клінічні ознаки гіперкапнії (задишка, набряки), які були підтверджені як за допомогою аналізу газового складу капілярної крові (за способом-прототипом), так і за даними капнометрії (за способом, що заявляється): концентрація СО2 наприкінці видиху в межах 4,5-5,5 % з одночасним підвищенням частини вентиляції «мертвого» простору в складі дихального об'єму до 40 % і вище підтверджує наявність гіперкапнії. Запропонований спосіб був застосований при обстеженні 22 хворих на ХОЗЛ, яким проводилися аналіз вмісту СО2 в капілярній крові та визначення концентрації СО2 наприкінці видиху та частини вентиляції «мертвого» простору в складі дихального об'єму. Для оцінки ефективності діагностичного тесту в класифікації суб'єктів на дві категорії, наприклад, з позитивним та негативним результатом, використаний аналіз ROC-кривих (Receiver operating characteristic curve) (див. Lalkhen, A.G. Clinical tests: sensitivity and specificity [Text] / A.G. Lalkhen, A. McCluskey // Continuing Education in Anaesthesia, Critical Care & Pain. 2008. - Vol. 8 (6). - P. 221-223.). За результатами ROC-аналізу для комбінацій інтервалів FETCO2 (до 5,6 %, 5,5 %, 5,4 %, 4,8 %, 4,5 %) та Vde%VT (35 %, 40 %), найкраща точка розподілу нормальних та патологічних показників капнометрії в сенсі діагностики гіперкапнії відповідала показникам FETCO2, що дорівнює або перевищує 5,5 % або FETCO 2 в межах 4,5-5,5 % з одночасним підвищенням Vde%VT до 40 % і вище. Площа під побудованою ROC-кривою (AUC - area under ROC curve) відображує якість діагностичного тесту, при цьому значення 0,9-1,0 відповідає відмінній якості, 0,8-0,9 - хорошій, 0,7-0,8 - середній, 0,6-0,7 - незадовільній якості (див. Wang, N. Sensitivity, Specificity, Accuracy, Associated Confidence Interval And ROC Analysis With Practical SAS Implementations [Text] / N. Wang, N.N. Zeng, W. Zhu // Health Care and Life Sciences. - 2010. - Vol. 14. - P. 32-39.). За показником AUC, який для показників капнометрії як методу діагностики гіперкапнії складає 0,896, капнометрія є хорошим тестом для діагностики гіперкапнії. Хворі були розподілені на 2 групи - з гіперкапнією крові (РаСО2 > 45 мм рт. ст.) та без такої і був проведений аналіз результатів капнометрії щодо вибраних показників (див. таблицю). Таблиця Результати капнометрії у хворих з гіперкапнією та без гіперкапнії крові Показники РаСО2, мм рт. ст. FETCO2, % Vde%VT, % Хворі з РаСО2 > 45 мм рт. ст., (n = 7) 48,6±1,5 5,7±0,4 36,0±2,5 Хворі з РаСО2 ≤ 45 мм рт. ст., (n = 15) 41,7±0,8 4,8±0,1 32,5±1,2 Примітка. * - статистично достовірна різниця показників. 3 t-критерій р-значення 4,06 2,43 1,26 0,00061* 0,02488* 0,22142 UA 92002 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Значення FETCO2, тобто визначення концентрації вуглекислого газу наприкінці видиху, у хворих з гіперкапнією крові є статистично достовірно більшим, ніж у хворих без гіперкапнії (5,7±0,4) % та (4,8±0,1) % відповідно, р 45 мм рт. ст. в капілярній крові, четверо з пацієнтів мали рівні FETCO2 більші за 5,5 %, а троє інших - підвищення Vde%VT до 40 % і вище при значенні FETCO2 в межах 4,5-5,5 %. Були вирахувані характеристики капнометрії як діагностичного тесту гіперкапнії за допомогою побудови «латинського квадрату» або чотирипільної таблиці (див. Москаленко, В.Ф. Методологія діагностики та доказовий підхід, або доказова діагностика [Текст] / В.Ф. Москаленко, О.Г. Пузанова // Therapia. Український медичний вісник. - 2011. - № 6. - С. 20-26.). В результаті встановлено, що точність тесту складає 90,9 %, чутливість 85,7 %, специфічність 93,3 %. Для діагностичних тестів не існує мінімально необхідної величини чутливості або специфічності, але тести, чутливість і специфічність яких не досягають 50 %, є неприйнятними в клінічній практиці (див. Wang, N. Sensitivity, Specificity, Accuracy, Associated Confidence Interval And ROC Analysis With Practical SAS Implementations [Text] / N. Wang, N.N. Zeng, W. Zhu // Health Care and Life Sciences. - 2010. - Vol. 14. - P. 32-39.). Чутливість та специфічність тесту за способом, що заявляється, є високими, що дають можливість впровадити цей тест у клінічну практику. Відомо, що вся діагностична діяльність спрямована на отримання прогностичної цінності тесту на рівні 80 % (див. Власов, В.В. Изучение методов диагностики [Текст] / В.В. Власов // Международный журнал медицинской практики. - 2006. - № 4. - С. 7-17.). Прогностична цінність тесту за способом, що заявляється, є високою як для позитивного результату - 85,7 %, так і негативного - 93,3 %. Таким чином, спосіб діагностики гіперкапнії у хворих на ХОЗЛ, що заявляється, має високі показники чутливості, специфічності та прогностичної цінності, які повністю задовольняють вимоги до клінічних тестів, та має наступні переваги у зрівнянні із прототипом: - за рахунок визначення концентрації вуглекислого газу наприкінці видиху (FETCO 2) та частини вентиляції «мертвого» простору в складі дихального об'єму (Vde%VT, tidal volume-todead space ratio) досягається підвищення точності діагностики гіперкапнії, яка також забезпечується за допомогою калібрування апарату стандартною газовою сумішшю; - меншу вартість проведення діагностики: ціна капнометрів є меншою, ніж приладів для проведення аналізу газового складу крові, методика капнометрії не потребує додаткових витратних матеріалів, капнометри є складовими модулями багатьох сучасних діагностичних комплексів; - меншу складність проведення діагностики, адже при капнометрії не потрібно проводити додаткові аналізи та збирати, зберігати і транспортувати зразки; - спосіб є фізіологічним, проводиться під час спокійного, звичайного для пацієнта дихання, не залежить від фізичних можливостей хворого, розуміння інструкцій, зусиль, мотивації та співпраці пацієнта з дослідником, добре переноситься хворими. Таким чином, розробка критеріїв діагностики гіперкапнії у хворих на ХОЗЛ шляхом проведення капнометрії дозволяє діагностувати порушення виведення вуглекислого газу з організму та своєчасно призначати відповідну медикаментозну терапію і необхідне додаткове лікування, в тому числі неінвазивну допоміжну вентиляцію легень, а отже підвищити ефективність лікування цього контингенту хворих та продовжити тривалість їх життя. Даний спосіб може знайти застосування у пульмонологічній та терапевтичній практиці. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 Спосіб діагностики гіперкапнії у хворих на хронічне обструктивне захворювання легень шляхом визначення порушення виведення вуглекислого газу з організму, який відрізняється тим, що визначають концентрацію СО2 наприкінці видиху та частину вентиляції "мертвого" простору в складі дихального об'єму і при концентрації СО 2 наприкінці видиху, що дорівнює або перевищує 5,5 % або концентрації СО2 наприкінці видиху в межах 4,5-5,5 % з одночасним підвищенням частини вентиляції "мертвого" простору в складі дихального об'єму до 40 % і вище діагностують гіперкапнію. 4 UA 92002 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5