Целью данного исследования является измерение способности пациентов, страдающих астмой в острой форме, к созданию давления при вдохе, т.к. некоторые авторы предложили идею о том, что утомление мышц вдоха может способствовать трудностям при дыхании и острым респираторным дисфункциям.
Проект:
Описательное исследование.
Место:
Реанимационные отделения двух городских госпиталей.
Пациенты:
Пятьдесят один пациент с острой формой астмы, а также сорок пять пациентов без респираторных заболевания в качестве контрольных субъектов.
Измерения и результаты:
Способность к созданию максимального давления при вдохе была измерена по истечении короткого промежутка времени после применения методики назального давления при резком вдохе через нос (SNIP).
Среднее значение (SD) SNIP равняется 110 см H2O (23 см H2O) для мужчин с астмой (среднее значение для контрольных субъектов 126 см H2O [25 см H2O]; p < 0,05) и 80 см H2O [24 см H2O] для женщин с астмой (среднее значение для контрольных субъектов 105 см H2O [26 см H2O]; p < 0,01).
Во втором исследовании, при одновременном изучении SNIP и методов измерения давления внутри грудной клетки, с помощью группы пациентов, страдающих астмой в острой форме (n=10), и контрольных субъектов (n=11), оценивалось степень влияния преграждения воздушных путей на SNIP. Давление в пищеводе при резком вдохе через нос было более отрицательным, чем SNIP, приблизительно на 16% у пациентов с астмой и на 4% у контрольных субъектов.
Учитывая возможное влияние преграждения воздушных путей на SNIP, снижение способности к созданию давления при вдохе, обнаруженное у пациентов с относительно острой формой астмы, было незначительным и соответствовало наблюдаемой умеренной гиперинфляции.
Вывод:
В ходе данного исследования у пациентов с относительно острой формой астмы, находящихся в реанимационных отделениях, не было обнаружено признаков ослабления мышц вдоха или утомления.
(CHEST 2001; 120:757-764)
Ключевые слова:
астма; респираторная недостаточность; респираторные мышцы; утомление мышц.
Аббревиатуры:
FRC = функциональный остаточный объем (functional residual capacity);
LFF = низкочастотное утомление (low-frequency fatigue);
PEFR = максимальная скорость потока при выдохе (peak expiratory flow rate);
Pi max = максимальное давление при вдохе (peak inspiratory pressure);
SNIP = назальное давление при резком вдохе через нос (sniff nasal inspiratory pressure).
Вентиляционные дисфункции возникают в результате дисбаланса между мощностью насоса респираторных мышц и установленной нагрузки и могут усложнить состояние пациентов, страдающих астмой в острой форме. Несмотря на то, что при острой астме нагрузка на респираторную систему увеличивается, вентиляционные дисфункции также могут возникать в результате неспособности мышечного насоса создать адекватное отрицательное давление внутри грудной клетки.
Создание мышцами давления при вдохе в пациентах с острой астмой может быть компрометировано как гиперинфляцией, так и возможным утомлением мышц вдоха. Опубликованной работе [1] об утомлении в пациентах с острой астмой препятствовали проблемы репродуктивности максимального давления при вдохе (Pi max) у пациентов, однако в исследовании не было обнаружено признаков ослабления мышц вдоха.
Это привело нас к мысли о том, что проблема создания давления при вдохе у пациентов с острой астмой требует дальнейшего изучения. В данном исследовании, для сравнения создания давления при вдохе у пациентов с астмой, находящихся в реанимационном отделении, с такой же группой пациентов из другого реанимационного отделения, не страдающих астмой, мы использовали новую технику назального давления при резком вдохе через нос (SNIP). Для оценки того, насколько точно методика SNIP отражает отрицательное давление внутри грудной клетки, создаваемое при резком вдохе через нос, было проведено дальнейшее исследование. Для оценки важности различий в способности к созданию давления между пациентами с астмой и контрольными субъектами, в секции “Дискуссия” предлагается корректировка для различий в объеме легких.
Материалы и методы
Протокол исследования был одобрен комитетами по этике при исследованиях в обоих госпиталях, и все пациенты дали осведомленное согласие.
Оборудование
Измерение SNIP проводилось с применения ручного прибора для измерения давления, при этом производитель (Precision Medical; Leeds; UK) модифицировал измеритель Pi max. Данное устройство (прибор для измерения SNIP) активизируется при падении давления ниже базой линии, после чего прибор непрерывно измеряет давление на частоте 100 Гц. При достижении максимального отрицательного давления и начале увеличения давления, прибор прекращает запись и показывает значение максимального отрицательного давления.
Базовая нулевая линия прибора автоматически установлена на существующее атмосферное давление. Однако при необходимости базовую линию можно установить на другое значение (например, в качестве базовой линии при оценке давления внутри грудной клетки может использоваться давление в пищеводе по окончании выдоха). Это достигается путем переустановки нулевой отметки при взаимодействии датчика давления с давлением новой базовой линии. Подробная информация о приборе для измерения SNIP была приведена ранее.
При записи результатов SNIP, к датчику присоединяется полиэтиленовая трубка длиной 40 см и внутренним диаметром 1 мм. Другой конец трубки устанавливается в основание небольшого конуса. Эти конусы, предназначенные для преграждения ноздрей, были изготовлены вручную из активизированной полисилоксановой мастики и включают узкий центральный люмен, который плотно облегает трубку, заканчивающуюся на вершине конуса. При записи результатов измерения давления в пищеводе, датчик прибора для измерения SNIP подсоединяется к шаровому катетеру. Катетеры состоят из шаров из латекса диаметром 10 см, стеной приблизительно 0,085 мм, а также шаровой окружности диаметром 2 см (в спущенном состоянии) и устанавливаются на полиэтиленовые катетеры длиной 110 см и внутренним диаметром 1,0 мм (производитель – Morgan Medical; Rainham; Kent; UK).
В данном исследовании использовались два идентичных прибора для измерения SNIP (обозначены как A и B). Точность их показаний была проверена с помощью стандартного лабораторного датчика давления, а также путем сравнения показаний данных приборов друг с другом. При сравнении со стандартным лабораторным датчиком давления, у шести здоровых субъектов с помощью двух идентичных шаровых катетеров, расположенных в средней части пищевода на расстоянии 40 см от nares и наполненных 0,1 мл воздуха, были произведены одновременные записи результатов измерения. У каждого субъекта, один шар был подсоединен к прибору для измерения SNIP, обозначенному “B”, а другой – к лабораторному датчику давления (производитель – Precision Medical; Leeds; UK) с рабочим диапазоном от +300 до –300 см H2O, который предварительно был калиброван с помощью водного манометра. Субъекты произвели две серии маневров, каждая из которых состояла из 10 резких вдохов через нос различной силы, при этом перед каждой серией проводилась повторная настройка базовой линии прибора “B”. Сравнение двух приборов для измерения SNIP друг с другом проводилось путем подсоединения их датчиков к одному и тому же катетеру и одновременной записи результатов измерений у одного субъекта.
Спирометрия
Запись показаний максимальной скорости потока при выдохе (PEFR) осуществлялась при помощи прибора для измерителя максимальной скорости потока Райта (Wright) (производитель – Ferraris Medical, Enfield, London, UK), калибровка которого была проведена в начале исследования производителем. Запись показаний FEV1 и FVC осуществлялась при помощи ручного спирометра (производитель – Micro Medical; Rochester, Kent, UK), калибровка которого была проверена с помощью шприца, наполненного 1 л газа.
Первое исследование
Субъекты:
Для участия в исследовании были приглашены пациенты реанимационных отделений двух госпиталей Лондона, находящиеся в возрасте 15-60 лет и получившие диагноз астмы в острой форме заболевания. Исследователи выявляли возможных пациентов на основании их текущих клинических признаков. Для минимизации задержки перед получением необходимых данных, набор пациентов осуществлялся без наличия предыдущих историй болезни. Были исключены пациенты с COPD, курящие, а также люди с низкой назальной проходимостью (например, вследствие закупорки носа). Были приложены все усилия для того, чтобы встретиться со всеми пациентами в течение 30 минут после прибытия в госпиталь. Для обеспечения возможности последующего включения полученных данных в анализ, использовалось специальное определение астмы, основанное на трех критериях:
1) предыдущий диагноз астмы;
2) диагноз астмы в острой форме, поставленный ответственным врачом из этого реанимационного отделения, при этом должны отсутствовать диагнозы других заболеваний, которые могут повлиять на дыхательную систему;
3) значительное улучшение преграждения дыхательных путей как реакция на терапию с применением бронходилляторов.
Контрольные субъекты:
Члены контрольной группы были выбраны из того же местного населения, что и пациенты с астмой. Необходимость использования контрольной группы возникла вследствие того, что SNIP является волевым тестом, и существует вероятность того, что больные (или травмированные) люди не смогут выполнить его надлежащим способом. Для решения данной возможной проблемы была создана данная контрольная группа. В данном исследовании могли принять участие пациенты реанимационных отделений в возрасте 15-60 лет с заболеваниями в острой форме, не влияющих на нервную систему, грудную клетку или брюшную полость. Выбранные контрольные субъекты находятся в том же возрастном диапазоне, что и пациенты с астмой. Список потенциальных участников был составлен на основе компьютеризированного журнала пациентов. В данном случае также были исключены пациенты с низкой назальной проходимостью и пациенты с преграждением дыхательных путей.
Протокол исследования:
Исследователи базируются в реанимационном отделении и прилагали все усилия для того, чтобы встретиться со всеми пациентами и записать результаты исследования как можно быстрее после прибытия пациентов в госпиталь. По этическим причинам, перед проведением измерения все пациенты с астмой приняли распыленный albuterol. Обо всех пациентах и контрольных субъектах были записаны следующие данные: возраст; пол; рост; PEFR (лучшее значение из трех попыток) и спирометрия (наилучшая из двух репродуктивных результатов FEV1 и FVC). Затем субъекты закрыли одну ноздрю конусом, подсоединенным к прибору для измерения SNIP “B”, и после предварительного объяснения и инструктажа произвели через другую ноздрю 15 максимальных резких вдохов через нос в положении сидя с уровня функционального остаточного объема (FRC). За каждым маневром внимательно наблюдали. Были исключены те маневры, которые по окончании расслабленного выдоха не начинались с уровня FRC. Предоставлялась обратная связь о выполнении маневра, и исследователи побуждали субъектов к совершению наиболее сильного и резкого вдоха через нос. В том случае, если 15-ый резкий вдох через нос был наиболее сильным, то проводились дополнительные вдохи до тех пор, пока давление не прекращало увеличиваться. При необходимости, между маневрами субъекты имели возможность отдыха и получения дополнительного кислорода. В последующем анализе использовалось наиболее отрицательное из 15 попыток значение.
Проверка исполнения:
Для оценки возможности сравнения базовых линий силы мышц вдоха у пациентов с астмой и контрольных субъектов, была проведена проверка исполнения. Всех пациентов спросили, желают ли они завершить исследование, и по истечении 6 недель были приложены все усилия для того, чтобы связаться с каждым пациентом по телефону и повторить измерения в то время, когда пациент был здоровы. Измерения проводись либо в госпитале, либо дома во время визита одного из наших исследователей (I.M.S.).
Второе исследование
Для оценки того, насколько измерение SNIP во время максимальных резких вдохов через нос отражает создание отрицательного давления внутри грудной клетки, была набрана подгруппа пациентов с астмой, которые желали провести давления внутри грудной клетки. По практическим причинам, члены данной подгруппы были выбраны из текущих пациентов госпиталя, для обеспечения возможности проведения процедуры в более стабильной атмосфере палаты. Измерения проводились в первый день поступления пациентов в госпиталь. Члены контрольной группы были выбраны из лабораторного персонала с нормальным функционированием легких, т.к. ожидалось, что набор членов контрольной подгруппы из участников главного исследования будет затруднительным. Пациенты и контрольные субъекты находились в возрасте 15-50 лет, не курящие и не страдающие другими значительными заболеваниями. У пациентов и контрольных субъектов, в среднюю часть пищевода провели обычный шаровой катетер, при этом его периферический конец находился на расстоянии 40 см от внешних nares. Этот катетер был соединен с прибором для измерения SNIP, обозначенного “A”. Базовая нулевая линия была установлена на давление в пищеводе в конце выдоха. Прибор для измерения SNIP, обозначенный “B”, был подсоединен к конусу, закрывающему другую ноздрю. Во время проведения пациентами и контрольной группой двух серий, состоящих каждая из 10 вдохов, с обратной связью и побуждению субъектов к совершению наиболее сильного и резкого вдоха через нос, одновременно записывались показания обоих приборов для измерения SNIP. Перед каждой серией проводилась повторная настройка базовой линии прибора для измерения SNIP, обозначенного “A”.
Репродуктивность
Обычно измерения SNIP осуществляются в сериях по 10 или 15 резких вдохов через нос. Данное количество повторений используется для ознакомления субъектов с техникой и основывается на предположении о том, что существует несколько повторений (обычно к концу серии), которые показывают значения, близкие к настоящим максимальным величинам. Оценка репродуктивность проводилась на основе анализа последних пяти маневров SNIP в сериях из более чем 15 повторений. Репродуктивность в течение измерения была оценена путем расчета внутриклассового коэффициента корреляции. Этот индекс рассчитывается из одностороннего анализа отклонения и равняется соотношению отклонения между субъектами и общего отклонения. При идеальной репродуктивности индекс равняется единице; для возможности использования результатов исследования этот индекс должен превышать 0,6. Данный параметр был рассчитан для резких вдохов через нос в первом исследовании при анализе всех серий и при анализе четырех подгрупп пациентов с астмой и контрольных субъектов в госпитале и при проверке исполнения.
Для ответа на вопрос о том, необходимо ли 15 резких вдохов через нос вместо 10 для получения надежных результатов, были записаны порядковый номер (1-16) максимального SNIP и его значение у первых 10 пациентов.
Статистический анализ
Средние значения SNIP у пациентов с астмой в госпитале были сравнены с соответствующими параметрами непарных “t” тестов у контрольных субъектов. Изменения SNIP между исследованием в госпитале и проверкой исполнения были сравнены с помощью парных “t” тестов. Сравнение репродуктивности осуществлялось с помощью внутриклассового коэффициента корреляции.
Результаты
Первое исследование
В исследовании участвовало 57 пациентов и 47 контрольных субъектов. Данные о шести пациентов с астмой и двух контрольных субъектов были впоследствии исключены из анализа. Причинами исключения из группы пациентов с астмой являлись низкая степень обратимости преграждения воздушных путей (два пациента), история курения (два пациента), отвердение на рентгеновском снимке грудной клетки (один пациент) и неопределенная причина нехватки дыхания (один пациент). В контрольной группе, у двух пациентов были обнаружены признаки преграждения дыхательных путей. Значения среднего возраста пациентов и контрольных субъектов похожи, однако группа пациентов включала большую долю женщин, чем контрольная группа. В контрольной группе у 29 субъектов были повреждены мягкие ткани (например, растяжение связок лодыжки или травмы ладоней), 6 имели трещины длинных костей, у 5 были обнаружены абсцессы или инфекция мягких тканей, 3 находились в переломной стадии болезни серповидных клеток (которая не оказывает влияние на грудную клетку), и 2 имели лихорадочные заболевания. На основе измерения PEFR среди пациентов с астмой, мы обнаружили, что преграждение воздушных путей варьировалось от умеренной стадии заболевания до серьезной.
Репродуктивность
В среднем, наибольший SNIP был приблизительно на 4% выше второго по силе результата. Внутриклассовые корреляции последних пяти резких вдохов через нос в каждой из 138 серий маневров составили 0,90. Данный индекс для пациентов с астмой и контрольных субъектов при исследовании в госпитале составил соответственно 0,88 и 0,86. Аналогичные значения при проверке исполнения равнялись соответственно 0,90 и 0,83.
Обычно наибольший SNIP измерялся во второй половине серии, и это не зависело от диагноза или стадии заболевания. В госпитале, у 32 пациентов с астмой из 51 (63%), а также при проверке исполнения у 15 из 25 (60%), наибольший SNIP был записан после 10-го маневра. Аналогичные значения для контрольных субъектов составляли 29 из 45 (64%) в госпитале и 13 из 17 (76%) при проверке исполнения. У индивидуальных субъектов, при проверке исполнения наибольший SNIP не был достигнут раньше, чем при исследовании в госпитале (в среднем, на 0,8 маневров позже). У 89 субъектов с максимальным SNIP после 10-го повторения в серии, наибольшее значение SNIP в среднем было на 12 см H2O (SD 8,6 см H2O) ниже, в том случае, если были записаны результаты первых 10 маневров.
Максимальные результаты измерений SNIP у пациентов с астмой были значительно ниже аналогичных показателей у контрольных субъектов – на 16,2 см H2O у мужчин (p<0,05) и на 25,2 см H2O у женщин (p<0,01) (таблица 2). SNIP у пациентов с астмой, которые поступили в госпиталь, был незначительно ниже SNIP у пациентов, выписанных из больницы, а результаты измерений преграждения воздушных путей были хуже