Кардиопульмональное нагрузочное тестирование в диагностике функциональных нарушений у пациентов с саркоидозом органов дыхания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кардиопульмональное нагрузочное тестирование в диагностике функциональных нарушений у пациентов с саркоидозом органов дыхания

А.Л. Гудим¹, Л.Б. Постникова¹, В.А. Костров¹, А.А. Миронов²

'Городская клиническая больница № 38, Нижний Новгород, Российская Федерация

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, Российская Федерация

Цель исследования. Изучить особенности функциональных нарушений у пациентов с саркоидозом органов дыхания (СОД) с помощью кардиопульмонального нагрузочного тестирования с газовым анализом (КПНТ).

Материал и методы. Обследовано 80 больных СОД (мужчины 43, женщины 37), медиана возраста 35 (29; 45) лет. Рентгенологически в 10 случаев установлена 1 стадия СОД, в 66 и 4 2 и 3 стадии. Гистологически саркоидоз подтвержден у 75 % больных. Оценивали клинические симптомы, особенности дебюта, внелегочные проявления саркоидоза, результаты предтестовой спирометрии, ЭКГ, ЭхоКГ и КПНТ.

Результаты. Снижение пикового потребления кислорода (VO2 peak) легкой степени (71-84 %), установлено у 23, умеренной (51-70 %) 10 обследованных. Пациенты со снижением физической работоспособности (ФР) (VO2 peak <84 %) не имели значимых различий по показателям клинического течения заболевания, рентгенологическим стадиям, результатам ЭхоКГ, но чаще имели респираторные нарушения(6(18,2 %)и1 (2,1 %), р=0,018). У 16 больных СОД ведущей причиной снижения ФР были гемодинамические факторы, у 9 диагностировали респираторные нарушения, в 7 случаях детренированность и 1 ожирение. Предикторами гемодинамических ограничений были сопутствующие сердечно-сосудистые заболевания (ОШ=8,998, 95 % ДИ 2,06-39,34) и конечно-систолический объем (ОШ=0,92, 95 % ДИ 0,86-0,99); респираторных нарушений ОФВ1.

Заключение. Снижение ФР у больных СОД наблюдалось в 41,3 % случаев и было вызвано гемодинамическими (n=16) или респираторными нарушениями (n=9), детренированностью (n=7) или ожирением (n=1). Проведение КПНТ у пациентов с СОД может способствовать выявлению латентных функциональных нарушений в случаях с невыраженными клиническими проявлениями и отсутствием дотестовых функциональных ограничений, что может быть полезным при выборе лечебной тактики и реабилитационных мероприятий.

Ключевые слова: саркоидоз, максимальное потребление кислорода, кардиопульмональное нагрузочное тестирование, респираторные нарушения, гемодинамические ограничения, детренированность.

Cardiopulmonary exercise testing in diagnosis of functional disorders in patients with pulmonary sarcoidosis

A. L. Gudim¹, L. B. Postnikova¹, V. A. Kostrov¹, A. A. Mironov²

¹Clinical Hospital № 38, Nizhny Novgorod 603000, Russian Federation

²Lobachevsky State University of Nizhni Novgorod, Nizhni Novgorod 603950, Russian Federation

The aim of the research is to study the features of functional disorders in patients with pulmonary sarcoidosis (PS) using cardiopulmonary exercise testing with gas analysis (CPET).

Material and methods. 80 patients with PS were examined (43 males and 37 females), average age is 35 (29; 45) years. Radiologically 1-st stage of PS was diagnosed in 10 cases, in 66 and 4 2 and 3 stages. Histologically, sarcoidosis was confirmed in 75 % of patients. Clinical symptoms, onset features, extrapulmonary manifestations of sarcoidosis, the results of pre-test spirometry, ECG, echocardiography and CPT were evaluated.

Results. A decrease of peak oxygen consumption (VO2 peak) in mild stage (71-84 %) was found in 23, moderate one (51-70 %) in 10 examined. Patients with reduced physical activity (PA) (VO2 peak <84 %) did not have significant differences in terms of clinical disease course, X-ray stages, echocardiography results, but more often had respiratory disorders (6 (18.2 %) and 1 (2.1 %), p = 0.018). In 16 patients with PS, hemodynamic factors were the leading cause of the decrease in PA, 9 were diagnosed with respiratory disorders, in 7 cases there was detraining, and obesity in 1 case. Concurrent cardiovascular diseases (OR = 8.998, 95 % CI 2.06-39.34) and end-systolic volume (OR = 0.92, 95 % CI 0.86-0.99) respiratory disorders FEV1were predictors of hemodynamic limitations.

Conclusion. Reduction of PA in patients with PS was observed in 41.3 % of cases and was caused by hemodynamic (n = 16) or respiratory disorders (n = 9), detraining (n = 7) or obesity (n = 1). Conducting CPET in patients with PS can help detect latent functional disorders in cases with unexpressed clinical manifestations and absence of pre-test functional limitations, that can be useful in choosing therapeutic tactics and rehabilitation measures.

Key words: sarcoidosis, maximum oxygen consumption, cardiopulmonary exercise testing, respiratory disturbances, hemodynamic limitations, detraining.

В последние годы медико-социальное значение проблемы саркоидоза приобретает все большую актуальность, что обусловлено ростом распространенности и заболеваемости данной патологией у лиц в возрасте 20-40 лет наиболее активной и трудоспособной категории населения [1]. Анализ публикаций по эпидемиологии саркоидоза в Российской Федерации за последние 40 лет свидетельствует о неуклонном увеличении числа пациентов с саркоидозом несмотря на неоднородность данных в различных регионах, что вероятно связано с улучшением выявляемости и более точной диагностики с использованием высокотехнологичных методов исследования [2].

Одной из диагностических проблем саркоидоза является отсутствие взаимосвязей между результатами стандартных функциональных и лучевых методов исследований, которые проводятся как для оценки тяжести состояния, так и для определения целесообразности ранней терапии, выбора объема и агрессивности медикаментозного лечения пациента [3].

В большинстве случаев у пациентов с саркоидозом органов дыхания (СОД) довольно редко выявляются ранние функциональные нарушения. Результаты стандартных функциональных методов исследования, выполненных в покое (ЭКГ, спирография, бодиплетизмография, исследование диффузионной способности легких), зачастую не изменены или соответствуют клинически незначимым нарушениям легкой степени тяжести [4]. Кроме того, своевременной диагностике функциональных нарушений препятствует высокая доля больных с бессимптомным течением, которая по данным первоисточников может превышать 70 % [5].

Анализ литературных данных демонстрирует факты о том, что одним из ранних функциональных проявлений бессимптомного или малосимптомного саркоидоза является снижение физической работоспособности (ФР) [4]. Поэтому с целью выявления латентных функциональных нарушений предложено использование нагрузочных проб, и, в частности, кардиопульмональное нагрузочное тестирование с газовым анализом (КПНТ). Данный метод является надежным диагностическим инструментом и предоставляет значимую диагностическую и прогностическую информацию о состоянии больных с сердечно-сосудистыми и легочными заболеваниями [6].

В то же время на сегодняшний день проведены лишь единичные исследования, в которых оценивались возможности диагностики ранних (доклинических) функциональных нарушений у пациентов с саркоидозом с помощью КПНТ [7, 8].

По имеющимся данным, одним из наиболее частых нарушений, встречающихся у больных саркоидозом при проведении нагрузочного тестирования, является снижение уровня пикового потребления кислорода (VO₂ peak, %), которое по разным данным диагностируется в 50 88 % [4]. Miller et al. отмечают, что 67 % пациентов с саркоидозом прекращают КПНТ из-за слабости мышц нижних конечностей [9]. Нередко при проведении нагрузочных тестов у больных с саркоидозом выявляются нарушения ритма сердца, изменения вентиляционно-перфузионного отношения, повышение градиента альвеолярно-артериального давления кислорода и снижение дыхательного резерва [8, 10, 11].

Цель исследования изучение особенностей функциональных нарушений у пациентов с СОД в условиях нагрузочного тестирования.

Материал и методы

функциональные нарушения саркоидоз дыхание

В одномоментное обсервационное исследование включали пациентов с диагнозом саркоидоз, наблюдавшихся в медицинских организациях г. Нижнего Новгорода с 2016 по 2019гг. Критериями включения служили: диагноз СОД, установленный в соответствии с клиническими рекомендациями по диагностике и лечению саркоидоза (2019) [12], возраст 18 65 лет, информированное добровольное согласие от пациента на участие в исследовании. Критерии исключения: острые респираторные заболевания и тяжелые хронические неинфекционные заболевания, ограничивающие ФР (ишемическая болезнь сердца, хроническая сердечная недостаточность, хроническая дыхательная недостаточность II-III ст, декомпенсированные формы сахарного диабета, онкологические заболевания), патология нижних конечностей.

Работа выполнена в соответствии со стандартами надлежащей клинической практики и принципами Хельсинкской декларации. Протокол исследования одобрен локальным этическим комитетом Института биологии и биомедицины ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского» (протокол № 33 от 28.02.2019 г.).

Обследовано 80 пациентов (мужчины 43, женщины 37) с СОД в возрасте 21-64 года (медиана 35 (29; 45) лет) и длительностью заболевания 3 (2; 4) года (от впервые выявленных случаев до 15 лет). Общая характеристика пациентов представлена в таблице 1.

Таблица 1

Клиническая характеристика пациентов с саркоидозом органов дыхания, включенных в проспективное исследование

Table 1

Clinical characteristics of patients with pulmonary sarcoidosis included into prospective study

Всем обследуемым проводили исследование функции внешнего дыхания (система Quark «COSMED» (Италия)) и эхокардиографию (ЭхоКГ) (SonoScape SSI-5500) по стандартному протоколу.

КПНТ выполняли с помощью системы Quark CPET «COSMED» (Италия), в режиме анализа каждого дыхательного цикла («breath by breath») и c последующим усреднением данных за 20 секунд. В качестве нагрузки использовали велоэргометр с электронным торможением (Lode bike). Протокол исследования включал 4 фазы: покоя, разминки, нагрузки и восстановления. Фаза покоя длилась 30 сек, сменялась разминкой, во время которой пациент крутил велоэргометр без нагрузки в течении 2 мин с частотой 60 об/мин. На этапе нагрузки использовали рамп-протокол со ступенчато нарастающей нагрузкой от 10 до 25 ватт/мин. Прирост мощности рассчитывали индивидуально перед началом исследования, таким образом, чтобы тестирование длилось 8-12 мин до полного мышечного отказа [13, 14, 15].

На протяжении всего тестирования велось мониторирование комплекса показателей: потребления кислорода (VO₂, мл/мин/кг) и выделения углекислого газа (VCO₂, мл/мин/кг), частоты респираторного обмена (RER), частоты дыхательных движений (ЧДД, /мин) и сердечных сокращений (ЧСС, /мин), дыхательного объема (Vt, л), минутной вентиляции легких (VE, мл/мин), дыхательного резерва (BR, %), кислородного пульс (VO₂/4CC, мл/уд), насыщения крови кислородом (пульсоксиметрия (SpO₂, %)), конечного экспираторного парциального давления углекислого газа и кислорода (PetCO₂ и Pet0₂, мм рт. ст.). Для расчёта должных величин (д.в.) использовали уравнения предложенные K Wassermann [16]. Определяли пиковое потребление кислорода в % д.в. (VO₂ peak % д.в.) и в пересчете на идеальную массу тела (VO₂ peak/ИдМТ), дыхательный эквивалент по углекислому газу (VE/VCO₂ slope) методом V-slope. Неинвазивно рассчитывали вентиляционно-перфузионное отношение (Vd/Vt). Велась непрерывная запись ЭКГ. Через каждые 2 минуты измеряли систолическое (САД) и диастолическое (ДАД) артериальное давление. У каждого тестируемого определяли хронотропно-метаболический индекс (CMI) и момент наступления анаэробного порога (AT anaerobic threshold) с учетом динамики дыхательных эквивалентов СО₂, О₂ и показателей PetC0₂, Pet0₂ [15]. Для количественной оценки одышки использовали десятибалльную шкалу Борга.

Статистическая обработка результатов исследования проводилась с помощью программы IBM SPSS Statistics 25. Учитывая ненормальное распределение, количественные переменные представлены в виде медианы (Me), первого (Q1) и третьего (Q3) квартилей. При сравнении количественных переменных использовался критерий Манна-Уитни. Различия между качественными (номинальными) признаками оценивались с помощью точного критерия Фишера. Для построения прогностических моделей использовали бинарную логистическую регрессию с прямым и обратным пошаговым алгоритмом. Качество моделей, полученных при многофакторном анализе, оценивалось с помощью ROC-анализа и определения значения площади под ROC-кривой (AUC, С-статистика). Нулевая гипотеза об отсутствии статистически значимых различий отвергалась при p<0,05.

Результаты и обсуждение

Ключевым параметром КПНТ является потребление кислорода на пике нагрузки (VO₂ peak), которое характеризует выполненную физическую работу и позволяет оценить уровень ФР тестируемого. Критерием снижения ФР легкой степени считается уменьшение VO₂ peak 71-84 % д.в., умеренной степени тяжести VO₂ peak 51-70 % д.в. и тяжелой степени VO₂ peak <50 % д.в. [13]. В настоящем исследовании у пациентов с СОД установили только легкое (n=23) и умеренное снижение ФР (n=10), что согласуется с имеющимися данными в литературе [8, 9, 12].

Результаты сравнительного анализа параметров КПНТ пациентов с СОД в зависимости от уровня ФР представлены в таблице 2.

Таблица 2

Результаты кардиопульмонального нагрузочного тестирования пациентов с саркоидозом органов дыхания в зависимости от уровня физической работоспособности

Table 2

Table 3

Variables included in logistic regression equation with step-by-step selection of independent factors associated with hemodynamic type of restrictions in patients with pulmonary sarcoidosis (n = 80)

Примечание: R2 (коэффициент множественной детерминации) = 0,158 (Cox & Snell), 0,249 (Nagelkerke); Хи-квадрат модели 13,721; переменная «сердечно-сосудистые заболевания» зашифрована следующим образом: 0 отсутствие, 1 наличие; B коэффициент регрессионного уравнения, SE стандартная ошибка коэффициента В; р уровень статистической значимости предиктора, Exp (B) экспонента В.

Note: R2 (multiple determination coefficient) = 0.158 (Cox & Snell), 0.249 (Nagelkerke); Chi-square -models 13,721; “cardiovascular disease" variable is encrypted as follows: 0 absence, 1 presence; B regression equation coefficient, SE standard coefficient B error; p level of predictor statistical significance, Exp (B) exponent B.

Общее количество правильно предсказанных наблюдений при пороге отсечения 0,37 85 %. Полученная модель показала высокую специфичностью 93,8 % и низкую чувствительность 50 %, что ограничивает ее использование на практике в прогнозе гемодинамических ограничений у больных СОД.

Прогнозирование функциональных респираторных ограничений как причины снижения ФР у пациентов с СОД.

Из всех изучаемых дотестовых признаков, наибольшей прогностической силой для пациентов с респираторными ограничениями при СОД обладали показатели спирометрии: ФЖЕЛ (% д.в.), ОФВ1 (% д.в.), МОС 25-75 (% д.в.). В ходе анализа единственным статистически значимым независимым предиктором респираторного типа функциональных ограничений был выбран ОФВ₁ (% от д.в.). ROC-анализ определил прогностическое пороговое значение ОФВ₁ менее 88 % д.в. в отношении формирования респираторных ограничений у больных СОД. Специфичность данного показателя составила 81,1 %, чувствительность - 77,8 %, а суммарная предсказывающая способность - 88,8 %. Таким образом ОФВ₁ позволил не только диагностировать вентиляционные нарушения, но и стратифицировать снижение ФР, связанное с респираторными ограничениями.

Прогнозирование детренированности как причины снижения физической работоспособности у пациентов с СОД.

Ни один из выше рассматриваемых дотестовых факторов у пациентов с СОД не продемонстрировал статистической связи с детренированностью. Таким образом, прогнозирование этого типа функциональных ограничений в настоящем исследовании было затруднено.

Заключение

По результатам КПНТ, 41,3 % пациентов с СОД имели снижение ФР. В большинстве случаев причиной снижения VO₂ peak <84 % д.в. были гемодинамические или респираторные нарушения, реже детренированность и ожирение.

Рутинная оценка клинических проявлений и результатов стандартных методов функциональной диагностики (ЭКГ, ЭхоКГ, спирометрия) у пациентов с СОД не позволяет диагностировать скрытые функциональные ограничения или определять ведущие причины этих вероятных нарушений.

Использование в диагностике СОД КПНТ с газовым анализом и комплексный анализ множества параметров на пике нагрузки повышают вероятность выявления латентных функциональных нарушений у больных с невыраженными клиническими проявлениями и отсутствием дотестовых функциональных ограничений, что может быть полезным при выборе лечебной тактики и реабилитационных мероприятий. Установлено, что ФР у пациентов с СОД лимитируется не только респираторными нарушениями важным предиктором которых является снижение ОФВ1 <88 % д.в, но зависит от функциональной способности сердечно-сосудистой системы и наличия других сопутствующих заболеваний и патологических состояний (ожирение, детренированность).

Литература/ References

1. Крюков ЕВ, Антипушина ДН, Зайцев АА. Саркоидоз-актуальная проблема различных силовых ведомств. Вестник Российской военно-медицинской академии. 2016;(4):224-227. [Krjukov EV, Antipushina DN, Zajcev AA. Sarcoidosis actual problems of different security agencies. The Bulletin of the Russian Military Medical Academy. 2016;(4):224-227. (In Russian)]

2. Визель АА, Визель ИЮ, Амиров НБ. Эпидемиология саркоидоза в Российской Федерации. Вестник современной клинической медицины. 2017;10(5):6673. [Vizel' AA, Vizel' IJu, Amirov NB. Epidemiology of sarcoidosis in the Russian Federation. The Bulletin of Contemporary Clinical Medicine. 2017; 10(5):66-73. (In Russian)]

3. Визель ИЮ, Визель АА, Шаймуратов РИ. Рентгенологические, лабораторные и функциональные параллели при внутригрудном саркоидозе. Терапевтический архив. 2015;87(3):48-52. [Vizel' IJu, Vizel' AA, Shajmuratov RI. X-ray, laboratory, and functional parallels in intrathoracic sarcoidosis. Therapeutic Archive. 2015;87(3):48-52. (In Russian)]

4. Kallianos A, Zarogoulidis P, Ampatzoglou F., Trakada G, Gialafos E, Pitsiou G, Pataka A, Veletza L, Zarogoulidis K, Hohenforst-Schmidt W, Petridis D, Kioumis I, Rapti A. Reduction of exercise capacity in sarcoidosis in relation to disease severity. Patient Prefer Adherence. 2015; (9):1179-1188. DOI:10.2147/PPA. S86465

5. Антипушина ДН, Зайцев АА. Саркоидоз органов дыхания у военнослужащих. Вестник современной клинической медицины. 2015;8(3):7-11. [Antipushina DN, Zajcev AA. Respiratory sarcoidosis in military servants. The Bulletin of Contemporary Clinical Medicine. 2015;8(3):7-11. (In Russian)]

6. Marcellis RG, Lenssen AF, Kleynen S, De Vries J, Drent M. Exercise capacity, muscle strength, and fatigue in sarcoidosis: a follow-up study. Lung. 2013;191(3):247256. D0I:10.1007/s00408-013-9456-6

7. Alshimemeri AA, Itani M, Al-Jahdali H. Respiratory patterns throughout incremental exercise in individuals with sarcoidosis. Innovative Journal of Medical and Health Science. 2013;3(4):149-152.

8. Lopes AJ, Menezes SLS, Dias CM, Oliveira JF, Mainenti MRM, Guimaraes FS. Cardiopulmonary exercise testing variables as predictors of long-term outcome in thoracic sarcoidosis. BJMBR. 2012;45(3):256-263. D01:10.1590/S0100-879X2012007500018

9. Miller A, Brown LK, Sloane MF, Bhuptani A, Teirstein AS. Cardiorespiratory responses to incremental exercise in sarcoidosis patients with normal spirometry. Chest. 1995;(107):323-329. D0I:10.1378/chest.107.2.323

10. Wallaert B, Talleu C, Wemeau-Stervinou L, Duhamel A, Robin S, Aguilaniu B. Reduction of maximal oxygen uptake in sarcoidosis: relationship with disease severity. Respiration. 2011;82(6):501-508. D0I:10.1159/000330050

11. Shah P, Ali M, Talwar D. A study to find exercise limiting factors on cardiopulmonary exercise testing in sarcoidosis patients. American Thoracic Society. 2017;(195):A4283-A4283.

12. Саркоидоз. Клинические рекомендации. М.: Российское респираторное общество; 2019. 49 с. [Sarcoidosis. Clinical Guidelines. Moscow: RRO; 2019. 49 p. (In Russian)]

13. ATS/ACCP statement on cardiopulmonary exercise testing. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 2003;167 (2):211-277. D0I:10.1164/ rccm.167.2.211

14. Palange P Laveneziana P, Neder JA, Ward SA. Clinical Exercise Testing. European Respiratory Society Monograph; 2018. 293 р.

15. Lollgen H. Erdmann E, Gitt A. Ergometrie: Belastungsuntersuchungen in Klinik und Praxis. Berlin: Springer-Verlag; 2010. 483 p.

16. Wasserman K, Hansen JE, Sue DS, Stringer WW, Sietsema KE, Sun XG, Whipp BJ. Principles of exercise testing and interpretation including pathophysiology and clinical applications. Fifth Edition. Lippincott Williams & Wilkins; 2012. 592 p.

17. Kiani A, Eslaminejad A, Shafeipour M, Razavi F, Seyyedi SR, Sharif-Kashani B, Emami H, Bakhshayesh-Karam M, Abedini A. Spirometry, cardiopulmonary exercise testing and the six-minute walk test results in sarcoidosis patients. Sarcoidosis Vasculitis and Diffuse Lung Disease. 2019; 36(3):185-194.

18. Iannuzzi MC, Fontana JR. Sarcoidosis: clinical presentation, immunopathogenesis, and therapeutics. JAMA. 2011; 305(4):391-399. D0I:10.1001/jama.2011.10

Размещено на Allbest.ru