Проведення спірометрії відповідно до стандартів American Thoracic Society i European Respiratory Society 2019

Скорочення: ДО (TV) — дихальний об’єм (tidal volume), Євд (ІС) — ємність вдиху (inspiratory capacity), ЖЄЛ (VC) — життєва ємність легень (vital capacity), ЖЄЛвд (IVC) — життєва ємність легень на вдиху (inspiratory vital capacity), ЗЄЛ (TLC) — загальна ємність легень (total lung capacity), ЗО (RV) — залишковий об’єм (residual volume), ЛЗ — лікарський засіб, ОФВ1 (FEV1) — об’єм форсованого видиху за першу секунду (forced expiratory volume in 1st second), ОФВ6 (FEV6) — об’єм форсованого видиху за 6 секунд (forced expiratory volume in 6 s), ПШВ (PEF) — пікова швидкість видиху (peak expiratory flow), РЄвд (IRC) — резервна ємність вдиху (inspiratory reserve capacity), РОвд (IRV) — резервний об’єм вдиху (inspiratory reserve volume), РОвид (ERV) — резервний об’єм видиху (expiratory reserve volume), ФІП (FIF) — форсований інспіраторний потік (forced inspiratory flow), ФЖЄЛ (FVC) — форсована життєва ємність легень (forced vital capacity), ФЖЄЛвд (FIVC) — форсована життєва ємність легень на вдиху (forced inspiratory vital capacity), ФЗЄ (FRC) — функціональна залишкова ємність (functional residual capacity), ФПВ (FEF) — форсований потік видиху (forced expiratory flow), ХОЗЛ — хронічне обструктивне захворювання легень, ATS — American Thoracic Society, BEV (back extrapolated volume) — об’єм зворотньої екстраполяції, ERS — European Respiratory Society.

Вступ

Спірометрія є основним функціональним дослідженням дихальної системи. Оцінка функції легень використовується для діагностики та моніторингу більшості хронічних респіраторних захворювань. У 2005 році American Thoracic Society (ATS) i European Respiratory Society (ERS)  опублікували стандарти виконання спірометрії. Технічний прогрес, широке поширення спірометрії і численні наукові дослідження призвели до необхідності оновлення цього документу, яке було опубліковано наприкінці 2019 року.1 Нижче представлено ​​найважливішу практичну інформацію, яка міститься в цьому оновленні.

Підготовка пацієнта

При направленні пацієнта на спірометрію йому слід дати максимально точну інструкцію про те, як необхідно підготуватися до дослідження. На жаль, здебільшого так не відбувається, про що свідчать результати опитування European Lung Foundation 1760 пацієнтів — більшість повідомили про необхідність деталізації інформації з цього питання.

Перед спірометрією пацієнтам слід рекомендувати уникати:

1) куріння тютюну або електронних сигарет за 1 годину до дослідження (через ризик виникнення бронхоспазму)

2) вживання психоактивних речовин (напр. алкоголю) за 8 годин до дослідження

3) інтенсивного фізичного навантаження за 1 годину до дослідження (ризик розвитку бронхоспазму).

Пацієнт також не повинен (що не вказано в актуальній позиції ATS і ERS) вживати велику порцію їжі протягом 2-х годин перед дослідженням. Також слід проінструктувати пацієнта, щоб він надів одяг, який не обмежує рухи грудної клітки і живота. Перед дослідженням слід переконатися, що пацієнт виконав всі перераховані вище рекомендації, а потенційні відхилення записати в результатах дослідження.

Показання до припинення прийому інгаляційних лікарських засобів (ЛЗ) перед спірометрією залежать від мети дослідження. Якщо вона виконується в рамах діагностики, пацієнт повинен утримуватися від прийому інгаляційних ЛЗ перед дослідженням (тривалість відміни наведено в таблиці 1), оскільки в такій ситуації зазвичай також проводиться проба з бронхолітиком (див. нижче). Якщо метою є провокаційна проба, то тривалість відміни ЛЗ необхідно збільшити приблизно на половину (ефект запобігання бронхоспазму зберігається довше, ніж бронходилатаційний ефект). Однак, якщо дослідження необхідне для моніторингу захворювання або оцінки відповіді на лікування, тоді не потрібно припиняти прийом інгаляційних ЛЗ.

Показання до спірометрії

Показання до спірометрії дуже численні, тому в стандартах їх розділено на кілька основних груп (табл. 2).

Протипоказання до спірометрії

Спірометрія зазвичай добре переноситься пацієнтами і рідко (приблизно 5/10 000) викликає значні побічні ефекти — найчастіше синкопе або пресинкопе і аритмії, які самостійно минають і не потребують лікування. Однак дослідження має навантажувальний характер і може бути виснажливим для пацієнта. Під час маневрів (особливо форсованого видиху) відбуваються значні коливання інтраторакального тиску, що, зокрема, впливає на венозне повернення і артеріальний тиск.

Тому слід проявляти обережність у пацієнтів із захворюваннями, на які вказані фізіологічні ефекти дослідження можуть негативно вплинути. Дослідження завжди слід припинити, як тільки пацієнт повідомить про біль у грудній клітці або інші тривожні симптоми. Ризик побічних ефектів для конкретного пацієнта завжди слід розглядати в контексті потенційних переваг проведення спірометрії.

В актуальній позиції ATS і ERS всі протипоказання до проведення спірометрії вважаються відносними (табл. 3). Варто відзначити, що наявність аневризм аорти більше не є протипоказанням — цю зміну було введено на основі досліджень, що оцінювали безпеку спірометрії у кількох сотень пацієнтів з аневризмами черевної аорти розміром 5–13 см або аневризмами грудної аорти розміром 5–8 см, в результаті яких не виявлено ускладнень.

Нинішня позиція ATS і ERS також вказує на те, що результати спірометрії є гіршими у пацієнтів, які з різних причин не можуть оптимально співпрацювати під час дослідження.

Проведення дослідження форсованого видиху

Оновлено рекомендації щодо вимірювальних приладів. Спірометр повинен відповідати стандарту ISO 26 782:2009 (серед іншого, допустима похибка була зменшена до ± 2,5 % — як при тестуванні спірометра з використанням стандартних кривих, так і при перевірці калібрування за допомогою 3-літрового калібрувального шприца). Також додано інформацію про необхідну точність 3-літрового калібрувального шприца, яка повинна бути в межах ± 0,5%, що на практиці означає точність всього процесу калібрування ± 3%, тобто на рівні, який досі застосовувався. Щоденне калібрування спірометра все ще вважається необхідним (при використанні низького, середнього і високого потоку повітря — 0,5–12 л/с, тобто рух поршня повинен тривати 0,5–6 с, що на практиці також означає перевірку т. зв. лінійності).

Також необхідно щодня перевіряти, чи не відбулося зміщення обмежувача об’єму в калібрувальному шприці і що поршень пересувається без опору. Щомісяця необхідно перевіряти герметичність шприца.

Спірометр повинен бути забезпечений дисплеєм, який показує криві об’єм-час і потік-об'єм в реальному часі, що сприяє поточному контролю якості дослідження. Особа, яка проводить дослідження, повинна мати можливість додавати коментарі до його результатів в електронній версії.

Результат спірометрії повинен показувати не тільки дату, але і точну годину її проведення; це пов'язано з тим, що у хворих на хронічне обструктивне захворювання легень (ХОЗЛ) спостерігаються добові коливання ОФВ1 (3 %) і ПШВ (6 %) — після полудня ​​показники були нижчими, ніж зранку.

Дослідження повинно проводитися в тихому приміщенні, пацієнти повинні мати доступ до питної води і паперових рушників. Було підкреслено, що пацієнт повинен дезінфікувати руки перед дослідженням, оскільки доторкувані ним елементів спірометра можуть стати джерелом передачі інфекції — ця рекомендація надзвичайно важлива, особливо під час епідемії вірусних захворювань. Перед дослідженням виміряйте ріст і зважте пацієнта. Актуальні стандарти визначають ступінь точності цих вимірювань (вік і зріст до 1-го знака після коми, вага — до найближчих 0,5 кг). При розрахунку належних значень необхідно враховувати стать і приналежність до етнічної групи при народженні (а не заявлену пацієнтом).

Під час дослідження пацієнт повинен сидіти прямо (зі злегка припіднятою головою) на кріслі зі спинкою і підлокітниками (вони запобігають падінню в разі втрати свідомості), без коліщат, з регулюванням висоти до рівня, щоб ноги спиралися об підлогу. Повинен бути надітий затискач на ніс. Добре фіксовані зубні протези можна залишити в роті.

На думку авторів представлених стандартів, спірометрія може проводитися навіть у дітей у віці 2,5 років (проте це відноситься до дітей, яким неодноразово намагалися провести таке дослідження).

Перед базисною спірометрією і перед виконанням маневру форсованого видиху, перебіг дослідження необхідно пояснити і продемонструвати пацієнтові.

У стандартах підкреслюється важливість співпраці між особою, яка проводить дослідження, і пацієнтом. Обов'язком першої є спостерігати за пацієнтом і співпрацювати з ним для досягнення оптимальних результатів. Необхідно контролювати положення пацієнта під час дослідження і підбадьорювати його під час динамічних маневрів (особливо важливі інструкції про те, як почати максимально сильний видих, і заохочення до його продовження). При виникненні тривожних симптомів, таких як задишка, ціаноз або порушення свідомості, дослідження слід негайно припинити.

Під час дослідження форсованого видиху виділяють 4 фази:

1) максимальний (якомога глибший) вдих, а потім, без зайвої затримки (пауза на піку вдиху повинна бути якомога коротшою — <2 с)

2) швидкий (без зволікання) початок форсованого видиху

3) продовження видиху до отримання плато на кривій потік-об'єм (або перевищення 15 с форсованого видиху)

4) повторний, максимально глибокий вдих (до досягнення загальної ємності легень).
Вимірювання слід повторити ≥3-х разів, кожного разу чекаючи, поки ритм дихання між маневрами нормалізується (зазвичай близько 1 хвилини). Якщо якість дослідження недостатня, пацієнт може повторити маневр форсованого видиху до 8 разів.

Варіабельність результатів в основному спричинена глибиною вдиху, передчасним закінченням видиху і змінним дихальним зусиллям.

Значення ОФВ1 і ФЖЄЛ та їх співвідношення як і раніше залишаються основними параметрами, що оцінюються при спірометрії. Діючі стандарти вказують на суттєву роль форсованої життєвої ємності легень на вдиху (ФЖЄЛвд) і рекомендують вимірювати цей параметр після закінчення маневру ФЖЄЛ. Метою є перевірка правильності вдиху, що передує форсованому видиху — ФЖЄЛвд, що значно перевищує ФЖЄЛ, викликає підозру на те, що вдих, який передував маневру форсованого видиху, був неповним. Якщо ФЖЄЛвд зареєстрована правильно, різниця між ємністю вдиху та ємністю видиху (ФЖЄЛвд — ФЖЄЛ) не повинна перевищувати 100 мл або 5 % ФЖЄЛ.

 Розрізняють два види критеріїв якості маневру форсованого видиху (табл. 4):

1) які оцінюються під час дослідження (критерії правильності)

2) порівняння окремих маневрів (критерії повторюваності).

Важливою зміною в порівнянні з попередньою версією стандартів є зміна у визначенні технічно правильного (задовільного) маневру форсованого видиху і пов'язане з цим введення поняття маневру, який є технічно незадовільним, але клінічно корисним.

Варто підкреслити, що у діючих стандартах із необхідних критеріїв вилучено необхідність отримання ≥6-секундного видиху, якщо пацієнт раніше досяг плато експіраторної кривої об'єм-час. Також є інформація про час до досягнення ПШВ, який повинен бути якомога коротшим і не перевищувати 0,15 с, хоча цей критерій не є абсолютно обов'язковим.

Після аналізу критеріїв правильності дослідження слід оцінити критерії повторюваності. Якщо задовільна повторюваність не була досягнута (відмінності між 2-ма найкращими результатами ФЖЄЛ і ОФВ1 перевищують 150 мл), рекомендується повторити дослідження. Тим не менш, не слід виконувати більше 8 маневрів форсованого видиху за один сеанс вимірювань. Більша кількість спроб зазвичай не приносить користі і викликає у пацієнта втому. Якщо під час наступних вимірювань ОФВ1 буде складати <80 % початкової величини, дослідження слід припинити з міркувань безпеки.

В актуальних стандартах також трохи змінено пороги прийнятної повторюваності і додано категорію U, яка означає корисний результат, але не відповідає критеріям технічної прийнятності (табл. 5). Простіше кажучи, це маневри, в яких немає ніяких сумнівів щодо правильного початку, але жодної з умов правильного завершення дослідження не вдається досягнути.

Інтерпретація таких результатів можлива, але має обмежену цінність, особливо в разі неправильного результату. Також була введена нова шкала якості спірометричного дослідження щодо повторюваності результатів (A-F), в якій вимірювання ОФВ1 і ФЖЄЛ оцінюються окремо (табл. 5).

Проба з бронхолітиком

Оцінка відповіді на бронхолітик є одним з основних елементів спірометричного дослідження. Оскільки правильний результат спірометрії не виключає поліпшення після застосування бронхолітика, експерти ERS і ATS пропонують, щоб вперше проведене дослідження з метою діагностики у даного пацієнта завжди включало пробу з бронхолітиком; подальші дослідження можуть — в залежності від клінічної ситуації — проводитися з або без цієї проби. Було наголошено на необхідності розрізняти поняття оборотності обструкції (нормалізація співвідношення ОФВ1/ФЖЄЛ) і значущості поліпшення (збільшення ОФВ1 або ФЖЄЛ) і необхідності уніфікувати термінологію в цій області. Проба з бронхолітиком вважається технічно правильною, якщо буде отримано ≥3-х технічно правильних вимірювань ОФВ1 і ФЖЄЛ також після інгаляції ЛЗ. У стандартах підкреслюється необхідність правильного програмного забезпечення для спірометра, щоб дослідження після введення бронхолітика не кодувалось як дослідження до введення ЛЗ. Тривалість відміни ЛЗ перед дослідженням наведено в таблиці 1.

Додаткові параметри, що оцінюються під час дослідження

Співвідношення ОФВ1 до об'єму форсованого видиху за 6 секунд (ОФВ6) також можна використовувати для діагностики обструкції. Через коротшу тривалість форсованого видиху реєстрація ОФВ6 більш зручна для пацієнта, ніж реєстрація ФЖЄЛ, і окрім цього пов'язана з нижчим ризиком побічних ефектів спірометрії. При використанні ОФВ6 і ОФВ1/ОФВ6 в клінічній практиці слід використовувати відповідні прогностичні значення (вони не включені в набори GLI-2012). У діючих стандартах згадується можливість оцінки обструкції у межах верхніх дихальних шляхів з використанням співвідношення форсованого потоку видиху (ФПВ), який вимірюється при 50 % життєвої ємності (ЖЄЛ), до форсованого інспіраторного потоку (ФІП), який вимірюється при 50 % ЖЄЛ (ФПВ50/ФІП50 [FEF50/FIF50]) — проте слід пам'ятати, що ефективність цього методу залежить від інтенсивності зусиль під час інспіраторного маневру, а він не підлягає стандартизації.

Дослідження життєвої ємності легень

Вимірювання ЖЄЛ в даний час виконується порівняно рідко через обмежену діагностичну значущість та відсутність оновлених належних значень. Базисна («повільна») спірометрія повинна виконуватися перед дослідженням форсованого видиху через потенційно значнішу стомлюваність пацієнта після виконання форсованого видиху і явище повітряної пастки, яке може виникнути у пацієнтів із тяжкою обструкцією.

ЖЄЛ можна виміряти під час спокійного видиху або спокійного вдиху — це життєва ємність вдиху (ЖЄЛвд — рис.). Вимірювання ЖЄЛ є нефорсованим дослідженням, за винятком моменту, коли досягається рівень загальної ємності легень (ЗЄЛ) або залишкового об'єму (ЗО), що вимагає додаткових зусиль від досліджуваного і досягнення плато, критерії якого такі ж, як при форсованому видиху. Ємність вдиху (Євд) — це кількість повітря, яку можна набрати в легені з рівня дихання у стані спокою (ФЗЄ — об'єм повітря в легенях у кінці видиху під час спонтанного дихання) — до піку вдиху (рівень ЗЄЛ), іншими словами: сума дихального об'єму (ДО) і резервного об'єму вдиху (РОвд). Євд вимірюється під час максимального вдиху, після виконання нефорсованого пасивного видиху — від рівня ФЗЄ до рівня максимального вдиху. Євд є непрямим показником легеневої гіперінфляції в спокої, який корисний для оцінки змін ФЗЄ після лікування або реабілітації.

Рисунок 1.

Ємності та об’єми легень. A i Б – різні способи вимірювання ЖЄЛ. Передрук з: Niżankowska–Mogilnicka E., Krenke R., Mejza F.: Choroby układu oddechowego. W: Gajewski P., red.: Interna Szczeklika 2019. Kraków, Medycyna Praktyczna, 2019: 649, за згодою видавця

У здорових людей для досягнення максимальних ємностей вдиху або видиху потрібно 5–6 секунд. У пацієнтів із обструктивним захворюванням легень видих триває довше, але не повинен перевищувати 15 секунд. Подібно, як при дослідженні з форсованим видихом, правильна базисна спірометрія повинна відповідати критеріям правильності і повторюваності (табл. 6). При необхідності дослідження можна повторити до 8 разів.

Резюме

Спірометрію в її найпростішій формі, як вимірювання виключно ЖЄЛ, ввів у медичну практику John Hutchinson понад 170 років тому.2 Її модифікація, яку в кінці 1940-х років розробили Robert Tiffeneau i André Pinelli3, полягала в додаванні елементу дихального зусилля і вимірюванні об'єму в часі та призвела до появи дослідження форсованого видиху у формі, яку ми сьогодні знаємо. Це дослідження є основним діагностичним тестом при оцінці функції легенів у пацієнтів з хронічними респіраторними захворюваннями, такими як астма і ХОЗЛ (є обов'язковим для їх діагностування), і більш рідкісними хворобами, такими як ідіопатичний фіброз легенів (в основному для моніторингу захворювання, але також для відбору до програм лікування). З 80-х рр. XX ст., коли стали поширеними спірометри на основі пневмотахометрії (розрахунок об`єму на основі зінтегрованого з часом вимірювання потоку), були опубліковані роботи, стандартизуючі процедуру таким чином, щоб можна було порівнювати результати досліджень, проведених в різних місцях і на різному обладнанні. Остання стандартизація спірометрії, представлена ​​в цій статті, підготовлена ​​під егідою ATS і ERS, технічно у жодному разі не змінює дослідження. Й надалі у випадку динамічної спірометрії стандартизованим є лише маневр із форсованим видихом. Однак дещо змінено критерії оцінки якості маневрів.

Стандартизація є відповіддю на найбільш поширені проблеми, що виникають при виконанні спірометрії. Одною з них була неможливість отримати 6-секундний видих, особливо у молодих, здорових осіб та осіб із рестриктивними захворюваннями. У даний час основним критерієм є отримання плато, і це повинно значно збільшити відсоток досліджень, які вважаються виконаними правильно. Експерти також лібералізували свою позицію щодо спірометрії, яка не відповідає критеріям якості, коли результати дослідження настільки достовірні, що можуть бути клінічно корисними. Цінною ініціативою є пропозиція того, щоб кожне діагностичне спірометричне дослідження було доповнене пробою з бронхолітиком, оскільки правильний результат базисного дослідження не означає, що пацієнт не може відчувати значного поліпшення після прийому ЛЗ (клінічна інтерпретація такого явища є окремою проблемою). У найближчому майбутньому слід очікувати змін у програмному забезпеченні спірометрів з урахуванням актуальної позиції ATS і ERS, що полегшить її реалізацію на практиці.