Оценка кардиореспираторного паттерна у больных хронической обструктивной болезнью легких

Хроническая обструктивная болезнь лёгких (ХОБЛ) относится к числу наиболее распространенных заболеваний человека. В структуре заболеваемости она входят в число лидирующих по числу дней нетрудоспособности, причинам инвалидности и занимает четвертое место среди причин смерти [Чуча-лин А. Г., 2004]. В России, по экспертным эпидимиологическим оценкам ХОБЛ, страдает около 1 млн. человек [Чучалин А.Г., Шмелев Е. И., 2004]. Информативность широко применяемых в медицинской практике методов оценки состояния дыхательной и сердечно-сосудистой систем ограничена вследствие анализа только усредненных показателей без учета характеристик их вариабельности. По современным представлениям поцикловая изменчивость параметров сложных динамических систем, к которым относится организм человека, отражает фундаментальные закономерности процессов регуляции в этих системах [Сысуев В.М., 1996; Pincus S.M., 1994]. В клинической медицине динамический анализ процессов дыхания и сердечной деятельности позволяет существенно расширить диагностические возможности традиционных методов исследования. Это направление реализовано при исследовании сердечнососудистой системы с использованием анализа вегетативной регуляции сердечного ритма. Установлена высокая прогностическая значимость этого метода при ишемической болезни сердца [Bigger J.T., 1992; Болдуева С. А., 2002].

Применение динамического анализа сердечного ритма при болезнях лёгких выявило существенные нарушения процессов регуляции сердечной деятельности. При бронхиальной астме наблюдаются разнонаправленные изменения вегетативной регуляции сердечного ритма с преобладанием у части больных тонуса симпатической нервной системы, у других — парасимпатической в зависимости от тяжести течения заболевания [Pagani М. et al., 1996; Марченко В. Н., 2005]. Для больных ХОБЛ характерны выраженные нарушения центрального и вегетативного звена регуляции ритма сердца, проявляющиеся существенным ослаблением вегетативных модуляций сердечной деятельности [Лы-шова О.В., 2003].

Не менее перспективным представляется анализ поцикловой динамики дыхания у больных с лёгочной патологией. К настоящему времени накоплены неоднозначные данные о сдвигах в дыхательном паттерне обструктивных заболеваниях легких. У больных бронхиальной астмой наблюдаются изменения дыхательного паттерна — увеличение «респираторного драйва», дыхательного объёма, частоты дыхания [Tobin M.J., 1993; Федосеев Г. Б., 1987]. Мало изучена динамическиая структура дыхания у больных ХОБЛ. В единичных работах выявлены значимые сдвиги дыхательного паттерна у больных ХОБЛ в сравнении со здоровыми людьми: укорочение вдоха, усиление инспираторной активности вдоха, уменьшение времени достижения пиковой скорости выдоха и её- отношения к выдоху [Kostianev S., Hristova А., 1999].

В виду тесных морфофункциональных связей между дыхательной и сердечно-сосудистой системами особое значение для повышения точности диагностики ХОБЛ имеет интегральная оценка совокупности параметров сердечного и дыхательного циклов, объединенных в понятие кардиореспираторный паттерн.

В настоящее время применяется методика одновременной регистрации параметров дыхательной и сердечной деятельности с использованием современных математических методов обработки биомедицинских сигналов и вычислительной техники [Зулкарнеев Р.Х., 1997]. Созданное аппаратное и программное обеспечение позволяет исследовать в мониторном режиме количественные характеристики взаимосвязи паттерна дыхания и электромеханической активности сердца. Важным аспектом практического применения системы является возможность количественной оценки индивидуальной вариабельности связи паттерна дыхания с вариабельностью сердечного ритма, что позволит провести динамическое неинвазивное комплексное исследование функциональной регуляции кардиореспираторной системы у больных бронхообструктивной патологией, а также выявить раннее напряжение функционирования сердечно-легочной системы еще до снижения показателей бронхиальной проходимости, оценить эффективность проводимого курса лечения и прогнозировать динамику патологического процесса.

Цель исследования. Оценить диагностическое значение исследования кардиореспираторного паттерна у больных хронической обструктивной болезнью лёгких.

Задачи исследования:

1. Исследовать динамику кардиореспираторного паттерна у больных хронической обструктивной болезнью лёгких с различной тяжестью течения заболевания.

2. Разработать методику проведения ортоклиностатической пробы у больных хронической обструктивной болезнью лёгких с использованием показателей кардиореспираторного паттерна для оценки функциональной реактивности кардиореспираторной системы.

3. Изучить влияние бронхолитика — ипратропиума бромида — на показатели кардиореспираторного паттерна у больных хронической обструктивной болезнью лёгких.

4. Оценить динамику кардиореспираторного паттерна у больных хронической обструктивной болезнью лёгких в процессе стационарного лечения.

5. Определить прогностические критерии параметров кардиореспираторного паттерна у больных хронической обструктивной болезнью лёгких.

Научная новизна.

Впервые показано, что снижение вариабельности сердечного ритма и дыхания у ХОБЛ проявляется на ранних стадиях заболевания и сопряжено с тяжестью его течения. На основании оценки вегетативной реактивности у больных ХОБЛ посредством изучения кардиореспираторного паттерна при проведении ортоклиностатической пробы выявлено раннее снижение компенсаторных и адаптационных способностей сердечно — сосудистой системы. Установлено, что реакция кардиореспираторной системы больных ХОБЛ при ингаляции ипратропиума бромида сопровождается улучшением показателей вариабельности дыхательного и сердечного ритмов. Выявлена взаимозависимость показателей функции внешнего дыхания, сердечной гемодинамики и кардиореспираторного паттерна, которая проявляется выраженным снижением вариабельности сердечного ритма и дыхания при усилении бронхиальной обструкции.

Практическая значимость.

Разработанная методика динамической оценки кардиореспираторного паттерна позволяет объединить стандартные методы исследования дыхательной и сердечно — сосудистой систем (спирографию, электрокардиографию, пневмографию) для комплексной диагностики кардиореспираторной системы в реальном масштабе времени.

Определены наиболее информативные показатели кардиореспираторного паттерна у больных ХОБЛ в зависимости от степени тяжести заболевания и для оценки эффективности лечения.

Выявлены критерии ранней диагностики кардиореспираторных нарушений у больных ХОБЛ лёгкой и средней степени тяжести.

В группе больных ХОБЛ с тяжёлым и крайне тяжёлым течением заболевания выделены прогностически неблагоприятные сдвиги параметров кардиореспираторного паттерна.

Определить особенности регуляции дыхательной и сердечнососудистой систем у больных ХОБЛ методом оценки кардиореспираторного паттерна.

Основные положения, выносимые на защиту: 1. У больных ХОБЛ имеются существенные отличия от здоровых лиц в структуре кардиореспираторного паттерна: снижение вариабельности сердечного ритма, увеличение частоты дыхания, изменение соотношения фаз дыхательного цикла, уменьшение их вариабельности. По мере утяжеления степени ХОБЛ отмечается ослабление вегетативного влияния на синусовый ритм.

Вариабельность паттерна дыхания у больных ХОБЛ менее изменчива в сравнении с вариабельностью сердечного ритма. Ранним показателем напряжения дыхательной системы является укорочение постэкспираторной паузы.

2. Ингаляционное воздействие ипратропиума бромида на динамику кардио-респираторного паттерна более выражено по сравнению с эффектом плацебо и проявляется улучшением параметров кардиореспираторного паттерна: увеличением мощности высокочастотного диапазона, удлинением постэкспираторной паузы, снижением «респираторного драйва», уменьшением частоты дыхания.

3. В результате комплексного лечения больных ХОБЛ отмечается улучшение показателей дыхательного паттерна.

Апробация работы Основные положения диссертации обсуждены на научно-практической конференции «Актуальные вопросы внутренних болезней» (Челябинск, 2003), молодежной научно — технической конференции «Интеллектуальные системы управления и обработки информации» (Уфа, 2003), XIII Национальном конгрессе по болезням органов дыхания (Москва, 2003), XIV Национальном конгрессе по болезням органов дыхания (Москва, 2004), II Всероссийской конференции с международным участием «Мехатроника, автоматизация, управление» (Уфа, 2005).

Апробация работы состоялась на расширенном совместном заседании кафедр пропедевтики внутренних болезней, факультетской терапии, госпитальной терапии, терапии № 1 и терапии № 2 Института последипломного образования Башкирского государственного медицинского университета 11 февраля 2006 года.

Внедрение результатов исследования. Комплексный метод оценки кардиореспираторного паттерна у больных хронической обструктивной болезнью лёгких внедрен в практику работы пульмонологических отделений и отделений функциональной диагностики РКБ им. Г. Г. Куватова, ГКБ № 21 и ГКБ № 13 г. Уфы. Основные положения диссертации используются в лекционном материале и научно — исследовательской работе на кафедре пропедевтики внутренних болезней БГМУ.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 4 — в зарубежной печати.

Объем и структура диссертации. Диссертация представлена на 130 страницах машинописи, содержит 26 рисунков, 21 таблицу, состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, результатов собственных исследований, обсуждения результатов, выводов, практических рекомендаций и списка литературы из 207 наименований, включающего 56 отечественных и 151 зарубежных источников.

106 Выводы.

1. У больных хронической обструктивной болезнью легких в сравнении с практически здоровыми лицами на ранних стадиях заболевания при незначительном или умеренном ограничении бронхиальной проходимости наблюдаются значительные нарушения в системе регуляции сердечной и лёгочной систем: снижается вариабельность сердечного ритма, изменяются параметры дыхательного паттерна, показатели нелинейной динамики.

2. При нарастании тяжести заболевания у больных хронической обструктивной болезнью легких отмечается существенное ослабление вегетативного влияния на регуляцию сердечного ритма, что подтверждается также отсутствием реакции на ортоклиностатическую пробу. Анализ параметров дыхательного паттерна показал уменьшение продолжительности дыхательного цикла, укорочение времени вдоха, постэкспираторной паузы, времени достижения пиковых скоростей вдоха и выдоха, относительное удлинение времени выдоха.

3. После ингаляции ипратропиума бромида у больных хронической обструктивной болезнью легких в сравнении с плацебо улучшаются объёмно — скоростные параметры дыхательного паттерна, в структуре вариабельности сердечного ритма увеличивается мощность высокочастотного компонента.

4. В процессе стационарного лечения у больных хронической обструктивной болезнью легких происходит улучшение некоторых параметров дыхательного паттерна: снижается «респираторный драйв», увеличивается время достижения пиковой скорости выдоха.

5. У больных хронической обструктивной болезнью легких установлены достоверные корреляционные связи между показателями функции внешнего дыхания и кардиореспираторного паттерна. При нарастании бронхиальной обструкции снижается вариабельность сердечного ритма, укорачиваются фазы дыхательного цикла.

6. Применение ROC — анализа позволило выделить информативные критерии ранней диагностики и прогноза хронической обструктивной болезни легких: мощность высокочастотного и низкочастотного спектров, общую вариабельность, продолжительность дыхательного циклавремя выдоха и время достижения пиковой скорости выдоха, их отношение (Tpef/Te).

Практические рекомендации.

1. Для оценки совместного функционирования сердечной и лёгочной систем у больных хронической обструктивной болезнью легких рекомендуется использовать методику исследования кардиореспираторного паттерна, что даёт возможность оценить степень нарушения регуляции сердечной и дыхательной систем в зависимости от тяжести течения заболевания, при проведении функциональных проб и в динамике лечения.

2. В диагностике ранних стадий ХОБЛ целесообразно использовать предложенную нами таблицу наиболее информативных параметров кардиореспираторного паттерна.

3. При прогнозировании риска неблагоприятного исхода у больных ХОБЛ 3 и 4 стадий рекомендуется использовать наиболее информативные показатели кардиореспираторного паттерна с пороговыми значениями: Ttot <2,3 с, Те < 1,1с, Tpef/Te <41,2%, HF < 4,7 мс2, MRRSD < 4,5 мс.