Диффузионная способность легких при обследовании пациентов, перенесших COVID-19

Функциональные методы исследования

Диффузионная способность легких при обследовании пациентов, перенесших COVID-19

О.И. Савушкина, А.А. Зайцев, А.В. Черняк, М.М. Малашенко, И.Ц. Кулагина, Е.В. Крюков

В статье приведены краткие сведения об определении диффузионной способности легких (ДСЛ), самом распространенном и стандартизованном методе исследования функции легких (по оксиду углерода с задержкой дыхания), и его значимости в клинической практике. Рассмотрены основные причины интерстициального повреждения легочной ткани, обусловленного новой коронавирусной инфекцией SARS-CoV-2 (COVID-19). Проведен анализ литературы с использованием электронных баз данных, таких как PubMed, MEDLINE и eLIBRARY, представлены результаты собственных оригинальных исследований, свидетельствующие о том, что наиболее частым функциональным нарушением респираторной системы после COVID-19 является нарушение ДСЛ, которое влияет на качество жизни пациентов, служит причиной длительно сохраняющихся одышки, слабости и утомляемости. Приведены результаты влияния комплексной медицинской реабилитации на ДСЛ у больных, перенесших COVID-19. Таким образом, продемонстрирована необходимость своевременной диагностики газообменных нарушений в ранний период реконвалесценции у пациентов после COVID-19 с целью корректного планирования фармакотерапии и составления индивидуальных программ медицинской реабилитации для минимизации возможного риска формирования фиброза легких и инвалидизации пациентов. Ключевые слова: COVID-19, диффузионная способность легких, диффузионный тест.

Введение

Определение диффузионной способности легких (ДСЛ) (диффузионный тест) по оксиду углерода (СО) является вторым по значимости функциональным методом исследования легких после спирометрии и используется в клинической практике для диагностики и дифференциальной диагностики заболеваний легких, контроля эффективности лечения и прогнозирования течения заболевания.

Процесс дыхания состоит из нескольких этапов, одним из которых является газообмен через альвеолярно-капиллярную мембрану (АКМ).

Количество газа, проходящее через АКМ в 1 мин (градиент концентрации), при разнице парциального давления газа по обе стороны мембраны 1 кПа или 1 мм рт. ст. называется ДСЛ. Традиционно в России используется именно этот термин, вместе с тем более точным является термин "фактор переноса" (трансфер-фактор), поскольку на транспорт газов из альвеолярного пространства через АКМ в кровь оказывает влияние не только процесс диффузии, но и многие другие факторы.

Диффузионная способность легких обычно определяется по СО в связи с тем, что оценка транспорта кислорода технически крайне за-

Ольга Игоревна Савушкина - канд. биол. наук, зав. отделением исследований функции внешнего дыхания Центра функционально-диагностических исследований ФГБУ "Главный военный клинический госпиталь им. акад. Н.Н. Бурденко" МО РФ; ст. науч. сотр. лаборатории функциональных и ультразвуковых методов исследования ФГБУ "НИИ пульмонологии" ФМБА России, Москва.

Андрей Алексеевич Зайцев - докт. мед. наук, профессор, главный пульмонолог МО РФ, главный пульмонолог ФГБУ "Главный военный клинический госпиталь им. акад. Н.Н. Бурденко" МО РФ, Москва.

Александр Владимирович Черняк - канд. мед. наук, зав. лабораторией функциональных и ультразвуковых методов исследования ФГБУ "НИИ пульмонологии" ФМБА России, Москва.

Мария Михайловна Малашенко - канд. мед. наук, зав. отделением физиотерапии ФГБУ "Главный военный клинический госпиталь им. акад. Н.Н. Бурденко" МО РФ, Москва.

Ирина Цаликовна Кулагина - канд. мед. наук, врио нач. 20-го пульмонологического отделения ФГБУ "Главный военный клинический госпиталь им. акад. Н.Н. Бурденко" МО РФ, Москва.

Евгений Владимирович Крюков - чл.-корр. РАН, докт. мед. наук, профессор, нач. ФГБВОУ ВО "Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова" МО РФ, Санкт-Петербург.

Контактная информация: Савушкина Ольга Игоревна, olga-savushkina@yandex.ru

труднена. Это обусловлено, во-первых, тем, что в крови, притекающей к альвеолам, содержится некоторое количество кислорода, что оказывает влияние на градиент его концентрации через АКМ, тогда как концентрация СО в крови ничтожно мала. Во-вторых, сродство СО к гемоглобину в 210 раз выше по сравнению с кислородом, что позволяет в считаные секунды получать результат. В-третьих, по молекулярной массе и растворимости молекула СО близка к молекуле кислорода и, следовательно, достаточно точно отражает ее перенос через АКМ [1].

Таким образом, для оценки ДСЛ необходимо определить величину трансфер-фактора СО ). Наиболее надежным и предпочтительным является метод однократного вдоха с задержкой дыхания, для проведения которого используется газовая смесь, содержащая 0,3% СО, инертный газ (гелий или метан) и синтетический воздух. Величина DL определяется по степени уменьшения концентрации СО в выдыхаемом воздухе после задержки дыхания, что отражает его перенос в кровь. Инертный газ не поступает в кровь и используется для расчета альвеолярного объема.

При анализе показателя DL необходимо вносить поправку на концентрацию гемоглобина, чтобы исключить влияние анемии на его величину. Полученный результат представляют следующим образом: фактическое значение DL сравнивается с должным значением, которое рассчитывается по формуле должных величин в зависимости от пола, возраста и роста и выражается в % от должного.

При заболеваниях бронхолегочной системы возможны существенные нарушения ДСЛ. Выделяют 3 степени тяжести снижения показателя

1) легкая: 60% от должного < DLco < нижняя граница нормы;

2) умеренная: 40% от должного < DL < 60% от должного;

3) тяжелая: <40% от должного.

Прежде всего нарушение ДСЛ может быть обусловлено удалением части легочной ткани, сдавлением извне, ателектазом легкого. Поражение интерстициальных структур, утолщение АКМ, изменение ее физико-химических свойств, что наблюдается при фиброзах легких различной этиологии, также играют большую роль в нарушении газообмена в легких.

Острые воспалительные заболевания легких тоже могут сопровождаться нарушением ДСЛ, в некоторых случаях более выраженным, чем можно было бы ожидать, исходя из объема ин-фильтративных изменений, выявленных рентгенологически. Это указывает на то, что измене-

ния легочной паренхимы выходят далеко за рамки рентгенологически выявляемого очага поражения и могут сохраняться некоторое время после клинического выздоровления. Обратимость нарушений ДСЛ свидетельствует о преходящем характере поражения респираторных структур, отражая тем самым динамику заболевания [1].

При хронических заболеваниях легких нарушение ДСЛ определяют такие факторы, как структурная перестройка легочной ткани, обусловленная эмфиземой легких, а также пневмо-склероз, ателектазы, нарушение микроциркуляции.

Таким образом, исследование ДСЛ необходимо для диагностики и дифференциальной диагностики, а также для мониторирования и прогнозирования течения заболеваний легких, в том числе после новой коронавирусной инфекции (COVID-19).

Изменение ДСЛ у пациентов с COVID-19

COVID-19 - новое инфекционное заболевание, спектр проявлений которого колеблется от бессимптомного течения до распространенного ин-терстициального повреждения легочной ткани, ассоциированного с тяжелым острым респираторным синдромом, обусловливающим смертность от этого заболевания. При тяжелом течении COVID-19 развивается диффузное альвеолярное повреждение, сопровождающееся альвеолярно-геморрагическим синдромом и распространенным тромбозом микроциркуляторного русла, что служит причиной гипоксии и дыхательной недостаточности [3]. В свою очередь, повреждение альвеолярного эпителия и эндотелия сосудов легких обусловливает пролиферацию фибробластов, что является фактором формирования фиброза легочной ткани в период выздоровления.

С целью оценки влияния последствий COVID-19 на функцию респираторной системы у таких больных наряду с компьютерной томографией (КТ) органов грудной клетки (ОГК) необходимо проведение легочных функциональных тестов. Анализ данных опубликованных работ показал, что наиболее частым функциональным нарушением системы дыхания после COVID-19 является нарушение ДСЛ.

Так, по данным Х. Мо а1., при обследовании 110 пациентов (средний возраст 49,1 года) через 27 ± 9 дней после начала заболевания нарушение ДСЛ было выявлено в 47,2% случаев, рестрик-тивный тип вентиляционных нарушений (снижение общей емкости легких (ОЕЛ) <80% от должной) - в 25%, обструкция дыхательных пу-

тей (ДП) (снижение отношения объем форсированного выдоха за 1-ю секунду/форсированная жизненная емкость легких <70%) - в 4,5% [4]. Кроме того, авторы отметили, что степень снижения ОЕЛ и ДСЛ коррелировала со степенью тяжести заболевания.

По данным Y. Huang et al., у половины из 57 пациентов (средний возраст 46,72 ± 13,78 года) на 30-й день после выписки из стационара сохранялись остаточные изменения в легких по данным КТ ОГК, у 52,6% было выявлено нарушение ДСЛ, из них у 75,6% пациентов с тяжелым течением COVID-19 [5]. Снижение ОЕЛ было диагностировано в 12,3% случаев, обструкция ДП - в 10,5%, смешанный обструктивно-ре-стриктивный тип вентиляционных нарушений -у 2 пациентов. Кроме того, авторы отметили, что у небольшого числа пациентов с полным рентгенологическим разрешением заболевания по данным КТ отмечалось снижение показателя DT , которое, по их мнению, было обусловлено нарушением микроциркуляции в результате тромбоза легочных капилляров. J. Frija-Masson et al. при обследовании 50 пациентов (средний возраст 54 года) на 30-й день после появления первых симптомов COVID-19 выявили изолированное снижение показателя DT в 26% случаев, авторы высказали предположение о повреждении мелких сосудов легких, индуцированном новым ко-ронавирусом SARS-CoV-2 [6].

R. Torres-Castro et al. в метаанализе, в который было включено 7 оригинальных статей (380 пациентов), при проведении анализа чувствительности метода установили, что после COVID-19 частота снижения ДСЛ составляет 39% (доверительный интервал (ДИ) 24-56%; р < 0,01; индекс гетерогенности (I2) 86%), частота рестриктивного типа вентиляционных нарушений - 15% (ДИ 9-22%; р = 0,03; I2 = 59%), обструкции ДП - 7% (ДИ 4-11%; р = 0,31; I2 = 16%) [7]. Сроки выполнения функциональных легочных тестов колебались от 1 мес от начала заболевания до 3 мес после выписки из стационара (в 1 работе).

В нашем собственном исследовании, проведенном в среднем на 48-й день от появления первых симптомов COVID-19, из 44 пациентов (средний возраст 47,5 года), у которых не было установлено сопутствующей бронхолегочной патологии до начала заболевания, нарушение ДСЛ было выявлено у 52%, тогда как рестриктивный тип вентиляционных нарушений - у 11,4%, обструкция ДП - у 4,5% [8], что согласуется с данными приведенного выше метаанализа.

Таким образом, пациентам, перенесшим COVID-19 с поражением легких, наряду со спи-

рометрией необходимо выполнение диффузионного теста, чтобы при выявлении нарушений ДСЛ умеренной и тяжелой степени выраженности проводить своевременную соответствующую фармакотерапию [9].

Кроме того, согласно временным методическим рекомендациям по медицинской реабилитации пациентов с новой коронавирусной инфекцией (COVID-19) Союза реабилитологов России, должна составляться индивидуальная программа медицинской реабилитации (ИПМР) с учетом клинических, рентгенологических, лабораторных данных, а также результатов функционального исследования системы дыхания, прежде всего ДСЛ, при нарушении которой в ИПМР рекомендуют включать такие методы лечения, как аэроионотерапия, инфракрасная лазерная терапия, электростимуляция межреберных мышц, магнитотерапия, массаж грудной клетки, галотерапия [10]. Согласно нашим собственным наблюдениям, на 51-й день от начала заболевания из 19 пациентов, прошедших курс медицинской реабилитации, нарушение ДСЛ было выявлено у 74%, тогда как после его завершения - у 53%. Улучшение ДСЛ сопровождалось уменьшением степени тяжести одышки и улучшением качества жизни пациентов. Необходимо отметить, что вентиляционные нарушения выявлялись гораздо реже: в 26% случаев был выявлен рестриктивный тип нарушения вентиляции до начала медицинской реабилитации, в 16% - обструктивный тип [11].

Следует отметить, что нарушение ДСЛ после COVID-19 сохраняется длительное время. Так, через 3 мес после выписки из инфекционного центра нарушение ДСЛ определялось у 25,45% пациентов, через 4 мес - у 20,9% пациентов с тяжелым и крайне тяжелым течением COVID-19 [12, 13]. T. Sonnweber et al. провели обсервационное проспективное многоцентровое исследование, в которое было включено 145 пациентов, перенесших COVID-19, авторы выявили снижение ДСЛ у 21% пациентов через 100 дней от начала заболевания [14].

По данным C. Huang et al., через 6 мес от начала заболевания нарушение ДСЛ сохранялось у 22, 29 и 56% пациентов с легким, среднетяже-лым и тяжелым течением COVID-19 соответственно, что, безусловно, влияет на качество жизни пациентов и указывает на необходимость продолжительного наблюдения в динамике [15]. Причиной столь длительных газообменных нарушений в легких являются поствоспалительные изменения легочной ткани, обусловленные новой коронавирусной инфекцией, с формированием фиброза.

Заключение

Таким образом, наиболее частым функциональным нарушением респираторной системы после COVID-19 является нарушение ДСЛ, что влияет на качество жизни пациентов, служит причиной одышки, слабости и утомляемости. Своевременная диагностика вентиляционно-га-зообменных нарушений бронхолегочной системы позволит корректно планировать фармакотерапию и составлять ИПМР таким образом, чтобы минимизировать риск формирования фиброза легких и инвалидизации пациентов, перенесших COVID-19.

Конфликт интересов. Конфликт интересов отсутствует. Работа выполнена без участия спонсоров.

Список литературы

1. Руководство по клинической физиологии дыхания. Под ред. Шика Л.Л., Канаева Н.Н. Л.: Медицина; 1980. 375 с.

2. Pellegrino R, Viegi G, Brusasco V, Crapo RO, Burgos F, Casaburi R, Coates A, van der Grinten CPM, Gustafsson P, Hankinson J, Jensen R, Johnson DC, MacIntyre N, McKay R, Miller MR, Navajas D, Pedersen OF, Wanger J. Interpretative strategies for lung function tests. The European Respiratory Journal 2005 Nov;26(5):948-68.

3. Самсонова М.В., Михалева Л.М., Зайратьянц О.В., Варя-син В.В., Быканова А.В., Мишнев О.Д., Березовский Ю.С., Тишкевич О.А., Гомзикова Е.А., Черняев А.Л., Хованская Т.Н. Патология легких при COVID-19 в Москве. Архив патологии 2020;82(4):32-40.

4. Mo X, Jian W, Su Z, Chen M, Peng H, Peng P, Lei C, Chen R, Zhong N, Li S. Abnormal pulmonary function in COVID-19 patients at time of hospital discharge. The European Respiratory Journal 2020 Jun(6);55:2001217.

5. Huang Y, Tan C, Wu J, Chen M, Wang Z, Luo L, Zhou X, Liu X, Huang X, Yuan S, Chen C, Gao F, Huang J, Shan H, Liu J. Impact of coronavirus disease 2019 on pulmonary function in early convalescence phase. Respiratory Research 2020 Jun;21(1):163.

6. Frija-Masson J, Debray MP, Gilbert M, Lescure FX, Travert F, Borie R, Khalil A, Crestani B, d'Ortho MP, Bancal C. Functional characteristics of patients with SARS-CoV-2 pneumonia at 30 days post-infection. The European Respiratory Journal 2020 Aug;56(2):2001754.

7. Torres-Castro R, Vasconcello-Castilloa L, Alsina-Restoyc X, So-lis-Navarro L, Burgos F, Puppo H, Vilaro J. Respiratory function in patients post-infection by COVID-19: a systematic review and meta-analysis. Pulmonology 2020 Nov;27(4):328-37.

8. Савушкина О.И., Черняк А.В., Крюков Е.В., Кулагина И.Ц., Самсонова М.В., Калманова Е.Н., Зыков К.А. Функциональные нарушения системы дыхания в период раннего выздоровления после COVID-19. Медицинский алфавит 2020;25(3):7-12.

9. Зайцев А.А., Савушкина О.И., Черняк А.В., Кулагина И.Ц., Крюков Е.В. Клинико-функциональная характеристика пациентов, перенесших новую коронавирусную инфекцию COVID-19. Практическая пульмонология 2020;1:78-81.

10. Министерство здравоохранения РФ. Временные методические рекомендации. Медицинская реабилитация при новой коронавирусной инфекции COVID-19. Версия 2 от 31.07.2020. М., 151 с. Доступно по: https://www. edu.rosminzdrav.ru/fileadmin/user_upload/specialists/ COVID-19/dop-materials/VMR_medreabilitacija_COVID_ versija2.pdf Ссылка активна на 02.06.2021.

11. Крюков Е.В., Савушкина О.И., Малашенко М.М., Черняк А.В., Бобр И.А., Исмагилова Р.Р. Влияние комплексной медицинской реабилитации на функциональные показатели системы дыхания и качество жизни у больных, перенесших COVID-19. Бюллетень физиологии и патологии дыхания 2020;78:84-90.

12. Zhao YM, Shangc YM, Song WB, Li QQ, Xie H, Xu QF, Jia JL, Li LM, Mao HL, Zhou XM, Luo H, Gao YF, Xu AG. Follow-up study of the pulmonary function and related physiological characteristics of COVID-19 survivors three months after recovery. EClinicalMedicine 2020 Aug;25:100463.

13. Guler SA, Ebner L, Aubry-Beigelman C, Bridevaux PO, Brutsche M, Clarenbach C, Garzoni C, Geiser TK, Lenoir A, Mancinetti M, Naccini B, Ott SR, Piquilloud L, Prella M, Que YA, Soccal PM, von Garnier C, Funke-Chambour M. Pulmonary function and radiological features four months after COVID-19: first results from the national prospective observational Swiss COVID-19 lung study. The European Respiratory Journal 2021 Apr;57(4):2003690.

14. Sonnweber T, Sahanic S, Pizzini A, Luger A, Schwabl G, Sonnweber B, Kurz K, Koppelstätter S, Haschka D, Petzer V, Boehm A, Aichner M, Tymoszuk P, Lener D, Theurl M, Lorsbach-Köhler A, Tancevski A, Schapfl A, Schaber M, Hilbe R, Nairz M, Puchner B, Hüttenberger D, Tschurtschenthaler C, Aßhoff M, Peer A, Hartig F, Bellmann R, Joannidis M, Goll-mann-Tepeköylü C, Holfeld J, Feuchtner G, Egger A, Hoer-mann G, Schroll A, Fritsche G, Wildner S, Bellmann-Weiler R, Kirchmair R, Helbok R, Prosch H, Rieder D, Trajanoski Z, Kronenberg F, Wöll E, Weiss G, Widmann G, Löffler-Ragg J, Tancevski I. Cardiopulmonary recovery after COVID-19: an observational prospective multicenter trial. The European Respiratory Journal 2021 Apr;57(4):2003481.

15. Huang C, Huang L, Wang Y, Li X, Ren L, Gu X, Kang L, Guo L, Liu M, Zhou X, Luo J, Huang Z, Tu S, Zhao Y, Chen L, Xu D, Li Y, Li C, Li P, Xie W, Cui D, Shang L, Fan G, Xu J, Wang G, Wang Y, Zhong J, Wang C, Wang J, Zhang D, Cao B. 6-month consequences of COVID-19 in patients discharged from hospital: a cohort study. The Lancet 2021 Jan;397(10270):220-32.

Lung Diffusion Capacity in Patients Recovered from COVID-19

O.I. Savushkina, A.A. Zaitsev, A.V. Chernyak, M.M. Malashenko, I.Ts. Kulagina, and E.V. Kryukov

The article provides brief information on lung diffusion capacity, the most common and standardized method for evaluation of lung function (carbon monoxide with breath holding), and its significance in clinical practice. The main causes of interstitial lung damage caused by SARS-CoV-2 are considered. Literature analysis was carried out using electronic databases, such as PubMed, MEDLINE and eLIBRARY. The results of our own studies are presented, indicating that the most frequent functional disorder of respiratory system after COVID-19 is disorder of lung diffusion capacity, which affects the quality of life, causes persistent shortness of breath, weakness, and fatigue. Complex medical rehabilitation improves lung diffusion capacity in patients recovered from COVID-19. Thus, diagnosis of gas exchange disorders in early period of convalescence after COVID-19 is needed for correct pharmacotherapy and individual medical rehabilitation to minimize possible risk of pulmonary fibrosis and patient disability.

Key words: COVID-19, lung diffusion capacity, diffusion test.