Введение
Диафрагма наряду с миокардом — практически непрерывно работающая мышца, не пребывающая в состоянии полного покоя, что объясняет значительный объем потребления ею кислорода [1] и определяет ее значительную чувствительность к избыточной или недостаточной нагрузке [2]. Избыточная и недостаточная ее работа вносит ощутимый вклад в развитие/усугубление течения ряда заболеваний и патологических состояний, например бронхиальной астмы, хронической обструктивной болезни легких, сердечной недостаточности, пневмонии, сепсиса и патологических состояний в брюшной полости, приводящих к повышению уровня внутрибрюшного давления [3—7]. Количественная оценка функционирования диафрагмы может представлять интерес с точки зрения диагностики дыхательной недостаточности (ДН) и оценки ее выраженности [8].
Ультразвуковое исследование (УЗИ) диафрагмы — один из методов объективизации ее состояния, который привлекает все большее внимание клиницистов [7, 9, 10], что подтверждается количеством публикаций за последние два года [11, 12]. Тем не менее четких количественных ультразвуковых параметров функционирования диафрагмы у здоровых и пациентов с патологическими состояниями пока нет [7, 13].
УЗИ диафрагмы может оказаться полезным диагностическим инструментом для реаниматологов [7, 14, 15, 16], в частности в контексте решения вопроса об отлучении от респираторной поддержки. Пациенты отделения реанимации и интенсивной терапии находятся на строгом постельном режиме, что объясняет необходимость учитывать этот аспект при установлении референтных УЗ-показателей функционирования диафрагмы у здоровых людей и пациентов.
Цель исследования — получить сонографические показатели функционирования диафрагмы у здоровых в положении, приближенном к условиям пребывания на реанимационной койке.
Материал и методы
На базе ФГБУ «НМИЦ им. В.А. Алмазова» Минздрава России проведено описательное когортное исследование структурного и функционального состояния аппарата внешнего дыхания у 50 здоровых добровольцев (30 женщин) в положении лежа на спине. Возраст испытуемых составил 25,1±3,6 года, масса тела 67,9±14,5 кг, рост 173,1±11,0 см, индекс массы тела 22,4±3,3 кг/м2.
Исследование соответствует Хельсинкской декларации 2000 г.
Критерий невключения: наличие любых заболеваний, изменяющих в ту или иную сторону работу диафрагмы.
С помощью ультразвуковой диагностической системы CX50 (Philips Ultrasound, Inc., США) оценивали структурное (толщину) и функциональное (индекс утолщения и экскурсию диафрагмы) состояние диафрагмы во время спокойного и глубокого вдоха/выдоха.
Толщину диафрагмы измеряли линейным высокочастотным датчиком (7—15 МГц) в зоне аппозиции — участке перехода УЗ-изображения легочной ткани в изображение диафрагмы и печени/селезенки — месте ее соприкосновения с латеральной грудной стенкой (рис. 1).
Рис. 1. Схематическое обозначение зоны аппозиции.
Легкое — lung; Диафрагма — diaphragm; Зона аппозиции — the zone of apposition; Печень/селезенка — liver/spleen.
Датчик располагали по переднеаксиллярной линии, на уровне 10—11-го межреберья, и искали точку наилучшего изображения диафрагмы (рис. 2). Исследование проводили с двух сторон в М-режиме и В-режиме.
Рис. 2. Фотография зоны аппозиции.
лёгкое — lung; диафрагма — diaphragm; зона аппозиции — the zone of apposition.
Экскурсию диафрагмы оценивали с обеих сторон в М-режиме. Справа по среднеключичной линии в подреберном пространстве с краниальным направлением датчика определяли место наилучшего изображения диафрагмы (рис. 3).
Рис. 3. Экскурсия диафрагмы справа, М-режим.
Экскурсию диафрагмы слева оценивали по переднесреднеподмышечной линии: в подреберном пространстве с краниальным направлением датчика также определяли место наилучшего изображения диафрагмы (рис. 4).
Рис. 4. Экскурсия диафрагмы слева, М-режим.
С учетом того, что общепринятая ориентация на усредненные показатели несет риск частичной утраты информативности [17], результаты в описательной части исследования представлены в виде среднего, минимального и максимального значений, предположительно полезных для исключения гипердиагностики некоторых патологических состояний [17].
Математический анализ собранных данных осуществляли с помощью программ Statistica 10 и внешнего пакета анализа Real Statistics Resource Pack, дополняющего стандартные возможности Microsoft Excel.
После оценки характера распределения вариант использовали предлагаемые программами статистические критерии (T-test — при гауссовском распределении и Манна—Уитни — при распределении, отличном от гауссовского). Результаты представлены в виде M±SD (среднего и стандартного отклонения) в описательной части исследования, а также в виде 50 (25; 75) (медианы и квантилей) при сравнении различий между группами. Статистическую значимость различий принимали при p≤0,05.
Результаты
Результаты УЗИ диафрагмы представлены в табл. 1—3, и в целом они согласуются с данными литературы [18—25].
Экскурсия диафрагмы справа и ее толщина с обеих сторон визуализировались у 100% (n=50) испытуемых, тогда как экскурсия диафрагмы слева была доступна визуализации только у 20% (n=10) пациентов в силу объективных затруднений [7, 9, 21, 26].
Таблица 1. Ультразвуковые структурные и функциональные показатели диафрагмы: толщина и индекс утолщения (n=50), описательная статистика
| Показатель | M±SD | Минимальное значение | Максимальное значение | Данные литературы |
| Тсп.вд., справа, мм | 2,0±0,4 | 1,1 | 3,1 | 2,1±0,3 [18] |
| Тсп.выд., справа, мм | 1,5±0,3 | 0,9 | 2,3 | 1,7±0,2 [20] 1,6±0,4 [19] |
| Тгл.вд., справа, мм | 4,5±0,3 | 3,0 | 6,7 | 4,5±0,9 [20] |
| Тгл.выд., справа, мм | 1,2±0,3 | 0,6 | 1,7 | 1,6±0,2 [20] |
| Тсп.вд., слева, мм | 1,8±0,4 | 1,2 | 3,2 | — |
| Тсп.выд., слева, мм | 1,4±0,3 | 1,0 | 2,8 | — |
| Тгл.вд., слева, мм | 3,9±0,3 | 2,1 | 6,2 | — |
| Тгл.выд., слева, мм | 1,1±0,3 | 0,7 | 1,8 | — |
| ИУсп.вд., справа, % | 29,0±8,5 | 14,5 | 46,7 | 30±14 [18, 21] |
| ИУгл.вд., справа, % | 205,7±70,1 | 47,2 | 377,2 | — |
| ИУсп.вд., слева, % | 26,2±8,9 | 15,3 | 45,8 | 30±14 [18, 21] |
| ИУгл.вд., слева, % | 177,3±63,6 | 50,7 | 324,0 | — |
Примечание. Т — толщина; ИУ — индекс утолщения; сп. — спокойный; гл. — глубокий; вд. — вдох; выд. — выдох.
Таблица 2. Ультразвуковые структурные и функциональные показатели экскурсии диафрагмы справа (n=50), описательная статистика
| Показатель | M±SD | Минимальное значение | Максимальное значение | Данные литературы |
| Эсп.дых., см | 1,8±0,4 | 1,1 | 2,9 | 1,6±0,3 [22] |
| ВРсокр.сп.дых., с | 1,5±0,4 | 0,5 | 2,8 | 1,27±0,1 [25] |
| Скор.сокр.сп.дых., см/с | 1,1±0,3 | 0,6 | 1,9 | 1,12±0,4 [25] |
| ВРрассл.сп.дых., с | 1,5±0,4 | 0,5 | 2,6 | 1,8±0,3 [25] |
| Скор.рассл.сп.дых., см/с | 1,3±0,5 | 0,6 | 3,3 | — |
| СрВРсокр.сп.дых.:СрВРрассл.сп.дых. | 1:1 (1,5±0,4:1,5±0,4) | — | — | — |
| Эгл.дых., см | 7,0±1,5 | 5,1 | 11,9 | 6,9±1,4 [25] |
| ВРсокр.гл.дых., с | 2,6±0,6 | 1,5 | 4,0 | — |
| Скор.сокр.гл.дых., см/с | 2,8±0,9 | 1,5 | 5,4 | — |
| ВРрассл.гл.дых., с | 2,6±0,9 | 1,1 | 6,1 | 1,5±0,4 [25] |
| Скор.рассл.гл.дых., см/с | 2,6±0,9 | 1,0 | 6,1 | — |
| СрВРсокр.гл.дых.:СрВРрассл.гл.дых. | 1:1 (2,6:2,6) | — | — | — |
Примечание. Э — экскурсия; сп. — спокойное; гл. — глубокое; дых. — дыхание; Скор. — скорость; Ср — среднее; ВР — время; сокр. — сокращения; рассл. — расслабления.
Таблица 3. Ультразвуковые структурные и функциональные показатели экскурсии диафрагмы слева (n=10), описательная статистика
| Показатель | M±SD | Минимальное значение | Максимальное значение | Данные литературы |
| Эсп.дых., см | 1,4±0,3 | 1,0 | 1,9 | 1,6±0,3 [22] |
| ВРсокр.сп.дых., с | 1,5±0,4 | 0,9 | 2,1 | — |
| Скор.сокр.сп.дых., см/с | 1,4±0,5 | 0,9 | 2,2 | — |
| ВРрассл.сп.дых., с | 1,3±0,5 | 0,8 | 2,0 | 1,8±0,3 [25] |
| Скор.рассл.сп.дых., см/с | 1,5±0,5 | 0,9 | 2,3 | — |
| СрВРсокр.сп.дых.:СрВРрассл.сп.дых. | 1,1:1,0 (1,5:1,3) | — | — | — |
| Эгл.дых., см | 6,3±0,9 | 5,1 | 7,9 | 6,9±1,4 [25] |
| ВРсокр.гл.дых., с | 2,9±1,3 | 1,5 | 6,0 | — |
| Скор.сокр.гл.дых., см/с | 2,6±0,7 | 1,5 | 3,8 | — |
| ВРрассл.гл.дых., с | 2,6±0,9 | 1,6 | 4,5 | 1,5±0,4 [25] |
| Скор.рассл.гл.дых., см/с | 2,6±0,7 | 1,4 | 3,5 | — |
| СрВРсокр.гл.дых.:СрВРрассл.гл.дых. | 1,1:1,0 (2,9:2,6) | — | — | — |
Примечание. Э — экскурсия; сп. — спокойное; гл. — глубокое; дых. — дыхание; Скор. — скорость; Ср — среднее; ВР — время; сокр. — сокращения; рассл. — расслабления.
Результаты сравнительной оценки структурных функциональных показателей куполов диафрагмы представлены в табл. 4. Взяты сравнения показателей функционирования гемисфер диафрагмы только у испытуемых при получении 100% визуализации с двух сторон.
Таблица 4. Сравнительный анализ ультразвуковых показателей структурного и функционального состояния правого и левого куполов диафрагмы (n=10)
| Показатель | Справа, 50 (25; 75) | Слева, 50 (25;75) | p (критерий Манна—Уитни) |
| Тсп.вд., мм | 1,5 (1,4; 1,9) | 1,5 (1,2; 1,8) | 0,36 |
| Тсп.выд., мм | 1,2 (1,1; 1,5) | 1,2 (1,0; 1,4) | 0,57 |
| Тгл.вд., мм | 4,3 (3,6; 5,1) | 3,0 (2,9; 4,2) | 0,15 |
| Тгл.выд., мм | 1,0 (0,8; 1,3) | 0,8 (0,8;1,1) | 0,40 |
| ИУсп.вд., % | 28,5 (25,0; 33,6) | 22,6 (20,0; 28,5) | 0,18 |
| ИУгл.вд., % | 224,4 (180,0; 263,6) | 179,5 (153,8; 264,2) | 0,27 |
| Эсп.дых., см | 1,7 (1,45; 1,8) | 1,4 (1,3; 1,2; 1,6) | 0,97 |
| ВРсокр.сп.дых., с | 1,4 (1,3; 1,5) | 1,5 (0,9; 1,8) | 0,47 |
| Скор.сокр.сп.дых., см/с | 1,3 (1,1; 1,6) | 1,4 (0,8; 1,8) | 0,47 |
| ВРрассл.сп.дых., с | 1,4 (1,2; 1,5) | 1,2 (0,9; 1,5) | 0,09 |
| Скор.рассл.сп.дых., см/с | 1,4 (1,1; 1,5) | 1,6 (1,0; 1,8) | 0,31 |
| Эгл.дых., см | 7,0 (6,3; 7,4) | 6,5 (5,4; 7,0) | 0,91 |
| ВРсокр.гл.дых., с | 3,2 (2,2; 3,5) | 2,6 (2,0; 3,4) | 0,57 |
| Скор.сокр.гл.дых., см/с | 2,5 (2,1; 2,9) | 2,7 (2,0; 3,0) | 0,31 |
| ВРрассл.гл.дых., с | 2,6 (2,2; 3,0) | 2,4 (2,0; 2,8) | 0,19 |
| Скор.рассл.гл.дых., см/с | 3,0 (2,6; 3,5) | 2,9 (1,9; 3,2) | 0,68 |
Примечание. Т — толщина; ИУ — индекс утолщения; Э — экскурсия; сп. — спокойный; гл. — глубокий; дых. — дыхание; вд. — вдох; выд. — выдох; ВР — время; Скор. — скорость; сокр — сокращения; рассл. — расслабления.
Согласно данным табл. 4, различия толщины и экскурсии диафрагмы между правой и левой гемисферами не достигают статистической значимости. Таким образом, наши данные подтвердили указанную в литературе [7, 18] возможность ориентироваться у здоровых на параметры только правой гемисферы диафрагмы.
С учетом того, что многие авторы сообщают о наличии половых различий УЗ-характеристик функционирования диафрагмы [4, 18, 20, 21, 27], мы выполнили собственное исследование, результаты которого представлены в табл. 5.
Таблица 5. Ультразвуковые показатели функционирования в зависимости от половой принадлежности
| Показатель | Мужчины, 50 (25; 75) | Женщины, 50 (25; 75) | p (критерий Манна—Уитни) |
| Тсп.вд., справа, мм | 2,0 (1,7; 2,3) | 1,8 (1,5; 2,1) | 0,12 |
| Тсп.выд., справа, мм | 1,5 (1,4; 1,8) | 1,4 (1,2; 1,6) | 0,12 |
| Тгл.вд., справа, мм | 4,8 (4,2; 5,4) | 4,2 (3,5; 4,9) | 0,02* |
| Тгл.выд., справа, мм | 1,3 (1,2; 1,4) | 1,1 (0,9; 1,3) | 0,01* |
| Тсп.вд., слева, мм | 2,0 (1,7; 2,2) | 1,7 (1,4; 1,8) | 0,006* |
| Тсп.выд., слева, мм | 1,5 (1,4; 1,7) | 1,3 (1,2; 1,5) | 0,02* |
| Тгл.вд., слева, мм | 3,7 (3,2; 5,0) | 3,6 (3,1; 4,3) | 0,23 |
| Тгл.выд., слева, мм | 1,2 (1,0; 1,4) | 1,1 (0,9; 1,1) | 0,02* |
| ИУсп.вд., справа, % | 28,2 (22,0; 33,0) | 28,4 (22,9; 36,3) | 0,43 |
| ИУгл.вд., справа, % | 213,8 (146,1; 250,0) | 188,8 (155,1; 246,0) | 0,61 |
| ИУсп.вд., слева, % | 28,0 (21,0; 38,6) | 22,2 (18,0; 28,5) | 0,03* |
| ИУгл.вд., слева, % | 175,6 (121,0; 198,0) | 169,0 (145,0; 214,6) | 0,9 |
| Эсп.дых., справа, см | 1,7 (1,5; 2,0) | 1,6 (1,5; 1,9) | 0,29 |
| ВРсокр.сп.дых., справа, с | 1,5 (1,3; 1,9) | 1,3 (1,2; 1,7) | 0,01* |
| Скор.сокр.сп.дых., справа, см/с | 1,0 (0,9; 1,3) | 1,0 (0,9; 1,4) | 0,59 |
| ВРрассл.сп.дых., справа, с | 1,4 (1,3; 1,6) | 1,34 (1,15; 1,6) | 0,01* |
| Скор.рассл.сп.дых., справа, см/с | 1,1 (0,9; 1,5) | 1,1 (0,9; 1,7) | 0,89 |
| Эгл.дых., справа, см | 7,4 (6,3; 8,2) | 6,6 (5,7; 7,5) | 0,04* |
| ВРсокр.гл.дых., справа, с | 2,5 (2,2; 2,8) | 2,5 (2,1; 3,2) | 0,47 |
| Скор.сокр.гл.дых., справа, см/с | 2,8 (2,5; 3,5) | 2,5 (2,0; 3,0) | 0,057 |
| ВРрассл.гл.дых., справа, с | 2,5 (2,0; 2,6) | 2,6 (2,0; 3,3) | 0,4 |
| Скор.рассл.гл.дых., справа, см/с | 3,2 (2,6; 3,6) | 2,7 (1,9; 3,6) | 0,24 |
Примечание. Т — толщина; ИУ — индекс утолщения; Э — экскурсия; сп. — спокойный(ое); гл. — глубокий(ое); дых. — дыхание; вд. — вдох; выд. — выдох; ВР — время; Скор. — скорость; сокр. — сокращения; рассл. — расслабления; * — статистически значимое различие показателя (p≤0,05).
Из представленных в табл. 5 данных видно, что структурные и функциональные показатели диафрагмы у мужчин и женщин в некоторых случаях статистически значимо различаются. В частности, разнятся толщина диафрагмы в разные фазы дыхательного цикла и индекс ее утолщения слева при спокойном дыхании. Из функциональных показателей обращают внимание различия максимальной амплитуды экскурсии диафрагмы во время глубокого дыхания.
Обсуждение
Представленные в литературе результаты УЗ-исследований диафрагмы в зоне аппозиции сопоставимы и воспроизводимы [26], однако с известной долей вариабельности в силу объективных и субъективных обстоятельств. В частности, различия связаны с оператор-зависимостью метода [7, 9, 19], влиянием антропометрических характеристик испытуемых и методологическими аспектами выполненных исследований: положением тела исследуемых и постановкой датчика, размерами и неоднородностью групп и т.д. [13, 19, 27]. Именно такими соображениями можно объяснить очевидные различия по индексу утолщения диафрагмы во время спокойного дыхания с обеих сторон между собственными данными и данными литературы [21]. Природная индивидуальность участников сравниваемых групп и вероятность произвольного компонента (возможность испытуемого менять скорость вдоха и выдоха по желанию) являются, по-видимому, наиболее значимыми причинами некоторого разночтения относительно длительности расслабления диафрагмы при спокойном дыхании [25].
Изучение толщины диафрагмы с обеих сторон обычно не вызывает затруднений, равно как и оценка ее экскурсии справа [25]. Напротив, слева оценить экскурсию может оказаться непросто из-за небольшого акустического окна, наличия рядом кишечника и желудка — анатомических структур, содержащих воздух [22, 24].
По данным литературы и собственным результатам, статистических различий между структурными и функциональными параметрами работы правой и левой гемисфер диафрагмы нет. Однако выявленная нами фактическая разница между толщиной и показателями экскурсии куполов является, вероятно, результатом структурной и функциональной асимметрии, характерной для тела человека, которую не следует трактовать как патологию.
Значимые половые различия могут объясняться разной мышечной массой [28, 29]. Выявленное нами различие индекса утолщения диафрагмы у мужчин и женщин слева не следует, однако, расценивать как окончательное. Для подтверждения необходимы дополнительные измерения на большей популяции испытуемых, в том числе и для определения показателей, индексированных на массу тела и площадь его поверхности, традиционно расцениваемых как наиболее репрезентативные.
Несмотря на наличие такого рода шумов, УЗИ диафрагмы все же можно с успехом применять в клинической практике для оценки ее функции в динамике по мере течения болезни и сопутствующих спирометрических изменений [29, 30], что особенно актуально в случае, например, ее одностороннего поражения [7, 13].
Такие УЗ-показатели, как время и скорость сокращения/расслабления диафрагмы, могут стать важными диагностическими и прогностическими показателями при ведении пациентов в отделениях реанимации и интенсивной терапии, например в контексте своевременного начала респираторной поддержки и выбора ее параметров с акцентом на оптимальном соотношении работы и разгрузки диафрагмы. Такого рода умозаключения [18, 20, 30, 31] основаны на известных преимуществах сонографического исследования: экономичности и доступности у постели больного, неинвазивности и простоты использования, возможности оценки вклада дисфункции диафрагмы в развитие дыхательной недостаточности и прогнозирование отлучения от искусственной вентиляции легких. Многое из изложенного должно быть исследовано в дальнейшем.
Заключение
Сонографическая технология структурной и функциональной оценки диафрагмы проходит этап накопления и осмысления данных. Полученные нами результаты в значительной степени сопоставимы с опубликованными, что говорит о достаточно воспроизводимом методе. Кроме того, представлен ряд показателей — длительность сокращения и расслабления диафрагмы при изучении ее экскурсии во время спокойного и максимально глубокого дыхания, которые только начинают привлекать внимание исследователей.
Таким образом:
1) метод ультразвукового исследования диафрагмы позволяет получить дополнительные данные о ее работе;
2) различия структурных и функциональных показателей работы гемисфер диафрагмы у здоровых не достигают статистической значимости, что оправдывает проведение оценки исключительно с правой стороны;
3) показатели ультразвукового исследования могут статистически значимо различаться у мужчин и женщин.
Участие авторов:
Концепция и дизайн исследования — Шабаев В.С., Мазурок В.А., Оразмагомедова И.В.
Сбор и обработка материала — Шабаев В.С., Оразмагомедова И.В., Васильева Л.Г., Александрова Д.А.
Статистическая обработка данных — Шабаев В.С.
Написание текста — Шабаев В.С., Мазурок В.А.
Редактирование — Шабаев В.С., Мазурок В.А., Березина А.В.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.