Functional disorders of the respiratory system in combat chest injury

Full Text

Введение

Огнестрельная травма занимает одно из ведущих мест в ряду повреждений (боевых травм), возникающих в военных конфликтах. Среди огнестрельных ранений одними из наиболее тяжелых являются проникающие ранения грудной клетки (ГК), которые, как правило, сопровождаются травматическим шоком (изменениями гемодинамики, одышкой, болью). Повреждения легких и плевры часто осложняются гемопневмотораксом, эмфиземой мягких тканей ГК и средостения, ранением и ушибом легких и впоследствии – функциональными нарушениями респираторной системы.

Однако закрытые травмы груди (ЗТГ) вследствие воздействия высокоэнергетической ударной волны, обусловливающей контузионное повреждение органов средостения, в том числе ткани легких, также сопровождаются структурными и функциональными нарушениями респираторной системы различной степени выраженности. При травме ГК возникает своеобразный вид повреждения – ушиб легкого. Морфологическим субстратом ушиба легкого являются разрывы легочной паренхимы с формированием воздушных полостей или внутрилегочных гематом, дистелектазов (сочетание участков ателектаза и эмфиземы), кровоизлияния в легочную паренхиму, имбибиция альвеол кровью, разрушения участков легочной паренхимы [1, 2]. Вследствие применения современного оружия, обладающего большой кинетической энергией, мы наблюдаем значительное число случаев ушибов легких, которые характеризуются длительными функциональными расстройствами респираторной системы. Знание этих проблем, наблюдение за пациентами данной категории позволяет определить направления фармакологической коррекции и медицинской реабилитации с целью профилактики формирования фиброзных изменений легочной ткани.

Таким образом, цель настоящего исследования – изучить влияние огнестрельных ранений ГК (проникающих и непроникающих) и ЗТГ на функциональное состояние респираторной системы.

Материалы и методы

В исследование включены 78 пациентов c диагнозом сочетанной травмы, в том числе огнестрельным проникающим/непроникающим ранением ГК или ЗТГ. У 47 (60%) пациентов повреждение легких сопровождалось оскольчатыми переломами ребер, в единичных случаях – переломом грудины, лопатки, ключицы, у 71 (91%) – гемотораксом, у 67 (86%) – пневмотораксом, у 41 (53%) – подкожной эмфиземой мягких тканей. По компьютерной томографии органов ГК у 69 (88,5%) пациентов диагностированы ушиб легкого (посттравматический пульмонит), у 38 (49%) – гидроторакс, у 20 (26%) – ателектазы в легких, у 6 (8%) – плеврит. Болевой синдром отмечали 69 (88,5%) пациентов. Медиана [интерквартильный размах] срока давности получения травмы на момент функциональных исследований респираторной системы составила 17 [15; 22] дней.

Все пациенты находились на обследовании и лечении в ФГБУ «ГВКГ им. акад. Н.Н. Бурденко». Комплексное лечение включало необходимую медикаментозную терапию (при наличии показаний – антикоагулянты, ингаляционные глюкокортикостероиды, бронхолитики, в случае присоединения бактериальной инфекции – антибактериальная терапия) и индивидуальную программу медицинской реабилитации (медицинский массаж, дыхательная гимнастика, физиотерапевтическое лечение).

С учетом возможных функциональных нарушений респираторной системы всем пациентам выполнены спирометрия, бодиплетизмография и диффузионный тест. Форсированные дыхательные маневры проводились с большой осторожностью с учетом относительных противопоказаний, а именно: болевого синдрома, пневмоторакса в анамнезе, операции на ГК менее 4 нед назад [3].

Все пациенты подписали информированное согласие на участие в исследовании. Исследование одобрено этическим комитетом ФГБУ «ГВКГ им. акад. Н.Н. Бурденко» (протокол №254 от 20.04.2022).

Исследования проводились на оборудовании MаstеrSсrееn Body/Diff (ViаsysHеalthсаre, ErichJager, Германия) с соблюдением отечественных и международных требований [3–6]. Диффузионная способность легких (ДСЛ) оценивалась по монооксиду углерода методом однократного вдоха с задержкой дыхания и коррекцией полученных данных по уровню гемоглобина.

Проанализировали следующие параметры: спокойная жизненная емкость легких (ЖЕЛ), форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ), объем форсированного выдоха за 1-ю секунду (ОФВ₁), отношение ОФВ₁/ЖЕЛ, общая емкость легких (ОЕЛ_пл), остаточный объем легких (ООЛ), отношение ООЛ/ОЕЛ_пл, функциональная остаточная емкость легких, измеренная методом бодиплетизмографии (ФОЕ_пл), отношение ФОЕ_пл/ОЕЛ_пл, емкость вдоха (Е_вд), резервный объем выдоха (РО_выд), общее бронхиальное сопротивление (Raw_общ); трансфер-фактор по монооксиду углерода, скорректированный по уровню гемоглобина (DLСО), альвеолярный объем (VA), разница между ОЕЛ_пл и ОЕЛ, измеренная по разведению инертного газа (ОЕЛ_диф), а именно: ΔОЕЛ=ОЕЛ_пл-ОЕЛ_диф.

При анализе показателей, полученных в результате комплексного функционального исследования системы дыхания, использованы должные значения Европейского сообщества стали и угля (European Community for Steel and Coal 1993). Результаты выражали в процентах от должного значения (%долж.): полученное значение/должное значение×100%. Для легочных объемов нижняя граница нормы (НГН) рассчитывалась по формуле: НГН = должное среднее значение - 1,645×σ, где σ – стандартное отклонение от среднего, за исключением параметров Е_вд, РО_выд и VA, для которых за НГН принимали значение 80 %долж. Для соотношения ОФВ₁/ЖЕЛ за НГН принимали значение 0,7. Верхняя граница нормы (ВГН) для легочных объемов рассчитывалась по формуле ВГН = должное среднее значение + 1,645×σ. Для показателя Raw_общ за ВГН принимали значение 0,3 кПа×с/л. Интерпретация функциональных показателей респираторной системы осуществлялась с учетом отечественных и международных рекомендаций [3, 7].

Выполнено проспективное поперечное исследование. Статистическая обработка данных проводилась с применением программно-прикладного пакета SPSS 23. Для описания количественных данных рассчитывались медиана и интерквартильный размах (Me [Q1; Q3]). Оценка различий между количественными показателями производилась с использованием непараметрического критерия Манна–Уитни. Для оценки различий между качественными показателями осуществлялись построение таблиц сопряженности и их последующий анализ с использованием точного критерия Фишера. Статистически значимыми считались результаты проверки гипотез с уровнем значимости p<0,05.

Результаты

Общая выборка обследованных была разбита на две группы: группа 1 – пациенты с огнестрельными проникающими ранениями ГК – 68 (87%) пациентов, группа 2 – пациенты с ЗТГ или огнестрельными непроникающими ранениями ГК – 10 (13%) пациентов. Результаты исследования приведены в табл. 1 и 2.

 

Таблица 1. Характеристика пациентов

Параметр	Группа 1 (n=68)	Группа 2 (n=10)	p
Пол (мужской), n (%)	68 (100)	10 (100)	1,000
Возраст, лет	27,5 [23, 0; 36, 0]	26,5 [20, 0; 30, 5]	0,553
Рост, см	176 [172; 181]	179 [175; 183]	0,584
Масса тела, кг	72,5 [66, 0; 83, 0]	74,5 [69, 2; 80, 0]	0,999
Индекс массы тела, кг/м2	24,0 [22, 0; 26, 1]	25,0 [23, 2; 26, 0]	0,890
Примечание. Здесь и далее в табл. 2: данные представлены как n (%) – число пациентов (доля, %) или медианные значения и интерквартильный размах (Me [Q1; Q3]).

 

Таблица 2. Параметры спирометрии, бодиплетизмографии и диффузионного теста

Параметр	Группа 1 (n=68)	Группа 2 (n=10)	p
ЖЕЛ, %долж.	77,7 [63, 5; 90, 2]	86,5 [71, 2; 99, 0]	0,531
ЖЕЛ<НГН, n (%)	43 (63)	4 (40)	0,377
ФЖЕЛ, %долж.	79,0 [64, 9; 94, 0]	90,5 [64, 7; 104]	0,649
ФЖЕЛ<НГН, n (%)	34 (50)	4 (40)	0,841
ОФВ1, %долж.	75,5 [64, 7; 89, 7]	90,0 [64, 5; 108]	0,635
ОФВ1<НГН, n (%)	37 (54)	4 (40)	0,697
ОФВ1/ЖЕЛ, %	81,2 [76, 0; 87, 8]	81,9 [77, 2; 84, 0]	0,970
ОФВ1/ЖЕЛ<0,7, n (%)	9 (13)	2 (20)	0,849
ОЕЛпл, %долж.	89,6 [80, 7; 102]	97,0 [80, 5; 102]	0,835
ОЕЛпл<НГН, n (%)	20 (29)	3 (30)	0,796
ФОЕпл, %долж.	106 [97, 7; 122]	104 [98, 3; 121]	0,952
ФОЕпл>ВГН, n (%)	14 (20)	2 (20)	0,999
ФОЕпл/ОЕЛпл, %долж.	112 [102; 125]	103 [95, 3; 118]	0,456
ФОЕпл/ОЕЛпл, % > ВГН, n (%)	23 (34)	4 (40)	0,454
ООЛ, %долж.	135 [107; 157]	113 [109; 145]	0,913
ООЛ>ВГН, n (%)	28 (41)	3 (30)	0,798
ООЛ/ОЕЛпл, %долж.	139 [119; 172]	115 [104; 138]	0,332
ООЛ/ОЕЛпл, % > ВГН, n (%)	38 (56)	3 (30)	0,312
РОвыд, %долж.	82,0 [64, 2; 100]	85,0 [61, 5; 99, 5]	0,997
РОвыд<НГН, n (%)	30 (44)	4 (40)	0,971
Евд, %долж.	74,5 [58, 7; 86, 8]	83,5 [72, 2; 102]	0,347
Евд<НГН, n (%)	40 (59)	4 (40)	0,536
Rawобщ, кПа×с/л	0,20 [0, 17; 0, 25]	0,21 [0, 17; 0, 23]	1,000
DLCO, %долж.	68,0 [61, 0; 78, 0]	70,5 [67, 9; 83, 0]	0,513
DLCO<НГН, n (%)	54 (79)	7 (70)	0,798
VA, %долж.	77,3 [67, 2; 86, 2]	86,8 [73, 0; 100]	0,402
VA<НГН, n (%)	40 (59)	5 (50)	0,871
ΔОЕЛ, л	0,56 [0, 27; 0, 82]	0,40 [0, 10; 0, 66]	0,457
ΔОЕЛ>0,5 л, n (%)	36 (53)	5 (50)	0,985

 

Анализ данных табл. 1 и 2 показал, что в обеих группах были 100% мужчин, медиана возраста которых в группе 1 составила 27,5 [23, 0; 36, 0] года, в группе 2 – 26,5 [20, 0; 30, 5] года, статистически значимых различий по возрасту между группами не выявлено.

При статистическом анализе в группе 1 были снижены медианы показателей ЖЕЛ преимущественно за счет Е_вд, ФЖЕЛ и ОФВ₁. Соотношение ОФВ₁/ЖЕЛ, а также медианы РО_выд, ОЕЛ_пл, ФОЕ_пл, ФОЕ_пл/ОЕЛ_пл, ООЛ, ООЛ/ОЕЛ_пл и Raw_общ сохранялись в пределах нормальных значений. Однако у 9 (13%) пациентов выявлено снижение соотношения ОФВ₁/ЖЕЛ<0,7, что дало основание диагностировать обструктивный тип вентиляционных нарушений. Кроме того, у 20 (29%) пациентов выявлен рестриктивный тип вентиляционных нарушений на основании снижения ОЕЛ_пл (ОЕЛ_пл<НГН). Значения параметров ФОЕ_пл и ФОЕ_пл/ОЕЛ_пл были увеличены у 14 (20%) и 23 (34%) пациентов соответственно, параметров ООЛ и ООЛ/ОЕЛ_пл – у 28 (41%) и 38 (56%) пациентов соответственно. Медианы показателей DLCO и VA были снижены и составили 68 и 77%долж. соответственно, что позволило диагностировать нарушение ДСЛ. Частоты снижения показателей DLCO и VA составили 79 и 59% соответственно. Медиана показателя ΔОЕЛ была увеличена (более 500 мл), что указывало на увеличение невентилируемого объема легких [8]. Частота увеличения ΔОЕЛ составила 53%.

При статистическом анализе в группе 2 медианы показателей легочных объемов, емкостей и бронхиального сопротивления в целом по группе были в пределах нормальных значений. Вместе с тем ЖЕЛ, ФЖЕЛ и ОФВ₁ снижены у 4 (40%) пациентов, соотношение ОФВ₁/ЖЕЛ – у 2 (20%) пациентов. Кроме того, у 3 (30%) пациентов выявлен рестриктивный тип вентиляционных нарушений. Значения параметров ФОЕ_пл и ФОЕ_пл/ОЕЛ_пл увеличены у 2 (20%) и 4 (40%) пациентов соответственно, параметров ООЛ и ООЛ/ОЕЛ_пл – у 3 (30%) пациентов. Медиана DLCO была снижена и составила 70,5%долж., медианы VA и ΔОЕЛ находились в пределах нормальных значений. Однако у 50% пациентов из данной группы отмечалось увеличение невентилируемого объема легких.

Вместе с тем статистически значимых различий изучаемых показателей между группами не выявлено.

Обсуждение

Настоящее исследование выполнено в ранний период выздоровления в среднем на 17-й день после получения сочетанной травмы, когда пациенты предъявляют ряд жалоб, разобраться в которых помогают в том числе функциональные исследования респираторной системы. Полученные результаты показали, что гораздо чаще на это исследование направляются пациенты с огнестрельными проникающими ранениями ГК и значительно реже – с ЗТГ или огнестрельными непроникающими ранениями, о чем свидетельствуют объемы выборок: 68 пациентов в группе 1 и гораздо меньше (10 пациентов) в группе 2. Однако несмотря на то, что медианы легочных объемов у пациентов группы 2 сохранялись в пределах нормальных значений, ДСЛ и альвеолярный объем были снижены, что указывало на глубокое альвеолярное повреждение у данной категории пациентов.

Известно, что ударная волна, производимая взрывом и высокоскоростными снарядами, может быть причиной серьезных повреждений легочной ткани (легочных геморрагий) и связанных с ними осложнений, таких как ушиб (пульмонит), острый респираторный дистресс-синдром и, как следствие, длительное нарушение трудоспособности [2]. В месте воздействия ударной волны происходит разрыв альвеолярных перегородок, расслоение легочной ткани, а также чрезмерное расширение пузырьков газа, содержащихся в легких, которое обусловливает эффект внутреннего взрыва, усугубляющего полученные повреждения. Кроме того, кровотечение в сегментах легких, непосредственно не подвергшихся воздействию ударной волны, может вызывать бронхоспазм, увеличение секреции слизи, уменьшение ее клиренса из дыхательных путей, уменьшение продукции сурфактанта, что оказывает дополнительное негативное действие на легочную ткань [9]. Таким образом, функциональные нарушения респираторной системы, выявляемые в посттравматическом периоде, являются следствием патоморфологических и патофизиологических изменений в легких, обусловленных воздействием ударной волны.

Кроме того, на функциональное состояние респираторной системы, а именно вентиляционную способность легких, оказывают влияние повреждения ГК (переломы ребер, лопатки, ключицы), которые являются причиной ограничения ее подвижности и болевого синдрома, а также слабость мышц, в том числе дыхательных, что обусловливало снижение показателей ФЖЕЛ и ОФВ₁. Вследствие болевого синдрома мы не настаивали на выполнении форсированных дыхательных маневров и рекомендовали повторить исследование в динамике после стабилизации состояния пациента.

В нашей предыдущей работе, выполненной на небольшой выборке пациентов [10], мы показали, что после проникающих ранений ГК чаще всего имеют место неспецифический паттерн вентиляционных нарушений [снижение ЖЕЛ (ФЖЕЛ) и ОФВ₁ при сохранении ОЕЛ_пл и соотношения ОФВ₁/ЖЕЛ (ФЖЕЛ) в пределах нормальных значений], чуть реже – нарушение вентиляционной функции легких по рестриктивному типу, а также нарушение ДСЛ.

В настоящем исследовании по данным бодиплетизмографии, которая выполняется при спокойном дыхании, установлен рестриктивный тип вентиляционных нарушений у 20 (29%) пациентов из группы 1 и у 3 (30%) пациентов из группы 2. Из них у 6 (9%) пациентов группы 1 выявлена простая рестрикция [снижение ОЕЛ_пл, ЖЕЛ (ФЖЕЛ), ООЛ при сохранении ООЛ/ОЕЛ_пл и ФОЕ_пл/ОЕЛ_пл в пределах нормальных значений], что обусловлено легочными причинами (посттравматические изменения легочной ткани). У 14 (20%) больных из группы 1 и у 3 (30%) из группы 2 диагностирована комплексная рестрикция [снижение ОЕЛ, ЖЕЛ (ФЖЕЛ) при увеличении ООЛ/ОЕЛ_пл и/или ФОЕ_пл/ОЕЛ_пл] вследствие как изменений легочной ткани, так и внелегочных причин (мышечной слабости и/или ограничения подвижности ГК). Кроме того, увеличение ООЛ/ОЕЛ_пл и/или ФОЕ_пл/ОЕЛ_пл при отсутствии обструкции дыхательных путей может быть обусловлено увеличением невентилируемого объема в легких у обследованных пациентов, прежде всего в результате образования воздушных полостей вследствие разрывов легочной паренхимы, а также за счет внутрилегочных гематом, дистелектазов, раневых каналов и подкожной эмфиземы мягких тканей ГК.

Неспецифический паттерн вентиляционных нарушений выявлен у 15 (22%) пациентов из группы 1 и не выявлен в группе 2. Сохранение ОЕЛ и соотношения ОФВ₁/ЖЕЛ (ФЖЕЛ) в пределах нормы при снижении ЖЕЛ (ФЖЕЛ) и ОФВ₁, как правило, сопровождалось увеличением соотношений ФОЕ_пл/ОЕЛ_пл и ООЛ/ОЕЛ_пл, что указывает на перечисленные выше причины (мышечную слабость, ограничение подвижности ГК, увеличение невентилируемого объема в легких).

На увеличение невентилируемого объема в легких также указывало увеличение показателя ΔОЕЛ у 53 и 50% пациентов из групп 1 и 2 соответственно, который рассчитывается по результатам бодиплетизмографии и диффузионного теста.

Однако особое внимание обращает на себя нарушение ДСЛ у пациентов обеих групп, а именно у 79% пациентов из группы 1 и у 70% пациентов из группы 2. Это наиболее важный вопрос, так как снижение ДСЛ может сохраняться длительно и сопровождаться нетрудоспособностью пациента. Очевидно, что снижение ДСЛ свидетельствует о сохраняющихся изменениях в ткани легких и требует создания программ для медикаментозной коррекции. Так, одним из наиболее перспективных методов является терапия с использованием антикоагулянтов [2], которая в случае снижения ДСЛ может быть пролонгированной.

Данные лабораторных и инструментальных методов исследований, включая легочные функциональные тесты, а также анамнез и жалобы учитываются при проведении в условиях стационара медицинской реабилитации, направленной на восстановление в том числе функции респираторной системы. Программа медицинской реабилитации направлена на купирование болевого синдрома, активацию диафрагмального дыхания, улучшение бронхиальной проходимости, улучшение экскурсии ГК, усиление регенерационных процессов поврежденных тканей, профилактику посттравматического пневмофиброза и коррекцию психоэмоционального состояния.

С целью контроля результатов лечения, процессов восстановления и объективной оценки вентиляционной и газообменной функций легких при прохождении военно-врачебной комиссии легочные функциональные тесты целесообразно повторять в динамике.

Заключение

Таким образом, как огнестрельные проникающие, так непроникающие ранения ГК и ЗТГ оказывают негативное влияние, в том числе на функциональное состояние респираторной системы, и в большей степени на газообменную функцию легких, что требует создания программ медикаментозной коррекции и более длительного реабилитационного лечения такой категории пациентов.

Раскрытие интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Disclosure of interest. The authors declare that they have no competing interests.

Вклад авторов. Авторы декларируют соответствие своего авторства международным критериям ICMJE. Все авторы в равной степени участвовали в подготовке публикации: разработка концепции статьи, получение и анализ фактических данных, написание и редактирование текста статьи, проверка и утверждение текста статьи.

Authors’ contribution. The authors declare the compliance of their authorship according to the international ICMJE criteria. All authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work.

Источник финансирования. Авторы декларируют отсутствие внешнего финансирования для проведения исследования и публикации статьи.

Funding source. The authors declare that there is no external funding for the exploration and analysis work.

Соответствие принципам этики. Протокол исследования был одобрен локальным этическим комитетом ФГБУ «ГВКГ им. акад. Н.Н. Бурденко» (протокол №254 от 20.04.2022). Одобрение и процедуру проведения протокола получали по принципам Хельсинкской конвенции.

Ethics approval. The study was approved by the local ethics committee of Burdenko Main Military Clinical Hospital (protocol №254 of 20.04.2022). The approval and procedure for the protocol were obtained in accordance with the principles of the Helsinki Convention.

Информированное согласие на публикацию. Пациенты подписали форму добровольного информированного согласия на публикацию медицинской информации.

Consent for publication. Written consent was obtained from the patients for publication of relevant medical information.

About the authors

Olga I. Savushkina

Burdenko Main Military Clinical Hospital

Email: olga-savushkina@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7486-4990

Cand. Sci. (Biol.), Burdenko Main Military Clinical Hospital

Russian Federation, Moscow

Pavel A. Astanin

Pirogov Russian National Research Medical University; Izmerov Research Institute of Occupational Health

Email: med_cyber@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1854-8686

Graduate Student, Pirogov Russian National Research Medical University, Izmerov Research Institute of Occupational Health

Russian Federation, Moscow; Moscow

Maria M. Malashenko

Burdenko Main Military Clinical Hospital

Email: mar-malashenko@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8204-6269

Cand. Sci. (Med.), Burdenko Main Military Clinical Hospital

Russian Federation, Moscow

Igor V. Pyhtin

Burdenko Main Military Clinical Hospital

Email: gvkg@mil.ru

Deputy Head of Medical Supply, Burdenko Main Military Clinical Hospital

Russian Federation, Moscow

Ekaterina R. Kuzmina

Burdenko Main Military Clinical Hospital

Email: damietta@mail.ru

Cand. Sci. (Med.), Burdenko Main Military Clinical Hospital

Russian Federation, Moscow

Andrey A. Zaitsev

Burdenko Main Military Clinical Hospital; BIOTECH University

Author for correspondence.
Email: a-zaicev@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0934-7313

D. Sci. (Med.), Prof., Burdenko Main Military Clinical Hospital, BIOTECH University

Russian Federation, Moscow; Moscow

References

Supplementary files