RU2208389C2

RU2208389C2 - Method for predicting pulmonary diseases

Info

Publication number: RU2208389C2
Application number: RU2000110860/14A
Authority: RU
Inventors: А.А. Карабиненко; Д.Б. Утешев; А.О. Касимов; Н.А. Сапронова; Е.Н. Филатова; Г.И. Сторожаков
Original assignee: Карабиненко Александр Александрович
Priority date: 2000-04-25
Filing date: 2000-04-25
Publication date: 2003-07-20

Abstract

FIELD: medicine, pulmonology. SUBSTANCE: one should introduce radiopharmpreparation as aerosol through nebulizer during the period sufficient to fill respiratory pathways all the way of bronchial tree. One should obtain data for isotope distribution in bronchial tree due to radiodiagnostic system including gamma-chamber and personal computer. One should analyze withdrawal kinetics by characteristic curve. Composition of aerosol contains technetium isotope (^99mTc) • 1-10 weight% as active component; as a filler one should use 0.9%-NaCl solution. EFFECT: higher accuracy of diagnostics. 4 dwg, 3 tbl

Description

Изобретение относится к новому способу диагностики заболеваний бронхолегочной системы человека, конкретно к ингаляционной бронхосцинтиграфии, с использованием изотопа технеция (^99mТс). Указанный способ дает возможность применения данного метода для диагностики нарушений бронхокинетики и мукоциллиарного клиренса.The invention relates to a new method for diagnosing diseases of the human bronchopulmonary system, specifically to inhaled bronchoscintigraphy, using the technetium isotope ( ^99m Tc). The specified method makes it possible to use this method for the diagnosis of disorders of bronchokinetics and mucociliary clearance.

В настоящее время хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) занимает лидирующее место в структуре заболеваемости, инвалидизации и смертности у больных с патологией органов дыхания (Чучалин А.Г. Пульмонология в России и пути ее развития /Актуальные проблемы пульмонологии. Под ред. Акад. РАМН Чучалина. - М.: Универсум Паблишинг. - 2000. - с.15-52). Currently, chronic obstructive pulmonary disease (COPD) occupies a leading place in the structure of morbidity, disability and mortality in patients with pathology of the respiratory system (Chuchalin A.G. Pulmonology in Russia and its development / Actual problems of pulmonology. Edited by Acad. RAMS Chuchalina. - M .: Universum Publishing. - 2000. - p. 15-52).

В оценке степени тяжести ХОБЛ решающее значение принадлежит функциональным и морфологическим методам исследования проходимости бронхов. Существующие диагностические манипуляции не позволяют провести комплексную оценку бронхокинетики и мукоциллиарного клиренса (МЦК) - ведущих звеньев патогенеза ХОБЛ. Известно, что в качестве объективных критериев перфузионной функции легких используется метод изотопной сцинтиграфии легких. Однако данный способ лишь косвенно может свидетельствовать о нарушении вентиляционной функции легких, связанной с патологией бронхокинетики, и не отражает состояние МЦК. Поэтому, начиная с 1985 г., в нашей стране и за рубежом была предложена методика ингаляционной доставки радиофармпрепарата (РФП) в бронхи. В качестве РФП был использован изотоп ⁹⁹Тс, связанный с альбумином. Учитывая, вероятные бронхообструктивные реакции на ингаляционное введение носителя, увеличение размера частиц аэрозоля и высокую стоимость комплекса альбумин - РФП, нами был разработан и внедрен в клиническую практику модифицированный способ ингаляционной бронхосцинтиграфии с изотопом ⁹⁹Тс без носителя.In assessing the severity of COPD, the functional and morphological methods for studying bronchial patency are crucial. Existing diagnostic procedures do not allow a comprehensive assessment of bronchokinetics and mucociliary clearance (MCC), the leading pathogenesis of COPD. It is known that the method of isotopic lung scintigraphy is used as objective criteria for lung perfusion. However, this method can only indirectly indicate a violation of the ventilation function of the lungs associated with the pathology of bronchokinetics, and does not reflect the state of the MCC. Therefore, since 1985, in our country and abroad, a technique has been proposed for the inhalation delivery of a radiopharmaceutical (radiopharmaceutical) in the bronchi. The ⁹⁹ Tc isotope bound to albumin was used as the radiopharmaceutical. Given the likely bronchial obstructive reactions to the inhaled administration of the carrier, the increase in the size of the aerosol particles and the high cost of the albumin-radiopharmaceutical complex, we developed and introduced into clinical practice a modified method of inhalation bronchoscintigraphy with the ⁹⁹ Tc isotope without the carrier.

Задачей настоящего изобретения является разработка метода оценки состояния бронхокинетики и МЦК методом ингаляционной бронхосцинтиграфии. The present invention is to develop a method for assessing the state of bronchokinetics and MCC by inhalation bronchoscintigraphy.

Поставленная задача решается описываемым методом ингаляционной бронхосцинтиграфии с изотопом технеция (^99mТс) без носителя, вводимого в виде аэрозоля с помощью небулайзера. Метод является диагностически значимым при хронических обструктивных заболеваниях легких, спонтанном пневмотораксе, эмфиземе легких, воспалительных процессах в легких. С помощью данного метода можно оценить статическое распределение изотопа в бронхолегочной системе, а также кинетику выведения изотопа, отражающую состояние мукоциллиарного клиренса. Метод также позволяет оценить фармакокинетические параметры лекарственных препаратов, предназначенных для ингаляционного способа введения.The problem is solved by the described method of inhalation bronchoscintigraphy with the technetium isotope ( ^99m Tc) without a carrier, introduced in the form of an aerosol using a nebulizer. The method is diagnostically significant for chronic obstructive pulmonary diseases, spontaneous pneumothorax, emphysema, and inflammatory processes in the lungs. Using this method, it is possible to evaluate the static distribution of the isotope in the bronchopulmonary system, as well as the kinetics of isotope elimination, which reflects the state of mucociliary clearance. The method also allows you to evaluate the pharmacokinetic parameters of drugs intended for inhalation route of administration.

Ниже приведены результаты исследований эффективности предложенного метода диагностики. Below are the results of studies of the effectiveness of the proposed diagnostic method.

Было обследовано 17 больных (11 мужчин и 6 женщин) в возрасте от 23 до 73 лет, находившихся на стационарном лечении в МСЧ 1 "АМО ЗИЛ". У 5 больных не было выявлено патологии органов дыхания (контрольная группа). У 10 больных была диагностирована ХОБЛ: - у 7 хронический обструктивный бронхит (ХОБ) среднего и тяжелого течения и у 5 - хронический бронхит с незначительной степенью обструкции. Всем обследованным пациентам были выполнены клинические анализы крови и мокроты, рентгенография грудной клетки, экг, исследование функции внешнего дыхания (ФВД) с помощью аппарата "Астма-Монитор АМ-1" фирмы "Erich Jaeger" и бронхоскопическое исследование. По данным спирометрии ФВД была нормальной у всех больных без патологии органов дыхания. В группе больных с ХОБ тяжелого течения у 4 больных выявлялись умеренные признаки бронхиальной обструкции (ОФВ₁ = 60,2 ± 6,4 % от должных величин) и у 3 больных имелось значительно выраженное нарушение ФВД по обструктивному типу (ОФВ₁ = 35,4 ± 7,3 % от должных величин), в том числе у одного больного с тяжелым течением ХОБЛ и врожденной буллезной эмфиземой с неоднократными эпизодами спонтанного пневмоторакса слева. У 5 больных с хроническим бронхитом отмечалась незначительная бронхообструкция (ОФВ₁ = 70,4 ± 5,2 % от должных величин).We examined 17 patients (11 men and 6 women) aged 23 to 73 years who were hospitalized in MSCh 1 "AMO ZIL". In 5 patients, no respiratory pathology was detected (control group). 10 patients were diagnosed with COPD: - in 7 chronic obstructive bronchitis (COPD) of moderate and severe course and in 5 - chronic bronchitis with a slight degree of obstruction. All examined patients underwent clinical blood and sputum tests, chest x-ray, ECG, external respiration function (HFD) using the Erma Jaeger Asthma-Monitor AM-1 apparatus and bronchoscopic examination. According to spirometry, FVD was normal in all patients without respiratory pathology. In the group of patients with severe chronic obstructive pulmonary disease, 4 patients showed moderate signs of bronchial obstruction (FEV ₁ = 60.2 ± 6.4% of the proper values) and 3 patients had a significantly pronounced obstructive FVD (FEV ₁ = 35.4 ± 7.3% of the expected values), including in one patient with severe COPD and congenital bullous emphysema with repeated episodes of spontaneous pneumothorax on the left. In 5 patients with chronic bronchitis, insignificant bronchial obstruction was observed (FEV ₁ = 70.4 ± 5.2% of the proper values).

При проведении бронхоскопии у больных контрольной группы не отмечалось патологии бронхиального дерева. У больных хроническим бронхитом с незначительной обструкцией имелись признаки эндобронхита I степени, а у больных ХОБ была выявлена трахеобронхиальная дискинезия различной степени выраженности и явления эндобронхита II-III степени. Исследование накопления РФП в легких и динамику его выведения осуществляли с помощью радиодиагностической системы МВ9100-9191/А (Венгрия), включающей гамма-камеру и персональный компьютер с программным обеспечением "Голд Рада + 3.0", Россия. Ингаляцию РФП производили с помощью небулайзера Pari LC фирмы "Раri", Германия, в течение 10 мин при скорости воздушного потока 10 л/мин. Для защиты от гамма-излучения выдох пациента осуществлялся в специальную вентиляционную камеру. Активность ⁹⁹Тс пертехнетата составляла 300 МБк. Исследование проводили в помещении радиоизотопной лаборатории, оснащенной кондиционером, при температуре 21±1^oС и относительной влажности воздуха 55-65%. Активность гамма-излучения после ингаляции РФП регистрировалась на протяжении 30 мин в режиме 1 кадр в 2 мин. Полученные результаты обработаны с учетом методов вариационной статистики по Вилкококсону.When conducting bronchoscopy in patients of the control group, no pathology of the bronchial tree was noted. In patients with chronic bronchitis with minor obstruction, there were signs of endobronchitis of the first degree, and in patients with COPD tracheobronchial dyskinesia of varying severity and manifestations of endobronchitis of the II-III degree was detected. The study of the accumulation of radiopharmaceuticals in the lungs and the dynamics of its excretion was carried out using the MV9100-9191 / A radio diagnostic system (Hungary), including a gamma camera and a personal computer with Gold Rada + 3.0 software, Russia. Inhalation of the radiopharmaceutical was performed using a Pari LC nebulizer from Rari, Germany, for 10 minutes at an air flow rate of 10 l / min. To protect against gamma radiation, the patient exhaled into a special ventilation chamber. The activity of ⁹⁹ Tc pertechnetate was 300 MBq. The study was carried out in a radioisotope laboratory room equipped with air conditioning, at a temperature of 21 ± 1 ^o C and a relative humidity of 55-65%. The activity of gamma radiation after inhalation of the radiopharmaceutical was recorded for 30 minutes in the mode of 1 frame in 2 minutes. The results are processed taking into account the methods of variation statistics according to Wilcocoxon.

Результаты. Ингаляционная бронхосцинтиграфия включала в себя определение накопления РФП в легочной ткани (статическая бронхосцинтиграфия) и исследование клиренса РФП (динамическая бронхосцинтиграфия). При статической бронхосцинтиграфии оценивалось накопление РФП (в %) в различных отделах легких, позволяющее визуализировать анатомические отделы со сниженной вентиляционной способностью. Объем ингалируемого РФП и площадь его распространения в легких принимались за 100%. Суммарное распределение РФП у здоровых лиц составило в правом легком 52,7±3,1%, в левом - 47,3±2,3%. В табл.1 представлено распределение РФП в % по зонам легких после 10 мин ингаляции у лиц без патологии органов дыхания. Незначительная часть РФП задерживалась в ротовой полости при ингаляции, заглатывалась со слюной пациента и определялась в виде метки свечения в желудке. Через 30 мин после ингаляции РФП полностью в составе бронхиального секрета выводится в желудочно-кишечный тракт. На фиг.1А представлена бронхосцинтиграмма в статическом режиме у больного без патологии органов дыхания. Распределение РФП в обоих легких по зонам равномерное, часть РФП визуализируется в желудке. Динамическая бронхосцинтиграмма (фиг. 1Б) оценивалась по кривой выведения изотопа с бронхиальным секретом из бронхиального дерева в течение 30 мин. Период полувыведения (T_1/2) РФП составил у лиц без патологии органов дыхания: для правого легкого - 20,6±4,2 мин, для левого легкого - 28,3±3,8 мин, что соответствует топографическим особенностям бронхиального дерева.Results. Inhaled bronchoscintigraphy included the determination of the accumulation of radiopharmaceuticals in the lung tissue (static bronchoscintigraphy) and the study of the radiopharmaceutical clearance (dynamic bronchoscintigraphy). During static bronchoscintigraphy, the accumulation of radiopharmaceuticals (in%) in various parts of the lungs was evaluated, allowing visualization of the anatomical departments with reduced ventilation ability. The volume of inhaled radiopharmaceutical and the area of its distribution in the lungs were taken as 100%. The total distribution of radiopharmaceuticals in healthy individuals was 52.7 ± 3.1% in the right lung and 47.3 ± 2.3% in the left lung. Table 1 shows the distribution of the radiopharmaceutical in% of the zones of the lungs after 10 minutes of inhalation in individuals without respiratory pathology. A small part of the radiopharmaceutical was delayed in the oral cavity during inhalation, was swallowed with the saliva of the patient and was determined as a luminescence mark in the stomach. 30 minutes after inhalation, the radiopharmaceutical is completely excreted into the gastrointestinal tract as part of the bronchial secretion. On figa presents bronchoscintigram in static mode in a patient without pathology of the respiratory system. The distribution of the radiopharmaceutical in both lungs in the zones is uniform, part of the radiopharmaceutical is visualized in the stomach. Dynamic bronchoscintigram (Fig. 1B) was evaluated by the curve of the removal of the isotope with bronchial secretion from the bronchial tree for 30 minutes The half-life (T _1/2 ) of the radiopharmaceutical was in individuals without respiratory pathology: for the right lung - 20.6 ± 4.2 minutes, for the left lung - 28.3 ± 3.8 minutes, which corresponds to the topographic features of the bronchial tree.

У больных с ХОБ и признаками умеренно или значительно выраженной бронхообструкции определялись зоны снижения накопления РФП в различных анатомических отделах легких, что свидетельствовало о нарушении кинетики бронхов, вентилирующих соответствующую зону легких. На фиг.2 представлены статическая и динамическая бронхосцинтиграммы больного Ф., 70 лет с ХОБЛ тяжелого течения, на фоне карнифицированной нижней доли левого легкого, ОФВ₁ = 32% от должных величин. При статической бронхосцинтиграфии (фиг.2А) выявлено значительное перераспределение ингалируемого РФП между зонами правого и левого легкого с учетом анатомо-функционального повреждения сегментов левого легкого (накопление РФП в правом легком - 70,2%, в левом легком - 29,8%) (табл.2). На динамической сцинтиграмме (фиг.2Б) выявляется значительное снижение амплитуды и уплощение кривой выведения РФП из бронхов левого легкого. Т_1/2 для правого легкого составил 37 мин, для левого - 41 мин. На основании полученных результатов можно заключить, что в данном случае имеет место выраженное нарушение бронхокинетики и мукоциллиарная недостаточность преимущественно в бронхах левого легкого.In patients with COPD and signs of moderate or significantly pronounced bronchial obstruction, zones of decreased radiopharmaceutical accumulation were determined in various anatomical sections of the lungs, which indicated a violation of the kinetics of the bronchi that ventilated the corresponding zone of the lungs. Figure 2 presents the static and dynamic bronchoscintigrams of a patient F., 70 years old with COPD of severe course, against the background of a carnified lower lobe of the left lung, FEV ₁ = 32% of the proper values. When static bronchoscintigraphy (figa) revealed a significant redistribution of inhaled radiopharmaceuticals between the zones of the right and left lung, taking into account the anatomical and functional damage to segments of the left lung (accumulation of the radiopharmaceutical in the right lung - 70.2%, in the left lung - 29.8%) ( table 2). On the dynamic scintigram (figb) revealed a significant decrease in amplitude and flattening of the curve of the removal of the radiopharmaceutical from the bronchi of the left lung. T _1/2 for the right lung was 37 minutes, for the left - 41 minutes. Based on the results obtained, it can be concluded that in this case there is a pronounced violation of bronchokinetics and mucociliary insufficiency mainly in the bronchi of the left lung.

На фиг. 3. представлены статическая и динамическая бронхосцинтиграммы больного Я., 55 лет с тяжелым течением ХОБЛ и врожденной буллезной эмфиземой с неоднократными эпизодами спонтанного пневмоторакса слева. Больному было проведено хирургическое лечение пневмоторакса и по данным рентгенологического заключения имелись признаки расправления коллабированного легкого. Однако при проведении ингаляционной бронхосцинтиграфии отмечалось почти полное отсутствие накопления РФП в бронхах левого легкого (накопление РФП в правом легком - 93,1%, в левом легком - 6,9%) (табл.3 и фиг.3А). На динамической сцинтиграмме (фиг.3Б) выведение РФП из бронхов левого легкого не наблюдалось, что выражалось в виде прямой линии на сцинтиграмме, РФП из бронхов правого легкого было удовлетворительным и T_1/2 составил 22 мин. На основании полученных результатов можно заключить, что в данном случае имеет место несоответствие рентгенологических и бронхосцинтиграфических данных, которые, на наш взгляд, наиболее точно отражают степень тяжести ХОБЛ и невысокую эффективность хирургического вмешательства.In FIG. 3. presents the static and dynamic bronchoscintigrams of patient I., 55 years old, with severe COPD and congenital bullous emphysema with repeated episodes of spontaneous pneumothorax on the left. The patient underwent surgical treatment of pneumothorax and, according to the radiological findings, there were signs of expansion of the collapsed lung. However, during inhalation bronchoscintigraphy, there was an almost complete absence of radiopharmaceutical accumulation in the bronchi of the left lung (radiopharmaceutical accumulation in the right lung - 93.1%, in the left lung - 6.9%) (Table 3 and Fig. 3A). On a dynamic scintigram (FIG. 3B), radiopharmaceutical excretion from the bronchi of the left lung was not observed, which was expressed as a straight line on the scintigram, radiopharmaceutical from the bronchi of the right lung was satisfactory and T _1/2 was 22 min. Based on the results obtained, it can be concluded that in this case there is a mismatch of X-ray and bronchoscintigraphic data, which, in our opinion, most accurately reflect the severity of COPD and the low efficiency of surgical intervention.

На фиг. 4 представлены бронхосцинтиграммы больной З., 71 год, с тяжелым течением ХОБЛ в фазе обострения с выраженной бронхообструкцией и трахеобронхиальной дискинезией (статическое исследование). Отмечалось равномерное двухстороннее снижение накопления РФП в дистальных отделах бронхиального дерева, в то время как основная масса РФП накопилась в трахее и главных бронхах. Динамическая бронхосцинтиграмма выявила уменьшение T_1/2 до 12 мин, а зональная характеристика кривых выведения РФП была низкоамплитудной и уплощенной. На основании полученных результатов можно заключить, что в данном случае имеет место значительно выраженный бронхообструктивный синдром на фоне трахеобронхиальной дискинезии.In FIG. 4 presents bronchoscintigrams of patient Z., 71 years old, with severe COPD in the acute phase with severe bronchial obstruction and tracheobronchial dyskinesia (static study). A uniform bilateral decrease in the accumulation of radiopharmaceuticals in the distal parts of the bronchial tree was noted, while the bulk of the radiopharmaceutical accumulated in the trachea and main bronchi. A dynamic bronchoscintigram revealed a decrease in T _1/2 to 12 min, and the zonal characteristic of the radiopharmaceutical excretion curves was low-amplitude and flattened. Based on the results obtained, it can be concluded that in this case there is a significantly pronounced bronchial obstructive syndrome against the background of tracheobronchial dyskinesia.

В группе больных с хроническим бронхитом с незначительно выраженной бронхиальной обструкцией не наблюдалось существенных нарушений в накоплении РФП по зонам легких, однако при динамической бронхосцинтиграфии отмечалось удлинение времени выведения РФП из обоих легких T_1/2 выведения РФП из правого легкого достоверно удлинялось до 27,3±2,4 мин (р<0,05) и до 32,4±2,8 мин в левом легком (р<0,05) по сравнению с аналогичными показателями у больных без патологии органов дыхания.In the group of patients with chronic bronchitis with slightly pronounced bronchial obstruction, there were no significant violations in the accumulation of radiopharmaceuticals in the zones of the lungs, however, with dynamic bronchoscintigraphy, an increase in the time of radiopharmaceutical excretion from both lungs was observed, T _{1/2 of} radiopharmaceutical excretion from the right lung significantly increased to 27.3 ± 2.4 min (p <0.05) and up to 32.4 ± 2.8 min in the left lung (p <0.05) compared with similar parameters in patients without respiratory pathology.

Предложенный способ оказался простым и эффективным и, по существу, новым на сегодняшний день методом для диагностики нарушения бронхиальной проходимости и кинетики по данным статического исследования, позволяющим оценить состояние МЦК по кривой и времени выведения РФП из бронхиального дерева по данным динамического исследования. Показаниями к проведению данного исследования могут являться: 1) ХОБЛ для уточнения степени тяжести; 2) диагностика трахеобронхиальной дискинезии; 3) оценка вентиляции в коллабированном легком; 4) оценка состояния МЦК у больных с обструктивными и необструктивными заболеваниями бронхов; 5) исследование параметров фармакинентики ингаляционных форм лекарственных веществ. Многочисленный клинический опыт свидетельствует о безопасности и эффективности ингаляционной бронхосцинтиграфии. Использование изотопа ⁹⁹Тс без носителя позволяет уменьшить размер частиц аэрозоля и увеличить проникновение РФП в мелкие генерации бронхов, что дает более полное представление о бронхиальной проходимости в различных отделах бронхиального дерева. Еще одним достоинством модифицированного нами способа является значительное удешевление стоимости исследования. Результаты проведенной работы позволяют рекомендовать метод ингаляционной бронхосцинтиграфии изотопом ⁹⁹Тс без носителя в качестве дополнительного объективного критерия диагностики и оценки степени тяжести ХОБЛ.The proposed method turned out to be a simple and effective and, essentially, a new method for diagnosing bronchial obstruction and kinetics impairment according to a static study, which allows assessing the state of the MCC by the curve and time of removal of the radiopharmaceutical from the bronchial tree according to a dynamic study. Indications for this study may include: 1) COPD to clarify the severity; 2) diagnosis of tracheobronchial dyskinesia; 3) assessment of ventilation in a collapsed lung; 4) assessment of the state of MCC in patients with obstructive and non-obstructive diseases of the bronchi; 5) study of the pharmacokinetic parameters of inhaled forms of medicinal substances. Numerous clinical experience indicates the safety and effectiveness of inhaled bronchoscintigraphy. The use of the ⁹⁹ Tc isotope without a carrier allows one to reduce the size of aerosol particles and increase the penetration of the radiopharmaceutical into small bronchial generations, which gives a more complete picture of bronchial patency in various parts of the bronchial tree. Another advantage of the method we modified is a significant reduction in the cost of research. The results of this work allow us to recommend the method of inhalation bronchoscintigraphy with an isotope of ⁹⁹ Tc without a carrier as an additional objective criterion for the diagnosis and assessment of the severity of COPD.

Claims

A method for diagnosing violations of the kinetics of bronchi and studying the pharmacokinetics of inhaled drugs, characterized in that it includes the inhalation administration of a radiopharmaceutical (radiopharmaceutical) in the form of an aerosol, which contains the technetium isotope ( ^99m Tc) as the active component and 0, 9% NaCl solution, through a nebulizer for a time sufficient to fill the respiratory tract throughout the bronchial tree, reading the distribution data of the isotope in the bronchial der Eve using a radio diagnostic system that includes a gamma camera and a personal computer, and an analysis of the kinetics of its removal by a characteristic curve, while the aerosol has the following ratio of components, wt.%:
( ^99m Tc) - 1-10
0.9% NaCl Solution - Remaining