Введение

Заболевания органов дыхания, такие как бронхиальная астма (БА), хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ), рак легких, туберкулез (ТБ), муковисцидоз (МВ), служат третьей причиной госпитализаций и смертей в Российской Федерации после сердечно-сосудистой патологии и рака [1]. Поскольку большинство легочных заболеваний чаще встречаются у лиц пожилого возраста, система здравоохранения неминуемо столкнется с серьезными проблемами по мере старения населения Российской Федерации [1].

Гиперсекреция слизи оказывает негативное влияние на функцию легких и способствует их повреждению, ухудшает качество жизни (HRQoL), влияет на частоту обострений и госпитализаций таких пациентов [2]. Гиперсекреция слизи с последующим ограничением воздушного потока существует не только у пациентов с хроническим кашлем – она присуща и пациентам ХОБЛ. Это объясняет их постоянную потребность в улучшении и поддержании воздухоносной функции, особенно при обострении и после него, когда дыхательные пути пациентов с ХОБЛ наиболее скомпрометированы [3]. В большинстве случаев основной целью очистки дыхательных путей (ACT-терапия) (от англ. airway clearance therapy – ACT) станут мобилизация и устранение избыточной секреции, предотвращение повторных инфекционных осложнений, уменьшение одышки и симптомов респираторного заболевания, восстановление легочной механики и газообмена. Для решения этих проблем часто одновременно используются фармакологические и нефармакологические вмешательства [4].

В области немедикаментозной АСТ-терапии дыхательным тренажерам с осциллирующим положительным давлением на выдохе (OPEP) не уделялось достаточного внимания, несмотря на их существенную эффективность в мобилизации и откашливании мокроты у пациентов с гиперсекрецией, являющейся частью таких заболеваний, как ХОБЛ, БА, ТБ, МВ. В настоящем обзоре мы постарались сформировать всесторонний анализ АСТ-терапии методом OPEP, рассмотрев вопросы необходимости и важности дыхательных тренажеров в лечении гиперсекреции, механизмов их работы, доказательств их эффективности, а также предложить прагматические схемы их применения в реальной клинической практике.

Методология

В базе данных PubMed нами был проведен поиск терминов «oscillating positive expiratory pressure», «Аcapella», «Aerobika», «Flutter», «Lung Flute» в сочетании с любым из следующих: «chronic obstructive lung disease», «cystic fibrosis», «bronchiectasis». Поиск включал исследования, опубликованные с 1998 по декабрь 2020 г. Три исследования были исключены из-за участия в них одного пациента (n=1). Исследования сравнения ранее указанных дыхательных тренажеров были рассмотрены полностью. Нами не проводилось систематического извлечения данных, анализа качества и мета-анализа данных, поскольку такая информация систематически присутствовала в каждой рукописи, отобранной для нашего обзора. Обращаем внимание на то, что настоящий обзор не имел целью детализировать все доступные исследования в области АСТ-терапии – скорее предназначен для критической оценки основных публикаций и детального изучения возможностей дыхательных тренажеров для реальной клинической практики.

Дыхательные тренажеры OPEP как вариант АСТ-терапии

Нефармакологические методы АСТ-терапии разнообразны и могут быть эффективно использованы для уменьшения последствий гиперсекреции у пациентов с обструктивными заболеваниями. Они состоят из техники активного дыхательного цикла (АСВТ) (от англ. active cycle of breathing technique – ACBT), которая включает маневр направленного откашливания (хаффинг); устройств, создающих положительное давление в конце выдоха (PEP) (от англ. positive expiratory pressure – PEP) и осциллирующих устройств PEP (OPEP) (от англ. oscillating positive expiratory pressure – OPEP), а также интрапульмональной перкуссионной вентиляции легких (IPV-терапия) (от англ. intrapulmonary percussive ventilation – IPV). Кроме того, АСТ-терапия включает традиционные методы физиотерапии грудной клетки (ФГК), такие как перкуссия грудной клетки, постуральный дренаж, вибрационные мероприятия, используемые отдельно или в сочетании с другими методами [5].

В 1970-х гг. были разработаны устройства PEP/OPEP для проведения АСТ-терапии пациентам с нарушением мукоцилиарного клиренса из-за структурных аномалий дыхательных путей и/или нарушения откашливания [6]. Изначально устройства PEP разрабатывались для «воздухоносного стентирования» и предотвращения ранних экспираторных коллапсов мелких дыхательных путей – основной причины низкой эффективности мукоцилиарного клиренса у пациентов ХОБЛ. Позднее устройства PEP дополнили осцилляционной технологией, позволившей существенно повышать мобилизацию и дренаж слизи по дыхательным путям за счет «резонансной частоты», воздействующей на ресничку (12–14 Гц), и «тиксотропного эффекта», механически изменяющего вязкоупругие свойства слизи. Однако любые варианты PEP/OPEP-технологии должны сочетаться с глубокими принудительными выдохами или «маневром хаффинга» (рис. 1) [7]. Существуют разнообразные по конструктиву OPEP-устройства, генерирующие специфичные только для них формы осцилляционных импульсов и давления. В табл. 1 представлены перечень и основные функции таких медицинских приборов, в настоящее время доступных в Российской Федерации. Доказательства, оценивающие эффективность таких OPEP-устройств на исходы для пациентов с респираторными заболеваниями, будут обсуждаться в следующем разделе.

Доказательства эффективности OPEP для пациентов с ХОБЛ

В исследовании N. Woиove et al. (2002) оценивался OPEP-флаттер (аналогичный RESPIRO®) по сравнению с имитационным устройством очистки от слизи (MCD) (от англ. mucus clearance device – MCD) в возможности улучшать бронходилатационный ответ на ипратропий и сальбутамол, ингалируемые посредством дозированного аэрозольного ингалятора (ДАИ), у 23 пациентов старшей возрастной группы (71,7±6,3 года) со стабильно тяжелым течением ХОБЛ. Установлено, что после OPEP-флаттера и ингаляции ДАИ имеется статистически значимое (p<0,05) улучшение объема форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ1) и форсированной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ) (11±24 против 1±7% и 18±33 против 6±18% соответственно). Через 120 минут изменение ОФВ1 также выраженнее при OPEP-флаттере, чем при MCD (186±110 против 130±120 мл; p<0,05). Кроме того, использование OPEP-флаттера достоверно увеличивало дистанцию 6-минутного теста (6MWD) (174±92 против 162±86 м; p<0,05) и существенно уменьшало одышку [7].

Интерес представляет ретроспективный анализ C. Burudpakdee et al. (2017) состяния 405 пациентов среднетяжелого и тяжелого течения ХОБЛ. Авторы изучали частоту обострений и связанные расходы на лечение при использовании пациентами OPEP-устройства Aerobika® по сравнению с контрольной группой (n=405, без устройства OPEP) в реальных амбулаторных условиях.

Через 30 дней у меньшего числа пациентов, использовавших Aerobika®, возникли умеренные (18,5 против 25,7%, p=0,014) или тяжелые (13,8 против 19,0%, p=0,046) обострения ХОБЛ. Это было связано со снижением частоты госпитализаций и повторных посещений отделений неотложной помощи (в течение 30 дней), что существенно снизило непрямые затраты на лечение пациентов ХОБЛ [8].

Позднее, используя результаты этого реального исследования, S. Khoudigian-Sinani et al. (2017) была разработана однолетняя модель оценки экономической эффективности использования Aerobika® пациентами с ХОБЛ после перенесенного ими обострения по сравнению с контрольной группой (терапия без Aerobika®). В соответствии с данной моделью 30-дневное использование Aerobika® уменьшает число обострений ХОБЛ (меньше на 21 обострение на 100 пациентов/год) с экономией затрат в размере 1952 долл. США на 1 пациента в год [9].

В 4-недельном перекрестном рандомизированном исследовании S. Svenningsen et al. (2016) изучалось ежедневное использование Aerobika® в течение 28 дней пациентов ХОБЛ, продуцирующих и не продуцирующих мокроту, при сохранении ими привычного фармакологического режима терапии. После применения Aerobika® в группе продуцентов мокроты достоверно изменялись показатели: 1) SGRQ (до OPEP 49±13, после OPEP 40±12; p=0,01); 2) 6MWD (до OPEP 370±104 м, после OPEP 389±102 м; p=0,04); 3) ФЖЕЛ на 6% (ФЖЕЛ, % должн.; p=0,005) [10].

В исследовании J. Tse (2020) оценивались обострения (с госпитализацией) и потребность в повторных визитах в стационар в течение 30 дней и спустя 12 месяцев после выписки пациентов с ХОБЛ, использовавших Aerobika® (n=619) и Acapella® (n=1857) в амбулаторных условиях. Установлено, что у пациентов группы Aerobika® имелись низкие шансы тяжелого обострения за первые 30 дней (12,0 против 17,4%, p=0,01) и после 12 месяцев (39,6 против 45,3%, p=0,01), редкое посещение стационара по любой причине за первые 30 дней (13,9 против 20,3%, p<0,001) и в последующие 12 месяцев (44,9 против 51,8%, p=0,003). По мнению авторов, OPEP-устройство Aerobika® может быть полезным дополнением к обычной терапии пациентов ХОБЛ, хотя сами устройства OPEP могут существенно различаться по своей клинической эффективности [11].

Доказательства эффективности OPEP при муковисцидозе

Наиболее полный анализ применения различных видов OPEP-устройств в отношении пациентов МВ был выполнен группой L. Morrison et al. (2020). В мета-анализ вошли 39 РКИ (1114 пациентов), варьирующихся по длительности от недели до года; 20 исследований имели перекрестный дизайн. Установлен достоверный приоритет OPEP-устройств над любыми вариантами PEP-устройств в улучшении и поддержании проходимости воздуха по дыхательным путям пациентов МВ, по параметру ОФВ1 (рис. 2). Авторами отмечена положительная тенденция увеличения объема экспекторируемого секрета, повышения толерантности к физической нагрузке, уменьшения числа госпитализаций и их длительности среди пациентов МВ, использовавших OPEP-устройства. Однако достоверных различий между разными типами PEP/OPEP устройств получено не было [12].

В контексте сказанного интересно исследование K. West et al. (2010) с участием 23 пациентов МВ в возрасте от 7 лет до 18 лет, госпитализированных по поводу острой дыхательной недостаточности (ОДН) и рандомизированных в группы терапии PEP-маской или OPEP-устройством Acapella®. Авторами изучались изменения легочной функции (ОФВ1; ФЖЕЛ; МОС25–75%; ПСВ), объем выделяемой мокроты (влажный вес), удовлетворенность терапией в течение 10-дневного периода. Несмотря на отсутствие статистически значимых различий по любому из исследуемых параметров, пациенты группы Acapella® отметили очевидное удобство в использовании данной технологии [13].

Лабораторные сравнительные исследования OPEP

Длительность осцилляций в порции выдоха (ДОПВ) внутри каждого дыхательного цикла служит важной характеристикой, влияющей на эффективность устройства управлять мобилизацией секрета. Интерес представляет исследование J.A. Suggett et al. (2014), оценившее ДОПВ устройств Aerobika® и Acapella® (зеленый) и Lung Flute®.

В исследовании использовался программируемый генератор потока и чувствительный датчик давления для захвата и сравнения процента каждого смоделированного профиля выдоха (tosc) с очевидным колебанием давления (>1,0 мбар). Положительный профиль tosc наблюдался у Aerobika® в более 75% всех случаев изменений пиковой скорости выдоха (ПСВ) и в целом был согласованным. Системы Acapella® (зеленый) и Lung Flute® показали более низкие и более изменчивые значения tosc в диапазоне 30–63% [14].

Амплитуда давления и частота осцилляций изучались T.A. Volsko et al. (2003) с помощью программного обеспечения, разработанного для измерения артериального давления. Оценивались средний PEP, амплитуда, частота осцилляций в клинически значимом диапазоне воздушных потоков OPEP-устройств Acapella® (зеленый), Acapella® (синий), флаттера (аналогичный RESPIRO®). Установлены небольшие, но статистически значимые различия между устройствами для среднего значения PEP, амплитуды давления и частоты осцилляций, не имевщие существенного клинического значения [15].

Вариации (колебания) воздушного потока для OPEP-устройств оцениваются по четырем основным переменным. Каждое колебание PEP имеет пиковое давление (Ppeak) и базовое его значение. Амплитудой давления называют разницу между Ppeak и PEP, которая является «мерой всплеска» воздушного потока. Частотой (f) называют число «всплесков» воздушного потока в единицу времени. В исследовании H. Van Fleet et al. (2017) изучались различия указанных функциональных характеристик для устройств Acapella®, Aerobika®, флаттера (аналогичного RESPIRO®) и Lung Flute® во время активного выдоха с использованием «имитатора легких» (ASL-5000) и компьютерной модели легочной механики для педиатрических пациентов. Для каждого OPEP-устройства установлены настройки низкого, среднего и высокого сопротивлений (R). Обнаружены статистически значимые (p<0,01) различия Ppeak, PEP и амплитуды давления для каждого уровня «R», что означало различие в функционировании устройств при выполнении более чем одного повторения в серии активных выдохов. Значительное расхождение данных указывает на несовместимость устройств по Ppeak (p<0,01), PEP (p<0,01) и амплитуде давления (p<0,01). Несмотря на то что значения «f» для всех устройств находились в рабочих пределах, только Aerobika® обеспечивала наиболее стабильные колебания амплитуды давления при всех настройках «R» и имела самую высокую среднюю амплитуду давления при среднем и высоком сопротивлениях. Очевидно, что в клинических условиях эффективность OPEP-терапии может сильно варьироваться и напрямую зависит от устройства [16]. Аналогичные результаты получены W. Poncin et al. (2020) для шести устройств OPEP-терапии. Установлено, что механические свойства устройств Acapella® и Aerobika® не сопоставимы. Более того, только Aerobika® имела высокие и последовательные амплитуды колебаний при средних и высоких настройках сопротивления. Исследователи подчеркивают, что терапевтическая эффективность OPEP-устройств принципиально зависит от выбранного устройства и установленного в нем сопротивления [17]. Сравнение устройств Respiro® и Acapella® проводилось специалистами компании «O2IN» (Россия) в 2021 г. с использованием сенсорного элемента MPXV5004GC6U, цифрового осцилло-графа R&S RTB2002 с лабораторным источником питания UniTest 6005EP, позволившее установить различия максимального рабочего давления и частоты вибраций (Гц) анализируемых устройств (рис. 3, табл. 2) [20].

Сравнения выявило близкие и безопасные параметры перепада максимального давления, эффективно мобилизующего бронхиальный секрет, но приоритет Respiro® над Acapella® по осцилляционным характеристикам создания резонансной частоты биения ресничек [20].

Безопасность

Поскольку OPEP-устройства не содержат каких-либо фармакологических средств, у них отсутствуют потенциальные «сторонние эффекты» и «побочные реакции», наблюдаемые при традиционной лекарственной терапии. С этой точки зрения они безопасны. Однако из-за создаваемого в дыхательных путях пациента в момент терапии высокого пикового положительного давления использование OPEP-устройств не рекомендуется: пациентам с мышечной слабостью (у которых резко повышена работа дыхания); пациентам с острой травмой лица, полости рта или черепа; в первые дни послеоперационного периода; при активном кровохарканье; при остром гайморите; при нелеченом пневмотораксе; при подозрении или разрыве барабанной перепонки; при острой патология среднего уха [18]; при очевидной правосторонней сердечной недостаточности [19].

Дискуссия

На сегодняшний день существует немногочисленное число исследований OPEP-технологии и множество способов оценки эффективности таких устройств. Клинически значимыми возможно считать исследования OPEP-устройства Aerobika® на пациентах с ХОБЛ по уменьшению числа и тяжести обострений, количества повторных госпитализаций и вызовов скорой помощи, снижению расходов на непрямые затраты [9]. Существуют доказательства того, что OPEP-устройства улучшают показатели SGRQ, 6MWD и ЖЕЛ у пациентов ХОБЛ с экспекторацией мокроты [10]. Более того, установлен достоверный приоритет OPEP-устройств над любыми вариантами PEP-устройств в улучшении и поддержании про-ходимости воздуха по дыхательным путям пациентов МВ, оцениваемый по параметру ОФВ1 [12]. Значительные различия выявлены среди амбулаторных пациентов, использовавших OPEP-технологию и традиционную физиотерапию по отхождению мокроты и качеству жизни через 30 дней и 12 месяцев после выписки из стационара [8]. Такие данные убедительно свидетельствуют о необходимости включения OPEP-устройств в восстановительную АСТ-терапию пациентов с ХОБЛ и/или имеющих очевидную гиперсекрецию. Имеющиеся исследования ключевых конструктивных параметров OPEP-устройств, выполненные в лабораторных условиях, демонстрируют принципиальные конструктивные различия между ними, что статистически значимо влияет на каждую из протестированных настроек [16, 17]. Такие данные говорят о необходимости индивидуализировать лечебную тактику для каждого пациента с обязательным выбором подходящего OPEP-устройства. Несмотря на то что в настоящее время отсутствуют убедительные данные об использовании OPEP-устройств (особенно отечественного тренажёра Respiro®) в качестве реабилитационной технологии для пациентов с легочной патологией, они могут и должны рассматриваться у таких пациентов в программах комплексной АСТ-терапии. Более того, высокая безопасность OPEP-устройств (в т.ч. и отечественного Respiro®) позволяет эффективно их использовать в отношении широкого круга терапевтических пациентов с гиперсекрецией [21].