Pulmonary function test for chronic obstructive pulmonary disease patients with non-small cell lung cancer


DOI: https://dx.doi.org/10.18565/therapy.2021.8.46-53

Shuginova T.N., Meldo A.A., Shaporova N.L., Moiseenko F.V., Klikunova K.A.

1) Academician I.P. Pavlov First Saint Petersburg State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia; 2) Saint Petersburg Clinical Scientific and Practical Center for Specialized Types of Medical Aid (oncological); 3) I.I. Mechnikov North-Western State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia, Saint Petersburg; 4) Saint Petersburg State Pediatric Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia
Abstract. The combination of COPD and lung cancer according to different studies occurs in 22–60% of cases.
The aim of the study: to determine the relationship between functional and structural pulmonary changes in patients with lung cancer and COPD.
Material and methods. The study included data on 41 patients with non-small cell lung cancer (NSCLC). The age of the patients varied from 38 to 83 years; the mean age was 62,2±10,2 years (95% confidence interval (CI): 58,9–65,4). 27 (65.9%) patients were men, 14 (34.1%) patients were women, the gender ratio was 1.9:1. All the patients with NSCLC were orderly divided into two groups, similar in comorbidity: 27 (65,9%) patients with COPD and 14 (34,1%) patients without COPD. 24 (58,5%) patients had a smoking experience of 13 years or more. 17 (41,5%) patients did not smoke. All the patients underwent functional tests on a MasterScreen Pneumo spirometer and paired inspiratory-expiratory chest CT scan (IECT). Axial IECT images were supplemented with multiplanar reconstruction.
Results. The diagnosis of COPD was confirmed in 27 (65,9%) patients with non-small cell lung cancer (NSCLC). The relationship between the degree of obstruction and the fact of smoking was statistically significant (p=0,002). The frequency of obstructive disorders in the group of smokers was significantly higher than in the group of nonsmokers (p=0,008). Comparison of the tumour-affected lung (L) and the “healthy” lung (L) showed that there is a negative linear relationship between the gradient of lung tissue density during inhalation and exhalation and FEV1. It is more significant (r=-0,640; p <0,001) for the affected side, and it is moderate (r=-0,497; p=0,001) for the contralateral side. Correlation analysis showed the dependence of the relationship between the density gradient and FEV1 on gender and the fact of smoking. The mean density gradient in male patients was significantly reduced on the side of the affected lung and correlated with the pack-years index (ρ=0,613; p=0,001).
Conclusion. The performed statistical analysis revealed a correlation between the functional state and structural changes in the lung tissue detected by inspiratory-expiratory computed tomography and spirometry that can be used in a comprehensive examination of patients with NSCLC and comorbid COPD for treatment planning.

ВВЕДЕНИЕ

Согласно международным согласительным документам (GOLD, 2021), хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) является заболеванием, обусловленным изменениями в респираторных и бронхиальных отделах легкого, в клинической картине которого преобладают респираторные симп­томы (продуктивный кашель, одышка), возникающие на фоне ограничения воздушного потока [1]. На выраженность обструктивного синдрома, безусловно, влияет присоединение вторичных инфекционно-воспалительных процессов.

Первоочередная роль в диагностике ХОБЛ принадлежит инструментальным методам исследования вентиляционной функции легких, позволяющим оценить степень бронхиальной обструкции [2, 3]. Вопрос информативности лучевых методов по сравнению с функциональными легочными пробами остается дискутабельным. Вместе с тем в ряде публикаций по оценке вентиляционной недостаточности у больных ХОБЛ отражена роль инспираторно-экспираторной компьютерной томографии (ИЭКТ) [4, 5]. Вторичная эмфизема относится ко второму варианту развития клинической картины ХОБЛ, который визуализируется при рентгенографии и компьютерной томографии (КТ) [6]. В публикациях последних лет сообщается, что визуальная качественная и количественная оценка эмфиземы при КТ служит методом анализа коморбидного фона, связанного с повышенным риском рака легкого [7–9].

Поскольку ХОБЛ – это болезнь людей старшего возраста, особое внимание при этой патологии должно уделяться сопутствующим состояниям и их влиянию на патогенетические особенности воспаления, клиническую картину и прогноз заболевания. Курение сигарет, выступая основным фактором риска развития ХОБЛ, также является и фактором риска развития рака легкого. Связь между обструктивными заболеваниями и раком легкого известна уже более четырех десятилетий [10]. Хотя причинно-следственная корреляция с курением очевидна и в прошлом была подтверждена множеством научных исследований, в последнее время интерес к этим проблемам возобновился. Однако анализ большинства публикаций не позволяет ответить на вопрос, является ли именно ХОБЛ непосредственным фактором риска развития рака легкого или же курение и неблагоприятные условия среды способствуют повышению вероятности этого неблагоприятного события [7].

Сочетание ХОБЛ и рака легкого, по данным разных исследований, встречается в 22–60% случаев [11–13]. Оно накладывает существенные ограничения на полноценное лечение каждого из этих заболеваний. Многие публикации свидетельствуют о том, что хронический обструктивный бронхит и эмфизема способствуют развитию рака легкого. Данные, полученные в результате скрининговых исследований, показали, что изменение архитектоники легочной ткани (эмфизема легких) у больных ХОБЛ часто встречается и при раке легкого [14–17]. Во многих публикациях изучалась роль ХОБЛ в развитии и прогнозировании исхода рака легкого, но полученные данные интерпретируются неоднозначно.

В связи с вышеизложенным представляется важным изучение влияния коморбидной обструктивной болезни на течение рака легкого, который продолжает оставаться наиболее частой причиной смерти у пациентов с онкологическими заболеваниями.

Целью нашего исследования стало определение взаимосвязи между функциональными и структурными изменениями у больных раком легкого с коморбидной ХОБЛ.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В наше исследование был включен 41 пациент с немелкоклеточным раком легкого (НМРЛ). Возраст больных варьировал от 38 до 83 лет, средний возраст составил 62,2±10,2 года (95% доверительный интервал (ДИ): 58,9–65,4). Из 41 пациента 27 (65,9%) были мужчины, 14 (34,1%) – женщины, соотношение по полу составило 1,9:1. Общая выборка пациентов с НМРЛ была упорядоченно распределена на две подгруппы (табл. 1):

  • 27 (65,9%) пациентов с ХОБЛ, средний возраст 64±9,2 лет (95% ДИ: 60,4–67,6);
  • 14 (34,1%) больных без ХОБЛ, средний возраст 58,6±11,4 лет (95% ДИ: 52–65,2).

48-1.jpg (145 KB)

Среди обследованных пациентов 24 (58,5%) были со стажем курения 13 и более лет. Их средний возраст составил 62,3±9,6 года (95% ДИ: 58,2–66,4). 17 (41,5%) больных не курили, их средний возраст был 61,9±11,3 года (95% ДИ: 56,1–67,7). В группе курящих преобладали мужчины (р=0,008).

Всем пациентам, вошедшим в исследование, для оценки внешнего дыхания проводились функциональные пробы на спирографе MasterScreen Pneumo, при этом были использованы рекомендации Американского торакального общества (ATS) / Европейского респираторного общества (ERS), принятые в 2005 г. Кроме того, всем больным выполнялась ИЭКТ грудной клетки на компьюторном томографе Somatom Definition AS. Аксиальные изображения ИЭКТ были дополнены мультипланарной реконструкцией. Анализу подверглись признаки клапанного вздутия («воздушные ловушки»), вид эмфиземы, утолщение стенок бронхов, участки пневмофиброза, средняя плотность легочной ткани на вдохе и на выдохе и градиент плотности (разница плотностей на вдохе и выдохе). Интерпретация качественных показателей осуществлялась двумя специалистами-рентгенологами.

Диагноз НМРЛ в 100% случае был подтвержден морфологически.

Статистическая обработка материала проводилась с использованием пакета прикладных программ IBM SPSS Statictics 23. Описание количественных данных были представлены в виде средневыборочного ± стандартного отклонения и 95% ДИ в случае нормального распределения в выборке или медианы (Ме) и квартилей Q1 и Q3 в формате Ме (Q1; Q3) в случае, если не было оснований для принятия гипотезы о нормальности распределения. Для проверки гипотезы о нормальности распределения применялся критерий Шапиро–Уилка. С целью обнаружения различий между пораженным и здоровым легким использовался критерий Стьюдента для зависимых выборок или критерий Вилкоксона (в зависимости от нормальности распределения). Для выявления возможной связи между показателями был проведен корреляционный анализ с определением коэффициента линейной корреляции Пирсона или ранговой корреляции Спирмена (r).

Результаты считали статистически значимыми при уровне p <0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Диагноз ХОБЛ был подтвержден у 27 (65,9%) пациентов с НМРЛ.

Тяжесть обструкции определялась в соответствии с международными согласительными документами: степень 1 – объем форсированного выдоха за 1-ю секунду (ОФВ1) 80%, степень 2 – 80–50%. Было установлено, что частота степени 2 обструкции (GOLD 2) была статистически значимо в 18,9 раз выше у курильщиков (95% ДИ: 2,2–167,3; р=0,002). Связь между степенью обструкции и фактом курения была статистически достоверной (р=0,002). Так, частота обструктивных нарушений в группе курящих была значительно выше, чем в группе некурящих (р=0,008), риск обструкции у курящих в 7,1 раз (95% ДИ 1,7–30,3) превышал таковой у некурящих пациентов (табл. 2).

49-1.jpg (150 KB)

Влияние факта курения на выраженность обструктивных нарушений также было подтверждено при выполнении ИЭКТ. В таблице 3 отражены изменения легочной ткани, полученные при выполнении этого метода исследования. В группе курильщиков томографические проявления поражения легочной ткани статистически не отличались от группы некурящих. Однако у курильщиков значимо выше (в 9,8 раз) был риск отклонения от нормы, чем у некурящих пациентов (95% ДИ: 1,7–55,3).

50-1.jpg (532 KB)

Нами не было выявлено статистически достоверных различий в степени структурных легочных изменений у пациентов с различной выраженностью обструкции (р >0,05).

При сравнении пораженного опухолью и «здорового» легкого было установлено, что существует отрицательная линейная связь между градиентом плотности легочной ткани на вдохе и выдохе и ОФВ1. Для стороны поражения она оказалась более значительной (r =-0,640; p <0,001), а для контралатеральной стороны – умеренной (r =-0,497; p=0,001; табл. 4).

Обращают на себя внимание различия в градиенте плотности выдоха в пораженном легком в зависимости от тяжести обструкции (табл. 5).

Корреляционный анализ показал наличие взаимосвязи градиента плотности и ОФВ1 от пола и факта курения (рис. 1 и 2).

51-1.jpg (178 KB)

У мужчин средний градиент плотности был значительно снижен со стороны пораженного легкого и напрямую коррелировал с индексом «пачко-лет» (ρ=0,613; р=0,001). У женщин не наблюдалась связь между индексом и градиентом плотности (р=0,888), но была выявлена значительная корреляционная связь с ОФВ1 (ρ=-0,618; p=0,018). У мужчин корреляционная связь между ОФВ1 и индексом «пачко-лет» оказалась сильнее (ρ=-0,789; p <0,001; см. рис. 2).

Кроме того, наблюдалась связь между индексом «пачко-лет» и ОВФ1 (ρ=-0,642; p=0,001), а также индексом «пачко-лет» и градиентом плотности на выдохе в пораженном легком (ρ=-0,518; p=0,01). Корреляции с градиентом плотности на вдохе в пораженном легком обнаружено не было (p=0,795; рис. 3).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты нашей работы позволили выявить корреляцию между состоянием функции внешнего дыхания и структурными изменениями легочной ткани, выявляемыми при ИЭКТ и спирометрии. Данное наблюдение имеет принципиальное значение для комплексной оценки функциональных резервов пациента перед выполнением хирургического этапа лечения опухолей легкого.

Так, ИЭКТ позволяет оценить изменения как со стороны пораженного опухолью легкого, так и с контралатеральной стороны для оценки резервных возможностей «здорового» легкого при планировании пульмонэктомии.

Кроме того, большая выраженность структурных изменений со стороны пораженной опухолевым процессом легочной ткани может быть следствием патогенетически значимых для карциногенеза процессов и служить предиктивным фактором возникновения опухоли у больных с ХОБЛ. Это, однако, требует дополнительного подтверждения в более крупных исследованиях.


Literature



  1. Global initiative for chronic obstructive lung disease. 2021 report. Available at: https://goldcopd.org/wp-content/uploads/2020/11/GOLD-REPORT-2021-v1.1-25Nov20_WMV.pdf (date of access – 01.10.2021).

  2. Чучалин А.Г., Авдеев С.Н., Айсанов З.Р. с соавт. Российское респираторное общество. Федеральные клинические рекомендации по диагностике и лечению хронической обструктивной болезни легких. Пульмонология. 2014; 3: 15–54. [Chuchalin A.G., Avdeev S.N., Aysanov Z.R. et al. Russian Respiratory Society. Federal guidelines on diagnosis and treatment of chronic obstructive pulmonary disease. Pulmonologiya = Pulmonology. 2014; 3: 15–54 (In Russ.)].

  3. Global initiative for chronic obstructive lung disease. 2020 report. Available at: https://goldcopd.org/wp-content/uploads/2019/12/GOLD-2020-FINAL-ver1.2-03Dec19_WMV.pdf (date of access – 01.10.2021).

  4. Клинические рекомендации. Хроническая обструктивная болезнь легких. Респираторное Российское общество. Клинический рубрикатор Минздрава России. 2018. Доступ: https://cr.minzdrav.gov.ru/recomend/603_1 (дата обращения – 01.10.2021). [Clinical guidelines. Chronic obstructive pulmonary disease. Respiratory Russian Society. Clinical rubricator of the Ministry of Healthcare of Russia. 2018. Available at: https://cr.minzdrav.gov.ru/recomend/603_1 (date of access – 01.10.2021) (In Russ.)].

  5. World Health Organization. Evidence-informed policy-making. 2016. Available at: https://www.euro.who.int/en/data-and-evidence/evidence-informed-policy-making (date of access – 01.10.2021).

  6. Tanaka N., Matsumoto T., Suda H. et al. Paired inspirato ryexpiratory thinsection CT findings in patient wits small airway disease. Eur Radiol. 2001; 11: 393–401. doi: 10.1007/s003300000572.

  7. Трифонова Н.Ю. Взаимосвязь между ХОБЛ и летальностью от рака легкого среди никогда не куривших лиц. Электронный научно-образовательный вестник «Здоровье и образование в XXI веке». 2012; 12: 398. [Trifonova N.Yu. Relationship between COPD and lung cancer mortality among never smokers. Elektronnyy nauchno-obrazovatel’nyy vestnik «Zdorov’ye i obrazovaniye v XXI veke» = Electronic scientific and educational bulletin «Health and education in the XXI century». 2012; 12: 398 (In Russ.)].

  8. Bae K., Jeon K.N., Lee S.J. et al. Severity of pulmonary emphysema and lung cancer: analysis using quantitative lobar emphysema scoring. Medicine (Baltimore). 2016; 95(48): e5494. doi: 10.1097/MD.0000000000005494.

  9. Yong P.C., Sigl K., de-Torres J.P. et al. The effect of radiographic emphysema in assessing lung cancer risk. Thorax. 2019; 74(9): 858–64. doi: 10.1136/thoraxjnl-2018-212457.

  10. Tockman M.S., Anthonisen N.R. Airways obstruction and the risk for lung cancer. Ann Intern Med. 1987; 106(4): 512–18. doi: 10.7326/0003-4819-106-4-512.

  11. Fabre A., Treacy A., Lavelle L.P. et al. Smoking-related interstitial fibrosis: Evidence of radiologic regression with advancing age and smoking cessation. COPD. 2017; 14(6): 603–09. doi: 10.1080/15412555.2017.1378631.

  12. Vancheri C., Cottin V., Kreuter M., Hilberg O. IPF, comorbidities and management implications. Sarcoidosis Vasc Diffuse Lung Dis. 2015; 32 Suppl 1: 17–23.

  13. Lembicz M., Gabryel P., Brajer-Luftmann B. et al. Comorbidity in patients undergoing surgery for lung cancer. Do we have an adequate tool to assess it? Adv Respir Med. 2017; 85(2): 55–63. doi: 10.5603/ARM.2017.0011.

  14. Koshiol J., Rotunno M., Consonni D. et al. Chronic obstructive pulmonary disease and altered risk of lung cancer in a population-based case-control study. PLoS One. 2009; 4(10): e7380. doi: 10.1371/journal.pone.0007380.

  15. Amundson W.H., Swanson E.J., Petersen A. et al. Quantification of perinodular emphysema in high-risk patients offers no benefit in lung nodule risk-stratification of malignancy potential. J Thorac Imaging. 2020; 35(2): 108–14. doi: 10.1097/RTI.0000000000000465.

  16. Seijo L.M., Zulueta J.J. Understanding the links between lung cancer, COPD and Emphysema: a key ty more effective treatment and screening. Oncology (Williston Park). 2017; 31(2): 93–102.

  17. Gao L., Xie S., Liu H. Lung cancer in patients with combined pulmonary fibrosis and emphysema revisited with the 2015 World Health Organization classification of lung tumors. Clin Respir J. 2018; 12(2): 652–58. doi: 10.1111/crj.12575.


About the Autors


Tatyana N. Shuginova, doctor of the highest qualification category, head of the Department of functional diagnostics and general therapy, Saint Petersburg Clinical Scientific and Practical Center for Specialized Types of Medical Aid (oncological), assistant at the Department of general medical practice (family medicine), Academician I.P. Pavlov First Saint Petersburg State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 197758, Saint Petersburg, 68А Leningradskaya Str. Tel.: +7 (911) 949-85-61. E-mail: shuginova@mail.ru
Anna A.Meldo, PhD, head of the Department of radiation diagnostics, Saint Petersburg Clinical Scientific and Practical Center for Specialized Types of Medical Aid (oncological). Address: 197758, Saint Petersburg, 68А Leningradskaya Str. Tel.: +7 (904) 644-17-02. E-mail: anna.meldo@yandex.ru
Natalia L. Shaporova, MD, professor, head of Department of general medical practice (family medicine), Academician I.P. Pavlov First Saint Petersburg State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 197022, Saint Petersburg, 6–8 Lva Tolstogo Str. Tel.: +7 (921) 758-98-74. ORCID: 0000-0002-6457-5044
Fedor V. Moiseenko, MD, associate professor of the Department of oncology, I.I. Mechnikov North-Western State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia, head of the Department of chemotherapy, Saint Petersburg Clinical Scientific and Practical Center for Specialized Types of Medical Aid (oncological). Address: 197758, Saint Petersburg, 68А Leningradskaya Str. Tel.: +7 (911) 919-26-88. E-mail: moiseenkofv@gmail.com
Ksenia A. Klikunova, candidate of physical and mathematical sciences, associate professor of the Department of medical physics, Saint Petersburg State Pediatric Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 194100, Saint Petersburg, 2 Litovskaya Str. Tel.: +7 (921) 630-06-20. E-mail: kliksa@gmail.com


Similar Articles


Бионика Медиа