Лабораторная диагностика заболеваний дыхательной системы
Основными объектами исследования при патологии дыхательной системы являются: мокрота, смывы из бронхов, содержимое внутрилегочных полостей, плевральная жидкость, кровь, фрагменты ткани легкого, бронхов, плевры. Выбор того или иного направления в диагностическом поиске определяется информацией, полученной в ходе сбора желоб, анамнеза и физических методов исследования. Лабораторные тесты, используемые в пульмонологической практике, позволяют оценить различные стороны патологического процесса. В большинстве случаев эти тесты дополняют, а не дублируют друг друга. Наиболее часто используются лабораторные методы исследования, которые способны:
выявить этиологию патологического процесса (например, микробиологические, вирусологические и иммунологические тесты);
определить патогенетические механизмы развития патологического процесса (некоторые иммунологические и клинические лабораторные тесты);
выявить степень выраженности воспаления (для заболеваний воспалительной природы) - большинство биохимических и некоторые клинические тесты;
оценить нарушение функции внешнего дыхания (например, Рао2 и Расо2, т.е. напряжение О2 и СО2 в артериальной крови);
оценить прогноз и возможность развития некоторых осложнений и др.
Общие клинические методы исследования
Кровь. Исследование крови позволяет выявить некоторые лабораторные симптомы, которые могут оказать существенную помощь в диагностике и прогнозе патологического процесса. Изменения в общем клиническом анализе крови наиболее информативны при воспалительных заболеваниях дыхательной системы. Критериями выраженности воспалительной реакции организма являются:
лейкоцитоз (чаще из-за увеличения количества нейтрофилов);
увеличение среди нейтрофилов менее зрелых форм (палочкоядерных, метамиелоцитов и т.д.);
токсическая зернистость нейтрофилов;
увеличение СОЭ.
Эти же показатели характеризуют реакцию организма на проникновение в организм инфекции. В некоторых случаях достоверное поражение дыхательной системы (например, при пневмонии, абсцессе или гангрене легкого, туберкулезе легких) не сопровождается вышеуказанными изменениями. Такие изменения крови не противоречат любому из указанных заболеваний, но указывают на неблагоприятный прогноз. Количество лейкоцитов, нейтрофилов, выраженность токсической зернистости нейтрофилов и СОЭ уменьшаются по мере стихания воспаления. Следовательно, ни один из перечисленных показателей клинического анализа крови не является специфическим. Изменения со стороны красной крови при поражении дыхательной системы могут как в сторону увеличения эритроцитов (т.е. эритроцитоз), так и в сторону их уменьшения (т.е. анемия). Мокрота. Исследование мокроты начинается с определения ее количества, цвета, запаха, однородности (или наоборот разделение мокроты на слои), различных примесей. Количество мокроты, выделяющейся во время кашля может колебаться в очень широких пределах (от нескольких миллилитров до 1-2 литров в сутки). Большое количество мокроты характерно, например, для абсцесса легкого, бронхоэктатической болезни, прорыва эмпиемы плевры. Реже большое количество мокроты встречается при отеке легких. Однако малое количество мокроты не исключает любое из перечисленных заболеваний. Для большинства заболеваний характерно выделение небольшого количества мокроты. Цвет мокроты так же, как и количество мокроты может изменяется в широких пределах:
красноватый, бурый, ржавый, малиновый - при выделении с мокротой большого количества эритроцитов;
зеленоватый - при выделении с мокротой гноя;
прозрачная (почти бесцветная) или белесоватая - при выделении слизистой мокроты;
коричневая (шоколадная) - при воздействии на эритроциты, содержащиеся в мокроте, анаэробных микроорганизмов (при абсцессе, гангрене, эмпиеме плевры);
белая - при выделении мокроты с примесью муки (у мукомолов);
почти черная - при выделении мокроты с примесью угольной пыли.
Выделение кровянистой мокроты характерно для заболеваний, протекающих с:
·деструкцией легочной ткани (абсцесс легкого, рак легкого, кавернозный туберкулез и др.);
·легкой ранимостью слизистой (бронхоэктатическая болезнь, хронический абсцесс легкого);
поражением сосудов легких (тромбоэмболия легочной артерии, васкулиты с поражением легких или повышение давления в сосудах при левожелудочковой недостаточности).
Запах мокроты в некоторых случаях имеет большое диагностическое значение. Свежевыделенная мокрота обычно не имеет запаха, но если легочная ткань поражается анаэробными микроорганизмами, то мокрота приобретает резкий неприятный запах. Это объясняется выделением скатола, сероводорода, индола при гнилостном распаде белков. Следовательно, мокрота с неприятным запахом характерна для:
деструкции легочной ткани при гангрене, абсцессе легкого;
рака легкого в стадии распада, деструктивных формах туберкулеза легких;
задержки мокроты в полостях, бронхоэктазах, бронхах.
Разделение мокроты на слои характерно для гнойной мокроты, которая может становиться двухслойной (гной и плазма) или трехслойной (гной, плазма и слой слизи на поверхности). Двухслойная мокрота наиболее характерна для абсцесса легкого, а трехслойная - для кавернозного туберкулеза легких, бронхоэктатической болезни.
Визуальное исследование мокроты обычно производится в чашке Петри. Нередко используется лупа. При этом методе исследования в мокроте можно выявить различные включения.
линзы Коха - зеленоватые или желтоватые образования, имеющие приплюснутую (напоминает чечевицу) или вытянутую (напоминает рисовое зерно) форму и размер 2-4 мм. Линзы Коха представлены эластическими волокнами, детритом и туберкулезными палочками. Характерны для туберкулеза.
пробки Дитриха - комочки 2-3 мм, имеющие белесоватый или желтоватый цвет и неприятный запах. Они состоят из бактерий детрита и жирных кислот. Характерны для гангрены легкого, бронхоэктатической болезни.
спирали Куршмана - белесоватые нити, закрученные в виде спирали. Часто встречаются при бронхиальной астме.
фибринозные свертки - белесоватые или розоватые образования, напоминающие разветвление дерева. Эти свертки представлены нитями фибрина и слизью, их длина редко превышает 10 см. Встречаются при бронхите (чаще) и крупозной пневмонии (реже).
фрагменты легочной ткани или опухоли легкого - темно-коричневые или красноватые образования. Величина их может быть различной. Требуют обязательного микроскопического исследования.
более редкие включения: друзы различных грибов, фрагменты хитинового покрова эхинококка, различные инородные тела и др.
Плевральная жидкость, так же как и мокрота исследуется визуально: цвет, прозрачность, вязкость, запах и др. Исследуемый материал получают:
·во время диагностической пункции (достаточно всего 30-50 мл плевральной жидкости);
·во время лечебной пункции (удаляется максимально большое количество плевральной жидкости для устранения компрессии легочной ткани).
Техника проведения пункции плевральной полости. Пункция проводится в положении больного сидя. Предварительно проводится перкуссия легких и рентгенологическое исследование грудной клетки. Выбирается место проведения пункции (обычно 7-е или 8-е межреберье по задней подмышечной линии). Производится местное обезболивание (например, новокаином), а затем с помощью достаточно длинной иглы производится пункция. Игла вводится по верхнему краю ребра до ощущения «повала» (значительного уменьшения сопротивления при движении иглы). Важно помнить, что недостаточная герметичность соединения шприца с иглой может привести к попаданию воздуха в плевральную полость.
По ряду признаков плевральную жидкость можно разделить на транссудаты и экссудаты. Транссудат - это жидкость, которая скапливается в плевральной полости при отсутствии воспалительной реакции со стороны плевры. Наиболее частыми причинами накопления транссудата являются: тяжелая левожелудочковая недостаточность и нарушение абсорбции естественной плевральной жидкости в результате морфологических и функциональных нарушений в плевре после перенесенного плеврита. Экссудат - это плевральная жидкость, имеющая воспалительное происхождение. Встречается при бактериальном, грибковом, вирусном, опухолевом и других вариантах поражения плевры. Запах плевральной жидкости имеет существенное значение для диагностики гнилостных экссудатов, для которых характерен резкий неприятный запах.
Прозрачность жидкости - достаточно простой способ, позволяющий отличить транссудат от некоторых вариантов экссудата. Так, прозрачная плевральная жидкость характерна для транссудатов (но может встречаться и при серозных экссудатах), а мутная - для экссудатов.
Цвет плевральной жидкости может изменяться следующим образом:
·красноватая (геморрагическая) характерна для:
-первичной опухоли плевры (например, мезотелиомы) или метастаза рака легкого, матки, желудка и др. в плевру;
-инфаркта легкого;
-травмы грудной клетки;
-туберкулеза легких и др.
·желтоватая характерна для:
-транссудатов (если она прозрачная);
-различных вариантов экссудатов (если она мутная);
·желто-зеленая или зеленоватая характерна для:
-гнойных экссудатов;
·желто-белая или почти белая (молочная) характерна для:
-хилезного экссудата (нарушение оттока лимфы по грудному лимфатическому протоку при его сдавлении или разрушении опухолью, сдавлении этого протока лимфатическими узлами, травматическом или другом варианте деструкции этого протока);
-хилезоподобного экссудата (длительное или хроническое воспаление плевры, приводящее к распаду и жировому перерождению клеток; встречается при злокачественных новообразованиях, циррозе печени);
-псевдохилезного экссудата (отмечается увеличение не жира как при хилезном, а необычной трансформацией белка; встречается при липоидной или амилоидной дистрофии почек).
Относительная плотность - это еще одни из критериев, позволяющих отличить экссудат от транссудата. Относительную плотность плевральной жидкости можно определить с помощью урометра. Для транссудатов характерна невысокая относительная плотность (1005-1015), а для экссудатов она превышает 1015.
Содержание белка позволяет отличить транссудат от экссудата. Для транссудата характерно большое содержание белка (30 г/л и более), а для транссудата менее 30 г/л. Иногда содержание белка в экссудате может снижаться до 20-25 г/л.
Реакция Ривальта - один из способов отличить экссудат от транссудата. В некоторых случаях относительная плотность экссудатов может быть 1013-1015, а содержание белка - 25-30 г/л. В этих случаях важно провести пробу Ривальта. Она заключается в добавлении к слабому раствору уксусной кислоты (3-5 капель уксусной кислоты на 100-200 мл воды) нескольких капель плевральной жидкости. Если в месте контакта плевральной жидкости с раствором возникает помутнение и оно усиливается по мере опускания ко дну, то реакция считается положительной. Помутнение обусловлено наличием в экссудатах серозомуцина.
Реакция экссудата на эфир используется для разграничения хилезных и псевдохилезных экссудатов. При добавлении к плевральной жидкости 1-2 капель едкой щелочи (Na2OH) и эфира с последующим встряхиванием полученной смеси хилезный экссудат просветляется, а псевдохилезный нет.
Цитологические методы исследования
Важный метод исследования, т.к. клеточный состав исследуемого материала, как правило, отражает особенности патологического процесса.
Объектом цитологического исследования является: мокрота, содержимое бронхов, полученное любым из способов (например, с помощью бронхоальвеолярного лаважа), содержимое плевральной полости, биопсийный материал и др.
Цитологическое исследование мокроты.
Может проводиться в двух вариантах препаратов:
свежих неокрашенных (т.е. нативных);
фиксированных и окрашенных.
В любом случае важен тщательный отбор материала для дальнейшего исследования. Особое значение придают прожилкам крови, различным комочкам и включениям, которые могут быть обнаружены в мокроте. Традиционный сбор мокроты приводит к ее смешиванию со слюной, клетками эпителия и флорой полости рта. Поэтому часто используют различные способы отмывания мокроты, позволяющие уменьшить количество примесей. Однако при этом уменьшает количество клеток и микроорганизмов, попавших в мокроту из бронхов и альвеол.
В нативном (неокрашенном) препарате можно выявить:
клеточные элементы;
волокнистые элементы;
кристаллические элементы.
Клеточные элементы в мокроте могут быть представлены: эпителием (плоским, цилиндрическим, альвеолярным), макрофагами, опухолевыми клетками, эритроцитами, лейкоцитами и др. Клетки плоского эпителия попадают в мокроту из носоглотки и полости рта, поэтому диагностического значения при поражении бронхов и легких не имеют. Цилиндрический эпителий - это эпителий слизистой оболочки трахеи и бронхов. Эти клетки в большом количестве встречаются при приступе бронхиальной астмы, бронхите, бронхиолите и др. заболеваниях, поражающих бронхиальное дерево. Альвеолярный эпителий в мокроте практически не встречается. Макрофаги или альвеолярные макрофаги - клетки, которые крупнее лейкоцитов. Они встречаются при различных воспалительных заболеваниях бронхов и легких. Можно встретить макрофаги, содержащие включения в цитоплазме гемосидерина - результат фагоцитирования эритроцитов. Такие макрофаги называются сидерофаги (старый термин: «клетки сердечных пороков»). Такие макрофаги обычно появляются при кровоизлияниях, инфаркте легкого, венозном полнокровии легких. Если макрофаг фагоцитирует угольную пыль, то он называется кониофаг (включения в цитоплазме при этом выглядят в виде черных точек. Опухолевые клетки - крупные, чаще с несколькими ядрами и ядрышками в ядре, интенсивной окраской цитоплазмы, вакуолями в цитоплазме и другими признаками атипизма. Для выявления атипичных клеток значительно более информативно исследование мокроты после окрашивания. Лейкоциты - встречаются в любой мокроте, но их количество может значительно колебаться (единичные лейкоциты в слизистой мокроте и сплошное поле зрения в гнойной). В мокроте больных бронхиальной астмой преобладают эозинофилы, а при бронхите, бронхоэктатической болезни, пневмонии и др. - нейтрофилы. Эритроциты встречаются в мокроте при деструктивных заболеваниях легких, левожелудочковой недостаточности, тромбозе ветвей ЛА и др.
Волокнистые элементы могут быть представлены эластическими волокнами, спиралями Куршмана, волокнами фибрина. Эластические волокна видны в мокроте в виде пучков, которые нередко повторяют строение альвеол. Реже встречаются коралловые волокна, которые напоминают ветви коралла из-за отложения на волокнах жирных кислот, мыл и их обызвествления. Диагностическое значение имеют эластические волокна, расположенные группами (пучками) и напоминающие строение альвеол. Эластические волокна в мокроте встречаются при заболеваниях, протекающих с деструкцией легочной ткани (абсцесс, рак, гангрена, туберкулез легких). Спирали Куршмана - это крупные образования (иногда видны невооруженным глазом), которые представляют собой плотную спираль, которая состоит из центральной осевой нити и рыхлой наружной части - мантии. Спирали Куршмана встречаются при заболеваниях, протекающих с бронхоспастическим синдромом (прежде всего, при бронхиальной астме, реже при обструктивном бронхите или опухоли бронха). Фибринозные волокна более тонкие, чем эластические волокна. Фибринозные волокна часто встречаются при фибринозном бронхите, туберкулезе, актиномикозе легких, пневмонии.
Кристаллические элементы часто встречаются в мокроте при затяжных или хронических воспалительных заболеваниях дыхательной системы. Кристаллы Шарко-Лейдена (состоят из фрагментов эозинофилов) обычно встречаются вместе с эозинофилами и наиболее характерны для бронхиальной астмы. Эти кристаллы встречаются в мокроте не только во время или сразу после приступа, но и межприступный период. Кристаллы гематоидина - это продукт распада эритроцитов. Следовательно, они встречаются при заболеваниях, сопровождающихся попаданием эритроцитов в мокроту (пневмония, абсцесс легкого, бронхоэктатическая болезнь и др.). Кристаллы холестерина - образуются при распаде жироперерожденных клеток, задержке мокроты в полостях (туберкулезной каверне, полости абсцесса и др.). Кристаллы жирных кислот образуются при застое мокроты в полостях (абсцесс, бронхоэктазы и др.).
Окрашенные препараты более информативны, чем нативные. От особенностей окрашивания препарата зависит выявление тех или иных элементов мокроты. Окраска по Романовскому-Гимзе позволяет выявить клеточные элементы крови в мокроте:
нейтрофилы встречаются в любой мокроте (большое количество характерно для пневмонии, хронического бронхита, а сплошное поле зрения - для абсцесса, гангрены, бронхоэктатической болезни);
эозинофилы в большом количестве встречаются при бронхиальной астме;
лимфоциты появляются в большом количестве в мокроте при коклюше, туберкулезе, хроническом бронхите;
эритроциты можно обнаружить в любой мокроте (при легочном кровотечении количество эритроцитов в мокроте большое).
Окраска по Граму позволяет выявить бактериальную флору, присутствующую в мокроте. По особенностям окрашивания выделяют:
грамположительные микроорганизмы окрашиваются в синий или голубой цвет (пневмококки, стрептококки, стафилококки, дифтерийная палочка, друзы актиномицетов и др.);
грамотрицательные микроорганизмы окрашиваются в красный или розовый цвет (палочка Фридлендера, кишечная палочка и др.).
Окраска по Цилю-Нильсену позволяет выявить микобактерии туберкулеза, которые окрашиваются в красный цвет (все остальные элементы мокроты - в синий). Перед окрашиванием препарата по Цилю-Нильсену используют метод флотации (от англ. floatation - плавание). Он заключается в том, что небольшое количество мокроты помещают в стеклянную емкость с узким горлышком и смешивают со слабым раствором щелочи (0,5%). Затем добавляют ксилол или бензол и тщательно взбалтывают. При этом интересующие врача микобактерии туберкулеза оказываются на поверхности жидкости. Материал для последующей окраски собирают пипеткой с поверхности жидкости. Белее эффективным способом выявления микобактерий туберкулеза является люминесцентная микроскопия. При этом методе исследования микобактерий туберкулеза, окрашенные аурамином, дают свечение в ультрафиолетовых лучах. Метод не только более достоверный, чем предыдущий, но более быстрый и менее трудоемкий. Существует еще ряд методов окраски мокроты или другого материала в зависимости от направления диагностического поиска.
Особую роль приобретает цитологическое исследование мокроты при выявлении атипичных клеток при раке легкого. Обнаружение атипичных клеток более вероятно в мокроте, а не в смывах из бронхов или в мазках из бронхов. Опухолевые клетки обычно крупные, с несколькими ядрами, интенсивно окрашенной цитоплазмой, многочисленными включениями в цитоплазме и др.
В ряде случаев традиционные микроскопические методы исследования оказываются недостаточными. Более точный цитологический анализ исследуемого материала может быть получен при трансмиссионной и растровой электронной микроскопии.