5 курс / Пульмонология и фтизиатрия / Спирографические_методы_исследования_функции_внешнего_дыхания_Полухина

судить по уменьшению ЖЕЛ и пропорциональном уменьшении ее составляющих: РО вд., РО выд., Е вд.

Обструктивный синдром характеризуется затруднением выдоха, когда просвет воздухопроводящих путей на выдохе меньше, чем на вдохе. Создаются условия для экспираторного сужения мелких бронхов, вплоть до их коллапса, что особенно ярко выражено при эмфиземе легких. Это приводит к уменьшению РО выд., увеличению ООЛ, ФОЕ. При этом ОЕЛ может не измениться (соответственно увеличению ООЛ уменьшается РО выд. и ЖЕЛ) или увеличиться за счет ООЛ и увеличения соотношения ООЛ/ОЕЛ и ФОЕ/ОЕЛ.

Рис. 2. Структура общей емкости легких.

А - норма; Б - обструктивный синдром; В - рестриктивный синдром

Уровень максимального вдоха зависит от жесткости каркаса грудной клетки и ее общей емкости. Патологические факторы, вызывающие уменьшение этой емкости, например кифосколиоз, плевральный выпот, опухоли, наличие невентилируемых участков легкого, или внутрибрюшные факторы, ограничивающие подвижность диафрагмы, снижают уровень максимального вдоха. Такое же влияние оказывает снижение растяжимости эластически структур легкого и грудной клетки, например при легочных фиброзах. Все эти факторы уменьшают те объемы и емкости, которые ограничиваются уровнем максимального вдоха (Евд., ЖЕЛ, ОЕЛ). Снижение этих показателей при нормальной проходимости бронхов характерно для рестриктивного варианта нарушений вентиляционной способности легких.

При нарушениях бронхиальной проходимости на первый план выступают ограничения глубокого выдоха вследствие прекращения процесса изгнания

12

воздуха из альвеол. Уровень максимального выдоха приближается к уровню спокойного выдоха (при крайне резкой степени бронхиальной обструкции сливается с ним), ЖЕЛ уменьшается, а ООЛ увеличивается. Повышение ООЛ является одним из наиболее чувствительных, высокоинформативных признаков бронхиальной обструкции. При эмфиземе легких ООЛ увеличивается как под воздействием описанного выше механизма, так и вследствие обструкции бронхов, коллапс которых усиливается, поскольку нарушена эластическая строма, создающая своеобразный растягивающий каркас.

2.1.2 Показатели легочной вентиляции

Показатели легочной вентиляции характеризуют количество поступающего

влегкие и выводящегося из легких газа за единицу времени.

1.Число дыхательных движений в минуту при спокойном дыхании (ЧД). Частота дыхания у здоровых людей в условиях основного обмена составляет у мужчин - 15 (9-22), у женщин - 17 (10-23) в мин. В условиях относительного покоя границей нормы следует считать частоту дыхания 24 дыхания в минуту.

МОД — крайне вариабельная величина, которая зависит от уровня обмена веществ в организме. Если МОД превышает должную величину, определяемую уровнем метаболизма, то говорят об общей гипервентиляции. В обратном случае говорят об общей гиповентиляции. Величина МОД определяется соотношением ее составляющих — ЧД и ДО, величина каждой из которых индивидуальна. Так, у здоровых людей ЧД колеблется от 10 до 20 в мин., а ДО - от 0,3

до 0,8 л.

3.Максимальная вентиляция легких (MBЛ, MVV) - максимальный объем, который пациент может провентилировать за 1 минуту. МВЛ = ДО макс. х ЧД макс.

Максимальная вентиляция легких у здоровых мужчин составляет 70-170 л/мин, у женщин - 45-120 л/мин. Величина МВЛ крайне вариабельна. Она в большой степени зависит от качества выполнения пробы и поэтому трудна для интерпретации. Кроме того, развивающаяся при этом альвеолярная гипервентиляция может провоцировать бронхоспазм, вызвать коллапс и другие нежелательные последствия. Поэтому в настоящее время проба используется все реже, главным образом при исследовании здоровых людей, в частности спортсменов. По своему физиологическому смыслу проба МВЛ является многократно повторенной пробой ОФВ1. Аналогично изменениям ОФВ1 уменьшение МВЛ наблюдается при всяком легочном заболевании, сопровождающемся как обструктивным, так и рестриктивным синдромом.

4.Минутная альвеолярная вентиляция (МАВ) - количество газа, которое обменивается в альвеолах за 1 мин. при спокойном дыхании. Вдыхаемый воздух не весь доходит до альвеол - примерно 1/3 его не участвует в газообмене и составляет объем мертвого пространства. Мертвое пространство включает две составляющие: анатомическое мертвое пространство и альвеолярное мертвое про-

13

странство. Анатомическое мертвое пространство – это так называемая кондуктивная зона дыхательного тракта, т. е. рот, нос, глотка, гортань, трахея, бронхи и бронхиолы. На уровне терминальных бронхиол, где начинается зона диффузионного переноса молекул газа, находится нижняя граница анатомического мертвого пространства. То есть, анатомическое мертвое пространство включает объем верхних дыхательных путей и бронхов первых 16 генераций (около 150-200 мл в зависимости от роста и пола человека). Альвеолярное мертвое пространство - это часть воздуха, которая хотя и достигает альвеол, но не участвует в газообмене с кровью легочных капилляров. Эта часть вентилирует альвеолы, лишенные кровотока, а также альвеолы, в которых кровоток недостаточен по отношению к их вентиляции. В норме последний объем крайне мал, поэтому полное (функциональное) мертвое пространство (ФМП) близко анатомическому. Составляя 2030% дыхательного объема, мертвое пространство снижает на эту величину эффективность альвеолярной вентиляции при спокойном дыхании. В тех случаях, когда при выполнении физической работы дыхательный объем увеличивается в несколько раз, объем анатомического мертвого пространства практически не влияет на эффективность альвеолярной вентиляции. При легочных заболеваниях величина функционального мертвого пространства возрастает за счет увеличения альвеолярного мертвого пространства.

Величина МАВ определяется уровнем метаболизма. Аналогично понятиям общей гипо- и гипервентиляции выделяют альвеолярную гипо- и гипервентиляцию.

МАВ = (ДО — ФМП) х ЧД = МОД — ФМП х ЧД.

Из этого следует, что при одинаковом минутном объеме дыхания минутная альвеолярная вентиляция может быть различной в зависимости от соотношения ЧД и ДО: при глубоком и редком дыхании при том же МОД величина МАВ будет больше, чем при поверхностном и частом дыхании, когда увеличивается вентиляция мертвого пространства.

2.1.3 Показатели, характеризующие состояние бронхиальной проходимости

Форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ, FVC) — одна из ос-

новных проб в спирографическом исследовании. Так же, как и при выполнении пробы ЖЕЛ, требуется сделать максимально глубокие вдох и выдох, но в отличие от пробы ЖЕЛ здесь выдох делается с максимальной скоростью (рис. 3).

Поскольку скорость выдоха, особенно форсированного, определяется проходимостью воздухоносных путей, то эта проба в первую очередь выявляет обструктивные нарушения. При обструктивных заболеваниях отмечается негомогенность механических свойств легких. При этом выход газа из различных участков легкого происходит с разной скоростью. Это приводит к изменению формы кривой ФЖЕЛ.

14

В литературе описан также индекс Генслара, но в практике он используется редко:

ИГ = ОФВ1/ФЖЕЛ (FEV1/FVC = Index Gaenslar)

ОФВ1 отражает, главным образом, скорость выдоха в начальной и средней его части и не зависит от скорости в конце форсированного выдоха. Часто используют показатель СОС25-75, характеризующий среднюю объемную скорость потока в средней части экспираторного маневра, на уровне выдоха от 25 до 75% ФЖЕЛ. Показатель СОС 25-75 в меньшей степени зависит от произвольного усилия пациента и более объективно отражает проходимость бронхиального дерева. Показатели скорости в начале выдоха и в конце выдоха менее удобны для использования ввиду их меньшей воспроизводимости и большей зависимости от субъективных факторов и качества выполнения пробы. Скорость форсированного выдоха находится в тесной зависимости от объема легких, поэтому ограничить ее оценку абсолютными значениями нельзя. Типичная спирограмма показана на рисунке 4.

Рис. 4. Спирометрические измерения, полученные в процессе форсированного выдоха от уровня ОЕЛ до ООЛ (ФЖЕЛ).

Объем легких на вершине спирограммы – общая емкость легких. С помощью данных вертикальной оси, представляющих объем, и данных горизонтальной оси, показывающих отсчет времени, рассчитывается объемная скорость воздушного потока (объем/время).По мере того как пациент выдыхает, регистрируется кривая, которая постепенно уплощается при приближении к концу выдоха, т. е. к уровню остаточного объема легких. Из спирограммы экспираторного маневра выводят такие ключевые величины как ОФВ1, СОС 25-75, пиковую объемную скорость (ПОС).

2.1.4 Показатели, характеризующие эффективность легочного дыхания Потребление кислорода (ПО2) при спирографии определяется по уменьшению объема газа в замкнутой емкости спирографа при условии полного поглощения углекислого газа химическим поглотителем. Для правильного определения

16

ПО2 с помощью спирографа требуется спокойное дыхание в течение 4-5 минут. Предварительно спирограф заполняется воздухом с добавлением кислорода. В настоящее время определение ПО2 возможно в открытой системе с помощью быстродействующих газоанализаторов.

Величина потребления кислорода - ПО2 - характеризует количество кислорода (О2) в мл, потребляемого за 1 мин. в условиях покоя, близких к условиям основного обмена. В норме она составляет около 200-300 мл/мин. и зависит от уровня метаболизма.

Поскольку и ПО2, и МОД определяются уровнем метаболизма, то удобным является расчет коэффициента использования кислорода (КИ О2):

КИ О 2 = ПО 2 (мл) / МОД(л). В норме КИ О2 составляет 40±5 мл/л. Величина, обратная КИ О2, называется вентиляционным эквивалентом (ВЭ):

ВЭ = МОД (мл/мин.)/ ПО2 (мл/мин.). ВЭ в норме равен 28±3, т.е. из каждых 28 мл вентилируемого воздуха легкие поглощают 1 мл кислорода. Общая гипервентиляция характеризуется уменьшением КИ О2 и, соответственно, увеличением ВЭ, это может встречаться при различных как патологических (например, бронхообструктивный синдром), так и физиологических (например, эмоциональная, произвольная гипервентиляция) ситуациях. Реже встречается общая гиповентиляция, сопровождающаяся увеличением КИ О2 и уменьшением ВЭ, что иногда может указывать на нарушение деятельности дыхательного центра (отравление барбитуратами и др.).

2.2. Пневмотахография

Пневмотахография (греч. pneuma воздух + tachos скорость + grapho писать, изображать) — метод графической регистрации потока (объемной скорости движения воздуха) при спокойном дыхании и выполнении определенных маневров. В настоящее время пневмотахография — один из наиболее часто используемых методов исследования вентиляционной функции легких. Этому способствуют простота и надежность регистрации исследуемого параметра, хорошая повторяемость и большая информативность результатов прежде всего для оценки бронхообструктивного синдрома.

Наиболее часто в клинической практике используется регистрация кривой поток — объем форсированного выдоха, документирующей скорость воздушного потока на различных этапах форсированного выдоха. При правильном выполнении обследуемым форсированного выдоха кривая «поток-объем» позволяет объективно оценить состояние бронхиальной проходимости, диагностировать бронхиальную обструкцию, в т. ч. ее начальные проявления, что дает возможность выявить бронхолегочные заболевания на доклинической стадии развития. Существенную роль кривая поток-объем форсированного выдоха играет в распознавании бронхоспазма при проведении фармакологических проб с бронхолитиками, изучении реактивности бронхов методами специфической и неспецифической бронхопровокации, оценке функциональной эффективности лечения бронхолегочной патологии в стационаре и амбулаторных условиях, определении выраженности и уровня бронхиальной обструкции.

17

Объемная скорость воздушного потока является главным фактором, определяющим вентиляционную способность легких. Объемную скорость потока можно определить по экспираторному маневру жизненной емкости легких, если учесть затраченное на него время. Чтобы понять отношение между объемной скоростью воздушного потока и объемом легких, необходимо проанализировать петлю поток-обьем (рис. 5).

Рис. 5. Нормальная петля соотношения объемной скорости потока и объема в процессе максимальных вдоха и выдоха.

Вдох начинается в точке А, выдох в точке В. Пиковый экспираторный поток (PEF), наблюдается в точке С. Максимальный экспираторный поток в середине жизненной емкости (МОС50) соответствует точке D, в то время как максимальный инспираторный ноток (МОС50 вд.) - точке E.

После некоторого периода спокойного дыхания пациент делает максимальный вдох, в результате чего регистрируется кривая эллиптической формы (кривая АЕВ). Объем легких в точке максимального вдоха (точка В) есть ОЕЛ. Вслед за этим пациент делает форсированный выдох (ФЖЕЛ) (кривая ВСDА). Максимальная экспираторная объемная скорость потока представлена начальной частью кривой (точка С). Затем объемная скорость потока убывает (точка D), и кривая возвращается к ее исходной позиции (точка А). Исходя из этого, петля потокобъем описывает отношение между объемной скоростью воздушного потока и объемом легких на протяжении вдоха и выдоха.

Воздушный поток во время вдоха в определенной степени симметричен: наивысшая его скорость достигается приблизительно в средней точке кривой. Эта точка называется - максимальная объемная скорость вдоха при 50% жизненной емкости легких (МОС50% вд., MIF50%). В противоположность этому, макси-

18

мальная объемная скорость экспираторного воздушного потока - пиковый экспираторный поток (ПОС, PEF) - наблюдается по ходу выдоха очень рано. Объемная скорость потока линейно падает вплоть до окончания выдоха. Как указано при описании спирограммы, скорость воздушного потока между 25% и 75% форсированной жизненной емкости легких может быть установлена из кривой потокобъем. Удобнее, однако, рассматривать объемную скорость воздушного потока середины форсированного выдоха (МОС50). Обычно MIF50% в 1,5 раза больше МОС50, поскольку увеличение сопротивления воздухопроводящих путей во время выдоха ограничивает экспираторный поток. Хотя петля поток-объем содержит, в основном, ту же информацию, что и простая спирограмма, наглядность отношения между потоком и объемом позволяет более глубоко проникнуть в функциональные характеристики как верхних, так и нижних воздухопроводящих путей.

Однако метод пневмотахографии несет в себе ряд неизбежных существенных недостатков. Это, прежде всего, необходимость выполнения форсированного маневра ФЖЕЛ. Некачественное выполнение пробы (в частности, по субъективным причинам) существенно искажает результаты и, соответственно, их клиническую оценку. Иногда выполнение маневра ФЖЕЛ невозможно, ибо оно усугубляет состояние больного (например, в период обострения бронхиальной астмы), оно может быть затруднено у маленьких детей или у пациентов в тяжелом состоянии.

3. ПРОВЕДЕНИЕ СПИРОГРАФИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1 Спироанализаторы

Спироанализаторы — приборы, предназначенные для исследования функции внешнего дыхания. Они позволяют регистрировать в реальном масштабе времени спирограмму и пневмотахограмму. Спирографы, оснащенные анализаторами газов, позволяют дополнительно к дыхательным объемам определять потребление кислорода и выделение углекислого газа.

Спироанализатор присоединяется к дыхательным путям обследуемого и реагирует на объемные перемещения воздуха из легких или в легкие. Спироанализаторы, которые в одну или обе дыхательные фазы сообщаются с атмосферой, называют открытыми; имеющие сообщение только с дыхательными путями,— закрытыми.

В течение десятилетий применялись спирометры простой системы, измерявшие объем легких с использованием закрытого контура. В спирографах закрытого типа измерение дыхательных объемов осуществляется принципиально так же, как в спирографах открытого типа. Пациент в положении сидя дышит в камеру, которая представляет собой подвижный цилиндр, погруженный в емкость с водой. Изменения объема легких регистрируются по изменению объема цилиндра, соединенного с откалиброванным вращающимся барабаном. В примере, представленном на рис. 6, вдох регистрируется отклонением записи на барабане кверху, а выдох – книзу.

19