Предисловие
В последние годы в обследовании пациентов широко используются инструментальные методы исследования. Они позволяют выявлять характер анатомических и функциональных изменений органов и систем, проводить диагностику и дифференциальную диагностику, судить о динамике течения заболевания и оценивать эффективность лечебно-профилактических мероприятий.
Настоящее учебное пособие предназначено к прохождению студентами практических занятий по инструментальным методам исследований, проводимых согласно учебной программы на кафедре пропедевтики внутренних болезней. Оно отнюдь не претендует заменить собой соответственные отделы руководств по диагностике, а тем более специальные издания по инструментальным исследованиям.
Учебное пособие составлено в соответствии с требованиями единой методической системы и включает описание аппаратуры, получаемую диагностическую информацию, тесты с эталоном ответов. Поиск ответов на контрольные вопросы и самостоятельное решение тестовых заданий помогут студенту сознательно усвоить комплекс знаний, на базе которых в последующем будет целенаправленно составлять план инструментального исследования больного.
В заключение следует подчеркнуть, что, несмотря на подчас большую ценность показателей инструментальных исследований, они имеют подчиненное значение в общем клиническом исследовании больного.
Глава 1. Инструментальные методы исследования дыхательной системы
1.1.Исследование легочной вентиляции
Легочная вентиляция (ЛВ) – это обмен газов между атмосферным воздухом и воздухом, находящимся в респираторных отделах дыхательных путей. Чтобы ЛВ была эффективной, необходимо, как минимум, беспрепятственное прохождение воздуха по бронхиальному дереву до респираторного отдела, а также наличие достаточного количества способных к газообмену альвеол и адекватного увеличения их объема при дыхании. Однако при заболеваниях органов дыхательной системы, как правило, эти условия отсутствуют.
Выделяют три типа (или формы) расстройств ЛВ.
1. Обструктивный тип обусловлен нарушением (затруднением) прохождения воздуха по бронхиальному дереву вследствие уменьшения суммарной площади его поперечного сечения. При этом увеличивается аэродинамическое сопротивление в бронхах. Бронхообструкция обуславливается рядом патологических процессов: спазмом мускулатуры бронхов, воспалительным отеком их стенок, увеличением количества вязкого секрета в бронхах, спастической гиперреактивностью бронхов на неспецифические раздражители (все это больше свойственно бронхиальной астме), врожденной или приобретенной деформацией бронхов, наличием инородных тел и опухолей в бронхиальном дереве, экспираторным коллапсом мелких бронхов, не имеющих хрящевого скелета и лишенных эластической поддержки (растяжки) легочной ткани (что свойственно эмфиземе легких), врожденной (синдром Мунье-Куна) или приобретенной гипотонической дискинезией трахеи и бронхов.
2. Рестриктивный (ограничительный) тип обуславливается легочными и внелегочными причинами. Легочные причины, ограничивающие дыхательную экскурсию легкого: воспалительная инфильтрация легочной ткани, пневмосклероз, уменьшение объема функционирующей паренхимы легких вследствие ателектаза, резекции, врожденной гипоплазии, заболевания плевры. Внелегочные причины: деформация грудной клетки и позвоночника, поражение дыхательной мускулатуры, венозная гиперемия (отек) легких вследствие левожелудочковой недостаточности, увеличение внутрибрюшного давления вследствие асцита, метеоризма, беременности.
3. Смешанный (комбинированный) тип характеризуется наличием обструктивных и рестриктивных нарушений ЛВ. Он наблюдается при ряде заболеваний органов дыхания. Однако чаще выявляется преобладание одного из двух – обструктивного или рестриктивного компонента расстройства ЛВ.
Общие принципы оценки функциональных проб. Спирография
Для оценки ЛВ важное значение придают величинам легочных объемов, емкостей и ее скоростным показателям. Они могут быть представлены в виде диапазона физиологических колебаний и должных величин. Диапазон физиологических колебаний показателей ЛВ означает возможные отклонения значений от минимальных до максимальных в популяции здоровых людей. Диапазон физиологических значений показателей ЛВ весьма велик. Так, жизненная емкость легких (ЖЕЛ) у здоровых колеблется от 3,5 до 6 л. Более качественно ЛВ характеризуют её должные величины, т. е. предварительно рассчитанные данные любого показателя ЛВ у конкретного человека с учетом его пола, возраста и массы тела. Должные величины получены путем статистической обработки многотысячных контингентов здоровых людей и представлены в специальных таблицах с пояснениями пользования ими. В связи с тем, что объем газа зависит от барометрического давления, влажности и температуры, в специальных таблицах. Однако в современных аппаратах по исследованию ЛВ необходимые данные (пол, возраст, атмосферное давление, влажность и температура воздуха) оператором вводятся в миникомпьютер, который мгновенно рассчитывает должные величины показателей ЛВ. В процессе исследования аппарат фиксирует данные ЛВ и показывает проценты отклонений их от должных величин. Более того, в распечатке указывается тип нарушения ЛВ, если таковой выявлен. Это ускоряет и упрощает исследование, но и требует внесения в компьютер абсолютно достоверных данных и точного выполнения дыхательных маневров. Показатели ЛВ и буквенная аббревиатура их представлены на русском и английском языках.
Выделяют четыре объема и четыре емкости легких, что составляет статические показатели ЛВ (рис.1.1).
Легочные объемы – это простые структурные единицы легочной вентиляции. К ним относятся:
1) дыхательный объем (ДО) – объем воздуха одного спокойного вдоха или выдоха (0,4—0,6 л). ДО обычно уменьшается при рестриктивном и не изменяется или имеет тенденцию к увеличению при обструктивном типах нарушения ЛВ.
2) резервный объем вдоха (РОвд) – дополнительный объем воздуха, который можно вдохнуть после (или сверх) обычного вдоха (1,5-2 л).
3) резервный объем выдоха (РОвыд) – дополнительный объем воздуха, который можно максимально выдохнуть после обычного выдоха (1,5–2 л). Уменьшение РОвыд наблюдается при рестриктивном, но, особенно, при обструктивном типе нарушения ЛВ.
Рис 1.1. Схематическое изображение легочных объемов и емкостей.
4) остаточный объем легких (ООЛ) – объем воздуха, остающийся в дыхательных путях после максимального выдоха (1–1,5 л). С уменьшением эластичности легочной ткани ООЛ увеличивается, что характерно для эмфиземы легких, необратимого хронического повышения воздухонаполнения их. Методом спирографии ООЛ определить невозможно. Его определяют другими способами, например, методом разведения гелия в закрытой системе.
Легочные емкости – это совокупность нескольких легочных объемов. К ним относятся:
1) емкость вдоха (Евд) – максимальный объем воздуха, который можно вдохнуть после спокойного выдоха. Она равна ДО + РОвд (2–2,5 л), уменьшена при рестриктивном типе нарушения ЛВ за счет уменьшения РОвд.
2) жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – максимальный объем воздуха, который можно выдохнуть после максимально глубокого вдоха. Она равна ДО + РОвд+ РОвыд (3,5–6 л). В некоторых компьютеризированных спирографах при выполнении дыхательных маневров автоматически регистрируется ЖЕЛ при спокойном максимально глубоком вдохе (ЖЕЛвд) или по максимальному значению ЖЕЛ из всех измерений максимального вдоха и выдоха (ЖЕЛмакс). ЖЕЛ уменьшается при рестриктивном и обструктивном типах нарушения ЛВ. В первом случае – за счет уменьшения РОвд и РОвыд, во втором – за счет уменьшения в основном РОвыд. Оценку ЖЕЛ следует проводить в комплексе со скоростными покакателями ЛВ.
3) функциональная остаточная емкость легких (ФОЕ) — объем воздуха, остающийся в легких после спокойного выдоха. Она равна РОвыд+ ООЛ (2,5–3,5 л). ФОЕ является тем объемом воздуха, который не участвует в активной вентиляции при спокойном дыхании. Он служит как бы “буфером” между воздухом верхних дыхательных путей и альвеолярным, предотвращая резкие колебания содержания CO2 и О2 в альвеолах. Увеличение ФОЕ характерно для эмфиземы легких за счет увеличения остаточного объема легких (ООЛ).
4) общая емкость легких (ОЕЛ) — объем воздуха, содержащийся в легких после максимально глубокого вдоха, она равна ЖЕЛ+ООЛ (4,5–6,5 л). При рестриктивном типе нарушения ЛВ ОЕЛ уменьшена за счет пропорционального уменьшения всех составляющих ее объемов.
В оценке показателей легочной волюметрии важно знать отношение ООЛ и ОЕЛ. В норме ООЛ составляет не более 35 процентов ОЕЛ.
К скоростным показателям ЛВ относятся:
1) частота дыхания (ЧД) – количество дыханий в 1 мин. в условиях физического и психоэмоционального покоя (16–20). Уменьшение ЧД наблюдается при угнетении дыхательного центра вследствие отравления наркотиками, барбитуратами, очаговых поражений центральной нервной системы (ЦНС), при гиперкапнии вследствие понижения чувствительности дыхательного центра к углекислому газу (СО2) . Редкое, глубокое и шумное дыхание Куссмауля характерно для азотемической, печеночной и кетоацидотической ком. Редкое и глубокое дыхание бывает при стенозе верхних дыхательных путей. Учащенное дыхание наблюдается при дыхательной и сердечной недостаточности, тиреотоксикозе и как проявление истерической одышки. Свойственный здоровому человеку правильный ритм дыхания при поражении дыхательного центра может измениться по типу периодического дыхания Чейн-Стокса или Биотта.
2) минутный объем дыхания (МОД) – объем воздуха, вентилируемый легкими в течение 1 мин. спокойного дыхания, он равен ДО х ЧД (6–8 л). Величина МОД зависит от потребности организма в кислороде и уровня энергозатрат. Увеличение МОД (гипервентиляция) может быть физиологическим и патологическим. Физиологическая гипервентиляция – это усиление легочной вентиляции в полном соответствии с продукцией СО2 (например, при физической нагрузке, гиперметаболизме). Патологическая гипервентиляция – увеличение МОД, не соответствующее продукции СО2. Она бывает при избыточной искусственной вентиляции легких, метаболическом ацидозе, поражениях мозга. В условиях гипервентиляции, как отмечалось выше, возможна гипокапния (уменьшение парциального давления СО2 крови).
Уменьшение МОД (гиповентиляция), не соответствующее продукции в тканях CO2, наблюдается вследствие гиперкапнического торможения дыхательного центра, снижения сократительной способности дыхательной мускулатуры (например, при миастении), при поражениях ЦНС. Гиповентиляция сопровождается гиперкапнией и гипоксемией. У здорового человека 20–30% воздуха МОД не участвует в газообмене. Это воздух мертвого физиологического пространства, в состав которого входят воздух анатомического мертвого пространства (нос, рот, глотка, гортань, трахея, бронхи, бронхиолы) и воздух альвеол с недостаточным кровотоком.
Широкий диапазон индивидуальных колебаний и разнонаправленный характер изменений при различных патологических состояниях организма значительно уменьшают диагностическую значимость МОД.
3) максимальная вентиляция легких (МВЛ) – предел дыхания,– объем воздуха, вентилируемый в течение 1 мин при возможно максимально частом и максимально глубоком (т. е. форсированном) дыхании (80—150 л).
4) резерв дыхания (РД), или резерв вентиляции (РВ), – разность объемов МВЛ и МОД, равен 70–140 л, или не менее 75–80% показателя МВЛ. При всех заболеваниях органов дыхания МВЛ и РД уменьшены. К тому же, для многих пациентов МВЛ трудно выполнима. В современных спирографах МВЛ и РД не регистрируются. Они заменяются тестом с форсированным выдохом, который выявляет даже небольшие отклонения показателей ЛВ от должных величин.
5) экспираторная форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ) – важнейший скоростной показатель ЛВ. Это объем воздуха, выдыхаемый форсированным выдохом после максимального вдоха. В норме ее величина меньше ЖЕЛ на 0,1–0,3 л, или на 8–10%.
6) ФЖЕЛ за первую секунду форсированного выдоха (ФЖЕЛ), или объем форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ1). У здоровых людей этот показатель ЛВ меньше ФЖЕЛ на 100–150 мл, т. е. на 10–15% процентов. ОФВ1 это своеобразный интегральный показатель состояния аппарата вентиляции. Он – включает в себя начальную и среднюю части ФЖЕЛ. Величина ОФВ1 зависит от механических свойств органов аппарата дыхания и от приложенного усилия при выполнении данного дыхательного маневра. У здоровых людей зрелого возраста ОФВ1 ежегодно уменьшается примерно на 30 мл, а при хронических обструктивных болезнях легких – на 50 мл и более.
7) индекс Тиффно (ИТ) – это отношение ОФВ1 к ЖЕЛ (или ЖЕЛмакс) х 100%. Классический ИТ = ОФВ:ЖЕЛвд х 100%. У лиц без заболеваний органов дыхания ИТ более 75%. Уменьшение ИТ свидетельствует о бронхообструкции. Ее выраженность тем больше, чем меньше ИТ. В настоящее время этот показатель в оценке ЛВ используется редко.
Следует еще раз подчеркнуть, что ФЖЕЛ, ОФВ1—наиболее информативные показатели ЛВ. Они характеризуют способность аппарата дыхания к функционированию в предельно интенсивном режиме.
8) соотношение времени вдоха и выдоха (1:1,2). Увеличение времени выдоха характерно для бронхообструкции.
Доказательством нарушения ЛВ является отклонение от должной величины в сторону уменьшения более, чем на 15% статических или на 20% скоростных показателей ее в сравнении с должными величинами.
Таким образом, приведенные спирометрические показатели, обязательно сопоставленные с должными величинами, дают важные сведения о состоянии ЛВ.
Эффективность ЛВ оценивают по объему поглощенного организмом кислорода (ПО2) из МОД (220–240 мл), а ее экономичность – по коэффициенту использования кислорода (О2), утилизированного организмом из 1 л вентилируемого легкими воздуха (39–40 мл). Эти показатели определяют с помощью спирографа, в котором используют О2 в закрытой системе.
Важными методами исследования кинетики дыхания, дающими ценные сведения о состоянии легочной вентиляции, являются пневмотахометрия и пневмотахография.
Пневмотахометрия (ПТМ) – метод исследования кинетики дыхания путем измерения специальными аппаратами (пневмотахометром, пикфлоуметром) пиковой объемной скорости (ПОС) воздушной струи при максимально форсированном вдохе или выдохе (3,6–8 л/сек.), т.е. в режиме дыхательного толчка. При пикфлоуметрии фиксируется только ПОС выдоха.
Объемная скорость воздушного потока (ПОС) – количество воздуха (в л), проходящее через дыхательные пути за I сек. ПОС – это мгновенное и наибольшее количество воздуха, проходящее через дыхательные пути во время форсированного выдоха или вдоха за 1 сек. ПОС иногда называют “мощностью” вдоха или выдоха.
Показатель ПОС всегда снижен при обструктивных, рестриктивных процессах бронхолегочного аппарата и при поражениях дыхательных мышц. Метод ПТМ удобен для динамического контроля за состоянием легочной вентиляции и своевременной коррекции ее. Так, снижение мощности выдоха у болеющего бронхиальной астмой при динамическом наблюдении может явиться основанием применения бронхолитика или коррекции лечения другими препаратами. Болеющим бронхиальной астмой рекомендуется проводить пикфлоуметрию не менее двух раз в сутки (утром, вечером) в течение 2–3 недель, в т. ч. и в период максимально достигнутого благополучия. При этом показатель ПОС на данный момент измерения следует сравнить с его должной величиной или с лучшим персональным показателем ПОС за весь период наблюдения. Иногда вычисляют суточную вариабильность ПОС по формуле: (ПОСвыд.макс - ПОСвыд.мин): ПОСвыд.макс х 100%. В норме вариабильность ПОСвыд не превышает 15–20%. У болеющих бронхиальной астмой вариабильность ПОС более 20% свидетельствует о начинающемся обострении заболевания и необходимости коррекции лечения. При хроническом обструктивном бронхите этот показатель меньше.
Пневмотахиграфия (ПТГ) то же, что и ПТМ, но с непрерывной графической регистрацией воздушного потока (объемной скорости) во время спокойного дыхания и при выполнении определенных, в т. ч. форсированных дыхательных маневров.
Современные пневмотахографы (чаще их называют спирографами) – сложные приборы. Они состоят из специально сконструированной трубки с вмонтированным электроманометром, микропроцессора (миникомпьютера), монитора (для визуального наблюдения графиков дыхательных маневров) и принтера (для печатания результатов исследования).
Во время исследования ЛВ при выполнении дыхательных маневров на экране монитора вырисовывается своеобразная кривая линия – график объемной скорости воздушного потока. По итогам исследования на бумаге печатаются рассчитанные компьютером фактические и должные величины различных показателей ЛВ, разница в процентах фактических величин от должных, а также заключение о типе нарушения ЛВ, если таковой зафиксирован прибором. Все это в большой степени облегчает и ускоряет процедуру исследования ЛВ.
Спирограмма – графическая регистрация изменений объёма легких во время дыхания (приложение 1).