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 (РО_вд) – дополнительный объем воздуха, который можно вдохнуть после (или сверх) обычного вдоха (1,5-2 л).

3) резервный объем выдоха (РО_выд) – дополнительный объем воздуха, который можно максимально выдохнуть после обычного выдоха (1,5–2 л). Уменьшение РО_выд 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 (Е_вд) – максимальный объем воздуха, который можно вдохнуть после спокойного выдоха. Она равна ДО + РО_вд (2–2,5 л), уменьшена при рестриктивном типе нарушения ЛВ за счет уменьшения РО_вд.

2) жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – максимальный объем воздуха, который можно выдохнуть после максимально глубокого вдоха. Она равна ДО + РО_вд+ РО_выд (3,5–6 л). В некоторых компьютеризированных спирографах при выполнении дыхательных маневров автоматически регистрируется ЖЕЛ при спокойном максимально глубоком вдохе (ЖЕЛ_вд) или по максимальному значению ЖЕЛ из всех измерений максимального вдоха и выдоха (ЖЕЛ_макс). ЖЕЛ уменьшается при рестриктивном и обструктивном типах нарушения ЛВ. В первом случае – за счет уменьшения РО_вд и РО_выд, во втором – за счет уменьшения в основном РО_выд. 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 РО_выд+ 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, всостав 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 ЖЕЛ_макс) х 100%. Классический ИТ = ОФВ:ЖЕЛ_вд 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: (ПОС_{выд.макс} - ПОС_{выд.мин}): ПОС_{выд.макс} х 100%. В норме вариабильность ПОС_выд 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).

Последовательность дыхательных маневров во время исследования легочной вентиляции

Согласно инструкции, после ввода в аппарат данных о росте, возрасте и массе тела пациента, температуры, атмосферного давления и влажности воздуха на экране монитора появляется изображение координат. Дыхательные пути пациента подключают к аппарату посредством загубника. Для предотвращения утечки воздуха применяют носовой зажим. С целью адаптации дыхания пациент делает 2–3 спокойных вдоха и выдоха в аппарат. Потом пациенту предлагают сделать предельно возможный спокойный выдох, а затем сделать спокойный максимально глубокий вдох до предела.

Рис.1.2. Конфигурация КПО с наибольшим прогибом у здорового

человека.

И далее, по команде медсестры пациент выдыхает воздух максимально быстро, энергично до предела (форсированный выдох), что составляет маневр ДЖЕЛ. Следует стремиться, чтобы максимальное усилие было достигнуто в начале форсированного выдоха и поддерживалось до конца его. Длительность форсированного выдоха должна быть не менее 6 сек. у здоровых и 10 сек у больных с обструктивными изменениями в легких. Медсестра должна обратить внимание на качество выполнения дыхательных маневров. Обычно запись показателей ЛВ повторяют 2–3 раза, причем они не должны разниться на величину более 5%. При выполнении каждого дыхательного маневра на экране монитора и параллельно на бумаге, как показано на рис. 1.2, вырисовываются огибающие кривые «поток – объем» (КПО), в том числе и ФЖЕЛ выдоха (на рисунке обозначена жирной линией).

На КПО фиксируются значения максимальной объемной скорости (МОС) ЛВ, достигнутые в одной из 2–3 попыток выполнения теста. Следовательно, в любой произвольно взятой точке на КПО зафиксирована МОС воздушной струи.

Во время выполнения дыхательных маневров аппарат автоматически измеряет и спирометрические показатели (ЖЕЛ, ФЖЕЛ, ДО, РО_вд, РО_Выд), вычисляет ИТ.

Если у исследуемого нет нарушения ЛВ, то конфигурация КПО с горизонтальной линией ФЖЕЛ имеет форму почти правильного треугольника. В некоторых случаях у здоровых людей возможен небольшой прогиб КПО вниз после ПОС (см. рис 1.2).

Характеристика кривых «поток-время» ДЖЕЛ

На рис. 1.3 показано, что по оси абсцисс откладывается объем (в л) ДЖЕЛвыд, принимаемый за 100%, а по оси ординат – поток в л/сек. В начале форсированного выдоха наступает быстрое нарастание объемной скорости воздушного потока, которая в течение сотых долей секунды достигает пикового значения, обозначаемого ПОС. В момент достижения ПОС воздушного потока вступает в действие механизм ограничения его (сужение бронхов из-за уменьшающейся эластической их растяжки и повышения ВГД). Поэтому, несмотря на максимально прилагаемое усилие в течение форсированного выдоха, объемная скорость воздушной струи будет постепенно уменьшаться. Следовательно, послепиковая нисходящая часть КПО отражает постепенно уменьшающуюся проходимость дыхательных путей и состояние эластичности легочной ткани.

Рис. 1.3. Кривые «поток-объем».

Различные участки КПО имеют следующие характеристики:

– время от начала выдоха до достижения ПОС (в норме меньше 0,1 сек);

– объем воздуха, выдохнутый до достижения ПОС, который обозначают ОПОС (в норме не более 20% ПОС). Отношение ПОС/ОПОС в норме должно быть не менее 20/1. Уменьшение ПОС/ОПОС характерно для рестриктивного типа нарушения ЛВ. При обструктивном типе уменьшается только ПОС.

– послепиковая нисходящая часть КПО плавно, почти прямолинейно, опускается к окончанию ФЖЕЛ. Аппарат так сконструирован, что автоматически измеряет и фиксирует на бумаге максимальную объемную скорость (МОС) на уровне выдоха 25% (МОСÖ25), 50% (МОСÖ50), 75% (МОСÖ75), 85% (МОСÖ85) ФЖЕЛ, а также среднюю объемную скорость (СОС) в интервале 25–75% и 75–85% ФЖЕЛ (СОСÖ25-85, СОСÖ75-85), т. е. максимальный поток середины и конца форсированного выдоха.

Как показано на КПО (рис. 1.3), каждый последующий параметр в данном каскаде обязательно должен быть меньше предыдущего. В исключительно редких случаях ПОС и MOCÖ25 бывают равны.

Надо иметь в виду, что в некоторых аппаратах МОС обозначают иначе: при выдохе первой четверти ФЖЕЛ обозначают 75% (МОСÖ75)половины ФЖЕЛ – 50% (MOCÖ50) трех четвертей ФЖЕЛ – 25% (МОСÖ25) СОС на участке75-25% (СОСÖ75–25) 85–75% (СОСÖ85–75). Это вносит путаницу и определенную трудность в осмысливании этих величин. МОСÖ25 характеризует проходимость центральных дыхательных путей (трахеи, крупных бронхов), MOCÖ50 – проходимость средних бронхов (не всеми разделяемое мнение), МОСÖ75 и сегменты МОСÖ25-75, MOCÖ75-85 – проходимость мелких (диаметр менее 2 мм), или периферических бронхов.

– иногда рассчитывается интегральный показатель (А), т. е. площадь, ограниченная КПО и линией ФЖЕЛ, и общее время форсированного выдоха (Т_выд).

Снижение ФЖЕЛ, ОФВ₁ и МОСÖ25 характерно для нарушения бронхиальной проходимости центральных дыхательных путей. При нарушении проходимости мелких (периферических) бронхов уменьшаются показатели ПОС, МОСÖ75, СОСÖ75–85, но увеличивается Т_выд. Одновременное уменьшение всех выше названных показателей ЛВ и А – свидетельство распространенного (генерализованного) нарушения.

Уменьшение только МОСÖ75 и СОСÖ75-85 при нормальных ПОС и ОФВ₁ – показатель слабо или умеренно выраженной обструкции мелких (периферических) бронхов. Клиническим эквивалентом данного состояния могут быть синдром “дыхательного дискомфорта” (чувство стеснения или сдавления в грудной клетке, ощущение затруднения выдоха, сухой непродуктивный кашель) и прослушивание дискантовых хрипов, особенно при форсированном выдохе. Подтверждением данной клинической ситуации является увеличение более чем на 20% показателей, характеризующих проходимость мелких бронхов, в бронхолитической пробе с вентолином.

В отдельных случаях КПО имеет конфигурацию, характерную для некоторых заболеваний системы органов дыхания. Так, при эмфиземе легких КПО сравнивают с конфигурацией зуба акулы (рис.1.4а), пунктиром обозначена нормальная КПО), когда после несколько сниженного пика объемная скорость быстро падает и остается весьма сниженной до конца форсированного выдоха. Выраженный провал КПО объясняют экспираторным коллапсом периферических бронхов, лишенных эластической растяжки. Чтобы как-то повысить внутрибронхиальное давление, больные эмфиземой легких инстинктивно делают выдох через сомкнутые или сложенные в трубочку губы.

При внеторакальном стенозе гортани и трахеи КПО без четкого пика, имеет куполообразную форму (рис. 1.4б). У больных с врожденной или приобретенной трахеобронхиальной дискинезией нисходящая часть КПО имеет несколько зазубрин, т.к. выдох у них несколько раз прерывается экспираторным коллапсом трахеи и бронхов.

Рис.1.4. Конфигурация КПО при: а)эмфиземе легких; б) внеторокальном

стенозе трахеи или гортани.

Однако следует еще раз подчеркнуть, что показатели ЛВ, в том числе и КПО, характеризуют вентиляционную функцию системы органов дыхания и являются дополнением в диагностике ее заболеваний. Фактические величины показателей ЛВ необходимо сопоставить с должными значениями, а также определить величину отклонения их (обычно в процентах) от должной величины. Степень отклонения фактической от должной величины характеризует глубину расстройства ЛВ, что можно определить по справочной таблице.