Клиническое применение метода бодиплетизмографии
О.И. Савушкина, А.В. Черняк
В статье обсуждается преимущество бодиплетизмографии перед другими методами в определении функциональной остаточной емкости легких, методология определения внутригрудного объема и бронхиального сопротивления, рассматриваются основные подходы к интерпретации полученных результатов, а также трактовка показателей с точки зрения патофизиологии.
Ключевые слова: бодиплетизмография, внутригрудной объем газа, бронхиальное сопротивление.
Большой интерес физиологов и клиницистов к изучению вопросов физиологии и патологии дыхания свидетельствует об актуальности и важном значении этой проблемы для клинической практики. Клиническая физиология дыхания, являясь одним из самых сложных разделов медицинских знаний, располагает самым обширным разнообразием диагностических методов по сравнению с возможностями функциональных исследований других органов и систем . Одним из методов исследования функции внешнего дыхания является бодиплетизмография (БПГ).
Бодиплетизмография позволяет определить внутри-грудной объем легких (ВГО) и оценить легочный объем и его составляющие, включая те из них, которые нельзя оценить при проведении спирометрии, а именно функциональную остаточную емкость легких (ФОЕ), остаточный объем легких (ООЛ), общую емкость легких (ОЕЛ), а также бронхиальное сопротивление (БС).
Ранее для определения ФОЕ использовали методы разведения газов (газодилюционные методы): метод разведения гелия в закрытой системе, вымывание азота методом множественных дыханий, вымывание азота методом одиночного вдоха и др. Однако сейчас эти методы не находят широкого применения в клинической практике.
В настоящее время широко используется БПГ, которая позволяет в течение 10-15 мин не только произвести несколько измерений ВГО (от 3 до 5), но и зарегистрировать показатели БС, петлю поток-объем и рассчитать ОЕЛ. Традиционно ВГО измеряется после спокойного выдоха, на уровне ФОЕ.
Различие описанных выше методов заключается в том, что ФОЕ, измеренная газодилюционным методом, отража-
Ольга Игоревна Савушкина - канд. биол. наук, зав. отделением внешнего дыхания центра функционально-диагностических исследований Главного военного клинического госпиталя им. Н.Н. Бурденко Минобороны России, Москва.
Александр Владимирович Черняк - канд. мед. наук, зав. лабораторией функциональных и ультразвуковых методов исследования НИИ пульмонологии ФМБА России, Москва.
ет лишь вентилируемый объем, тогда как ФОЕ, измеренная методом БПГ, включает как вентилируемые, так и невенти-лируемые или плохо вентилируемые объемы (например, воздушные "ловушки", буллы, бронхоэктазы, кисты). У здоровых лиц существенных различий между результатами этих измерений не обнаружено, что послужило основанием для использования ВГО в целях изучения ОЕЛ. Сравнительная характеристика методов определения ФОЕ представлена в табл. 1.
Таким образом, главной целью проведения БПГ является измерение ВГО, что позволяет оценить ОЕЛ и ее составляющие.
Методика проведения БПГ
Метод БПГ базируется на принципе взаимосвязи между давлением и объемом при постоянной температуре фиксированного количества газа, который гласит, что объем определенного количества газа при постоянной температуре изменяется обратно пропорционально давлению (закон Бойля). Современная формулировка этого закона такова: произведение давления газа на объем при постоянной температуре есть величина постоянная (P х V = const) .
Исследование проводится следующим образом. Пациента усаживают в специальную закрытую герметичную кабину (камеру) с постоянным объемом воздуха. Пациент спокойно дышит через загубник. Во время исследования с
Таблица 1. Сравнительная характеристика методов определения ФОЕ
Методы разведения газов БПГ
У пациентов с тяжелыми нарушениями бронхиальной проходимости дают неточные результаты (занижают истинные легочные объемы) вследствие наличия гиповентилируемых или невентилируемых пространств Перерыв между попытками достигает 10-20 мин Позволяет быстро произвести несколько измерений ФОЕ Позволяет более точно оценить ФОЕ Позволяет оценить БС (Raw) Требует сложного технического оснащения Требует от пациента четкого выполнения указаний врача
Атм^сферА. Пульмонология и аллергология 2*2013 http://atm-press.ru
помощью пневмотахографа регистрируется вдыхаемый и выдыхаемый пациентом поток воздуха. С помощью сенсора давления фиксируется изменение давления воздуха в камере (Ркам), так как движение грудной клетки во время дыхания вызывает в камере колебания давления. Кроме того, измеряется давление в ротовой полости (Ррот). В конце одного из выдохов, на уровне ФОЕ, дыхание пациента кратковременно прерывается путем закрытия дыхательной трубки специальным клапаном. При закрытой дыхательной трубке пациент "дышит" поверхностно и часто (приблизительно 60 дыханий в 1 мин). При этом воздух (газ), содержащийся в легких пациента, на выдохе сжимается, а на вдохе разрежается. В это время производятся измерения Ррот (эквивалент альвеолярного давления (Ральв)) и Ркам (колебания Ркам являются отображением изменения ВГО). Во время перекрытия потока в координатах (Ркам, Ррот) регистрируется кривая давления перекрытия (рис. 1) . На форму петель оказывает влияние дряблость щек, губ, полости рта, в связи с чем пациент обязательно должен плотно придерживать руками щеки и подбородок (рис. 2). Вялость губ может быть вызвана удалением зубных протезов, поэтому не рекомендуется снимать их перед исследованием. Измеренный ВГО чуть выше ФОЕ, поскольку перекрытие дыхательных путей происходит не точно в конце выдоха. Для коррекции вводят поправочный коэффициент.
Таким образом, для количественной оценки ВГО во время маневра перекрытия потока необходимо измерить начальное Ррот на уровне ФОЕ и определить коэффициент пропорциональности между Ррот и Ркам.
Во время проведения БПГ выполняется от 3 до 5 маневров перекрытия потока и вычисляется среднее значение ВГО (ВГОср). Показатели считаются воспроизводимыми, если отношение разности между максимальным и минимальным значениями ВГО к ВГОср не превышает 5% .
Оценка показателей БПГ
После проведения маневра перекрытия обязательно регистрируют жизненную емкость легких (ЖЕЛ): максимальный объем воздуха, который можно вдохнуть (ЖЕЛвд) или выдохнуть (ЖЕЛвыд), а также петли БС (Raw). Жизненную емкость легких, резервный объем выдоха (РОвыд) и емкость вдоха (Евд) следует измерять для каждой пробы ФОЕ без отрыва от измерительной системы (это позволяет свести к минимуму возможные источники ошибок).
Измерение ЖЕЛ может быть проведено одним из следующих способов:
1) ЖЕЛвд: после полного выдоха делается максимально глубокий вдох;
2) ЖЕЛвыд: измерение производится из состояния максимально глубокого вдоха до полного выдоха;
3) двустадийная ЖЕЛ: ЖЕЛ определяется в два этапа как сумма Евд и РОвыд.
Рис. 1. Графическое представление респираторных усилий при перекрытии дыхательных путей: изменение
Ррот во время манев-
ра перекрытия потока становится равным Ральв. Экспираторные усилия приводят к увеличению Ррот и снижению Ркам, инспираторные усилия - наоборот. Угол наклона ДРкам/ДРрот пропорционален ВГО. а - угол наклона кривой давления перекрытия.
Рис. 2. Процесс измерения ВГО.
жет быть использован показатель ЖЕЛвыд. Не рекомендуется в рутинной практике измерять ЖЕЛ в два этапа; однако такое измерение возможно при обследовании больных с тяжелыми нарушениями легочной вентиляции, когда пациент не может выполнить весь маневр целиком.
Таким образом, параметры БПГ, которые получают путем измерения, следующие: ВГО, ЖЕЛ, РОвыд, Евд, Raw.
Параметры БПГ, которые получают путем вычисления, следующие:
ОЕЛ = ВГОСр + ЕвД Макс;
ООЛ = ОЕЛ - ЖЕЛмакс;
ООЛ/ОЕЛ.
Во время проведения БПГ также регистрируют петли БС (рис. 3).
В координатах (Ркам - V") записываются пневмотахо-граммы (фаза вдоха - над осью давления, фаза выдоха -
Атм^сферА. Пульмонология и аллергология 2*2013
http://atm-press.ru
Таблица 2. Границы нормы и градации отклонений от нормы показателей дыхания
Показатели Увеличение Норма Источник
резкое значительное умеренное
ОЕЛ, % от должной >145 136-145 126-135 80-125
>140 126-140 116-125 80-115
ВГО, % от должного >120 >120 >120 80-120 -
ООЛ, % от должного >225 176-225 141-175 80-140 УН 120-140
ООЛ/ОЕЛ,% ДЗ + 25 ДЗ + 16-25 ДЗ + 9-15 ДЗ ± 4 УН: ДЗ ± 5-8
РОвыд, % от должного - - - 80-120 -
Евд, % от должной - - - 80-120 -
Raw, кПа с/л >0,80 0,60-0,80 0,31-0,59 <0,30
Обозначения: ДЗ - должное значение, УН - условная норма.
под осью давления), определяется угол их наклона р и производится количественная оценка показателя БС. Различают показатели БС на вдохе, выдохе, а также показатель общего БС или БС по пику давления и др.
Показатели, полученные при проведении БПГ, сопоставляют с результатами, представленными в табл. 2.
Целесообразно оценивать попадание фактических значений ВГО, ОЕЛ, ООЛ, ЖЕЛ (полученных при исследовании) в диапазон значений нижняя граница нормы (НГН) -верхняя граница нормы (ВГН) :
НГН = должное значение - 1,645 х о, ВГН = должное значение + 1,645 х о, где о - стандартное отклонение от среднего.
Сопоставление особенностей отклонений показателей БС и легочных объемов от нормы позволяет дифференцировать ряд синдромов изменений механических свойств легких, таких как :
1) стойкая изолированная обструкция внегрудных дыхательных путей при рубцовом сужении трахеи или отеке
Р Выдох иш
Рис. 3. Петля БС. V" - поток; в - угол наклона петли БС к оси давления.
гортани. В этом случае увеличивается БС как на вдохе, так и на выдохе. Общая емкость легких и ее структура не изменены. Однако при резком стенозе может наблюдаться небольшое уменьшение ЖЕЛ;
2) изолированное увеличение податливости стенок внегрудных дыхательных путей (трахеомаляция, парез голосовых связок), которое в отличие от первого синдрома характеризуется преобладанием БС вдоха над БС выдоха;
3) фиброз легких различной этиологии. Повышение эластического сопротивления легких наблюдается при диффузном межальвеолярном и перибронхиальном разрастании соединительной ткани. Увеличение количества интер-стициальной ткани вызывает уменьшение способности легких к растяжению. В то же время эластическая отдача легких увеличивается. Воздушность легочной ткани снижается, что выражается в уменьшении ОЕЛ и ЖЕЛ. Жизненная емкость легких снижается в основном за счет снижения Евд. Повышение эластической отдачи легких вызывает задержку закрытия дыхательных путей во время выдоха из-за увеличения радиальной тракции на их наружную стенку. Поэтому объем, при котором происходит закрытие дыхательных путей, уменьшается, однако выраженного снижения абсолютной величины ООЛ не происходит, а его доля в ОЕЛ существенно возрастает. Таким образом, при фиброзах различной этиологии наблюдается уменьшение ОЕЛ и ЖЕЛ при мало измененной абсолютной величине ООЛ. Нарушения бронхиальной проходимости, как правило, отсутствуют;
4) изолированная обструкция мелких бронхов, которая проявляется изолированным увеличением ООЛ. При этом показатели БС остаются в норме, а ОЕЛ может оставаться неизменной или слегка увеличивается;
5) выраженное нарушение бронхиальной проходимости на фоне неизменных эластических свойств легких, при котором умеренно повышается БС с преобладанием БС на выдохе. Общая емкость легких может быть нормальной или увеличенной. В ее структуре ООЛ всегда увеличен. Жизненная емкость легких может быть неизменной или уменьшенной.
Нарушение бронхиальной проходимости (бронхиальная обструкция) обычно сопровождается повышением воздухонаполненности легких. Ее характеризует величина ВГО. При бронхиальной обструкции происходит замедление выдоха и рефлекторное его прерывание из-за быстрого нарастания Ральв, что обусловливает увеличение ВГО. Повышение ВГО при наличии обструкции свидетельствует о гиперинфляции легких. Однако увеличение воздухона-полненности легких при бронхиальной обструкции является следствием не только патологических нарушений, но и компенсаторно-приспособительных реакций. При увели-
Атм^сферА. Пульмонология и аллергология http://atm-press.ru
чении ВГО происходит смещение уровня дыхания в инспи-раторную сторону, что приводит к повышению эластической отдачи легких и способствует уменьшению энергозатрат на осуществление выдоха. Растяжение эластических структур легочной ткани передается на стенки внутриле-гочных дыхательных путей, увеличивая тем самым силы, растягивающие бронхи и препятствующие их коллабиро-ванию на выдохе. Кроме того, увеличение ВГО создает условия для раскрытия пор Кона и коллатеральной вентиляции (отдельные группы альвеол связаны между собой порами Кона, диаметр которых близок к диаметру альвеол; по этим путям осуществляется коллатеральная вентиляция). Необходимо отметить, что повышение ВГО приводит к увеличению поверхности диффузии и улучшению условий газообмена ;
6) эмфизема легких. Уменьшение эластических свойств легких, имеющее место при эмфиземе легких, ха-растеризуется увеличением ВГО, ООЛ, ООЛ/ОЕЛ. Повышение БС на вдохе и выдохе свидетельствует о сужении бронхов воспалительного характера у больных хронической обструктивной болезнью легких бронхитического типа, а преобладание БС на выдохе наблюдается при эмфизематозном типе и указывает на клапанный механизм бронхиальной обструкции вследствие утраты легкими эластических свойств. При альвеолярной деструкции, характерной для эмфиземы, происходит потеря эластических свойств легких. Уменьшение радиальной тяги эластических элементов легких приводит к снижению стабильности просвета внутрилегочных дыхательных путей, прежде всего дистальных. Бронхи, лишенные эластической поддержки, спадаются даже при очень небольшом увеличении вну-тригрудного давления, так как имеет место преобладание сил, действующих извне на стенку бронха, что обусловли-
вает их экспираторный коллапс и выраженное увеличение БС на выдохе.
Общая емкость легких при эмфиземе, как правило, увеличена. Однако это не означает, что вентиляционная и диффузионная способность легких сохраняется в пределах нормы. При эмфиземе вследствие альвеолярной деструкции поверхность для обмена газов уменьшается, в результате происходит нарушение диффузионной способности легких. Увеличение ВГО при утрате легкими эластических свойств уже не обусловливает, как в случае бронхиальной обструкции, уменьшение активной работы выдоха, а приводит к увеличению энергозатрат и ухудшению условий газообмена.
Заключение
Таким образом, БПГ позволяет в короткий промежуток времени получить большой объем разнообразной физиологической информации, и прежде всего оценить вентиляционную способность легких по состоянию легочных объемов и емкостей, а также по скорости движения воздуха и сопротивлению в дыхательных путях .
Список литературы
1. Черняк А.В. // Функциональная диагностика в пульмонологии. Практическое руководство / Под ред. А.Г. Чучалина. М., 2009.
2. Гриппи М.А. Патофизиология легких. СПб., 2000.
3. Кольцун С.С. // Функциональная диагностика. 2003. № 1. С. 65.
4. Wanger J. et al. // Eur. Respir. J. 2005. V. 26. P. 511.
5. Современные проблемы клинической физиологии дыхания: Сб. науч. тр. / Под ред. РФ. Клемента, В.К. Кузнецовой. Л., 1987.
6. Руководство по клинической физиологии дыхания / Под ред. Л.Л. Шика, Н.Н. Канаева. Л., 1980.
7. Воробьева З.В. Исследование вентиляционной функции легких. М., 2008.
Продолжается подписка на журнал "Лечебное дело" - периодическое учебное издание РНИМУ им. Н.И. Пирогова
Журнал входит в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук.
Подписку можно оформить в любом отделении связи России и СНГ Журнал выходит 4 раза в год. Стоимость подписки на полгода по каталогу агентства "Роспечать" - 220 руб., на один номер - 110 руб.
Подписной индекс 20832
Лечебное дело
ШРШ1ШШ П11Ш »Ulli РЛКМ1
Атм ¿сферЛ. Пульмонология и аллергология 2*2013
ОЕЛ
1. Малая медицинская энциклопедия. - М.: Медицинская энциклопедия. 1991-96 гг. 2. Первая медицинская помощь. - М.: Большая Российская Энциклопедия. 1994 г. 3. Энциклопедический словарь медицинских терминов. - М.: Советская энциклопедия. - 1982-1984 гг .
Смотреть что такое "ОЕЛ" в других словарях:
ОЕЛ - общая ёмкость лёгких Словарь: С. Фадеев. Словарь сокращений современного русского языка. С. Пб.: Политехника, 1997. 527 с … Словарь сокращений и аббревиатур
См. Общая емкость легких … Большой медицинский словарь
ОЕЛ - общая ёмкость лёгкого … Словарь сокращений русского языка
- (ОЕЛ; син. общий объем легких у стар.) объем воздуха, содержащегося в легких после максимального вдоха … Большой медицинский словарь
- (ОЕЛ; син. общий объем легких устар.) объем воздуха, содержащегося в легких после максимального вдоха … Медицинская энциклопедия
I Жизненная ёмкость лёгких (ЖЕЛ) максимальное количество воздуха, выдыхаемое после самого глубокого вдоха. ЖЕЛ является одним из основных показателей состояния аппарата внешнего дыхания, широко используемым в медицине. Вместе с остаточным объемом … Медицинская энциклопедия
Объёмы воздуха, содержащегося в лёгких при разных степенях растяжения грудной клетки. При макс. выдохе содержание газов в лёгких уменьшается до остаточного объёма ОО, в положении нормального выдоха к нему присоединяется резервный объём… … Большая советская энциклопедия
I Легкие (pulmones) парный орган, расположенный в грудной полости, осуществляющий газообмен между вдыхаемым воздухом и кровью. Основной функцией Л. является дыхательная (см. Дыхание). Необходимыми компонентами для ее реализации служат вентиляция… … Медицинская энциклопедия
Раздел диагностики, содержанием которого являются объективная оценка, обнаружение отклонений и установление степени нарушений функции различных органов и физиологических систем организма на основе измерения физических, химических или иных… … Медицинская энциклопедия
I Дыхательная недостаточность патологическое состояние, при котором система внешнего дыхания не обеспечивает нормального газового состава крови, либо он обеспечивается только повышенной работой дыхания, проявляющейся одышкой. Это определение,… … Медицинская энциклопедия
Один из основных методов оценки вентиляционной функции легких, применяемых в практике врачебно-трудовой экспертизы, - спирография, позволяющая определить статистические легочные объемы - жизненная емкость легких (ЖЕЛ), функциональная остаточная емкость (ФОЕ), остаточный объем легких (ООЛ), общая емкость легких (ОЕЛ) .
Зная ФОЕ , можно рассчитать остаточный объем, вычитая из нее резервный объем выдоха. Затем рассчитывают общую емкость легких , складывая ООЛ и ЖЕЛ. В норме ОЕЛ составляет от 4 до 7 л. Существует несколько формул для расчета ОЕЛ д олжной. Наиболее точными считаются формулы Балдвина и соавторов:
ДОЕЛ = (36,2 - 0,06) х возраст х рост в см (для мужчин);
ДОЕЛ = (28,6 - 0,06) х возраст х рост в см (для женщин).
Нормальные величины ОЕЛ - в пределах ДОЕЛ ± 20 %, выход за этот диапазон рассматривается как патология:
±20-35 % - умеренная патология,
±35-50 % - значительная,
более ±50 % - резкая.
Особый интерес представляет доля остаточного объема легких в общей емкости легких . Нормальные величины, сообщаемые разными авторами, колеблются вокруг цифры 25-30 %, увеличиваясь до 35 % к 50-60 годам.
Повышение этих значений в пределах до 10% рассматривается как тенденция к увеличению: от ±10 до ±20% - умеренное увеличение, от 20 до 30% - значительное, более 30% - резкое увеличение ООЛ .
По величине ООЛ / ОЕЛ можно судить как об эластичности легких, так и о бронхиальной проходимости. Это связано с особенностью пробы. У здорового человека предел выдоха определяется возможностями сжатия реберного каркаса. При эмфиземе легких в связи с недостаточностью эластических структур легочной паренхимы происходит спадение альвеолярных стенок ведущее к закрытию вдоха в бронхиолы. Часть воздуха оказывается блокированной в эмфизематозно измененных альвеолярных мешках и теряет сообщение с бронхами.
Аналогичная картина наблюдается при нарушении бронхиальной проходимости, когда под влиянием высокого внутригрудного давления во время глубокого выдоха стенки бронхов спадаются раньше, чем закончится выдох. При трахеобронхиальных дискинезиях, с которыми связано снижение тонуса мембранозной части стенки трахеи и крупных бронхов, на выдохе происходят сужение и полное перекрытие в этой области. Выдох прекращается, резервный объем выдоха оказывается мал.
Все эти явления сопровождаются увеличением остаточного объема и такой перестройкой структуры ОЕЛ , при которой ЖЕЛ оказывается уменьшенной, а ООЛ - увеличенным. Если в норме у молодого здорового человека ООЛ занимает 25 % ОЕЛ , а ФОЕ - 50 %, то при эмфиземе легких ФОЕ занимает 70-80 % ОЕЛ и почти целиком состоит из ООЛ , а резервный объем выдоха отсутствует или резко уменьшен. Следует, однако, отметить, что увеличение ООЛ / ОЕЛ , патогномоничное для эмфиземы, может также наблюдаться при обратимых нарушениях бронхиальной проходимости, например, во время приступа бронхиальной астмы, в таком случае речь идет об остром вздутии легких.
Медицинская реабилитация / Под ред. В. М. Боголюбова. Книга I. - М., 2010. С. 38-39.
Весь сложный процесс можно подразделить на три основных этапа: внешнее дыхание; и внутреннее (тканевое) дыхание.
Внешнее дыхание — газообмен между организмом и окружающим его атмосферным воздухом. Внешнее дыхание включает обмен газов между атмосферным и альвеолярным воздухом, а также легочных капилляров и альвеолярным воздухом.
Это дыхание осуществляется в результате периодических изменений объема грудной полости. Увеличение ее объема обеспечивает вдох (инспирацию), уменьшение — выдох (экспирацию). Фазы вдоха и следующего за ним выдоха составляют . Во время вдоха атмосферный воздух через воздухоносные пути поступает в легкие, при выдохе часть воздуха покидает их.
Условия, необходимые для внешнего дыхания:
- герметичность грудной клетки;
- свободное сообщение легких с окружающей внешней средой;
- эластичность легочной ткани.
Взрослый человек делает 15-20 дыханий в минуту. Дыхание физически тренированных людей более редкое (до 8-12 дыханий в минуту) и глубокое.
Наиболее распространенные методы исследования внешнего дыхания
Методы оценки дыхательной функции легких:
- Пневмография
- Спирометрия
- Спирография
- Пневмотахометрия
- Рентгенография
- Рентгеновская компьютерная томография
- Ультразвуковое исследование
- Магнитно-резонансная томография
- Бронхография
- Бронхоскопия
- Радионуклидные методы
- Метод разведения газов
Спирометрия — метод измерения объемов выдыхаемого воздуха с помощью прибора спирометра. Используются спирометры разного типа с турбиметрическим датчиком, а также водные, в которых выдыхаемый воздух собирается под колокол спирометра, помещенный в воду. По подъему колокола определяется объем выдыхаемого воздуха. В последнее время широко применяются датчики, чувствительные к изменению объемной скорости воздушного потока, подсоединенные к компьютерной системе. В частности, на этом принципе работает компьютерная система типа «Спирометр МАС-1» белорусского производства и др. Такие системы позволяют проводить не только спирометрию, но и спирографию, а также пневмотахографию).
Спирография - метод непрерывной регистрации объемов вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Получаемую при этом графическую кривую называют спирофаммой. По спирограмме можно определить жизненную емкость легких и дыхательные объемы, частоту дыхания и произвольную максимальную вентиляцию легких.
Пневмотахография - метод непрерывной регистрации объемной скорости потоков вдыхаемого и выдыхаемого воздуха.
Имеется много других методов исследования респираторной системы. Среди них плетизмография грудной клетки, прослушивание звуков, возникающих при прохождении воздуха через дыхательные пути и легкие, рентгеноскопия и рентгенография, определение содержания кислорода и углекислого газа в потоке выдыхаемого воздуха и др. Некоторые из этих методов рассматриваются ниже.
Объемные показатели внешнего дыхания
Соотношение величин легочных объемов и емкостей представлено на рис. 1.
При исследовании внешнего дыхания используются следующие показатели и их аббревиатура.
Общая емкость легких (ОЕЛ) — объем воздуха, находящийся в легких после максимально глубокого вдоха (4-9 л).
Рис. 1. Средние величины объемов и емкостей легких
Жизненная емкость легких
Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) — объем воздуха, который может выдохнуть человек при максимально глубоком медленном выдохе, сделанном после максимального вдоха.
Величина жизненной емкости легких человека составляет 3-6 л. В последнее время в связи с внедрением пневмотахографической техники все чаще определяют так называемую форсированную жизненную емкость легких (ФЖЕЛ). При определении ФЖЕЛ испытуемый должен после максимально глубокого вдоха сделать максимально глубокий форсированный выдох. При этом выдох должен производиться с усилием, направленным на достижение максимальной объемной скорости выдыхаемого воздушного потока на протяжении всего выдоха. Компьютерный анализ такого форсированного выдоха позволяет рассчитать десятки показателей внешнего дыхания.
Индивидуальную нормальную величину ЖЕЛ называют должной жизненной емкостью легких (ДЖЕЛ). Ее рассчитывают в литрах по формулам и таблицам на основе учета роста, массы тела, возраста и пола. Для женщин 18-25-летнего возраста расчет можно вести по формуле
ДЖЕЛ = 3,8*Р + 0,029*В — 3,190; для мужчин того же возраста
Остаточный объем
ДЖЕЛ = 5,8*Р + 0,085*В — 6,908, где Р — рост; В — возраст (годы).
Величина измеренной ЖЕЛ считается пониженной, если это снижение составляет более 20% от уровня ДЖЕЛ.
Если для показателя внешнего дыхания применяют название «емкость», то это значит, что в состав такой емкости входят более мелкие подразделения, называемые объемами. Например, ОЕЛ состоит из четырех объемов, ЖЕЛ — из трех объемов.
Дыхательный объем (ДО) — это объем воздуха, поступающий в легкие и удаляемый из них за один дыхательный цикл. Этот показатель называют также глубиной дыхания. В состоянии покоя у взрослого человека ДО составляет 300-800 мл (15-20% от величины ЖЕЛ); месячного ребенка — 30 мл; годовалого — 70 мл; десятилетнего — 230 мл. Если глубина дыхания больше нормы, то такое дыхание называют гиперпноэ — избыточное, глубокое дыхание, если же ДО меньше нормы, то дыхание назвают олигопноэ — недостаточное, поверхностное дыхание. При нормальной глубине и частоте дыхания его называют эупноэ — нормальное, достаточное дыхание. Нормальная частота дыхания в покое у взрослых составляет 8-20 дыхательных циклов в минуту; месячного ребенка — около 50; годовалого — 35; десятилетнего — 20 циклов в минуту.
Резервный объем вдоха (РО вд) — объем воздуха, который человек может вдохнуть при максимально глубоком вдохе, сделанном после спокойного вдоха. Величина РО вд в норме составляет 50-60% от величины ЖЕЛ (2-3 л).
Резервный объем выдоха (РО выд) — объем воздуха, который человек может выдохнуть при максимально глубоком выдохе, сделанном после спокойного выдоха. В норме величина РО выд составляет 20-35% от ЖЕЛ (1-1,5 л).
Остаточный объем легких (ООЛ) — воздух, остающийся в дыхательных путях и легких после максимального глубокого выдоха. Его величина составляет 1-1,5 л (20-30% от ОЕЛ). В пожилом возрасте величина ООЛ нарастает из-за уменьшения эластической тяги легких, проходимости бронхов, снижения силы дыхательных мышц и подвижности грудной клетки. В возрасте 60 лет он уже составляет около 45% от ОЕЛ.
Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) — воздух, остающийся в легких после спокойного выдоха. Эта емкость состоит из остаточного объема легких (ООЛ) и резервного объема выдоха (РО выд).
Не весь атмосферный воздух, поступающий в дыхательную систему при вдохе, принимает участие в газообмене, а лишь тот, который доходит до альвеол, имеющих достаточный уровень кровотока в окружающих их капиллярах. В связи с этим выделяют гак называемое мертвое пространство.
Анатомическое мертвое пространство (АМП) — это объем воздуха, находящийся в дыхательных путях до уровня респираторных бронхиол (на этих бронхиолах уже имеются альвеолы и возможен газообмен). Величина АМП составляет 140-260 мл и зависит от особенностей конституции человека (при решении задач, в которых необходимо учитывать АМП, а величина его не указана, объем АМП принимают равным 150 мл).
Физиологическое мертвое пространство (ФМП) — объем воздуха, поступающий в дыхательные пути и легкие и не принимающий участия в газообмене. ФМП больше анатомического мертвого пространства, так как включает его как составную часть. Кроме воздуха, находящегося в дыхательных путях, в состав ФМП входит воздух, поступающий в легочные альвеолы, но не обменивающийся газами с кровью из-за отсутствия или снижения кровотока в этих альвеолах (для этого воздуха иногда применяется название альвеолярное мертвое пространство). В норме величина функционального мертвого пространства составляет 20-35% от величины дыхательного объема. Возрастание этой величины свыше 35% может свидетельствовать о наличии некоторых заболеваний.
Таблица 1. Показатели легочной вентиляции
В медицинской практике важно учитывать фактор мертвого пространства при конструировании приборов для дыхания (высотные полеты, подводное плавание, противогазы), проведении ряда диагностических и реанимационных мероприятий. При дыхании через трубки, маски, шланги к дыхательной системе человека подсоединяется дополнительное мертвое пространство и, несмотря на возрастание глубины дыхания, вентиляция альвеол атмосферным воздухом может стать недостаточной.
Минутный объем дыхания
Минутный объем дыхания (МОД) — объем воздуха вентилируемый через легкие и дыхательные пути за 1 мин. Для определения МОД достаточно знать глубину, или дыхательный объем (ДО), и частоту дыхания (ЧД):
МОД = ДО * ЧД.
В покос МОД составляет 4-6 л/мин. Этот показатель часто называют также вентиляцией легких (отличать от альвеолярной вентиляции).
Альвеолярная вентиляция
Альвеолярная вентиляция легких (АВЛ) — объем атмосферного воздуха, проходящий через легочные альвеолы за 1 мин. Для расчета альвеолярной вентиляции надо знать величину АМП. Если она не определена экспериментально, то для расчета объем АМП берут равным 150 мл. Для расчета альвеолярной вентиляции можно пользоваться формулой
АВЛ = (ДО — АМП) . ЧД.
Например, если глубина дыхания у человека 650 мл, а частота дыхания 12, то АВЛ равно 6000 мл (650-150) . 12.
АВ = (ДО — ОМП) * ЧД = ДО альв * ЧД
- АВ — альвеолярная вентиляция;
- ДО альв — дыхательный объем альвеолярной вентиляции;
- ЧД — частота дыхания
Максимальная вентиляция легких (МВЛ) — максимальный объем воздуха, который может быть провентилирован через легкие человека за 1 мин. МВЛ может быть определена при произвольной гипервентиляции в покое (дышать максимально глубоко и часто в покос допустимо не более 15 с). С помощью специальной техники МВЛ может быть определена во время выполнения человеком интенсивной физической работы. В зависимости от конституции и возраста человека норма МВЛ находится в границах 40-170 л/мин. У спортсменов МВЛ может достигать 200 л/мин.
Потоковые показатели внешнего дыхания
Кроме легочных объемов и емкостей для оценки состояния дыхательной системы используют так называемые потоковые показатели внешнего дыхания. Простейшим методом определения одного из них — пиковой объемной скорости выдоха — является пикфлоуметрия. Пикфлоуметры — простые и вполне доступные приборы для пользования в домашних условиях.
Пиковая объемная скорость выдоха (ПОС) — максимальная объемная скорость потока выдыхаемого воздуха, достигнутая в процессе форсированного выдоха.
С помощью прибора пневмотахометра можно определить не только пиковую объемную скорость выдоха, но и вдоха.
В условиях медицинского стационара все большее распространение получают приборы пневмотахографы с компьютерной обработкой получаемой информации. Приборы подобного типа позволяют на основе непрерывной регистрации объемной скорости воздушного потока, создаваемого в ходе выдоха форсированной жизненной емкости легких, рассчитать десятки показателей внешнего дыхания. Чаще всего определяются ПОС и максимальные (мгновенные) объемные скорости воздушного потока в момент выдоха 25, 50, 75% ФЖЕЛ. Их называют соответственно показателями МОС 25 , МОС 50 , МОС 75 . Популярно также определение ФЖЕЛ 1 — объема форсированного выдоха за время, равное 1 e. На основе этого показателя рассчитывается индекс (показатель) Тиффно — выраженное в процентах отношение ФЖЕЛ 1 к ФЖЕЛ. Регистрируется также кривая, отражающая изменение объемной скорости воздушного потока в процессе форсированного выдоха (рис. 2.4). При этом на вертикальной оси отображается объемная скорость (л/с), на горизонтальной — процент выдохнутой ФЖЕЛ.
На приведенном графике (рис. 2, верхняя кривая) вершина указывает величину ПОС, проекция момента выдоха 25% ФЖЕЛ на кривую характеризует МОС 25 , проекция 50% и 75% ФЖЕЛ соответствует величинам МОС 50 и МОС 75 . Диагностическую значимость имеют не только скорости потока в отдельных точках, но и весь ход кривой. Ее часть, соответствующая 0-25% выдыхаемой ФЖЕЛ, отражает проходимость для воздуха крупных бронхов, трахеи и , участок от 50 до 85% ФЖЕЛ — проходимость мелких бронхов и бронхиол. Прогиб на нисходящем участке нижней кривой в области выдоха 75-85% ФЖЕЛ указывает на снижение проходимости мелких бронхов и бронхиол.
Рис. 2. Потоковые показатели дыхания. Кривые ноток — объем здорового человека (верхняя), больного с обструктивнымн нарушениями проходимости мелких бронхов (нижняя)
Определение перечисленных объемных и потоковых показателей применяются в диагностике состояния системы внешнего дыхания. Для характеристики функции внешнего дыхания в клинике используются четыре варианта заключений: норма, обструктивные нарушения, рестриктивные нарушения, смешанные нарушения (сочетание обструктивных и рестриктивных нарушений).
Для большинства потоковых и объемных показателей внешнего дыхания выходящими за пределы нормы считаются отклонения их величины от должного (расчетного) значения более чем на 20%.
Обструктивные нарушения — это нарушения проходимости дыхательных путей, ведущие к увеличению их аэродинамического сопротивления. Такие нарушения могут развиваться в результате повышения тонуса гладких мышц нижних дыхательных путей, при гипертрофии или отеке слизистых оболочек (например, при острых респираторных вирусных инфекциях), скоплении слизи, гнойного отделяемого, при наличии опухоли или инородного тела, нарушении регуляции проходимости верхних дыхательных путей и других случаях.
О наличии обструктивных изменений дыхательных путей судят по снижению ПОС, ФЖЕЛ 1 , МОС 25 , МОС 50 , МОС 75 , МОС 25-75 , МОС 75-85 , величины индекса теста Тиффно и МВЛ. Показатель теста Тиффно в норме составляет 70-85%, снижение его до 60% расценивается как признак умеренного нарушения, а до 40% — резко выраженного нарушения проходимости бронхов. Кроме того, при обструктивных нарушениях увеличиваются такие показатели, как остаточный объем, функциональная остаточная емкость и общая емкость легких.
Рестриктивные нарушения — это уменьшение расправления легких при вдохе, снижение дыхательных экскурсий легких. Эти нарушения могут развиться из-за снижения растяжимости легких, при повреждениях грудной клетки, наличии спаек, скопления в плевральной полости жидкости, гнойного содержимого, крови, слабости дыхательных мышц, нарушении передачи возбуждения в нервно-мышечных синапсах и других причин.
Наличие рестриктивных изменений легких определяют по снижению ЖЕЛ (не менее 20% от должной величины) и уменьшению МВЛ (неспецифический показатель), а также снижению растяжимости легких и в ряде случаев по возрастанию показателя теста Тиффно (более 85%). При рестриктивных нарушениях уменьшаются общая емкость легких, функциональная остаточная емкость и остаточный объем.
Заключение о смешанных (обструктивных и рестриктивных) нарушениях системы внешнего дыхания делается при одновременном наличии изменений вышеперечисленных потоковых и объемных показателей.
Легочные объемы и емкости
Дыхательный объем - это объем воздуха, который вдыхает и выдыхает человек в спокойном состоянии; у взрослого человека он равен 500 мл.
Резервный объем вдоха — это максимальный объем воздуха, который может вдохнуть человек после спокойного вдоха; величина его равна 1,5-1,8 л.
Резервный объем выдоха - это максимальный объем воздуха, который может выдохнуть человек после спокойного выдоха; этот объем составляет 1-1,5 л.
Остаточный объем - это объем воздуха, который остается в легких после максимального выдоха; величина остаточного объема 1 -1,5 л.
Рис. 3. Изменение дыхательного объема, плеврального и альвеолярного давления при вентиляции легкого
Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) — это максимальный объем воздуха, который может выдохнуть человек после самого глубокого вдоха. ЖЕЛ включает в себя резервный объем вдоха, дыхательный объем и резервный объем выдоха. Жизненная емкость легких определяется спирометром, а метод ее определения называют спирометрией. ЖЕЛ у мужчин 4-5,5 л, а у женщин — 3-4,5 л. Она больше в положении стоя, чем в положении сидя или лежа. Физическая тренировка приводит к увеличению ЖЕЛ (рис. 4).
Рис. 4. Спирограмма легочных объемов и емкостей
Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) — объем воздуха в легких после спокойного выдоха. ФОЕ является суммой резервного объема выдоха и остаточного объема и равна 2,5 л.
Общая емкость легких (ОЕЛ) — объем воздуха в легких по окончании полного вдоха. ОЕЛ включает в себя остаточный объем и жизненную емкость легких.
Мертвое пространство образует воздух, который находится в воздухоносных путях и не участвует в газообмене. При вдохе последние порции атмосферного воздуха входят в мертвое пространство и, не изменив своего состава, покидают его при выдохе. Объем мертвого пространства около 150 мл, или примерно 1/3, дыхательного объема при спокойном дыхании. Значит, из 500 мл вдыхаемого воздуха в альвеолы поступает лишь 350 мл. В альвеолах к концу спокойного выдоха находится около 2500 мл воздуха (ФОЕ), поэтому при каждом спокойном вдохе обновляется лишь 1/7 часть альвеолярного воздуха.
1. Укажите механизмы, формирующие обструкцию дыхательных путей:
а) бронхоспазм +
б) отек слизистой оболочки бронхов +
в) рубцовая деформация гортани +
г) гипер - и дискриния +
д) гипотоническая дискинезия крупных бронхов +
2. Клиническим признаком дыхательной недостаточности I степени является:
а) одышка при обычной физической нагрузке +
в) одышка в покое
3. Клиническим признаком дыхательной недостаточности II степени является:
б) одышка при малой физической нагрузке +
в) одышка в покое
4. Клиническим признаком дыхательной недостаточности III степени является:
а) одышка при большой физической нагрузке
б) одышка при малой физической нагрузке
в) одышка в покое +
5. При холинэргическом типе бронхоспазма можно рекомендовать:
а) сальбутамол
б) атровент +
в) тровентол +
г) беродуал +
д) эфедрин
6. Какие из перечисленных препаратов наиболее оптимально использовать для определения обратимости обструкции у больных с хроническими обструктивными заболеваниями легких:
а) сальбутамол +
б) беродуал
в) атровент
г) эфедрин
7. Отношение остаточного объема к общей емкости легких (ООЛ/ОЕЛ) повышается при:
а) фиброзе легких
б) воспалении легких
в) новообразованиях легких
г) эмфиземе легких +
д) остром бронхите
е) приступе бронхоспазма +
8. Рестриктивный тип нарушения биомеханических свойств аппарата вентиляции может быть выявлен при:
а) пневмонии -
б) массивном экссудативном плеврите +
в) приступе бронхиальной астмы
9. К обструктивным расстройствам вентиляции легких ведут: 1) нарушение реологии мокроты, 2) снижение сурфактанта, 3) спазм и отек слизистой бронхиол, 4) интерстициальный отек легких, 5) ларингоспазм, 6) инородные тела трахеи и бронхов
а) верны все
б) верны все, кроме 2,4 +
в) верны все, кроме 1, 5, 6
г) верны только 5, 6
д) верно только 1
10. Уменьшение жизненной емкости легких (ЖЕЛ) чаще всего выявляется при:
а) пневмонии +
б) пневмосклерозе +
в) экссудативном плеврите +
г) остром бронхите
11. Следующие показатели функции внешнего дыхания не выходят за границы нормальных значений:
а) жизненная емкость легких (ЖЕЛ) - 78%Д
б) жизненная емкость легких (ЖЕЛ) -92%Д +
в) объем форсированного выдоха за 1 сек. (ОФВ1) – 85%Д +
г) объем форсированного выдоха за 1 сек. (ОФВ1) - 60%Д
12. Следующие показатели функции внешнего дыхания не соответствуют норме:
а) тест Тиффно (ОФВ1/ЖЕЛ) - 75%Д
б) тест Тиффно (ОФВ1/ЖЕЛ) – 60%Д +
в) общая емкость легких (ОЕЛ) -120%Д +
г) общая емкость легких (ОЕЛ) - 95%Д
13. Показатели: остаточный объем легких (ООЛ) и отношение ООЛ/ОЕЛ увеличиваются при:
а) рестриктивном типе нарушения вентиляционной функции легких
б) при обструктивном типе нарушения вентиляционной функции легких +
14. При обструктивном типе нарушений вентиляционной функции легких уменьшаются показатели:
а) общая емкость легких
б) объем форсированного выдоха за 1 сек.(ОФВ1) +
в) остаточный объем легких (ООЛ)
г) тест Тиффно (ОФВ1/ЖЕЛ) +
д) пиковая объемная скорость выдоха (ПОС) +
15. При рестриктивном типе нарушения вентиляционной функции легких обязательно уменьшаются следующие показатели:
а) отношение форсированного выдоха за 1 сек. (ОФВ1) к жизненной емкости легких (ЖЕЛ)
б) общая емкость легких (ОЕЛ) +
в) средняя объемная скорость выдоха при вдохе от 25 до 75% ФЖЕЛ (СОС 25-75)
16. Значимое снижение жизненной емкости легких (ЖЕЛ) характерно для:
а) хронического обструктивного бронхита
б) фиброзирующего альвеолита +
в) муковисцидоза
г) кифосколиоза +
17. Выраженная гипоксемия развивается при:
а) эмфиземе легких
б) центральном раке легкого
в) дефекте межпредсердной перегородки +
18. Мукоцилиарный транспорт угнетают:
а) курение +
б) черепно-мозговая травма
в) вирусные инфекции +
г) прием алкоголя +
19. Для хронического обструктивного бронхита характерно:
а) жалобы на непродуктивный кашель +
б) жалобы на продуктивный кашель
в) снижение показателя объема форсированного выдоха за 1 сек. +
г) снижение остаточного объема (ООЛ)
д) снижение показателя ОФВ1/ЖЕЛ +
20. Следующие показатели позволяют диагностировать острую дыхательную недостаточность у больного с хроническим обструктивным бронхитом:
а) снижение ОФВ1 менее 40%Д
б) снижение РаО2 на 10-15 мм рт.ст. и более +
в) рН более 7,30
г) рН менее 7,30 +
21. Для начальной стадии астматического статуса характерны следующие изменения:
а) снижение показателя ОФВ1 +
б) снижение РаО2 +
в) повышение РаСО2
г) рН менее 7,30
22. Преимущественно на “2“- адренорецепторы легких действуют:
а) эфедрин
б) изадрин (изопротенол)
в) сальбутамол (вентолин) +
г) атровент
д) фенотерол (беротек) +
23. При нарушении бронхиальной проводимости остаточный объем легких:
а) уменьшается
б) увеличивается +
в) не изменяется
24. Критерием полноты ремиссии бронхиальной астмы является:
а) возвращение к норме остаточного объема легких +
б) нормализация показателя объема форсированного выдоха за 1 сек. (ОФВ1)
в) нормализация теста Тиффно
25. Как изменяются с возрастом основные статические объемы легких:
а) жизненная емкость легких (ЖЕЛ) уменьшается +
б) жизненная емкость легких (ЖЕЛ) увеличивается
в) остаточный объем легких (ООЛ) значительно увеличивается +
г) остаточный объем легких (ООЛ) уменьшается
26. Как изменится остаточный объем легких при эмфиземе легких и у лиц пожилого возраста:
а) уменьшится
б) увеличится +
27. По величине отношения остаточного объема к общей емкости легких (ООЛ/ОЕЛ) можно судить о наличии и выраженности эмфиземы легких:
а) правильно +
