Оценка функции внешнего дыхания

Для характеристики функции внешнего дыхания применяют значительное количество показателей, позволяющих оценивать разные стороны вентиляции лёгких и перфузии респираторного отдела (в том числе при обструктивных и рестриктивных заболеваниях лёгких).

 Обструктивныезаболеваниясвязаны с обструкцией, т.е. с уменьшением проходимости дыхательных путей. При этих заболеваниях наблюдается затруднение изгнания воздуха из лёгких, что требует дополнительных усилий дыхательной мускулатуры на выдохе. Вдох, как правило, не изменён, тогда как выдох значительно удлинён и сопровождается сухими хрипами (сипением, свистом). Для диагностики обструктивных нарушений достаточно записать кривую поток–объём форсированного выдоха (см. ниже).

 Рестриктивныезаболеваниясвязаны с ограничением расправления лёгких, что проявляется снижением лёгочных объемов и ухудшением диффузии (в том числе за счёт уменьшением дыхательной поверхности). Пациент не может глубоко вдохнуть, тогда как выдох свободен, но заметно укорочен. Спирограмма и кривая поток–объём форсированного выдоха позволяют говорить лишь о вероятной рестрикции. Достоверно рестрикция может быть установлена при регистрации параметров дыхания при использовании методов с разведением газов (гелия или азота).

При исследовании функции внешнего дыхания изучают лёгочныеобъёмыиёмкости(V),объёмныескоростипотокаидиффузионнуюёмкость(D).

 Лёгочныеобъёмы(V) определяют с помощью спирометра. Ряд параметров спирограммы выражают в относительных величинах (%%), диапазоном нормы считают 80–120%. Для оценки лёгочной вентиляции используют значения нижерассмотренных 4 статичных легочных объёмов (рис. 25–4): дыхательного объёма, резервного объёма вдоха, резервного объёма выдоха и остаточного объёма лёгкого (остаточный объём лёгких нельзя определить с помощью спирометра, его можно измерить с помощью одного методов разведения газов (разведения гелия или вымывания азота) или при общей бодиплетизмографии.

 Спирометрия(спирография) — простой и доступный метод исследования функции лёгких.

 Спирограф— прибор для непрерывной графической регистрации изменения объёмов вдыхаемого и выдыхаемого воздуха.

 Спирограмма. Запись начинается с момента максимально глубокого вдоха, затем пациент спокойно выдыхает воздух, после чего повторяет последний маневр с максимальным усилием.

 Оценкароливодяныхпаров. Поскольку в воздухоносных путях, помимо газов, присутствуют и пары воды, это обстоятельство следует учитывать при проведении расчётов, показавших, что 1000 мл газовой смеси в спирометре (значения, соответствующие условиям ATPS) соответствуют 1074 мл в лёгких (значения для BTPS). Другими словами альвеолярное давление «сухого» воздуха равно атмосферному (760 мм рт.ст) минус давление водяных паров (47 мм рт.ст.)= 713 мм рт.ст.

 BTPS — Body Temperature and Pressure, Saturated with Water (температура тела, давление, водяные пары)

 ATPS — Ambient Temperature and Pressure, Saturated (температура окружающей среды, давление, «сухой» воздух)

 Применение. Спирометрия помогает не только изучать функцию внешнего дыхания, но и дифференцировать обструктивные болезни лёгких от рестриктивных, оценивать тяжесть дыхательной недостаточности и её динамику.

Рис.25–4.Спирограммалёгочныхобъёмовиёмкостей[21].Справапоказана запись нескольких дыхательных движений с различной глубиной вдоха и выдоха,влевоот записи дыхательных движении (первая колонка) названы разные лёгочные объёмы. ДО — дыхательный объём, РО_выд— резервный объём выдоха, ООЛ — остаточный объём лёгких. Левые 3 колонки — названия разных ёмкостей.

 Дыхательныйобъём(ДО; V_E, или V_T— tidal volume) — объём воздуха, поступающий в лёгкие за один вдох или выходящий из лёгких при последующем выдохе при спокойном дыхании (норма 0,4–0,5 л, у детей — 3–5 мл/кг). Поскольку организм потребляет больше O₂ (~250 мл/мин), чем образует CO₂(~200 мл/мин), объём воздуха на вдохе примерно на 4% больше объёма воздуха на выдохе. Поэтому для более точных исследований измеряют объём выдоха — expired lung volume (V_E).

 Альвеолярныйобъём(АО, V_A) — часть ДО (V_E), участвующая в газообмене.

 Анатомическимёртвоепространство— часть пространства дыхательных путей, заполненная воздухом, не участвующим в газообмене — остаток от (ДО — АО [V_E— V_A]) — примерно 30% от ДО (V_E), около 155 мл.

 УравнениеБорадля вычисления величиныфизиологическимёртвогопространствавоздухоносных путей (у здоровых лиц анатомически мёртвое и физиологически мёртвое пространства практически равны):

Уравнение 25–3

где: V_D— объём вредного пространства (мл); Р_A= Р_Aсo₂— содержание углекислого газа в альвеолярном воздухе (мл); Р_E =Р_Eсo₂— содержание углекислого газа в выдыхаемом воздухе (мл); ДО (V_E) — дыхательный объём (мл).

 Резервныйобъёмвдоха(РО_вд; IRV — inspiratory reserve volume) — дополнительный объём воздуха (1,9–2,5 л), который можно вдохнуть после нормального вдоха.

 Резервныйобъёмвыдоха(РО_выд; ERV — expiratory reserve volume) — дополнительный объём воздуха (1,1–1,5 л), который можно выдохнуть после окончания нормального выдоха.

 Остаточныйобъёмлёгкого(ООЛ; RV — residual volume) — объём воздуха (1,5–1,9 л), остающийся в лёгких после максимального выдоха.

 Лёгочныеёмкости(рис. 25–4) являются суммой двух или более лёгочных объёмов.

 Ёмкостьвдоха(Е_вд; IC — inspiratory capacity — Е_вд = ДО + Ро_вд) равна сумме дыхательного объёма (ДО [V_E]) и резервного объёма вдоха (Ро_вд[IRV]) — количество воздуха, которое можно максимально вдохнуть после нормального выдоха. Е_вдсоставляет 2,3–3,0 л.

 Функциональнаяостаточнаяёмкость(ФОЕ; FRC — functional residual capacity) — объём воздуха, остающийся в лёгких в конце нормального выдоха (около 2,5 л): ФОЕ = ООЛ + РО_выд. (FRC = ERV + RV). ФОЕ (FRC) в норме составляет 2,6–3,4 л.

 Жизненнаяёмкостьлёгких(ЖЕЛ, VC — vital capacity) равна сумме дыхательного объёма (ДО [V_E]), резервного объёма вдоха (РО_вд[IRV]) и резервного объёма выдоха (РО_выд[ERV]). Это максимальный объём воздуха (от 3,4 л до 4,5 л), изгоняемый из лёгких вслед за максимальным вдохом: ЖЕЛ = ДО + РО_вд + РО_выд(VC = V_E+ IRV + ERV).

 Форсированнаяжизненнаяёмкостьлёгких— ФЖЕЛ (forced vital capacity — FVC), 4,6 л) — аналогична ЖЕЛ (VC) при максимально возможном вдохе и выдохе с максимальной силой и скоростью (см. ниже «Динамические лёгочные объёмы и ёмкости»).

 Общаяёмкостьлёгких(ОЕЛ, TLC — total lung capacity) — максимальный объём воздуха (от 4,9 л до 6,4 л), находящийся в лёгких после максимального вдоха — равна сумме жизненной ёмкости лёгких — ЖЕЛ (VC) и остаточного объёма лёгких — ООЛ (RV).

Отношениеостаточногообъёмалёгкогокобщейёмкостилёгких— ООЛ/ОЕЛ (RV/TLC) в норме <0,25. Увеличение этого показателя вследствие увеличения ООЛ (RV) происходит при обструктивных заболеваниях, а вследствие уменьшения ОЕЛ (TLC) при рестриктивных заболеваниях.

 Вышеперечисленные статические лёгочные объёмы и ёмкости отражают эластические свойства лёгких и грудной клетки.

 Динамическиелёгочныеобъёмыиёмкостиотражают проходимость дыхательных путей. Получение некоторых из нижеперечисленных показателей требует применения не только спирометрии, но и других подходов (например, теста с разведением гелия).

 Минутныйобъёмдыхания(МОД,V_E) — количество воздуха, проходящего через воздухоносные пути каждую минуту. МОД равен дыхательному объёму (ДО), умноженному на частоту дыхательных движений в минуту (ЧДД): МОД = ДОЧДД (V_E= V_Tf). Так как ДО (V_T) в норме составляет примерно 0,5 л, а нормальная ЧДД (f) от 12 до 15 в минуту, то МОД составляет 6–8 л/мин.

 Максимальнаявентиляциялёгких(МВЛ) — максимальное количество воздуха, которое может быть провентилировано через лёгкие за 1 мин — произведение частоты дыхательных движений — ЧДД (f) на ёмкость вдоха — Е_вд(IC): МВЛ = ЧДДЕ_вд(fIC). Средние значения МВЛ у мужчин — 140 л/мин, у женщин — 130 л/мин.

 Объёмфорсированноговыдохаза1с(ОФВ₁, FEV₁— forced-expiratory volume in one second) — объём воздуха, изгоняемый с максимальным усилием из лёгких в течение первой секунды выдоха после глубокого вдоха; т.е. часть ФЖЕЛ (FVC), выдыхаемая за первую секунду. Прежде всего ОФВ₁(FEV₁) отражает состояние крупных дыхательных путей и часто выражается в процентах от жизненной ёмкости лёгких (ЖЕЛ, VC). Нормальное значение ОФВ₁(FEV₁) = 75% ЖЕЛ (VC).

 ИндексТиффно— отношение объёма форсированного выдоха за 1 с (ОФВ₁, FEV₁) к жизненной ёмкости лёгких (ЖЕЛ, VC; ОФВ₁часто также выражают в процентах от форсированной жизненной ёмкости лёгких — ФЖЕЛ, FVC). Значение индекса Тиффно прямо пропорциональное силе выдоха и в норме составляет около 80%; значение этого индекса важно для выявления обструктивных нарушений, но также помогает в диагностике рестриктивных расстройств. Снижение ОФВ₁(FEV₁) без снижения ФЖЕЛ, т.е. ОФВ₁/ФЖЕЛ (FEV₁/FVC)<70% свидетельствует об обструкции; снижение обоих показателей (ОФВ₁и ФЖЕЛ, т.е. ОФВ₁/ФЖЕЛ80%) указывает на рестриктивную патологию.

 Максимальнаяобъёмнаяскоростьвсреднейчастиэкспираторногоманевра— МОС_25%–75%(average mid-maximal expiratory flow — FEF_25–75) — скорость потока форсированного выдоха в его середине, т.е. между 25% и 75% ФЖЕЛ (FVC); иначе обозначают как максимальный поток середины выдоха (mid-maximal expiratory flow — MMEF). МОС_25%–75% прежде всего отражает состояние мелких дыхательных путей и не зависит от мышечных усилий, этот показатель более информативен, чем ОФВ₁(FEV₁) при выявлении ранних обструктивных нарушений.

 Пикобъёмнойскоростивыдоха(мощность выдоха, peak expiratory flow rate — PEFR) — максимальная объёмная скорость, которую пациент может развить при форсированном выдохе — показатель проходимости дыхательных путей на уровне трахеи и крупных бронхов. Зависит от мышечного усилия пациента.

 Резервдыхания(РД) характеризует возможность увеличения лёгочной вентиляции (в норме 85–90%) и рассчитывается по разности максимальной вентиляции лёгких (МВЛ) и минутного объёма дыхания (МОД,V_E).

 Другиеисследованияфункциилёгких

 Диффузионнаяспособность(диффузионная ёмкость, Дс) — показатель эффективности переноса газа из альвеол в лёгочный капиллярный кровоток, отражает состояние альвеолярно–капиллярной мембраны — аэрогематического барьера.

 Дс_CO(диффузионная способность лёгких по оксиду углерода — Дс_CO) определяют измерением количества оксида углерода (CO), поступившей из альвеолярного воздуха в кровь лёгочных капилляров после того, как пациент вдохнул известное количество СО (принято использовать 0,3%); выражают в мл/мин/мм ртутного столба.

 ПоказательДс_COпомогает дифференцировать бронхиальную астму, хронический бронхит и эмфизему лёгких.

 Криваяподатливости(растяжимости). Эластичность лёгких (способность растянутого материала возвращаться в исходное нерастянутое положение) определяет соотношение изменений лёгочных объёмов (V) и изменения транспульмонального давления (Р_TP).

 Раздуваниелёгкого. Для раздувания лёгкого до заданного объёма необходимо определённое давление, складывающееся из эластической тяги лёгкого, направленной внутрь, и эластической тяги грудной стенки, направленной наружу.

 В норме в состоянии покоя на момент конца выдоха, т.е. в положении функциональной остаточной ёмкости — ФОЕ (FRC) эластическая тяга лёгкого полностью сбалансирована эластической тягой грудной стенки.

 При полном вдохе, т.е. в положении общей ёмкости лёгких — ОЕЛ (TLC) лёгкие достигают своей максимальной эластической тяги.

 При полном выдохе, т.е. на уровне остаточного объёма лёгких — ООЛ (RV) грудная стенка достигает своей максимальной эластической тяги.

 Кривая«давление–объём». Зависимость транспульмонального давления от объёма частей дыхательной системы отображается в виде кривой растяжимости лёгких (рис. 25–5).

Рис.25–5.Кривыерастяжимостичастейдыхательнойсистемы[21].1— грудная клетка,2—.лёгкие,3— весь дыхательный аппарат.

 Податливость,илирастяжимость(C) — количественный показатель, характеризующий упругие свойства лёгких, определяется по наклону кривых «давление–объём» (P–V) над уровнем дыхательного объёма (табл. 25–1)

Уравнение25–4

C=V/P

Таблица25–1.Формулыопределениярастяжимостичастейдыхательнойсистемы[21].1— грудная клетка,2— лёгкие,3— весь дыхательный аппарат.С— степень растяжимости (мл/см водн.ст.);DV— изменение объёма (мл),DР— изменение давления (см вод. ст.).гк— грудная клетка,л— лёгкое,пл— плевральная полость,а— альвеолы,тп— транспульмональный

1	2	3

Общая податливость обоих лёгких (C) у взрослого человека составляет около 200 мл воздуха на 1 см водн.ст. Это означает, что при увеличении транспульмонального давления (P_тп) на 1 см водн.ст. объём лёгких увеличивается на 200 мл.

 Изменения эластической тяги лёгкого имеют обратное влияние на кривую податливости.

 Потеря эластической тяги лёгкого (например, при эмфиземе) увеличивает растяжимость, смещая кривую податливости влево.

 Увеличение эластической тяги лёгкого (например, при рестриктивных заболеваниях лёгких) снижает растяжимость, смещая кривую податливости вниз и вправо.

 Объёмнаяскоростьвыдоха— максимальная скорость прохождения воздушного потока в дыхательных путях во время форсированного (максимального) выдоха.

 Скорость воздушного потока зависит от показателей лёгочных объёмов и силы выдоха. Воздушный поток возрастает с увеличением последней, особенно при больших величинах объёмов в начале форсированного выдоха, т.е. более 75% от жизненной ёмкости лёгких — ЖЕЛ (VC), считая от начала выдоха.

 На объёмную скорость выдоха влияют также эластическая тяга лёгкого, сопротивление мелких дыхательных путей и суммарная площадь поперечного сечения дыхательных путей.

 Коэффициентлёгочнойвентиляции(КЛВ, в норме 1/7) — отношение дыхательного объёма (ДО, V_E,) к сумме объёмов резервного выдоха (РО_выд, ERV) и остаточного объёма воздуха (ООЛ, RV):

Уравнение25–5