Кривые давление-объем и растяжимость

119 Расскажите о кривых давление—объем легких, выделенных из грудной клетки, и соответствующих кривых грудной клетки, изолированной от легких.

□ Легкие и грудная клетка являются эластичными струк­турами с изменяющимся объемом, который зависит от приложенного давления, расширяющего или сжимающего эти структуры. Такая зависимость графически изображается по­средством кривых давление—объем (давление откладывает­ся по горизонтальной оси — абсциссе, а объем — по верти­кальной оси — ординате). В отсутствие растягивающего дав­ления (при 0 см вод.ст.) эластические характеристики лег­ких, выделенных из грудной полости, вызывают их полное спадение. Соответственно для растяжения легких требуется отрицательное давление (это часто используемое выражение представляется неточным, потому что внешнее давление нельзя считать, строго говоря, отрицательным), внешнее давление ниже атмосферного (например, плевральное дав­ление) или положительное внутреннее давление (например, создаваемое в дыхательных путях аппаратом ИВЛ). Растя­гивающее давление, также называемое транспульмональным давлением или Рур, равно разности между внутренним дав­лением (т.е. давлением в альвеолах) и внешним давлением (т.е. на поверхности висцеральной плевры). Анализ кривой давление—объем нормальных легких, выделенных из груд­ной клетки, показывает, что величина Р_Тр, требующаяся для расширения легких до уровня остаточного объема, FRC и общей емкости легких, составляет приблизительно 2, 8 и 40 см вод.ст. соответственно. Анализ кривой давление-объем грудной клетки (в отсутствие легких) показывает, что объем грудной полости в покое (наблюдаемый при отсутст­вии приложенного давления или, другими словами, при нулевом внутригрудном давлении) составляет примерно 75 % от общей емкости легких и расположен на равных рассто­яниях от FRC и общей емкости легких (т.е. больше, чем FRC, и меньше, чем общая емкость легких). Растяжение стенок грудной клетки для достижения объема, равного объему общей емкости легких, требует приложения давле­ния примерно 6 см вод.ст. Наоборот, сжатие грудной клетки (т.е. снижение ее внутреннего объема до величины, мень­шей объема в покое) для достижения величины FRC или остаточного объема требует приложения противоположного давления величиной 8 и 40 см вод.ст. соответственно.

120 Давайте установим характер взаимодействия кривых давле­ние—объем легких и грудной клетки, которое определяет кри­вую давление—объем неповрежденных органов дыхания (ког­да легкие находятся внутри грудной полости).

□ При уровне FRC, т.е. в конце нормального выдоха, тенденция сжатия легких уравновешена тенденцией расширения грудной клетки. Таким образом, при FRC равные по абсолютной величине 6 см вод.ст., но противоположные по знаку давления "складываются" в общей системе так, что давление в самих легких равно 0 см вод.ст. Во время вдоха для достижения объема, превышающего FRC (например, дыхательного объема или емкости вдоха), противодействую­щая тенденция легких к уменьшению объема и тем самым к возвращению уровня FRC требует работы дыхательных мышц, чтобы преодолеть упругость легких, вытекающую из их эластичной природы. Максимальный вдох, достигающий полной емкости легких, требует активной работы дыхатель­ных мышц для создания максимального усилия, преодоле­вающего возвращающую тягу легких, которая уравновеши­вается стремлением грудной клетки к расширению. Следо­вательно, принципиальными детерминантами полной ем­кости легких являются жесткость легких (жесткость или меньшая эластичность легких снижает их общую емкость, а большая эластичность или меньшая жесткость увеличивает общую емкость легких) и силу дыхательных мышц (их сла­бость уменьшает общую емкость легких). Выдох до уровня ниже FRC требует активной работы экспираторных мышц, позволяющей преодолеть стремление дыхательной системы (т.е. суммы характеристик легких и грудной клетки) увели­чить свой объем до уровня покоя (т.е. до FRC). Объем газа внутри легких на уровне остаточного объема увеличивается при слабости экспираторных мышц, поскольку этот уровень требует активной работы последних, и в случае заболевания дыхательных путей (закрытие дыхательных путей снижает объем выдохнутого газа).

121 Какой вид имеют кривые давление—объем и поток—давление, определяемые при исследовании легочных функций? Как при этих исследованиях выявляют снижение растяжимости и уве­личение сопротивления дыхательных путей?

□ Кривая давление—объем отражает воздействие измене­ния внутриплеврального давления (в см вод.ст.), графически откладываемого по горизонтальной оси (оси "X"), на объем легких (в литрах), откладываемый по вертикальной оси (оси "Y"). Чтобы у больного со сниженной растяжимостью до­стигнуть того или иного изменения в объеме легких, требу­ется большее изменение внутриплеврального давления, вследствие чего кривая давление—объем имеет менее на­клонный характер, чем у здоровых субъектов. Кривая по­ток—давление отражает действие изменений внутриплеврального давления (в см вод.ст.), величина которого откла­дывается по горизонтальной оси (оси "X"), на скорость потока газа, графически откладываемую по вертикальной оси (оси "Y"). У пациентов с увеличенным сопротивлением дыхательных путей для достижения данного изменения ско­рости потока требуется значительно большее изменение внутриплеврального давления; в результате кривая поток-давление располагается более горизонтально по сравнению с этой же кривой у здорового человека.

122 Чем объясняется плоский и наклонный характер участков кривой давление—объем? Как нормальное дыхание и положи­тельное давление в конце выдоха (ПДКВ) коррелируют с каж­дой частью кривой?

□ Кривая давление—объем включает два плоских участка, расположенных в начале и конце, и наклонный участок в ее середине. Плоские части указывают, что большие изме­нения давления вызывают небольшие изменения объема (на вертикальной оси "Y"). Наоборот, наклон означает, что небольшие изменения давления вызывают большие измене­ния объема. Во время нормального дыхания дыхательный объем начинается от уровня FRC, который располагается на средней наклонной части кривой. Коллабированные ды­хательные пути или альвеолы приводят к низкой FRC, ко­торая смещает точку начала дыхательного объема на нижний плоский участок кривой, где требуются значительные изме­нения плеврального давления даже для небольшого измене­ния объема. ПДКВ смещает FRC на наклонную часть кри­вой, но может вызвать и перемещение нормальных альвеол на верхнюю плоскую часть кривой с соответствующим пере­растяжением и риском баротравмы.

123 Разъясните концепцию статической растяжимости органов дыхания. Какова ее нормальная величина?

□ Тораколегочная статическая растяжимость (C_st) (растя­жимость легких + растяжимость стенок грудной клетки) рассчитывается как отношение изменения их объема (т.е. дыхательный объем) к изменению давления во время вдоха (т.е. к растягивающему давлению в конце вдоха, которое называют также статическим давлением, альвеолярным дав­лением или давлением плато). Нормальный диапазон стати­ческой растяжимости — от 50 до 100 мл/см вод.ст.

Объясните концепцию эффективной динамической растяжи­мости. Является ли этот параметр надежным показателем тораколегочной растяжимости? Перечислите условия, которые могут снизить динамическую растяжимость.

□ Эффективная динамическая растяжимость (Сdyn)¹ рас­считывается путем деления объема, поданного аппаратом ИВЛ (респиратором) в одном дыхательном цикле, на раз­ность между пиковым давлением в дыхательных путях и ПДКВ. Этот показатель не является мерой истинной растя­жимости легких и грудной клетки, поскольку пиковое дав­ление дыхательных путей также включает компонент давле­ния, обусловленный сопротивлением дыхательных путей. C_dyn может быть снижена вследствие нарушения нормаль­ного состояния дыхательных путей, паренхимы легкого или стенок грудной полости; C_dyn, падающая в большей степе­ни, чем общая тораколегочная растяжимость, предполагает увеличение сопротивления дыхательных путей (например, из-за бронхоспазма, накопления бронхиального секрета, перегиба интубационной трубки или чрезмерной скорости потока). C_dyn обычно составляет приблизительно от 50 до 80 мл/см вод.ст.

125 Сравните статическое и динамическое отношения объем—дав­ление неповрежденной системы органов дыхания (т.е. легких и стенок грудной полости в совокупности) во время вентиля­ции с перемежающимся положительным давлением. Как из­меряют статическую и динамическую растяжимость?

□ В момент завершения вдоха градиент давления между верхними дыхательными путями и альвеолами, который обеспечивает поток воздуха в легкие, исчезает, и уровень давления становится единым {статическое давление, или давление плато). Однако в течение вдоха давление в верхних дыхательных путях превышает альвеолярное давление, именно это и обеспечивает градиент давления для движения воздуха через дыхательные пути в легкие. Измерение пико­вого проксимального давления дыхательных путей (Рpeaк) в течение вдоха обеспечивает оценку показателя динамичес­кого отношения объем—давление. Динамическую растяжимость легких и стенок грудной полости рассчитывают как отношение изменения объема (т.е. дыхательного объема) к пиковому давлению, измеряемому в течение вдоха. Наобо­рот, уровень "давления плато" (Pplat) в конце вдоха в отли­чие от пикового давления (Ppeak), наблюдаемого в течение вдоха, используется для оценки статической растяжимости.

126 Как измеряют общую растяжимость легких и грудной клетки у пациентов, получающих аппаратную респираторную под­держку? Какие условия могут изменить статическую растяжи­мость и динамическую растяжимость?

□ Врач может получить грубую оценку общей статической растяжимости легких и стенок грудной клетки, перекрывая шланг выдоха¹ и рассчитывая частное от деления дыхатель­ного объема, поданного респиратором, на давление плато в дыхательных путях (минус ПДКВ), показанное манометром аппарата ИВЛ во время перекрытия (нормальная величина статической растяжимости — от 60 до 100 мл/см вод.ст.). Аналогичным образом динамическую растяжимость можно определить, разделив поданный дыхательный объем (V_T) на пиковое давление в дыхательных путях минус ПДКВ (нор­мальный диапазон динамической растяжимости составляет от 50 до 80 мл/см вод.ст.). Развитие пневмоторакса и мо­нобронхиальная интубация — наиболее частые причины уменьшения статической растяжимости у пациентов, полу­чающих респираторную поддержку. Динамическая растяжи­мость, снижающаяся в большей степени, чем статическая, предполагает увеличение сопротивления дыхательных путей (бронхоспазм или перегиб эндотрахеальной трубки).

127 Насколько важно вычитать ПДКВ (внешнее и внутреннее) при оценке растяжимости? Каким способом можно измерить уро­вень ауто-ПДКВ (внутреннего ПДКВ)?

Q Отказ принять во внимание наличие внешнего и внут­реннего ПДКВ (для расчета растяжимости суммарное зна­чение ПДКВ нужно вычесть из величины давления плато) может привести к значительной недооценке общей растя­жимости легких и грудной клетки (например, к занижению этого показателя на 50 %).

ПДКВ, создаваемое внутри ды­хательной системы пациента, называемое ауто-ПДКВ, или внутренним ПДКВ, иногда даже называют тайным ПДКВ, потому что оно не регистрируется манометром респиратора во время выдоха, когда линия выдоха сообщается с атмо­сферой.

* В литературе чаще применяют термин Ceff, поскольку Cdyn называют растяжимостью, измеренной с определением пищеводного давления по методу Neergard и Wirtz.

1 Линию выдоха перекрывают примерно на 1 с в конце вдоха—начале выдоха.

Если, однако, отверстие, через которое из дыхатель­ного контура выходит выдыхаемый газ, перекрыть непо­средственно перед началом следующего дыхательного цик­ла, давление в легких и в дыхательном контуре выравни­вается и уровень ауто-ПДКВ будет показан манометром аппарата.

128 Какие параметры, нужные для оценки растяжимости легких, могут быть измерены при исследовании функций внешнего дыхания? Каковы их нормальные значения?

□ Параметры для оценки растяжимости легких, измеряе­мые в лаборатории, включают статическое давление при общей емкости легких (P_st TLC), статическую растяжимость легких (C_L) и суммарную растяжимость легких и грудной клетки, обозначаемую С (L+T) или C_L+T. Значения этих характеристик для здорового мужчины среднего роста следующие: статическое давление при общей емкости лег­ких 25 + 5 см вод.ст.; статическая растяжимость легких 0,2 л/см вод.ст. и суммарная растяжимость легких и грудной клетки (тораколегочная растяжимость) 0,1 л/см вод.ст.

129 Как измеряют растяжимость грудной клетки? Каковы причи­ны ее снижения?

□ У больных, которым проводят ИВЛ при отсутствии самостоятельных дыхательных усилий, растяжимость дыха­тельной системы можно определить, разделив дыхательный объем (V_T) на растягивающее трансторакальное давление. Необходимое условие измерения — нулевой поток газа — можно обеспечить, используя режим респиратора "задержка вдоха", во время которого вдувание газа прекращается, и давление в дыхательных путях снижается до величины дав­ления плато. Альтернативно задержку на вдохе на кривой давления (плато) можно получить временным перекрытием линии выдоха. Если установлено ПДКВ или имеется ауто-ПДКВ, их суммарную величину необходимо вычесть из давления плато до расчета общей растяжимости, т.е. растя­жимость равна поданному объему (давление плато — ПДКВ). Нормальный диапазон общей растяжимости — от 60 до 100 мл/см вод.ст. Снижение этой растяжимости наблюдает­ся при повреждениях грудной клетки или уменьшении чис­ла функционирующих участков легких (например, вследст­вие резекции, монобронхиальной интубации, пневмоторак­са, пневмонии, ателектазов, отека легких).