Определение параметров внешнего дыхания. Спирометрия. Спирография (анализ кривой)

ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИИ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ

Исследование функции внешнего дыхания выполняют у пациентов, у которых подозревают поражение органов дыхания. При этом исследовании с помощью спирометрии определяют ряд показателей объемов, емкостей легких и скорости газового потока.

Из 7 показателей легочных объемов непосредственно с помощью спирографии определяют дыхательный объем (ДО), и резерв-

ный объем выдоха (РО), минутный объем дыхания (МОД), реакцию на вдыхание CO₂, резервный объем вдоха (РО_ВД); остаточный объем легких (ООЛ) определяют с помощью других исследований, а объем газа в грудной клетке (ОГГК) - с помощью плетизмографии тела. Из емкостей легких непосредственно или по результатам других функциональных исследований можно определить жизненную емкость легких (ЖЕЛ), емкость вдоха (Е_вд), функциональную остаточную емкость (ФОЕ), общую емкость легких (ОЕЛ) и скорость форсированного выдоха. Форсированную жизненную емкость легких (ФЖЕЛ), кривую потокобъем, форсированный объем выдоха (ФО_выд), пиковую объемную скорость (ПОС) и максимальную произвольную вентиляцию (МПВ), или максимальную дыхательную емкость определяют спирографически. Диффузионную способность CO (ДС_С0) определяют по количеству выдыхаемого CO (см. Интерпретация результатов исследования функции внешнего дыхания).

Спирометрия – это достаточно простой и информативный метод исследования функции внешнего дыхания, включающий в себя измерение объемных и скоростных показателей дыхания с целью выявления хронической бронхолегочной патологии, мониторирования состояния больных и оценки эффективности лечения. Также спирометрия применяется в практической пульмонологии с целью:
• оценки степени выраженности вентиляционных нарушений и состояния здоровья перед началом значительных физических нагрузок (важно при планировании и проведении реабилитационных программ);
• оценки влияния заболевания на функцию легких и на предоперационный риск;
• оценки прогноза заболевания, нетрудоспособности, а также возможных рисков при страховании, оценки здоровья лиц в юридической практике и др.

(!) Основная цель спирометрии (достижение которой позволяет интерпретировать все остальные ее показатели): узнать, (1) какой объем воздуха обследуемый может вдохнуть и выдохнуть и (2) с какой скоростью он способен это сделать.

(!) Спирометрия особенно актуальна для выявления ранних стадий ХОБЛ (хронической обструктивной болезни легких) у курильщиков, когда «курящий человек» еще не считает себя больным, поскольку основной симптом - одышка, которая нарушает повседневную активность и заставляет обратиться к врачу - отсутствует.

В последние годы разработано множество моделей портативных спирометров, что делает этот метод еще более доступным, поскольку позволяет проводить исследование в любом медицинском учреждении. Но необходимо помнить, что спирометрия имеет высокую диагностическую ценность только при условии ее технически правильного выполнения на соответствующем оборудовании, так как (!) от корректности спирограммы зависит диагноз, назначение лечения и прогноз.

Методика. В начале исследования пациент закрывает нос специальным зажимом, плотно охватывает загубник губами (при этом нужно следить, чтобы на протяжении исследования не было протекания воздуха в углах рта, чтобы исследуемый не дышал через нос) и дышит через рот спокойно и равномерно, не глубоко, как обычно (исследуется дыхательный объем). После того, как дыхание станет равномерным (обычно это достигается после 4-5 дыханий), переходят к выполнению маневра исследования жизненной емкости легких (ЖЕЛ), то есть того показателя, которое показывает какое количества воздуха человек может максимально вдохнуть или выдохнуть от уровня максимально глубокого выдоха или вдоха. (!) Пациента предупреждают, чтобы он приготовился максимально глубоко вдохнуть и затем максимально глубоко выдохнуть (можно наоборот: сначала выдохнуть, потом вдохнуть), далее продолжать дышать как обычно. После исследования ЖЕЛ переходят к следующему маневру – форсированной спирометрии, при которой определяются ФЖЕЛ и скоростные показатели (ОФВ1 и др.). Пациент дышит равномерно, спокойно. Затем он должен глубоко выдохнуть, быстро и максимально глубоко вдохнуть и сразу же максимально сильно выдохнуть. Продолжительность выдоха должна быть не менее 6 с или до достижения плато на кривой выдоха. Затем пациент делает сильный глубокий вдох. Маневр завершен.

 

Показатели:

 

дыхательный объем (ДО) — объем воздуха, вдыхае­мый и выдыхаемый при спокойном дыхании в одну фазу дыхания. В среднем он равен 500 мл (от 300 до 900 мл). Из этого объема примерно 150 мл составляет объем так называемого воздуха функционального мертвого простран­ства (ВФМП) в гортани, трахее, бронхах, который не принимает участия в газообмене, хотя, смешиваясь с выдыхаемым воздухом, он увлажняет и согревает его (физиологи­ческая роль ВФМП); резервный объем выдоха (РО) равен примерно 1500—2000 мл. Это воздух, который человек может вы­дохнуть после спокойного выдоха, если после спокойного выдоха сделать максимальный выдох; резервный объем вдоха (РО) равен 1500—2000 мл. Это объем воздуха, который человек может вдохнуть пос­ле спокойного вдоха; жизненная емкость легких (ЖЕЛ) равна сумме ре­зервных объемов вдоха и выдоха и дыхательного объема. В среднем ЖЕЛ равна 3700 мл; остаточный объем (ОО), равный 1000-1500 мл, — воздух, остающийся в легких после максимального выдоха; общая максимальная емкость легких (ОЕЛ) состав­ляет сумму дыхательного, резервного (вдох и выдох) и остаточного объема и равна 5000—6000 мл. Исследование дыхательных объемов позволяет оце­нить возможности компенсирования дыхательной недоста­точности благодаря увеличению глубины дыхания за счет использования резервных легочных объемов. ДО в норме составляет около 15% ЖЕЛ; РО и РО — 42-43% Жизненную емкость легких и дыхательные объемы оп­ределяют с помощью спирографов. Кроме измерения ле­гочных объемов, с помощью спирографа можно опреде­лить ряд дополнительных показателей вентиляции: дыха­тельный и минутный объемы вентиляции, максимальную вентиляцию легких, объем форсированного выдоха. Нали­чие адсорбера для двуокиси углерода позволяет устано­вить поглощение кислорода за минуту. Исследование интенсивности легочной вентиляции. Для определения с помощью спирографии ЖЕЛ исследуе­мого просят сделать 2—3 глубоких вдоха и выдоха, а за­тем повторить в спирограф. В норме у взрослых людей ЖЕЛ составляет 2500-5000 мл (2500-4000 мл — у женщин, 3500-5000 мл — у муж­чин). ЖЕЛ зависит от пола, возраста, массы тела исследу­емого. Для того чтобы судить, в какой степени фактичес­кая ЖЕЛ (ФЖЕЛ) отклоняется от нормы, ее величину сравнивают с должной (ДЖЕЛ). Для определения ДЖЕЛ по методу Веста величину роста (в см) умножают на коэф­фициент 25 для мужчин и 20 — для женщин. В норме величина ЖЕЛ варьирует и может отклоняться от долж­ной на 15—20%. Значит, о нарушении внешнего дыхания свидетельствует снижение ФЖЕЛ по отношению к ДЖЕЛ более, чем на 25%. Объем форсирован ново выдоха (ОФВ) — это количе­ство воздуха, которое исследуемый выдыхает при быстром выдохе после максимального вдоха (проба Вотчала). При определении ОФВ пациент спокойно дышит в спирограф 20—30 секунд, затем делает глубокий вдох и задерживает дыхание на 3—4 секунды (при этом скорость движения бумаги увеличивается до 600 мм/с), после чего как можно быстрее делает максимальный выдох. В норме за 1 секун­ду он составляет 70—80% ЖЕЛ, за 2 секунды — 94%, за 3 секунды — 97%. Проба Тифно — односекундный объем форсированного выдоха (ОФВх) — это объем воздуха, выдыхаемого за пер­вую секунду. В норме ОФВ1 составляет 70-80% от ЖЕЛ. При умень­шении показателя можно думать об эмфиземе легких, об­струкции бронхов. Максимальная вентиляция легких (МВЛ), или предел дыхания, — это количество воздуха, которое проходит через легкие в течение 1 минуты при максимальной глу­бине и частоте дыхания. МВЛ показывает предел возмож­ного увеличения дыхания. Определяется МВЛ спирогра­фией, при этом пациент дышит максимально глубоко с частотой 60—70 в 1 минуту на протяжении 15 секунд (бо­лее длительное дыхание тяжело переносится больными, особенно детьми). У женщин в норме МВЛ составляет 50—70 л, у мужчин — 80-120 л. В норме возможны отклонения до ± 20-30%.

 

 

Спирография

Спирография — метод графической регистрации изменений легочных объемов при выполнении естественных дыхательных движений и волевых форсированных дыхательных маневров. Спирография позволяет получить ряд показателей, которые описывают вентиляцию легких. В первую очередь, это статические объемы и емкости, которые характеризуют упругие свойства легких и грудной стенки, а также динамические показатели, которые определяют количество воздуха, вентилируемого через дыхательные пути во время вдоха и выдоха за единицу времени. Показатели определяют в режиме спокойного дыхания, а некоторые — при проведении форсированных дыхательных маневров.

В техническом выполнении все спирографы делятся на приборы открытого и закрытого типа (рис. 1). В аппаратах открытого типа больной через клапанную коробку вдыхает атмосферный воздух, а выдыхаемый воздух поступает в мешок Дугласа или в спирометр Тисо (емкостью 100—200 л), иногда — к газовому счетчику, который непрерывно определяет его объем. Собранный таким образом воздух анализируют: в нем определяют величины поглощения кислорода и выделения углекислого газа за единицу времени. В аппаратах закрытого типа используется воздух колокола аппарата, циркулирующий в закрытом контуре без сообщения с атмосферой. Выдыхаемый углекислый газ поглощается специальным поглотителем.

 

 

Показания к проведению спирографии следующие:

1.Определение типа и степени легочной недостаточности.

2.Мониторинг показателей легочной вентиляции в цельях определения степени и быстроты прогрессирования заболевания.

3.Оценка эффективности курсового лечения заболеваний с бронхиальной обструкциейбронходилататорами β2-агонистами короткого и пролонгированного действия, холинолитиками),ингаляционными ГКС и мембраностабилизирующими препаратами.

4.Проведение дифференциальной диагностики между легочной и сердечной недостаточностью в комплексе с другими методами исследования.

5.Выявление начальных признаков вентиляционной недостаточности у лиц, подверженных риску легочных заболеваний, или у лиц, работающих в условиях влияния вредных производственных факторов.

6.Экспертиза работоспособности и военная экспертиза на основе оценки функции легочной вентиляции в комплексе с клиническими показателями.

7.Проведение бронходилатационных тестов в целях выявления обратимости бронхиальной обструкции, а также провокационных ингаляционных тестов для выявления гиперреактивности бронхов.

 

 

Рис. 1. Схематическое изображение спирографа

 

Техника проведения спирографии. Исследование проводят утром натощак. Перед исследованием пациенту рекомендуется находиться в спокойном состоянии на протяжении 30 мин, а также прекратить прием бронхолитиков не позже чем за 12 часов до начала исследования. Спирографическая кривая и показатели легочной вентиляции приведены на рис. 2.
Статические показатели определяют во время спокойного дыхания. Измеряют дыхательный объем (ДО) — средний объем воздуха, который больной вдыхает и выдыхает во время обычного дыхания в состоянии покоя. В норме он составляет 500—800 мл. Часть ДО, которая принимает участие в газообмене, называется альвеолярным объемом (АО) и в среднем равняется 2/3 величины ДО. Остаток (1/3 величины ДО) составляет объем функционального мертвого пространства (ФМП). После спокойного выдоха пациент максимально глубоко выдыхает — измеряется резервный объем выдоха (РОВыд), который в норме составляет IООО—1500 мл. После спокойного вдоха делается максимально глубокий вдох — измеряется резервный объем вдоха (РОвд). При анализе статических показателей рассчитывается емкость вдоха (Евд) — сумма ДО и РОвд, которая характеризует способность легочной ткани к растяжению, а также жизненная емкость легких (ЖЕЛ) — максимальный объем, который можно вдохнуть после максимально глубокого выдоха (сумма ДО, РОВД и РОвыд в норме составляет от 3000 до 5000 мл). После обычного спокойного дыхания проводится дыхательный маневр: делается максимально глубокий вдох, а затем — максимально глубокий, самый резкий и длительный (не менее 6 с) выдох. Так определяется форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ) — объем воздуха, который можно выдохнуть при форсированном выдохе после максимального вдоха (в норме составляет 70—80 % ЖЕЛ). Как заключительный этап исследования проводится запись максимальной вентиляции легких (МВЛ) — максимального объема воздуха, который может быть провентилирован легкими за I мин. МВЛ характеризует функциональную способность аппарата внешнего дыхания и в норме составляет 50—180 л. Снижение МВЛ наблюдается при уменьшении легочных объемов вследствие рестриктивных (ограничительных) и обструктивных нарушений легочной вентиляции.

 

 

Рис. 2. Спирографическая кривая и показатели легочной вентиляции

 

При анализе спирографической кривой, полученной в маневре с форсированным выдохом, измеряют определенные скоростные показатели (рис. 3): 1) о бъем форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ1) — объем воздуха, который выдыхается за первую секунду при максимально быстром выдохе; он измеряется в мл и высчитывается в процентах к ФЖЕЛ; здоровые люди за первую секунду выдыхают не менее 70 % ФЖЕЛ; 2) проба или индекс Тиффно — соотношение ОФВ1 (мл)/ЖЕЛ (мл), умноженное на 100 %; в норме составляет не менее 70—75 %; 3) максимальная объемная скорость воздуха на уровне выдоха 75 % ФЖЕЛ (МОС75), оставшейся в легких; 4) максимальная объемная скорость воздуха на уровне выдоха 50 % ФЖЕЛ (МОС50), оставшейся в легких; 5) максимальная объемная скорость воздуха на уровне выдоха 25 % ФЖЕЛ (МОС25), оставшейся в легких; 6) средняя объемная скорость форсированного выдоха, вычисленная в интервале измерения от 25 до 75 % ФЖЕЛ (СОС25-75).

 

Рис. 3. Спирографическая кривая, полученная в маневре форсированного выдоха. Расчет показателей ОФВ1 и СОС25-75

 

Вычисление скоростных показателей имеет большое значение в выявлении признаков бронхиальной обструкции. Уменьшение индекса Тиффно и ОФВ1 является характерным признаком заболеваний, которые сопровождаются снижением бронхиальной проходимости — бронхиальной астмы,хронического обструктивного заболевания легких, бронхоэктатической болезни и пр. Показатели МОС имеют наибольшую ценность в диагностике начальных проявлений бронхиальной обструкции. СОС25-75 отображает состояние проходимости мелких бронхов и бронхиол. Последний показатель является более информативным, чем ОФВ1, для выявления ранних обструктивных нарушений.