Методы функциональной диагностики
Спирометрия. Метод спирометрии был предложен в 1846 году J. Hutchinson. Спирометрия - наиболее простой и распространенный метод функциональной диагностики, который можно рассматривать как первый, начальный этап в диагностике вентиляционных нарушений. Он предназначен для измерения легочных объемов при различных дыхательных маневрах, как спокойных, так и форсированных. Спирометрические данные позволяют определить, существуют нарушения вентиляционной функции, и если существуют, то определить тип нарушений (обструктивный, рестриктивний или смешанный). На основании данных одной только спирометрии невозможно установить диагноз, так как функциональные нарушения, выявляемые, не являются специфичными. Однако спирометрические показатели, как правило, обладают хорошей воспроизводимостью, что позволяет мониторировать течение заболевания. Кроме того, получаемые показатели позволяют определить тяжесть заболевания (например, для оценки степени тяжести хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) рекомендуют использовать объем форсированного выдоха за 1с (ОФВ1 или FEV1) бронхиальной астмы - ОФВ1 и пиковый экспираторный поток (в англоязычной литературе PEF) и оценить «операбельность» пациента.
Таким образом, метод спирометрии позволяет :
1) выявить обструктивные и рестриктивные нарушения вентиляции или екстраторакальную обструкцию верхних дыхательных путей;
2) установить причину респираторных симптомов (хронического кашля, одышки, хрипов, стридора);
3) выявить причины изменений газообмена (гипоксемии , гиперкапнии ) и других лабораторных показателей (например, полицитемии и др.)
4) оценить риск оперативного лечения;
5) оценить физический статус пациента;
6) мониторировать динамику бронхиальной обструкции, особенно при астме и ХОБЛ;
7) мониторовать динамику рестриктивних нарушений у больных с фиброзирующим альвеолитом и патологией нервно - мышечного аппарата;
8) оценить эффективность лечения бронхолегочной патологии;
9) объективно оценить субъективные жалобы при профессиональной патологии или заболеваниях, связанных с воздействиями окружающей среды.
Метод является простым и безопасным, поэтому не существует абсолютных противопоказаний. Но маневр форсированного выдоха следует выполнять с осторожностью при:
1) пневмотораксе;
2) в первые 2 недели после острого инфаркта миокарда, после операций на глазах и операций на брюшной полости ;
3) выраженном кровохарканье, который продолжается;
4) тяжелой астме;
5) подозрении на активный туберкулез или другие заболевания, передающиеся воздушно - капельным путем.
Объем легких можно измерить двумя способами. В первом случае непосредственно измеряется объем вдыхаемого или выдыхаемого воздуха, и время. Строится график зависимости объема легких от времени - кривая объем - время (спирограмма). В противном случае измеряется поток и время. Объем рассчитывают, умножая поток на любое время. Строится график зависимости объемной скорости потока от объема легких - кривая поток – объем. Таким образом, обе кривые отражают одинаковые параметры: интегральные выражение скорости воздушного потока дает объем, который, в свою очередь, можно представить как функцию времени. И наоборот, объем воздуха, выдыхаемого можно дифференцировать по времени, чтобы определить скорость потока. Современные спирометры по своей сути является пневмотахометрами и позволяют оценивать основные параметры (объем, поток и время) и их взаимосвязь кривых поток - объем и объем - время.
Общая бодиплетизмогрфия. Бодиплетизмографический метод позволяет определить внутригрудное объем (ВОО) газа. Главной особенностью этого метода является то, что пациент помещается внутрь измерительного устройства, которым является камера бодиплетизмографа (боди - камера). На сегодняшний день существуют три типа плетизмографов, измеряющих объем, давление и объем - давление.
Плетизмограф, измеряющий давление, является закрытой камерой фиксированного объема, в которой сидит и дышит пациент. Изменения объема вследствие сжатия и расширения внутригрудного газа измеряются по изменению давления в боди - камере. Внутригрудное объем и сопротивление дыхательных путей измеряются при частом дыхании, поэтому небольшая утечка, которая существенно не влияет на результат, допустима и необходима, чтобы избежать подъема давления вследствие нагрева воздуха пациентом. Этот тип плетизмографа предназначен для измерения только небольших изменений объема, так как обладает высокой чувствительностью и превосходным частотным ответом.
Плетизмограф, измеряющий объем, является камерой переменного объема с постоянным давлением. При изменении внутригрудного объема газ перемещается через отверстие в стенке камеры и измеряется объем этого газа. Этот тип плетизмограф позволяет измерять как небольшие , так и значительные изменения объема. Однако для достижения хорошей частотного ответа система должна обладать маленьким импедансом, что технически есть сложной задачей. Поэтому прибор не рекомендуется для рутинного использования.
Плетизмограф, измеряющий объем и давление, сочетает в себе особенности плетизмографа постоянного объема и плетизмографа постоянного давления. Поскольку пациент дышит комнатным воздухом, изменения внутригрудного объема приводят к сжатию или расширения воздуха в камере, а также перемещают его через отверстие в стенке камеры. Компрессия или декомпрессия воздуха измеряется по изменению давления, с помощью спирометра / пневмотахометра измеряют объем перемещенного воздуха.
Дополнительные специальные методы обследования:
• Определение ФОЕ (тест с розведнням Не).
• Определение диффузной возможности легких (тест с СО ).
• Оценка качества сна ( полисомнография ).
• Определение концентрации газов в конденсате выдыхаемого воздуха.
• Измерение концентрации оксида азота в выдыхаемом воздухе.
• Газовой состав атериальнои крови - « золотой стандарт» обследования.
•Определение силы дыхательных мышц (мах инспираторного (PImax ) и экспираторного (PEmax) давления) - окклюзионная спирометрия.
Инвазивные методы измерения ph и газового состава крови. Измерение pH крови проводится с помощью pH - электрода. Разность потенциалов по обе стороны стеклянной мембраны является линейной функцией pH. Необходимо проводить калибровку электрода с двумя буферными растворами с известными pH, которые охватывают существенную часть диапазона предполагаемых измерений. Нормальный диапазон pH артериальной крови - 7,35-7,45. Современные pH - электроды являются надежными средствами измерения, так как при повторном измерении одного и того же образца разброс значений составляет ± 0,02 единиц. При повреждении стеклянной мембраны электрода точность измерения значительно снижается. Для контроля качества измерений калибровка pH - электрода должна проводиться по одной точке перед каждой серией измерений и по двум точкам - каждые 4 часа.
Углекислый газ. Ранее существующие методы измерения концентрации газов в крови были очень трудоемки. В настоящее время разработан и широко используется электрод для измерения CO2, основанный на тех же принципах, что и pH - электрод, и на взаимоотношении между PCO2 и pH в буферном растворе. Этот электрод имеет достаточную точность . При проведении повторных измерений одного и того же образца разброс составляет ± 3,0 мм рт.ст. при измерении PCO2 в диапазоне от 20 до 60 мм рт.ст.
Кислород.
Парциальное напряжение кислорода. Принцип работы O2 - электрода отличается от pH и PCO2 - электродов. Работа данного электрода основана на измерении потока электронов, а не разности потенциалов. Поток электронов пропорционален концентрации кислорода на платиновом электроде.
Если для калибровки электрода используются газы, то необходимо вводить поправочный коэффициент в определяемое значение PO2. Однако этот коэффициент не имеет линейной связи с PO2, поэтому вносится существенная ошибка при измерении высоких значений PO2 (например, при вдыхании больным 100 % кислорода для оценки шунтированого объема крови). При повторном измерении PO2 в крови с использованием одного и того же электрода допустимый разброс измерений может составлять ± 3,0 мм рт.ст., для PO2 - от 20 до 150 мм рт.ст. Нормальное значение PO2 может быть рассчитано из следующего уравнения:
PO2 = 104,2 - 0,27 × возраст ( год).
Содержание кислорода. Содержание кислорода в крови может быть измерено с помощью химического и гальванического методов или определенно из PO2, общей концентрации гемоглобина и процентного содержания оксигемоглобина. Наиболее часто использующимся методом является метод, при котором общая концентрация гемоглобина измеряется с помощью цианметгемоглобина, процент оксигемоглобина определяется спектрофотометрически, количество растворенного кислорода выходит из PO2 и коэффициента растворимости кислорода (0,0031 мл на 100 мл крови).
CaO2 = ( 1,34 × Hb × SaO2 ) + ( PaO2 × 0,0031 ).
При заборе крови для анализа нужно избегать контакта образца крови с комнатным воздухом и чрезмерного количества антикоагулянта. Для этих целей лучше использовать стерильные стеклянные шприцы, забор крови предпочтительно проводить с лучевой артерии взрослых или артерий пуповины новорожденных. Иногда используют артериализованую капиллярную кровь. Для этого на кожу наносят специальный состав, расширяющий сосуды, или нагревают место, с которого будет произведен забор капиллярной крови.
Показаны хорошие корреляционные связи между pH, газами артериальной крови и этими же параметрами , измеренными в артериализований капиллярной крови , за исключением тех случаев , когда исследование проводится у больных с артериальной гипотензией, тяжелой гипоксемии или у больных с высоким PO2 на фоне вдыхания смесей с высоким содержанием кислорода.
Неинвазивные методы измерения.
Как неинвазивный и, в то же время, достаточно точный метод оценки артериальных газов было разработано устройство для транскутанного измерения насыщения крови кислородом и давления.
Оксиметрия. Принцип метода основан на том , что количество света , поглощенного раствором , связана с концентрацией раствора который изучается. Метод пульсоксиметрии достаточно точный, если насыщение крови кислородом находится в диапазоне от 70 до 100 %. В присутствии метгемоглобина, карбоксигемоглобина или фетального гемоглобина, а также при увеличении концентрации билирубина в крови, снижении тканевого кровотока, анемии или при увеличении венозной пульсации использования данного метода вносит достаточную погрешность для измерения насыщения крови кислородом. Кроме того, этот метод имеет ограничения, связанные с формой кривой диссоциации оксигемоглобина. При высоких значениях PO2 значительным изменениям этого показателя соответствуют незначительные изменения SрO2.
Этот метод нашел широкое применение в блоках интенсивной терапии, рекомендуется использовать пульсоксиметрию при проведении бронхоскопии, для наблюдения за больными с ночным апноэ, при килородотерапии и т.д.
В настоящее время разработаны транскутанние электроды, которые позволяют оценивать PO2. Для проведения этого исследования необходима местная вазодилатация, которая может быть достигнута нагреванием участки кожи обследуемого до температуры 42 ° С. Метод оказался достаточно точным при проведении исследования у новорожденных, однако он не дает такие же точные результаты у взрослых обследуемых. Этот метод зависит от местного кровотока и поэтому измерение PO2 имеет погрешность при исследовании больных с гипотонией.
Капнография. Неинвазивная оценка PСO2 так же важна, как измерение PO2. Капнография - измерения углекислого газа во время дыхательного цикла. Капнограмма - это графическое или аналоговое представление изменений PO2 в выдыхаемом воздухе. Измерение производится с помощью инфракрасного спектрометра.
Масспектрометрия - метод, позволяющий измерять все газы, содержащиеся в выдыхаемом воздухе (СO2 , O2 , N2), однако этот метод достаточно дорог.
Капнограмма представляет из себя кривую, на которой можно выделить три фазы: первая фаза - от момента начала выдоха время PСO2 остается равным нулю, поскольку анализируемая порция газа, выдыхаемого воздуха выводится из мертвого пространства; вторая фаза - от начала подъема или увеличение PСO2 до уровня достижения плато, эта фаза соответствует домешиванию альвеолярного газа к газу мертвого пространства , 3 -я фаза - плато, данная фаза обусловлена поступлением газа из альвеолярного пространства. При нарушении распределения вентиляции и при нарушении соответствия кровотока вентиляции отмечается увеличение наклона 3- й фазы (плато) на капнографической кривой.
Транскутанное измерения PСO2 - метод измерения СO2 фотометрическим анализатором (в инфракрасном диапазоне). При уменьшении кровотока в коже, при отеках или при ожирении, данный метод имеет большие погрешности.
Исходный уровень знаний и умений.
Студент должен знать:
1 . Клинические проявления легочной патологии.
2 . Лабораторно инструментальные проявления заболеваний легких.
3 . Основные и дополнительные методы обследования легких.
Студент должен уметь:
1 . Сформулировать клинический диагноз .
2 . Провести дифференциальную диагностику.
3 . Определить план обследования больного.
4 . Определить план лечения патологии.
Иллюстративный материал: рентгенограммы, спирограммы, ЭКГ, лабораторные анализы (крови, мокроты, биохимические показатели), Эхо ЭКГ, ангиопульмонография, средства для доставки ингаляционных препаратов (индивидуальные и небулайзеры ).
Заключительный уровень знаний:
1. Больной 56р., Жалобы на повышение (tо до 40 оС), потливость, боль в грудной клетке при дыхании и кашле. Болеет 2 дня. Объективно: ЧД - 26/мин. Правая половина грудной клетки отстает при дыхании, перкуторно ниже лопатки притупление звука, при аускультации - ослабленное дыхание. При кашле начало отходить гнойная мокрота до 30 мл, при его отстаивании - два слоя; микроскопия: лейкоциты. Какое обследование в первую очередь нужно провести больному?
A рентген легких;
B определить сатурацию кислорода в артериальной крови;
C компютерний томограф;
D ЭКГ;
E посев мокроты на чувствительность к антибиотикам.
2. Больной К., 65 лет; курит более 40 лет. Поступил в стационар с жалобами на прогрессирующую одышку с затрудненным выдохом, кашель с мокротой слизисто - гнойного характера; потливость. Объективно: над легкими при перкуссии - коробочный перкуторный звук, аускультативно: жесткое дыхание; рассеяные свистящие и жужжащие хрипы, больше на выдохе. ФВД: ОФВ1 < 30 %, ФЖЕЛ 52 %, проба с бронхолитиками отрицательная. Какие изменения будут в Rо ОГК?
A повышенная воздушность легких;
B рисунок "сотовое легкое";
C инфильтрация паренхимы;
D легочный рисунок без изменений;
E снижена воздушность легких.
Источники информации:
Передерій В.Г., Ткач С.М. Основи внутрішньої медицини. Том 2. / Підручник для студентів вищих медичних навчальних закладів. – Вінниця: Нова Книга, 2009. – 640 с.
Сєркова В.К., Станіславчук М.А., Монастирський Ю.І. Факультетська терапія. – Вінниця: НОВА КНИГА, 2005. – 624 с.
Малая Л.Т., Хворостинка В.Н. Терапия. Заболевания органов дыхания. Заболевания органов пищеварения. Заболевания почек. Иммунология. Аллергические заболевания. Системные заболевания соединительной ткани. Заболевания системы крови: Руководство для врачей-интернов и студентов. 2-е изд., испр. и доп. – Харьков «Фолио», 2005.- 879 с.
Факультетська терапія: Підручник / В.М. Хворостінка, Т.А. Моїсеєнко, Л.В. Журавльова; за ред.. В.М. Хворостінки. – Х.: Факт, 2000. – 888 с.
Материалы лекций кафедры факультетской терапии и эндокринологии с внутренней медицины для студентов 4-го курса.