10.3. Методы исследования и показатели внешнего дыхания

Некоторые методы исследования внешнего дыхания. Спирометрияметод 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, и по подъему колокола опре­деляется объем выдыхаемого воздуха. В последнее время все шире применяются датчики, чувствительные к изменению объемной скорости воздушного потока, подсоединенные к компьютерной системе. В частности, на этом принципе рабо­тает компьютерная система, называемая "СпирометрMAC-1" Эта система выпускается в Минске. Она позволяет проводить не только спирометрию, но и спирографию, а также пневмота- хографию.

Спирографияметодика непрерывной регистрации объемов вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Получаемую при этом графическую кривую называют спирограммой (рис. Ю-2). По спирограмме можно определить не только жизнен­нуюемкость легких и дыхательные объемы, но и частоту ды-^ХаНия, а также произвольную максимальную вентиляцию^Легких.

Рис. 10.2. Гистограмма легочных объемов и емкостей со спирограм}|рй. Объяснение в тексте.

Рис. 10.3. Кривая поток — объем здорового и больного человека (пунктир) с обструктивными нарушениями в мелких бронхах

Пневмотахография— методика непрерывной регистрации объемной скорости потоков вдыхаемого и выдыхаемого воздуха.

Существует также много других методов исследования рес­пираторной системы. Среди них: плетизмография грудной клетки, прослушивание звуков грудной клетки, рентгеноско­пия и рентгенография, определение содержания кислорода и углекислого газа в потоке выдыхаемого воздуха и др. Некото­рые из этих методов будут рассмотрены ниже.

Объемные и потоковые показатели внешнего дыхания. Эти показатели расчитываются по специальным формулам.

Легочные объемы и емкости.Соотношение величин ле­гочных объемов и емкостей представлено на рис. 10.3.

Вдох Выдох Спирограмма ОЕЛ	ЖЕЛ	РОвд
		до
4-9л		^3<W	ФОЕ
	ООЛ

При исследовании внешнего дыхания используются следу­ющие показатели и их аббревиатуры:

Общая емкость легких(ОЕЛ) — объем воздуха, находя­щийсяв легких после максимально глубокого вдоха.

Жизненная емкость легких(ЖЕЛ) — объем воздуха, ко-_торыйможет выдохнуть человек при максимально глубоком медленном выдохе, сделанном после максимального вдоха,g последнее время в связи с внедрением пневмотахографиче-скойтехники все чаще определяют так называемую форсиро­ваннуюжизненную емкость легких (ФЖЕЛ). При определе­нии ФЖЕЛ пациент должен после максимально глубокоговдохасделать максимально глубокий форсированный выдох. При этом выдохдолжен производиться с усилием, направлен­ным на достижение максимальной объемной скорости выдыха­емого воздушного потока на протяжении всего выдоха. Ком­пьютерный анализ такого форсированного выдоха позволяет рассчитать до 30 показателей внешнего дыхания.

Индивидуальную норму величины ЖЕЛ называют должной жизненной емкостью легких (ДЖЕЛ). Ее рассчитывают на ос­нове учета роста, массы тела, возраста, пола по формулам и таблицам. 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:

ДЖЕЛ = 5,8 • Р + 0,085 В - 6,908,

где Р — рост в метрах, В — возраст в годах, ДЖЕЛ — объем в литрах. В зависимости от перечисленных факторов пределы показателя должной ЖЕЛ близки к 3—6 л. Величина измерен­ной ЖЕЛ считается пониженной, если это снижение состав­ляет не менее 20 % от уровня ДЖЕЛ.

Функциональная остаточная емкость(ФОЕ) — воз- Дух, остающийся в легких после спокойного выдоха. Эта ем­кость состоит из остаточного объема легких (ООЛ) и резерв­ного объема выдоха (РО_ВЬ]Д).

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 4 объемов, ЖЕЛ — из 3 объемов.

Дыхательный объем(ДО) — это объем воздуха, поступа­вший в легкие или 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). У месячного ребенка ДО — 30 мл, у годовалого — 70 мл, у десятилетнего — 230 мл. Если глубина дыхания больше нормы, то такое дыхание назы­вают гиперпноэ —избыточное, глубокое дыхание, если же ДО меньше нормы, то применяют название олигопноэ— недоста­точное, поверхностное дыхание. При нормальной глубине и частоте дыхания его называют эупноэ —нормальное, доста­точное дыхание. Нормальная частота дыханияв покое у взрослых составляет 8—20 дыхательных циклов в минуту, у месячного ребенка — около 50, у 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_вдв норме со­ставляет 50—60% от величины ЖЕЛ (2—3 л).

Резервный объем выдоха(РО_выд)— максимальный объем воздуха, который человек может выдохнуть при максимально глубоком выдохе, сделанном после спокойного выдоха. В норме величина РО_ВЬ1Дсоставляет 20—35% от ЖЕЛ (1-1,5л).

Остаточный объем легких(ООЛ) — воздух, остающийся в дыхательных путях и легких после максимального глубокого выдоха. Его величина составляет 1 — 1,5 л (20—35% от ОЕЛ). У лиц пожилого возраста величина ООЛ нарастает из-за уменьшения эластической тяги легких, проходимости бронхов, снижения силы дыхательных мышц и подвижности грудной клетки.

В газообмене принимает участие не весь атмосферный воз­дух, поступающий в дыхательную систему при вдохе, а лишь тот, который доходит до альвеол, имеющих достаточный уро­вень кровотока в окружающих их капиллярах. В связи с этим выделяют так называемое мертвое пространство.

Анатомическое мертвое пространство (АМП)- это объем воздуха, находящийся в дыхательных путях до уровня респираторных бронхиол (на этих бронхиолах уже имеются альвеолы ивозможен газообмен). Величина АМП составляет 140—260 мл изависит от особенностей конституции человека (при решении задач, в которых необходимо использовать АМП,а величина его не указана, принимают АМП равное 150 мл).

Физиологическое мертвое пространство(ФМП) объем атмосферного воздуха, поступающий вдыхательные пу­ти и легкие и не принимающий участие в газообмене. ФМП больше анатомического мертвого пространства, так как вклю­чает его как составную часть. Кроме воздуха, находящегося вдыхательных путях, в состав ФМП входит воздух, поступаю­щий в легочные альвеолы, но не обменивающийся газами с кровью из-за отсутствия или нарушения кровотока в этих альвеолах (для этого воздуха иногда применяется названиеальвеолярное мертвое пространство).В норме величина функционального мертвого пространства составляет 20—35% от величины дыхательного объема. Возрастание этой вели­чины свыше 35% может свидетельствовать о ряде опасных заболеваний.

В медицинской практике важно учитывать фактор мертвого пространства при конструировании приборов для дыхания (высотные полеты, подводное плавание, противогазы), прове­дении ряда диагностических и реанимационных мероприятий. Придыхании через трубки, маски, шланги к дыхательной сис­теме человека подсоединяется дополнительное мертвое про­странство и при большом его объеме, несмотря на возрастание глубины дыхания, вентиляция альвеол атмосферным воздухом может стать недостаточной.

Минутный объем дыхания(МОД) — объем воздуха, про­ходящий через легкие за 1 мин. Для определения МОД доста­точно знать глубину (ДО) и частоту (ЧД) дыхания:

МОД = ДОЧД.

В покое МОД составляет 4—6 л/мин. Этот показатель час­то называют также вентиляцией легких(следует отличать от альвеолярной вентиляции).

Альвеолярная вентиляция(АВ) — объем атмосферного воздуха, поступающий в легочные альвеолы за 1 мин. Для рас­чета альвеолярной вентиляции надо знать величину мертвого пространства (МП). Если она не определена эксперименталь­но, то для расчета берут МП = 150 мл. Для расчета альвеоляр­ной вентиляции можно пользоваться формулой

АВ = (ДО — МП) ЧД.

Например, если глубина дыхания у человека 650 мл, а час- ^т°та дыхания 12 в 1 мин, то АВ = (650 - 150) 12 = 6000 мл.

Максимальная вентиляция легких(МВЛ) — максималь­ный объем воздуха, который может быть провентилирован че­рез легкие человека за 1 мин.MBJ1 может быть определена при произвольной гипервентиляции в покое (дышать макси­мально глубоко и часто в покое допустимо не более 15 с). С по­мощью специальной техники можно определить МВЛ во вре­мя выполнения интенсивной физической работы. В зависи­мости от конституции и возраста человека норма МВЛ нахо­дится в границах 40— 170 л/мин.

Потоковые показатели внешнего дыхания.Кроме легочных объемов и емкостей, а также показателей вентиля­ции легких в оценке состояния дыхательной системы имеют значение так называемые потоковые показателивнешнего дыхания. Простейшим методом определения одного из них - пиковой объемной скорости выдоха (ПОС), является пикфлоу- метрия. Пикфлоуметры — простые и вполне доступные по сто­имости приборы. Многие пациенты с заболеваниями дыха­тельных путей приобретают их для домашнего пользования.

Пиковая объемная скорость выдоха(ПОС) — макси­мальная объемная скорость потока выдыхаемого воздуха, до­стигнутая в процессе выдоха форсированной жизненной ем­кости легких.

В условиях медицинского стационара все большее распро­странение получают пневмотахографы с компьютерной обработ­кой получаемой информации. Приборы подобного типа позволя­ют на основе непрерывной регистрации объемной скорости воздушного потока в ходе выдоха форсированной жизненной емкости рассчитать до 30 показателей внешнего дыхания. Чаще всего определяются: ПОС, максимальные объемные скорости воздушного потока в момент вьщоха, 25, 50, 75 % ФЖЕЛ, назы­ваемые соответственно показателями МОС25, МОС50, МОС75.

Популярно также определение объема форсированного выдоха за вре­мя, равное 1 с — ФЖЕЛ1. На основе этого показателя рассчитывается тест Тиффно — выраженное в процентах отношение ФЖЕЛ1 к ЖЕЛ. Регистрируется также кривая, отражающая изменение объемной скорости воздушного потока в процессе форсированного выдоха (рис. Ю.З). При этом по вертикали отображается объемная скорость (л/с), по гори- зонтали — процент выдыхаемой ФЖЕЛ. На таком графике вершина кри­вой указывает величину ПОС, проекция момента выдоха 25 % ФЖЕЛ на кривую характеризует МОС25, проекция 50% и 75% ФЖЕЛ соответ­ствует величинам МОС50 и МОС75. Диагностическую значимость имеют

только отдельные точки, но и весь ход кривой. Ее часть, соответствую­щая 0—25% выдыхаемой ФЖЕЛ, отражает проходимость для воздуха _крупных бронхов, трахеи и верхних дыхательных путей, участок от 50 до 85% ФЖЕЛ — проходимость дистальных бронхов и бронхиол. Прогиб на _нисходяшем участке кривой в области выдоха 75-85% ФЖЕЛ (рис. 10.3) указывает на снижение проходимости мелких бронхов и бронхиол.

Перечисленные объемные и потоковые показатели используются для заключения о состоянии системы внешнего дыхания. В диагностических системах используются четыре варианта первичной характеристики со­стояния системы внешнего дыхания: норма, обструктивные нарушения, рестриктивные нарушения, смешанные нарушения (сочетание обструк- тивных и рестриктивных нарушений).

Для большинства потоковых и объемных показателей внешнего ды­хания отклонения их величины от должного (расчетного) значения более чем на 20% считаются выходящими за пределы нормы.

Обструктивные нарушения — это увеличение аэродинамического сопротивления дыхательных путей для воздушного потока. Вместо этого определения часто применяется трактовка: обструктивные нарушения — это снижение проходимости дыхательных путей. Такие нарушения могут происходить из-за повышения тонуса гладких мышц нижних дыхательных путей, наличия гипертрофии слизистых оболочек, скопления слизи, гноя, наличия опухолей, нарушения регуляции проходимости верхних дыха­тельных путей и других факторов.

О наличии обструктивных изменений системы внешнего дыхания су­дят по снижению: ПОС, ФЖЕЛ,, МОС₂₅, МОС₅₀, МОС₇₅, МОС₂₅_75, МОС₇5_₈5, величины теста Тиффно и МВЛ. Показатель теста Тиффно в норме составляет 70—85%, снижение его до 60% расценивается как умеренное нарушение, а до 40% — как резко выраженное нарушение 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. Это может про­исходить из-за снижения растяжимости легких, наличия спаек, скопле­ния в плевральной полости жидкости, гноя, крови.

Наличие рестриктивных изменений системы внешнего дыхания опре­деляют по снижению ЖЕЛ (не менее 20% от должной величины) и Уменьшению МВЛ (неспецифический показатель), а также по снижению Растяжимости легких и (в ряде случаев) по возрастанию (более 85%) по­казателя индекса Тиффно. При рестриктивных нарушениях уменьшают- ^Ся общая емкость легких, функциональная остаточная емкость и оста- ^Точный объем.

Заключение о смешанных (обструктивных и рестриктивных) наруше­ниях системы внешнего дыхания делается при одновременном наличии снижения вышеперечисленных потоковых и объемных показателей.

Работа дыхания.Для осуществления вентиляции легких необходимо затрачивать работу. Она выполняется за счет си­лы сокращения мышц и расходуется на преодоление: 1) элас­тических сопротивлений легких и грудной клетки — 60—80% от всех затрат, 2) динамических (вязкостных) сопротивлений (до 80% этих сопротивлений создается сопротивлением дыха­тельных путей потоку воздуха и до 20% — вязкостным сопро­тивлением тканей, связанным с их деформацией), 3) иннерци- онных сопротивлений (затраты энергии на ускорение движе­ния тканейгрудной и органовбрюшной полости— 1 —3 % всех энергетических затрат).

Затраты кислорода на спокойное дыхание составляют 2- 5% от общего потребления кислорода. При усиленном дыха­нии эти затраты могут увеличиваться до 30%, а у людей с забо­леванием легких и дыхательных путей — до 60%.