Спирография

Спирография — метод графической регистрации дыхательных объемов, с помощью которого можно определить все выше перечисленные показатели легочной вентиляции. В настоящее время используются электронные приборы и компьютерные программы, которые позволяют графически зафиксировать и обработать объемы, потоки и скорости дыхательных маневров в самых разных режимах.

Пневмотахометрия

Пневмотахометрия — методика, позволяющая определить изменения объёмной скорости потока вдыхаемого и выдыхаемого воздуха на протяжении дыхательного цикла. К важным динамическим показателям относят также объёмную скорость форсированного вдоха и выдоха (в норме 5 -7 л/сек) и объемную скорость вдоха — выдоха при спокойном дыхании (в норме 300—500 мл/сек). Определяют показатели специальным прибором — пневмотахомстром. Скорость прохождения воздуха через бронхи отражает состояние бронхиальной проходимости; снижение скорости выдоха — признак бронхиальной обструкции. Скоростные показатели дыхания изображаю! графически путём построения кривых «поток—объем», каждая, из точек которой соответствует определённому проценту ФЖЁЛ. По оси ординат откладывают скорость потока воздуха (в литрах за секунду), по оси абсцисс — ОФВ (в процентах или литрах), пиковую и мгновенную объёмные скорости (МОС) потока в момент форсированного выдоха. При бронхиальной обструкции кривая смещена влево и имеет пологую конечную часть, при рестрикции лёгких она смешена вправо и по форме не отличается от нормальной.

Пневмография

Пневмография — запись дыхательных движений человека и животных. Пневмография широко применяется в экспериментальных и клинико-физиологических исследованиях для получения сведений о характере дыхательных движений, регуляции внешнего дыхания и его нарушениях при различных заболеваниях и патологических состояниях. Методические приёмы разнообразны; используемая аппаратура имеет 3 основных элемента: датчик, непосредственно воспринимающий дыхательные движения; устройство, передающее показания датчиков к регистрирующему аппарату; регистрирующая система. Обычно датчик, а иногда и всю установку называют пневмографом. Сигналы датчиков передаются к регистрирующей установке на большие расстояния с помощью радиосвязи — телепневмография. Пневмография не даёт количественной оценки вентиляции лёгких, поэтому её обычно дополняют спирометрией или спирографией, обеспечивающими регистрацию основных лёгочных объёмов, а также пневмотахографией — регистрацией объёмных скоростей воздуха, поступающего в лёгкие при вдохе и покидающего их при выдохе. Для исследования значения отдельных мышц в осуществлении дыхательных движений и анализа особенностей внешнего дыхания П. сочетают с электромиографией дыхательных мышц.

Пикфлуорометрия

Пикфлоуметрия — максимальный объем воздуха, выдыхаемый при форсированном выдохе. Измеряется в литрах в минуту времени. Скорость потока выдыхаемого воздуха зависит от величины обструкции средних и крупных бронхов. Так как при астматических заболеваниях обструктивные процессы распространяются на крупные и средние бронхи, использование пикфлоуметрии облегчает диагностику и мониторинг бронхиальной астмы.

При хронических неспецифических заболеваниях легких обструкция возникает в более мелких бронхах, поэтому пикфлоуметрия при ХНЗЛ не является достоверным методом диагностики и мониторинга заболевания.

Даже у одного и того же человека могут быть существенные расхождения при показаниях пикфлоуметрии. Для каждого человека характерен свой дневной и ночной режим, Для определения различия между показателями днем и ночью используется вариационный тест. Помимо нормальных показателей пикфлоуметрии различают ситуации, которые связаны с развитием того или иного заболевания. С практической точки зрения, необходимо определить для каждого пациента его собственную норму. Это можно сделать, используя так называемые лучшие личные показатели пациента.

Функциональные пробы

Время, в течение которого человека может задержать дыхание, преодолевая желание вдохнуть, индивидуально. Оно зависит от возбудимости ЦНС, состояния аппарата внешнего дыхания, сердечно — сосудистой системы и системы крови. Длительность произвольной максимальной задержки дыхания используется в качестве функциональной пробы, характеризующей несколько систем организма.

Как известно, главным стимулятором дыхания является двуокись углерода. У здоровых людей время максимальной задержки дыхания после глубокого (но не максимального) вдоха (проба Штанге) составляет 40-60 сек, после спокойного выдоха (проба Генче) оно меньше 30-40 секунд. Эти показатели меняются при форсированном дыхании.

· Определение время максимальной задержки дыхания на вдохе и выдохе на фоне спокойного дыхания. После спокойного обычного выдоха испытуемый делает глубокий вдох или глубокий выдох и задерживает дыхание. Секундомером засечь время от момента задержки до момента его возобновления.

· Определение время максимальной задержки дыхания на вдохе и выдохе на фоне произвольного форсированного дыхания. Испытуемый в течение 1-2 минут дышит с наибольшей глубиной, но не частотой!

· Затем задерживают дыхание на максимальном вдохе или выдохе. Необходимо сделать несколько опытов и вычислить среднюю величину.

МЕТОДЫ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ ОБСТРУКТИВНЫХ НАРУШЕНИЙ ВЕНТИЛЯЦИИ

Обструктивные расстройства могут быть обнаружены как сложными методами изучения механики дыхания, так и с помощью простейших спирографических и волюмометрических тестов. Как следует из всего изложенного, при обструктивных нарушениях дыхания меняется величина различных легочных объемов, измеренная в динамике, т. е. в единицу времени. Повышенное сопротивление дыхательных путей сокращает динамические величины, хотя статические объемы и емкости могут сохраняться нормальными. Поэтому, при обструктивных нарушениях, остаточный объем легких (ООЛ) и показатель отношения ООЛ к общей емкости легких (ОЕЛ), как правило, увеличиваются; жизненная емкость легких (ЖЕЛ) обычно уменьшена, а дыхательный объем (ДО) смещен в сторону резервного объема вдоха.

Для обструктивных расстройств весьма характерно снижение динамических объемов легких – объема форсированного выдоха и максимальной вентиляции легких. Эти изменения могут быть использованы в качестве простейших функциональных тестов для установления нарушений бронхиальной проходимости в случае сохранения статических объемов легких: ДО, ООЛ, ЖЕЛ.

Основное место в клинической практике определения нарушений бронхиальной проходимости занимает форсированная спирометрия. Для ее осуществления необходимо определить два показателя: объем односекундного форсированного выдоха и ЖЕЛ. Многочисленные экспериментальные и клинические исследования свидетельствуют о том, что в наибольшей зависимости от прилагаемого усилия для осуществления выдоха находится скорость воздушного потока в начале форсированного выдоха. Именно поэтому принято определять объем газа, выдыхаемый за первую секунду форсированного выдоха (ОФВ1). Этот показатель часто выражают в процентах от ЖЕЛ (ФЖЕЛ1), так называемый индекс Тиффно. Снижение этого отношения до величины 70 % и менее однозначно свидетельствует о нарушении проходимости дыхательных путей.

На сегодняшний день наиболее употребимы в клинической практике две скрининговые методики динамических потоковых проб: пикфлоуметрия и пневмотахометрия. Пикфлоуметры – это портативные измерители потока, основанные на принципе преодоления дыхательным потоком пружины цилиндра, который связан с указательной стрелкой. Значение в виде максимального воздушного потока в л/мин считываются непосредственно со шкалы прибора. Пневмотахометрия основана на дифференциальной манометрии перепадов давления в трубке Флейша, представляющей собой цилиндр, разделенный диафрагмой определенного сечения. Значения дыхательного потока отсчитываются по шкале прибора в л/сек.

Для выявления роли бронхоспазма в развитии обструктивного типа патологии, характеризующегося снижением индекса Тиффно, проводят пробу с различными бронхолитическими средствами (эуфиллином, адреналином, эфедрином и др.) или фармакологическую провокацию с бронхосужавающими препаратами (матахолин, бета-адреноблокаторы). ФЖЕЛ1 регистрируется до и после введения этих препаратов. Возрастание данного показателя после введения бронхолитика указывает на наличие явлений бронхоспазма. Снижение потоковых показателей после провокации, указывает на возможное происхождение бронхоспазма.

Наиболее точно обструктивные нарушения дыхания выявляются тестами механики дыхания. Показатели механики дыхания определяется методом пневмотахографии, когда в ходе дыхательного цикла синхронно регистрируют изменения объемной скорости дыхания, внутрипищеводного, внутриальвеолярного давления. Специальными интеграторами пневмотахограмма может быть преобразована в спирограмму, а с помощью ротового и пищеводного манометров можно регистрировать транспульмональное, трансторакальное, трансальвео­лярное давление и др. На сегодня наиболее точным методом регистрации биомеханики дыхания является плетизмография тела пациента.

К Рестриктивным нарушениям (от лат. restrictio – ограничение) дыхания относят гиповентиляционные расстройства, возникающие вследствие ограничения расправления легких. Выделяют две группы факторов, приводящих к ограничительным нарушениям вентиляции легких:

Патогенетическую основуЛегочной формы рестриктивных расстройств составляет увеличение эластического сопротивления легких. Величина этого сопротивления зависит от растяжимости паренхимы легких. Под растяжимостью понимают изменения объема легких на единицу изменения траспульмонального давления (норма – 250 – 300 мл/см. вод. ст.). Работа по преодолению эластического сопротивления в целом прямо пропорциональна дыхательному объему: чем больше растягиваются легкие, тем больше прилагаемое усилие для их расправления.

Этиология. Рестриктивный легочный тип расстройств наблюдается, например, при обширных пневмониях, пневмофиброзе, ателектазах, интерстициальных отеках легких, избыточном тонусе гладких межальвеолярных мышц и др.

Патогенез. Диффузное межальвеолярное и перибронхиальное разрастание соединительной ткани, нередко сопровождающее эти формы патологии, вызывает уменьшение способности легких растягиваться во время инспирации. Вследствие этого, существенно раздражаются ирритантные и юкстаальвеолярные капиллярные рецепторы легких, которые как Вы помните, обеспечивают функцию торможения тормозных постинспираторных нейронов дыхательного центра, т. е. увеличивают центрально-инспираторную активность. При этом значительно усиливается экспираторно-облегчающий рефлекс Геринга-Брейера и, как следствие – глубина вдохов уменьшается, а частота дыхания увеличивается за счет преимущественного укорочения выдоха – это так называемое «короткое» рестриктивное (или поверхностное) дыхание.

Большое значение в развитии данного типа расстройств имеет дефицит сурфактанта – антиателектатического фактора легочного происхождения, состоящего из комплекса высокомолекулярных поверхностно-активных веществ липопротеидной природы. Молекулы различных сурфактантных веществ имеют, по крайней мере, две характерные черты:

– длинные углеводородные цепи, направленные кнаружи и обеспечивающие создание несмачиваемой (гидрофобной) поверхности;

– четвертичный ион азота с положительным зарядом, активно соединяющийся с любой отрицательно заряженной поверхностью, например, с легочной мембраной.

Повреждающее действие на сурфактантную систему легких оказывают хлор, табачный дым, этиловый спирт, кислород в повышенных концентрациях, ионизирующая радиация, многие микроорганизмы, в том числе вирус гриппа, нарушения легочной микрогемодинамики и др.

Рестриктивные расстройства дыхания внелегочного происхождения могут быть следствием сдавления всего тела, вызванного воздействиями механического характера (сдавление одеждой или предметами производственного оснащения, тяжелыми предметами, землей, песком и т. п. при различных катастрофах), либо возникают вследствие ограничения экскурсий грудной клетки при больших плевральных выпотах, гемо — и пневмотораксе и других патологических процессах, ведущих к компрессии легочной ткани и нарушению расправления альвеол при вдохе.

Напомню, что пневмоторакс возникает из-за попадания воздуха в плевральную полость и бывает первичным (спонтанным) – например, кисты бронхов, сообщающиеся с плевральной полостью, и вторичным (опухоли, туберкулез), травматического и искусственного происхождения, а по механизму – открытый, закрытый и клапанный.

Гидроторакс – экссудативный плеврит (асептическое воспаление, затем – гнойный плеврит, при отеках – транссудативный плеврит).

Гемоторакс – ранения грудной клетки, опухоли плевры с распадом и эррозией сосудов.

Нарушения дыхательных экскурсий в виде поверхностного учащенного дыхания наблюдаются также в связи с чрезмерным окостенением реберных хрящей и малой подвижностью связочно-суставного аппарата грудной клетки.

Механизм. В механизме развития поверхностного дыхания при рестриктивных расстройствах определенное значение имеют рефлексы с рецепторов плевры и грудной стенки. В частности, раздражение рецепторов плевры, повышает тонус ретикулярной формации ствола мозга, вызывает стимуляцию ранне-инспираторных нейронов за счет парабрахиальных ядер, что влечет тахипноэ за счет укорочения вдоха. Ограничение дыхательных экскурсий может быть также результатом рефлекторных влияний с ноцерецепторов плевры при ее раздражении, например, плевральным выпотом.

Методы функциональной оценки. Наиболее точно рестриктивные нарушения дыхания оцениваются методами изучения механики дыхания, которые мы рассмотрели выше. Для гиповентиляционных нарушений рестриктивного типа характерно уменьшение ООЛ, ЖЕЛ, а также других легочных объемов и емкостей. Наибольшую диагностическую ценность для выявления рестриктивных расстройств имеет измерение ЖЕЛ. По уменьшению ЖЕЛ определяют степень выраженности рестриктивных нарушений, так как этот показатель непосредственно характеризует пределы возможного расправления легких.

Нарушения регуляции дыхания.

Диффузионные и вентиляционно-перфузионные расстройства.

Патология легочного кровообращения.

Нарушения метаболических функций легких

Спросите доктора!

Болезни, консультации, диагностика и лечение

Функция внешнего дыхания: методы исследования

Исследование функции внешнего дыхания (ФВД) – одно из основных направлений инструментальной диагностики пульмонологических заболеваний. Оно включает такие методы, как:

В более узком смысле под исследованием ФВД понимают два первых метода, осуществляемых одновременно с помощью электронного аппарата – спирографа.

В нашей статье мы поговорим о показаниях, подготовке к перечисленным исследованиям, интерпретации полученных результатов. Это поможет пациентам с заболеваниями органов дыхания сориентироваться в необходимости той или иной диагностической процедуры и лучше понять полученные данные.

Немного о нашем дыхании

Дыхание –жизненный процесс, в результате которого организм из воздуха получает кислород, необходимый для жизни, и выделяет углекислый газ, образующийся при обмене веществ. Дыхание имеет такие этапы: внешнее (с участием легких), перенос газов эритроцитами крови и тканевое, то есть обмен газами между эритроцитами и тканями.

Перенос газов исследуют с помощью пульсоксиметрии и анализа газового состава крови. Об этих методах мы тоже немного поговорим в нашей теме.

Исследование вентиляционной функции легких доступно и проводится практически повсеместно при болезнях органов дыхания. Оно основано на измерении легочных объемов и скорости воздушных потоков при дыхании.

Дыхательные объемы и емкости

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – наибольший объем воздуха, выдыхаемый после самого глубокого вдоха. Практически этот объем показывает, сколько воздуха может «поместиться» в легкие при глубоком дыхании и участвовать в газообмене. При уменьшении этого показателя говорят о рестриктивных нарушениях, то есть уменьшении дыхательной поверхности альвеол.

Функциональная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ) измеряется как и ЖЕЛ, но только во время быстрого выдыхания. Ее величина меньше ЖЕЛ за счет спадения в конце быстрого выдоха части воздухоносных путей, в результате чего некоторый объем воздуха остается в альвеолах «невыдохнутым». Если ФЖЕЛ больше или равна ЖЕЛ, пробу рассматривают как неверно выполненную. Если ФЖЕЛ меньше ЖЕЛ на 1 литр и больше, это говорит о патологии мелких бронхов, которые спадаются слишком рано, не давая воздуху выйти из легких.

Во время выполнения маневра с быстрым выдохом определяют и другой очень важный параметр – объем форсированного выдоха за 1 секунду (ОФВ1). Он снижается при обструктивных нарушениях, то есть при препятствиях для выхода воздуха в бронхиальном дереве, в частности, при хроническом бронхите и тяжелой бронхиальной астме. ОФВ1 сравнивают с должной величиной или используют его отношение к ЖЕЛ (индекс Тиффно).

Снижение индекса Тиффно менее 70% говорит о выраженной бронхиальной обструкции.

Определяется показатель минутной вентиляции легких (МВЛ) – количество воздуха, пропускаемое легкими при максимально быстром и глубоком дыхании за минуту. В норме оно составляет от 150 литров и больше.

Исследование функции внешнего дыхания

Оно используется для определения легочных объемов и скоростей. Дополнительно нередко назначаются функциональные пробы, регистрирующие изменения этих показателей после действия какого-либо фактора.

Показания и противопоказания

Исследование ФВД проводится при любых болезнях бронхов и легких, сопровождающихся нарушением бронхиальной проходимости и/или уменьшением дыхательной поверхности:

Исследование противопоказано в следующих случаях:

дети младше 4 – 5 лет, которые не могут правильно выполнить команды медсестры; острые инфекционные заболевания и лихорадка; тяжелая стенокардия, острый период инфаркта миокарда; высокие цифры артериального давления, недавно перенесенный инсульт; застойная сердечная недостаточность, сопровождающаяся одышкой в покое и при незначительной нагрузке; психические нарушения, не позволяющие правильно выполнить инструкции.

Как проводится исследование

Процедура проводится в кабинете функциональной диагностики, в положении сидя, желательно утром натощак или не раньше чем через 1,5 часа после еды. По назначению врача могут быть отменены бронхолитические лекарства, которые постоянно принимает пациент: бета2-агонисты короткого действия – за 6 часов, бета-2 агонисты продленного действия – за 12 часов, длительно действующие теофиллины – за сутки до обследования.

Исследование функции внешнего дыхания

Нос пациенту закрывают специальным зажимом, чтобы дыхание осуществлялось только через рот, с помощью одноразового или стерилизуемого мундштука (загубника). Обследуемый дышит некоторое время спокойно, не заостряя внимания на процессе дыхания.

Затем пациенту предлагают сделать спокойный максимальный вдох и такой же спокойный максимальный выдох. Так оценивается ЖЕЛ. Для оценки ФЖЕЛ и ОФВ1 пациент делает спокойный глубокий вдох и как можно быстрее выдыхает весь воздух. Эти показатели записываются трижды с небольшим интервалом.

В конце исследования проводится довольно утомительная регистрация МВЛ, когда пациент в течение 10 секунд дышит максимально глубоко и быстро. В это время может возникнуть небольшое головокружение. Оно не опасно и быстро проходит после прекращения пробы.

Многим больным назначаются функциональные пробы. Самые распространенные из них:

проба с сальбутамолом; проба с физической нагрузкой.

Менее часто назначается проба с метахолином.

При проведении пробы с сальбутамолом после регистрации исходной спирограммы пациенту предлагают сделать ингаляцию сальбутамола – бета2 агониста короткого действия, расширяющего спазмированные бронхи. Спустя 15 минут исследование повторяют. Также можно применять ингаляцию М-холинолитика ипратропия бромида, в этом случае повторно исследование проводят через 30 минут. Введение можно осуществлять не только с помощью дозированного аэрозольного ингалятора, но в некоторых случаях с использованием спейсера или небулайзера.

Проба считается положительной при увеличении показателя ОФВ1 на 12% и больше при одновременном увеличении его абсолютного значения на 200 мл и больше. Это означает, что выявленная исходно бронхиальная обструкция, проявившаяся снижением ОФВ1, является обратимой, и после ингаляции сальбутамола проходимость бронхов улучшается. Это наблюдается при бронхиальной астме.

Если при исходно сниженном показателе ОФВ1 проба отрицательная, это говорит о необратимой бронхиальной обструкции, когда бронхи не реагируют на расширяющие их лекарства. Такая ситуация наблюдается при хроническом бронхите и нехарактерна для астмы.

Если же после ингаляции сальбутамола показатель ОФВ1 уменьшился, это парадоксальная реакция, связанная со спазмом бронхов в ответ на ингаляцию.

Наконец, если проба положительная на фоне исходного нормального значения ОФВ1, это говорит о гиперреактивности бронхов или о скрытой бронхиальной обструкции.

При проведении теста с нагрузкой пациент выполняет упражнение на велоэргометре или беговой дорожке 6 – 8 минут, после чего проводят повторное исследование. При снижении ОФВ1 на 10% и больше говорят о положительной пробе, которая свидетельствует об астме физического усилия.

Для диагностики бронхиальной астмы в пульмонологических стационарах используется также провокационная проба с гистамином или метахолином. Эти вещества вызывают спазм измененных бронхов у больного человека. После ингаляции метахолина проводят повторные измерения. Снижение ОФВ1 на 20% и больше свидетельствует о гиперреактивности бронхов и о возможности бронхиальной астмы.

Как интерпретируются результаты

В основном на практике врач функциональной диагностики ориентируется на 2 показателя – ЖЕЛ и ОФВ1. Чаще всего их оценивают по таблице, предложенной Р. Ф. Клемент и соавторами. Приводим общую таблицу для мужчин и женщин, в которой даны проценты от нормы: