Рестриктивный тип вентиляционных нарушений

 Рестриктивные нарушения вентиляции характеризуются ограничением наполнения легких воздухом (снижением ЖЕЛ). При фиброзе легких увеличение легочной эластической отдачи увеличивает движущее давление экспираторного потока от альвеол к ротовой полости. Форма кривой поток - объем изменяется - становится высокой и узкой (см. рис. 5-74, III). Пиковая объемная скорость обычно остается нормальной, после пика наблюдается быстрое линейное снижение потока до достижения ООЛ. Форма кривой может и не изменяться: быть пропорционально уменьшенной копией должной кривой (например, при пневмонэктомии).

 Для диагностики рестриктивных нарушений недостаточно спирометрического исследования, необходимо также выполнить измерение легочных объемов.

МАКСИМАЛЬНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ ЛЕГКИХ

 При измерении максимальной вентиляции легких (МВЛ) определяют максимальный объем воздуха, который может быть перемещен за 1 мин. Во время исследования пациенту необходимо дышать так часто и глубоко, как только он может. Время выполнения теста обычно составляет 15 с, за исключением процедуры определения максимальной поддерживаемой вентиляции легких, когда время проведения исследования составляет до 4 мин. В последнем случае вдыхаемый газ должен содержать углекислоту для предотвращения гипокапнии. Частота дыхания при измерении МВЛ не стандартизована. Максимальные результаты обычно регистрируют при частоте дыхания 70 - 120 в минуту, однако частота не оказывает существенного влияния на полученные результаты [28]. Тем не менее следует указать, при какой частоте дыхания было проведено измерение, например МВЛ90.

 Результаты измерения существенно зависят от прилагаемого усилия и желания пациента. Несмотря на это, измерение МВЛ оказывается полезным при определенных обстоятельствах. При нейромышечных и неврологических заболеваниях, а также при выраженных вентиляционных нарушениях происходит снижение МВЛ. У пациентов с обструктивными нарушениями снижение МВЛ более выраженное по сравнению с рестриктивными нарушениями, поскольку при снижении объема легких частое поверхностное дыхание компенсирует нарушения вентиляции.

 МВЛ хорошо коррелирует с тяжестью одышки и физической работоспособностью. Кроме того, максимальная поддерживаемая вентиляция легких позволяет оценить выносливость дыхательных мышц, что помогает выявить ранние признаки утомления дыхательных мышц [29]. Такое исследование следует проводить с особой осторожностью у пациентов с миастенией, у которых возможно развитие дыхательной недостаточности.

 МВЛ в настоящее время все больше вытесняется показателем ОФВ₁: эмпирически было установлено, что МВЛ примерно в 35 раз больше ОФВ₁.

ИЗМЕРЕНИЕ ЛЕГОЧНЫХ ОБЪЕМОВ

 Под термином «измерение легочных объемов», как правило, подразумевают измерение статических легочных объемов, наиболее важными из которых являются жизненная емкость легких (ЖЕЛ или в международной аббревиатуре - VC), остаточный объем легких (ООЛ или RV) и общая емкость легких (ОЕЛ или TLC). Анализ легочных объемов дает важную клиническую информацию.

 Общая емкость легких может быть представлена как сумма нескольких легочных объемов и емкостей (рис. 5-77). Обычно выделяют четыре легочных объема: резервный объем вдоха (РОвд или IRV), дыхательный объем (ДО или VT), резервный объем выдоха (РОвыд или ERV) и ООЛ. Емкости легких представляет собой сумму двух и более легочных объемов. Выделяют следующие емкости: ЖЕЛ, емкость вдоха (Евд или IC), функциональная остаточная емкость (ФОЕ или FRC) и ОЕЛ.

 path: pictures/0577.png

 Рис. 5-77. Схематическое изображение статических легочных объемов и емкостей. Объемы легких: РОвд - резервный объем вдоха, ДО - дыхательный объем, РОвыд - резервный объем выдоха, ООЛ - остаточный объем легких. Емкости легких представляет собой сумму легочных объемов: ЖЕЛ - жизненная емкость легких, Евд - емкость вдоха, ФОЕ - функциональная остаточная емкость, ОЕЛ - общая емкость легких.

 Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) - объем воздуха, который можно выдохнуть при полном выдохе после максимального вдоха. Измерение ЖЕЛ может быть проведено одним из нижеследующих способов:

 1.ЖЕЛвд: измерение производится пациенту в расслабленном состоянии. После полного выдоха делается максимально глубокий вдох.

 2.ЖЕЛвыд: измерение производится в аналогичной манере из состояния максимально глубокого вдоха до полного выдоха.

 3.Двустадийная ЖЕЛ: ЖЕЛ определяется в два этапа как сумма емкости вдоха и резервного объема выдоха.

 Для определения жизненной емкости легких рекомендуется измерять ЖЕЛвд; если же это невозможно, то в качестве альтернативы может быть использован показатель ЖЕЛвыд. Двустадийная ЖЕЛ не рекомендуется для рутинного использования; однако ее определение иногда может быть полезным при обследовании больных с тяжелой одышкой.

 У здоровых лиц разница между ЖЕЛ и ФЖЕЛ минимальна. У больных с экспираторным ограничением воздушного потока маневр ФЖЕЛ может приводить к перекрытию дыхательных путей и ФЖЕЛ может быть значительно ниже, чем ЖЕЛ [15]. ЖЕЛ в норме составляет приблизительно 70% ОЕЛ и включает в себя ДО, РОвд и РОвыд.

 Дыхательный объем (ДО) - объем газа, который вдыхается и выдыхается во время дыхательного цикла при спокойном дыхании. Его следует рассчитывать как среднее значение после регистрации по меньшей мере шести дыхательных циклов. Окончание фазы вдоха называют конечно-инспираторным уровнем, окончание фазы выдоха называют конечно-экспираторным уровнем.

 Резервный объем вдоха (РОвд) - максимальный объем воздуха, который можно вдохнуть после обычного среднего спокойного вдоха (конечно-инспираторного уровня).

 Резервный объем выдоха (РОвыд) - максимальный объем воздуха, который можно выдохнуть после спокойного выдоха (конечно-экспираторного уровня).

 Сумма ДО и РОвд в норме обычно составляет 60 - 70% ЖЕЛ, этот показатель называют емкостью вдоха (Евд).

 Остаточный объем легких (ООЛ) - объем воздуха, который остается в легких по окончании полного выдоха. Из всех вышеперечисленных объемов только ООЛ не может быть измерен непосредственно. Он рассчитывается путем вычитания РОвыд из ФОЕ: ООЛ=ФОЕ - РОвыд, или ООЛ=ОЕЛ - ЖЕЛ. Последний способ более предпочтителен.

 Измерение ООЛ имеет большую клиническую значимость. Снижение ООЛ может быть единственным физиологическим отклонением у пациентов с заболеваниями грудной клетки (скелетная деформация, фиброторакс) или патологией внутренних органов (застойная сердечная недостаточность, саркоидоз, инфекционные заболевания). Повышение ООЛ часто встречается у пациентов с обструктивными заболеваниями легких, у которых из-за отека бронхиальной стенки, сокращения гладкой мускулатуры, воспалительной клеточной инфильтрации увеличивается время выдоха, что препятствует опустошению альвеол, возникают так называемые «воздушные ловушки». Увеличивается и ОЕЛ (объем воздуха в легких по окончании полного вдоха). Однако на начальных этапах заболевания ОЕЛ может быть в пределах нормальных значений.

 При рестриктивных нарушениях отмечается снижение ОЕЛ. ОЕЛ рассчитывается двумя способами: ОЕЛ=ООЛ+ЖЕЛ или же ОЕЛ=ФОЕ+Евд. Последний способ более предпочтителен.

 Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) - объем воздуха в легких и дыхательных путях после спокойного выдоха. ФОЕ также называют конечным экспираторным объемом. ФОЕ - это объем, при котором эластическая отдача легких уравновешена эластической отдачей грудной клетки, направление же их противоположно друг другу. На уровне ФОЕ дыхательная система находится в покое. ФОЕ =

 РОвыд + ООЛ и в норме обычно составляет 40 - 50% ОЕЛ. При снижении эластической отдачи легких (например, при эмфиземе) ФОЕ увеличивается, и, наоборот, при увеличении эластической отдачи (например, при легочном фиброзе) -

 ФОЕ снижается.

 Измерение ФОЕ является определяющим этапом при оценке легочных объемов. Существует несколько методов для определения ФОЕ. Самыми распостраненными являются метод разведения газов (метод газовой дилюции) и бодиплетизмографический метод. У здоровых лиц эти методики позволяют получать близкие результаты [30 - 33].

МЕТОДЫ РАЗВЕДЕНИЯ ГАЗОВ

 Методы разведения газов могут быть разделены на методы, основанные на разведении (обычно с использованием гелия) и вымывании (обычно азот) инертных индикаторных газов, с использованием закрытой или открытой систем, с большим числом дыханий или с одиночным вдохом. Методы разведения газов широко применяются из-за простоты методики и относительной дешевизны оборудования.

МЕТОД ВЫМЫВАНИЯ АЗОТА

 Метод вымывания азота основан на простом принципе сохранения масс. Для вымывания азота используют открытый контур. Легкие содержат неизвестный объем газа, концентрация азота в котором приблизительно 80%. Пациент присоединяется к системе в конце спокойного выдоха и дышит 100% кислородом. Выдыхаемый газ собирается до тех пор, пока весь азот не будет вымыт из легких. Измеряется совокупный объем выдыхаемого воздуха и концентрация азота и, таким образом, можно вычислить неизвестный исходный объем:

 N₂1xV1 = N₂2xV2,

 где N₂1 - концентрация азота на уровне ФОЕ в начале исследования, N₂2 - концентрация азота в выдыхаемом газе, V1 - ФОЕ, V2 - общий объем газа в течение всего исследования.

 В клинической практике во время исследования концентрация азота не опускается ниже 1% [34] и процедура занимает приблизительно 7 мин. Анализируя наклон изменения концентрации азота, можно оценить неравномерность вентиляции легких [35]. У пациентов с тяжелым нарушением бронхиальной проводимости или эмфиземой истинное значение ФОЕ при измерении этим методом занижается, поскольку вдыхаемый газ не проникает в гиповентилируемые и невентилируемые пространства. Для того чтобы более точно оценить ФОЕ, у таких пациентов время исследования необходимо увеличить (до 15 - 20 мин), однако длительный период исследования утомителен для пациентов и, кроме того, у некоторых из них дышание 100% кислородом может угнетать дыхательный центр. Метод технически сложен (необходима тщательная синхронизация сигналов потока и концентрации азота), чувствителен к утечке в дыхательном контуре (особенно в ротовой полости) [36]. Чтобы избежать завышения ФОЕ вследствие элиминации азота из крови и тканей (приблизительно 30 мл/мин) необходимо произвести соответствующую коррекцию.

МЕТОД РАЗВЕДЕНИЯ ГЕЛИЯ

 Наиболее широко используемый метод определения ФОЕ, рекомендуемый для рутинного использования, основан на установлении равновесия газа в легких с известным объемом газа (V1), содержащего гелий (He1-концентрация гелия известна) [37, 38].

 Количество гелия = He1xV1 (1)

 Пациент соединяется с закрытой системой в конце спокойного выдоха и дышит этой газовой смесью до установления гелиевого равновесия (He2) в спирометре и легких (приблизительно 5 мин).

 Количество гелия = He2x(V1+ФОЕ) (2)

 ФОЕ = (He1 - He2)xV1/He2.

 Газовый анализатор обычно основан на принципе теплопроводности и обладает линейностью. Воздушный поток через датчик гелия должен быть постоянным и составлять не менее 200 мл/мин для обеспечения адекватного времени ответа в большинстве анализаторов. Концентрация гелия регистрируется каждые 15 с,

 равновесие достигается при изменении концентрации менее 0,02% за 30 с. Дыхательный контур должен включать в себя поглотители, высушивающие газ и элиминирующие СО₂. Для поддержания стабильного объема в системе легкие - спирометр вместо удаленного СО₂ добавляется кислород (вручную или автоматически). Это позволяет пациенту дышать в контуре продолжительное время до достижения гелиевого равновесия (приблизительно 5 мин). У больных с обструктивными нарушениями, как и при использовании метода вымывания азота, ФОЕ, вычисленная этим методом, может быть занижена. Ошибки измерения могут также возникнуть из-за утечки в дыхательном контуре и нелинейности анализатора гелия.

 На практике пациенты не всегда подключаются к контуру спирометра точно по достижению среднего конечно-экспираторного уровня, следовательно, объем легких не равняется ФОЕ. Кроме того, объем системы легкие-спирометр может изменяться во время теста (если пациент не находится в состоянии покоя в начале исследования и ФОЕ постепенно снижается). Для исправления этих ошибок следует произвести коррекцию ФОЕ.

ДРУГИЕ МЕТОДЫ РАЗВЕДЕНИЯ

 Метод вымывания азота при одиночном вдохе кислорода

 Объем легких (ОЕЛ) можно измерить путем вымывания азота после вдоха чистого кислорода, равного по объему ЖЕЛ [39]. У здоровых людей с минимальной неоднородностью вентиляции концентрация азота в выдыхаемой смеси будет чуть ниже альвеолярной концентрации азота. Поэтому данный метод занижает истинный объем легких в незначительной степени. У пациентов с ограничением воздушного потока занижение истинного легочного объема может быть довольно значительным вследствие неравномерности распределения вдыхаемого газа. Однако частичная коррекция в этом случае может быть произведена путем одновременной регистрации альвеолярного плато.

 Для измерения ОЕЛ существуют более простые и доступные методы, поэтому данный метод не рекомендуется для рутинного использования.

 Измерение диффузионной способности легких

 При измерении диффузионной способности легких для угарного газа (DLCO) методом однократного вдоха с задержкой дыхания можно измерить альвеолярный объем с помощью гелия, который служит инертным индикаторном газом [40, 41]. Данный метод занижает истинный легочный объем у больных с ограничением воздушного потока. Занижение в этом случае несколько меньше по сравнению с методом вымывания азота при одиночном вдохе кислорода, возможно, за счет растворения гелия путем диффузии во время задержки дыхания.

 Метод не рекомендуется для рутинного измерения ОЕЛ в клинической практике.

ОБЩАЯ БОДИПЛЕТИЗМОГРАФИЯ

 Бодиплетизмографический метод позволяет определить внутригрудной объем (ВГО) газа [42 - 45]. Главной особенностью этого метода является то, что пациент помещается внутрь измерительного устройства, которым является камера бодиплетизмографии (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. Внутригрудной 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 нагревания воздуха пациентом. Этот тип плетизмографов предназначен для измерения лишь небольших изменений объема, поскольку 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 плетизмографов позволяет измерять как небольшие, так и значительные изменения объема. Однако для достижения хорошего частотного ответа система должна обладать маленьким импедансом, что является технически 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 расширению 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.

 Наиболее универсальным способом является использование камеры постоянного объема. Как правило, измерение внутригрудного объема проводят в конце спокойного выдоха (на уровне ФОЕ).

ВНУТРИГРУДНОЙ ОБЪЕМ ГАЗА

 Метод измерения основан на законе Бойля: объем определенного количества газа при постоянной температуре изменяется обратно пропорционально давлению:

 PxV = constant, т.е. P1xV1 = P2xV2.

 В конце выдоха альвеолярное давление (Pальв) равняется атмосферному давлению, измеренному в ротовой полости (Pрот), потому что в этот момент отсутствует поток воздуха; V (внутригрудной объем газа) неизвестен. Когда дыхательные пути перекрываются на уровне ротовой полости, пациент делает попытки вдохов и выдохов. Газ, содержащийся в легких, попеременно сжимается и разрежается. При попытке вдоха объем грудной клетки увеличивается (ΔV), а давление внутригрудного газа снижается (ΔP): новый внутригрудной объем равен V2 = V1 + ΔV, новое давление P2 = P1 + ΔP. Изменения давления в ротовой полости регистрируются (P2). Поскольку колебания давления происходят с небольшой частотой, то изменения альвеолярного и ротового давления одинаковы: ΔPрот = ΔPальв. Соответственно:

 P1xV1 = P2xV2 = (P1 + ΔP)x(V1 + ΔV) = P1xV1 + P1xΔV + V1xΔP + ΔPxΔV.

 При небольших перепадах давления величиной ΔPxΔV можно пренебречь, поскольку она очень мала. Следовательно:

 P1xΔV = - V1xΔP;

 V1 = - P1xΔV/ΔP.

 Если закон Бойля применить к легкому, то отсюда вытекает:

 V_L = - PальвxΔV_L/ΔPальв,

 где: V_L - внутригрудной объем, а за альвеолярное давление принимается атмосферное давление (Pатм) минус давление водяного пара при температуре 37 ⁰;С (Pвод.п.), поскольку предполагается, что если газ насыщен влагой, то объем водяных паров остается постоянным (независимо от перепадов давления).

 При использовании камеры постоянного объема изменения легочного объема (ΔV_L) равны изменению объема камеры (ΔVк), которые можно вычислить по изменению давления в камере (ΔPк), умноженному на коэффициент, полученный при проведении калибровки (Ккалибровки). Окончательное уравнение имеет вид:

 V_L = (Pатм - Pвод.п.)xΔPкxКкалибровки/ΔPальв.

 При перекрытии дыхательных путей строится график зависимости ΔPрот от ΔVк, что позволяет вычислить ΔVк/ΔPрот = ΔV_L/ΔPальв (рис. 5-78) и измерить внутригрудной объем. Измеренный объем чуть выше ФОЕ, поскольку перекрытие дыхательных путей происходит не точно в конце выдоха. Для коррекции вводят поправочный коэффициент.

 path: pictures/0578.png

 Рис. 5-78. Графическое представление респираторных усилий при перекрытии дыхательных путей: изменение ротового давления (Y-ось) соответствует изменению объема в боди-камере (X-ось). Экспираторные усилия приводят к увеличению ротового давления и разрежению объема в камере, инспираторные усилия - с точностью наоборот. Угол наклона DVк/DPрот пропорционален внутригрудному объему (3,07 л). Эти кривые указывают на хорошее выполнение маневров, практически отсутствуют отклонения от линии наклона.

 Бодиплетизмография позволяет быстро провести несколько измерений ФОЕ. Это выгодно отличает бодиплетизмографию от методов вымывания азота или разведения гелия, поскольку повторные измерения в методах разведения газа можно проводить после определенного периода, необходимого для возвращения альвеолярного газа в исходное состояние. У больных с ХОБЛ интервал между исследованиями должен составлять 10 - 20 мин. Кроме того, ФОЕ, измеренная бодиплетизмографическим методом, включает в себя как вентилируемые, так и невентилируемые отделы легких. В связи с этим у пациентов с легочными кистами и «воздушными ловушками» данный метод дает более высокие показатели по сравнению с методами разведения газов. Разница между показателями, полученная с помощью этих двух методов, дает важную информацию о наличии невентилируемого воздушного пространства в грудной клетке и позволяет вычислить объем «воздушной ловушки». Бодиплетизмография является более дорогим методом, технически более сложным и требует, чтобы пациент четко выполнял указания врача функциональной диагностики и прилагал больше усилий, чем при исследовании методом разведения газов. Тем не менее метод бодиплетизмографии является предпочтительным, поскольку позволяет более точно оценить ФОЕ [46].

 Однако и при проведении бодиплетизмографии возможны ошибки измерения, поскольку некоторые факторы оказывают существенное влияние на точность результатов. Принцип метода основан на том, что происходит полностью изотермическая компрессия, т.е. температура постоянна. Чтобы избежать подъемов давления вследствие нагревания воздуха пациентом [47], плетизмограф должен сообщаться с атмосферой (утечка, насос или электронная коррекция). Труднее устранить нагревание и увлажнение инспираторного воздуха и охлаждение экспираторного воздуха из-за конденсации водяных паров. Поверхностное частое дыхание (с частотой 2 Гц = 120 в минуту) минимизирует влияние этих эффектов. Чтобы проводить измерения при спокойном дыхании, необходимы дополнительные технические приспособления (например, специальный воздушный мешок для нагревания и увлажнения воздуха или электронная коррекция).

 Еще одной проблемой может быть спонтанно возникающие перепады атмосферного давления и артефакты, например вследствие хлопанья дверьми, которые значительно выше изменений давления внутри боди-камеры. В современных плетизмографах эта проблема также решается с помощью механических приспособлений и программного обеспечения [42, 48].

 Бодиплетизмографическое исследование у больных с выраженными обструктивными нарушениями может завышать истинное значение ФОЕ [49]. Это обусловлено тем, что у таких пациентов колебания ротового давления при перекрытии дыхательных путей отстают от колебаний альвеолярного давления. Ошибка может быть сведена к минимуму при проведении исследования с частотой дыхания менее 60 в минуту [50 - 51]. У детей некоторое завышение ФОЕ может быть обусловлено нестандартными перепадами альвеолярного давления из-за очень податливой грудной клетки [52].