Традиційні методи визначення інтегральних показників системи зовнішнього дихання

СПІРОМЕТРІЯ. Визначення ряду функціональних показників дихальної системи методом спірометрії здійснюється за допомогою спеціальних приладів: повітряних або водних спірометрів. Застосування цього методу сприяє отриманню важливої інформації про величини провідних параметрів системи зовнішнього дихання, але характеризується відносною точністю.

Життєва ємність легенів (ЖЄЛ, в л або мл) – кількість повітря, яку реципієнт здатний видихнути після максимального вдиху. Важливо відзначити, що цей показник характеризує функціональні можливості органу зовнішнього дихання, а не його функціональний стан, як помилково вважають деякі дослідники. Структуру життєвої ємності легенів складають: дихальний об’єм, а також резервні об’єми вдиху (РОвд) і видиху (РОвид). В середньому у здорових нетренованих чоловіків величина ЖЄЛ складає 3,0–5,5 л, у жінок – 2,5–4,0 л. Для спортсменів, які тренуються у видах спорту, спрямованих на розвиток витривалості (плавання, веслування, біг на довгі дистанції, велоспорт, лижні гонки тощо), характерним є істотне підвищення величини життєвої ємності легенів. Більш докладні відомості щодо значень ЖЄЛ в осіб різного віку, статі і рівня тренованості можна знайти в додатках цього навчального посібника.

Метод спірометрії передбачає визначення величини ЖЄЛ шляхом глибокого (повного) видиху в спірометр після передуючого йому максимального вдиху з навколишнього середовища.

Дихальний об'єм (ДО, в л або мл) – кількість повітря, яку реципієнт вдихає і видихає з кожним диханням. Цей показник істотно залежить від статі, віку, зросту, розвитку грудної клітки, рівня фізичної підготовленості і ряду інших чинників. В середньому у дорослих здорових нетренованих осіб величина ДО складає 300-600 мл. У спортсменів зазвичай, спостерігається деяке збільшення цього показника. Нерідко зміна ДО супроводжує ожиріння, поразки легень, недостатність кровообігу і деякі інші перед- і патологічні стани.

Метод спірометрії передбачає визначення величини дихального об’єму шляхом спокійного (звичайного) видиху в спірометр після попереднього спокійного вдиху з навколишнього середовища.

Резервний об’єм вдиху або об’єм додаткового вдиху (РОвд, в л або мл) – кількість повітря, яку реципієнт може додатково вдихнути після спокійного вдиху. Величина РОвд зазвичай, складає від 1,0 до 2,5 л і характеризує потенційні можливості системи зовнішнього дихання.

Метод спірометрії застосовують для визначення величини цього показника шляхом попереднього наповнення спірометра повітрям (наприклад, до відмітки “3 літри”) і подальшого глибокого вдиху із спірометра (цьому вдиху повинен передувати спокійний вдих з навколишнього середовища). Різниця між початковим і прикінцевим свідченнями спірометра відповідатиме величині РОвд.

Резервний об’єм видиху або об’єм додаткового видиху (залишковий об'єм) (РОвид в л або мл) – кількість повітря, яку реципієнт може додатково видихнути після спокійного видиху. Метод характеризує потенційні можливості системи зовнішнього дихання. В нормі величина РОвид складає 1,0–1,5 л.

Метод спірометрії передбачає реєстрацію величини РОвид шляхом глибокого видиху в спірометр після передуючого йому спокійного видиху в навколишнє середовище.

Максимальна вентиляція легенів (МВЛ, в л/хв або мл/хв) – кількість повітря, яка може пройти через дихальну систему за одну хвилину при максимально частому і максимально глибокому диханні реципієнта. Означений показник має важливе діагностичне значення, оскільки характеризує не тільки потенційні можливості апарату зовнішнього дихання, але і ступінь реалізації цих можливостей. В нормі величина МВЛ у дорослих здорових нетренованих чоловіків складає 80–230 л/хв, у жінок – 60–170 л/хв. Для осіб, які систематично займаються фізичною культурою і спортом, характерним є збільшення значень МВЛ.

Методом спірометрії величину МВЛ реєструють таким чином: реципієнт здійснює максимально часте і максимально глибоке дихання в спірометр упродовж 15 секунд. Отриманий результат помножують на 4 і набувають значення МВЛ в мл або л за 1 хвилину.

СПІРОГРАФІЯ. На жаль, за допомогою різного виду спірометрів можна зареєструвати тільки наведені вище функціональні показники системи зовнішнього дихання. Більш повну картину щодо функціональних можливостей і функціонального стану системи зовнішнього дихання можна отримати з використанням методу спірографії – графічної реєстрації дихальних рухів. Під час аналізу отриманої кривої (спірограми) можливий не тільки більш точний, порівняно з методом спірометрії, розрахунок наведених вище показників (ЖЄЛ, ДО, РОвд, РОвид, МВЛ), але і визначення таких параметрів, як частота дихання (ЧД), хвилинний об’єм дихання (ХОД), форсована величина життєвої ємності легенів (фЖЄЛ), резерв дихання (РД) і поточне споживання кисню в умовах відносного спокою (СК).

Частота дихання (ЧД, n/хв) – кількість дихальних рухів, здійснених реципієнтом за одну хвилину. В нормі у дорослих нетренованих осіб величина ЧД складає від 16 до 20 дихальних рухів на хвилину. У спортсменів часто спостерігається деяке зниження значень ЧД.

На спірограмі за певний проміжок часу (зазвичай, 15 або 30 сек.) підраховують кількість дихальних циклів і, шляхом помноження отриманих величин на, відповідно 4 і 2, набувають значення частоти дихання (ЧД) за одну хвилину.

Хвилинний об'єм дихання (ХОД, л/хв) – кількість повітря, яка проходить через дихальну систему під час звичайного спокійного дихання. У дорослих нетренованих осіб величина ХОД коливається в достатньо широких межах: від 4 до 8 л. Величина ХОД залежить від віку, статі реципієнтів, рівня їхньої функціональної підготовленості, а також від стану ССС, ЦНС (в першу чергу від збудливості дихального центру), порушень обміну тощо.

У процесі використання спірографічного методу для розрахунку ХОД спочатку визначають значення ЧД і ДО (розраховують на основі аналізу амплітуди цього показника), а потім застосовують формулу: ХОД = ЧД · ДО

де ХОД – хвилинний об’єм дихання, л/хв; ЧД – частота дихання, n/хв; ДО – дихальний об’єм, л.

Форсована життєва ємність легенів (фЖЄЛ, л або мл) – кількість повітря, яку реципієнт може максимально швидко видихнути після глибокого вдиху. Визначають не тільки величину фЖЄЛ, але і час, за який реципієнт здійснює цю операцію. В нормі у здорових дорослих нетренованих людей цей час складає від 1,5 до 2,5 сек., а саме значення фЖЄЛ не набагато відрізняється від фактичної ЖЄЛ. Величину фЖЄЛ і час форсованого видиху використовують для діагностики бронхіальної прохідності, що має важливе значення для оцінки функціонального стану системи зовнішнього дихання в цілому.

На спірограмі час і величину фЖЄЛ визначають шляхом розрахунку амплітуди і тривалості цього функціонального параметру.

Резерв дихання (РД, л/хв або %) розраховують як відношення звичайного для реципієнта ХОД до МВЛ. Величина РД дозволяє отримати важливу інформацію про ступінь напруги дихальної функції і ступінь навантаження дихальної системи. В нормі величина РД складає близько 8%, тобто організм використовує близько 8% від своїх максимальних можливостей. Збільшення цього відсотка (зростання РД) свідчить про зниження здатності конкретного реципієнта до виконання фізичних навантажень. При важких поразках дихального апарату і значному падінні МВЛ величина РД може досягати 50%.

Під резервом дихання іноді розуміють також різницю між величинами МВЛ і ХОД. Неабияке діагностичне значення при цьому має відношення цієї форми РД до максимальної вентиляції легенів, тобто має місце наступне співвідношення: РД = 100 · ((МВЛ-ХОД) / МВЛ))

де РД – резерв дихання %; МВЛ – максимальна вентиляція легенів, л/хв; ХОД – хвилинний об’єм дихання, л/хв.

В нормі означене співвідношення складає 80-85%, зростання серцевої або легеневої недостатності сприяє зниженню цього відсотку, він досягає 50-55% при легеневій недостатності 2-ої і 3-їй ступені.

Споживання кисню (л/хв або мл/хв) також визначається за допомогою спірографічного методу. При цьому розраховується висота підйому лінії, яка поєднує основи зубців спірограми і час, за який відбувся цей підйом.

ПНЕВМАТАХОМЕТРІЯ. Цей метод сприяє визначенню потужності вдиху (Nвд, л/с) і потужності видиху (Nвид, л/с) реципієнта. Потужність видиху зазвичай, дещо більше потужність вдиху. У дорослого здорового нетренованого чоловіка Nвид складає 5-8 л/с, а у жінок – 4-6 л/с. Погіршення функціонального стану системи зовнішнього дихання, а також ряд патологічних станів (наприклад, порушення бронхіальної прохідності, хронічні поразки легенів) призводить до зниження величин Nвид і Nвд.

Для ефективного використання цього методичного підходу необхідною є наявність спеціального приладу – пневмотахометра, який складається з датчика і вимірювального блоку з манометром. Датчик є трубкою з діафрагмою. Під час форсованого вдиху або видиху по обидва боки трубки виникає різниця тиску, уловлювана диференціальним манометром. Величина цієї різниці пропорційна об'ємній швидкості руху повітря через трубку. Для визначення величин Nвид і Nвд реципієнту, поєднаному з пневмотахометром мундштуком, пропонується послідовно здійснити форсований видих і форсований вдих.

ОКСИГЕМОМЕТРІЯ. Цей метод слугує для визначення ступеня насичення О₂ артеріальної крові. Для практичної реалізації методу оксигемометрії необхідний спеціальний прилад – оксигемометр. Він складається з датчика, закріплюваного на мочці вуха і вимірювального елемента. Датчик містить фотоелемент і поєднаний з освітлювальною лампою, яка сприяє прогріванню шкіри і розширенню судин, пропускає через тканини вуха світло, яке сприймається фотоелементом і перетворюється в електричний струм. Зміни насичення крові О₂ приводять до зміни кольору крові й інтенсивності світлового потоку, що пройшов через тканину вуха. Про кількісні зміни ступеня насичення крові О₂ свідчить положення стрілки шкали приладу.

За допомогою методу оксигемометрії реєструють ступінь насичення крові киснем після довільної затримки дихання (СНз) і її відношення до початкового ступеня насичення (СНп), коли реципієнт дихав атмосферним повітрям (приймається в середньому за 95%). На підставі цих даних розраховують коефіцієнт використання кисню за формулою: КВК = СНз / СНп. В нормі величина КВК складає 0,25-0,30 у.о. Зниження цього показника свідчить про неекономічність використання кисню організмом реципієнта.

МЕТОДИ ГАЗОВОГО АНАЛІЗУ. Оцінка кількості кисню і вуглекислого газу в артеріальній і венозній крові є досить цінним методом, який надає можливість скласти уявлення про різні види дихальної недостатності, яка, на жаль, є поширеним явищем не тільки серед хворих людей, але й осіб, які систематично піддаються дії високих фізичних навантажень. Сьогодні існує достатня кількість сучасних методичних підходів до визначення газового складу крові із застосуванням відповідної апаратури. В нормі ступінь насичення артеріальної крові киснем складає близько 95%.

При різних видах дихальної недостатності виникає так звана артеріальна гіпоксемія – недонасичення гемоглобіну артеріальної крові киснем через порушення газообміну в легенях або їх поразку. Тимчасова артеріальна гіпоксемія досить часто фіксується при гострих поразках дихального апарату (пневмонії, бронхіоліти тощо). У залежності від важкості несприятливих змін в дихальній системі ступінь насичення артеріальної крові киснем може знижуватися до 85-90%, а в деяких випадках до 60-70% і навіть 50%.

У разі важких поразок легенів може розвиватися також артеріальна гіперкапнія – істотне підвищення змісту вуглекислого газу у крові, що призводить до виникнення газового ацидозу.