Оценка функции внешнего дыхания

Для характеристики функции внешнего дыхания используют большое количество показателей, которые позволяют эффективно оценивать функции воздухоносных путей и респираторных отделов легких. Речь идет о легочных объемах, объемной скорости выдоха и диффузионной емкости легких.

Статические легочные объемы отражают эластические свойства легких и грудной клетки, а динамические – проходимость дыхательных путей.

Объемная скорость выдоха – максимальная скорость прохождения воздушного потока в дыхательных путях во время форсированного выдоха. Она зависит от показателей легочных объемов, силы выдоха, а также эластической тяги легкого, сопротивления мелких дыхательных путей и площади поперечного сечения более крупных дыхательных путей.

Диффузионная емкость или диффузионная способность отражает эффективность переноса газа из альвеол в легочный капиллярный кровоток.

Спирометрически определяемые показатели выражают в относительных величинах (%) от средних значений физиологической нормы. Диапазоном нормы считают 80-120%. Все ниже перечисленные показатели определяются спирометрически.

♪ Дыхательный объем (ДО) – объем воздуха, поступающий в легкие за один вдох при спокойном дыхании (норма 500-800 мл). Величина дыхательного объема зависит от напряжения и уровня вентиляции. Часть дыхательного объема, участвующая в газообмене, называется альвеолярным объемом (АО), а остаток (около 30% ДО) – вредный объем, или анатомически мертвое пространство.

♪ Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – максимальный объем воздуха, изгоняемый из легких вслед за максимальным вдохом (снижается при рестриктивных болезнях легких)

♪ Форсированная жизненная емкость (ФЖЕЛ) аналогична ЖЕЛ за исключением того, что дыхание производится с максимально возможной силой и скоростью. Форсированный выдох вызывает сужение дыхательных путей, замедляя его скорость.

♪ Объем форсированного выдоха за 1 с (ОФС₁) – объем воздуха, изгоняемый с максимальным усилием из легких в течение первой секунды выдоха после глубокого вдоха, т.е. часть ФЖЕЛ, выдыхаемая за первую секунду. Этот показатель отражает состояние крупных дыхательных путей и выражается в процентах от ЖЕЛ. В норме он равен 75% ЖЕЛ.

♪ ОФВ₁/ФЖЕЛ – индекс Тиффно (в %). В норме это соотношение больше или равно 70% (хотя эта величина не является процентом от физиологической нормы. Этот индекс позволяет выявлять обструктивные нарушения и рестриктивные расстройства. Снижение только ОФВ (ОФВ₁/ФЖЕЛ < 70%) свидетельствует об обструкции. Снижение обоих показателей (ОФЛ₁/ФЖЕЛ ≥ 70%) указывает на рестриктивную патологию.

♪ Средняя объемная скорость (СОС_25-75%) скорость потока форсированного выдоха в его середине (т.е. между 25 и 75% ФЖЕЛ). Иначе этот показатель еще обозначают как максимальный поток середины выдоха. СОС, прежде всего, отражает состояние мелких дыхательных путей. Он более информативен, чем ОФС₁, при выявлении ранних обструктивных нарушений. Ее величина не зависит от усилия пациента.

♪ Пик объемной скорости выдоха (мощность выдоха) – максимальная объемная скорость, которую больной может развить при форсированном выдохе. Это показатель проходимости дыхательных путей на уровне трахеи и крупных бронхов. Зависит от мышечного усилия пациента.

Определение других не менее информативных показателей требует наряду со спирометрией применения теста с разведением гелия, определяющего объем газа в легких.

☺ Общая емкость легких (ОЕЛ) – объем воздуха, содержащегося в легких на высоте максимального вдоха.

☺ Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) – объем воздуха, оставшийся в легких в конце нормального выдоха. Он отражает состояние покоя легких и грудной стенки. ФОЕ представлена двумя компонентами:

♫ Резервный объем выдоха (РО_выд) – часть ФОЕ, которая может быть изгнана из легких при максимально усиленном выдохе.

♫ Остаточный объем легких (ООЛ) – Объем воздуха, остающийся в легких после максимально удлиненного выдоха (в норме 25-30% от ФОЕ).

☺ Взаимоотношения легочных объемов.

♫ ОЕЛ = ЖЕЛ + ООЛ

♫ ООЛ = ФОЕ + РО_выд.

 

Другие исследования функции легких

♥ Диффузионная способность (емкость) легких. Она отражает состояние аэрогематического барьера. Ее определяют измерением количества окиси углерода (СО), поступившей из альвеолярного воздуха в кровь легочных капилляров после того, как пациент вдохнет известное количество СО (0,1%), и выражают в мл/мин/ мм рт.ст. Показатель ДС_СО помогает дифференцировать астму, хронический бронхит и эмфизему. Снижение этого показателя указывает на сомнительный прогноз при интерстициальной пневмонии.

♥ Кривая податливости (растяжимости). Эластичность легких определяет соотношение изменений легочных объемов и изменения транспульмонального давления (разность давления в альвеолах и в плевральной полости). Для раздувания легкого до заданного объема необходимо определенное давление, складывающееся из эластической тяги легкого, направленной внутрь, и эластической тяги грудной клетки, направленной наружу. Зависимость транспульмонального давления от объема легких отображается в виде кривой растяжимости легких. Податливость, или растяжимость(С), определяется по наклону кривой «давление – объем» (Р-V) над уровнем дыхательного объема: C = V/P (в норме 200 мл/см вод. ст.).

Потеря эластической тяги легкого, например, при эмфиземе увеличивает растяжимость, смещая кривую податливости влево, а увеличение эластической тяги легкого при рестриктивных заболеваниях легких (легочный фиброз) снижает растяжимость, смещая кривую податливости вниз и вправо.

♥ Сопротивление дыхательных путей (СДП) отражает, прежде всего, состояние крупных дыхательных путей, поскольку 80-90% сопротивления воздушному потоку возникает в них. СДП определяют по динамическим легочным объемам и объемным скоростям выдоха. СДП повышено при обструктивных болезнях легких и снижено при рестриктивных легочных заболеваниях.

 

Спирометрические признаки дыхательной недостаточности

♠ Обструктивные легочные расстройства проявляются снижением объемных скоростей и изменением легочных объемов. Уменьшение индекса Тиффно (ниже 70%) характерно для обструкции дыхательных путей. Изменение легочных объемов могут встречаться при умеренной или тяжелой обструктивной болезни.

Измерение объемов легких помогает распознать перерастяжение легких вследствие преждевременного закрытия дыхательных путей – экспираторный коллапс бронхов. Во время форсированного выдоха дистальные отделы дыхательных путей закрываются раньше, чем изгоняется воздух, что приводит к перерастяжению, вызывающему увеличение ФОЕ, ООЛ и ООЛ/ЖЕЛ. При нарушениях на уровне мелких дыхательных путей образуются воздушные ловушки, увеличивающие ООЛ, тогда как ФОЕ и ОФВ₁ остаются нормальными.

При эмфиземе разрушение стенок альвеол и потеря легкими эластической тяги вызывают увеличение ОЕЛ. При обструктивных болезнях легких СДП увеличено вследствие воспаления, отека и спазма гладких мышц при патологии собственно дыхательных путей.

♠ Рестриктивные легочные расстройства проявляются нормальными или повышенными объемными скоростями (ОФВ₁/ФЖЕЛ и СОС_25-75%) вследствие увеличенной тяги стенок дыхательных путей. Наиболее информативными признаками рестриктивных нарушений вентиляции служат снижение ЖЕЛ и ОЕЛ. Регидность легких при рестриктивных заболеваниях увеличивает эластическую тягу легких и тем самым снижает ФОЕ. Регидность грудной стенки также снижает легочные объемы, поскольку ограничивает расширение легких.

Газы артериальной крови

 

Особое значение для оценки функции легких имеет определение парциального давления кислорода (рО₂) и двуокиси углерода (рСО₂), а также рН, позволяющие судить о состоянии газообмена между легкими и кровью.

♦ рО₂ при отсутствии патологии снижается с возрастом вследствие утраты легкими эластичности. В норме рО₂ составляет 90 мм рт.ст. (в возрасте 20 лет), а к 70 годам оно снижается до 70 мм рт.ст. Уменьшение рО₂ указывает на гипоксемию, однако насыщение тканей кислородом существенно не снижается до тех пор, пока рО₂ не станет меньше 60 мм рт.ст.

♦ рСО₂ отражает состояние альвеолярной вентиляции. В норме рСО₂ составляет 35-45 мм рт.ст. Гиперкапния (респираторный ацидоз) указывает на гиповентиляцию.

♦ рН (в норме 7,35-7,45). Сопоставление артериального рН с рСО₂ позволяет отличить респираторные нарушения от метаболических.

 

Вентиляционно-перфузионные нарушения

 

☻ Вентиляционно-перфузионные отношения (V/Q). Вентиляция и легочный кровоток должны обеспечивать достаточную доставку кислорода тканям и адекватную элиминацию двуокиси углерода. В легких это соотношение составляет 0,8. В норме допускается физиологический V/Q дисбаланс, эквивалентный 2% шунтирования легочной артериальной крови напрямую в легочную венозную циркуляцию без газообмена.

☻ Значимость вентиляционно-перфузионных нарушений.

Низкие значения V/Q свидетельствуют на неадекватную вентиляцию нормально снабжаемых кровью участков легкого, в результате чего снижается рО₂ и развивается гипоксемия. Несмотря на заполнение альвеол жидкостью, гипоксемия может быть скорригирована применением кислорода, поскольку произойдет насыщение кислородом участков с альвеолярной гипоксией. Если в участке легкого альвеолярная вентиляция отсутствует, то V/Q = 0, т.е. газообмена нет. В результате этого происходит шунтирование крови «справа налево», т.е. венозная кровь смешивается с артериальной. Эта форма гипоксемии устойчива к оксигенотерапии, поскольку кислород не может достичь альвеолярно-капиллярной мембраны.

Кровь, приходящая из хорошо оксигенированных участков легких, не может компенсировать низкое содержание кислорода в участках с низким V/Q, поскольку гемоглобин полностью насыщен кислородом.

Высокие значения V/Q указывают на неадекватную вентиляцию слабо снабжаемых кровью участков легких. Уровень кислородного обмена низок, так как доступный гемоглобин способен связать ограниченное количество кислорода. Если в участке легкого нет кровотока, то полностью отсутствует газообмен. Весь кислород уходит к участкам мертвого альвеолярного пространства, что делает вентиляцию неэффективной. Наличие же мертвого альвеолярного пространства приводит к задержке двуокиси углерода (и, следовательно, к гипоксии). Гиперкапния стимулирует дыхательный центр, усиливая дыхание и увеличивая вентиляцию, что нормализует рСО₂, но не может увеличить сниженное рО₂.

Для пациентов с нарушениями V/Q типично снижение рО₂. выраженное в большей степени, чем увеличение рСО₂. Однако рСО₂ в дальнейшем возрастает, если легочная патология не позволяет увеличить вентиляцию. В результате возникает гипоксемия и гиперкапния, т.е. острая дыхательная недостаточность.

☻ Альвеолярно-артериальный градиент по кислороду – это разница между альвеолярным рО₂ (рАО₂) и артериальным рО₂ (раО₂). При уменьшении альвеолярно-артериального градиента отношение V/Q увеличивается. Расчет этого градиента позволяет отличить гиповентиляцию от других причин гипоксемии и оценить тяжесть легочного заболевания. В норме раО₂ на 5-15 мм рт.ст. ниже, чем рАО₂ вследствие физиологического нарушения V/Q. С возрастом эта разница увеличивается.