Дослідження функції зовнішнього дихання

Інтерпретація даних функції зовнішнього дихання, визначення обструктивних та рестриктивних змін в бронхо – легеневій системі.

Необхідно знати:

Головною функцією легень є насичення крові киснем, виведення вуглекислого газу, а також інших продуктів обміну. Цей процес називається зовнішнім диханням (малюнок 1).

Рис. 5. Схема зовнішнього дихання. А – альвеоли, Б – бронхи, О₂ – кисень, СО₂ – вуглекислий газ.

На малюнку представлена схема будови дихальної системи та її основної функції. Дихальна система складається з гортані (Г), трахеї (Т), бронхіального дерева (Б) і альвеол (А).

Складовими зовнішнього дихання є:

· вентиляція - надходження і рух повітря по бронхах, бронхіолах і альвеолах;

· дифузія газів - проникнення кисню у кров, а вуглекислого газу із крові в альвеоли;

· перфузія - стан мікроциркуляції в судинах малого кола кровообігу.

Крім зовнішнього дихання легені виконують різноманітні нереспіраторні функції: регулюють кровопостачання лівих відділів серця, активно впливають на жировий та вуглеводний обмін, приймають важливу участь в регуляції водного обміну, кислотно–лужної рівноваги, згортанні крові, імуногенезі, синтезі серотоніну, простагландинів тощо. Проте, специфічною їх функцією є зовнішній газообмін, який відбувається в респіраторному відділі. Доставка повітря до альвеол, зволоження, очистка і зігрівання його відбувається у верхніх дихальних шляхах, трахеї та бронхах.

Розвиток вентиляційних розладів може бути зумовлений пору­шеннями:

· прохідності дихальних шляхів;.

· розтяжності тканин легень;

· регуляції дихання;

· активності дихальних м'язів;

· рухливості стінок грудної клітки та діафрагми.

В розвитку обструктивних розладів легеневої вентиляції провід­не значення мають:

· порушення дренажної функції бронхів;

· бронхоспазм;

· запальний набряк слизової оболонки;

· раннє експіраторне закриття дихальних шляхів.

Порушення розтяжності легень (рестриктивні розлади) частіше всього зумовлені інтерстиційним набряком легень, втратою еластичності альвеол при емфіземі, пневмосклерозі. Особливу роль у виникненні рестриктивних порушень вентиляції маєпошкодження сурфактантної системи легень.

Порушення альвеоло-капілярної дифузії звичайно поєднується з іншими механізмами, частіше всього з рестриктивними ураженнями тканин легень.

Основними задачами при дослідженні зовнішнього дихання є визначення:

· типу вентиляційних порушень;

· ступеня вираженості порушень бронхіальної прохідності;

· рівня ураження бронхів (великі, середні, малі);

· ступеня вираженості порушення еластичності легень;

· можливості проведення хірургічного втручання.

В сучасних умовах для вивчення вентиляції застосовують метод спіротесту, який проводять на апаратах, оснащених комп'ютером. Поряд з ним використовують метод спірографії та спірометрії.

Спірометрія і спірографія досить простий метод діагностики і визначення ступеня вираженості бронхіальної обструкції і рестриктивних порушень легеневої вентиляції в системі координат " Об'єм" і " Час". Загальний вигляд спірограми представлено на малюнку 2.

Рис.6. Схема легеневих об’ємів і їх відображення на спірограмі.

Дихальний об’єм (ДО) - це той об’єм повітря, який людина вдихає та видихає при спокійному диханні. Дихальний об’єм у дитини 1 місяця становить 30мл, в 1 рік - 70мл, в 6 років - 156мл, в 10 років - 239мл, в 14 років - 300мл, у дорослої людини - 300 - 500мл.

При посиленому вдиху в легені можна ввести окрім дихального об’єму ще додатково 1500-2000мл повітря - це резервний об’єм вдиху (РОвд).

А після спокійного видиху можна посилено видихнути ще 1000-1500мл - це резервний об’єм видиху (РОвид). Сума дихального об’єму і резервного об’єму вдиху характеризує ємність вдиху(Євд).

Сума трьох об’ємів (дихального об’єму, резервного об’єму вдиху і резервного об’єму видиху) складає життєву ємність легень (ЖЄЛ). Життєва ємність легень - це той максимальний об’єм повітря, який можна видихнути після максимального вхиду. Життєва ємність легень є віковим та функціональним показником системи дихання.

Проте навіть після максимального видиху в легенях залишається об’єм повітря, яке міститься в них завжди - це залишковий об’єм (ЗО).

Але при спокійному диханні в легенях лишається значно більше повітря, ніж залишковий об’єм. Та кількість повітря, яке залишається в легенях після спокійного видиху називається функціональною залишковою ємністю (ФЗЄ). Вона поєднує в собі залишковий об’єм повітря і резервний об’єм видиху.

Та найбільша кількість повітря, котра повністю заповнює легені, називається загальною ємнітю легень (ЗЄЛ). Вона включає життєву ємність легень та залишковий об’єм повітря.

Методика виконання дослідження: Дослідження функції зовнішнього дихання проводять у стані спокою чи після фізич­ного навантаження. Обстеження слід проводити зранку, натще або через 1, 5-2 години після їди.

Пацієнт двічі робить вдих та видих у трубку прилада в спокійному режимі дихання, після чого виконує форсовані, тобто максимально прискорені вдих та видих. С

Рис.7. Нормальна петля співвідношення об'ємної швидкості потоку і об'єму повітря в процесі максимального вдиху і видиху.

Вдих починається у точці А, видих — у точці В. Пікову об’ємну швидкість видиху (ПОШ) спостерігають у точці С. Максимальний експіраторний потік у середині життєвої ємкості легень відповідає точці D, максимальний інспіраторний потік — у точці Е. РО — резервний об'єм. ДО — дихальний. Виходячи з цього, крива «потік — об'єм» описує співвідношення між об'ємною швидкістю повітряного потоку і об'ємом легень під час вдиху і видиху. Дані швидкостей і об'ємів потоку повітря обробляються персональним комп'ютером завдяки адаптованому програмному забезпеченню. Крива " потік — об'єм" при цьому відображається на екрані монітора і може бути роздрукована на папері або збережена на магнітному носії (діагностичний комплекс MasterScop PC німецької фірми " Eger" або апарат типу " Пневмоскрин"). Сучасні апарати працюють у відкритій системі з пневмотахографічними датчиками і наступним інтегруванням сигналу потоку для отримання синхронних значень об'єму легень. Обраховані і отримані результати дослідження друкуються разом з кривою " потік —об'єм" на папері в абсолютних значеннях і у відсотках до належних величин. При цьому на вісі абсцис відкладається ФЖЄЛ, що приймається за 100%, а на вісі ординат — потік повітря в літрах на 1с.

У здорової людини в заключенні дослідження функції зазвичай вказується відсутність порушень. Нижче наведений перелік найінформативніших показників функції дихальної системи і їх нормальні величини. Більшість значень показників виражені у відсотковому відношенні до нормальних (належних) величин. Ці величини характерні для здорової людини чоловічої або жіночої статі, її віку, маси та зросту. Прилади, що здійснюють комп'ютерну обробку даних, за введеними антропомет­ричними параметрами автоматично обчислюють належні величини (н.в.) таких показ­ників, як: ЖЄЛ, ФЖЄЛ, ОФВ1, ОФВ1/ЖЄЛ (індекс Тіффно), ПОШ, МОШ25, МОШ50, МОШ75, МВЛ і порівнюють з ними фактичні значення.

· ЖЄЛ - життєва ємність легень, (VC - vital capacity), л. Максимальна кількість повітря, яке можна видихнути після глибокого вдиху (сума ДО, РОвд та РО вид).

· ФЖЄЛ - форсована життєва ємність легень, (FVC - forced vital capacity), л. Максимальна кількість повітря, яке можна видихнути при форсованому видиху після глибокого вдиху.

· ОФВ1 - об’єм форсованого видиху за першу секунду, (FEV1 - forced expiratory volume), л/с. Об’єм повітря, що видихається за першу секунду при максимально швидкому видиху після глибокого вдиху.

· Індекс Тіффно, %. Співвідношення ОФВ1/ЖЄЛ помножене на 100%, в нормі – не менше 70%.

· ПОШ – пікова об’ємна швидкість, (PEF – peak expiratory flow), л/с. Максимальний потік, що видихається при видиху.

· МОШ25 – максимальна об’ємна швидкість повітря на рівні видиху 25% ФЖЕЛ, (MEF25 – maximal expiratory flow, 25% of VC), л/с. Швидкість, з якою повітря проходить по трахеї, крупних бронхах.

· МОШ50 – максимальна об’ємна швидкість повітря на рівні видиху 50% ФЖЕЛ, (MEF50 – maximal expiratory flow, 50% of VC), л/с. Швидкість, з якою повітря проходить по бронхах середнього калібру.

· МОШ75 – максимальна об’ємна швидкість повітря на рівні видиху 75% ФЖЕЛ, (MEF75 – maximal expiratory flow, 75% of VC), л/с. Швидкість, з якою повітря проходить по дрібних бронхах (діаметр < 2мм).

· МВЛ – максимальна вентиляція легень, (MVV - maximal voluntary ventilation), л. Кількість повітря, що вентилюється через легені за 1 хвилину, при максимальній частоті і глибині дихання.

Оцінка результатів спірометрії і спірографії: ОФВ1, ЖЄЛ і МВЛ оцінюють за належною величиною, розрахованою з урахуванням статі, віку, зросту і маси тіла. Нижньою межею ОФВ1, ЖЄЛ і МВЛ потрібно вважати 77-81% належної величини, нижньою межею нор­ми ОФВ1/ЖЄЛ – 84 – 86%. Зниження ОФВ1, ЖЄЛ і МВЛ до 60 - 64%належної величини класифікують як помірне, зниження до 47 – 54% - як значне, а зниження до 41 - 48% і менше - як різке.

Основою для висновку про зниження вентиляційної здатності легень є зниження ОФВ1 і МВЛ відносно належної величини. Зниження 0ФВ1 / ЖЄЛ та ЖЄЛ інтерпретують як діагностичну ознаку рестриктивних змін. Проте одночасне зниження ЖЄЛ і ОФВ1/ЖЄЛ може бути спричине­но й наявністю поєднаних обструктивно-рестриктивних порушень і значної бронхіальної обструкції.

Дослідження швидкісних показників форсованого видиху дозво­ляє уточнити рівень бронхіальної обструкції, включаючи дрібні брон­хи.

Нижньою межею норми для більшості миттєвих швидкостей форсованого видиху (ПОШ, МОШ75 і МОШ25) у жінок потрібно вва­жати 50% належної величини, у чоловіків – 55% належної величини. Нижня межа норми МОШ50 на 5% вище: у жінок вона знаходиться на рівні 55% належної величини, у чоловіків – на рівні 60% належної величини. Зниження до 40% належної величини можна розцінити як незначне, до 39 – 20% - як значне, до 19% і менше – як різке.

Висновок про рівень бронхіальної обструкції дають з урахуван­ням результатів вимірювання ОФВ1. Зниження ОФВ1, ПОШ і МОШ75 при нормальних МОШ50, МОШ25 дозволяє припустити наявність пе­решкод у верхніх дихальних шляхах – трахеї і гортані. Зменшення МОШ50 і МОШ25 при нормальних ОФВ1, ПОШ, МОШ75 свідчить про порушення, що локалізується дистально від дольових бронхів, а змен­шення МОШ25 при нормальних ОФВ1, ПОШ, МОШ75, МОШ50 – про обструкцію дрібних бронхів діаметром менше 2мм.

Слід зазначити, що діагностичний висновок ускладнює одночасне зниження ЖЄЛ, ОФВ1, ОФВ1/ЖЄЛ% і максимальних та середніх об'ємних швидкостей форсованого видиху. Такі зміни можуть бути зумовлені як наявністю обструктивно-рестриктивної патології, так і вираженої бронхіальної обструкції. У такій ситуації висновок про на­явність змішаних вентиляційних розладів роблять при значній перевазі зменшення ЖЄЛ над зниженням ОФВ1 чи при однаковій вираженості їх зменшення. При незначному зниженні ЖЄЛ діагноз змішаного типу порушення функції зовнішнього дихання є недо­статньо обгрунтованим.

Застосування фармакологічних проб з бронхолітичними засоба­ми відкриває можливості виявлення прихованих порушень бронхіаль­ної прохідності, дозволяє диференціювати їх зворотність і визначити найбільш адекватні засоби їх корекції.

В диференційній діагностиці захворювань легень має значення проба на зворотність і метод вивчення їх дифузійної здатності, що досягається шляхом проведення проб з дихальними паузами. Дихальна пауза на вдиху (проба Штанге) визначається в положенні сидячи. На висоті максимально гли­бокого вдиху дихання затримують. Аналогічно проводять пробу Генча – Саабразе, тільки дихання затримують на видиху. Нижньою межею для проби Штанге є 20с, а для проби Генча – Саабразе -15с. Отримані за допомогою ме­тодів затримки дихання і стійкого стану інте­гральні показники умов газообміну в легенях характеризують не вла­сне дифузійні властивості альвеолокапілярної мембрани, а відобра­жають здатність легень загалом здійснювати газообмін між оточую­чим середовищем і кров’ю легеневих капілярів.

Пікфлоуметрія – метод моніторування пікової швидкості видиху (ПШВ), яка вимі­рюється в літрах на секунду або на хвилину для оцінки ступеня обструкції дихальних шляхів. Моніторинг пікової швидкості видиху надає лікарю максимальну інформацію про стан хворого, ефективність його лікування, а також дозволяє пацієнту організувати самоконтроль за перебігом захворювання.

Показники (ПШВ) корелюють з ОФВ1, який використовують для оцінки ступеня обструкції дихальних шляхів, а також із опором дихальних шляхів, який визначається методом плетизмографії.

Пневмотахометрія(ПТМ) – потужність повітряного струменя на вдиху і видиху (норма від 3-4 до 6-8 л/сек.), однакового на вдиху і на видиху: що більший показник ПТМ, то краще, бо відсутні обструктивні зміни.

Дихальна недостатність – це стан, коли не забезпечується нормальне насичення крові киснем і виведення вуглекислого газу. Тобто, про її наявність можна казати у разі порушень вентиляційної функції і наявності гіпоксемії.

У нормі концентрація кисню (або насичення киснем НвО2) становить 96 – 98%. Роз­різняють три ступені гіпоксемії: І ступінь – насичення артеріальної крові киснем зни­жується до 90%, IIступінь – в межах 89 – 80%, III– від 79 до 60%. Вміст кисню в крові більше характеризує стан компенсаторних механізмів функції дихання, ніж ступінь недостатності дихання. Тому насичення крові киснем не повністю відбиває функціо­нальну повноцінність апарату зовнішнього дихання.

Бодиплетизмографія — метод дослідження функції зовнішнього дихання, переважно бронхіального опору, шляхом співставлеиня показників пневмотахометрії з показниками механічного коливання грудної клітки під час дихального циклу. Метод дозволяє визначати усі легеневі ємності, у тому числі залишковий об'єм легень (ЗОЛ)— певну кількість повітря (1000—1500мл), яка залишається в легенях після максимально глибокого видиху, а також загальну ємність легень (ЗЄЛ), яка складається з ЖЄЛ і ЗОЛ. При бодиплетизмографії обчислюють також загальний (Rtot) і специфічний ефективний бронхіальний опір.

На відміну від двох попередніх методів дослідження функції зовнішнього дихання, результати бодиплетизмографії не пов'язані з вольовим зусиллям пацієнта і є найбільш об'єктивними.

Методика проведення. Дослідження проводять у спеціальній закритій кабіні з постійним об'ємом повітря. Під час дослідження дихальний потік пацієнта вимірюють за допомогою пневмотахометра. Рухи грудної клітки під час дихання спричинюють зміни тиску повітря в кабіні, які фіксуються сенсором тиску. Пацієнт дихає спокійно. При цьому вимірюють опір дихальних шляхів. Наприкінці одного з видихів дихання пацієнта короткочасно (на 1, 5 —2с) переривають за допомогою спеціальної заглушки. В цей час вимірюють тиск у ротовій порожнині, який дорівнює внутрішньо грудному тиску.

Контрольні питання та тестові завдання

1. Яка головна функція легень?

2. Назвіть складові зовнішнього дихання?

3. Які складові лежать в основі вентиляційних розладів дихання?

4. Що лежить в основі обструктивних змін легеневої вентиляції?

5. Чим зумовлені рестриктивні зміни легень?

6. Назвіть основні задачі функціональних методів дослідження.

7. Яка мета функціональних методів дослідження?

8. Перечисліть об’ємні показники функції зовнішнього дихання.

9. Перечисліть швидкісні показники функції зовнішнього дихання.

10. З якою метою застосовують проби Штанге та Генча – Саабразе?

11. З якою метою застосовують пікфлоуметрію?

12. З якою метою застосовують пробу на зворотність?