Спирометрия

     При определении индекса Тиффно  требуется провести два раздельных  исследования — при спокойном  дыхании (ЖЕЛ) и при форсированном выдохе, что снижает точность результата. Более достоверным можно считать индекс Генслера, выполняемый за один прием:

ОФВ₁/ ФЖЕЛ * 100 % (1.3.2)

в норме 85—90 %.

     Для более тонкой и точной  характеристики нарушений аппарата  дыхания определяют скорость выдоха в различные его моменты, а также пиковую объемную скорость выдоха (ПОС_выд), или наибольшую скорость за все время выдоха.

     За рубежом часто определяют  также объемы форсированного  выдоха за 0,5, 2 и 3 с, время достижения  наибольшей скорости выдоха, время выдоха половины ЖЕЛ и т. п. По сравнению с пробами Тиффно и Генслера более информативны мгновенные объемные скорости выдоха (МОС = FEV в системе, принятой в США), измеренные в точках выдоха 25, 50, 75 и 85 % ЖЕЛ (МОС₂₅, МОС₅₀ и т. д.), характеризующие состояние крупных, средних и мелких бронхов соответственно, и средние объемные скорости на участках выдоха 25-50, 50-75, 75-80 % ЖЕЛ (СОС_25-50 и т. д.).

     В другой, европейской, системе обозначений отсчет ведется по доле ЖЕЛ, оставшейся в легких, тогда эти мгновенные скорости выдоха (MEF) обозначаются, соответственно, МСВ₇₅, МСВ₅₀, МСВ₂₅, МСВ_25-75 и ПСВ (пиковая скорость выдоха).

     Важные сведения о функциональных резервах аппарата внешнего дыхания дает тест максимальной вентиляции легких (МВЛ). Под максимальной вентиляцией легких (MW) понимают объем воздуха, проходящий через легкие за минуту наиболее частого и глубокого дыхания.

     Обычно пробу проводят в течение 10—15 с, а результат приводят к 1 мин. В норме МВЛ в 8-20 раз больше МОД и достигает 150—180 л. Установлена тесная корреляция изменений МВЛ и ОФВ₁, поэтому некоторые авторы ограничиваются определением только ОФВ₁.

Дополнительную  информацию может дать форма кривой максимальной вентиляции легких, которая смещается вверх при обструкции за счет захвата воздуха (увеличение ФОЕ и уменьшение РО_вд). 

1.4 Основы  анализа спирограмм

    Главными переменными, использующимися для отображения наблюдаемых показателей внешнего дыхания и для построения показателей - конструктов являются: объём потока  V дыхательных газов, и время  t. Отношения между этими переменными могут быть представлены в виде графиков или диаграмм. Все они по существу являются спирограммами. График зависимости объёма потока смеси дыхательных газов от времени называют спирограмма: объём потока - время. Она была представлена на рис. 1.1. 
     График зависимости объёмной скорости потока смеси дыхательных газов и объема потока называют спирограмма: объёмная скорость потока - объём потока (поток - объем).

     Важно обращать внимание на форму кривой "поток-объем", т.к. она отражает особенности нарушения бронхиальной проходимости (рис. 2 - 4).  

                                    

Рис. 1.2. Нормальная кривая.

     Кривая вдоха симметрична и имеет выпуклую форму. Кривая выдоха имеет линейный участок. MIF 50% > MEF 50% вследствие динамической компрессии дыхательных путей (рис. 1.2). 

                                      

Рис. 1.3. Рестриктивное заболевание (например, саркоидоз, кифосколиоз).

     Кривая имеет более узкую форму вследствие уменьшения легочных объемов, но ее форма в основном соответствует нормальной кривой, как на рис. 1.3. Потоковые параметры нормальные (на самом деле они даже выше нормальных для соответствующих легочных объемов, что объясняется возрастанием эластической тяги легких и/или тем, что грудная стенка способствует сохранению открытыми дыхательных путей.

                                     

Рис. 1.4. ХОБЛ, астма.

     Хотя все потоковые параметры снижены, преобладает удлинение выдоха и MEF < MIF.

     Так, выраженная вогнутость к оси объёма после достижения пиковой скорости потока выдыхаемого воздуха говорит о более периферической локализации нарушений бронхиальной проводимости. Уменьшение или отсутствие пика скорости экспираторного потока свидетельствует о сужении преимущественно центральных дыхательных путей. Если при этом дистальные отделы не вовлечены в патологический процесс, то угол наклона кривой к оси объёма остаётся неизменным, и кривая имеет менее вогнутую форму. Выраженные генерализованные нарушения бронхиальной проходимости проявляются снижением всех скоростей потока. При формулировке заключения по кривой "поток-объём" целесообразно указывать состояние бронхиальной проходимости с преимущественным уровнем поражения, степень выраженности патологических изменений и характеризовать лёгочные объёмы. Оценка показателей проводится по их отклонению от должных величин.

     При обструктивных нарушениях происходит уменьшение просвета бронхов и возрастание сопротивления потоку воздуха, которое преодолевает дыхательная мускулатура. Кривая "поток-объём" определяется взаимоотношением механических свойств тех участков дыхательной системы, которые последовательно включаются в процесс опорожнения лёгких, поэтому определение уровня преимущественного поражения дыхательных путей проводится путем сопоставления показателей, рассчитываемых в различных фазах и точках форсированного выдоха.

     Начальная часть флоуметрической кривой характеризует проходимость центральных дыхательных путей, и снижение ОФВ1, ПСВ и МОС25 говорит о сужении просвета крупных бронхов или сужении внелёгочных дыхательных путей - гортани, трахеи. При изолированном снижении этих показателей необходимо исключить неправильное выполнение теста, связанное с недостаточным усилием. Уменьшение максимальных объёмных скоростей потока при 50% и 75% выдохнутого лёгочного объёма, а также средних максимальных скоростей потока в интервалах 25-75% и 75-85% ФЖЕЛ говорит о более периферической локализации нарушений бронхиальной проходимости. Обструкция мелких и средних бронхов проявляется снижением этих показателей при нормальных значениях ОФВ1, ПСВ и МОС25. Снижение только МОС75 и МОС75-85 указывает на изменения в мелких бронхах. Оценка обструктивных нарушений на различных уровнях воздухоносных путей является условной, т.к. величина МОС50 и МОС75 отражает не только состояние дыхательных путей на этом уровне воздухонаполненности лёгких, но и податливость крупных дыхательных путей. Высокочувствительными для обнаружения начальных нарушений бронхиальной проходимости являются временные показатели (Твыд, СТВ). Генерализованная обструкция сопровождается нарушением бронхиальной проходимости как в крупных, так и в средних и мелких бронхах, а во время форсированного выдоха проявляется снижением скоростей экспираторного потока во всех точках кривой. Независимо от особенностей бронхиальной обструкции площадь Авыд уменьшается пропорционально выраженности обструкции.

     Различают три функциональных типа обструкции верхних ДП:

• постоянная обструкция
• переменная внутригрудная обструкция
• переменная внегрудная обструкция

                  

Рис. 1.5. Постоянная обструкция верхних дыхательных путей (например, стеноз трахеи вследствие трахеостомии, двусторонний паралич голосовых связок, зоб).

     При "постоянной обструкции" (т.е. обструкции, геометрия которой остается постоянной в обеих фазах дыхания) рис. 1.5, происходит ограничение воздушного потока как на вдохе, так и на выдохе. Если постоянная обструкция находится в центральных дыхательных путях, то при анализе петли "поток-объем" обнаруживается снижение объемной скорости потока как на вдохе, так и на выдохе.

                               

Рис. 1.6. Переменная внегрудная обструкция (например, паралич или опухоль голосовой связки).

     Такой вид обструкции приводит к избирательному ограничению объемной скорости потока воздуха во время вдоха.

     Когда парализована одна голосовая связка, она пассивно перемещается в соответствии с градиентом давления вдоль надгортанника. Во время форсированного вдоха она смещается внутрь, что приводит к снижению инспираторного потока и появлению плато. Во время форсированного выдоха парализованная голосовая связка смещается в сторону, поэтому экспираторная кривая не изменена (рис. 1.6).

     Наличие такой обструкции можно легко предположить, когда меняются отношения между объемными скоростями середины потока: скорость вдоха заметно снижается по сравнению со скоростью выдоха (MIF 50%< MEF 50%).

                               

Рис. 1.7. Переменная внутригрудная обструкция (например, трахеомаляция). 

     Компрессия ДП избирательно увеличивается во время выдоха. Во время форсированного вдоха отрицательное плевральное давление поддерживает трахею в открытом состоянии, поэтому объемная скорость потока и форма петли не изменяются по сравнению с нормой. Во время форсированного выдоха вследствие потери структурной прочности происходит сужение трахеи, что выражается в появлении плато и уменьшении потока. Кривая свидетельствует о том, что в начале выдоха поток относительно сохранен. Это наблюдается до того, как происходит компрессия просвета дыхательных путей. 
 
 
 
 

2 СПИРОМЕТРЫ

     Спирометры (лат.spirare - дышать, выдыхать + гр.  metreo - мерю) приборы  для  исследования  внешнего  (легочного)  дыхания  (легочной

вентиляции) путем измерений легочных объемов. Циркуляция воздуха из атмосферы в легкие (вдох) и обратно (выдох) происходит за счет деятельности мышц грудной клетки.

     В зависимости от измеряемой величины различают волюмоспирометры (фр. volume - объем), служащие для измерения объема газа, и флоуспирометры (лат. fluor - течение) - потоковые спирометры, служащие для измерения объёмного расхода (объемной скорости) газа, по которому путем интегрирования может быть определен объем газа. 

2.1 Волюмоспирометры

Рис. 2.1. Схема водяного колокольного волюмоспирометра:

1 — входная линия; 2— вода; 3— цилиндрическая емкость с двойной стенкой; 4— нить; 5, 6—ролики; 7— преобразователи угловых перемещений ролика 6, 8— самопишущий вольтметр или цифровое устройство обработки и отображения информации;9 — барабан с диаграммной бумагой; 10 — зажим; 11 — узел клапанов; 12, 14 — клапаны; 13 — фильтр; 15 — чернильница с пером; 16 — противовес; 17 — колокол; 18 — выходная линия 

     На рис. 2.1, показана схема водяного колокольного волюмоспирометра. Основным элементом спирометра является легкий металлический колокол, имеющий форму цилиндра и помещенный в узкое пространство между двумя цилиндрами (двойная стенка емкости). Вода, заполняющая это пространство, создает гидравлический затвор, который обеспечивает герметичность измерительного объема V колокола при всех его вертикальных перемещениях. Вес колокола уравновешивается с помощью противовеса, который подвешен на недеформируемой нити, переброшенной через ролики. На противовесе закреплена чернильница с пером.

     Существует несколько схем подключения спирометра к пациенту. На рис. 2.1, показана схема подключения, при которой входные и выходные газовые линии спирометра подключаются через узел клапанов. При этом на выходной линии установлен фильтр, который служит для очистки выдыхаемого газа от двуокиси углерода. Фильтр обычно заполняется натронной известью, которая по мере использования приобретает розовый цвет. Наличие узла клапанов обеспечивает переключение потоков при вдохе и выдохе в соответствующие линии. Так, при вдохе под действием разности давлений закрывается клапан на выходной линии и открывается клапан на входной, а при выдохе, напротив, закрывается клапан на входной линии и открывается на выходной.

     В процессе обследования, при котором с помощью зажима исключается дыхание через нос, при выдохе колокол перемещается вверх, а при вдохе — вниз. При этом спирометр практически не оказывает сопротивления процессу дыхания. Напротив, противовес с чернильницей и пером при выдохе перемещается вниз, а при вдохе вверх. Поэтому на диаграммной ленте, вращающейся с постоянной скоростью барабана, выход записывается при перемещении пера вниз, а вдох — вверх.

Одновременно  с перемещением колокола и противовеса  за счет трения между нитью и одним из роликов (на рис. 2.1, большим по диаметру) последний поворачивается. С ним механически соединен преобразователь перемещений, часто реостатный, который вырабатывает сигнал напряжения постоянного тока. Этот сигнал регистрируется самопишущим потенциометром или вольтметром. Он может быть также преобразован в цифровую форму и введен в компьютер.

    Объем водяных колокольных волюмоспирометров от 1 до 6 л, а основная погрешность ±(2—6) %.

     Кроме спирометра, схема которого показана на рис. 2.1, используют волюмоспирометры других конструкций. Все они являются достаточно сложными механическими устройствами. Для пояснения принципов функционирования на рис. 2.2 приведены упрощенные схемы некоторых волюмоспирометров.