Методы диагностики и лечения по                параметрам БАТ

5.1. Методы исследования функции внешнего дыхания.

     История развития физиологии дыхания начинается с середины XVII столетия работами Роберта Бойля, Мейо, Хука и других, которые впервые выдвинули вопрос об “азотно воздушном” газе, поглощаемым кровью из воздуха и сжигаемым в организме.

     Есть понятие внешнего и внутреннего дыхания.

     Внешним дыханием называют газообмен между наружным воздухом и кровью легочного сосудистого ложа, а под внутренним дыханием понимают газообмен между кровью и тканями идущие в тканях окислительные процессы. Основной функцией аппарата внешнего дыхания является обеспечение организма кислородом и освобождение его от избытка углекислоты.

     Аппарат и система внешнего дыхания включает в себя: дыхательные пути, легкие, плевру (плевра - тонкая серозная оболочка плотно покрывающая легкие и выстилающая изнутри грудную полость), скелет грудной клетки и ее мышцы, а также диафрагму.

     Сведения о состоянии функции внешнего дыхания имеют огромное значение для врачей многих специальностей потому, что нарушения внешнего дыхания встречается при самых различных заболеваниях и наступают в ранних стадиях их развития. Следовательно, по изменениям функции внешнего дыхания представляется возможность поставить раннюю диагностику, а также производить своевременную терапию. [36, 37, 38, 39]

     Поэтому вполне понятна актуальность изучения “дыхательной недостаточности”, под которой понимают недостаточность функции аппарата внешнего дыхания.

     Естественно для расширения возможностей исследования внешнего дыхания необходима научная разработка вопросов, связанных с внешним дыханием, а также разработка функционально-диагностической аппаратуры.

     Не ставя задачу изложения всех основ физиологии дыхания, все таки необходимо кратко рассмотреть физиологическую артериальную гипоксемию, под которой понимают существующее в нормальных условиях неполное насыщение кислородом оттекающей от легких крови, т.е. наличие в артериальной крови небольшого процента восстановленного гемоглобина.

     Уровень насыщения кислородом гемоглобина в артериальной крови в физиологических условиях колеблется от 96% до 98%. Что же касается содержания кислорода в артериальной крови в обычных процентах, то оно зависит от количества гемоглобина в крови и от степени ее насыщения и колеблется у здоровых людей от 16% до 22%, т.е. в 100 мл крови содержится 16-22 мл кислорода.

     Неполное насыщение крови у здоровых людей (гипоксемия) факт установленный. Многие авторы считают, что причиной физиологической гипоксемии является неравномерная вентиляция легких (под легочной вентиляцией понимают циркуляцию между наружными и альвевоурным воздухом) и наличие физиологических ателектазов (спадение легочных альвеол при сдавлении легкого, закупорке бронха).

     Бронхи - трубчатые воздухоносные ветки трахеи. Альвеола - пузырьковидные образования в легком, оплетенное сетью капилляров. Через стенки альвеолы происходит газообмен в легком. Проходящая через ателектатические участки кровь остается недоокисленной и, присоединяясь к полностью насыщенной артериальной крови, снижает средний процент ее насыщения.

     Однако возникновение гипоксемии от неравномерной вентиляции крови едва ли возможно. Дело в том, что между вентиляцией и кровообращением в легких существует определенная корреляция, т.к. уменьшение вентиляции того или иного участка легкого сопровождается и уменьшением в нем кровотока.

     Предположение о том, что восстановленный гемоглобин не успевает в легких полностью превратиться в оксигемоглобин в следствие значительной скорости кровотока в легочных капиллярах, не имеет достаточных оснований, так как в нормальных условиях времени для полного насыщения гемоглобина капиллярной крови в легких вполне достаточно в силу большой скорости реакции. При патологических условиях этот момент может иметь значение.

     Другой причиной, вызывающей гипоксемию, могут являться особенность кровоснабжения.

     Применение функциональных методов исследования требует такого подхода, при котором возможно систему внешнего дыхания изучать с учетом ее взаимосвязи с системами кровообращения и центральной нервной системы.

     Полную характеристику функционального состояния внешнего дыхания можно дать изучив не отдельный показатель, а целым рядом продуманно выбранных показателей.

     Все показатели внешнего дыхания условно можно разделить на три группы.

     К первой группе относятся показатели характеризующие внешнее дыхание на этапе нарушений воздух-альвеолярный воздух. К ним относятся ритм, система дыхания и все легочные объемы, такие, как жизненная емкость легких (ЖЕЛ), остаточный объем (ОО), глубина вдоха, минутный объем дыхания, величина мертвого пространства, максимальная величина легких (МВЛ) и др.

     Ко второй группе относят показатели, которые характеризуют на этапе альвеольный воздух-кровь легочных капилляров. К ним относятся величины поглощения кислорода и выделения углекислоты, состав альвеолярного воздуха, величина недостатка кислорода в организме, диффузионная способность и другие.

     К третьей группе относятся показатели газового состава артериальной крови.

Общие данные о легочных объемах.

     Для определения максимальной емкости легких (МЕЛ) используются приборы, называемые спирометрами. Количество воздуха в легких зависит от многих причин. Это: объем грудной клетки и ее содержание (помимо самих легких); подвижность ребер и диафрагмы; состояние дыхательных мышц; состояние самой легочной ткани, ее эластичность; степень кровенаполнения и др.

     Грудная клетка, определяющая границы возможного расширения легких, может находиться в четырех основных положениях:

1. При максимально возможном вдохе.
2. При максимально возможном выдохе.
3. Спокойный вдох.
4. Спокойный выдох.

     Соответственно эти положения грудной клетки меняются, меняются легочные объемы и емкости (рис. 5.1).

     Как видно из рисунка (5.1) при спокойном дыхании после выдоха в легких и дыхательных путях содержится резервный объем выдоха (РОВЫД) и остаточный объем (ОО) (рис. 5.1.,г). При максимальном выдохе выдыхается резервный объем выдоха и в легких остается только остаточный объем (рис. 5.1.,б). Количество воздуха, вдыхаемого и выдыхаемого при нормальном вдохе и выдохе, называется дыхательным объемом (ДО) (на рис. 5.1., а, в, фаза В). Он служит мерой глубины дыхания (вдоха).

     При максимальном вдохе в легкие вводится еще так называемый дополнительный воздух (резервный объем вдоха на рис. 5.1., а, фаза Г). Сумма всех этих четырех объемов называется максимальной, или общей, емкостью (МЕЛ). Жизненной емкостью легких (ЖЕЛ) называется сумма резервного объема вдоха и выдоха, и дыхательного объема, получающаяся при максимальном выдохе после максимального вдоха (рис. 5.1.,а, фаза Б, В, Г).

     Сумма остаточного объема (ОО) и резервного объема выдоха (РОВЫД) называется функциональной остаточной емкостью (ФОЕ) и представляет собой, в значительной части, альвеолярный воздух, состав которого определяет газообмен с кровью легочных капилляров.

     Все легочные объемы и емкости имеют определенное физиологическое значение. Дыхательный объем, или глубина дыхания, является важным фактором поддержания парциального давления кислорода и углекислоты в альвеолярном воздухе на необходимом уровне.

     Резервный объем вдоха (РОВ) определяет способность легких к добавочному расширению. Резервный объем выдоха (РОВЫД) определяет степень постоянного растяжения легких.

     Отношение РОВЫД к РОВ является одним из физиологических показателей функционального состояния дыхательного аппарата.

     Поскольку абсолютные цифры легочных объемов и емкостей существенно меняются в каждом отдельном случае, то правильнее рассчитывать их в процентах относительно ЖЕЛ. Остаточный объем (ОО) составляет в среднем 33% ЖЕЛ, резервный объем выдоха и вдоха (42 - 43)% и дыхательный объем - 15%. С возрастом эти соотношения меняются.

     Максимальная емкость легких (МЕЛ) у лиц от 15 до 34 лет равна должной ЖЕЛ деленной на 0,8, у лиц от 35 до 49 лет - на 0,75 и старше 50 лет - на 0,65. Отношение ЖЕЛ к ОО также характеризует функциональные особенности дыхания.

     Исследование структуры МЕЛ является решающим в выяснении путей роста или снижения ЖЕЛ, а именно определяет, происходит ли это за счет изменений величины ОО при той же МЕЛ, или же за счет изменения величины МЕЛ при той же величине ОО. Это имеет не только теоретическое, но и практическое значение.

     Дело в том, что увеличение ЖЕЛ может быть расценено положительно только в том случае, если МЕЛ не изменяется или увеличивается, но меньше, чем величина ЖЕЛ. В этом случае очевидно, что увеличение ЖЕЛ идет за счет снижения остаточного воздуха. Если же с увеличением ЖЕЛ происходит еще большее увеличение МЕЛ, т.е. увеличивается ОО, то такое увеличение ЖЕЛ нельзя считать положительным фактором. Иначе говоря, при оценке фактической ЖЕЛ важно учитывать не только ее отношение к должной величине, но и ее удельный вес в структуре МЕЛ. Если ЖЕЛ независимо от ее величины и процента к должной будет ниже 70 % МЕЛ, то состояние функции дыхания считается неудовлетворительным.

     На величины легочных объемов влияют положение тела, степень утомления дыхательных мышц, возбудимость дыхательного центра и состояние нервной системы.

     Определение значения ОО очень велико. При чрезмерном увеличении ОО (например, при эмфиземе легких) равномерное смешивание вдыхаемого воздуха затруднено, вследствие чего снижается эффективность использования вентилируемого воздуха.

     Эмфизема легких - это расширение легких с уменьшением их подвижности, нарушение функций дыхания и кровообращения.

     Что же касается уменьшения ОО, например, при плеврите, то это также может быть одной из причин нарушения дыхательной функции.

 Жизненная емкость легких.

     Спирометр для измерения емкости легких был изобретен Гутчинсоном в 1846 году.
     В настоящее время используются варианты водяных и сухих и других спирометров для измерения ЖЕЛ.
     Как отмечалось ранее не малое значение имеет временной параметр. Так при исследовании ЖЕЛ у больных эмфиземой легких, следует определять время выдоха. Выдох не должен быть слишком быстрым, но он не должен быть и слишком медленным, так как наступающее возбуждение дыхательного центра может его прервать. В это случае необходимо проводить исследования ЖЕЛ несколько раз подряд и брать наивысшее время выдоха.
     Величина ЖЕЛ зависит от пола, роста, веса, возраста, рода занятий и общего состояния организма. Средняя величина ЖЕЛ у женщин меньше, чем у мужчин.
     На зависимость ЖЕЛ от роста и веса определяют так называемый жизненный показатель. Это отношение ЖЕЛ в миллиметрах к весу в килограммах, который в норме будет равен 60.
     Значительное влияние на величину ЖЕЛ оказывает положение тела. В положении стоя она выше, чем сидя и лежа.
     Величина ЖЕЛ у здоровых людей колеблется от 1800 до 7200 мл. [36]
     Расчет должной ЖЕЛ для человека может производиться: для мужчин [27,63 - (0,112 * возраст в годах) * (рост в см)]; для женщин [21,78 - (0,101 * возраст в годах) * (рост в см)].
     Существенным фактором, влияющим на величину ЖЕЛ, является кровенаполнение легких. Крове и воздухонаполнение, как правило, находятся в обратном отношении, застойные явления в малом круге кровообращения снижают ЖЕЛ.
     К снижению ЖЕЛ приводят и патологические изменения, как в тканях легкого (туберкулезный процесс и др.), так и вне ткани легкого (спазм легкого, асцит и др.). Асцит - отек, скопление жидкости. ЖЕЛ снижается и при других заболеваниях, сопровождающихся общей слабостью.
     Увеличение ЖЕЛ принято считать показателем хорошего функционального состояния аппарата внешнего дыхания. Особое значение, определению и изучению ЖЕЛ, придается в физиологии спорта. Однако нередко отмечалось исследователями, что при значительном росте тренированности ЖЕЛ увеличивалась незначительно.
     Таким образом ЖЕЛ не может считаться показателем повышения функциональной способности аппарата внешнего дыхания. ЖЕЛ характеризует только функциональную возможность аппарата внешнего дыхания. Однако возможность не всегда реализуется, и как показывает опыт, иногда лица с небольшой ЖЕЛ могут иметь большую вентиляцию, т.е. обладать большой функциональной способностью, чем лица, имеющие большую ЖЕЛ.
     Все дело в том, на сколько данный организм в состоянии использовать свою ЖЕЛ, что в огромной степени зависит от регуляции дыхания.
     Правда потенциальных возможностей у человека с большой ЖЕЛ больше, т.к. чем больше ЖЕЛ, тем большая глубина дыхания возможна у данного лица.
     При исследованиях ЖЕЛ важное значение имеет форсированная емкость легких (ФЖЕЛ) (рис. 5.2).
     ФЖЕЛ представляет собой ЖЕЛ, определенную при условии форсированного максимального быстрого выдоха. У здорового человека она на 100 – 300 мл. меньше, чем определенная обычным методом.

     ЖЕЛ – жизненная емкость легких; ФЖЕЛ1 – объем воздуха выдохнутого за первую секунду при форсированном выдохе. Можно также определить максимальную скорость выдоха u,

u = ФЖЕЛ1/сек.

     А также число Тифно Т = ФЖЕЛ1/ЖЕЛ.
     Проба Тифно дает возможность судить о широте дыхательных путей, величине сопротивления дыханию в бронхиальной системе, а также эластичности легких, степени подвижности грудной клетки и силе двигательных мышц.
     Увеличение сопротивления току воздуха, например из-за сужения просветов мелких бронхов, увеличивает разницу между ФЖЕЛ и ЖЕЛ. Иногда до 1500 мл. и больше. Снижение этой разницы после использования фармакологических средств, вызывающих расширение бронхов, свидетельствует о нарушении бронхиальной проводимости.
     Для определения ФЖЕЛ записывается спирограмма с обязательным учетом форсированного выдоха.
     Спирографическое исследование ФЖЕЛ позволяет установить различные типы кривых у здоровых и больных, а учет времени определяет длительность форсированного выдоха до момента резкого его замедления. В норме длительность выдоха у здоровых людей составляет от 1.5 до 2.5 сек., а у больных с нарушением бронхиальной проходимости выдох значительно увеличивается.
     Максимальный объем выдоха имеет определенное соотношение с ЖЕЛ. Количество воздуха выдыхаемого при максимальном вдохе в 1сек., в литературе называют “полезной долей ЖЕЛ”.
     Этот объем выражается в процентах к ЖЕЛ. У здоровых лиц он равен 70 – 80% ЖЕЛ. Причем в первую половину секунды должно быть выдохнуто 55% ЖЕЛ. Через 2 сек. выдыхается 94%, а через 3 сек. 97% ЖЕЛ. Объем выдоха в старости составляет только около 69% ЖЕЛ.

 Легочная вентиляция.

     Под легочной вентиляцией понимают циркуляцию между наружным и альвеолярным воздухом. Легочная вентиляция, обновляя альвеолярный воздух, поддерживает в нем такое парциальное давление кислорода и углекислоты, которое обеспечивает нормальный газообмен.
     Мерой легочной вентиляции является минутный объем дыхания (МОД). Это количество воздуха, которое вентилируется через легкие при спокойном дыхании в течение одной минуты. МОД тесно связан с частотой и глубиной дыхания.
     При равномерном дыхании он представляет собой произведение глубины дыхания на частоту. При неравномерном дыхании МОД равен сумме всех дыхательных объемов за минуту.
     В нормальных условиях МОД зависит от потребности организма в кислороде и эффективности использования вентилируемого воздуха. По величине МОД можно судить об уровне поглощения кислорода. При нарушении функции внешнего дыхания и кровообращения отмечается выраженное повышение МОД.
     МОД у здоровых людей в покое колеблется от 3.5 л до 10 л, составляя в среднем 6 л.
     При измерении МОД рассчитывают среднюю глубину дыхания, а затем умножают на число дыханий в минуту.
     Средняя частота дыхания в покое у здорового человека составляет 11 – 16 дыханий в минуту. Частота дыхания в покое зависит от возраста, пола, профессии, положения тела, тренированности и др. Наибольшая частота дыхания наблюдается у детей (50 дыханий в минуту). С возрастом уменьшается.
     Частоту определяют по спирограмме. Подсчитывают дыхательные циклы на отрезке спирограммы, равном по времени одной минуте.
     При определении максимальной вентиляции (МВЛ) легких исследуемый должен дышать с максимально предельной частотой и глубиной в течение одной минуты. Среднее величины частоты дыхания при МВЛ равняется 40 – 60 дыханий в минуту.
     МВЛ наиболее точно характеризует функциональную способность внешнего дыхания и наиболее правильно определяет его состояние. МВЛ значительно снижается при сердечно-сосудистых и легочных заболеваниях. У больных с нарастанием легочной и сердечной недостаточности частота дыхания при определении МВЛ увеличивается, а глубина, как правило, уменьшается, что является очень характерным для дыхательной недостаточности.
     Исследования показывают, что при сердечной недостаточности левожелудочкового типа снижение МВЛ является одним из самых ранних симптомов и появляется раньше субъективных ощущений отдышки.
     Оценка как МОД, так и МВЛ должна производиться с обязательным учетом глубины и частоты дыхания. Одна и та же МОД при глубоком и редком дыхании и при частом и поверхностном расценивается различно. При частом, но поверхностном дыхании возникает возможность снижения уровня альвеолярной вентиляции.
     Необходимо в этом случае остановиться на дыхательном цикле. Цикл состоит из вдоха, выдоха и дыхательной паузы.
     Однако даже у здоровых людей существуют различные типы дыхания с хорошо выраженной и малой паузой. Наличие или отсутствие дыхательной паузы зависит от функционального состояния самого аппарата внешнего дыхания с его регулирующим нервным прибором. Дыхательная пауза у одного и того же лица может появиться и исчезнуть.
     При анализе параметров дыхания имеет значение отношения вдоха и выдоха по времени. Это соотношение зависит от частоты и глубины дыхания. Большой объем вдоха при небольшой частоте обуславливает большую длительность дыхательного цикла, и наоборот, малый объем при большой частоте – небольшую. Обычно вдох короче выдоха, и отношение вдох-выдох по времени равно 1:1.1, т.е. меньше единицы.
     По проведенным исследованиям определено, что длительность вдоха может колебаться - от 0.9 до 4.7 сек; выдоха от 1.2 до 6 сек.
     Продолжительность вдоха и выдоха зависит в основном от рефлекса, возникающего при растяжении и спадании легких и грудной клетки (так называемый рефлекс Геринг-Брейра). Этот рефлекс в значительной степени определяет характер дыхательного цикла, как в норме, так и в патологии.
     Удлинение вдоха и укорочение выдоха улучшает условия газообмена, и наоборот, укорочение вдоха является неблагоприятным.
     При мышечной работе увеличивается объем и продолжительность вдоха и снижается продолжительность выдоха при увеличении его скорости. Соотношение вдох-выдох при этом стремится к единице.
     Частота и глубина дыхания во многом определяются патологическими изменениями в организме. И организм начинает приспосабливаться так, чтобы обеспечить максимальную вентиляцию легких. Поэтому изучение частоты, глубины, задержки дыхания и минутного объема дыхания имеют существенное значение при оценке функционального состояния аппарата внешнего дыхания.

     Величина минутного объема дыхания (МОД), в условиях обычной атмосферы, определяется двумя факторами:

     Существенное влияние на МОД и на характер дыхания оказывает кора головного мозга. Влияние эмоций, умственной работы, слуховых раздражений и других факторов.

     Средняя величина МОД примерно равна 5080 мл. Для определения МОД полученный объем вдыхаемого воздуха делят на число минут.

 Проба с задержкой.

     Эта функциональная проба имеет определенное значение в оценке состояния, как аппарата внешнего дыхания, так и кровообращения.
     Простота и доступность этой пробы очевидна. Лица с заболеванием аппарата внешнего дыхания или кровообращения, т.е. лица, кровь которых недонасыщена кислородом, не могут долго задерживать дыхание. В момент произвольной задержки дыхания происходит дальнейшее недонасыщение кислородом. При этом накапливается углекислота, которая раздражая дыхательный центр вызывает преждевременный вдох.
     У здоровых людей время задержки дыхания на вдохе составляет 50 – 60 сек., на выдохе 30 – 40 сек.
     Проба с задержкой дыхания на вдохе (проба Штанге) и на выдохе (проба Генчи) регистрируется измерительным прибором называемым спирометром.
     Методика определения следующая. Пациенту предлагают после обычного выдоха сделать глубокий вдох и задержать дыхание. На спирограмме будет в это время фиксироваться прямая линия. (Как при задержке на вдохе, так и при задержке на выдохе). По длине линии производится вычисление времени задержки.