Дыхание — газообмен кислорода, углекислого газа и других газообразных веществ — происходит путём диффузии по градиенту их концентрации. Определяющий фактор — парциальное давление газов (например, pO2 и pCO2). Различают внешнее и тканевое дыхание.
• Тканевое дыхание — двусторонняя диффузия газов между просветом кровеносных капилляров и клетками внутренних органов (термин «тканевое дыхание» имеет и более широкое значение — утилизация O2 в метаболизме клеток).
• Внешнее дыхание — двусторонняя диффузия газов между полостью альвеол лёгких и просветом кровеносных капилляров межальвеолярных перегородок (аэрогематический барьер).
† Аппарат внешнего дыхания включает дыхательные пути, респираторный отдел лёгких, грудную клетку (включая её костно‑хрящевой каркас и нервно‑мышечную систему) и нервные центры регуляции дыхания.
† Аппарат внешнего дыхания обеспечивает альвеолярную вентиляцию (двустороннюю диффузию кислорода и углекислого газа между полостью альвеол и кровью межальвеолярных капиллярах через альвеоло–капиллярную мембрану — аэрогематический барьер) и перфузию ткани лёгких (кровоснабжение лёгких).
† Парциальные или комбинированные расстройства функционирования аппарата внешнего дыхания могут привести к дыхательной недостаточности — состоянию, характеризующемуся развитием гипоксии и, как правило, гиперкапнии в результате нарушения газообменной функции лёгких.
Оценка функции внешнего дыхания
Для характеристики функции внешнего дыхания применяют значительное количество показателей, позволяющих эффективно оценивать разные стороны функции воздухоносных путей (в том числе при обструктивных заболеваниях, т.е. связанных с обструкцией — уменьшением проводимости воздухоносных путей) и респираторного отдела лёгких (в том числе при рестриктивных заболеваниях, т.е. связанные с рестрикцией — уменьшением дыхательной поверхности). Дополнительный материал по оценке функции внешнего дыхания приведён также в статьях «Ёмкость», «Объём» и «Скорость» приложения «Миниэнциклопедия».
При исследовании функции лёгких изучают лёгочные объёмы, объёмную скорость выдоха и диффузионную ёмкость.
• Лёгочные объёмы.
† Статические лёгочные объёмы отражают эластические свойства лёгких и грудной клетки.
† Динамические лёгочные объёмы отражают проходимость дыхательных путей.
• Объёмная скорость выдоха — максимальная скорость прохождения воздушного потока в дыхательных путях во время форсированного выдоха.
† Скорость воздушного потока зависит от показателей лёгочных объёмов и силы выдоха. Воздушный поток возрастает с увеличением последней, особенно при больших величинах объёмов в начале форсированного выдоха (более 75% от жизненной ёмкости лёгких — ЖЁЛ, считая от начала выдоха).
† На объёмную скорость влияют также эластическая тяга лёгкого, сопротивление мелких дыхательных путей и площадь поперечного сечения более крупных дыхательных путей.
• Диффузионная ёмкость, или диффузионная способность (Дс) — показатель эффективности переноса газа из альвеол в лёгочный капиллярный кровоток.
Спирометрия
• Определения.
† Спирометрия (спирография) — измерение ЖЁЛ и других лёгочных объёмов — простой и доступный метод исследования функции лёгких.
† Спирограф — прибор для непрерывной графической регистрации изменения объёмов вдыхаемого и выдыхаемого воздуха.
† Спирограмма. Запись начинается с момента максимально глубокого вдоха, затем пациент выдыхает воздух спокойно, после чего повторяет последний маневр с максимальным усилием.
• Применение. Спирометрия помогает дифференцировать обструктивные болезни лёгких от рестриктивных, оценивать тяжесть дыхательной недостаточности и её динамику при лечении.
Данные спирометрии
Многие параметры спирограммы выражают в относительных величинах (%%) от средних значений физиологических величин (учитывается пол, возраст, рост). Диапазоном нормы считают 80–120 %.
• Дыхательный объём (ДО) — объём воздуха, поступающий в лёгкие за один вдох при спокойном дыхании (норма 500–800 мл); показатели ДО изменяются в зависимости от напряжения и уровня вентиляции. Часть ДО, участвующая в газообмене, носит название альвеолярный объём (АО); остаток — около 30% от ДО — вредный объём, или анатомическимёртвое пространство.
• ЖЁЛ — максимальный объём воздуха, изгоняемый из лёгких вслед за максимальным вдохом. Поскольку ЖЁЛ прогрессивно снижается при рестриктивных болезнях лёгких, этот показатель в сочетании с диффузионной ёмкостью помогает следить за течением болезни и эффективностью лечения у пациентов с рестриктивной патологией лёгких.
• Форсированная жизненная ёмкость (ФЖЁЛ) аналогична ЖЁЛ, за исключением того, что дыхание производится с максимально возможной силой и скоростью. Форсированный выдох вызывает сужение дыхательных путей, замедляя его скорость.
• Объём форсированного выдоха за 1 с (ОФВ1) — объём воздуха, изгоняемый с максимальным усилием из лёгких в течение первой секунды выдоха после глубокого вдоха; т.е. часть ФЖЁЛ, выдыхаемая за первую секунду. Прежде всего ОФВ1 отражает состояние крупных дыхательных путей и часто выражается в процентах от ЖЁЛ (нормальное значение ОФВ1 = 75% ЖЁЛ).
• ОФВ1/ФЖЁЛ — отношение ОФВ1 к ФЖЁЛ (индекс Тиффно), выраженное в процентах (в норме больше или равно 70%; величина не является процентом от физиологической нормы). Значение ОФВ1/ФЖЁЛ, прямо пропорциональное силе выдоха, важно для выявления обструктивных нарушений, но также помогает в диагностике рестриктивных расстройств. Снижение только ОФВ1 (ОФВ1/ФЖЁЛ < 70%) свидетельствует об обструкции; снижение обоих показателей (ОФВ1/ФЖЁЛ ³70%) указывает на рестриктивную патологию.
• Средняя объёмная скорость (СОС25%–75%) — скорость потока форсированного выдоха в его середине (т.е. между 25% и 75% ФЖЁЛ); иначе обозначают как максимальный поток середины выдоха. СОС25%–75% прежде всего отражает состояние мелких дыхательных путей, более информативен, чем ОФВ1 при выявлении ранних обструктивных нарушений, не зависит от усилия.
• Пик объёмной скорости выдоха (мощность выдоха) — максимальная объёмная скорость, которую больной может развить при форсированном выдохе. Показатель проходимости дыхательных путей на уровне трахеи и крупных бронхов. Зависит от мышечного усилия пациента.
Другие лёгочные объёмы
Получение следующих информативных показателей требует применения не только спирометрии, но и теста с разведением гелия (определяющего объём газа в лёгких).
• Общая ёмкость лёгких (ОЁЛ) — объём воздуха, содержащегося в лёгких на высоте максимального вдоха.
• Функциональная остаточная ёмкость (ФОЁ) — объём воздуха, остающийся в лёгких в конце нормального выдоха. Отражает состояние покоя лёгких и грудной стенки — объём лёгких в условиях равновесия эластической тяги лёгких, направленной внутрь, и тяги грудной клетки, направленной наружу. ФОЁ представлена двумя компонентами:
† Резервный объём выдоха (РОвыд) — часть ФОЁ, которая может быть изгнана из лёгких при максимально усиленном выдохе.
† Остаточный объём лёгких (ООЛ) — объём воздуха, остающийся в лёгких после максимально усиленного выдоха (в норме 25–30% от ФОЁ).
• Взаимоотношения лёгочных объёмов.
† ОЁЛ = ЖЁЛ + ООЛ
† ООЛ = ФОЁ - РОвыд
Другие исследования функции лёгких
• Диффузионная способность (диффузионная ёмкость, Дс) лёгких по окиси углерода (ДсCO) отражает состояние альвеолярно-капиллярной мембраны — аэрогематического барьера.
† ДсCO определяют измерением количества окиси углерода (CO), поступившей из альвеолярного воздуха в кровь лёгочных капилляров после того, как пациент вдохнул известное количество СО (0,1%); выражают в мл/мин/мм ртутного столба.
† Показатель ДсCO помогает дифференцировать астму, хронический бронхит и эмфизему (указывает на тяжесть поражения). Определение ДсCO важно при наблюдении за саркоидозом и интерстициальными болезнями лёгких. Снижение ДсCO указывает на сомнительный прогноз при интерстициальной пневмонии.
• Кривая податливости (растяжимости). Эластичность лёгких определяет соотношение изменений лёгочных объёмов и изменения транспульмонального давления (разность давления в альвеолах и в плевральной полости).
† Для раздувания лёгкого до заданного объёма необходимо определённое давление, складывающееся из эластической тяги лёгкого, направленной внутрь, и эластической тяги грудной стенки, направленной наружу.
‡ В норме в состоянии покоя на момент конца выдоха (т.е. в положении ФОЁ) эластическая тяга лёгкого полностью сбалансирована эластической тягой грудной стенки.
‡ При полном вдохе (т.е. при ОЁЛ) лёгкие достигают своей максимальной эластической тяги.
‡ При полном выдохе (т.е. при резервном объёме выдоха) грудная стенка достигает своей максимальной эластической тяги, несмотря на то, что возраст или заболевания дыхательных путей приводят к преждевременному закрытию дыхательных путей, заключая воздух в ловушку внутри лёгкого.
† Зависимость транспульмонального давления от объёма лёгких отображается в виде кривой растяжимости лёгких. Податливость, или растяжимость (C) определяется по наклону кривой давление-объём (P - V) над уровнем дыхательного объёма:
Ы Вёрстка. Сергей, это по центру:
C = V/P (в норме 200 мл/см Н20)
† Изменения эластической тяги лёгкого имеют обратное влияние на кривую податливости.
‡ Потеря эластической тяги лёгкого (например, при эмфиземе) увеличивает растяжимость, смещая кривую податливости влево.
‡ Увеличение эластической тяги лёгкого (например, при рестриктивных заболеваниях лёгких, таких как идиопатический лёгочный фиброз) снижает растяжимость, смещая кривую податливости вниз и вправо.
• Сопротивление дыхательных путей (СДП) — прежде всего отражает состояние крупных дыхательных путей, поскольку 80–90% сопротивления воздушному потоку возникает в них.
† СДП обычно определяют по динамическим лёгочным объёмам и объёмным скоростям выдоха.
† Величины СДП повышены при обструктивных болезнях лёгких и снижены при рестриктивных лёгочных заболеваниях.
