Исследование функции внешнего дыхания. Часть 1 

Исследование функции внешнего дыхания (ФВД) является обязательным методом обследования больных с заболеваниями дыхательной системы, больных с клиническими проявлениями диспноэ, у лиц с факторами риска развития хронических неспецифических заболеваний легких, при синдроме сонного апноэ
.

• Исследование функции внешнего дыхания — это комплекс диагностических процедур и проб, которые применяются для диагностики заболеваний легких и бронхов.
• Газообмен между внешним воздухом и кровью происходит в легочной ткани. Этот процесс называют внешним дыханием. При заболеваниях легких и бронхов внешнее дыхание может быть нарушено или затруднено. 

Для диагностики этих нарушений применяют следующие методы исследования функции внешнего дыхания:

• спирометрию
• спирографию
• бодиплетизмографию
• пикфлоуметрию
• исследование газового состава выдыхаемого воздуха.

Отличие этих методов в использующейся аппаратуре и порядке проведения исследований. 
Спирометрия, спирография, бодиплетизмография и пикфлоуметрия позволяют оценить жизненный объем легких, минутный объем легких, форсированный жизненный объем легких, пиковую или максимальную скорость выдоха, остаточный объем легких, общий объем легких. 
Газовый состав исследуется с помощью газоанализатора — прибора, определяющего количественный и качественный состав выдыхаемого воздуха.

Система дыхания человека состоит из трех частей:

• путей, по которым проходит воздух;
• ткани легких, где осуществляется газообмен;
• грудной клетки, главная функция которой – насосная.

Патологические изменения любого из отделов вызывают нарушения дыхания. 

Дыхание - совокупность процессов, в результате которых происходит поступление кислорода в организм и выделение из него углекислого газа.

Комплекс последовательных физиологических и физико-химических процессов, обеспечивающих дыхание, подразделяют на пять этапов.
1-й этап — внешнее дыхание, или вентиляция легких— процессы, обеспечивающие ритмическое поступление определенных объемов атмосферного воздуха в легкие (вдох) и удаление его из легких в атмосферу (выдох).

2-й этап — диффузия газов в легких (газообмен в легких) — процессы, обеспечивающие переход кислорода из альвеолярного воздуха в кровь и углекислого газа в обратном направлении.

3-й этап — транспорт газов кровью— процессы, обеспечивающие растворение кислорода и углекислого газа в крови, связывание их с гемоглобином и другими веществами и перенос с током крови.

4-й этап - диффузия газов в тканях (газообмен в тканях) — процессы, обеспечивающие диссоциацию оксигемоглобина в крови тканевых капилляров и диффузию кислорода из крови в тканевые структуры, а также диффузию углекислого газа в обратном направлении, его растворение и связывание с гемоглобином.

5-й этап — клеточное дыхание — биохимические и физико-химические процессы, обеспечивающие аэробное окисление органических веществ с получением энергии, используемой для жизнедеятельности клетки. При этом образуются углекислый газ, вода и азотистые основания (при окислении белков).

Вентиляция легких - процесс обмена воздуха между внешней средой и альвеолами легких.
Вентиляция легких (смена воздуха) осуществляется в результате периодических изменений объема грудной полости. 

Увеличение объема грудной полости обеспечивает вдох (инспирацию), уменьшение — выдох (экспирацию). 
Фазы вдоха и следующего за ним выдоха составляют дыхательный цикл.

Спирометрия – основной метод для оценки ФВД -представляет собой неинвазивный метод измерения воздушных потоков и объемов как функции времени с использованием форсированных маневров. 

Спирометрия предназначена для того, чтобы оценить его качество, предварительно определить, какая часть бронхолегочной системы поражена, судить о степени тяжести болезни, скорости ее прогрессирования и эффективности проводимых лечебных мероприятий.

Показания для проведения спирометрического исследования

1. Диагностика заболевания. 
2. Динамическое наблюдение (прогноз течения заболевания, оценка эффективности проводимого лечения и т.д.). 
3. Оценка степени риска респираторных нарушений при оперативных вмешательствах. 
4. Экспертиза трудоспособности. 
5. Скрининговый мониторинг людей с риском развития заболеваний органов дыхания (лица старше 45 лет с анамнезом курения, имеющие профессиональные вредности и т.д.). 
6. Экспертная оценка заболеваний, связанных с профессиональными вредностями (химическое производство, пожарные, строители, сварщики и т.д.)
7. Скрининговый мониторинг (профилактические и массовые осмотры населения и т.д.). 

Оценка лёгочной функции у лиц с патологией других органов и систем

Противопоказания для проведения спирометрического исследования
Абсолютные противопоказания: 

1. Дети младших возрастных групп (до 4 лет). 
2. Умственно неполноценные лица. 
3. Незаинтересованные в исследовании лица. 
4. Лица, страдающие тяжелой степенью легочно-сердечной недостаточности. 
5. Лица, страдающие миастенией. 
6. Легочное кровотечение. 
7. Недавно перенесенный инфаркт миокарда (<3 месяцев). 
8. Недавно перенесенный инсульт (<3 месяцев). 
9. Гипертонический криз, высокое артериальное давление. 
10. Выявленная аневризма (торакальная, абдоминальная, церебральная) или подозрение на нее. 
11. Выраженный болевой синдром любой локализации.
12. Недавно проведённое хирургическое вмешательство на органах грудной клетки, брюшной полости.
13. Эпилепсия, требующая медикаментозного лечения.
14. Деменция, спутанность сознания. 
15. Осложненная беременность. 
16. Травмы и заболевания челюстно-лицевого аппарата, при которых невозможно добиться герметичности подсоединения к загубнику. 
17. В критических случаях, когда выставлен диагноз по пунктам 7, 8, 9, 10 возможно выполнение маневра ЖЕЛ. 

Относительные противопоказания: 
1. Наличие языкового барьера. 
2. Выраженное снижение слуха. 
3. Высокая температура. 
4. Сильный приступообразный кашель. 
5. Гнойные отиты. 
6. Любые острые инфекционные заболевания. 
7. Кровохаркание любой этиологии. 
8. Выраженное ожирение (IV ст.). 

Технические условия

• Все спирометры должны удовлетворять минимальным техническим требованиям.
• Спирометр должен позволить оценивать объем воздуха в течение ≥15 сек и измерять объемы не менее 8 л с точностью как минимум ± 3%, или ± 0,05 л, а воздушные потоки – от нуля до 14 л/с. 
• Для оптимального контроля за качеством измерений спирометр должен оснащаться дисплеем, на котором отражается кривая поток-объем или объем-время, для визуальной оценки каждого выполненного маневра перед началом следующего. 
• Для оценки воспроизводимости повторных маневров в течение одного исследования желательно, чтобы все кривые в данном исследовании накладывались на дисплее друг на друга. 

Калибровка спирометра

• Все спирометрические параметры измеряют при условиях окружающей среды ATPS-условиях измерения (ambient temperature pressure saturated = лабораторные условия): температура (Татм.) и давление (Ратм.) окружающей среды, при полном насыщении водяным паром (РН2О = давление насыщенного пара при Tатм.). 
• Далее необходимо преобразовать полученные данные в условия измерения BTPS (body temperature pressure saturated = условия организма): температура тела (37 °С = 310 K), окружающее давление (Pатм.) и полное насыщение водяным паром (РН2О = 6,3 кПа). 
• При калибровке спирометра должны вноситься соответствующие поправки. 
• Как правило, все спирометры рассчитаны на работу при температуре окружающего воздуха не менее 17˚С и при снижении температуры ниже этого значения могут искажать результаты измерений. 
• Если спирометр рассчитан на работу при более низких температурах, это должно быть указано в инструкции от производителя 
• Перед началом работы необходимо калибровать спирометр (см.след. слайд); это неотъемлемая часть международных требований качественной лабораторной практики. 

Подготовка к спирометрии
Бронхолитические препараты отменяют в соответствии с их фармакокинетикой: 

• β2-агонисты короткого действия и комбинированные препараты, включающие β2-агонисты короткого действия, за 6 часов до исследования, 
• длительно действующие β2-агонисты - за 12 часов, 
• пролонгированные теофиллины - за 24 часа. 

Обследование проводится в утренние часы, натощак, после 15-20 минутного отдыха. 
Как минимум за час до исследования рекомендуется воздержаться от курения и употребления крепкого кофе. 

Перед началом исследования рекомендуется:

• проверить калибровку спирометра;
• задать пациенту вопросы о недавнем курении перед исследованием, имеющихся заболеваниях, использовании лекарственных препаратов, которые могут повлиять на результаты;
• измерить рост и вес пациента;
• внести данные о пациенте в спирометр;
• правильно усадить пациента перед спирометром: пациент должен сидеть с прямой спиной и слегка приподнятой головой. 

Спирометрию рекомендуется выполнять в положении пациента сидя в кресле с подлокотниками, но без колесиков. 
Если особые обстоятельства требуют проведения исследования в положении пациента стоя или каком-либо другом, это должно отражаться в протоколе исследования.

• объяснить и показать пациенту, как правильно выполнить дыхательный маневр;
• при наличии у пациента съемных зубных протезов не рекомендуется снимать их перед исследованием, чтобы не нарушать геометрию ротовой полости. Однако иногда плохо установленные протезы не позволяют пациенту герметично обхватывать загубник и становятся причиной утечки воздуха; в этой ситуации рекомендуется повторить дыхательный маневр после снятия протезов.
• Курение пациента должно быть исключено как минимум за 1 час, употребление алкоголя – за 4 ч до исследования, значительные физические нагрузки – за 30 мин до исследования. 
• Одежда пациента не должна стягивать грудную клетку и живот. 
• В течение 2 ч перед исследованием не рекомендуется обильный прием пищи 
• Пациент встает или садится перед ротовым модулем (пневмотахографической трубкой) таким образом, чтобы выдыхаемый воздух не был направлен в сторону исследователя. 
• Стул для исследований должен иметь поручни, не иметь колес и находиться рядом с испытуемым, если измерение проводится стоя. 
• Лицам с повышенным и пониженным артериальным давлением и беременным женщинам рекомендуется все дыхательные маневры выполнять сидя, во избежание ортостатического коллапса. 
• Лицам с ожирением - стоя, что приводит к увеличению получаемых объёмов и экспираторных потоков. 
• Лицам с нормальным весом исследование проводят в любом положении (сидя или стоя), при повторных визитах положение не изменяется. 
• Пациента присоединяют к аппарату посредством загубника или мундштука, на нос накладывают специальный носовой зажим для предотвращения утечки воздуха через носовые ходы. 
• Для взрослых людей внутренний диаметр загубника составляет 23-26 мм. Форма его должна обеспечивать герметичность во время измерения. 
• Зубные протезы, за исключением плохо закрепленных, которые препятствуют прохождению воздуха, не снимают перед обследованием, так как теряется опора, и создаются условия для утечки воздуха помимо загубника. Последний должен плотно охватываться губами.
• После взятия в рот загубника в течение 1-2 минут больной дышит через прибор, адаптируясь к новым условиям, затем начинается запись спирограммы. 

Стандартная регистрация спирограммы состоит из:

1. Записи спокойного дыхания, по которому рассчитывается частота дыхания, дыхательный объем (ДО), минутный объем дыхания (МОД). При равномерном дыхании эта запись продолжается 2-3 минуты. При неровном — не менее 4-5 минут. Для расчета берется средняя часть кривой; 
2. Записи ЖЕЛ, повторяемой 2-3 раза (расчет производится по наибольшей), из которой вычисляются и резервные объемы вдоха и выдоха. Свидетельством достоверности записи ЖЕЛ служит ее форма: остроконечные вершины при недостаточном усилии и закругленные или плоские - при предельном. Хотя резервный объем вдоха (РОвд) рассчитывается по ЖЕЛ, запись максимального вдоха производится еще раз отдельно для выявления феномена «воздушной ловушки».
3. записи максимальной вентиляции легких (МВЛ) путем произвольного форсированного дыхания в продолжение 20 секунд. Резерв дыхания (РД) определяется путем вычитания из МВЛ минутного объема дыхания (МОД). 

Основные параметры, получаемые при спирометрии, –объем, поток и время, взаимосвязь которых отражают кривые «поток–объем» и «объем–время».
Наиболее важными характеристиками являются: 

• ФЖЕЛ,
• ОФВ1 - объем форсированного выдоха за 1-ю секунду, 
• отношение ОФВ1/ФЖЕЛ, 
• максимальные объемные скорости на уровнях 25, 50 и 75% ФЖЕЛ (МОС25%, МОС50%, МОС75%),
• средняя максимальная объемная скорость (МОС25–75%), 
• пиковая объемная скорость выдоха (ПОС).

Объемные показатели внешнего дыхания

• Общая емкость легких (ОЕЛ) — объем воздуха, находящийся в легких после максимально глубокого вдоха (4-9 л).
• Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) — объем воздуха, который может выдохнуть человек при максимально глубоком медленном выдохе, сделанном после максимального вдоха.
• Величина ЖЕЛ: 3-6л. 
• Форсированная ЖЕЛ (ФЖЕЛ) определяется после максимально глубокого вдоха и максимально глубокого форсированного выдоха.
• Индивидуальную нормальную величину ЖЕЛ называют должной жизненной емкостью легких (ДЖЕЛ). Ее рассчитывают в литрах по формулам и таблицам на основе учета роста, массы тела, возраста и пола. 
• Величина измеренной ЖЕЛ считается пониженной, если это снижение составляет более 20% от уровня ДЖЕЛ.
• Если для показателя внешнего дыхания применяют название «емкость», то это значит, что в состав такой емкости входят более мелкие подразделения, называемые объемами. Например, ОЕЛ состоит из четырех объемов, ЖЕЛ — из трех объемов.
• Дыхательный объем (ДО) — это объем воздуха, поступающий в легкие и удаляемый из них за один дыхательный цикл. Этот показатель называют также глубиной дыхания. В состоянии покоя у взрослого человека ДО составляет 300-800 мл (15-20% от величины ЖЕЛ); месячного ребенка — 30 мл; годовалого — 70 мл; десятилетнего — 230 мл. 
• Резервный объем вдоха (РОвд) — объем воздуха, который человек может вдохнуть при максимально глубоком вдохе, сделанном после спокойного вдоха. Величина РОвд в норме составляет 50-60% от величины ЖЕЛ (2-3 л).
• Резервный объем выдоха (РОвыд) — объем воздуха, который человек может выдохнуть при максимально глубоком выдохе, сделанном после спокойного выдоха. В норме величина РОвыд составляет 20-35% от ЖЕЛ (1-1,5 л).
• Остаточный объем легких (ООЛ) — воздух, остающийся в дыхательных путях и легких после максимального глубокого выдоха. Его величина составляет 1-1,5 л (20-30% от ОЕЛ). В пожилом возрасте величина ООЛ нарастает из-за уменьшения эластической тяги легких, проходимости бронхов, снижения силы дыхательных мышц и подвижности грудной клетки. В возрасте 60 лет он составляет около 45% от ОЕЛ.
• Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) — воздух, остающийся в легких после спокойного выдоха. Эта емкость состоит из остаточного объема легких (ООЛ) и резервного объема выдоха (РОвыд).

Не весь атмосферный воздух, поступающий в дыхательную систему при вдохе, принимает участие в газообмене, а лишь тот, который доходит до альвеол, имеющих достаточный уровень кровотока в окружающих их капиллярах. В связи с этим выделяют гак называемое мертвое пространство.

Анатомическое мертвое пространство (АМП) — это объем воздуха, находящийся в дыхательных путях до уровня респираторных бронхиол (на этих бронхиолах уже имеются альвеолы и возможен газообмен). Величина АМП составляет 140-260 мл и зависит от особенностей конституции человека (при решении задач, в которых необходимо учитывать АМП, а величина его не указана, объем АМП принимают равным 150 мл).
Физиологическое мертвое пространство (ФМП) — объем воздуха, поступающий в дыхательные пути и легкие и не принимающий участия в газообмене. ФМП больше анатомического мертвого пространства, так как включает его как составную часть. Кроме воздуха, находящегося в дыхательных путях, в состав ФМП входит воздух, поступающий в легочные альвеолы, но не обменивающийся газами с кровью из-за отсутствия или снижения кровотока в этих альвеолах (для этого воздуха иногда применяется название альвеолярное мертвое пространство). В норме величина функционального мертвого пространства составляет 20-35% от величины дыхательного объема. Возрастание этой величины свыше 35% может свидетельствовать о наличии некоторых заболеваний.


Показатели легочной вентиляции

• Минутный объем дыхания (МОД) — объем воздуха, вентилируемый через легкие и дыхательные пути за 1 мин. Для определения МОД достаточно знать глубину, или дыхательный объем (ДО), и частоту дыхания (ЧД):

МОД = ДО • ЧД.

• В покое МОД составляет 4-6 л/мин. Этот показатель часто называют также вентиляцией легких (отличать от альвеолярной вентиляции).
• Альвеолярная вентиляция легких (АВЛ) — объем атмосферного воздуха, проходящий через легочные альвеолы за 1 мин. 
• Для расчета альвеолярной вентиляции надо знать величину анатомического мертвого пространства (АМП). 
• Если она не определена экспериментально, то для расчета объем АМП берут равным 150 мл. 
• Для расчета альвеолярной вентиляции можно пользоваться формулой: АВЛ = (ДО - АМП) • ЧД.

Например, если глубина дыхания у человека 650 мл, а частота дыхания 12, то АВЛ равно 6000 мл = (650 - 150) • 12.

• Максимальная вентиляция легких (МВЛ) — максимальный объем воздуха, который может быть провентилирован через легкие человека за 1 мин. 
• МВЛ может быть определена при произвольной гипервентиляции в покое (дышать максимально глубоко и часто в покос допустимо не более 15 с). 

С помощью специальной техники МВЛ может быть определена во время выполнения человеком интенсивной физической работы. 

• В зависимости от конституции и возраста человека норма МВЛ находится в границах 40-170 л/мин. У спортсменов МВЛ может достигать 200 л/мин.

Спирометрическое исследование можно проводить при спокойном и при форсированном дыхании.
При спокойном дыхании необходимо оценить паттерн дыхания, определить жизненную емкость легких (ЖЕЛ) и ее составляющие: резервный объем выдоха (РОвыд) и емкость вдоха (Евд). 
ЖЕЛ – максимальный объем воздуха, который можно вдохнуть или выдохнуть - является основным показателем, получаемым при спирометрии на фоне спокойного дыхания. 
Измерение ЖЕЛ может быть проведено одним из нижеследующих способов:

• ЖЕЛ вдоха (ЖЕЛвд): измерение производится в расслабленном состоянии без излишней спешки, при этом не следует умышленно сдерживать пациента. После полного выдоха делается максимально глубокий вдох.
• ЖЕЛ выдоха (ЖЕЛвыд): измерение производится в аналогичной манере из состояния максимально глубокого вдоха до полного выдоха.

Т.о., для определения ЖЕЛ рекомендуется измерять ЖЕЛвд; если же это невозможно, то в качестве альтернативы может быть использован показатель ЖЕЛвыд. 

• Двустадийная ЖЕЛ: ЖЕЛ определяется в два этапа как сумма емкости вдоха и резервного объема выдоха.
• Двустадийная ЖЕЛ не рекомендуется для рутинного использования; однако ее определение иногда может быть полезным при обследовании больных с тяжелой одышкой.

Методика выполнения маневра ЖЕЛ

• Используются маневры ЖЕЛ вдоха (ЖЕЛвд) и ЖЕЛ выдоха (ЖЕЛвыд). При наличии обструкции эти значения ЖЕЛ могут различаться. Наибольшим при этом обычно является ЖЕЛвд. 
• ЖЕЛвд - максимальный объём воздуха, который можно вдохнуть в лёгкие при проведении спокойного вдоха после полного выдоха. Непосредственно перед тестом пациенту нужно объяснить суть проводимого исследования. 
• Далее пациент должен адаптироваться к носовому зажиму 

      и затем с позиции максимального выдоха начать вдох со  спокойной постоянной скоростью до полного наполнения лёгких воздухом. 

• ЖЕЛвыд - максимальный объём газа, который можно выдохнуть из лёгких во время спокойного выдоха после максимально полного вдоха. Этот маневр похож на глубокий вздох, выдох не должен ни усиливаться, ни сдерживаться. 
• При определении ЖЕЛ в 2 этапа проводятся исследования РОвыд и РОвд как самостоятельные исследования. 
• Такое определение ЖЕЛ целесообразно только у пациентов с тяжелой обструкцией дыхательных путей. 

Правила выполнения маневра ЖЕЛ

1. Предварительный выдох не должен быть форсированным. 
2. Глубокий вдох не должен быть быстрым и продолжаться 5-6 секунд. 
3. Скорость вдоха должна быть постоянной. 
4. Может быть выполнены последовательно ЖЕЛвд и сразу за ней ЖЕЛвыд, при этом скорость движения воздуха должна быть примерно одинаковой. 
5. В конце глубокого выдоха скорость движения воздуха должна быть не более 25 мл/сек. 
6. Должны быть выполнены как минимум три попытки измерения ЖЕЛ. 
7. Между попытками дается отдых не менее 1 минуты. 
8. Исследование прекращают, когда различия наибольших значений ЖЕЛ не превышают 150 мл. 

Организатор:
- «Академия непрерывного медицинского образования», учебный центр дополнительного последипломного образования врачей и среднего медицинского персонала.