Реферат - Методы диагностики состояния легких

Подождите немного. Документ загружается.

требуется энергия; при прекращении энергетических затрат,

поддерживающих баллон в расправленном состоянии, он спадается.

Нарушения, делающие легкие жесткими (например, легочный фиброз),

препятствуют их полному спадению, в то время как нарушения

эластичности легких (например, при эмфиземе) уменьшают силу, с

которой они опорожняются.

Третий функциональный компонент - «грудные мехи» - состоит из

грудной клетки, межреберных мышц и диафрагмы. Поскольку сами легкие

не способны инициировать дыхание, грудная клетка и дыхательная

мускулатура должны создавать силы, необходимые для вентиляции.

Дыхательные мышцы активны при вдохе; мышцы выдоха обычно

работают только при определенных патологических состояниях и при

физической нагрузке. Деформация грудной клетки и болезни дыхательных

мышц могут влиять на функцию дыхательной «помпы», приводя к

дыхательной недостаточности.

Изменения любого из этих трех функциональных компонентов могут

стать причиной одышки и измеримых отклонений функции лёгких.

Функциональное исследование лёгких используется для оценки состояния

каждого из этих трех компонентов.

Основные группы клинически важных тестов лёгочной функции

включают спирометрию, тесты на силу дыхательных мышц, измерение

лёгочных объемов и диффузионной способности лёгких.

Спирометрия - наиболее важный способ оценки лёгочной функции.

При проведении спирометрии пациент вдыхает и выдыхает с

максимальной силой. Измеряются объемная скорость воздушного потока и

изменения объема дыхательной системы. Наиболее клинически значимые

сведения дает анализ экспираторного маневра (выдоха). Спирометрия

проводится специальным аппаратом - спирографом с водяным затвором.

В течение десятилетий применялись спирографы простой системы,

измерявшие объем легких с использованием закрытого контура (рис. 1).

Пациент в положении сидя дышит в камеру, которая представляет собой

подвижный цилиндр, погруженный в емкость с водой. Изменения объёма

лёгких регистрируются как по изменению объёма цилиндра, соединенного

с откалиброванным вращающимся барабаном. В примере, представленном

на рис. 3, вдох регистрируется отклонением записи на барабане кверху, а

выдох - книзу.

Основным показателем спирометрии является жизненная ёмкость

лёгких (ЖЕЛ, VC), представляющая собой максимальный объём воздуха,

который можно вдохнуть (инспираторная VC) или выдохнуть

(экспираторная VC). Чтобы измерить VC, пациент делает сначала вдох до

предельного объёма лёгких, а затем возможно полный выдох.

Некоторое количество воздуха остается в лёгких даже после

максимального экспираторного маневра. Этот объём называют остаточным

объёмом (ОО, RV). Сумма жизненной ёмкости и остаточного объёма даёт

общую ёмкость лёгких (ОЕЛ, TLC). Остаточный объём нельзя определить

с помощью одной спирометрии; это требует дополнительных измерений

объёма лёгких.

Рис. 3. Обычный водяной спирометр. Наполненный воздухом цилиндр,

погруженный в сосуд с водой, соединен с вращающимся барабаном, на котором

записываются показания спирометра. Барабан вращается с определенной скоростью,

бумага на барабане калибрована, что позволяет измерять изменения объема легких и

скорость потока воздуха.

Объемная скорость воздушного потока является главным фактором,

определяющим вентиляторную способность лёгких. Объёмную скорость

потока можно определить по экспираторному маневру жизненной ёмкости

лёгких, если учесть затраченное на него время. При использовании

спирографа, подобного тому, что изображен на рис. 3, это время

определяется на основании скорости вращения цилиндра. С помощью

данных вертикальной оси, представляющих объём (VC), и данных

горизонтальной оси, показывающих отсчёт времени, рассчитывается

объёмная скорость воздушного потока (объём/время).

Типичная спирограмма, полученная таким способом, показана на

рис. 4. Объём лёгких на вершине спирограммы - TLC. По мере того, как

пациент выдыхает, регистрируется кривая, которая постепенно уплощается

при приближении к концу выдоха, т. е. к уровню остаточного объёма

лёгких. Из спирограммы экспираторного маневра выводят несколько

ключевых величин.

Объём форсированного выдоха за 1 секунду (OФB1, FEV1)

представляет собой количество воздуха, выдохнутого за первую секунду.

Принято выражать FEV1 в процентах к форсированной жизненной

ёмкости лёгких (ФЖЕЛ, FVC).

Рис. 4. Спирометрические измерения, полученные в процессе форсированного

выдоха от уровня TLC до RV (FVC)

Здоровые люди за первую секунду выдыхают по меньшей мере 70%

FVC, пациенты с тяжелой обструктивной болезнью ВП - от 20 до 30%.

Отношение FEV1/FVC% является крайне полезным и воспроизводимым

параметром.

Другая важная спирометрическая величина - объемная скорость

потока в средней части экспираторного маневра: форсированный

экспираторный поток между 25% и 75% форсированной жизненной

ёмкости лёгких (ФЭП25%-75%, FEF25%-75%). С помощью этой величины

оценивается средняя объемная скорость воздушного потока между 25% и

75% выдыхаемого объёма.

Простое механическое устройство наподобие водяного спирографа

(рис. 3) было вытеснено электронными приборами, которые сделали

возможным точное измерение инспираторного и экспираторного потоков.

Эти приборы также позволяют проводить измерение объёмной скорости

потока как функции объёма лёгких. Чтобы понять отношение между

объёмной скоростью воздушного потока и объёмом лёгких, необходимо

проанализировать петлю поток-объём (рис. 5).

После некоторого периода спокойного дыхания пациент делает

максимальный вдох, в результате чего регистрируется кривая

эллиптической формы (кривая АЕВ). Объём лёгких в точке максимального

вдоха (точка В) есть TLC. Вслед за этим пациент делает форсированный

выдох (FVC) (кривая ВСDА)

Максимальная экспираторная объёмная скорость потока

представлена начальной частью кривой (точка С). Затем объёмная

скорость потока убывает (точка D), и кривая возвращается к ее исходной

позиции (точка А). Исходя из этого, петля поток-объём описывает

отношение между объёмной скоростью воздушного потока и объёмом

лёгких на протяжении вдоха и выдоха. Она содержит те же самые

сведения, что и простая спирограмма. Однако с помощью этой петли

можно легко получить дополнитeльныe полезные сведения.

Очевидно, что характеристики воздушного потока во время

форсированного вдоха и выдоха заметно отличаются друг от друга.

Воздушный поток во время вдоха в определенной степени симметричен:

наивысшая его скорость достигается приблизительно в средней точке

кривой. Эта точка называется максимальной объемной скоростью вдоха

при 50% жизненной ёмкости лёгких (МОС50%вд, MIF50%).

Рис. 5. Нормальная петля соотношения объемной скорости потока и объёма в

процессе максимальных вдоха и выдоха. Вдох начинается в точке А, выдох в точке В.

Пиковый экспираторный поток (PEF), наблюдается в точке С. Максимальный

экспираторный поток в середине жизненной ёмкости (Vmax50%) соответствует точке

D, в то время как максимальный инспираторный поток (МIF50%) - точке E.

В противоположность этому, максимальная объёмная скорость

экспираторного воздушного потока - пиковый экспираторный поток (ПОС,

PEF) - наблюдается по ходу выдоха очень рано. Объёмная скорость потока

линейно падает вплоть до окончания выдоха. Как указано при описании

спирограммы, скорость воздушного потока между 25% и 75%

форсированной жизненной ёмкости лёгких может быть установлена из

кривой поток-объём. Удобнее, однако, рассматривать объёмную скорость

воздушного потока середины форсированного выдоха (Vmax50%). Обычно

MIF50% в 1,5 раза больше Vmax50%, поскольку увеличение

сопротивления ВП во время выдоха ограничивает экспираторный поток.

Хотя петля поток-объём содержит в основном ту же информацию, что и

простая спирограмма, наглядность отношения между потоком и объёмом

позволяет более глубоко проникнуть в функциональные характеристики

как верхних, так и нижних ВП. Анализ петли поток-объём может быть

полезен в диагностически трудных случаях, что будет подтверждено

примерами.

Легочная вентиляция. Показатели легочной вентиляции не имеют

строгих констант: в большинстве своем они не только определяются

патологией легких и бронхов, но зависят также в значительной мере от

конституции и физической тренировки, роста, массы тела, пола и возраста

человека. Поэтому полученные данные оцениваются по сравнению с так

называемыми должными величинами, учитывающими все эти данные и

являющимися нормой для исследуемого лица. Должные величины

высчитываются по нормограммам и формулам, в основе которых лежит

определение должного основного обмена.

Капнография не только позволяет оценить альвеолярную

вентиляцию и обнаружить наличие обратного газотока в дыхательном

контуре (повторное использование уже отработанной газовой смеси), но

также оценить и мониторировать степень герметичности

анестезиологической системы и ее соединение с дыхательными путями

пациента, работу вентилятора, а также мониторировать некоторые аспекты

анестезии, нарушения в которых могут привести к серьезным

осложнениям. Так как нарушения диагностируются при помощи

капнографии довольно быстро, то сам метод служит системой раннего

оповещения в анестезии.

Капнограф состоит из системы забора газа для анализа и самого

анализатора. Наиболее широко в настоящее время применяется две

системы для забора газа и два метода его анализа.

Забор газа: чаще всего применяется методика забора газа

непосредственно из дыхательных путей пациента (как правило, это место

соединения, например, эндотрахеальной трубки, с дыхательным

контуром). Менее распространена методика, когда сам датчик расположен

в непосредственной близости к дыхательным путям, то как такового

«забора» газа не происходит.

Устройства, основанные на аспирации газа с последующей его

доставкой к анализатору хотя и наиболее распространены в силу их

большей гибкости, удобства в эксплуатации, все же обладают некоторыми

недостатками. Пары воды могут конденсироваться в газозаборной системе,

нарушая ее проходимость. При попадании паров воды в анализатор

точность измерений значительно нарушается. Так как анализируемый газ

доставляется в анализатор с затратой некоторого времени, то существует

некоторое отставание изображения на экране от реально происходящих

событий. Для индивидуально используемых анализаторов,

применяющихся наиболее широко, это отставание измеряется

миллисекундами и не имеет большого практического значения. Однако

при использовании центрально расположенного прибора, обслуживающего

несколько операционных, такое отставание может быть довольно

значительным, что сводит на нет многие преимущества прибора. Скорость

аспирации газа из дыхательных путей также играет определенную роль. В

некоторых моделях она достигает 100 - 150 мл/мин, что может оказывать

влияние на, например, минутную вентиляцию ребенка.

Альтернативой аспирационным системам являются так называемые

проточные системы. В этом случае сенсор присоединяется к дыхательным

путям пациента при помощи специального адаптера и располагается в

непосредственной близости к ним. Отпадает необходимость в аспирации

газовой смеси, так как анализ ее происходит прямо на месте. Сенсор

подогревается, что предупреждает конденсацию паров воды на нем.

Однако и это приборы имеют отрицательные стороны. Адаптер и сенсор

довольно громоздки, добавляя от 8 до 20 мл к объему мертвого

пространства, что создает определенные проблемы особенно в

педиатрической анестезиологии. Оба устройства располагаются в

непосредственной близости от лица пациента, описаны случаи травм

вследствие длительного давления датчика на анатомические структуры

лица.

Методы анализа газовой смеси: разработано довольно большое

количество методик анализа газовой смеси для определения концентрации

углекислого газа. В клинической практике используются два из них:

инфракрасная спектрофотомерия и масс-спектрометрия.

В системах, использующих инфракрасную спектрофотомерию (а

таких абсолютное большинство) пучок инфракрасного излучения

пропускается через камеру с анализируемым газом. При этом происходит

поглощение части излучения молекулами углекислого газа. Системы

производит сравнение степени поглощения инфракрасного излучения в

измерительной камере с контрольной. Результат отражается в графической

форме.

Другой методикой анализа газовой смеси, применяемой в клинике,

является масс-спектрометрия, когда анализируемая газовая смесь

ионизируется путем бомбардировки пучком электронов. Полученные

таким образом заряженные частицы пропускаются через магнитное поле,

где они отклоняются на угол, пропорциональный их атомной массе. Угол

отклонения и является основой анализа. Данная методика позволяет

производить точный и быстрый анализ сложных газовых смесей,

содержащих не только углекислый газ, но и летучие анестетики и так

далее. Проблема заключается в том, что масс-спектрометр стоит очень

дорого, поэтому не каждая клиника может это позволить. Обычно

используется один прибор, подсоединенный к нескольким операционным.

В этом случае нарастает задержка с отображением результатов.

Нужно отметить, что углекислый газ хорошо растворим в крови и

легко проникает через биологические мембраны. Это означает, что

значение парциального давление углекислого газа в конце выдоха (ЕтСО

)

в идеальном легком должно соответствовать парциальному давлению

углекислого газа в артериальной крови (РаСО

). В реальной жизни этого не

происходит, всегда существует артериально-альвеолярный градиент

парциального давления СО

. У здорового человека этот градиент невелик -

примерно 1 - 3 мм рт.ст. Причиной существования градиента

неравномерное распределение вентиляции и перфузии в легком, а также

наличие шунта. При заболеваниях легких такой градиент может достигать

весьма значительной величины. Поэтому ставить знак равенства между

ЕтСО

и РаСО

нужно с большой осторожностью.

Морфология нормальной капнограммы: при графическом

изображении парциального давления углекислого газа в дыхательных

путях пациента в течение вдоха и выдоха получается характерная кривая.

Прежде чем приступить к описанию ее диагностических возможностей,

необходимо детально остановиться на характеристиках нормальной

капнограммы.

Рис. 6. Нормальная капнограмма.

В конце вдоха в альвеолах содержится газ, парциальное давление

углекислого газа в котором находится в равновесии с парциальным

давлением его же в капиллярах легких. Газ, содержащийся в более

центральных отделах дыхательных путей, содержит меньшее количество

СО

, а наиболее центрально расположенные отделы не содержат его вовсе

(концентрация равна 0). Объем этого газа, не содержащего СО

представляет собой объем мертвого пространства.

С началом выдоха именно этот газ, лишенный СО

, поступает в

анализатор. На кривой это отражается в виде сегмента АВ. С

продолжением выдоха в анализатор начинает поступать газ, содержащий

СО

во все возрастающих концентрациях. Поэтому начиная с точки В

отмечается подъем кривой. В норме этот участок (ВС) представлен почти

прямой, круто поднимающейся вверх. Почти к самому концу выдоха,

когда скорость воздушной струи снижается, концентрация СО

приближается к значению, которое называется концентрацией СО

в конце

выдоха (ЕтСО

). На этом участке кривой (CD) концентрация СО

изменяется мало, достигая плато. Наибольшая концентрация отмечается в

точке D, где она вплотную приближается к концентрации СО

в альвеолах

и может использоваться для приблизительной оценки РаСО

С началом вдоха в дыхательные пути поступает газ без СО

концентрация его в анализируемом газе резко падает (сегмент DE). Если не

происходит повторного использования отработанной газовой смеси, то

концентрация СО

остается равной или близкой нулю до начала

следующего дыхательного цикла. Если такое повторное использование

происходит, то концентрация будет выше нуля и кривая будет выше и

параллельна изолинии.

Капнограмма может записываться в двух скоростях - нормальной,

как на рисунке 6, или замедленной. При использовании последней детали

каждого вдоха не видны, но более наглядна общая тенденция изменения

СО