Функциональная диагностика дыхательной системы Дыхание

Функциональная диагностика дыхательной системы

Дыхание – совокупность процессов, обеспечивающих потребление организмом О 2 и выделение СО 2.

ЭТАПЫ ДЫХАНИЯ Внешнее дыхание: 1) поступление воздуха в легкие 2) газообмен в легких альвеолы Внутреннее дыхание: 3) транспорт О 2 и СО 2 кровью 4) газообмен между кровью и тканями 5) тканевое дыхание - потребление тканями О 2 и выделение СО 2 ткани

ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ: q Вентиляция q Диффузия q Перфузия

Сопротивление потоку воздуха в дыхательном тракте сопротивление Генерации разветвления дыхательных путей ü Сопротивление потоку воздуха убывает по направлению к периферии (т. к увеличивается суммарный диаметр бронхов). Около 80% общего сопротивления потоку воздуха оказывают дыхательные пути с диаметром больше 2 мм.

Индикаторы функционального состояния дыхательной системы: Для внешнего дыхания: • Объем легких • Способность изменять объем легких • Скорость перемещения потока воздуха в дыхательных путях • Растяжимость и эластичность: легких и грудной клетки • Работа дыхательного центра • Диффузионная способность легких Для внутреннего дыхания: • Способность крови переносить О 2 и СО 2 • Работа систем поддержания кислотно-основного равновесия

АКТ ВДОХА 1. Сокращение инспираторных мышц 2. Увеличение объема грудной клетки 3. Снижение отрицательного Р в плевральной полости 4. Растяжение легких 5. Отрицательное Р в легких 6. Воздух входит в легкие

Водного столба! Внутрилегочное (альвеолярное) давление Трансмуральное давление Внутриплевральное давление Вдох Выдох

Соотношение вентиляции и перфузии в разных отделах легких Вентиляционно. Перфузионный Коэффициент V/Q

В вертикальном положении тела: Зона 1: кровоток ограничен Ральв > Pкап Зона 2 Ральв > Pкап Зона 3: Кровоток превышает вентиляцию Ркап > Pальв Ральв - альвеолярное давление, Ркап - давление в лёгочных капиллярах

Методы ФД внешнего дыхания: • Спирометрия – измерение легочных объемов, • Спирография – запись легочных (дыхательных) объемов, • Непрямые методы определения остаточного объема и функциональной остаточной емкости • Пневмография – регистрация дыхательных движений грудной клетки, • Пик-флоуметрия – измерение скорости воздушного потока в дыхательных путях • Измерение давлений: - внутрилегочного, внутриплеврального, внутригрудного; растяжимости (compliance) легких: плетизмография, пневмотахометрия • Пробы с задержкой дыхания • Методы оценки структуры дыхательного аппарата (рентгеноскопия, бронхоскопия, торакоскопия)

Легочные объемы и емкости 0, 5– 0, 7 л

Основные показатели вентиляции легких 1. Частота дыхания (ЧД) = 16 -18 в мин (в покое) 2. Минутный объем дыхания (МОД) = ДО х ЧД = 8 - 9 л 3. Максимальная вентиляция легких (МВЛ) – объем воздуха, проходящий через легкие за мин. при максим. глубине и частоте дыхания (≥ 90 циклов в мин) = 70 -120 л/ мин 4. Дыхательный альвеолярный объем (ДАО) = = ДО – объем мертвого пространства = 500 -150=350 мл 5. Минутная альвеолярная вентиляция легких = ДАО х ЧД 6. Коэффициент вентиляции альвеол = ДАО/ФОЕ = 350/2500 = 1/7

Основные показатели, оцениваемые при проведении спирометрии • ЖЕЛ: сравнивают с должной ЖЕЛ ДЖЕЛ для мужчин = (27, 63 - 0, 112 * на возраст в годах) х рост в см ДЖЕЛ для женщин = (21, 78 - 0, 101 * на возраст в годах) х рост в см За отклонение от нормы принято считать снижение ЖЕЛ > 20%. • ФЖЕЛ — при форсированном выдохе: обычно меньше ЖЕЛ, т. к. больше сопротивление воздухоносных путей • ОФВ 1 — объём форсированного выдоха за первую секунду маневра форсированного выдоха. • Отношение ОФВ 1/ФЖЕЛ (в %) — индекс Тиффно — чувствительный индекс для диагностики повышенного сопротивления дыхательных путей. В норме >75% (70% - 75% пограничные значения).

Норма Начало графиков – справа! При эмфиземе При астме

Скорости потоков воздуха во время форсированного выдоха – показатель сопротивления • ПОС — пиковая объемная скорость: максимальный поток, достигаемый в процессе выдоха. • МОС — мгновенная объемная скорость — скорость воздушного потока в момент выдоха определенной доли ФЖЕЛ (чаще всего 25%, 50% и 75 % ФЖЕЛ, в норме > 80% от должной). Определение показателей скорости перемещения потока воздуха: • по кривой «поток – объем» , • пик-флоуметрия, • пневмотахография

Пикфлоуметрия (англ. Peak Flow) – метод определения пиковой объемной скорости форсированного выдоха (л/c) (коррелирует с ОФВ 1). Используется для оценки сопротивления в нижних дыхательных путях. Снижение скорости перемещения воздуха во время выдоха свидетельствует о наличии обструкции (сужения) дыхательных путей. Преимущества: портативность, простота, возможность использования для домашнего мониторинга.

Пневмотахометрия — определение пиковых скоростей воздушного потока. Используется для оценки сопротивления воздушному потоку на уровне крупных бронхов (более точен, чем ОФВ 1) Пневмотахограф регистрирует изменения давления воздушного потока, возникающего в процессе дыхания, с помощью мембранного манометра.

Плетизмография — метод, основанный на сопоставлении показателей спирографии с показателями механического колебания грудной клетки во время дыхательного цикла. Позволяет определять: • ВСЕ объемы и емкости легких, в том числе остаточный объем, ФОЕ • бронхиальное сопротивление • Растяжимость (compliance) легких

Плетизмография Плетизмограф - герметичная камера, в которой измеряется температура, давление воздуха и объем газовой среды. Пациент через дыхательную трубку дышит внешним воздухом. Посредством заслонки можно полностью перекрыть поток воздуха. При закрытой заслонке измеряют давление газовой смеси в дыхательной трубке (давление в полости рта Рр - эквивалент внутриальвеолярного давления), что соотносится с дыхательным объемом. На вдохе давление в камере увеличивается (т. к. расширяется грудная клетка). При открытой заслонке с помощью пневмотахометра можно измерить объемную скорость потоков вдоха и вычислить легочные объемы. Для определения ФОЕ заслонку закрывают в момент завершения спокойного выдоха, далее попытка вдоха. ФОЕ=(Vвв - Vн)*Рвв/ (Рн-Рвв) V – объем камеры P – внутриальвеолярное давление н – начальное, перед вдохом вв – на высоте попытки вдоха

ПЛЕТИЗМОГРАФИЯ ПОЗВОЛЯЕТ ИЗМЕРИТЬ: • легочные объемы (в том числе остаточные объем и емкость) • сопротивление дыхательных путей (лучше выявляются небольшие степени сужения бронхиального дерева) • проводимость дыхательных путей – обратна сопротивлению • специфическую проводимость дыхательных путей - проводимость дыхательных путей, отнесенная к единице объема легких. • традиционные показатели спирометрии • диффузионную способность легких • степень вымывания азота (при оценке остаточного объема методом разведения газа) • Compliance (податливость) легких • окклюзионное давление.

Определение ФОЕ методом разведения чужеродным газом: известное количество плохо растворимого газа (гелия) смешивается с газом в легких (в течение 7 -10 мин дыхания в закрытый спирометр). На основании концентраций газов после перемешивания рассчитывают остаточный объем. ФОЕ = Vспир(FHEдо- FHEпосле) FHEпосле

Важные характеристики дыхательного аппарата: • Податливость (compliance) - мера растяжимости С=∆V/∆Pтрансмур • Эластичность (elastance) - способность легких возвращаться после растяжения в исходное состояние = 1/C. • Сопротивление (resistance) – отношение давления воздуха в дыхательных путях к объемной скорости потока = ∆P/Flow, измеряется в см. рт. ст/(л. сек)

Повышение Р альв Понижение Р плевр Повышение Ртрансмуральное = Ральв – Р плевр вдох

ПОДАТЛИВОСТЬ ЗАВИСИТ ОТ: • возраста • функционального состояния легких • состояния грудной стенки и инспираторных мышц • положения тела • степени мышечной релаксации Высокий комплайнс: снижение эластической сопротивляемости на вдохе (ранние стадии эмфиземы легких, хронический обструктивный бронхит) Низкий комплайнс: гипоплазия, отек легких, пневмоторакс и др

Функциональные пробы с задержкой дыхания 1. Проба Штанге – задержка после максимального вдоха. 2. Проба Генчи – задержка после максимального выдоха Алгоритм: 1. 2. 3. 4. 5. Стоя, определение ЧСС за 1 мин Глубокий вдох-выдох (1 -3 цикла) Глубокий вдох (или выдох): Задержка дыхания (рот закрыт, нос зажат пальцами) После задержки определение ЧСС за 1 мин Показатели реактивности кардио-респираторной системы: 1) Длительность задержки (Нормы: для пробы Штанге 30 -60 с, Генчи 20 -40 с) 2) Индекс реактивности = ЧССдо/ЧCCпосле

Кардиореспираторный контроль дыхательных газов Сигнал от хеморецепторов: 1) увеличивает вентиляцию, 2) усиливает симпатические влияния на сердечно-сосудистую систему - ↑ ЧСС 3) усиливает влияние вагуса на сердце - ↓ ЧСС Раздувание легких на вдохе – активация механорецепторов: 4) стимуляция выдоха 5) торможение влияния вагуса на сердце - ↑ ЧСС Повышение АД при активации симп. системы – активация барорецепторов: 6) усиливает влияние вагуса на сердце, снижает симп. влияния - ↓ЧСС

Задержка на вдохе ↑ ЧСС Рефлексы от: - хеморецепторов → прессорные влияния - рецепторов РЛ → торможение влияния вагуса на сердце - рецепторов полых вен (↓ ЦВД - ↑ ВВ) – рефлекс Бэйнбриджа ↓ ЧСС Рефлексы от: - барорецепторов → депрессорные влияния - хеморецепторов → кардиоингибир ующие влияния Задержка на выдохе ↑ ЧСС ↓ ЧСС Рефлексы от: - хеморецепторов → прессорные влияния Рефлексы от: - хеморецепторов → кардиоингибиру ющие влияния - Снижение влияний от рецепторов РЛ, полых вен - Тормозное влияние центра выдоха на пресс. зону

АЭРОГЕМАТИЧЕСКИЙ БАРЬЕР

Градиент давлений - движущая сила диффузии Парциальное давление В альвеолярном воздухе СО 2 40 мм Нg О 2 100 мм Нg В венозной крови Градиент давлений 46 мм Нg 6 40 мм Нg 60 Растворимость СО 2 в 20 -25 раз больше, чем О 2

Диффузионная способность легких - количество газа (О 2, в клинике СО), проникающее через аэрогематический барьер за 1 мин на 1 мм рт. ст. градиента давления. ЗАКОН ФИКА Скорость переноса газа через аэро-гематический барьер V = DM x (P 1 - P 2) → DM = V/(Р 1 -Р 2) DM - диффузионная способность мембраны; (P 1 - P 2) - градиент парциального давления газов по обе стороны мембраны.

Методика определения диффузионной способности легких • используют СО (смесь газов с небольшим количеством СО). Метод одиночного вдоха: • обследуемый один раз вдыхает смесь газов (0, 3% СО, 10% Не) и задерживает дыхание на 10 с. • Рассчитывают скорость вымывания СО из альвеолярного воздуха за это время. Равновесный метод: • обследуемый дышит газовой смесью (0, 1% СО) до тех пор, пока не установится равновесие между содержанием СО в альвеолярном газе и крови (примерно 0, 5 мин). Далее в течение короткого интервала времени по концентрации СО в альвеолярном газе измеряют постоянную скорость вымывания этого вещества. Концентрацию СО во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе обычно определяют с помощью инфракрасного газоанализатора.

Диффузионная способность легких (для СО): DM = V/(Р 1 -Р 2) → DCO =VCO/PACO VCO - объем СО (мл), переносимого за 1 мин, PACO – парциальное давление СО в альвеолах (мм. рт. ст. ) (РСО в крови настолько мало, что им можно пренебречь). В покое диффузионная способность легких для СО = около 25 мл/мин-мм рт. ст. , при нагрузке увеличивается в два-три раза. Для О 2= DCO х 1, 23

Методы ФД внутреннего дыхания • Полярография - определение р. О 2 в крови, • Оксигемометрия - определение насыщения гемоглобина кислородом, • Построение сатурационных кривых, характеризующих содержание О 2 и СО 2 в крови, • Построение кривой диссоциации оксигемоглобина

Транспорт О 2 В растворенном виде (2 – 4 %) В соединении с Нb (Нb. О 2) Глобин – видоспецифический белок Гем – простетическая группа, содержащая Fe++ Кислородная емкость крови - максимальное количество кислорода, которое может связать кровь при полном насыщении гемоглобина кислородом.

Полярография – метод определения парциального напряжения О 2 в крови или внутри органов. Принцип метода: поляризация при электролизе, с использованием сильно поляризующегося и неполяризующегося электродов. О 2 восстанавливается на катоде, возникает ток. Величина тока прямо пропорциональна концентрации О 2 в растворе электролита внутри зонда. • Неинвазивный – • Инвазивный – in vitro, в специальной с помощью накожного датчика: через специальные мембраны датчика происходит избирательная кювете, в которую диффузия О 2 или СО 2 с последующим их вводится проба крови. анализом полярографическим сенсором.

Оксигемометрия (пульсоксиметрия) ü Метод оптический - основан на регистрации изменения цвета крови (разные спектры поглощения оксигемоглобина и восстановленного гемоглобина). ü Неинвазивный. ü Оксигемометр состоит из ушного датчика с полупроводниковыми фотоэлементами (фотометра) и измерительного блока со шкалой, градуированной в процентах насыщения кислородом. Оксигемография - графическая регистрация насыщения крови кислородом. Кривая насыщения - оксигемограмма.

Сатурационная кривая О 2 с. О 2, об%

Кривая диссоциации оксигемоглобина 97% Hb. O 2, % легкие Отдача О 2 тканям 75% ткани р. О 2 в крови (мм рт. ст. )

легкие Отдача О 2 тканям ткани • Сдвиг вправо – легче отдача кислорода: при увеличении р. СО 2, t 0, H+, АТФ, 2, 3 -дифосфоглицерата • Сдвиг влево – легче насыщение кислородом