Функциональные методы исследования органов дыхания - практические навыки педиатра
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Функциональные методы исследования органов дыхания имеют большое значение в диагностике заболеваний легких, что связано с потребностью практической медицины в объективной количественной и качественной оценке возникающих у ребенка нарушений дыхания. Известно, что наряду с основной функцией газообмена органы дыхания участвуют в поддержании кислотно-щелочного равновесия, обмене веществ, терморегуляции, защитных реакциях и т. д. Газообмен в легких и насыщение крови кислородом осуществляются с участием нескольких процессов, основными из которых являются вентиляция, диффузия и перфузия.
Для характеристики легочной функции у детей наиболее часто используются спирография, пневмотахометрия, капнография, оксигемометрия и оксигемография, определение легочных объемов методом разведения гелия, диффузионной способности легких, напряжения кислорода и углекислого газа в артериальной крови. Использование перечисленных методов позволяет оценить вентиляционную функцию легких, включая основные легочные объемы, механику дыхания, легочный газообмен, газовый состав крови.
Применение функциональных методов исследования легких в педиатрической практике имеет свои особенности. Только у детей старше пяти лет можно применить все методы, рекомендуемые при исследовании легочной функции, дети более младшего возраста не способны активно участвовать в обследовании, в частности выполнять функциональные пробы (форсированное дыхание, произвольная задержка дыхания, максимально глубокий вдох или выдох и др.). Функциональные методы исследования легких становятся обязательными для детей с острой и хронической патологией органов дыхания.
СПИРОМЕТРИЯ
Спирометрия — метод определения жизненной емкости легких (ЖЕЛ). Чаще для этой цели применяют спирометр Гетчинсона, портативный спирометр, газовые часы или ротационные счетчики (вентилометр).
При определении ЖЕЛ испытуемый, находясь в положении стоя или сидя , делает максимальный вдох, быстро зажимает нос и медленно выдыхает весь воздух через мундштук в спирометр. Измерения с некоторыми промежутками времени повторяют 2—3 раза и отмечают максимальный результат.
Табл. 19. Должные величины легочных объемов (по Dietzsch, 1967)
Длина тела, см | ДО, мл (УИ±о) | МОД, л (М ±о) | ЖЕЛ, л (М ±о) | МВЛ, л | Пол |
125 | 228-+ 67 | 5,49+-1,39 | 1,52 ±0,11 | 28,96 ±4,20 | М |
235-+ 49 | 5,24-+ 1,18 | 1,49±0,22 | 30,14 ±6,53 | Д | |
125—129 | 261 -+ 50 | 5,74± 1,16 | 1,79 ±0,20 | 40,59 ±5,50 | м |
272-+-59 | 5,41 -+ 1,29 | 1,52 ±0,19 | 30,56-+ 7,22 | д | |
130—134 | 276 ±63 | 6,17 ± 1,19 | 1,94 ±0,23 | 43,72 ±9,80 | м |
246-+ 35 | 5,37 ±0,93 | 1,72± 0,24 | 38,42-+ 7,22 | Д | |
135—139 | 301 ±51 | 6,85 ±1,56 | 2,05 ±0,22 | 47,00±7,30 | м |
288-+-74 | 5,62 ±0,99 | 1,86 ±0,33 | 40,04 ±6,96 | д | |
140—144 | 325 ±85 | 7,27 ±1,49 | 2,35 ±0,28 | 49,45 ±9,90 | м |
332-+ 79 | 7,01 ±2,14 | 2, 3 ± 0,25 | 44,90-+ 0,44 | Д | |
145—149 | 356 ±74 | 6,71 -+ 1,71 | 2.59 ±0,25 | 58,30 ±9,00 | м |
311-+ 69 | 6,22 ±1,59 | 2,50-+ 0,27 | 55,42±9,75 | д | |
150—154 | 395 ±78 | 7,19-+ 2,12 | 2,84 ±0 37 | 63,10± 12,60 | м |
3764-+73 | 7,35 ±1,49 | 2,74 ±0,34 | 55,60 ±12,65 | д | |
155—159 | 405 ±80 | 7,49 ±2,27 | 3,24 ±0,51 | 76,37 ±10,50 | м |
401 ±111 | 7,66 ±1,49 | 3,07 ±0 42 | 63,13± 11,71 | д | |
160—164 | 482-+118 | 9,03 ±2,61 | 3,68 ±0 53 | 80,09± 12,90 | м |
450 ±87 | 8,16 ± 1,78 | 3,37 ±0,35 | 69,55 ±13,07 | д | |
165 и более | 517-+ 148 | 10,49± 4,15 | 4,14 ±0,58 | 90,65 ± 17 80 | м |
431-+ 13 | 9,34 ±2,35 | 3,73 ± 0,49 | 79,78 ±9,67 | д |
Примечание. ДО — дыхательный объем- МОД — минутный объем дыхания- МВЛ — максимальная вентиляция легких.
При повторных исследованиях испытуемому рекомендуется придавать такое же положение, в котором были получены исходные данные. Полученную величину ЖЕЛ сравнивают с должной, определяемой по уравнению регрессии (И. С. Ширяева, Б. А. Марков, 1973) или по табл. 19 Патологическими считаются отклонения в сторону уменьшения, превышающие должные величины на 15—20 %.
ПНЕВМОТАХОМЕТРИЯ
Пневмотахометрия (ПТМ) — простой и доступный метод исследования бронхиальной проходимости. С помощью его определяют пиковые скорости движения воздуха на вдохе и выдохе. Однако пневмотахометрическое исследование можно проводить лишь у детей школьного возраста, так как в исследовании требуется активное участие пациента.
Табл. 20. Показатели пневмотахометрии у детей, л/с (по И. С. Ширяевой с соавт., 1969)
Возраст, годы | Пол | Мощность форсированного вдоха (Л1±о) | Мощность форсированного выдоха (Л4±о) |
в | М | 1,5±0,04 | 1,9 ±0 03 |
Д | 1,4 ± 0,0э | 1,8 ± 0,03 | |
9 | м | 1,5 ±0,03 | 2,1 ±0,10 |
д | 1,5 ±0,05 | 2,0 ± 0,14 | |
10 | м | 1,7 ±0,08 | 2,5-4-0,17 |
д | 1,7 ±0,14 | 2,2 ±0,16 | |
11 | м | 1,9 ± 0,14 | 2,4±0,13 |
д | 1,6 ±0,14 | 2,2 ±0,17 | |
12 | м | 2,6±0,16 | 3,0±0,17 |
Д | 2,4 ±0,12 | 2,9-4-0,12 | |
13 | м | 3,2 ±0,26 | 3,6 ±0,20 |
д | 2,6 ±0,14 | 3,1 ±0,18 | |
14 | м | 3,2±0,19 | 3,7-ь 0,22 |
Д | 2,9±0,27 | 3,3±0,13 | |
15 | м | 3,4 ±0,17 | 3,9 ± 0,17 |
Д | 3,0 ±0,14 | 3,3±0,13 |
С учетом возраста ребенка подбирается диаметр трубок. Исследование обычно начинают трубкой с отверстием 20 мм и, лишь убедившись в том, что мощность вдоха и выдоха мала, продолжают исследование трубкой с отверстием 10 мм. Испытуемый, плотно обхватив губами наконечник дыхательной трубки, делает максимально быстрый выдох в трубку. Переключатель на аппарате должен находиться в положении «выдох», а нос закрыт при помощи носового зажима. Далее аппарат переключают для исследования «вдоха» и регистрируют максимально быстрый вдох. Исследование повторяют 3—4 раза и расчет ведут по максимальному показателю. Полученные данные пневмотахометрии сравнивают с должными величинами, которые определяются по табл. 20 или рассчитываются по следующим уравнениям:
Допустимые отклонения индивидуальных показателей пневмотахометрии от должных величин ±20 %. Снижение показателей мощности выдоха (вдоха) указывает на обструктивный характер нарушения вентиляции (бронхоспазм, отек слизистой дыхательных путей, дискриния).
СПИРОГРАФИЯ
Спирография — метод графической регистрации дыхательных движений, отражающий изменение легочных объемов. Большая информативность, простота, доступность спирографического метода исследования способствовали широкому внедрению его в практику.
Для регистрации спирограммы чаще используются спирографы, имеющие одну рабочую емкость (СГ-2М, Мета 1 -25, Мета 1-40, Спиро 2-25 и др.) или две (СГ-1М, Мета 1-40 и др.). Последние могут использоваться и для раздельной бронхоспирографии.
Методика записи спирограммы.
Исследование рекомендуется проводить утром, натощак, после 10—15-минутного отдыха (в условиях основного обмена). Ребенок подключается к крану рабочей системы при помощи загубника или маски. При использовании загубника носовое дыхание пациента прекращается наложением носового зажима. Больного приучают дышать через мундштук с загубником или маску атмосферным воздухом, знакомя с методикой выполнения спирографических проб (ЖЕЛ, ФЖЕЛ, МВЛ и др.). Тренировку ребенка лучше провести накануне.
Спирограмма обычно записывается одномоментно: вначале 3—5 минут — спокойное дыхание и ЖЕЛ, затем форсированные тесты и функциональные пробы. У ослабленных или тяжелобольных детей спирограмма регистрируется двухмоментно: вначале спокойное дыхание и ЖЕЛ, а форсированные тесты и функциональные пробы — после отдыха. Скорость движения бумаги при записи спирограммы 50 или 60 мм/мин.
После записи спокойного дыхания в течение 3—5 минут регистрируют ЖЕЛ, для чего испытуемый должен выдохнуть при максимальном усилии после максимально глубокого вдоха. Пробу повторяют 2—3 раза и учитывают максимальный показатель. ЖЕЛ можно определить и двухмоментно. Для этого испытуемый после спокойного выдоха делает максимально глубокий вдох и возвращается к спокойному дыханию, а потом делает максимальный выдох. ЖЕЛ при этом имеет несколько большую величину. Для определения ФЖЕЛ испытуемый делает максимальный вдох и с предельной быстротой форсированный выдох. Скорость движения бумаги при записи ФЖЕЛ> 600 мм/мин. Исследование проводят 2—3 раза и учитывают максимальный показатель.
Рис. 30. Легочные объемы и емкости:
ДО — дыхательный объем- ОЕЛ — общая емкость легких- ФОЕ — функциональная остаточная емкость- ЖЕЛ — жизненная емкость легких- ООЛ — остаточный объем- РОвд—резервный объем вдоха, РОвыд—резервный объем выдоха.
Для определения МВЛ испытуемого просят дышать с оптимальными частотой (50—60 дыханий в минуту) и глубиной (от 1/3 до 1/2 ЖЕЛ) 15—20 с, скорость движения бумаги при этом 600 мм/мин. После регистрации спирограммы в карту исследования записывают температуру комнаты, барометрическое давление, возраст, длину и массу тела испытуемого.
Оценка спирографических показателей. Фактические величины легочных объемов (рис. 30) необходимо приводить к определенным условиям, так как объем газа зависит от атмосферного давления, насыщения водяными парами, температуры среды. Так, показатели, отражающие объемные величины газа, принято приводить к системе BTPS (температура 37 °С, полное насыщение водяными парами, данное атмосферное давление). Показатели поглощения кислорода и выделения углекислого газа приводят к стандартным физическим условиям — STPD [температура 0 °С, атмосферное давление 760 мм рт. ст. (101,3 кПа), отсутствие водяных паров]. Для перевода фактических показателей в системы BTPS и STPD используют поправочные коэффициенты (табл. 21).
Спирографы СТ-1, СТ-2 отградуированы так, что объем газа под колоколом в 200 мл соответствует на спирограмме 1 см, т. е. при подъеме кривой на 1 см уменьшение объема газа под колоколом спирографа составит 200 мл. Измерив показатели спирограммы (ДО, ЖЕЛ и др.) в сантиметрах, рассчитывают их величину в миллилитрах (рис. 31).
Дыхательный объем — объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха при нормальном дыхании. У детей ДО — очень лабильный показатель, он зависит от возраста (чем моложе ребенок, тем меньше ДО), пола и длины тела (см. табл. 19).
Табл. 21. Коэффициенты для приведения легочных величин и объемов к стандартным (STPD) и альвеолярным (BTPS) условиям
Температура, °С | BTPS Видео: Орган зрения | STPD прибарометрическом давлении, мм рт. ст. (кПа) | |||
98.4(740) | 100 (750) | Ю1.3 (760) | 102,6 (770) | ||
16 | 1,123 | 0,903 | 0,915 | 0,928 | 0,940 |
17 | 1,117 | 0,899 | 0,911 | 0.923 | 0,936 |
18 | 1,113 | 0,894 | 0,907 | 0,919 | 0,931 |
19 | 1,108 | 0,890 | 0,902 | 0,915 | 0,927 |
20 | 1,102 | 0,886 | 0,898 | 0,910 | 0f923 |
21 | 1,096 | 0,882 | 0,895 | 0,906 | 0,918 |
22 | 1,091 | 0,887 | 0,889 | 0,901 | 0,914 |
23 | 1,085 | 0,873 | 0,885 | 0,897 | 0,909 |
24 | 1,080 | 0,868 | 0,880 | 0,892 | 0,904 |
25 | 1,075 | 0,864 | 0,876 | 0,888 | 0,900 |
26 | 1,068 | — | — | — | — |
Примечания: 1. На каждый миллиметр ртутного столба (0,1333 кПа) коэффициент для приведения объема к стандартным условиям изменяется приблизительно на 0,001. 2. Таблицу можно использовать при атмосферном давлении 740—780 мм рт. ст. (98,4—104 кПа). 3. Чтобы перевести объемные величины из системы STPD в систему BTPS, их необходимо умножить на поправочный коэффициент 1,21.
Частота дыхания (ЧД) — число дыхательных движений в минуту. Этот показатель, как и ДО, зависит от возраста ребенка, состояния его здоровья и имеет существенные индивидуальные колебания. ЧД и ДО приобретают практическую значимость при наблюдении за больным в динамике.
Минутный объем дыхания — количество воздуха, выдыхаемого и вдыхаемого испытуемым за минуту. МОД равен произведению ДО на ЧД. Фактический МОД сравнивают с должной величиной его, которая находится по табл. 19 или формуле
где 00 — основной обмен, определяемый по таблице Гарриса — Бенедикта- 7,07— коэффициент- КИ02— коэффициент использования кислорода.
Допустимое отклонение фактической величины МОД от должной 100 4=20 %. Диагностическая ценность МОД
Рис. 31. Схема спирограммы:
а — определение потребления кислорода в минуту- б — определение объема форсированного выдоха в секунду- ФЖЕЛ — объем форсированного выдоха- ФЖЕЛ| — объем
форсированного выдоха в секунду.
для оценки эффективности альвеолярной вентиляции повышается, если сопоставить его с частотой и глубиной дыхания при наблюдении за больным в динамике.
Жизненная емкость легких — максимальный объем воздуха, который может выдохнуть испытуемый после максимального вдоха. Фактическую величину ЖЕЛ сравниваем с должной ЖЕЛ, которую у детей определяют по табл. 19 или рассчитывают по уравнению регрессии (И. С. Ширяева, Б. А. Марков, 1973).
Отклонение фактической ЖЕЛ от должной не должно превышать 100=t20%.
Форсированная жизненная емкость легких — максимальный объем воздуха, который может выдохнуть испытуемый при форсированном выдохе после максимально глубокого вдоха. Большую практическую значимость имеет изменение объема форсированного выдоха за первую секунду (ФЖЕЛ1). Для определения ФЖЕЛ1 на спирограмме от нулевой точки, соответствующей началу выдоха, по горизонтали откладывается отрезок в 1 см (равный 1 с).
Из конца отрезка опускается перпендикуляр до места пересечения его с ФЖЕЛ, величина которого и есть ФЖЕЛ1. Если вершина спирограммы ФЖЕЛ имеет закругление, то нулевую точку для расчета ФЖЕЛ1 можно найти на пересечении горизонтали, проведенной через вершину ФЖЕЛ, и продолженного вверх прямолинейного участка кривой форсированного выдоха (см. рис. 31,6). Фактическую величину ФЖЕЛ1 сравнивают с должной ДФЖЕЛ1, для чего используют уравнение регрессии:
Отклонение фактической ФЖЕЛ[ от должной не должно превышать 100±20%.
Чаще, чем ФЖЕЛ1, используется отношение ФЖЕЛ1 к ЖЕЛ — индекс Тиффно. В норме он составляет не менее 70 % фактическойЖЕЛ1, его величина зависит от возраста (табл. 22).
Табл. 22. Зависимость индекса Тиффно от возраста (по И. С. Ширяевой, Б. А. Маркову.
Возраст, годы | Средняя величина | Границы нормы, % |
4—6 | 94,0 | 85 |
7—11 | 89,0 | 75 |
12—16 | 84,0 | 70 |
Максимальная вентиляция легких — максимальный объем воздуха, который может быть провентилирован легкими за минуту. МВЛ получают умножением средней глубины дыхания на число дыханий в минуту или по спирограмме вычисляют сумму величин зубцов за 10 с, далее в соответствии с масштабом шкалы делают пересчет полученной суммы в литры и определяют объем МВЛ за минуту. Фактическую величину МВЛ сравнивают с должной (ДМВЛ), которую рассчитывают для детей по уравнению регрессии или определяют по табл. 19:
Отношение фактической МВЛ у детей к должной не должно превышать 100±20 %.
Практическую ценность имеет определение показателя скорости движения воздуха (ПСДВ), который позволяет судить о характере нарушений вентиляции. Его находят по формуле
Если ПСДВ больше единицы, преобладают рестриктивные нарушения вентиляции, если меньше единицы — обструктивные.
Для практических целей при спирографии обычно определяют ЖЕЛ, ФЖЕЛ|, МВЛ, а также рассчитывают индекс Тиффно и ПСДВ. Этих показателей достаточно для суждения о состоянии вентиляции легких (состоянии анатомо-физиологических свойств аппарата вентиляции). Вычисление других показателей мало оправданно (Н. Н. Канаев, 1978). Выраженность отклонений спирографических показателей от нормы приведена в табл. 23.
На основании спирографических показателей оценивают состояние вентиляции. Если ЖЕЛ снижена в большей степени, а абсолютные скоростные показатели (ФЖЕЛ|, МВЛ) в меньшей при нормальных относительных показателях (индекс Тиффно, ПСДВ), то имеется рестриктивный (ограничительный) вариант нарушения вентиляции. Если в наибольшей степени снижены абсолютные (ФЖЕЛ1, МВЛ) и относительные (индекс Тиффно, ПСДВ) скоростные показатели по сравнению с ЖЕЛ — обструктивный вариант нарушения вентиляции. В случаях примерно равного снижения всех спирографических показателей будет смешанный вариант нарушения вентиляции.
Табл. 23. Границы нормы и градации отклонения от нормы показателей дыхания (по Н. Н. Канаеву, 1980)
ОБЩАЯ ПЛЕТИЗМОГРАФИЯ
Общая плетизмография (ОПГ) — метод прямого измерения бронхиального сопротивления путем синхронной регистрации пневмотахограммы и изменений внутрикамерного давления, возникающего при спокойном дыхании испытуемого в герметичной кабине. Альвеолярное давление определяется по коэффициенту пропорциональности между объемом кабины и объемом газа в легких с учетом давления в кабине. Точность измерений увеличивается, если синхронно с давлением в плетизмографе записывается импедансная пневмограмма (М. И. Анохин, 1978). ОПГ позволяет исследовать с учетом воздухонаполненности легких аэродинамическое сопротивление, работу по его преодолению и капиллярный легочный кровоток.
Для определения альвеолярной вентиляции и газового состава выдыхаемого воздуха используются газоанализаторы-капнографы и масс-спектрометры.
