Уравнение 25-2
P = 2T/r, т.е. T = 0,5rP
T альвеол без сурфактанта примерно равно 50 дин/см, T альвеол с нормальным количеством сурфактанта на их поверхности колеблется от 5 до 30 дин/см.
Сурфактант необходим для начала дыхания при рождении ребенка. До рождения лёгкие находятся в спавшемся состоянии. Ребёнок после рождения делает несколько сильных дыхательных движений, лёгкие расправляются, а сурфактант удерживает их от спадения (коллапса). Недостаток или дефекты сурфактанта вызывают тяжёлое заболевание (синдром дыхательного дистресса). Поверхностное натяжение в лёгких у таких детей высокое, поэтому многие альвеолы находятся в спавшемся состоянии.
Кровоснабжение лёгких осуществляется из двух источников — лёгочных артерий лёгочного ствола, начинающегося от правого желудочка (малый круг кровообращения) и бронхиальных артерий (ветви грудной части аорты, большой круг кровообращения).
Лёгочные артерии содержат дезоксигенированную венозную кровь, их разветвления следуют вместе с разветвлениями воздухоносных путей и распадаются на капилляры межальвеолярных перегородок. После газообмена кровь собирается в бассейн лёгочных вен.
Бронхиальные артерии содержат оксигенированную кровь, кровоснабжают по преимуществу проводящие воздухоносные пути. Венозная кровь оттекает в бассейн лёгочных вен и в значительно меньшей степени в непарную вену.
Оценка функции внешнего дыхания
Для характеристики функции внешнего дыхания применяют значительное количество показателей, позволяющих оценивать разные стороны вентиляции лёгких и перфузии респираторного отдела (в том числе при обструктивных и рестриктивных заболеваниях лёгких).
Обструктивные заболевания связаны с обструкцией, т.е. с уменьшением проходимости дыхательных путей. При этих заболеваниях наблюдается затруднение изгнания воздуха из лёгких, что требует дополнительных усилий дыхательной мускулатуры на выдохе. Вдох, как правило, не изменён, тогда как выдох значительно удлинён и сопровождается сухими хрипами (сипением, свистом). Для диагностики обструктивных нарушений достаточно записать кривую поток–объём форсированного выдоха (см. ниже).
Рестриктивные заболевания связаны с ограничением расправления лёгких, что проявляется снижением лёгочных объемов и ухудшением диффузии (в том числе за счёт уменьшением дыхательной поверхности). Пациент не может глубоко вдохнуть, тогда как выдох свободен, но заметно укорочен. Спирограмма и кривая поток–объём форсированного выдоха позволяют говорить лишь о вероятной рестрикции. Достоверно рестрикция может быть установлена при регистрации параметров дыхания при использовании методов с разведением газов (гелия или азота).
При исследовании функции внешнего дыхания изучают лёгочные объёмы и ёмкости (V), объёмные скорости потока и диффузионную ёмкость (D).
Лёгочные объёмы (V) определяют с помощью спирометра. Ряд параметров спирограммы выражают в относительных величинах (%%), диапазоном нормы считают 80–120%. Для оценки лёгочной вентиляции используют значения нижерассмотренных 4 статичных легочных объёмов (рис. 25–4): дыхательного объёма, резервного объёма вдоха, резервного объёма выдоха и остаточного объёма лёгкого (остаточный объём лёгких нельзя определить с помощью спирометра, его можно измерить с помощью одного методов разведения газов (разведения гелия или вымывания азота) или при общей бодиплетизмографии.
Спирометрия (спирография) — 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 спокойно выдыхает воздух, после чего повторяет последний маневр с максимальным усилием.
Оценка роли водяных паров. Поскольку в воздухоносных путях, помимо газов, присутствуют и пары воды, это обстоятельство следует учитывать при проведении расчётов, показавших, что 1000 мл газовой смеси в спирометре (значения, соответствующие условиям ATPS) соответствуют 1074 мл в лёгких (значения для BTPS). Другими словами альвеолярное давление «сухого» воздуха равно атмосферному (760 мм рт.ст) минус давление водяных паров (47 мм рт.ст.) = 713 мм рт.ст.
BTPS — Body Temperature and Pressure, Saturated with Water (температура тела, давление, водяные пары)
ATPS — Ambient Temperature and Pressure, Saturated (температура окружающей среды, давление, «сухой» воздух)
Применение. Спирометрия помогает не только изучать функцию внешнего дыхания, но и дифференцировать обструктивные болезни лёгких от рестриктивных, оценивать тяжесть дыхательной недостаточности и её динамику.
Рис. 25–4. Спирограмма лёгочных объёмов и ёмкостей [21]. Справа показана запись нескольких дыхательных движений с различной глубиной вдоха и выдоха, влево от записи дыхательных движении (первая колонка) названы разные лёгочные объёмы. ДО — дыхательный объём, РОвыд — резервный объём выдоха, ООЛ — остаточный объём лёгких. Левые 3 колонки — названия разных ёмкостей.
Дыхательный объём (ДО; VE, или VT — tidal volume) — объём воздуха, поступающий в лёгкие за один вдох или выходящий из лёгких при последующем выдохе при спокойном дыхании (норма 0,4–0,5 л, у детей — 3–5 мл/кг). Поскольку организм потребляет больше O2 (
250 мл/мин), чем образует CO2 (
200 мл/мин), объём воздуха на вдохе примерно на 4% больше объёма воздуха на выдохе. Поэтому для более точных исследований измеряют объём выдоха — expired lung volume (VE).
Альвеолярный объём (АО, VA) — часть ДО (VE), участвующая в газообмене.
Анатомически мёртвое пространство — часть пространства дыхательных путей, заполненная воздухом, не участвующим в газообмене — остаток от (ДО — АО [VE — VA]) — примерно 30% от ДО (VE), около 155 мл.
Уравнение Бора для вычисления величины физиологически мёртвого пространства воздухоносных путей (у здоровых лиц анатомически мёртвое и физиологически мёртвое пространства практически равны):
Уравнение 25–3
где: VD — объём вредного пространства (мл); РA = РAсo2 — содержание углекислого газа в альвеолярном воздухе (мл); РE = РEсo2 — содержание углекислого газа в выдыхаемом воздухе (мл); ДО (VE) — дыхательный объём (мл).
Резервный объём вдоха (РОвд; IRV — inspiratory reserve volume) — дополнительный объём воздуха (1,9–2,5 л), который можно вдохнуть после нормального вдоха.
Резервный объём выдоха (РОвыд; ERV — expiratory reserve volume) — дополнительный объём воздуха (1,1–1,5 л), который можно выдохнуть после окончания нормального выдоха.
Остаточный объём лёгкого (ООЛ; RV — residual volume) — объём воздуха (1,5–1,9 л), остающийся в лёгких после максимального выдоха.
Лёгочные ёмкости (рис. 25–4) являются суммой двух или более лёгочных объёмов.
Ёмкость вдоха (Евд; IC — inspiratory capacity — Евд = ДО + Ровд) равна сумме дыхательного объёма (ДО [VE]) и резервного объёма вдоха (Ровд [IRV]) — количество воздуха, которое можно максимально вдохнуть после нормального выдоха. Евд составляет 2,3–3,0 л.
Функциональная остаточная ёмкость (ФОЕ; FRC — functional residual capacity) — объём воздуха, остающийся в лёгких в конце нормального выдоха (около 2,5 л): ФОЕ = ООЛ + РОвыд. (FRC = ERV + RV). ФОЕ (FRC) в норме составляет 2,6–3,4 л.
Жизненная ёмкость лёгких (ЖЕЛ, VC — vital capacity) равна сумме дыхательного объёма (ДО [VE]), резервного объёма вдоха (РОвд [IRV]) и резервного объёма выдоха (РОвыд [ERV]). Это максимальный объём воздуха (от 3,4 л до 4,5 л), изгоняемый из лёгких вслед за максимальным вдохом: ЖЕЛ = ДО + РОвд + РОвыд (VC = VE + IRV + ERV).
Форсированная жизненная ёмкость лёгких — ФЖЕЛ (forced vital capacity — FVC), 4,6 л) — аналогична ЖЕЛ (VC) при максимально возможном вдохе и выдохе с максимальной силой и скоростью (см. ниже «Динамические лёгочные объёмы и ёмкости»).
Общая ёмкость лёгких (ОЕЛ, TLC — total lung capacity) — максимальный объём воздуха (от 4,9 л до 6,4 л), находящийся в лёгких после максимального вдоха — равна сумме жизненной ёмкости лёгких — ЖЕЛ (VC) и остаточного объёма лёгких — ООЛ (RV).
Отношение остаточного объёма лёгкого к общей ёмкости лёгких — ООЛ/ОЕЛ (RV/TLC) в норме <0,25. Увеличение этого показателя вследствие увеличения ООЛ (RV) происходит при обструктивных заболеваниях, а вследствие уменьшения ОЕЛ (TLC) при рестриктивных заболеваниях.
Вышеперечисленные статические лёгочные объёмы и ёмкости отражают эластические свойства лёгких и грудной клетки.
Динамические лёгочные объёмы и ёмкости отражают проходимость дыхательных путей. Получение некоторых из нижеперечисленных показателей требует применения не только спирометрии, но и других подходов (например, теста с разведением гелия).
Минутный объём дыхания (МОД, VE) — количество воздуха, проходящего через воздухоносные пути каждую минуту. МОД равен дыхательному объёму (ДО), умноженному на частоту дыхательных движений в минуту (ЧДД): МОД = ДОЧДД (VE = VTf). Так как ДО (VT) в норме составляет примерно 0,5 л, а нормальная ЧДД (f) от 12 до 15 в минуту, то МОД составляет 6–8 л/мин.
Максимальная вентиляция лёгких (МВЛ) — максимальное количество воздуха, которое может быть провентилировано через лёгкие за 1 мин — произведение частоты дыхательных движений — ЧДД (f) на ёмкость вдоха — Евд (IC): МВЛ = ЧДДЕвд (fIC). Средние значения МВЛ у мужчин — 140 л/мин, у женщин — 130 л/мин.
Объём форсированного выдоха за 1 с (ОФВ1, FEV1 — forced-expiratory volume in one second) — объём воздуха, изгоняемый с максимальным усилием из лёгких в течение первой секунды выдоха после глубокого вдоха; т.е. часть ФЖЕЛ (FVC), выдыхаемая за первую секунду. Прежде всего ОФВ1 (FEV1) отражает состояние крупных дыхательных путей и часто выражается в процентах от жизненной ёмкости лёгких (ЖЕЛ, VC). Нормальное значение ОФВ1 (FEV1) = 75% ЖЕЛ (VC).
Индекс Тиффно — отношение объёма форсированного выдоха за 1 с (ОФВ1, FEV1) к жизненной ёмкости лёгких (ЖЕЛ, VC; ОФВ1 часто также выражают в процентах от форсированной жизненной ёмкости лёгких — ФЖЕЛ, FVC). Значение индекса Тиффно прямо пропорциональное силе выдоха и в норме составляет около 80%; значение этого индекса важно для выявления обструктивных нарушений, но также помогает в диагностике рестриктивных расстройств. Снижение ОФВ1 (FEV1) без снижения ФЖЕЛ, т.е. ОФВ1/ФЖЕЛ (FEV1/FVC) <70% свидетельствует об обструкции; снижение обоих показателей (ОФВ1 и ФЖЕЛ, т.е. ОФВ1/ФЖЕЛ 80%) указывает на рестриктивную патологию.
Максимальная объёмная скорость в средней части экспираторного маневра — МОС25%–75% (average mid-maximal expiratory flow — FEF25–75) — скорость потока форсированного выдоха в его середине, т.е. между 25% и 75% ФЖЕЛ (FVC); иначе обозначают как максимальный поток середины выдоха (mid-maximal expiratory flow — MMEF). МОС25%–75% прежде всего отражает состояние мелких дыхательных путей и не зависит от мышечных усилий, этот показатель более информативен, чем ОФВ1 (FEV1) при выявлении ранних обструктивных нарушений.
Пик объёмной скорости выдоха (мощность выдоха, peak expiratory flow rate — PEFR) — максимальная объёмная скорость, которую пациент может развить при форсированном выдохе — показатель проходимости дыхательных путей на уровне трахеи и крупных бронхов. Зависит от мышечного усилия пациента.
Резерв дыхания (РД) характеризует возможность увеличения лёгочной вентиляции (в норме 85–90%) и рассчитывается по разности максимальной вентиляции лёгких (МВЛ) и минутного объёма дыхания (МОД, VE).
Другие исследования функции лёгких
Диффузионная способность (диффузионная ёмкость, Дс) — показатель эффективности переноса газа из альвеол в лёгочный капиллярный кровоток, отражает состояние альвеолярно–капиллярной мембраны — аэрогематического барьера.
ДсCO (диффузионная способность лёгких по оксиду углерода — ДсCO) определяют измерением количества оксида углерода (CO), поступившей из альвеолярного воздуха в кровь лёгочных капилляров после того, как пациент вдохнул известное количество СО (принято использовать 0,3%); выражают в мл/мин/мм ртутного столба.
Показатель ДсCO помогает дифференцировать бронхиальную астму, хронический бронхит и эмфизему лёгких.
Кривая податливости (растяжимости). Эластичность лёгких (способность растянутого материала возвращаться в исходное нерастянутое положение) определяет соотношение изменений лёгочных объёмов (V) и изменения транспульмонального давления (РTP).
Раздувание лёгкого. 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 функциональной остаточной ёмкости — ФОЕ (FRC) эластическая тяга лёгкого полностью сбалансирована эластической тягой грудной стенки.
При полном вдохе, т.е. в положении общей ёмкости лёгких — ОЕЛ (TLC) лёгкие достигают своей максимальной эластической тяги.
При полном выдохе, т.е. на уровне остаточного объёма лёгких — ООЛ (RV) грудная стенка достигает своей максимальной эластической тяги.
Кривая «давление–объём». Зависимость транспульмонального давления от объёма частей дыхательной системы отображается в виде кривой растяжимости лёгких (рис. 25–5).
Рис. 25–5. Кривые растяжимости частей дыхательной системы [21]. 1 — грудная клетка, 2 —.лёгкие, 3 — весь дыхательный аппарат.
Податливость, или растяжимость (C) — количественный показатель, характеризующий упругие свойства лёгких, определяется по наклону кривых «давление–объём» (P–V) над уровнем дыхательного объёма (табл. 25–1)
Уравнение 25–4
C = V/P
Таблица 25–1. Формулы определения растяжимости частей дыхательной системы [21]. 1 — грудная клетка, 2 — лёгкие, 3 — весь дыхательный аппарат. С — степень растяжимости (мл/см водн.ст.); DV — изменение объёма (мл), DР — изменение давления (см вод. ст.). гк — грудная клетка, л — лёгкое, пл — плевральная полость, а — альвеолы, тп — транспульмональный
Общая податливость обоих лёгких (C) у взрослого человека составляет около 200 мл воздуха на 1 см водн.ст. Это означает, что при увеличении транспульмонального давления (Pтп) на 1 см водн.ст. объём лёгких увеличивается на 200 мл.
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) снижает растяжимость, смещая кривую податливости вниз и вправо.
Объёмная скорость выдоха — максимальная скорость прохождения воздушного потока в дыхательных путях во время форсированного (максимального) 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, т.е. более 75% от жизненной ёмкости лёгких — ЖЕЛ (VC), считая от начала выдоха.
На объёмную скорость выдоха влияют также эластическая тяга лёгкого, сопротивление мелких дыхательных путей и суммарная площадь поперечного сечения дыхательных путей.
Коэффициент лёгочной вентиляции (КЛВ, в норме 1/7) — отношение дыхательного объёма (ДО, VE,) к сумме объёмов резервного выдоха (РОвыд, ERV) и остаточного объёма воздуха (ООЛ, RV):
|
Скачать 0.69 Mb.
