Чем измеряется объем легких
Чем измеряется объем легких
Процесс внешнего дыхания обусловлен изменением объема воздуха в легких в течение фаз вдоха и выдоха дыхательного цикла. При спокойном дыхании соотношение длительности вдоха к выдоху в дыхательном цикле равняется в среднем 1:1,3. Внешнее дыхание человека характеризуется частотой и глубиной дыхательных движений. Частота дыхания человека измеряется количеством дыхательных циклов в течение 1 мин и ее величина в покое у взрослого человека варьирует от 12 до 20 в 1 мин. Этот показатель внешнего дыхания возрастает при физической работе, повышении температуры окружающей среды, а также изменяется с возрастом. Например, у новорожденных частота дыхания равна 60—70 в 1 мин, а у людей в возрасте 25—30 лет — в среднем 16 в 1 мин. Глубина дыхания определяется по объему вдыхаемого и выдыхаемого воздуха в течение одного дыхательного цикла. Произведение частоты дыхательных движений на их глубину характеризует основную величину внешнего дыхания — вентиляцию легких. Количественной мерой вентиляции легких является минутный объем дыхания — это объем воздуха, который человек вдыхает и выдыхает за 1 мин. Величина минутного объема дыхания человека в покое варьирует в пределах 6—8 л. При физической работе у человека минутный объем дыхания может возрастать в 7—10 раз.
Рис. 10.5. Объемы и емкости воздуха в легких человека и кривая (спирограмма) изменения объема воздуха в легких при спокойном дыхании, глубоком вдохе и выдохе. ФОЕ — функциональная остаточная емкость.
Легочные объемы воздуха. В физиологии дыхания принята единая номенклатура легочных объемов у человека, которые заполняют легкие при спокойном и глубоком дыхании в фазу вдоха и выдоха дыхательного цикла (рис. 10.5). Легочный объем, который вдыхается или выдыхается человеком при спокойном дыхании, называется дыхательным объемом. Его величина при спокойном дыхании составляет в среднем 500 мл. Максимальное количество воздуха, которое может вдохнуть человек сверх дыхательного объема, называется резервным объемом вдоха (в среднем 3000 мл). Максимальное количество воздуха, которое может выдохнуть человек после спокойного выдоха, называется резервным объемом выдоха (в среднем 1100 мл). Наконец, количество воздуха, которое остается в легких после максимального выдоха, называется остаточным объемом, его величина равна примерно 1200 мл.
Сумма величин двух легочных объемов и более называется легочной емкостью. Объем воздуха в легких человека характеризуется инспираторной емкостью легких, жизненной емкостью легких и функциональной остаточной емкостью легких. Инспираторная емкость легких (3500 мл) представляет собой сумму дыхательного объема и резервного объема вдоха. Жизненная емкость легких (4600 мл) включает в себя дыхательный объем и резервные объемы вдоха и выдоха. Функциональная остаточная емкость легких (1600 мл) представляет собой сумму резервного объема выдоха и остаточного объема легких. Сумма жизненной емкости легких и остаточного объема называется общей емкостью легких, величина которой у человека в среднем равна 5700 мл.
При вдохе легкие человека за счет сокращения диафрагмы и наружных межреберных мышц начинают увеличивать свой объем с уровня функциональной остаточной емкости, и его величина при спокойном дыхании составляет дыхательный объем, а при глубоком дыхании — достигает различных величин резервного объема вдоха. При выдохе объем легких вновь возвращается к исходному уровню функциональной остаточной емкости пассивно, за счет эластической тяги легких. Если в объем выдыхаемого воздуха начинает входит воздух функциональной остаточной емкости, что имеет место при глубоком дыхании, а также при кашле или чиханье, то выдох осуществляться за счет сокращения мышц брюшной стенки. В этом случае величина внутриплеврального давления, как правило, становится выше атмосферного давления, что обусловливает наибольшую скорость потока воздуха в дыхательных путях.
Спирография и спирометрия
Оглавление
Диагностика функции внешнего дыхания является обязательной составляющей многих общеклинических обследований, которые проводятся ежегодно с целью мониторинга состояния здоровья. Для находящихся в группе риска пациентов промежутки между диагностическими мероприятиями могут сокращаться.
С целью исследования внешнего дыхания сегодня проводится спирография (в том числе с пробой). Процедура выполняется быстро, является безопасной и безболезненной. Пациент не испытывает выраженного дискомфорта. В некоторых случаях возникают небольшие побочные эффекты: учащение пульса и тремор конечностей, которые самостоятельно проходят за несколько минут или часов.
Спирография (спирометрия): что это за процедура?
Процедура позволяет выявить патологии не только органов дыхания, но и системы. Осуществляется диагностика с использованием специального медицинского прибора. Аппарат состоит из датчика, реагирующего на поток воздуха, и компьютерных систем. Они определяют все важные для обследования характеристики и преобразуют их в цифровой формат.
Спирометр фиксирует объем воздуха из легких при максимальном выдохе после максимального вдоха. При расшифровке результатов обследования учитывают возраст пациента. Это обусловлено тем, что норма у людей разных возрастных категорий различается.
Как спирография, так и спирометрия дыхания направлены на измерение функции легких. При проведении первой процедуры производится дополнительная графическая запись показателей. В этом и заключается небольшое отличие между методиками.
Важно! Качество и точность результатов диагностики зависят от целого ряда факторов, в числе которых:
Именно поэтому очень важно проходить процедуру в современной клинике у опытных специалистов. Они проведут все манипуляции и выполнят информативную диагностику.
Очень важно четко соблюдать все рекомендации врача! Только в этом случае оценка работы легких будет проведена точно и позволит поставить диагноз в кратчайшие сроки.
В рамках тестов исследуются такие показатели:
Важно! Все показатели оцениваются только в комплексе. Лишь при ряде отклонений от нормы можно говорить о наличии выраженной патологии. Любая оценка производится исключительно врачом. Настоятельно не рекомендуем пытаться ставить себе диагнозы самостоятельно! Вы не располагаете всеми необходимыми для этого знаниями и навыками.
Проведение спирографии сегодня актуально не только для терапевтов и пульмонологов, но и для кардиологов, и других врачей. Дополнительно выполняются и другие обследования. Как правило, только после комплексной диагностики удается выявить даже скрытые патологии различных органов и систем.
Показания для исследования
Пройти спирометрию следует с целью:
Основными показаниями к обследованию являются:
Кроме того, сделать спирометрию следует в рамках комплексного обследования спортсменов и других категорий пациентов.
Принцип выполнения
Тестирование может осуществляться в двух положениях: стоя или сидя. Во время процедуры на носу пациента располагается зажим, который препятствует прохождению воздуха. Специальный прибор присоединяется к загубнику, размещаемому в полости рта. Обеспечивается спирография на предельном выдохе, в состоянии покоя, при усиленном обороте воздуха через легкие.
В некоторых случаях проводится исследование с дополнительным использованием специальных препаратов. Актуальным оно является при подозрении на конкретные заболевания.
Диагностика проводится поэтапно. Сначала пациент находится в расслабленном состоянии, а по просьбе врача он производит некоторые дыхательные манипуляции.
По окончанию основной части исследований загубник вынимается и пациент отдыхает. С целью исключения ошибок диагностику могут повторять несколько раз.
Также могут выполняться:
Преимущества проведения спирографии (спирометрии) в МЕДСИ в Москве
Функциональное исследование лёгких является важной частью медицины, помогает выявить заболевания легких, дифференцировать нарушение дыхания при различных патологиях.
Спирометрия эффективно определяет способность легких принимать, удерживать и использовать вдыхаемый воздух. Для спирометрии используется спирометр – специальный прибор, состоящий из датчика потока воздуха и электронного устройства, которое преобразует показания датчика в цифровую форму и производит необходимые вычисления. Пациент делает глубокий вдох и с максимальной силой выдыхает в спирометр, который анализирует поток воздуха и обрабатывает полученную информацию.
Как проводится спирометрия?
Спирометрия проходит быстро и безболезненно. Во время выполнения пробы спирометрии пациент находится в вертикальном положении. Пациенту дают спирометр, вводят загубник, соединенный с дыхательной трубкой, а на нос надевают зажим, чтобы предотвратить попадание воздуха в нос во время исследования. По команде врача пациент делает глубокий вдох, чтобы полностью заполнить легкие воздухом, затем выдыхает с наибольшей силой и максимально долго. После этого предлагают сделать глубокий форсированный вдох и полный форсированный выдох. При этом спирометр измеряет и регистрирует объем и скорость воздуха, проходящего через аппарат, и ряд других показателей. Процедуру обычно повторяют два или три раза, чтобы установить среднее значение всех характеристик.
Когда выполняют спирометрическую пробу?
Спирометрическую пробу назначают по ряду показаний, в том числе:
Что измеряет спирометрия?
Спирометрия измеряет (в литрах или миллилитрах) дыхательную функцию легких, которая определяется следующими характеристиками:
В Медицинском центре «Созвездие» прием ведут:
Да здравствуют здоровые легкие!
Да здравствуют
здоровые легкие!
Исследование детей до 5-летнего возраста довольно затруднительно. Поскольку они не в состоянии максимально произвести выдох. В связи с чем, получится ненадежная таблица результатов спирографии. Провести обследование можно лишь с 9 лет при условии создания наиболее благоприятной атмосферы. Перед спирометрией ребенок должен четко понимать, что от него требуется, как произвести выдох и вдох.
Обычно производят аналогии с задуванием свечи. Врач должен внимательно смотреть за тем, чтобы ребенок плотно обхватывал мундштук. Расшифровка производится со скидкой на детский возраст. Применение спирометрии позволяет оценить состояние легочной ткани. Только при правильно проведенной диагностике можно быть уверенным в достоверности результатов, которые помогут назначить эффективное лечение.
СПИРОМЕТРИЯ – «ЗОЛОТОЙ СТАНДАРТ» ДИАГНОСТИКИ
БРОНХООБСТРУКТИВНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ
ВЕДИТЕ ЗДОРОВЫЙ ОБРАЗ ЖИЗНИ!
БУДЬТЕ ЗДОРОВЫ И ЖИВИТЕ ДОЛГО!
Зав.отделением медицинской реабилитации В.А.Топораш
The measurement of lung water.
Neale R. Lange and Daniel P. Schuster
Статья опубликована в журнале Crit Care 1999, 3:R19–R24
РЕЗЮМЕ
Введение: в данном обзоре мы проводим сравнение современных методов количественной оценки отека легких.
Выводы: Стандартная рентгенограмма органов грудной клетки остается лучшим скрининговым методом для диагностики отека легких. Методы разведения индикатора, возможно, являются наилучшими для количественного определения содержания воды в легких.
ВВЕДЕНИЕ
EVLW=(Lp*S)[(Pc –Pi )–s(Пc – Пi)] – ток лимфы [1],
Это уравнение описывает формирование интерстициального отека. В последующем жидкость окажется уже в просвете альвеол, и такой отек легких уже будет называться альвеолярным (2,3). В норме ВСВЛ не превышает 500 мл (4-7). При альвеолярном отеке содержание воды в легких обычно на 75-100% превышает нормальные значения (8). Если это так, то начинает нарушаться функция легких. Итак, любой метод, который может использоваться в клинике для определения изменения содержания ВСВЛ, должен быть настолько чувствительным, чтобы выявлять эти изменения еще до развития альвеолярного отека.
Хотя пока не доказано, как исход отека легких зависит от его количественных характеристик (избытка воды и продолжительности), очень важно, чтобы мы и могли диагностировать отек легкого еще до того, как он перейдет в альвеолярную фазу, и проследить течение отека и его динамику при тех или иных методах лечения, в том числе и в эксперименте, и при исследовании новых лекарственных препаратов.
Идеальный метод диагностики отека легких должен быть точным, чувствительным, воспроизводимым, неинвазивным, практичным и недорогим (9). Но до сих пор такого метода изобретено не было. В эксперименте ВСВЛ можно определять с помощью гистологических и гравиметрических методов (10). В данном сравнительном обзоре мы уделили внимание тем методам, которые могут применяться в клинике.
МЕТОДЫ МЕДИЦИНСКОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ
Общие рассуждения
Все методы медицинской визуализации способны давать дискретную информацию об объеме органа. Каждый двумерный (пиксел) или объемный (воксел) элемент изображения легких представляет собой также отражение определенного объема. Итак, можно ввести относительную единицу ВСВЛ (например, мл ВСВЛ на мл емкости легочной ткани). Так как легкие содержат воздух, количество легочной паренхимы, внутри которой может располагаться воксел, зависит от исходного состояния раздувания легочной ткани (объемов легких). Чтобы количественно оценить изменения ВСВЛ на изображения в абсолютных терминах, необходимо провести интегральную оценку сигнала со всего органа.
Рентгенография органов грудной клетки
2) По мере увеличения содержания ВСВЛ степень понижения прозрачности легочной ткани также возрастает (небольшой и умеренно тяжелый отек обычно занимает нижележащие отделы легких, в зависимости от положения тела больного, а тяжелый отек распространяется уже по всем легким (12)
3) По мере дальнейшего нарастания отека вода вытесняет воздух из альвеол, увеличивается плотность «инфильтратов» или «затенений» увеличивается, то есть легкие становятся все более «белыми».
Хотя этот метод можно назвать неплохим в отношении качественной диагностики отека легких и обнаружения его причин, точность (то есть определение количества ВСВЛ) значительно ограничена режимами выполнения рентгеновского снимка и описанием (так как это не поддается стандартизации, особенно в условиях отделения интенсивной терапии) (13,14). Корреляция между количеством ВСВЛ, определенным на стандартных рентгенограммах, и результатами других методов, достаточно слаба (15).
Компьютерная рентгеновская томография
Главными преимуществами использования компьютерной рентгеновской томографии (КТ) перед конвенциональной рентгенографией является возможность количественной оценки плотности инфильтратов и естественно, более точное определение причины отека легких. Плотность легочной ткани можно определить количественно, так как при КТ используются такой количественный параметр, как единицы Хаунсфилда, которые калиброваны по объектам с известной плотностью. В эксперименте оказалось, что увеличение плотности легких на КТ в единицах Хаунсфилда соответствует увеличению плотности легочной ткани, измеренной гравиметрическим методом, на 250% (16) (эта разница в процентном отношении ничего не говорит о точности, так как единицы измерения были разными). КТ-денситометрия способна улавливать достаточно небольшие (в пределах 50%) степени увеличения ВСВЛ у экспериментальных животных (17). К сожалению, это исследование невозможно выполнить в отделении интенсивной терапии и он сопровождается довольно большой лучевой нагрузкой.
Метод ядерно-магнитного резонанаса, или магнитно-резонансная томография (МРТ)
Другой метод оценки содержания воды в легких основан на способности ядер водорода (протонов) молекул менять свою ориентацию в пространстве под действием внешнего магнитного поля (18). Когда человек находится в камере магнитно-резонансного томографа, и подвергается воздействию переменного (электромагнитного) или постоянного магнитного поля, возникает феномен «ядерно-магнитного резонанса», так как атомы водорода поглощают и испускают энергию в зависимости от магнитного поля. Эту энергию можно зарегистрировать с помощью усилителей, расположенных определенным образом, в результате чего возникает сигнал различной интенсивности в зависимости от напряжения магнитного поля и его частоты. Этот параметр может использоваться для оценки содержания воды в легких.
Т1 и Т2-взвешенные изображения отличаются по виду тканей, который исследуется, что теоретически увеличивает возможность применения МРТ для выявления составляющих отека легких, а именно дифференцировки отека, возникающего вследствие повышения давления в сосудах малого круга (в отечной жидкости мало белка) и отека, вызванного увеличением сосудистой проницаемости (в отечной жидкости много белка), то есть с помощью неинвазивного метода отличить кардиогенный отек легких от респираторного дистресс-синдрома взрослых (РДСВ). У крыс эти исследования проводились с помощью контрастного вещества с молекулярной массой 40 000 дальтон (30).
Позитронно-эмиссионная томография
Содержание воды в легких можно измерить либо напрямую, либо при оценке измерений тканевой плотности (32,33). С помощью этого метода определяется водная фракция легкого (0,82-0,84 мл/г). Иногда вводят небольшую поправку (-2%) на разницу плотности крови и воды (34).
Исследования показали, что измерение ВСВЛ с помощью ПЭТ коррелирует с результатами гравиметрического метода достаточно хорошо (r=0,86-0,93), даже при отсутствии коррекции на гематокрит венозной крови и плотность периферической крови (36,37). Возможно, вследствие отсутствия такой коррекции результаты измерения ВСВЛ с помощью ПЭТ всегда ниже, чем результаты гравиметрического метода на 10-15%. Однако результаты ПЭТ имеют очень высокую воспроизводимость (коэффициент вариации для повторных измерений менее 5%) и линейность (r=0,99 для изменения содержания воды в легких в пределах увеличения и уменьшения в 20 раз) (37). Метод также обладает исключительной чувствительностью: с помощью ПЭТ можно обнаружить даже 1 мл лишней внесосудистой воды.
Несмотря на эти впечатляющие результаты, ПЭТ является очень дорогим методом (как и МРТ) и выполнение этого исследование возможно далеко не в каждом лечебном учреждении (в отличие от МРТ, которая все-таки более доступна). При позитронно-эмиссионной томографии существует ионизирующее излучение, а соответственно, и лучевая нагрузка (хотя она и невелика). Как при компьютерной рентгеновской или магнитно-резонансной томографии, больного везут к томографу, что для отделения интенсивной терапии представляет сложную задачу.
Электрическая импедансная томография (ЭИТ)
Воздух и жидкость обладают разными сопротивлениями току электричества через организм. Измерение торакального биоэлектрического импеданса, возникающего в ответ на переменный ток низкой амплитуды дает значение сопротивления, которое может коррелировать с результатами измерения ВСВЛ гравиметрическим методом после коррекции на массу тела (38-40). Недавно было проведено исследование с применением динамической реконструкции поперечного среза в соответствии с сердечным циклом, что позволило сделать этот метод более чувствительным и специфичным (41), а соответственно, более привлекательным для клиники. Еще одним преимуществом этого метода является легкость перемещения аппаратуры, отсутствие лучевой нагрузки и возможность выполнения у постели больного, в том числе и в отделении интенсивной терапии.
МЕТОДЫ РАЗВЕДЕНИЯ ИНДИКАТОРА
Измерение ВСВЛ может быть также проведено с помощью методов измерения индикаторов, в которых используются так называемые подходы «среднего времени транзита» или «кривая-объем», которые позволяют анализировать зависимости температуры или концентрации от времени (42-45).
При использовании метода разведения индикатора применяются свободно диффундирующие (тепло/холод) и недиффундирующие (например, индоциановый зеленый, который связывается с альбумином крови) индикаторы, которые имеют один и тот же поток при разных объемах распределения. Разница среднего времени транзита двух индикаторов и будет внесосудистым термальным объемом (ВТО). При использовании метода «кривая-объем» строится кривая термодилюции индикатора при прохождении его через наибольший объем (легкие). Когда это значение умножается на сердечный выброс, можно рассчитать термальный объем легких (ТВЛ). Дальнейшая коррекция на объем крови внутри грудной клетки и даст нам значение ВСВЛ. Этого можно достигнуть путем однократной инъекции термального индикатора, что позволяет уйти от применения индоцианового зеленого (46,47).
Так как содержание внесосудистой воды в миокарде и нелегочных кровеносных сосудах по отношению к количеству внесосудистой воды в легких относительно невелико, ВТО и ВСВЛ обычно рассматриваются, как эквивалентные показатели. Многочисленные исследования показали, что ВТО обычно (но не всегда) практически равен ВСВЛ (43,44). Effros (43) и Allison с соавт. (44) указали, что измерение ВТО дает эквивалентные ВСВЛ результаты только тогда, когда принимаются во внимание относительное время транзита термального индикатора через эритроциты по сравнению с плазмой, относительная специфическая теплота внесосудистой ткани по сравнению с плазмой, плотность крови и фракция воды во внесосудистой жидкости. Без таких поправок ВТО превосходит ВСВЛ (а соответственно, может быть переоценка) на 24% даже в здоровых легких. Интересно, что при нарастании отека большую часть внесосудистого пространства занимает вода, и ошибка метода (которая характерна для коммерческих устройств) уменьшается.
Преимущества измерения ВСВЛ методом разведения одного или двух индикаторов следующие: методы относительно просты для выполнения, безопасны, воспроизводимы и легко повторяются. С другой стороны, они в некоторой степени инвазивны (требуется катетеризация центральных вен и артерий). Вдобавок, накопление внесосудистой воды в любом отделе легких ниже места обструкции сосуда выявить невозможно (44). Аналогичная проблема существует и для отделов легких с плохой перфузией, например, в результате применения такого режима вентиляции, как положительное давление в конце выдоха (ПДКВ) (42,44,52).