Респираторная медицина. Руководство (в 2-х томах)

N₂1xV1 = N₂2xV2,

где N₂1 - концентрация азота на уровне ФОЕ в начале исследования, N₂2 - концентрация азота в выдыхаемом газе, V1 - ФОЕ, V2 - общий объем газа в течение всего исследования.

В клинической практике во время исследования концентрация азота не опускается ниже 1% [34] и процедура занимает приблизительно 7 мин. Анализируя наклон изменения концентрации азота, можно оценить неравномерность вентиляции легких [35]. У пациентов с тяжелым нарушением бронхиальной проводимости или эмфиземой истинное значение ФОЕ при измерении этим методом занижается, поскольку вдыхаемый газ не проникает в гиповентилируемые и невентилируемые пространства. Для того чтобы более точно оценить ФОЕ, у таких пациентов время исследования необходимо увеличить (до 15 - 20 мин), однако длительный период исследования утомителен для пациентов и, кроме того, у некоторых из них дышание 100% кислородом может угнетать дыхательный центр. Метод технически сложен (необходима тщательная синхронизация сигналов потока и концентрации азота), чувствителен к утечке в дыхательном контуре (особенно в ротовой полости) [36]. Чтобы избежать завышения ФОЕ вследствие элиминации азота из крови и тканей (приблизительно 30 мл/мин) необходимо произвести соответствующую коррекцию.

МЕТОД РАЗВЕДЕНИЯ ГЕЛИЯ

Наиболее широко используемый метод определения ФОЕ, рекомендуемый для рутинного использования, основан на установлении равновесия газа в легких с известным объемом газа (V1), содержащего гелий (He1-концентрация гелия известна) [37, 38].

Количество гелия = He1xV1 (1)

Пациент соединяется с закрытой системой в конце спокойного выдоха и дышит этой газовой смесью до установления гелиевого равновесия (He2) в спирометре и легких (приблизительно 5 мин).

Количество гелия = He2x(V1+ФОЕ) (2)

ФОЕ = (He1 - He2)xV1/He2.

Газовый анализатор обычно основан на принципе теплопроводности и обладает линейностью. Воздушный поток через датчик гелия должен быть постоянным и составлять не менее 200 мл/мин для обеспечения адекватного времени ответа в большинстве анализаторов. Концентрация гелия регистрируется каждые 15 с,

равновесие достигается при изменении концентрации менее 0,02% за 30 с. Дыхательный контур должен включать в себя поглотители, высушивающие газ и элиминирующие СО₂. Для поддержания стабильного объема в системе легкие - спирометр вместо удаленного СО₂ добавляется кислород (вручную или автоматически). Это позволяет пациенту дышать в контуре продолжительное время до достижения гелиевого равновесия (приблизительно 5 мин). У больных с обструктивными нарушениями, как и при использовании метода вымывания азота, ФОЕ, вычисленная этим методом, может быть занижена. Ошибки измерения могут также возникнуть из-за утечки в дыхательном контуре и нелинейности анализатора гелия.

На практике пациенты не всегда подключаются к контуру спирометра точно по достижению среднего конечно-экспираторного уровня, следовательно, объем легких не равняется ФОЕ. Кроме того, объем системы легкие-спирометр может изменяться во время теста (если пациент не находится в состоянии покоя в начале исследования и ФОЕ постепенно снижается). Для исправления этих ошибок следует произвести коррекцию ФОЕ.

ДРУГИЕ МЕТОДЫ РАЗВЕДЕНИЯ

Метод вымывания азота при одиночном вдохе кислорода

Объем легких (ОЕЛ) можно измерить путем вымывания азота после вдоха чистого кислорода, равного по объему ЖЕЛ [39]. У здоровых людей с минимальной неоднородностью вентиляции концентрация азота в выдыхаемой смеси будет чуть ниже альвеолярной концентрации азота. Поэтому данный метод занижает истинный объем легких в незначительной степени. У пациентов с ограничением воздушного потока занижение истинного легочного объема может быть довольно значительным вследствие неравномерности распределения вдыхаемого газа. Однако частичная коррекция в этом случае может быть произведена путем одновременной регистрации альвеолярного плато.

Для измерения ОЕЛ существуют более простые и доступные методы, поэтому данный метод не рекомендуется для рутинного использования.

Измерение диффузионной способности легких

При измерении диффузионной способности легких для угарного газа (DLCO) методом однократного вдоха с задержкой дыхания можно измерить альвеолярный объем с помощью гелия, который служит инертным индикаторном газом [40, 41]. Данный метод занижает истинный легочный объем у больных с ограничением воздушного потока. Занижение в этом случае несколько меньше по сравнению с методом вымывания азота при одиночном вдохе кислорода, возможно, за счет растворения гелия путем диффузии во время задержки дыхания.

Метод не рекомендуется для рутинного измерения ОЕЛ в клинической практике.

ОБЩАЯ БОДИПЛЕТИЗМОГРАФИЯ

Бодиплетизмографический метод позволяет определить внутригрудной объем (ВГО) газа [42 - 45]. Главной особенностью этого метода является то, что пациент помещается внутрь измерительного устройства, которым является камера бодиплетизмографии (боди-камера). На сегодняшний день существуют три типа плетизмографов, измеряющих объем, давление и объем - давление.

Плетизмограф, измеряющий давление, является закрытой камерой фиксированного объема, в которой сидит и дышит пациент. Изменения объема вследствие сжатия и расширения внутригрудного газа измеряются по изменению давления в боди-камере. Внутригрудной объем и сопротивление дыхательных путей измеряются при частом дыхании, поэтому небольшая утечка, которая существенно не влияет на результат, допустима и необходима, чтобы избежать подъема давления вследствие нагревания воздуха пациентом. Этот тип плетизмографов предназначен для измерения лишь небольших изменений объема, поскольку обладает высокой чувствительностью и превосходным частотным ответом.

Плетизмограф, измеряющий объем, является камерой переменного объема с постоянным давлением. При изменении внутригрудного объема газ перемещается через отверстие в стенке камеры и измеряется объем этого газа. Этот тип плетизмографов позволяет измерять как небольшие, так и значительные изменения объема. Однако для достижения хорошего частотного ответа система должна обладать маленьким импедансом, что является технически сложной задачей. Поэтому прибор не рекомендуется для рутинного использования.

Плетизмограф, измеряющий объем и давление, сочетает в себе особенности плетизмографа постоянного объема и плетизмографа постоянного давления. Поскольку пациент дышит комнатным воздухом, изменения внутригрудного объема приводят к сжатию или расширению воздуха в камере, а также перемещают его через отверстие в стенке камеры. Компрессия или декомпрессия воздуха измеряется по изменению давления, с помощью спирометра/пневмотахометра измеряют объем перемещенного воздуха.

Наиболее универсальным способом является использование камеры постоянного объема. Как правило, измерение внутригрудного объема проводят в конце спокойного выдоха (на уровне ФОЕ).

ВНУТРИГРУДНОЙ ОБЪЕМ ГАЗА

Метод измерения основан на законе Бойля: объем определенного количества газа при постоянной температуре изменяется обратно пропорционально давлению:

PxV = constant, т.е. P1xV1 = P2xV2.

В конце выдоха альвеолярное давление (Pальв) равняется атмосферному давлению, измеренному в ротовой полости (Pрот), потому что в этот момент отсутствует поток воздуха; V (внутригрудной объем газа) неизвестен. Когда дыхательные пути перекрываются на уровне ротовой полости, пациент делает попытки вдохов и выдохов. Газ, содержащийся в легких, попеременно сжимается и разрежается. При попытке вдоха объем грудной клетки увеличивается (ΔV), а давление внутригрудного газа снижается (ΔP): новый внутригрудной объем равен V2 = V1 + ΔV, новое давление P2 = P1 + ΔP. Изменения давления в ротовой полости регистрируются (P2). Поскольку колебания давления происходят с небольшой частотой, то изменения альвеолярного и ротового давления одинаковы: ΔPрот = ΔPальв. Соответственно: