Исследование вентиляционной функции легких

Вентиляционную функцию легких характеризуют легочные объёмы и ёмкости (резервный объём вдоха, дыхательный объём, резервный объём выдоха, остаточный объём легких, ёмкость вдоха, жизненная ёмкость легких, функциональная остаточная ёмкость, общая ёмкость легких (рис. 119), показатели, механических свойств аппарата вентиляции (объём и скорость форсированного дыхания, бронхиальное сопротивление, растяжимость и сила эластической ретракции легких, работа дыхания), показатели вентиляции (частота дыхания, минутный объём дыхания, объём альвеолярной вентиляции, мертвое пространство).

Рис. 119. Схема легочных объемов и их отражение на спирограмме.

Спирография — метод графической регистрации дыхания. По спирограмме (СГ) определяют основные показатели, характеризующие вентиляционную функцию на четырех уровнях дыхания, соответствующих положению легких при изменении их объёма: уровни спокойного выдоха, спокойного вдоха, максимального выдоха и максимального вдоха (рис. 120).

Частота дыхания (ЧД) — число дыхательных движений в минуту (табл. 85). ЧД подвержена возрастным колебанием и легко меняется под влиянием различных причин: состояния здоровья ребенка, температуры тела и окружающей среды, эмоциональных факторов и т. д.

Учащение дыхания характерно при выполнении физических упражнений, при посещении бани (сауны) и пр. ЧД зависит от интенсивности выполняемой работы, климатогеогра-фических условий (среднегорье, зоны жаркого и влажного климата и особенно выполнение физических нагрузок в этих зонах, когда ЧД значительно возрастает).

Дыхательный объём (ДО) — объём воздуха, вдыхаемого (и выдыхаемого) при каждом дыхательном цикле. Вычисляют по СГ спокойного дыхания путем определения амплитуды вдоха. Должный ДО вычисляют из должного МОД путем деления последнего на средневозрастную норму частоты дыхания.

Минутный объём дыхания (МОД) — количество воздуха, вентилируемого легкими в 1 мин. Рассчитывают как произведение ДО на ЧД.

Рис. 120. Спирограмма.

Верхняя наклонная линия отражает потребление кислорода (ПО₂ = 300 мл: 2 = 150 мл). ОФВ₁ — объем форсированного выдоха в секунду. МВЛ — максимальная вентиляция легких.

Таблица 85

Частота дыхания в покое у детей 6—15 лет в зависимости от пола и возраста (по В.А. Рязанову и Т.А. Долженко, 1967)

Должную величину МОД (ДМОД) рассчитывают непосредственно из основного обмена по формуле:

,

где ОО — основной обмен (по таблице Гарриса-Бенедикта); КИО₂ — коэффициент использования кислорода в легких; величина 7,07 — произведение средней калорической стоимости кислорода (4,91) на число минут в сутках (1440), деленное на 1000.

МОД характеризует интенсивность общей легочной вентиляции и имеет практическое значение для оценки вентиляции только в составлении с ЧД и ДО, что позволяет ориентировочно судить о наличии гипо- или гипервентиляции.

МОД подвержен большим индивидуальным колебаниям.

Жизненная ёмкость легких (ЖЕЛ) — максимальное количество воздуха, которое можно выдохнуть после максимального глубокого вдоха. Состоит из РОвд, ДО, РОвыд. Измеряют ЖЕЛ расстоянием от вершины инспираторного колена до вершины экспираторного. В соответствии с масштабом шкалы спирографа делают перерасчет в миллилитры (мл).

Должную величину ЖЕЛ (ДЖЕЛ) рассчитывают по длине тела, используя следующие уравнения регрессии.

Мальчики: длина тела 1,00—1,65 (м); ДЖЕЛ (л) = 4,53  длину тела (м) -3,9; длина тела свыше 1,65 (м); ДЖЕЛ (л) = 10,00  длину тела (м) - 12,85.

Девочки: ДЖЕЛ (л) = 3,75  длину тела (м) - 3,15. Снижение ЖЕЛ может иметь место у ослабленных, малоактивных детей.

Форсированная жизненная ёмкость легких (ФЖЕЛ) или объём форсированного выдоха (ОФВ) — количество воздуха, которое может быть выдохнуто при форсированном выдохе после глубокого вдоха.

ФЖЕЛ определяют при большой скорости протяжки бумаги (от 600 мм/мин, и более) и рассчитывают аналогично ЖЕЛ. Помимо абсолютной величины ФЖЕЛ, учитывают объём форсированного выдоха за 1 с — ФЖЕЛ₁. Должную величину ФЖЕЛ₁ (ДФЖЕЛ₁) высчитывают из уравнения регрессии. Мальчики: ДФЖЕЛ₁ (л/с) = 3,78  длину тела (м) — 3,18. Девочки: ДФЖЕЛ₁ (л/с) = 3,30  длину тела (м) — 2,79. Для характеристики механики дыхания представляет интерес как абсолютная величина ФЖЕЛ₁, так и индекс Тиффно, то есть отношение ФЖЕЛ₁ к объёму ЖЕЛ, выраженное в процентах. В норме ФЖЕЛ₁ составляет не менее 70% фактической ЖЕЛ. Снижение ФЖЕЛ характерно для заболеваний, сопровождающихся нарушением бронхиальной проходимости (бронхиальная астма, распространенные формы хронической пневмонии и т. п.).

Представление о состоянии механики дыхания дает и качественная оценка кривой ФЖЕЛ. Пологая форма верхней трети кривой отражает повышение сопротивления крупных бронхов, растянутая конечная часть указывает на ухудшение проходимости мелких дыхательных путей и снижение эластичности лёгких. Ступенообразный ход кривой отражает клапанный механизм нарушения бронхиальной проходимости.

Максимальная вентиляция легких (МВЛ, л/мин) — максимальное количество воздуха, которое может быть провентилировано лёгкими в течение 1 мин. Пациент в течение 15—20 с дышит в спирограф с максимально возможной быстротой и глубиной (более длительная гипервентиляция усиливает выделение СС>2 из организма и способствует гипокапнии, вследствие чего могут возникнуть головокружение, рвота и даже обморочное состояние).

Запись МВЛ можно проводить как на малой, так и на большой скорости. Должную МВЛ (ДМВЛ) рассчитывают по уравнению регрессии.

Мальчики: ДМВЛ (л/мин.) = 99,1  длину тела (м) — 74,3. Девочки: ДМВЛ (л/мин.) = 92,4  длину тела (м) — 68,0. МВЛ, как и индекс Тиффно, позволяет судить о суммарных изменениях механики дыхания (отражает мышечную силу, растяжимость легких и грудной клетки, а также сопротивление воздушному потоку) и характеризует резервные возможности дыхания.

Снижение МВЛ может наблюдаться как вследствие уменьшения легочных объёмов на почве рестриктивных нарушений, сопровождающихся снижением растяжимости легких, так и при увеличении бронхиального сопротивления.

У детей, занимающихся физкультурой и спортом, особенно циклическими видами спорта (плавание, лыжный и велосипедный спорт, кроссовый бег и др.), показатели ЖЕЛ, МВЛ достаточно высокие.

Коэффициент использования кислорода (О₂) в легких определяется количеством кислорода (в миллилитрах), поглощенного из 1 л вентилируемого воздуха, и рассчитывается по формуле (все исходные показатели измеряют в одном отрезке спирограммы):

Нормальная величина КИО₂ для детей 6—16 лет, как и для взрослых, — 35—40 мл/л, до 5 лет — 31—33 мл/л.

Величина КИО₂ зависит от условий диффузии О₂, объёма альвеолярной вентиляции, совершенства координации между легочной вентиляцией и кровообращением в малом круге и, таким образом, даёт представление об эффективности вентиляции и газообмена в лёгких.

Снижение КИО₂ свидетельствует о несоответствии вентиляции кровотоку и встречается как при легочной, так и при сердечной недостаточности (распространенный процесс в брон-холегочной системе, врожденные и приобретенные пороки сердца), а также при эмоциональных напряжениях, произвольной гипервентиляции и вследствие несогласованности между объёмом вентиляции и поглощением кислорода.

Увеличение КИО₂ указывает на повышенное использование кислорода вентилируемого воздуха в легких.

Общая ёмкость легких (ОЕЛ, мл) — количество воздуха, находящегося в легких после максимального вдоха. ОЕЛ представляет сумму остаточного объёма и ЖЕЛ (ОЕЛ = ООЛ + ЖЕЛ). Должную ОЕЛ (ДОЕЛ) рассчитывают из уравнения регрессии.

Мальчики: ДОЕЛ (л) = 6,75  длину тела (м) — 6,09.

Девочки: ДОЕЛ (л) = 6,5  длину тела (м) — 5,72.

При оценке ОЕЛ наибольшее значение придается анализу её структуры, то есть изменению соотношений составляющих её объёмов и ёмкостей. Увеличение ОЕЛ расценивается положительно, если оно происходит за счет возрастания ЖЕЛ. Преимущественное же увеличение ООЛ (ФОЕ) в структуре ОЕЛ (при нормальной или сниженной ЖЕЛ) является неблагоприятным признаком, свидетельствующим о вздутии легочной ткани. В норме ООЛ и ФОЕ соответственно составляет 25% и 45% от ОЕЛ (табл. 86).

Таблица 86

Соотношение 00/ОЕЛ и ФОЕ/ОЕЛ у здоровых детей 7—14 лет (по Л.Н. Любченко, С.Н. Ардашниковои, 1968)

Увеличение ООЛ/ОЕЛ и ФОЕ/ОЕЛ характерно для обструк-тивных форм легочной патологии (бронхиальная астма, эмфизема и т. п.). Увеличение доли ООЛ в общей ёмкости лёгких может быть выражено ещё при отсутствии клинических проявлений бронхоспазма. При этом ЖЕЛ может не меняться, а ОЕЛ даже возрастает (за счет увеличения абсолютной величины ООЛ). Уменьшение ОЕЛ за счет снижения ЖЕЛ более характерно для рестрактивных процессов в бронхолегочной системе (диффузный пневмосклероз и др.).

Пневмотахометрия (ПТМ) — определение скорости воздушной струи в литрах за 1 с (л/с) при максимально быстром выдохе и вдохе.

Должную величину максимальной объёмной скорости выдоха (ДПТМвыд) и вдоха (ДПТМвд) рассчитывают по следующим уравнениям.

Мальчики: ПТМвыд = 4,72  длину тела (м) — 3,80; ПТМвд = 5,14  длину тела (м) — 4,29.

Девочки: ПТМвыд = 4,73  длину тела (м) — 3,86; ПТМвд = 5,27  длину тела (м) — 4,66.

Уменьшение показателей объёмной скорости форсированного выдоха (вдоха) может быть следствием как обструктивных нарушений проходимости дыхательных путей (за счёт спазма, отёка слизистой оболочки, скопления слизи и др.), так и изменений эластичности легочной ткани или мышечного аппарата дыхания. Скорость форсированного дыхания снижается у ослабленных детей, при гиподинамии и др.

ПТМ часто используется в качестве скрининг-теста при массовых обследованиях и для контроля за состоянием здоровья юных спортсменов.

Элекромиография (ЭМГ) — метод регистрации суммарной биоэлектрической активности дыхательных мышц (наружных межреберных, косых мышц живота, грудинно-ключич-но-сосцевидной мышцы). Используют накожные электроды площадью 0,5 см².

Для сопоставления ЭМГ с фазой дыхания по одному из каналов можно синхронно регистрировать пневмограмму (ПГ) с помощью специальных пьезодатчиков. ЭМГ записывают при спокойном дыхании и в ходе выполнения функциональных проб (при вдохе, активном выдохе, задержке дыхания на вдохе и выдохе, МВЛ в течение 10 с). При анализе ЭМГ определяют амплитуду колебаний биопотенциалов (в микровольтах) и её частотную характеристику.

В норме у здоровых детей в условиях спокойного дыхания электрическая активность выражена слабо; на вдохе она несколько больше (табл. 87).

При активном глубоком вдохе, выдохе и МВЛ биоэлектрическая активность увеличивается в 2,5—3 раза по сравнению с покоем, что свидетельствует о включении в работу большого числа двигательных единиц и их синхронизации.

Таблица 87

Биоэлектрическая активность дыхательных мышц у здоровых детей (по Т.М. Голиковой, Л.Н. Любченко, 1979) (M±m)

Биоэлектрическая активность дыхательных мышц повышается в условиях нарушения бронхиальной проходимости (бронхиальная астма, хроническая пневмония и др.), при выполнении интенсивной физической нагрузки и др. При этом происходит «перестройка» деятельности дыхательной мускулатуры: дыхание усиливается не только за счет истинно дыхательных мышц, (межреберные), но и за счет активного включения вспомогательных (косые мышцы живота, грудино-ключично-сосцевидные мышцы). Недостаточное увеличение амплитуды биопотенциалов при форсированном дыхании расценивается как показатель прогрессирующего утомления дыхательной мускулатуры и истощения компенсаторных возможностей нервно-мышечного аппарата внешнего дыхания, чаще это имеет место у детей с бронхиальной астмой и у юных спортсменов, тренирующихся в среднегорье.