Диагностика на дихателна недостатъчност

За диагностициране на дихателна недостатъчност се използват редица съвременни методи на изследване, позволяващи да се формира представа за специфичните причини, механизми и тежестта на протичане на дихателната недостатъчност, съпътстващите функционални и органични промени във вътрешните органи, състоянието на хемодинамиката, киселинно-алкалния баланс и др. За тази цел се определя функцията на външното дишане, газовият състав на кръвта, дихателните и минутните вентилационни обеми, нивата на хемоглобина и хематокрита, сатурацията на кръвта с кислород, артериалното и централното венозно налягане, сърдечната честота, ЕКГ, ако е необходимо - налягането в белодробната артерия (PAWP), извършва се ехокардиография и др. (А. П. Зилбер).

Оценка на функцията на външните дихателни пътища

Най-важният метод за диагностициране на дихателна недостатъчност е оценката на функцията на външното дишане (ФВД), чиито основни задачи могат да бъдат формулирани, както следва:

1. Диагностика на нарушения на дихателната функция и обективна оценка на тежестта на дихателната недостатъчност.
2. Диференциална диагноза на обструктивни и рестриктивни нарушения на белодробната вентилация.
3. Обосновка за патогенетична терапия на дихателна недостатъчност.
4. Оценка на ефективността на лечението.

Тези задачи се решават с помощта на редица инструментални и лабораторни методи: пирометрия, спирография, пневмотахометрия, тестове за дифузионния капацитет на белите дробове, нарушение на вентилационно-перфузионните взаимовръзки и др. Обхватът на изследванията се определя от много фактори, включително тежестта на състоянието на пациента и възможността (и целесъобразността!) за пълно и всеобхватно изследване на ФВД.

Най-разпространените методи за изучаване на функцията на външното дишане са спирометрията и спирографията. Спирометрията осигурява не само измерване, но и графично записване на основните показатели за вентилация по време на спокойно и оформено дишане, физическа активност и фармакологични тестове. През последните години използването на компютърни спирографски системи значително опрости и ускори изследването и, най-важното, направи възможно измерването на обемната скорост на вдишвания и издишвания въздушен поток като функция на белодробния обем, т.е. анализът на цикъла поток-обем. Такива компютърни системи включват например спирографи на Fukuda (Япония) и Erich Eger (Германия) и др.

Метод на изследване. Най-простият спирограф се състои от плъзгащ се цилиндър, пълен с въздух, потопен в съд с вода и свързан с регистриращо устройство (например калибриран барабан, въртящ се с определена скорост, на който се записват показанията на спирографа). Пациентът в седнало положение диша през тръба, свързана с цилиндъра с въздух. Промените в обема на белите дробове по време на дишане се регистрират чрез промени в обема на цилиндъра, свързан с въртящия се барабан. Изследването обикновено се провежда в два режима:

• При условия на базален метаболизъм - в ранните сутрешни часове, на гладно, след 1 час почивка в легнало положение; приемът на лекарства трябва да се спре 12-24 часа преди изследването.
• В условия на относителен покой - сутрин или следобед, на гладно или не по-рано от 2 часа след лека закуска; преди изследването е необходима 15-минутна почивка в седнало положение.

Изследването се провежда в отделна, слабо осветена стая с температура на въздуха 18-24°C, след като пациентът е запознат с процедурата. При провеждане на изследването е важно да се постигне пълен контакт с пациента, тъй като негативното му отношение към процедурата и липсата на необходимите умения могат значително да променят резултатите и да доведат до неадекватна оценка на получените данни.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Основни показатели за белодробна вентилация

Класическата спирография позволява да се определи:

1. размерът на повечето белодробни обеми и капацитети,
2. основни показатели за белодробна вентилация,
3. консумация на кислород от тялото и ефективност на вентилацията.

Има 4 основни белодробни обема и 4 капацитета. Последните включват два или повече основни обема.

Белодробни обеми

1. Дихателният обем (ДВ) е обемът на вдишвания и издишвания газ по време на спокойно дишане.
2. Инспираторният резервен обем ( _IRV ) е максималният обем газ, който може да бъде допълнително вдишан след спокойно вдишване.
3. _{Резервният обем на издишване} (ERV) е максималният обем газ, който може да бъде допълнително издишан след спокойно издишване.
4. Остатъчният обем на белите дробове (ОПБ) е обемът въздух, оставащ в белите дробове след максимално издишване.

Капацитет на белите дробове

1. Жизненият капацитет (ЖК) е сумата от ЖК, RO _{вдишване} и RO _{издишване}, т.е. максималният обем газ, който може да бъде издишан след максимално дълбоко вдишване.
2. Инспираторният капацитет (ИК) е сумата от ДИ и ПО _, т.е. максималният обем газ, който може да бъде вдишан след спокойно издишване. Този капацитет характеризира способността на белодробната тъкан да се разтяга.
3. Функционалният остатъчен капацитет (ФОК) е сумата от ФОК и PO _exp, т.е. обемът газ, оставащ в белите дробове след спокойно издишване.
4. Общият белодробен капацитет (ОБК) е общото количество газ, съдържащо се в белите дробове след максимално вдишване.

Конвенционалните спирографи, широко използвани в клиничната практика, позволяват определянето само на 5 белодробни обема и капацитета: RV, RO _in, RO exp, _VC, EVP (или съответно VT, IRV, ERV, VC и VC). За да се намери най-важният показател за белодробна вентилация - функционалният остатъчен капацитет (FRC) и да се изчисли остатъчният обем на белите дробове (RV) и общият белодробен капацитет (TLC), е необходимо да се използват специални техники, по-специално методите за разреждане с хелий, промиване с азот или плетизмография на цялото тяло (виж по-долу).

Основният показател при традиционния метод на спирография е жизненият капацитет на белите дробове (ЖК). За измерване на ЖК, пациентът, след период на спокойно дишане (СП), първо поема максимално вдишване и след това, евентуално, пълно издишване. В този случай е препоръчително да се оцени не само интегралната стойност на ЖК), но и инспираторният и експираторният жизнен капацитет (съответно ЖКсин, ЖКекс), т.е. максималният обем въздух, който може да бъде вдишан или издишан.

Втората задължителна техника, използвана в традиционната спирография, е тест за определяне на форсирания (експираторен) витален капацитет на белите дробове (FVC, или форсиран витален капацитет на издишване), който позволява да се определят най-мотивиращите (формиращи) показатели за скорост на белодробната вентилация по време на форсирано издишване, характеризиращи по-специално степента на обструкция на интрапулмоналните дихателни пътища. Както при теста за определяне на VC, пациентът поема възможно най-дълбокия въздух и след това, за разлика от определянето на VC, издишва въздух с максималната възможна скорост (форсирано издишване). В този случай се записва постепенно сплескваща се спонтанна крива. При оценка на спирограмата на тази експираторна маневра се изчисляват няколко показателя:

1. Форсираният експираторен обем след 1 секунда (FEV1) е количеството въздух, изхвърлено от белите дробове през първата секунда на издишване. Този показател намалява както при обструкция на дихателните пътища (поради повишено бронхиално съпротивление), така и при рестриктивни нарушения (поради намаляване на всички белодробни обеми).
2. Индексът Тифно (FEV1/FVC, %) е съотношението на форсирания експираторен обем за първата секунда (FEV1) към форсирания витален капацитет на белите дробове (FVC). Това е основният показател за експираторната маневра с форсирано издишване. Той намалява значително при бронхообструктивен синдром, тъй като забавянето на издишването, причинено от бронхиална обструкция, е съпроводено с намаляване на форсирания експираторен обем за 1 секунда (FEV1) при липса или незначително намаляване на общата стойност на FVC. При рестриктивни нарушения индексът Тифно остава практически непроменен, тъй като FEV1 и FVC намаляват почти еднакво.
3. Максимален експираторен поток при 25%, 50% и 75% от форсирания витален капацитет (MEF25, MEF50, MEF75 или MEF25, MEF50, MEF75). Тези стойности се изчисляват чрез разделяне на съответните обеми (в литри) на форсирано издишване (при 25%, 50% и 75% от общия FVC) на времето, необходимо за постигане на тези обеми по време на форсирано издишване (в секунди).
4. Средна скорост на издишване на ниво 25~75% от FVC (AEF25-75). Този показател е по-малко зависим от волевите усилия на пациента и по-обективно отразява проходимостта на бронхите.
5. Пиковият експираторен поток ( _PEF ) е максималният обемен дебит при форсирано издишване.

Въз основа на резултатите от спирографското изследване се изчислява и следното:

1. броят на дихателните движения по време на спокойно дишане (RR или BF - честота на дишане) и
2. Минутният обем на дишане (MV) е количеството обща вентилация на белите дробове за минута по време на спокойно дишане.

[ 6 ], [ 7 ]

Изследване на връзката между потока и обема

Компютъризирана спирография

Съвременните компютърни спирографски системи позволяват автоматичен анализ не само на гореспоменатите спирографски индекси, но и на съотношението поток-обем, т.е. зависимостта на обемния дебит на въздуха по време на вдишване и издишване от стойността на белодробния обем. Автоматичният компютърен анализ на инспираторната и експираторната част на контура поток-обем е най-обещаващият метод за количествена оценка на нарушенията на белодробната вентилация. Въпреки че самият контур поток-обем съдържа основно същата информация като обикновена спирограма, яснотата на връзката между обемния дебит на въздуха и белодробния обем позволява по-детайлно изследване на функционалните характеристики както на горните, така и на долните дихателни пътища.

Основният елемент на всички съвременни спирографски компютърни системи е пневмотахографски сензор, който регистрира обемната скорост на въздушния поток. Сензорът представлява широка тръба, през която пациентът диша свободно. В същото време, в резултат на малко, предварително известно, аеродинамично съпротивление на тръбата между нейното начало и край, се създава определена разлика в налягането, правопропорционална на обемната скорост на въздушния поток. По този начин е възможно да се регистрират промени в обемната скорост на въздушния поток по време на вдишване и издишване - пневмотахограма.

Автоматичното интегриране на този сигнал позволява и получаването на традиционни спирографски индекси - стойности на белодробния обем в литри. По този начин, във всеки един момент, информация за обемния дебит на въздуха и белодробния обем в даден момент се получава едновременно от запаметяващото устройство на компютъра. Това позволява нанасянето на крива на потока и обема на белия дроб на екрана на монитора. Съществено предимство на този метод е, че устройството работи в отворена система, т.е. изследваното лице диша през тръба по отворен контур, без да изпитва допълнително съпротивление при дишане, както е при конвенционалната спирография.

Процедурата за извършване на дихателни маневри при записване на кривата поток-обем наподобява записване на обикновена корутина. След период на сложно дишане пациентът вдишва максимално, в резултат на което се записва инспираторната част на кривата поток-обем. Белодробният обем в точка "3" съответства на общия белодробен капацитет (ОБК). След това пациентът издишва енергично и на екрана на монитора се записва експираторната част на кривата поток-обем (крива "3-4-5-1"). В началото на форсираното издишване („3-4“) обемният въздушен поток бързо се увеличава, достигайки пик (пиков експираторен дебит - _PEF ), след което намалява линейно до края на форсираното издишване, когато кривата на форсираното издишване се връща в първоначалното си положение.

При здрав индивид формите на инспираторната и експираторната част на кривата на потока-обем се различават значително една от друга: максималният обемен поток по време на вдишване се постига при приблизително 50% от жизнения капацитет (MIF50), докато по време на форсирано издишване пиковият експираторен поток (PEF) настъпва много рано. Максималният инспираторен поток (MIF50) е приблизително 1,5 пъти по-голям от максималния експираторен поток при среден жизнен капацитет (Vmax50%).

Описаният тест за регистрация на кривата на потока и обема се извършва няколко пъти, докато резултатите съвпаднат. В повечето съвременни устройства процедурата за събиране на най-добрата крива за по-нататъшна обработка на материала се извършва автоматично. Кривата на потока и обема се разпечатва заедно с множество индекси на белодробна вентилация.

Пневмотохографският сензор записва кривата на обемния дебит на въздуха. Автоматичното интегриране на тази крива позволява получаването на крива на дихателните обеми.

[ 8 ], [ 9 ], [ 10 ]

Оценка на резултатите от изследванията

Повечето белодробни обеми и капацитети, както при здрави пациенти, така и при пациенти с белодробни заболявания, зависят от редица фактори, включително възраст, пол, размер на гръдния кош, положение на тялото, ниво на тренираност и др. Например, жизненият капацитет (ЖК) при здрави хора намалява с възрастта, докато остатъчният обем (ОВ) се увеличава, а общият белодробен капацитет (ОБК) остава практически непроменен. ЖК е пропорционален на размера на гръдния кош и съответно на ръста на пациента. При жените ЖК е средно с 25% по-нисък, отколкото при мъжете.

Следователно, от практическа гледна точка, е непрактично да се сравняват стойностите на белодробните обеми и капацитети, получени по време на спирографско изследване, с единни „стандарти“, колебанията в стойностите на които, поради влиянието на гореспоменатите и други фактори, са доста значителни (например, жизненият капацитет обикновено може да варира от 3 до 6 литра).

Най-приемливият начин за оценка на получените по време на изследването спирографски показатели е сравняването им с така наречените нормални стойности, които са получени по време на изследването на големи групи здрави хора, като се вземат предвид тяхната възраст, пол и ръст.

Необходимите стойности на параметрите на вентилацията се определят по специални формули или таблици. В съвременните компютърни спирографи те се изчисляват автоматично. За всеки параметър границите на нормалните стойности са дадени като процент спрямо изчислената необходима стойност. Например, VC или FVC се считат за намалени, ако действителната им стойност е по-малка от 85% от изчислената необходима стойност. Намаление на FEV1 се отбелязва, ако действителната стойност на този параметър е по-малка от 75% от необходимата стойност, а намаление на FEV1/FVC се отбелязва, ако действителната стойност е по-малка от 65% от необходимата стойност.

Граници на нормалните стойности на основните спирографски показатели (като процент от изчислената очаквана стойност).

Индикатори	Норма	Условна норма	Отклонения
			Умерено	Значителен	Остър
ЖЪЛТО	>90	85-89	70-84	50-69	<50
ФЕО1	>85	75-84	55-74	35-54	<35
ФЕО1/ФВК	>70	65-69	55-64	40-54	<40
ООЛ	90-125	126-140	141-175	176-225	>225
		85-89	70-84	50-69	<50
ОГЛ	90-110	110-115	116-125	126-140	> 140
		85-89	75-84	60-74	<60
OOL/OEL	<105	105-108	109-115	116-125	> 125

Освен това, при оценката на резултатите от спирографията е необходимо да се вземат предвид някои допълнителни условия, при които е проведено изследването: атмосферно налягане, температура и влажност на околния въздух. Всъщност обемът на издишания от пациента въздух обикновено е малко по-малък от този, който същият въздух заема в белите дробове, тъй като неговата температура и влажност обикновено са по-високи от тези на околния въздух. За да се изключат разликите в измерените стойности, свързани с условията на изследването, всички белодробни обеми, както очаквани (изчислени), така и действителни (измерени при даден пациент), са дадени за условия, съответстващи на техните стойности при телесна температура от 37°C и пълно насищане с водна пара (BTPS система - Body Temperature, Pressure, Saturated). В съвременните компютърни спирографи такава корекция и преизчисляване на белодробните обеми в BTPS системата се извършват автоматично.

Интерпретация на резултатите

Практикуващият лекар трябва да има добро разбиране за истинските възможности на спирографския метод на изследване, ограничени, като правило, от липсата на информация за стойностите на остатъчния белодробен обем (ОББ), функционалния остатъчен капацитет (ФОК) и общия белодробен капацитет (ОБК), което не позволява пълен анализ на структурата на ОБК. В същото време спирографията позволява да се формира обща представа за състоянието на външното дишане, по-специално:

1. идентифициране на намаляване на жизнения капацитет на белите дробове (ЖК);
2. да се идентифицират нарушения на трахеобронхиалната проходимост и с помощта на съвременен компютърен анализ на контура на потока и обема - в най-ранните етапи от развитието на обструктивен синдром;
3. да се установи наличието на рестриктивни нарушения на белодробната вентилация в случаите, когато те не са комбинирани с нарушена бронхиална проходимост.

Съвременната компютърна спирография позволява получаването на надеждна и пълна информация за наличието на бронхообструктивен синдром. Повече или по-малко надеждното откриване на рестриктивни вентилационни нарушения с помощта на спирографския метод (без използване на газоаналитични методи за оценка на структурата на ОВЛ) е възможно само при относително прости, класически случаи на нарушена белодробна адаптация, когато те не са комбинирани с нарушена бронхиална проходимост.

[ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ]

Диагностика на обструктивен синдром

Основният спирографски признак на обструктивен синдром е забавяне на форсираното издишване поради повишено съпротивление на дихателните пътища. При запис на класическа спирограма кривата на форсираното издишване се разтяга и показатели като FEV1 и индексът на Тифно (FEV1/FVC) намаляват. VC или не се променя, или намалява леко.

По-надежден признак на бронхообструктивен синдром е намаляването на индекса на Тифено (FEV1/FVC), тъй като абсолютната стойност на FEV1 може да намалее не само при бронхиална обструкция, но и при рестриктивни нарушения поради пропорционално намаляване на всички белодробни обеми и капацитети, включително FEV1 и FVC.

Още в ранните етапи на развитие на обструктивен синдром, изчисленият индикатор за средната обемна скорост намалява до нивото от 25-75% от FVC (SOC25-75%) - O" е най-чувствителният спирографски индикатор, показващ повишаване на съпротивлението на дихателните пътища преди другите. Изчисляването му обаче изисква сравнително точни ръчни измервания на низходящото коляно на кривата FVC, което не винаги е възможно с помощта на класическа спирограма.

По-точни и надеждни данни могат да се получат чрез анализ на цикъла поток-обем с помощта на съвременни компютърни спирографски системи. Обструктивните нарушения са съпроводени с промени в предимно експираторната част на цикъла поток-обем. Ако при повечето здрави хора тази част на цикъла наподобява триъгълник с почти линейно намаляване на обемния дебит на въздуха по време на издишване, то при пациенти с нарушения на бронхиалната проходимост се наблюдава своеобразно "провисване" на експираторната част на цикъла и намаляване на обемния дебит на въздуха при всички стойности на белодробния обем. Често, поради увеличаване на белодробния обем, експираторната част на цикъла се измества наляво.

Следните спирографски параметри намаляват: FEV1, FEV1/FVC, пикова експираторна скорост на издишване (PEF ₎, MEF25% (MEF25), MEF50% (MEF50), MEF75% (MEF75) и FEF25-75%.

Жизненият капацитет на белите дробове (ЖК) може да остане непроменен или да намалее дори при липса на съпътстващи рестриктивни нарушения. Важно е също да се оцени стойността на експираторния резервен обем (ЕРО ₎, който естествено намалява при обструктивен синдром, особено в случай на ранно експираторно затваряне (колапс) на бронхите.

Според някои изследователи, количественият анализ на експираторната част на цикъла поток-обем също ни позволява да добием представа за преобладаващото стесняване на големите или малките бронхи. Смята се, че обструкцията на големите бронхи се характеризира с намаляване на обемния дебит на форсираното издишване главно в началната част на цикъла, поради което показатели като пиков обемен дебит (PVF) и максимален обемен дебит при 25% от FVC (MEF25) рязко намаляват. В същото време обемният дебит на въздуха в средата и края на издишването (MEF50% и MEF75%) също намалява, но в по-малка степен от MEF _exp и MEF25%. Обратно, при обструкция на малките бронхи се установява предимно намаляване на MEF50% и MEF75%, докато MEF _exp е нормален или леко намален, а MEF25% е умерено намален.

Трябва обаче да се подчертае, че тези разпоредби понастоящем изглеждат доста противоречиви и не могат да бъдат препоръчани за използване в широката клинична практика. Във всеки случай има повече основания да се смята, че неравномерността на намаляването на обемния въздушен поток по време на форсирано издишване отразява по-скоро степента на бронхиална обструкция, отколкото нейната локализация. Ранните стадии на стесняване на бронхите са съпроводени със забавяне на експираторния въздушен поток в края и средата на издишването (намаление на MEF50%, MEF75%, SEF25-75% с леко променени стойности на MEF25%, FEV1/FVC и PEF), докато при тежка бронхиална обструкция се наблюдава относително пропорционално намаление на всички скоростни индекси, включително индекса на Тифено (FEV1/FVC), PEF и MEF25%.

Интерес представлява диагностиката на обструкция на горните дихателни пътища (ларинкс, трахея) с помощта на компютърни спирографи. Съществуват три вида такава обструкция:

1. фиксирана обструкция;
2. променлива екстраторакална обструкция;
3. променлива интраторакална обструкция.

Пример за фиксирана обструкция на горните дихателни пътища е трахеостомичната стеноза. В тези случаи дишането се осъществява през твърда, относително тясна тръба, чийто лумен не се променя по време на вдишване и издишване. Такава фиксирана обструкция ограничава въздушния поток както по време на вдишване, така и по време на издишване. Следователно, експираторната част на кривата наподобява по форма инспираторната; обемните скорости на вдишване и издишване са значително намалени и почти равни една на друга.

В клиниката обаче често се срещат два варианта на вариабилна обструкция на горните дихателни пътища, когато луменът на ларинкса или трахеята се променя по време на вдишване или издишване, което води до селективно ограничаване съответно на инспираторния или експираторния въздушен поток.

Променлива екстраторакална обструкция се наблюдава при различни видове ларингеална стеноза (оток на гласните струни, тумор и др.). Както е известно, по време на дихателни движения луменът на екстраторакалните дихателни пътища, особено стеснените, зависи от съотношението на интратрахеалното и атмосферното налягане. По време на вдишване налягането в трахеята (както и интраалвеоларното и интраплевралното налягане) става отрицателно, т.е. по-ниско от атмосферното. Това допринася за стесняване на лумена на екстраторакалните дихателни пътища и значително ограничаване на инспираторния въздушен поток и намаляване (сплескване) на инспираторната част на цикъла поток-обем. По време на форсирано издишване интратрахеалното налягане става значително по-високо от атмосферното, поради което диаметърът на дихателните пътища се доближава до нормалния, а експираторната част на цикъла поток-обем се променя малко. Променлива интраторакална обструкция на горните дихателни пътища се наблюдава при трахеални тумори и дискинезия на мембранната част на трахеята. Диаметърът на атриума на гръдните дихателни пътища до голяма степен се определя от съотношението на интратрахеалното и интраплевралното налягане. По време на форсирано издишване, когато интраплевралното налягане се повишава значително, надвишавайки налягането в трахеята, интраторакалните дихателни пътища се стесняват и се развива тяхната обструкция. По време на вдишване налягането в трахеята леко надвишава отрицателното интраплеврално налягане и степента на стесняване на трахеята намалява.

По този начин, при променлива интраторакална обструкция на горните дихателни пътища, се наблюдава селективно ограничаване на въздушния поток по време на издишване и сплескване на инспираторната част на бримката. Инспираторната ѝ част остава почти непроменена.

При променлива екстраторакална обструкция на горните дихателни пътища се наблюдава селективно ограничаване на обемния въздушен поток главно по време на вдишване, а при интраторакална обструкция - по време на издишване.

Трябва също да се отбележи, че в клиничната практика случаите са доста редки, когато стесняването на лумена на горните дихателни пътища е съпроводено със сплескване само на инспираторната или само на експираторната част на бримката. Обикновено ограничението на въздушния поток се разкрива и в двете фази на дишане, въпреки че по време на едната от тях този процес е много по-изразен.

[ 16 ], [ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ], [ 21 ]

Диагностика на рестриктивни разстройства

Рестриктивните нарушения на белодробната вентилация са съпроводени с ограничение на пълненето на белите дробове с въздух поради намаляване на дихателната повърхност на белия дроб, изключване на част от белия дроб от дишането, намаляване на еластичните свойства на белия дроб и гръдния кош, както и способността на белодробната тъкан да се разтяга (възпалителен или хемодинамичен белодробен оток, масивна пневмония, пневмокониоза, пневмосклероза и др.). В същото време, ако рестриктивните нарушения не се комбинират с описаните по-горе нарушения на бронхиалната проходимост, съпротивлението на дихателните пътища обикновено не се увеличава.

Основната последица от рестриктивните вентилационни нарушения, разкрити чрез класическа спирография, е почти пропорционално намаляване на повечето белодробни обеми и капацитети: RV, VC, RO _in, RO _exp, FEV1, FEV1 и др. Важно е, че за разлика от обструктивния синдром, намаляването на FEV1 не е съпроводено с намаляване на съотношението FEV1/FVC. Този показател остава в нормалните граници или дори леко се увеличава поради по-значително намаляване на VC.

В компютърната спирография кривата на потока-обем е намалено копие на нормалната крива, изместено надясно поради общото намаляване на белодробния обем. Пиковата обемна скорост (PVR) на експираторния поток FEV1 е намалена, въпреки че съотношението FEV1/FVC е нормално или повишено. Поради ограниченото разширение на белия дроб и съответно намаляване на еластичната му тракция, показателите за поток (напр. PVR25-75%, MVR50%, MVR75%) в някои случаи могат да бъдат намалени дори при липса на обструкция на дихателните пътища.

Най-важните диагностични критерии за рестриктивни вентилационни нарушения, които позволяват надеждното им разграничаване от обструктивните нарушения, са:

1. почти пропорционално намаляване на белодробните обеми и капацитети, измерени чрез спирография, както и на показателите за потока и съответно нормална или леко променена форма на кривата на потока и обема, изместена надясно;
2. нормална или дори повишена стойност на индекса на Тифено (FEV1/FVC);
3. Намаляването на инспираторния резервен обем (IRV ₎ е почти пропорционално на експираторния резервен обем (ERV ₎.

Трябва да се подчертае още веднъж, че за диагностицирането дори на „чисти“ рестриктивни вентилационни нарушения не може да се разчита само на намаляването на VCF, тъй като този показател при тежък обструктивен синдром също може да намалее значително. По-надеждни диференциално-диагностични признаци са липсата на промени във формата на експираторната част на кривата поток-обем (по-специално нормални или повишени стойности на FEV1/FVC), както и пропорционално намаляване на PO _in и PO _out.

[ 22 ], [ 23 ], [ 24 ]

Определяне на структурата на общия белодробен капацитет (ТОК)

Както беше посочено по-горе, методите на класическата спирография, както и компютърната обработка на кривата поток-обем, ни позволяват да формираме представа за промените само в пет от осемте белодробни обема и капацитета (VO2, ROin, ROout, VC, Evd или съответно VT, IRV, ERV, VC и 1C), което дава възможност да се оцени предимно степента на обструктивни нарушения на белодробната вентилация. Рестриктивните нарушения могат да бъдат надеждно диагностицирани само ако не са комбинирани с нарушена бронхиална проходимост, т.е. при липса на смесени нарушения на белодробната вентилация. Въпреки това, в медицинската практика най-често се срещат такива смесени нарушения (например при хроничен обструктивен бронхит или бронхиална астма, усложнена от емфизем и пневмосклероза и др.). В тези случаи механизмите на нарушения на белодробната вентилация могат да бъдат идентифицирани само чрез анализ на структурата на OEL.

За да се реши този проблем, е необходимо да се използват допълнителни методи за определяне на функционалния остатъчен капацитет (ФОК) и да се изчисли остатъчният белодробен обем (ОБ) и общият белодробен капацитет (ОБК). Тъй като ФОК е количеството въздух, оставащо в белите дробове след максимално издишване, то се измерва само чрез индиректни методи (газов анализ или плетизмография на цялото тяло).

Принципът на методите за газов анализ е, че или инертният газ хелий се въвежда в белите дробове (метод на разреждане), или съдържащият се в алвеоларния въздух азот се отмива, принуждавайки пациента да диша чист кислород. И в двата случая FRC се изчислява въз основа на крайната концентрация на газа (RF Schmidt, G. Thews).

Метод за разреждане на хелий. Хелият е известен като инертен и безвреден газ за организма, който практически не преминава през алвеоларно-капилярната мембрана и не участва в газообмена.

Методът на разреждане се основава на измерване на концентрацията на хелий в затворен спирометърен контейнер преди и след смесване на газа с обема на белите дробове. Затворен спирометър с известен обем (Vsp ₎ се пълни с газова смес, състояща се от кислород и хелий. Обемът, зает от хелия (Vsp ₎, и началната му концентрация (FHe1) също са известни. След спокойно издишване пациентът започва да диша от спирометъра и хелият се разпределя равномерно между обема на белите дробове (FRC) и обема на спирометъра (Vsp ₎. След няколко минути концентрацията на хелий в общата система („спирометър-бели дробове“) намалява (FHe2 ₎.

Метод на промиване с азот. При този метод спирометърът се пълни с кислород. Пациентът диша в затворения кръг на спирометъра в продължение на няколко минути и се измерват обемът на издишания въздух (газ), началното съдържание на азот в белите дробове и крайното му съдържание в спирометъра. FRC се изчислява с помощта на уравнение, подобно на това за метода на разреждане с хелий.

Точността и на двата горепосочени метода за определяне на FRC (Индекс на флуоресцентен резонанс) зависи от пълнотата на смесването на газовете в белите дробове, което при здрави хора се случва в рамките на няколко минути. Въпреки това, при някои заболявания, съпроводени с изразена неравномерност на вентилацията (например при обструктивна белодробна патология), уравновесяването на концентрацията на газ отнема много време. В тези случаи измерването на FRC (Индекс на флуоресцентен резонанс) с помощта на описаните методи може да бъде неточно. По-сложният технически метод на плетизмография на цялото тяло е лишен от тези недостатъци.

Плетизмография на цялото тяло. Плетизмографията на цялото тяло е един от най-информативните и сложни методи на изследване, използвани в пулмологията за определяне на белодробните обеми, трахеобронхиалното съпротивление, еластичните свойства на белодробната тъкан и гръдния кош, както и за оценка на някои други параметри на белодробната вентилация.

Интегралният плетизмограф представлява херметически затворена камера с обем 800 л, в която пациентът е свободно разположен. Пациентът диша през пневмотахографска тръба, свързана с маркуч, отворен към атмосферата. Маркучът има клапан, който позволява автоматичното затваряне на въздушния поток в точния момент. Специални барометрични сензори измерват налягането в камерата (Pcam) и в устната кухина (Pmouth). Последното, при затворен клапан на маркуча, е равно на интраалвеоларното налягане. Пневмотахографът позволява определянето на въздушния поток (V).

Принципът на действие на интегралния плетизмограф се основава на закона на Бойл-Мориост, според който при постоянна температура съотношението между налягането (P) и обема на газа (V) остава постоянно:

P1xV1 = P2xV2, където P1 е началното налягане на газа, V1 е началният обем на газа, P2 е налягането след промяна на обема на газа, V2 е обемът след промяна на налягането на газа.

Пациентът, разположен вътре в камерата на плетизмографа, вдишва и издишва спокойно, след което (на ниво FRC) вентилът на маркуча се затваря и обектът се опитва да „вдиша“ и „издиша“ (маневрата „дишане“). По време на тази маневра „дишане“ интраалвеоларното налягане се променя, а налягането в затворената камера на плетизмографа се променя обратнопропорционално. По време на опит за „вдишване“ със затворен вентил обемът на гръдния кош се увеличава, което води, от една страна, до намаляване на интраалвеоларното налягане, а от друга страна, до съответно увеличение на налягането в камерата на плетизмографа (Pcam ₎. Обратно, по време на опит за „издишване“ алвеоларното налягане се увеличава, а обемът на гръдния кош и налягането в камерата намаляват.

По този начин, методът на плетизмографията на цялото тяло позволява да се изчисли с висока точност интраторакалният газов обем (ИГО), който при здрави индивиди доста точно съответства на стойността на функционалния остатъчен капацитет на белите дробове (ФОК, или КС); разликата между ИГО и ФОК обикновено не надвишава 200 мл. Трябва обаче да се помни, че при нарушена бронхиална проходимост и някои други патологични състояния, ИГО може значително да надвиши стойността на истинския ФОК поради увеличаване на броя на невентилираните и слабо вентилираните алвеоли. В тези случаи е препоръчително комбинирано изследване с използване на газоаналитични методи на метода на плетизмографията на цялото тяло. Между другото, разликата между ИГО и ФОК е един от важните показатели за неравномерна вентилация на белите дробове.

Интерпретация на резултатите

Основният критерий за наличие на рестриктивни нарушения на белодробната вентилация е значителното намаляване на ОЛК. При „чиста“ рестрикция (без комбинация с бронхиална обструкция), структурата на ОЛК не се променя съществено или се наблюдава известно намаление на съотношението ОЛК/ОЛК. Ако рестриктивните нарушения възникнат на фона на нарушения на бронхиалната проходимост (смесен тип нарушения на вентилацията), наред с отчетливо намаление на ОЛК, се наблюдава значителна промяна в структурата му, характерна за бронхообструктивния синдром: увеличение на ОЛК/ОЛК (повече от 35%) и ФРК/ОЛК (повече от 50%). И при двата вида рестриктивни нарушения, ВК е значително намалена.

По този начин, анализът на структурата на ВК позволява диференцирането на трите варианта на вентилационни нарушения (обструктивни, рестриктивни и смесени), докато оценката само на спирографските показатели не позволява надеждно разграничаване на смесения вариант от обструктивния, съпроводен с намаляване на ВК).

Основният критерий за обструктивен синдром е промяна в структурата на OEL, по-специално увеличение на OEL/OEL (повече от 35%) и FRC/OEL (повече от 50%). За „чисти“ рестриктивни нарушения (без комбинация с обструкция) най-типично е намаляването на OEL без промяна в неговата структура. Смесеният тип вентилационни нарушения се характеризира със значително намаляване на OEL и увеличение на съотношенията OEL/OEL и FRC/OEL.

[ 25 ], [ 26 ], [ 27 ], [ 28 ], [ 29 ], [ 30 ]

Определяне на неравномерна вентилация на белите дробове

При здрав човек съществува известна физиологична неравномерност във вентилацията на различните части на белите дробове, причинена от разлики в механичните свойства на дихателните пътища и белодробната тъкан, както и от наличието на т.нар. вертикален градиент на плевралното налягане. Ако пациентът е във вертикално положение, в края на издишването плевралното налягане в горните части на белия дроб е по-отрицателно, отколкото в долните (базалните) части. Разликата може да достигне 8 см воден стълб. Следователно, преди началото на следващото вдишване, алвеолите на върха на белите дробове се разтягат повече от алвеолите на долните базални части. В тази връзка, по време на вдишване, в алвеолите на базалните части навлиза по-голям обем въздух.

Алвеолите на долните базални части на белите дробове обикновено се вентилират по-добре от апикалните области, което е свързано с наличието на вертикален градиент на интраплевралното налягане. Обикновено обаче такава неравномерна вентилация не е съпроводена с забележимо нарушение на газообмена, тъй като кръвният поток в белите дробове също е неравномерен: базалните части се перфузират по-добре от апикалните.

При някои респираторни заболявания степента на неравномерност на вентилацията може да се увеличи значително. Най-честите причини за такава патологична неравномерност на вентилацията са:

• Заболявания, съпроводени с неравномерно повишаване на съпротивлението на дихателните пътища (хроничен бронхит, бронхиална астма).
• Заболявания с неравномерна регионална еластичност на белодробната тъкан (белодробен емфизем, пневмосклероза).
• Възпаление на белодробната тъкан (фокална пневмония).
• Заболявания и синдроми, съчетани с локално ограничаване на алвеоларното разширяване (рестриктивно) - ексудативен плеврит, хидроторакс, пневмосклероза и др.

Често се комбинират различни причини. Например, при хроничен обструктивен бронхит, усложнен от емфизем и пневмосклероза, се развиват регионални нарушения на бронхиалната проходимост и еластичността на белодробната тъкан.

При неравномерна вентилация физиологичното мъртво пространство се увеличава значително, газообменът в което не протича или е отслабен. Това е една от причините за развитие на дихателна недостатъчност.

За оценка на неравномерността на белодробната вентилация най-често се използват газоаналитични и барометрични методи. По този начин, обща представа за неравномерността на белодробната вентилация може да се получи, например, чрез анализ на кривите на смесване (разреждане) на хелий или на отмиване на азот, които се използват за измерване на FRC.

При здрави хора хелият се смесва с алвеоларния въздух или отмива азота от него в рамките на три минути. При бронхиална обструкция броят (обемът) на слабо вентилираните алвеоли се увеличава рязко, поради което времето за смесване (или промиване) се увеличава значително (до 10-15 минути), което е индикатор за неравномерна белодробна вентилация.

По-точни данни могат да се получат чрез използване на тест за промиване с азот с едно вдишване. Пациентът издишва колкото е възможно повече и след това вдишва чист кислород възможно най-дълбоко. След това издишва бавно в затворената система на спирограф, оборудван с устройство за определяне на концентрацията на азот (азотограф). По време на издишването обемът на издишаната газова смес се измерва непрекъснато и се определя променящата се концентрация на азот в издишаната газова смес, съдържаща алвеоларен азот.

Кривата на измиване на азот се състои от 4 фази. В самото начало на издишването, въздух от горните дихателни пътища навлиза в спирографа, 100% състоящ се от кислорода, който ги е изпълнил по време на предишното вдишване. Съдържанието на азот в тази част от издишания газ е нула.

Втората фаза се характеризира с рязко повишаване на концентрацията на азот, което се причинява от извличането на този газ от анатомичното мъртво пространство.

По време на дългата трета фаза се регистрира концентрацията на азот в алвеоларния въздух. При здрави хора тази фаза на кривата е плоска - под формата на плато (алвеоларно плато). При наличие на неравномерна вентилация по време на тази фаза, концентрацията на азот се увеличава поради измиване на газ от слабо вентилирани алвеоли, които се изпразват последни. По този начин, колкото по-голямо е покачването на кривата на измиване на азот в края на третата фаза, толкова по-изразена е неравномерността на белодробната вентилация.

Четвъртата фаза на кривата на измиване на азот е свързана с експираторното затваряне на малките дихателни пътища на базалните части на белите дробове и потока на въздух предимно от апикалните части на белите дробове, алвеоларният въздух в които съдържа азот с по-висока концентрация.

[ 31 ], [ 32 ], [ 33 ], [ 34 ], [ 35 ], [ 36 ]

Оценка на съотношението вентилация-перфузия

Газообменът в белите дробове зависи не само от нивото на обща вентилация и степента на нейната неравномерност в различните части на органа, но и от съотношението на вентилация и перфузия на ниво алвеоли. Следователно, стойността на съотношението вентилация-перфузия (VPR) е една от най-важните функционални характеристики на дихателните органи, като в крайна сметка определя нивото на газообмен.

Нормално, VPO за белия дроб като цяло е 0,8-1,0. Когато VPO спадне под 1,0, перфузията на лошо вентилирани области на белите дробове води до хипоксемия (намалена оксигенация на артериалната кръв). Повишение на VPO по-голямо от 1,0 се наблюдава при запазена или прекомерна вентилация на области, чиято перфузия е значително намалена, което може да доведе до нарушено отстраняване на CO2 - хиперкапния.

Причини за нарушение на VPO:

1. Всички заболявания и синдроми, които причиняват неравномерна вентилация на белите дробове.
2. Наличие на анатомични и физиологични шънтове.
3. Тромбоемболизъм на малки клонове на белодробната артерия.
4. Нарушения на микроциркулацията и образуване на тромби в съдовете на белодробната циркулация.

Капнография. Предложени са няколко метода за откриване на нарушения на VPO, един от най-простите и достъпни от които е методът на капнографията. Той се основава на непрекъснато записване на съдържанието на CO2 в издишаната газова смес с помощта на специални газови анализатори. Тези устройства измерват абсорбцията на инфрачервени лъчи от въглероден диоксид, преминал през кювета с издишан газ.

При анализ на капнограма обикновено се изчисляват три показателя:

1. наклон на алвеоларната фазова крива (сегмент BC),
2. стойността на концентрацията на CO2 в края на издишването (в точка C),
3. съотношението на функционалното мъртво пространство (ФМП) към дихателния обем (ДО) - ФМП/ДО.

[ 37 ], [ 38 ], [ 39 ], [ 40 ], [ 41 ], [ 42 ]

Определяне на дифузия на газ

Дифузията на газове през алвеоларно-капилярната мембрана се подчинява на закона на Фик, според който скоростта на дифузия е право пропорционална на:

1. градиентът на парциалното налягане на газовете (O2 и CO2) от двете страни на мембраната (P1 - P2) и
2. дифузионен капацитет на алвеоларно-калиларната мембрана (Dm):

VG = Dm x (P1 - P2), където VG е скоростта на пренос на газ (C) през алвеоларно-капилярната мембрана, Dm е дифузионният капацитет на мембраната, P1 - P2 е градиентът на парциалното налягане на газовете от двете страни на мембраната.

За да се изчисли дифузионният капацитет на белите дробове за кислород, е необходимо да се измери абсорбцията на 62 (VO2 ₎ и средният градиент на парциалното налягане на O2 _. Стойностите на VO2 _се измерват с помощта на спирограф от отворен или затворен тип. За определяне на градиента на парциалното налягане на кислорода (P1 - P2) се използват по-сложни газови аналитични методи _, тъй _{като е трудно да се измери парциалното налягане на O2в} белодробните капиляри в клинични условия.

Дефиницията за дифузионен капацитет на белите дробове се използва по-често за O2 _, но за въглероден оксид (CO). Тъй като CO се свързва с хемоглобина 200 пъти по-активно от кислорода, концентрацията му в кръвта на белодробните капиляри може да бъде пренебрегната. Тогава, за да се определи DlCO, е достатъчно да се измери скоростта на преминаване на CO през алвеоларно-капилярната мембрана и налягането на газа в алвеоларния въздух.

Методът на еднократно вдишване е най-широко използван в клиниката. Пациентът вдишва газова смес с малко съдържание на CO и хелий и във височината на дълбокото вдишване задържа дъха си за 10 секунди. След това се определя съставът на издишания газ чрез измерване на концентрацията на CO и хелий и се изчислява дифузионният капацитет на белите дробове за CO.

Обикновено DlCO2, нормализиран спрямо телесната площ, е 18 ml/min/mm Hg/m2. Дифузионният капацитет на белите дробове за кислород (DlO2) се изчислява чрез умножаване на DlCO2 с коефициент 1,23.

Най-често срещаните заболявания, които причиняват намаляване на дифузионния капацитет на белите дробове, са следните.

• Белодробен емфизем (поради намаляване на повърхността на алвеоларно-капилярния контакт и обема на капилярната кръв).
• Заболявания и синдроми, съпроводени с дифузно увреждане на белодробния паренхим и удебеляване на алвеоларно-капилярната мембрана (масивна пневмония, възпалителен или хемодинамичен белодробен оток, дифузна пневмосклероза, алвеолит, пневмокониоза, кистозна фиброза и др.).
• Заболявания, съпроводени с увреждане на капилярното легло на белите дробове (васкулит, емболия на малки клони на белодробната артерия и др.).

За правилно тълкуване на промените в дифузионния капацитет на белите дробове е необходимо да се вземе предвид хематокритният индекс. Увеличението на хематокрита при полицитемия и вторична еритроцитоза е съпроводено с увеличение, а намаляването му при анемия - с намаление на дифузионния капацитет на белите дробове.

[ 43 ], [ 44 ]

Измерване на съпротивлението на дихателните пътища

Измерването на съпротивлението на дихателните пътища е диагностично важен параметър на белодробната вентилация. По време на вдишване въздухът се движи през дихателните пътища под действието на градиента на налягането между устната кухина и алвеолите. По време на вдишване, разширяването на гръдния кош води до намаляване на витриплевралното и съответно интраалвеоларното налягане, което става по-ниско от налягането в устната кухина (атмосферното). В резултат на това въздушният поток се насочва в белите дробове. По време на издишване, действието на еластичната тракция на белите дробове и гръдния кош е насочено към повишаване на интраалвеоларното налягане, което става по-високо от налягането в устната кухина, което води до обратен въздушен поток. По този начин, градиентът на налягането (∆P) е основната сила, осигуряваща пренос на въздух през дихателните пътища.

Вторият фактор, който определя големината на газовия поток през дихателните пътища, е аеродинамичното съпротивление (Raw), което от своя страна зависи от клирънса и дължината на дихателните пътища, както и от вискозитета на газа.

Големината на обемната скорост на въздушния поток се подчинява на закона на Поазой: V = ∆P / Raw, където

• V - обемна скорост на ламинарен въздушен поток;
• ∆P - градиент на налягането в устната кухина и алвеолите;
• Сурово - аеродинамично съпротивление на дихателните пътища.

От това следва, че за да се изчисли аеродинамичното съпротивление на дихателните пътища, е необходимо едновременно да се измери разликата между налягането в устната кухина в алвеолите (∆P), както и обемния дебит на въздуха.

Има няколко метода за определяне на суровината, базирани на този принцип:

• метод на плетизмография на цялото тяло;
• метод за блокиране на въздушния поток.

Определяне на кръвни газове и киселинно-алкален баланс

Основният метод за диагностициране на остра дихателна недостатъчност е изследването на газове в артериалната кръв, което включва измерване на PaO2, PaCO2 и pH. Възможно е също да се измери насищането на хемоглобина с кислород (кислородна сатурация) и някои други параметри, по-специално съдържанието на буферни бази (BB), стандартен бикарбонат (SB) и стойността на излишъка (дефицита) на бази (BE).

Показателите PaO2 и PaCO2 най-точно характеризират способността на белите дробове да насищат кръвта с кислород (оксигенация) и да отстраняват въглероден диоксид (вентилация). Последната функция се определя и от стойностите на pH и BE.

За определяне на газовия състав на кръвта при пациенти с остра дихателна недостатъчност в отделения за интензивно лечение се използва сложна инвазивна техника за получаване на артериална кръв чрез пункция на голяма артерия. Радиалната артерия се пунктира по-често, тъй като рискът от усложнения е по-нисък. Ръката има добър колатерален кръвен поток, който се осъществява от улнарната артерия. Следователно, дори ако радиалната артерия е увредена по време на пункция или използване на артериален катетър, кръвоснабдяването на ръката се запазва.

Показания за пункция на радиална артерия и поставяне на артериален катетър са:

• необходимостта от често измерване на газовия състав на артериалната кръв;
• тежка хемодинамична нестабилност на фона на остра дихателна недостатъчност и необходимостта от постоянно наблюдение на хемодинамичните параметри.

Отрицателният тест на Алън е противопоказание за поставяне на катетър. За провеждане на теста, улнарната и радиалната артерии се компресират с пръсти, за да се спре артериалният кръвоток; ръката след известно време побледнява. След това улнарната артерия се освобождава, като същевременно продължава да се компресира радиалната. Обикновено цветът на ръката се възстановява бързо (в рамките на 5 секунди). Ако това не се случи, ръката остава бледа, диагностицира се оклузия на улнарната артерия, резултатът от теста се счита за отрицателен и пункцията на радиалната артерия не се извършва.

Ако резултатът от теста е положителен, дланта и предмишницата на пациента се обездвижват. След подготовка на хирургичното поле в дисталните отдели на радиалната артерия, пулсът върху радиалната артерия се палпира, прилага се анестезия на това място и артерията се пунктира под ъгъл от 45°. Катетърът се придвижва нагоре, докато в иглата се появи кръв. Иглата се изважда, оставяйки катетъра в артерията. За да се предотврати прекомерно кървене, проксималният отдел на радиалната артерия се притиска с пръст за 5 минути. Катетърът се фиксира към кожата с копринени конци и се покрива със стерилна превръзка.

Усложненията (кървене, артериална оклузия от тромб и инфекция) по време на поставянето на катетър са сравнително редки.

За предпочитане е кръвта за изследване да се събира в стъклена спринцовка, а не в пластмасова. Важно е кръвната проба да не влиза в контакт с околния въздух, т.е. събирането и транспортирането на кръвта да се извършва при анаеробни условия. В противен случай, навлизането на околния въздух в кръвната проба води до определяне на нивото на PaO2.

Определянето на кръвните газове трябва да се извърши не по-късно от 10 минути след вземане на артериална кръв. В противен случай, протичащите метаболитни процеси в кръвната проба (инициирани главно от активността на левкоцитите) значително променят резултатите от определянето на кръвните газове, намалявайки нивото на PaO2 и pH и увеличавайки PaCO2. Особено изразени промени се наблюдават при левкемия и при изразена левкоцитоза.

[ 45 ], [ 46 ], [ 47 ]

Методи за оценка на киселинно-алкалния баланс

Измерване на pH на кръвта

Стойността на pH на кръвната плазма може да се определи по два метода:

• Индикаторният метод се основава на свойството на някои слаби киселини или основи, използвани като индикатори, да се дисоциират при определени стойности на pH, като по този начин променят цвета си.
• Методът pH-метрия позволява по-точно и бързо определяне на концентрацията на водородни йони с помощта на специални полярографски електроди, върху чиято повърхност, когато се потопят в разтвор, се създава потенциална разлика, в зависимост от pH на изследваната среда.

Единият от електродите е активният или измервателният, изработен от благороден метал (платина или злато). Другият (референтен) служи като сравнителен електрод. Платиненият електрод е отделен от останалата част от системата чрез стъклена мембрана, пропусклива само за водородни йони (H ⁺ ). Вътре електродът е запълнен с буферен разтвор.

Електродите се потапят в изследвания разтвор (напр. кръв) и се поляризират от източника на ток. В резултат на това в затворената електрическа верига се генерира ток. Тъй като платиновият (активен) електрод е допълнително отделен от електролитния разтвор чрез стъклена мембрана, пропусклива само за H ⁺ йони, налягането върху двете повърхности на тази мембрана е пропорционално на pH на кръвта.

Най-често киселинно-алкалният баланс се оценява по метода на Аструп на микроАструп апарат. Определят се индексите BB, BE и PaCO2. Две порции от изследваната артериална кръв се привеждат в равновесие с две газови смеси с известен състав, различаващи се по парциално налягане на CO2. Във всяка порция кръв се измерва pH. Стойностите на pH и PaCO2 във всяка порция кръв се нанасят като две точки върху номограмата. През двете точки, отбелязани на номограмата, се прекарва права линия, докато тя се пресече със стандартните графики на BB и BE, и се определят действителните стойности на тези индекси. След това се измерва pH на изследваната кръв и върху получената права линия се намира точка, съответстваща на тази измерена стойност на pH. Действителното налягане на CO2 в кръвта (PaCO2) се определя чрез проекцията на тази точка върху ординатната ос.

Директно измерване на налягането на CO2 (PaCO2)

През последните години се използва модификация на полярографски електроди, предназначени за измерване на pH, за директно измерване на PaCO2 в малък обем. И двата електрода (активният и референтният) са потопени в електролитен разтвор, който е отделен от кръвта чрез друга мембрана, пропусклива само за газове, но не и за водородни йони. Молекулите CO2, дифундиращи през тази мембрана от кръвта, променят pH на разтвора. Както беше казано по-горе, активният електрод е допълнително отделен от разтвора NaHCO3 чрез стъклена мембрана, пропусклива само за H ⁺ йони. След потапяне на електродите в тестовия разтвор (например кръв), налягането върху двете повърхности на тази мембрана е пропорционално на pH на електролита (NaHCO3). От своя страна pH на разтвора NaHCO3 зависи от концентрацията на CO2 в кръвта. По този начин налягането във веригата е пропорционално на PaCO2 в кръвта.

Полярографският метод се използва и за определяне на PaO2 в артериалната кръв.

[ 48 ], [ 49 ], [ 50 ]

Определяне на BE въз основа на директно измерване на pH и PaCO2

Директното определяне на pH и PaCO2 на кръвта позволява значително да се опрости методът за определяне на третия показател на киселинно-алкалния баланс - излишните основи (BE). Последният показател може да се определи с помощта на специални номограми. След директно измерване на pH и PaCO2, действителните стойности на тези показатели се нанасят върху съответните скали на номограмата. Точките се свързват с права линия и продължават, докато се пресекат със скалата на BE.

Този метод за определяне на основните показатели на киселинно-алкалния баланс не изисква уравновесяване на кръвта с газова смес, както при използване на класическия метод на Аструп.

Интерпретация на резултатите

Парциално налягане на O2 и CO2 в артериалната кръв

Стойностите на PaO2 и PaCO2 служат като основни обективни показатели за дихателна недостатъчност. При здрав възрастен, дишащ въздух в помещение с концентрация на кислород от 21% (FiO2 ₌ 0,21) и нормално атмосферно налягане (760 mm Hg), PaO2 е 90-95 mm Hg. При промяна на барометричното налягане, температурата на околната среда и някои други условия, PaO2 при здрав човек може да достигне 80 mm Hg.

По-ниските стойности на PaO2 (под 80 mm Hg) могат да се считат за начална проява на хипоксемия, особено на фона на остро или хронично увреждане на белите дробове, гръдния кош, дихателните мускули или централната регулация на дишането. Намаляването на PaO2 до 70 mm Hg в повечето случаи показва компенсирана дихателна недостатъчност и обикновено е съпроводено с клинични признаци на намален функционален капацитет на външната дихателна система:

• лека тахикардия;
• задух, дихателен дискомфорт, появяващ се главно по време на физическо натоварване, въпреки че в покой дихателната честота не надвишава 20-22 в минута;
• забележимо намаляване на толерантността към упражнения;
• участие в дишането на спомагателните дихателни мускули и др.

На пръв поглед тези критерии за артериална хипоксемия противоречат на определението за дихателна недостатъчност от Е. Кембъл: „дихателната недостатъчност се характеризира с понижение на PaO2 под 60 mm Hg...“. Както вече беше отбелязано обаче, това определение се отнася до декомпенсирана дихателна недостатъчност, която се проявява с голям брой клинични и инструментални признаци. Всъщност, понижението на PaO2 под 60 mm Hg, като правило, показва тежка декомпенсирана дихателна недостатъчност и е съпроводено с диспнея в покой, увеличаване на броя на дихателните движения до 24 - 30 в минута, цианоза, тахикардия, значително налягане на дихателните мускули и др. Неврологичните нарушения и признаците на хипоксия на други органи обикновено се развиват при PaO2 под 40-45 mm Hg.

PaO2 от 80 до 61 mm Hg, особено на фона на остро или хронично увреждане на белите дробове и външните дихателни пътища, трябва да се разглежда като начална проява на артериална хипоксемия. В повечето случаи това показва образуването на лека компенсирана дихателна недостатъчност. Намаляването на PaO2 _под 60 mm Hg показва умерена или тежка прекомпенсирана дихателна недостатъчност, чиито клинични прояви са ясно изразени.

Обикновено налягането на CO2 в артериалната кръв (PaCO2 ₎ е 35-45 mm Hg. Хиперкапията се диагностицира, когато PaCO2 се повиши над 45 mm Hg. Стойностите на PaCO2 над 50 mm Hg обикновено съответстват на клиничната картина на тежка вентилационна (или смесена) дихателна недостатъчност, а над 60 mm Hg са индикация за механична вентилация, насочена към възстановяване на минутния дихателен обем.

Диагнозата на различни форми на дихателна недостатъчност (вентилаторна, паренхимна и др.) се основава на резултатите от цялостен преглед на пациентите - клиничната картина на заболяването, резултатите от определяне на функцията на външното дишане, рентгенография на гръдния кош, лабораторни изследвания, включително оценка на газовия състав на кръвта.

_{Някои характеристики на промяната в PaO2} и _PaCO2 при вентилаторна и паренхимна дихателна недостатъчност вече бяха отбелязани по-горе. Нека припомним, че вентилаторната дихателна недостатъчност, при която процесът на освобождаване на CO2 _от тялото е нарушен предимно в белите дробове, се характеризира с хиперкапния (PaCO2 _по -голямо от 45-50 mm Hg), често съпроводена от компенсирана или декомпенсирана респираторна ацидоза. В същото време, прогресивната хиповентилация на алвеолите естествено води до намаляване на оксигенацията на алвеоларния въздух и налягането на O2 _в артериалната кръв (PaO2 ₎, което води до хипоксемия. По този начин, подробната картина на вентилаторната дихателна недостатъчност е съпроводена както от хиперкапния, така и от нарастваща хипоксемия.

Ранните стадии на паренхиматозна дихателна недостатъчност се характеризират с намаляване на PaO2 ₍ хипоксемия), в повечето случаи съчетано с изразена хипервентилация на алвеолите (тахипнея) и произтичащите от това хипокапния и респираторна алкалоза. Ако това състояние не може да бъде облекчено, постепенно се появяват признаци на прогресивно общо намаляване на вентилацията, минутния дихателен обем и хиперкапния (PaCO2 _по -голямо от 45-50 mm Hg). Това показва добавяне на вентилаторна дихателна недостатъчност, причинена от умора на дихателните мускули, тежка обструкция на дихателните пътища или критичен спад в обема на функциониращите алвеоли. По този начин, по-късните стадии на паренхиматозна дихателна недостатъчност се характеризират с прогресивно намаляване на PaO2 ₍ хипоксемия), съчетано с хиперкапния.

В зависимост от индивидуалните характеристики на развитието на заболяването и преобладаването на определени патофизиологични механизми на дихателна недостатъчност са възможни и други комбинации от хипоксемия и хиперкапния, които са разгледани в следващите глави.

Киселинно-алкални дисбаланси

В повечето случаи, за точна диагноза на респираторна и нереспираторна ацидоза и алкалоза, както и за оценка на степента на компенсация на тези нарушения, е достатъчно да се определи pH на кръвта, pCO2, BE и SB.

В периода на декомпенсация се наблюдава понижаване на pH на кръвта, а при алкалоза киселинно-алкалният баланс се определя съвсем просто: при киселинност той се повишава. Лесно е също така да се определят дихателните и недихателните видове тези нарушения чрез лабораторни показатели: промените в pCO2 _и BE при всеки от тези два вида са в различни посоки.

По-сложна е ситуацията с оценката на параметрите на киселинно-алкалния баланс по време на периода на компенсация на неговите нарушения, когато pH на кръвта не се променя. По този начин, намаление на pCO2 _и BE може да се наблюдава както при нереспираторна (метаболитна) ацидоза, така и при респираторна алкалоза. В тези случаи оценката на общата клинична ситуация помага, позволявайки ни да разберем дали съответните промени в pCO2 _или BE са първични или вторични (компенсаторни).

Компенсираната респираторна алкалоза се характеризира с първично повишаване на PaCO2, което е по същество причината за това нарушение на киселинно-алкалния баланс; в тези случаи съответните промени в BE са вторични, т.е. отразяват включването на различни компенсаторни механизми, насочени към намаляване на концентрацията на основи. Напротив, при компенсирана метаболитна ацидоза промените в BE са първични, а изместванията в pCO2 отразяват компенсаторна хипервентилация на белите дробове (ако е възможно).

По този начин, сравнението на параметрите на киселинно-алкалния дисбаланс с клиничната картина на заболяването в повечето случаи позволява сравнително надеждна диагноза за естеството на тези дисбаланси дори по време на периода на тяхната компенсация. Оценката на промените в електролитния състав на кръвта също може да помогне за установяване на правилната диагноза в тези случаи. Хипернатриемия (или нормална концентрация на Na ⁺ ) и хиперкалиемия често се наблюдават при респираторна и метаболитна ацидоза, докато хипо- (или нормо) натриемия и хипокалиемия се наблюдават при респираторна алкалоза.

Пулсова оксиметрия

Кислородоснабдяването на периферните органи и тъкани зависи не само от абсолютните стойности на налягането на D2 _в артериалната кръв, но и от способността на хемоглобина да се свързва с кислород в белите дробове и да го освобождава в тъканите. Тази способност се описва с S-образната форма на кривата на дисоциация на оксихемоглобина. Биологичното значение на тази форма на кривата на дисоциация е, че областта с високи стойности на налягането на O2 съответства на хоризонталния участък на тази крива. Следователно, дори при колебания в налягането на кислорода в артериалната кръв от 95 до 60-70 mm Hg, насищането на хемоглобина с кислород (SaO2 ₎ остава на достатъчно високо ниво. Така, при здрав млад човек с PaO2 ₌ 95 mm Hg, насищането на хемоглобина с кислород е 97%, а с PaO2 ₌ 60 mm Hg - 90%. Стръмният наклон на средния участък на кривата на дисоциация на оксихемоглобина показва много благоприятни условия за освобождаване на кислород в тъканите.

Под влияние на определени фактори (повишена температура, хиперкапния, ацидоза), кривата на дисоциация се измества надясно, което показва намаляване на афинитета на хемоглобина към кислорода и възможността за по-лесното му освобождаване в тъканите. Фигурата показва, че в тези случаи е необходимо повече PaO2, за да се поддържа кислородната сатурация на хемоглобина на същото _ниво.

Изместването наляво в кривата на дисоциация на оксихемоглобина показва повишен афинитет на хемоглобина към O2 _и по-ниското му освобождаване в тъканите. Такова изместване се случва под влияние на хипокапния, алкалоза и по-ниски температури. В тези случаи високата кислородна сатурация на хемоглобина се поддържа дори при по-ниски стойности на PaO2 _.

По този начин, стойността на кислородната сатурация на хемоглобина при дихателна недостатъчност придобива самостоятелно значение за характеризиране на осигуряването на периферните тъкани с кислород. Най-разпространеният неинвазивен метод за определяне на този показател е пулсовата оксиметрия.

Съвременните пулсови оксиметри съдържат микропроцесор, свързан със сензор, съдържащ светодиод, и светлочувствителен сензор, разположен срещу светодиода. Обикновено се използват две дължини на вълната на лъчение: 660 nm (червена светлина) и 940 nm (инфрачервена). Кислородната сатурация се определя чрез абсорбцията на червена и инфрачервена светлина, съответно, от редуцирания хемоглобин (Hb) и оксихемоглобина (HbJ2 ₎. Резултатът се показва като SaO2 (сатурация, получена чрез пулсова оксиметрия).

Обикновено кислородната сатурация надвишава 90%. Този показател намалява при хипоксемия и намаляване на PaO2 _под 60 mm Hg.

При оценката на резултатите от пулсовата оксиметрия трябва да се има предвид доста голямата грешка на метода, достигаща ±4-5%. Трябва също да се помни, че резултатите от индиректното определяне на кислородната сатурация зависят от много други фактори. Например, от наличието на лак за нокти върху ноктите на изследваното лице. Лакът абсорбира част от анодното лъчение с дължина на вълната 660 nm, като по този начин подценява стойностите на индикатора _SaO2.

Показанията на пулсовия оксиметър се влияят от изместването на кривата на дисоциация на хемоглобина, което се случва под влияние на различни фактори (температура, pH на кръвта, ниво на PaCO2), пигментация на кожата, анемия с ниво на хемоглобин под 50-60 g/l и др. Например, малки колебания на pH водят до значителни промени в показателя SaO2; при алкалоза (например респираторна, развита на фона на хипервентилация) SaO2 е надценена, а при ацидоза - подценена.

Освен това, тази техника не позволява появата в периферната кръв на патологични видове хемоглобин - карбоксихемоглобин и метхемоглобин, които абсорбират светлина със същата дължина на вълната като оксихемоглобина, което води до надценяване на стойностите на SaO2.

Въпреки това, пулсовата оксиметрия в момента се използва широко в клиничната практика, по-специално в отделенията за интензивно лечение и реанимация, за просто, индикативно динамично наблюдение на състоянието на кислородната сатурация на хемоглобина.

Оценка на хемодинамичните параметри

За пълен анализ на клиничната ситуация при остра дихателна недостатъчност е необходимо динамично да се определят редица хемодинамични параметри:

• кръвно налягане;
• сърдечна честота (СР);
• централно венозно налягане (ЦВН);
• налягане в белодробната артерия (PAWP);
• сърдечен дебит;
• ЕКГ мониторинг (включително за навременно откриване на аритмии).

Много от тези параметри (кръвно налягане, сърдечна честота, SaO2, ЕКГ и др.) могат да бъдат определени с помощта на съвременна мониторираща апаратура в отделенията за интензивно лечение и реанимация. При тежко болни пациенти е препоръчително да се катетеризира дясното сърце с инсталиране на временен плаващ интракардиален катетър за определяне на CVP и PAOP.

[ 51 ], [ 52 ], [ 53 ], [ 54 ], [ 55 ], [ 56 ]