Спирометрия. Показатели легочной вентиляции: частота дыхания (ЧД), минутный объем дыхания (МОД), МАВ, проба форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ), максимальная вентиляция легких (МВЛ).
Раздел: Статьи
/
Общая врачебная практика.
/
Пульмонология.
/
Спирометрия. Показатели легочной вентиляции: частота дыхания (ЧД), минутный объем дыхания (МОД), МАВ, проба форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ), максимальная вентиляция легких (МВЛ).
Спирометрическое исследование представляет собой важнейший диагностический инструмент в современной пульмонологии, позволяющий оценить функциональное состояние дыхательной системы пациента. В процессе исследования определяются ключевые показатели, характеризующие вентиляционную способность легких.
Диагностическая процедура начинается с регистрации спокойного дыхания продолжительностью 3-5 минут, в ходе которой фиксируются базовые параметры: частота дыхания, дыхательный объем и минутный объем дыхания. Современные спирометры интегрируют измерение поглощения кислорода непосредственно в этап определения жизненной емкости легких.
Рассмотрим основные компоненты и методики проведения спирометрии.
Основные этапы спирометрии:
1. Базовая оценка вентиляции:
- Регистрация спокойного дыхания (3-5 минут)
- Измерение основных показателей: ЧД, ДО, расчет МОД
- Определение поглощения кислорода (в современных условиях выполняется при ЖЕЛ)
2. Маневр определения жизненной емкости легкихЖЕЛ:
- Медленный глубокий вдох
- Постепенный полный выдох до остаточного объема легких (ООЛ)
- Повторение процедуры 2-3 раза
- Фиксация максимального значения
3. Маневр ФЖЕЛ:
- Максимальный глубокий вдох
- Форсированный выдох с максимальным усилием
- Длительность выдоха: минимум 6 секунд у взрослых, 3 секунды у детей
- Повторение 2-3 раза (максимум 8 раз)
- Оценка ФЖЕЛ и ОФВ1
4. Максимальная вентиляция легких - МВЛ (редко используется):
- Применяется для диагностики нервно-мышечной слабости
- Имеет ограниченную диагностическую ценность
- Может сопровождаться серьезными осложнениями
Современные особенности:
- Стандартный протокол включает только ЖЕЛ и ФЖЕЛ
- Показатели ЧД, ДО и МОД определяются при ЖЕЛ
- Детальный анализ спокойного дыхания не обязателен
Концепция мертвого пространства:
Мертвое пространство (МП) – объем вдыхаемого воздуха, не участвующего в газообмене. Включает:
- Анатомическое МП (150-200 мл): верхние дыхательные пути, трахея, бронхи до 17-й генерации
- Альвеолярное МП: вентилируемые, но недостаточно перфузируемые альвеолы
Взаимосвязь показателей:
МОД = ЧД × ДО = ЧД × (МП + АО) = МАВ + ЧД × МП
При частом поверхностном дыхании:
- Преимущественная вентиляция МП
- Уменьшение альвеолярной вентиляции
При глубоком дыхании:
- Увеличение МАВ
- Оптимизация альвеолярной вентиляции
Практическое значение:
- Возможность регуляции МАВ путем изменения ЧД и ДО
- Оценка эффективности вентиляции в физиологических и патологических условиях
- Расчет альвеолярной вентиляции: Va = (ДО - МП) × ЧД
В заключение следует отметить, что спирометрическое исследование остается золотым стандартом в оценке функции внешнего дыхания, позволяя получить комплексную информацию о состоянии вентиляционной способности легких и эффективности газообмена.
Проба ФЖЕЛ представляет собой ключевой этап спирометрического исследования, от корректности проведения которого зависит достоверность всего диагностического заключения. Данный маневр позволяет оценить проходимость дыхательных путей и выявить обструктивные нарушения благодаря анализу скорости форсированного выдоха.
Математическое описание кривой ФЖЕЛ подчиняется экспоненциальной зависимости, где объем выдыхаемого воздуха (Vt) определяется как произведение максимального объема ФЖЕЛ (V0) на разницу между единицей и экспонентой, зависящей от времени (t) и постоянной времени опорожнения легких (τ). В нормальных условиях кривая описывается одной экспонентой, тогда как при патологии наблюдается множественность экспонент из-за неоднородности легочной ткани.
Основные спирометрические показатели, рассчитываемые при проведении пробы ФЖЕЛ:
1. ФЖЕЛ (форсированная жизненная емкость легких) - максимальный объем воздуха, выдыхаемый при форсированном выдохе от уровня максимального вдоха до полного выдоха. У здоровых лиц совпадает с ЖЕЛ. При обструктивных нарушениях может возникать "воздушная ловушка" из-за экспираторного коллапса мелких бронхов.
2. ОФВ1 (объем форсированного выдоха за первую секунду) - важнейший показатель механических свойств легких, снижающийся как при обструкции, так и при рестрикции.
3. Индекс Тиффно (ОФВ1/ЖЕЛ) - основной индикатор бронхиальной обструкции. В норме составляет не менее 70% (у молодых - 75-80%).
4. Индекс Генслера (ОФВ1/ФЖЕЛ) - альтернативный показатель, требующий только одной пробы ФЖЕЛ, что удобно для скрининга. Нормальное значение - не менее 80%.
5. СОС25-75 (средняя объемная скорость на уровне 25-75% ФЖЕЛ) - наиболее стабильный показатель, менее зависимый от усилий пациента.
При анализе кривой ФЖЕЛ также могут быть определены дополнительные параметры, такие как скорость выдоха первого литра воздуха (СОС0,2-1,2) и скорость в конце выдоха (СОС75-85). Однако их использование ограничено из-за низкой воспроизводимости и зависимости от усилий пациента.
В случаях, когда пациент не способен полностью выполнить маневр ФЖЕЛ, может быть использован альтернативный показатель - "суррогатная" ФЖЕЛ (ОФВ6), представляющая собой объем форсированного выдоха за 6 секунд. Показатель ОФВ1/ОФВ6 может служить альтернативой индексу Генслера и в некоторых ситуациях демонстрирует лучшую воспроизводимость по сравнению с классической ФЖЕЛ.
Таким образом, проба ФЖЕЛ является комплексным диагностическим инструментом, позволяющим оценить как объемные, так и скоростные показатели внешнего дыхания, что делает ее незаменимым методом в диагностике различных респираторных заболеваний.
Рис 1.1. Кривая ФЖЕЛ
Проба максимальной вентиляции легких (МВЛ)
Максимальная вентиляция легких представляет собой максимальный объем воздуха, который пациент способен провентилировать за одну минуту. Данный показатель рассчитывается как произведение максимального дыхательного объема (ДОмакс) на максимальную частоту дыхания (ЧДмакс).
Методика проведения пробы:
- Длительность маневра составляет 10-12 секунд
- Результаты экстраполируются на 1 минуту
- Пациент выполняет максимально быстрые и глубокие дыхательные движения
- Рекомендуемый ритм: 40-60 дыхательных циклов в минуту
- Важно контролировать, чтобы ДО в пробе превышал ДО при спокойном дыхании
Особенности и ограничения:
МВЛ является вариабельным показателем, существенно зависящим от качества выполнения пробы. Из-за риска развития нежелательных эффектов (бронхоспазм, коллапс, судороги при эпилепсии) проба применяется ограниченно. Основные показания к проведению:
- Исследование здоровых лиц
- Оценка силы дыхательной мускулатуры
- Диагностика нервно-мышечных заболеваний
Взаимосвязь с другими показателями:
При качественном выполнении пробы МВЛ пропорциональна ОФВ1, что позволяет использовать упрощенные формулы расчета:
МВЛ ≈ ОФВ1 × 40 или ОФВ1 × 60
Резерв дыхания:
Ранее определялся как разница между МВЛ и МОД. У здоровых лиц МВЛ превышает МОД в 10-20 раз, что обеспечивает резерв дыхания до 150-180 л/мин у тренированных людей. Снижение данного резерва наблюдается при обоих типах респираторных заболеваний: обструктивных и рестриктивных.
Оценка потребления кислорода и эффективности вентиляции:
При использовании спирографа закрытого типа с кислородной емкостью возможно определение скорости потребления кислорода (ПO2) по наклону спирограммы. Для корректного измерения требуется:
- Спокойное дыхание в течение 3-5 минут
- Использование предварительно заполненной кислородом емкости
- В норме ПO2 составляет 200-300 мл в минуту
Показатели эффективности вентиляции:
1. Коэффициент использования кислорода (КИO2):
- Формула: ПO2/МОД (мл/л)
- Норма: 40 ± 5 мл/л
- Показывает количество кислорода, поглощаемого из 1 л вентилируемого воздуха
2. Вентиляционный эквивалент (ВЭ):
- Формула: МОД/ПO2 (л/мл)
- Норма: 28 ± 3 л/мл
- Является обратной величиной КИO2
Дифференциальная диагностика нарушений вентиляции:
Общая гипервентиляция:
- Снижение КИO2
- Повышение ВЭ
- Избыточная величина МОД относительно метаболических потребностей
Альвеолярная гипервентиляция:
- Снижение напряжения CO2 в артериальной крови
- Избыточное выведение CO2
Общая гиповентиляция:
- Повышение КИO2
- Уменьшение ВЭ
Альвеолярная гиповентиляция:
- Повышение pCO2 в артериальной крови
- Может сочетаться с общей гипервентиляцией при избыточной вентиляции альвеолярного мертвого пространства
- Часто наблюдается при тяжелой бронхиальной обструкции
Рис 1.2. Схемы спирограмм ЖЕЛ и ФЖЕЛ в норме, при обструктивном и рестриктивном синдроме.
При регистрации спирограммы на приборе закрытого типа в течение 5 минут можно наблюдать характерное повышение уровня записи за счет поглощения кислорода, что позволяет рассчитать все необходимые параметры вентиляции и оценить эффективность газообмена.
Диагностическая процедура начинается с регистрации спокойного дыхания продолжительностью 3-5 минут, в ходе которой фиксируются базовые параметры: частота дыхания, дыхательный объем и минутный объем дыхания. Современные спирометры интегрируют измерение поглощения кислорода непосредственно в этап определения жизненной емкости легких.
Рассмотрим основные компоненты и методики проведения спирометрии.
Основные этапы спирометрии:
1. Базовая оценка вентиляции:
- Регистрация спокойного дыхания (3-5 минут)
- Измерение основных показателей: ЧД, ДО, расчет МОД
- Определение поглощения кислорода (в современных условиях выполняется при ЖЕЛ)
2. Маневр определения жизненной емкости легкихЖЕЛ:
- Медленный глубокий вдох
- Постепенный полный выдох до остаточного объема легких (ООЛ)
- Повторение процедуры 2-3 раза
- Фиксация максимального значения
3. Маневр ФЖЕЛ:
- Максимальный глубокий вдох
- Форсированный выдох с максимальным усилием
- Длительность выдоха: минимум 6 секунд у взрослых, 3 секунды у детей
- Повторение 2-3 раза (максимум 8 раз)
- Оценка ФЖЕЛ и ОФВ1
4. Максимальная вентиляция легких - МВЛ (редко используется):
- Применяется для диагностики нервно-мышечной слабости
- Имеет ограниченную диагностическую ценность
- Может сопровождаться серьезными осложнениями
Современные особенности:
- Стандартный протокол включает только ЖЕЛ и ФЖЕЛ
- Показатели ЧД, ДО и МОД определяются при ЖЕЛ
- Детальный анализ спокойного дыхания не обязателен
Концепция мертвого пространства:
Мертвое пространство (МП) – объем вдыхаемого воздуха, не участвующего в газообмене. Включает:
- Анатомическое МП (150-200 мл): верхние дыхательные пути, трахея, бронхи до 17-й генерации
- Альвеолярное МП: вентилируемые, но недостаточно перфузируемые альвеолы
Взаимосвязь показателей:
МОД = ЧД × ДО = ЧД × (МП + АО) = МАВ + ЧД × МП
При частом поверхностном дыхании:
- Преимущественная вентиляция МП
- Уменьшение альвеолярной вентиляции
При глубоком дыхании:
- Увеличение МАВ
- Оптимизация альвеолярной вентиляции
Практическое значение:
- Возможность регуляции МАВ путем изменения ЧД и ДО
- Оценка эффективности вентиляции в физиологических и патологических условиях
- Расчет альвеолярной вентиляции: Va = (ДО - МП) × ЧД
В заключение следует отметить, что спирометрическое исследование остается золотым стандартом в оценке функции внешнего дыхания, позволяя получить комплексную информацию о состоянии вентиляционной способности легких и эффективности газообмена.
Проба ФЖЕЛ представляет собой ключевой этап спирометрического исследования, от корректности проведения которого зависит достоверность всего диагностического заключения. Данный маневр позволяет оценить проходимость дыхательных путей и выявить обструктивные нарушения благодаря анализу скорости форсированного выдоха.
Математическое описание кривой ФЖЕЛ подчиняется экспоненциальной зависимости, где объем выдыхаемого воздуха (Vt) определяется как произведение максимального объема ФЖЕЛ (V0) на разницу между единицей и экспонентой, зависящей от времени (t) и постоянной времени опорожнения легких (τ). В нормальных условиях кривая описывается одной экспонентой, тогда как при патологии наблюдается множественность экспонент из-за неоднородности легочной ткани.
Основные спирометрические показатели, рассчитываемые при проведении пробы ФЖЕЛ:
1. ФЖЕЛ (форсированная жизненная емкость легких) - максимальный объем воздуха, выдыхаемый при форсированном выдохе от уровня максимального вдоха до полного выдоха. У здоровых лиц совпадает с ЖЕЛ. При обструктивных нарушениях может возникать "воздушная ловушка" из-за экспираторного коллапса мелких бронхов.
2. ОФВ1 (объем форсированного выдоха за первую секунду) - важнейший показатель механических свойств легких, снижающийся как при обструкции, так и при рестрикции.
3. Индекс Тиффно (ОФВ1/ЖЕЛ) - основной индикатор бронхиальной обструкции. В норме составляет не менее 70% (у молодых - 75-80%).
4. Индекс Генслера (ОФВ1/ФЖЕЛ) - альтернативный показатель, требующий только одной пробы ФЖЕЛ, что удобно для скрининга. Нормальное значение - не менее 80%.
5. СОС25-75 (средняя объемная скорость на уровне 25-75% ФЖЕЛ) - наиболее стабильный показатель, менее зависимый от усилий пациента.
При анализе кривой ФЖЕЛ также могут быть определены дополнительные параметры, такие как скорость выдоха первого литра воздуха (СОС0,2-1,2) и скорость в конце выдоха (СОС75-85). Однако их использование ограничено из-за низкой воспроизводимости и зависимости от усилий пациента.
В случаях, когда пациент не способен полностью выполнить маневр ФЖЕЛ, может быть использован альтернативный показатель - "суррогатная" ФЖЕЛ (ОФВ6), представляющая собой объем форсированного выдоха за 6 секунд. Показатель ОФВ1/ОФВ6 может служить альтернативой индексу Генслера и в некоторых ситуациях демонстрирует лучшую воспроизводимость по сравнению с классической ФЖЕЛ.
Таким образом, проба ФЖЕЛ является комплексным диагностическим инструментом, позволяющим оценить как объемные, так и скоростные показатели внешнего дыхания, что делает ее незаменимым методом в диагностике различных респираторных заболеваний.
Рис 1.1. Кривая ФЖЕЛ
Проба максимальной вентиляции легких (МВЛ)
Максимальная вентиляция легких представляет собой максимальный объем воздуха, который пациент способен провентилировать за одну минуту. Данный показатель рассчитывается как произведение максимального дыхательного объема (ДОмакс) на максимальную частоту дыхания (ЧДмакс).
Методика проведения пробы:
- Длительность маневра составляет 10-12 секунд
- Результаты экстраполируются на 1 минуту
- Пациент выполняет максимально быстрые и глубокие дыхательные движения
- Рекомендуемый ритм: 40-60 дыхательных циклов в минуту
- Важно контролировать, чтобы ДО в пробе превышал ДО при спокойном дыхании
Особенности и ограничения:
МВЛ является вариабельным показателем, существенно зависящим от качества выполнения пробы. Из-за риска развития нежелательных эффектов (бронхоспазм, коллапс, судороги при эпилепсии) проба применяется ограниченно. Основные показания к проведению:
- Исследование здоровых лиц
- Оценка силы дыхательной мускулатуры
- Диагностика нервно-мышечных заболеваний
Взаимосвязь с другими показателями:
При качественном выполнении пробы МВЛ пропорциональна ОФВ1, что позволяет использовать упрощенные формулы расчета:
МВЛ ≈ ОФВ1 × 40 или ОФВ1 × 60
Резерв дыхания:
Ранее определялся как разница между МВЛ и МОД. У здоровых лиц МВЛ превышает МОД в 10-20 раз, что обеспечивает резерв дыхания до 150-180 л/мин у тренированных людей. Снижение данного резерва наблюдается при обоих типах респираторных заболеваний: обструктивных и рестриктивных.
Оценка потребления кислорода и эффективности вентиляции:
При использовании спирографа закрытого типа с кислородной емкостью возможно определение скорости потребления кислорода (ПO2) по наклону спирограммы. Для корректного измерения требуется:
- Спокойное дыхание в течение 3-5 минут
- Использование предварительно заполненной кислородом емкости
- В норме ПO2 составляет 200-300 мл в минуту
Показатели эффективности вентиляции:
1. Коэффициент использования кислорода (КИO2):
- Формула: ПO2/МОД (мл/л)
- Норма: 40 ± 5 мл/л
- Показывает количество кислорода, поглощаемого из 1 л вентилируемого воздуха
2. Вентиляционный эквивалент (ВЭ):
- Формула: МОД/ПO2 (л/мл)
- Норма: 28 ± 3 л/мл
- Является обратной величиной КИO2
Дифференциальная диагностика нарушений вентиляции:
Общая гипервентиляция:
- Снижение КИO2
- Повышение ВЭ
- Избыточная величина МОД относительно метаболических потребностей
Альвеолярная гипервентиляция:
- Снижение напряжения CO2 в артериальной крови
- Избыточное выведение CO2
Общая гиповентиляция:
- Повышение КИO2
- Уменьшение ВЭ
Альвеолярная гиповентиляция:
- Повышение pCO2 в артериальной крови
- Может сочетаться с общей гипервентиляцией при избыточной вентиляции альвеолярного мертвого пространства
- Часто наблюдается при тяжелой бронхиальной обструкции
Рис 1.2. Схемы спирограмм ЖЕЛ и ФЖЕЛ в норме, при обструктивном и рестриктивном синдроме.
При регистрации спирограммы на приборе закрытого типа в течение 5 минут можно наблюдать характерное повышение уровня записи за счет поглощения кислорода, что позволяет рассчитать все необходимые параметры вентиляции и оценить эффективность газообмена.
31.03.2025 | 16:10:47