Методы исследования и особенности системы дыхания у детей. Механика дыхания

04 Ноября в 14:13 1843 0


Если изучение легочных объемов, вентиляции и газообмена интенсивно ведется уже многие десятилетия и получило широкую разработку в физиологическом и клиническом аспектах в нашей стране и за рубежом, то вопросы биомеханики дыхания являются сравнительно новой областью клинической физиологии дыхания. Несмотря на теоретическую базу (Neergard, 1927—1929; Rohrer, 1925; Mead, 1961, и др.), методические трудности долгое время не позволяли приступить к изучению биомеханики дыхания в клинике.

В то же время уже первые исследования в этом направлении внесли новое в понимание патогенеза дыхательной недостаточности. Было "установлено, что функциональные возможности аппарата дыхания при ряде заболеваний в большинстве случаев ограничены механическими затруднениями, а одышка, наблюдающаяся у больных, чаще всего связана именно с нарушениями механики дыхания и появляется задолго до изменений газового состава крови.

Для исследования механики дыхания применяются методы пневмотахографии и телесной плетизмографии. Некоторые простые тесты можно получить методами спирографии и пневмотахометрии.

Среди многочисленных функциональных показателей механики дыхания наибольшее клиническое значение имеют тесты аэродинамического сопротивления дыхательных путей, растяжимости и эластичности легких, работы дыхательной мускулатуры. Аэродинамическое сопротивление (неэластическое), преодолеваемое воздухом при прохождении через дыхательные пути, зависит от диаметра и протяженности дыхательных путей, от объемной скорости воздушного потока и от его характера.

В воздухоносных путях имеет место смешанный характер потока (ламинарный и турбулентный). При увеличении скорости движения воздуха поток становится преимущественно турбулентным и величина сопротивления возрастает. Аэродинамическое (бронхиальное) сопротивление можно определить, измерив объемную скорость потока (Fm) и разность альвеолярного и атмосферного давлений. Пневмотахограф ПТГ-2, разработанный Всесоюзным научно-исследовательским институтом медицинского приборостроения (ВНИИМП), позволяет измерить эти параметры.

В детском возрасте наиболее применим метод Вьюлемье. Во время записи пневмотахограммы, которая отражает динамику объемной скорости дыхания, производится кратковременное прерывание воздушного потока заслонкой, вмонтированной в пневмотахографическую трубку. Измеренное в трубке давление в момент перекрытия равно внутриальвеолярному давлению.

Бронхиальное сопротивление рассчитывается по формуле:

Бронхиальное сопротивление рассчитывается по формуле

Перекрытие воздушного потока производится несколько раз в разные фазы выдоха. По полученным данным строят график поток/объемная скорость, определяют Р при Vm — 0,5 л/с и рассчитывают R. Бронхиальное сопротивление, следовательно, выражается величиной градиента давления (альвеолы — атмосфера), необходимого для поддержания объемной скорости воздушной струи 1 л/с.

У здоровых детей бронхиальное сопротивление с возрастом уменьшается, достигая значений взрослых к 14—15 годам. Величина бронхиального сопротивления у детей, по данным Т. Д. Кузнецовой, представлена в табл. 4.

Таблица 4. Бронхиальное сопротивление у здоровых детей   (Т. Д. Кузнецова, 1970)
Бронхиальное сопротивление у здоровых детей   (Т. Д. Кузнецова, 1970)

Данные, полученные И. С. Ширяевой (1973) и основанные на измерении бронхиального сопротивления у детей в возрасте 6—15 лет, показали прямолинейную обратную связь этого показателя с ростом и ЖЕЛ.

Должные величины показателя в см вод. ст. (л.с) рассчитываются по следующим уравнениям регрессии:

R = 24,2 — 0,106 х рост (см) (r = —0,585)
R = 13,5 — 196 х ЖЕЛ (л) (r = —0,624)

Возрастная динамика бронхиального сопротивления обусловлена увеличением в процессе роста площади поперечного сечения воздухоносных путей. Очевидно, диаметр их увеличивается значительно более интенсивно, чем протяженность. Высокое бронхиальное сопротивление у детей раннего возраста является относительным, так как объемные скорости воздушного потока у них значительно меньше, чем у старших детей, и для их достижения не требуется столь высокого альвеолярного давления, какое необходимо для создания потока 1 л/с.

Метод Вьюлемье не во всех случаях дает надежные результаты; при высоком бронхиальном сопротивлении может иметь место занижение истинных его значений. Более точным считается измерение не альвеолярного, а вы утр и пищеводного давления. Последний метод позволяет определить не только бронхиальное сопротивление, но и другие показатели механики дыхания: растяжимость легких и работу дыхания.

Растяжимость легких (комплайнс) определяется величиной возрастания объема легких при изменении внутригрудного (внутрипищеводного) давления на 1 см вод. ст.:

Растяжимость легких (комплайнс) определяется величиной возрастания объема легких при изменении внутригрудного (внутрипищеводного) давления на 1 см вод. ст.

где С — растяжимость легких, V — прирост объема, Р — прирост давлении.

Величина, обратная компланпсу (1/С), измеряет эластичность легких и показывает, какое возрастание давления изменяет объем легких на 1 л.

Для измерения внутрипищеводного давления катетер с резиновым баллоном вводится через нос в пищевод на глубину между средней и нижней третью пищевода. Конец катетера подсоединяют к одной из камер манометра пневмотахографа (другая камера сообщается с дыхательной трубкой). На нос накладывают зажим. Одновременно через загубник исследуемый дышит в трубку прибора, соединенную с чувствительным манометром для записи пневмотахограммы. По пневмотахограмме подсчитывают изменение объема легких от начала до конца вдоха (AV), и затем эту величину соотносят с изменением внутрипищеводного давления (ЛР) за тот же отрезок времени.

Растяжимость, измеренная при обычном дыхании, именуется динамической (Cd)B отличие от статической (Cs), которая измеряется при медленном глубоком вдохе. У здоровых детей обе величины приблизительно одинаковы. При легочной патологии обструктивного типа Cd<Xs. В табл. 5 представлены нормативы динамической растяжимости легких у детей. Измерение растяжимости легких у больных детей дает представление о степени нарушения эластических свойств легочных структур, о степени ригидности легких.

Таблица 5. Динамическая растяжимость у здоровых детей   (Т. Д. Кузнецова, 1970)
Динамическая растяжимость у здоровых детей   (Т. Д. Кузнецова, 1970)



Во время дыхания дыхательная мускулатура производит работу по перемещению воздушной струи. Это перемещение связано с преодолением эластического и неэластического сопротивлений легочных структур и грудной клетки. Работа измеряется произведением силы на расстояние, что применительно к легким означает произведение внутригрудного давления (сила) на объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха.

Если построить диаграмму в координатах давление/объем, отложив по оси ординат изменения давления, а по оси абсцисс—изменения объема легких в течение полного дыхательного цикла, то получится замкнутая петля. Площадь этой петли характеризует работу дыхания в течение одного дыхательного цикла. Полученное значение умножают на число дыханий в 1 мин и делят на 100. Эта величина в кгм/мин показывает механическую работу дыхания (табл. 6).

Таблица 6. Работа дыхания у здоровых детей при спокойном дыхании  (В. С. Попович, 1071)
Работа дыхания у здоровых детей при спокойном дыхании  (В. С. Попович, 1071)

При заболеваниях легких, сопровождающихся одышкой, работа дыхания значительно увеличивается в связи с возрастанием сопротивлений эластического и неэластического, увеличением ригидности легких и увеличением МОД. Увеличение работы дыхания может наблюдаться и без увеличения МОД, и в этих случаях является основным объективным критерием одышки и дыхательной недостаточности.

Исследование механики дыхания с введением внутрипищеводного датчика удается проводить с 7 лет (Т. Д. Кузнецова, Ю. М. Свердлов, 1971; В. С. Попович, 1971, и др.). М. И. Анохин для исследования механики дыхания у детей раннего возраста с успехом применил принцип общей плетизмографии и использовал вместо измерения внутрипищеводного давления запись «импедансной пневмограммы» (М. И. Анохин, 1969).

У старших детей можно применять боди-плетизмографы зарубежного производства, поскольку исследование работы дыхания на них возможно без введения внутрипищеводного датчика.

В настоящее время широкое распространение имеют простые и доступные методы исследования бронхиальной проходимости. К ним относятся пневмотахометрия и некоторые тесты, выполняемые при дыхании в спирограф. С помощью пневмотахометра (ПТ-2, ПТ-3) определяют максимальную (пиковую) объемную скорость форсированного вдоха и выдоха. Методика проста и не требует больших затрат времени. Непременным условием является обучение ребенка для получения воспроизводимых результатов (табл. 7).

Таблица 7. Показатели пневмотахометрии у здоровых детей в возрасте 4—16 лет (II. С. Ширяева, 1970)
Показатели пневмотахометрии у здоровых детей в возрасте 4—16 лет (II. С. Ширяева, 1970)

Методом спирографии исследуется кривая форсированного выдоха жизненной емкости легких (ФЖЕЛ) п максимальная вентиляция легких (МВД).

Кривую ФЖЕЛ записывают при большой скорости протяжки бумаги. Существует большое количество способов оценки кривой ФЖЕЛ. Наиболее удобным следует признать абсолютную величину (в л) объема форсированного выдоха за 1 с (ФЖЕЛ1) и тест Тиффно (отношение ФЖЕЛ1 к общей величине ФЖЕЛ фактической). Некоторые исследователи относят ФЖЕЛ1 к должной ЖЕЛ.

В табл. 8 приводятся возрастные нормативы ФЖЕЛ у детей 4—16 лет.

Таблица 8. Объем форсированного выдоха за 1с (ФЖЕЛ;) у здоровых детсй(И. С. Ширяева, 1970)
Объем форсированного выдоха за 1с (ФЖЕЛ;) у здоровых детсй(И. С. Ширяева, 1970)

Тест Тиффно у девочек от 4 до 13 лет и у мальчиков от 4 до 11 лет должен быть не меньше 75%, а у девочек от 14 до 16 лет и мальчиков от 12 до 16 лет — не меньше 65%.

Пневмотахометрические показатели и ФЖЕЛ имеют большие достоинства, так как они легко выполнимы и не требуют больших затрат времени для их исследования. Однако существенным их недостатком является необходимость участия в исследовании ребенка, что снижает объективность тестов. В то же время на форсированное дыхание раньше, чем на спокойное, влияют нарушения бронхиальной проходимости, поскольку сопротивление воздушному потоку резко возрастает при увеличении скорости воздушного потока. С этой точки зрения тесты форсированного дыхания можно считать более чувствительными, чем показатель бронхиального сопротивления.

Существенное значение для суждения о механических свойствах легких имеет качественный характер кривой ФЖЕЛ. Растянутая конечная часть кривой ФЖЕЛ указывает на ухудшение проходимости мелких дыхательных путей и снижение эластичности легких, а пологая верхняя часть кривой отражает сопротивление крупных бронхов.

Скачкообразный ход кривой ФЖЕЛ нередко связан с клапанным механизмом нарушения бронхиальной проходимости.

Максимальная вентиляция легких хотя и относится обычно к показателям механики дыхания, но является тестом, зависящим от влияния большого количества легочных и внелегочных факторов (табл. 9). Если пренебречь внелегочными факторами (мышечная сила, психический тонус, готовность ребенка участвовать в исследовании и др.), то основными определяющими значение МВЛ факторами будут те, которые влияют на величину ЖЕ Л и скорость форсированного выдоха. Следовательно, МВЛ зависит и от легочных объемов, и от состояния бронхиальной проходимости.

Таблица 9. Максимальная вентиляция легких у здоровых детей  (И. С. Ширяева, 1970)
Максимальная вентиляция легких у здоровых детей  (И. С. Ширяева, 1970)

Уменьшение количества легочной ткани, ригидность легких, ограничение расправления легких вследствие плевральных шварт и т. п., нарушения рестриктивного характера уменьшают размах дыхательных движений при выполнении МВЛ. Нарушение бронхиальной проходимости, задержка воздуха в легких при обструктивных изменениях снижают скорость выдоха и тем самым уменьшают МВЛ.

Для выяснения преобладающего влияния на МВЛ обструктивных и рестрнктивных изменений вычисляется отношение:

МВЛ, % к норме / ЖЕЛ, % к норме

Если это отношение меньше 1, индекс указывает на преобладание обструктивных нарушений, если оно больше 1, то преобладают рестриктивные нарушения.

Максимальная вентиляция легких, являясь суммарной величиной, зависящей от многих факторов, как принято считать, характеризует резервные возможности аппарата дыхания. Поскольку МВЛ — чрезвычайно вариабельный тест, клиническое значение имеет снижение МВЛ более чем на 30%. На существенное ограничение резервных возможностей указывают значения МВЛ менее 50% нормы.

А.В. Глуткин, В.И. Ковальчук
Похожие статьи
показать еще
 
Детская хирургия