Респираторная медицина. Руководство (в 2-х томах)

Чучалин А. Г.

объем сообщающегося воздуха [53, 54, 60].

СОПРОТИВЛЕНИЕ ДЫХАТЕЛЬНЫХ ПУТЕЙ

Сопротивление дыхательных путей ( airway resistance - Raw) равно отношению движущего давления (разница давлений между альвеолярным давлением и давлением в ротовой полости) к потоку воздуха:

Raw = P/V’, где P - движущее давление, V- поток.

В клинической практике часто используют величину обратную сопротивлению - проводимость дыхательных путей ( airway conductance - Gaw = 1/Raw). При заболеваниях органов дыхания сопротивление дыхательных путей может увеличиваться. Существует несколько механизмов увеличения сопротивления дыхательных путей: сужение просвета дыхательных путей вследствие воспаления, отека слизистой оболочки и сокращения гладкой мускулатуры бронхов (при бронхиальной

астме) или из-за избыточной секреции желез подслизистого слоя (при хроническом бронхите); снижение эластичности легких и утрата сил, поддерживающих просвет дыхательных путей (при эмфиземе); окклюзия просвета дыхательных путей опухолью (при бронхогенном раке).

Измерение сопротивления дыхательных путей может помочь при дифференциальной диагностике заболеваний (сопротивление повышено и при астме и при эмфиземе, но в первом случае обычно значительнее) или для локализации уровня обструкции (дыхание газовой смесью низкой плотности - гелиоксом (80% He и 20% O₂) - позволяет снизить сопротивление верхних дыхательных путей) [21].

Сопротивление дыхательных путей можно легко измерить методом общей бодиплетизмографии. Вначале пациент сидит в боди-камере и дышит через открытый клапан. Перед тем как пациент делает вдох давление в боди-камере равно атмосферному. Во время вдоха объем грудной клетки увеличивается (V), а альвеолярное давление становится ниже атмосферного. При этом воздух в боди-камере сжимается - давление растет. На выдохе происходит обратное: компрессия внутригрудного газа приводит к разрежению воздуха в боди-камере и снижению давления в ней. Постоянно регистрируется поток (V’), давление в ротовой полости (Pрот) и давление в боди-камере (Pк), что позволяет вычислить V’/Pк. Затем клапан закрывается, перекрывая дыхательные пути (пациент продолжает маневры вдох - выдох), и вычисляют отношение Pрот/Pк. В статических условиях (отсутствии потока) Pрот = Pальв, поэтому Pрот/Pк = Pальв/Pк. Таким образом, Raw = Pальв/Pк/V’/Pк = Pальв/V’.

Несколько физиологических факторов оказывают влияние на величину сопротивления дыхательных путей, измеренную при бодиплетизмографическом исследовании. Одним из них является объем легких. На уровне ОЕЛ сопротивление меньше, на уровне ООЛ - больше. Измерение сопротивления при различных объемах легких позволяет выявить линейную связь между проводимостью дыхательных путей и объемом легких: Gaw = 0,24 x V.

Однако сопротивление дыхательных путей в большей степени зависит от эластической отдачи легких, чем от их объема. При одинаковом объеме легких у пациентов с высокой эластической отдачей Raw ниже, чем у пациентов с нормальной эластичностью. Это обусловлено большим растягивающим действием на дыхательные пути. Наоборот, уменьшение эластической отдачи легких приводит к снижению радиальной тракции, поэтому Raw увеличивается. Эта взаимосвязь может помочь при анализе механизмов ограничения воздушного потока при различных обструктивных заболеваниях (например, при буллезной эмфиземе) [61, 62].

Дополнительные факторы, влияющие на сопротивление дыхательных путей, включают их длину, тонус гладкой мускулатуры, физические свойства газа (плотность и вязкость) и частоту дыхания. При частом поверхностном дыхании изменения в боди-камере, вызванные различиями температуры, влажности воздуха, а также различиями в концентрации СО₂ и О₂ во время вдоха и выдоха, минимальны. Следовательно, если измерения Raw сделаны при высокой частоте дыхания, этими факторами можно пренебречь. Кроме того, при частом поверхностном дыхании постепенное нагревание воздуха и небольшая утечка в боди-камере становятся незначительными по сравнению с изменениями внутригрудного объема при сжатии и разрежении альвеолярного газа. Голосовая щель остается открытой, тогда как при спокойном дыхании ее просвет может меняться. Изменения давления в брюшной полости также минимальны.

Новое современное оборудование позволяет измерять Raw при спокойном дыхании (с помощью программного обеспечения делается соответствующая коррекция), при этом измеренное сопротивление немного выше сопротивления, измеренного при частом поверхностном дыхании,

поскольку голосовая щель во время измерения частично закрыта.

В разных участках легких сопротивление дыхательных путей неодинаково. При этом Raw, измереное бодиплетизмографически, является средним альвеолярным давлением на единицу объема, деленным на средний поток в ротовой полости; а не средним значением сопротивлений в разных участках легких. Поэтому сложно оценить вклад отдельных физиологических факторов (например, потеря эластичности легких, сокращение гладкой мускулатуры дыхательных путей) в увеличение сопротивления дыхательных путей у конкретного пациента.

ИМПУЛЬСНАЯ ОСЦИЛЛОМЕТРИЯ

Метод импульсной осциллометрии (ИОС), предложенный в 1981 г. E. Muller и J. Vogel [63], является модификацией метода форсированных осцилляций, с помощью которого можно измерить общее сопротивление воздушному потоку, которое оказывают дыхательные пути, легкие и грудная клетка [64 - 66].

По аналогии с электромеханикой, общее сопротивление дыхательной системы (или, дыхательный импеданс - Z) равно:

Z² = R² + X²,

где Z - дыхательный импеданс, R - фрикционное сопротивление (сопротивление трения дыхательных путей, тканей легких и грудной клетки), X - реактанс.

X = 2 x пи x f x L - 1/(2 x пи x f x C).

Реактанс представляет собой сумму эластического сопротивления легких и грудной клетки - 1/(2 x пи x f x C) и инерционного сопротивления смещающихся при дыхании тканей легких, грудной клетки, дыхательных путей и воздуха -

2 x пи x f x L. Эластическое и инерционное сопротивления противоположно направлены; с увеличением частоты осцилляций эластическая компонента снижается, а инерционная растет. При резонансной частоте (FR) эластическое и инерционное сопротивления равны; при такой частоте общее сопротивление равно фрикционному сопротивлению.

В ИОС поток воздуха с навязанными громкоговорителем осцилляциями (используется диапазон частот от 5 до 35 Гц) подается в дыхательные пути, а в выдыхаемом воздухе измеряется давление и поток. Частота навязанных осцилляций гораздо выше, чем частота дыхания пациента. Математический анализ позволяет выделить для анализа отраженные колебания, рассчитать общее сопротивление и определить частотную зависимость фрикционного сопротивления и реактанса. Методика необременительна для пациента: пациенту необходимо дышать с обычной частотой в течение 30 - 60 с.

С помощью этой методики можно дифференцировать рестриктивные и обструктивные нарушения [67, 68], выявить преимущественную локализацию обструктивных нарушений (проксимальная или дистальная обструкция) (рис. 5-79). Кроме этого, метод ИОС может быть использован для оценки бронходилатационного и бронхоконстрикторного ответа [69 - 71], для мониторирования течения заболевания [72, 73], для эпидемиологических исследований как скрининговый метод.

path: pictures/0579.png

Рис. 5-79. Кривая поток - объем и частотная зависимость фрикционного сопротивления (R) и сопротивления, обусловленного эластическими свойствами легких и грудной клетки и инерционным сопротивлением воздуха, легких и грудной клетки (X), при различных функциональных нарушениях: а) проксимальная обструкция: фрикционное сопротивление (R5 и R20) увеличено; спектр R(f) не зависит от частоты; периферический реактанс (X5) и резонансная частота (FR) не изменены;

б) дистальная обструкция: сопротивление дыхательных путей (R5) увеличено; спектр R(f) зависит от частоты (R20 значительно меньше R5); периферический реактанс (X5) снижен; резонансная частота (FR) смещена вправо в спектр высоких частот; в) рестриктивные нарушения: сопротивление дыхательных путей (R5) в пределах нормальных значений; спектр R(f) не зависит от частоты; периферический реактанс (X5) снижен; резонансная частота (FR) смещена вправо в спектр высоких частот; г) экстраторакальная обструкция: фрикционное сопротивление (R5 и R20) увеличено; спектр R(f) не зависит от частоты; изредка может определяться пик на спектре сопротивления; периферический реактанс (X5) снижен, но может быть и в пределах нормальных значений, на спектре X(f) характерно наличие плато (**).