Анализ выдыхаемого воздуха у детей

…анализ конденсата выдыхаемого воздуха является перспективным исследованием благодаря простой неинвазивной технике получения материала из нижних дыхательных путей для определения различных биомаркеров.

В последние годы анализу выдыхаемого воздуха придается все большее значение в диагностике болезней органов дыхания, для мониторинга воспаления и оксидантного стресса легких.

В выдыхаемом воздухе могут определяться различные газы, такие как оксид азота (NO), оксид углерода, этан, пентан и гидрокарбонаты. Тяжелые нелетучие субстанции (медиаторы воспаления, цитокины, оксиданты) могут быть определены в конденсате выдыхаемого воздуха, что открывает новые перспективы для исследования выдыхаемого воздуха.

Многие болезни легких, включая бронхиальную астму, хроническую обструктивную болезнь легких, бронхоэктазы, муковисцидоз, интерстициальные заболевания легких, характеризуются хроническим воспалением и оксидантным стрессом. «Золотым стандартом» оценки воспаления в стенке бронхов является фибробронхоскопия с выполнением биопсии.

Для получения нелетучих медиаторов и маркеров воспаления в дыхательных путях требуется проведение инвазивных методов исследования, таких как бронхоальвеолярный лаваж и получение индуцированной мокроты. Эти процедуры не могут проводиться повторно через короткий промежуток времени, особенно у тяжелых больных, детей и в амбулаторной практике. Также показано, что индуцирование мокроты ингаляцией гипертонического раствора хлорида натрия может приводить к бронхоконстрикции.

Этим можно объяснить растущий интерес к анализу конденсата выдыхаемого воздуха как к простому неинвазивному методу оценки степени воспаления в дыхательных путях, дифференциальной диагностике легочных заболеваний, мониторинга эффективности проводимого лечения.

Конденсат выдыхаемого воздуха получают путем охлаждения выдыхаемого воздуха. тот метод является неинвазивным, не оказывает влияния на функцию легких и воспаление. Для получения 1-3 мл конденсата необходимо 10-15 минут спокойного дыхания.

В настоящее время в конденсате выдыхаемого воздуха обнаружены нелетучие соединения, включая белки, липиды и оксиданты. Первые исследования по выявлению поверхностно-активных свойств конденсата выдыхаемого воздуха, в том числе легочного сурфактанта, были проведены в нашей стране Г.И. Сидоренко и др. в 1980 г., М.В. Курик и др. в 1987 г. В последние годы число субстанций, определяемых в конденсате выдыхаемого воздуха, неуклонно растет. Основные из них – медиаторы воспаления и оксиданты.

ПЕРЕКИСЬ ВОДОРОДА

Перекись водорода (Н2О2) продуцируется воспалительными клетками (эозинофилами, нейтрофилами и макрофагами). Избыток Н2О2 оказывает цитотоксическое действие на бронхиальный эпителий, способствует высвобождению медиаторов воспаления и развитию гиперреактивности бронхов. Повышение уровня Н2О2 в дыхательных путях может приводить к увеличению ее уровня в выдыхаемом воздухе. Концентрация Н2О2 в конденсате выдыхаемого воздуха повышена в 5 раз у курильщиков по сравнению с некурящими.

Концентрация Н2О2 в конденсате выдыхаемого воздуха увеличина по сравнению со здоровыми людьми у врослых больных бронхиальной астмой и у детей с обострением и ремиссией бронхиальной астмы. Увеличение содержания Н2О2 в конденсате выдыхаемого воздуха у больных с бронхиальной астмой коррелирует со снижением объема форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ1).

Также Antczak A. et al. в двойном слепом плацебо контролируемом исследовании показали, что у больных бронхиальной астмой, получавших лечение ингаляционными глюкокортикостероидами, уровень Н2О2 в конденсате выдыхаемого воздуха значительно уменьшился по сравнению с пациентами, получавшими плацебо. У больных бронхиальной астмой концентрация Н2О2 в конденсате выдыхаемого воздуха коррелирует с эозинофилией мокроты, но не выявлено связи с гиперреактивностью бронхов.

Уровень Н2О2 в конденсате выдыхаемого воздуха повышен у больных со стабильной хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) по сравнению со здоровыми людьми, и дальнейшее его обнаружено при обострении болезни. Не было достоверных различий в концентрации Н2О2 курящих, бывших курильщиков и некурящих больных с ХОБЛ. Также в двойном слепом плацебоконтролируемом исследовании с двумя параллельными группами установлено, что длительный прием ацетилцистеина снижает уровень Н2О2 конденсате выдыхаемого воздуха у больных со стабильной ХОБЛ.

У взрослых больных с клинически стабильным муковисцидозом не выявлено изменений Н2О2 в конденсате выдыхаемого воздуха. У детей муковисцидозом, которые переносили обострение легочной инфекции, уровень Н2О2 в конденсате выдыхаемого воздуха снизился, тогда как клиническое состояние больных улучшилось лишь после антибактериальной терапии.

Повышение концентрации Н2О2 в конденсате выдыхаемого воздуха по сравнению со здоровыми обнаружено у пациентов с бронхоэктазами, и была выявлена обратная корреляция между уровнем Н2О2 и ОФВ1. Также увеличенный уровень Н2О2 в конденсате выдыхаемого воздуха обнаружен у больных с респираторным дистресс-синдромом и у больных с раком легкого после лобэктомии и пульмонэктомии, что рассматривается как проявление оксидантного стресса.

ЭЙКОЗАНОИДЫ

Эйкозаноиды – метаболиты арахидоновой кислоты – являются медиаторами воспаления, ответственными за сокращение гладкой мускулатуры, вазоконстрикцию/вазодилатацию, повышение сосудистой проницаемости, гиперсекрецию слизи, кашель и приток воспалительных клеток. К ним относятся простагландины, тромбоксан, изопростаны и лейкотриены (ЛТ).

Неинвазивное определение а анализ этих медиаторов в конденсате выдыхаемого воздуха для оценки эффективности антагонистов лейкотриенов или ингибиторов томбоксана более эффективны, чем анализ крови, мочи и бронхоальвеолярный лаваж.

8-Изопростан отражает клеточные эффекты оксидативного стресса и, следовательно, воспалительного процесса в дыхательных путях. У пациентов с легкой степенью бронхиальной астмы обнаружено увеличение концентрации 8-изопростана в конденсате выдыхаемого воздуха в 2 раза по сравнению сло здоровыми людьми, а при тяжелой форме заболевания его уровень был в 3 раза выше чем у больных с легкой бронхиальной астмой, независимо от лечения ингаляционными глюкокортикостероидами.

Концентрация 8-изопростана также была повышена у курильщиков, но не столь значительно, как у больных ХОБЛ.

Уровень 8-изопростана в конденсате выдыхаемого воздуха у больных муковисцидозом был повышен в три раза и негативно коррелирован с ОФВ1.

Isola N. et al. показали, что содержание 8-изопростана в конденсате выдыхаемого воздуха у больных с идиопатическим фиброзирующим альвеолитом было достоверно выше и коррелировало с тяжестью заболевания. Это позволяет использовать 8-изопростан в качестве биомаркера активности воспаления при этом заболевании.

Уровень ЛТВ4 и цистеиновых ЛТ в конденсате выдыхаемого воздуха повышен у пациентов с бронхиальной астмой по сравнению со здоровыми людьми, при утяжелении астмы их содержание увеличивается. Повышение концентрации ЛТВ4 наблюдалось также при ХОБЛ, в то время как содержание ЛТЕ4 увеличивается только при бронхиальной астме. Уровень ЛТ в конденсате выдыхаемого воздуха моет быть маркером при оценке эффективности лечения антагонистами ЛТ у пациентов с ХОБЛ и бронхиальной астмой.

ПРОДУКТЫ, СВЯЗАННЫЕ С NO

Многочисленные исследования, показали, что определение NO в конденсате выдыхаемого воздуха является достаточно чувствительным методом для оценки активности воспалительного процесса и тяжести течения бронхиальной астмы.

Высокий уровень нитратов был обнаружен в конденсате выдыхаемого воздуха больных бронхиальной астмой, особенно в период обострения. Содержание нитротирозина, стабильного продукта распада пероксинитрита, повышено в конденсате выдыхаемого воздуха у больных с легкой бронхиальной астмой и снижено у пациентов с тяжелой бронхиальной астмой, получающих базисную терапию ингаляционными глюкокортикостероидами.

Уровень нитрозотиола уменьшался через 3 недели после лечения будесонидом в дозе 400 мкг/сутки, чего не наблюдалось при лечении низкими дозами (100 мкг/сутки). Напротив, быстрое дозозависимое снижение уровня нитритов/нитратов в конденсате выдыхаемого воздуха обнаружено у пациентов с бронхиальной астмой. Это позволяет предположить, что уровень нитритов/нитратов более чувствителен к противовоспалительному лечению.

Уровень нитрозотиола и нитритов в конденсате выдыхаемого воздуха повышен у больных с ХОБЛ по сравнению со здоровыми курильщиками. Достоверная негативная корреляция между ОФВ1 и продуктами нитротирозина показана у пациентов с ХОБЛ в отличие от больных бронхиальной астмой и здоровых субъектов. Это свидетельствует о важной роли метаболитов NO в воспалении дыхательных путей при ХОБЛ.

Достоверное повышение уровня нитритов/нитратов и нитротирозина в конденсате выдыхаемого воздуха обнаружено у детей с обострением муковисцидоза и у взрослых пациентов с тяжелым течением заболевания.

ПРОТЕИНЫ И ЦИТОКИНЫ

Данные, касающиеся содержания белков в конденсате выдыхаемого воздуха, противоречивы. У курильщиков обнаружено повышение содержания общего белка в конденсате выдыхаемого воздуха по сравнению с некурящими. Содержание интерлейкина-1, растворимого интерлейкина-2 (ИЛ-2) рецепторного протеина, ИЛ-6, фактора некроза опухоли в конденсате выдыхаемого воздуха при различных легочных заболеваниях отличалось. Уровень ИЛ-8 в конденсате выдыхаемого воздуха умеренно повышен у больных муковисцидозом в стадии ремиссии, тогда как у пациентов с обострением заболевания его концентрация была значительно выше.

ДРУГИЕ ВЕЩЕСТВА

В конденсате выдыхаемого воздуха определяют более 100 химических соединений, в том числе показатели липидного, белкового, углеводного обмена, мочевую и щавелевую кислоты, острофазовые реагенты (С-реактивный белок, серомукоид), микроэлементы и др.

Увеличение содержание ацетилхолина, серотонина и гистамина в конденсате выдыхаемого воздуха было связано с тяжестью воспаления дыхательных путей, бронхиальной обструкцией и бронхиальной гиперреактивностью при бронхиальной астме и остром бронхите.

Высокий уровень ацетилхолина, катехоламинов, гистамина и серотонина, а также низкий уровень кортизола и тироксина в конденсате выдыхаемого воздуха обнаружен у шахтеров в ранней стадии антракосиликоза.

В конденсате выдыхаемого воздуха у больных атопической бронхиальной астмой выявлены низкая концентрация магния и увеличенный уровень кальция.

У больных с муковисцидозом в конденсате выдыхаемого воздуха увеличен уровень натрия и хлорида, что коррелирует с потовым тестом и тяжестью течения заболевания. Эти данные могут представлять определенный клинический интерес и требуют дальнейших комплексных исследований.

источник

Начинают исследование с выявления жалоб.

Жалобы могут быть связанные с поражением органов дыхания ( кашель, насморк, одышка и т.д.) и общие ( повышение температуры, слабость, вялость). Более детально жалобы мы будем рассматривать при изучении патологии органов дыхания.

Собирая анамнез заболеваниянеобходимо установить давность, возможные причины, взаимозависимость с поражением других органов и систем, динамику заболевания и эффективность проведённого лечения .

Исследуя анамнез жизни, необходимо обратить внимание на выявление факиоров, способствующих поражению органов дыхания ( нарушение режима и образа жизни ребёнка, заболевания во время беременности, недоношенность, недостаточное физическое развитие, плохой уход, питание, несоблюдение эпидрежима, охлаждение и перегревание ребёнка, выявляют наличие фоновых заболеваний ( рахит, анемии, гипотрофии, атопии).

При осмотре оценивают положение больного (вынужденное сидячее при бронхиальной астме, при плеврите – на поражённом боку, при бронхоэктазах и т.д.), цвет кожных покровов, проводят осмотр верхних дыхательных путей (носа, зева, лица, шеи) При этом отмечают необычную синюшность или бледность, дыхательные движения крыльев носа( при одышке) , пенку в углах рта ( при пневмониях у новорождённых).При тяжёлых поражениях органов дыхания у детей можно заметить участие в дыхании шейных мышц втяжение над- и подключичной ямки. В норме у детей может быть любой тип дыхания. Но дыхательные движения всегда равномерны. Ритмичны и соответствуют возрастной частоте (у новорождённых – 40 – 60 в мин., до 6 мес -35-45 в мин., до года – 35-40, 2-6 лет -25-30, 7-12 лет- 18, у старших – 26-20 в мин. Так же проводят осмотр формы грудной клетки ( широкая « бочкообразная», воронкообразная, рахитическая, ассиметричная ).

Пальпация, перкуссия и аускультация у детей проводится той же методикой, как и у взрослых, но при этом надо учитывать некоторые особенности:

— у детей раннего возраста голосовое дрожание определяют в момент плача, крика или кашля, выражено оно слабее, чем у старших детей и диагностическая ценность невелика;

— перкуссию у маленьких детей лучше проводить на руках у мамы;

— палец плессиметр левой руки лучше прикладывать к поверхности грудной клетки не плашмя, а под углом 45 градусов;

— у маленьких детей при сравнительной перкуссии можно обнаружить притупление лёгочного перкуторного звука в нижних отделах правого лёгкого при метеоризме. Этот признак наблюдается в положении лёжа и исчезает при перкуссии в положении стоя. Связано это со смещением печени вверх при метеоризме.

— при сравнительной перкуссии у детей перкуторный звук над правой верхушкой несколько короче, чем над левой (более короткий бронх справа и более низкое расположение верхушки с этой стороны , плюс большее развитие мышц правого плеча); перкуторный звук во 2-3 межреберьях слева несколько укорочен из-за близости сердца; при перкуссии по средней подмышечной линии внизу справа перкуторный звук имеет притупленный оттенок ( печень), а слева – тимпанический оттенок ( желудок);

-нижние границы лёгких определяют по тем же топографическим линиям, что и у взрослых и в норме в возрасте до 10 лет они находятся:

по среднеключичной линии справа – на VI ребре, слева соответствуют границе сердца, по средней подмышечной справа – VI –VII справа, слева – на IX ребре, по лопаточной линии справа – на IX ребре, слева – на XI ребре.

У детей от 10 до 12 лет и старше перкуторные границы приближаются к границам взрослых: по окологрудинной линии справа – VI ребро, слева границу не определяют; по передней подмышечной линии справа и слева – VII ребро; по средней подмышечной справа и слева – VIII ребро; по задней подмышечной справа и слева – IX ребро; по лопаточной справа и слева – X ребро; по околопозвоночной справа и слева – XI грудной позвонок.

— верхние границы у детей следующие (с обеих сторон) : спереди – линия, соединяющая середину верхнего края трапециевидной мышцы с грудинно- ключичным соединением, сзади – уровень остистого отростка VII шейного позвонка;

— подвижность нижних краёв лёгких у детей составляет 2-6 см;

— у детей раннего и дошкольного возраста выслушивается при аускультации громкое везикулярное дыхание, которое называется пуэрильным. Часто такое дыхание путают с жёстким. Объясняется эта особенность узкими бронхами, короткой трахеей и усиленной проводимостью стенок грудной клетки у детей.

Особенности инструментальных методов исследования органов дыхания:

Спирография:используется для регистрации лёгочных объёмов и вентиляционных показателей . Проба ТИФФНО- даёт представление о состоянии проходимости воздухоносных путей. Определяется объём воздуха, который выдыхает больной за единицу времени в момент максимального выдоха после предельно глубокого вдоха. Дети 6-16 лет выдыхают следующее количество воздуха от объёма ЖЁЛ: за 0,25 с -30-35%, за 0,5с-70-75%, за 1 с – 75-100%.При патологических состояниях эти показатели снижаются.

Спирометрия:проводится по методике взрослых, детям после 5-6 лет, определяется объём дыхания, минутный объём дыхания, жизненная ёмкость лёгких. Показатели ОД : при рождении – 21 мл, до 4 мес – 47-53 мл, до года – 54-79 мл, до 3 лет – 97 мл, в 4 года – 110 мл. Мод: при рождении – 1.13л/мин, до 4 мес – 12.2-2.37 л/мин, до года – 2.38-2.75 л/мин, в 4 года – 3,08 л/мин

Пикфлоуметрия:измерение пиковой скорости выдоха. Методика аналогична взрослым, выполняется соответственно алгоритму.

Пневмотахиметрия:позволяет определить нарушения бронхиальной проходимости при патологии органов дыхания. Применяется после 5 лет, показатели объёмных скоростей форсированного вдоха и выдоха с возрастом увеличиваются в норме.

Бронхоскопия, рентгеновское исследование, томография , бронхография:как у взрослых. Бронхография проводится под общим или местным обезболиванием, детям до 6-7 лет применяется лишь общая анестезия.

Из лабораторных методов имеет значение общий анализ крови, исследование мокроты ( у детей собрать трудно), исследование крови на иммуноглобулины , белковые фракции.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Да какие ж вы математики, если запаролиться нормально не можете. 8165 — | 7155 — или читать все.

193.124.117.139 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

источник

Запасы кислорода в организме очень ограничены, и их хватает на 5—6 мин. Обеспечение организма кислородом осуществляется в процессе дыхания. В зависимости от выполняемой функции различают 2 основные части легкого: проводящую часть для подачи воздуха в альвеолы и выведения его наружу и дыхательную часть, где происходит газообмен между воздухом и кровью. К проводящей части относят гортань, трахею, бронхи, т. е. бронхиальное дере­во, а к собственно дыхательной — ацинусы, состоящие из приводящей бронхиолы, альвеолярных ходов и альвеол. Под внешним дыханием подра­зумевается обмен газов между атмосферным воздухом и кровью капилляров легких. Он осуществляется посредством простой диффузии газов через альвеолярно-капиллярную мембрану вследствие разницы давления кислорода во вдыхаемом (атмосферном) воздухе и венозной крови, притекающей по легочной артерии в легкие из правого желудочка (табл.2).

Парциальное давление газов во вдыхаемом и альвеолярном воздухе, артериальной и венозной крови (мм.рт.ст.)

Разница давления кислорода в альвеолярном воздухе и венозной крови, протекающей по легочным капиллярам, составляет 50 мм рт. ст. Это обеспе­чивает переход кислорода в кровь через альвеолярно-капиллярную мембра­ну. Разница давления углекислого газа обусловливает его переход из веноз­ной крови в альвеолярный воздух. Эффективность функции системы внеш­него дыхания определяется тремя процессами: вентиляцией альвеолярного пространства, адекватным вентиляции легких капиллярным кровотоком (перфузией), диффузией газов через альвеолярно-капиллярную мембрану. По сравнению со взрослыми, у детей, особенно первого года жизни, имеют­ся выраженные отличия внешнего дыхания. Это объясняется тем, что в постнатальном периоде происходит дальнейшее развитие респираторных отделов легких (ацинусов), где происходит газообмен. Кроме того, у детей имеются многочисленные анастомозы между бронхиальными и легочными артериями и капиллярами, что является одной из причин шунтирования крови, минуя альвеолярные пространства.

В настоящее время функцию внешнего дыхания оценивают по следующим группам показателей.

Легочная вентиляция — частота (f), глубина (Vt), минутный объем ды­хания (V), ритм, объем альвеолярной вентиляции, распределение вды­хаемого воздуха.

Легочные объемы — жизненная емкость легких (ЖЕЛ, Vc), общая ем­кость легких, резервный объем вдоха (РОвд, IRV), резервный объем выдоха (РОвыд, ERV), функциональная остаточная емкость (ФОЕ), остаточный объем (ОО).

Механика дыхания — максимальная вентиляция легких (МВЛ, Vmax), или предел дыхания, резерв дыхания, форсированная жизненная ем­кость легких (FEV) и ее отношение к ЖЕЛ (индекс Тиффно), бронхи­альное сопротивление, объемная скорость вдоха и выдоха при спокой­ном и форсированном дыхании.

Легочный газообмен — величина потребления кислорода и выделения углекислого газа в 1 мин, состав альвеолярного воздуха, коэффициент использования кислорода.

Газовый состав артериальной крови — парциальное давление кислорода (РО₂) и углекислого газа (РСО₂), содержание оксигемоглобина в кро­ви и артериовенозная разница по гемоглобину и оксигемоглобину.

Глубина дыхания, или дыхательный объем (ДО, или Vt, в мл), у детей как в абсолютных, так и относительных числах значительно меньше, чем у взрослого человека (табл. 3).

Дыхательный объем у детей в зависимости от возраста

Дыхательный объем у детей, мл

Это объясняется двумя причинами. Одной из них, естественно, является небольшая масса легких у детей, которая увеличивается с возрастом, причем в течение первых 5 лет в основном за счет новообразования альвеол. Другой, не менее важной причиной, объясняющей поверхностное дыхание детей раннего возраста, являются особенности строения грудной клетки (передне- задний размер приблизительно равен боковому, ребра от позвоночника от­ходят почти под прямым углом, что ограничивает экскурсию грудной клетки и изменение объема легких). Последний изменяется благодаря преимущест­венно движению диафрагмы. Увеличение дыхательного объема в покое мо­жет свидетельствовать о дыхательной недостаточности, а его снижение — о рестриктивной форме дыхательной недостаточности или ригидности груд­ной клетки. В то же время потребность в кислороде у детей значительно вы­ше, чем у взрослых, что зависит от более интенсивного обмена веществ. Так, у детей первого года жизни потребность в кислороде на 1 кг массы тела составляет приблизительно около 7,5—8 мл/мин, к 2 годам она несколько возрастает (8,5 мл/мин), к 6 годам достигает максимальной величины (9,2 мл/мин), а затем постепенно снижается (в 7 лет — 7,9 мл/мин, 9 лет — 6,8 мл/мин, 10 лет — 6,3 мл/мин, 14 лет — 5,2 мл/мин). У взрослого она со­ставляет всего 4,5 мл/мин на 1 кг массы тела. Поверхностный характер ды­хания, его неритмичность компенсируются большей частотой дыхания (f). Так, у новорожденного — 40—60 дыханий в 1 мин, у годовалого — 30—35, у 5-летнего — 25, 10-летнего — 20, у взрослого — 16—18 дыханий в 1 мин. Час­тота дыхания отражает компенсаторные возможности организма, но в соче­тании с малым дыхательным объемом тахипноэ свидетельствует о дыхатель­ной недостаточности. Благодаря большей частоте дыхания, на 1 кг массы те­ла минутный объем дыхания значительно выше у детей, особенно раннего возраста, чем у взрослых. У детей до 3 лет минутный объем дыхания почти в 1,5 раза больше, чем у 11-летнего ребенка, и в 2 с лишним раза, чем у взрос­лого (табл. 4).

Минутный объем дыхания у детей

Наблюдения за здоровыми и детьми, больными пневмонией, показали, что при низких температурах (0. 5° С) отмечается урежение дыхания при со­хранении его глубины, что является, по-видимому, наиболее экономным и эффективным дыханием для обеспечения организма кислородом. Интерес­но отметить, что теплая гигиеническая ванна вызывает повышение вентиля­ции легких в 2 раза, причем это повышение происходит преимущественно за счет нарастания глубины дыхания. Отсюда становится вполне понятным предложение А. А. Киселя (выдающегося советского педиатра), которое он сделал еще в 20-х годах прошлого века и которое получило распространение в педиатрии, широко использовать лечение пневмоний холодным свежим воздухом.

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ, Vc), т. е. количество воздуха (в милли­литрах), максимально выдыхаемого после максимального вдоха (определя­ется спирометром), у детей значительно ниже, чем у взрослых (табл. 5).

Если сравнить величины жизненной емкости легких с объемом дыхания в спокойном положении, то оказывается, что дети в спокойном положении используют лишь около 12,5% ЖЕЛ.

Резервный объем вдоха (РОвд, IRV) — максимальный объем воздуха (в миллилитрах), который можно дополнительно вдохнуть после спокойного вдоха.

Для его оценки имеет большое значение отношение РОвд к ЖЕЛ (Vc). У детей в возрасте от 6 до 15 лет РОвд/ЖЕЛ колеблется от 55 до 59%. Сниже­ние этого показателя наблюдается при рестриктивных (ограничительных) поражениях, особенно при снижении эластичности легочной ткани.

Резервный объем выдоха (РОвыд, ERV) — максимальный объем воздуха (в миллилитрах), который можно выдохнуть после спокойного вдоха. Так же, как и для резервного объема вдоха, для оценки РОвыд (ERV) имеет значение его отношение к ЖЕЛ (Vc). У детей в возрасте от 6 до 15 лет РОвыд/ЖЕЛ со­ставляет 24—29% (увеличивается с возрастом).

Жизненная емкость легких уменьшается при диффузных поражениях лег­ких, сопровождающихся снижением эластической растяжимости легочной ткани, при увеличении бронхиального сопротивления или уменьшении ды­хательной поверхности.

Форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ, FEV), или объем фор­сированного выдоха (ОФВ, л/с), — количество воздуха, которое может быть выдохнуто при форсированном выдохе после максимального вдоха.

Индекс Тиффно (FEV в процентах) — отношение ОФВ к ЖЕЛ (FEV%), в норме за 1 с ОФВ составляет не менее 70% фактической ЖЕЛ.

Максимальная вентиляция легких (МВЛ, Vmax), или предел дыхания, — максимальное количество воздуха (в миллилитрах), которое может быть провентилировано за 1 мин. Обычно этот показатель исследуют в течение 10 с, так как могут возникнуть признаки гипервентиляции (головокружение, рвота, обморочное состояние). МВЛ у детей значительно меньше, чем у взрослых (табл. 6).

Максимальная вентиляция легких у детей

Так, у ребенка 6 лет предел дыхания почти в 2 раза меньше, чем у взрос­лого. Если известен предел дыхания, то не представляет затруднений вычис­лить величину резерва дыхания (из предела вычитают величину минутного объема дыхания). Меньшая величина жизненной емкости и учащенное ды­хание значительно снижают резерв дыхания (табл. 7).

Об эффективности внешнего дыхания судят по разнице содержания кис­лорода и углекислого газа во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе. Так, эта раз­ница у детей первого года жизни составляет всего 2—2,5%, в то время как у взрослых она достигает 4—4,5%. В выдыхаемом воздухе у детей раннего воз­раста содержится меньше и углекислого газа — 2,5%, у взрослых — 4%. Та­ким образом, дети раннего возраста за каждое дыхание поглощают меньше кислорода и выделяют меньше углекислого газа, хотя газообмен у детей бо­лее значителен, чем у взрослых (в пересчете на 1 кг массы тела).

Большое значение в суждении о компенсаторных возможностях системы внешнего дыхания имеет коэффициент использования кислорода (КИО₂) — количество поглощенного кислорода (ПО₂) из 1 л вентилируемого воздуха.

У детей до 5 лет КИО₂ равен 31—33 мл/л, а в возрасте 6—15 лет — 40 мл/л, у взрослых — 40 мл/л. КИО₂ зависит от условий диффузии кислорода, объе­ма альвеолярной вентиляции, от координации легочной вентиляции и кро­вообращения в малом круге.

Транспорт кислорода от легких к тканям осуществляется кровью, в основном в виде химического соединения с гемоглобином — оксигемоглобина и в меньшей мере — в растворенном состоянии. Один грамм гемогло­бина связывает 1,34 мл кислорода, следовательно, от количества гемоглобина зависит объем связанного кислорода. Поскольку у новорожденных в тече­ние первых дней жизни содержание гемоглобина выше, чем у взрослых, то и кислородсвязывающая способность крови у них выше. Это позволяет ново­рожденному пережить критический период — период становления легочно­го дыхания. Этому способствует также более высокое содержание фетально­го гемоглобина (HbF), который обладает большим сродством к кислороду, чем гемоглобин взрослого (НbА). После установления легочного дыхания содержание HbF в крови ребенка быстро уменьшается. Однако при гипок­сии и анемиях количество HbF вновь может увеличиваться. Это как бы ком­пенсаторное приспособление, оберегающее организм (особенно жизненно важные органы) от гипоксии.

Способность к связыванию кислорода гемоглобином определяется также температурой, pH крови и содержанием углекислого газа. При повышении температуры, снижении pH и нарастании РСО₂ кривая связывания смеща­ется вправо.

Растворимость кислорода в 100 мл крови при РО₂, равном 100 мм рт. ст., составляет всего 0,3 мл. Растворимость кислорода в крови значительно воз­растает при повышении давления. Повышение давления кислорода до 3 атм обеспечивает растворение 6% кислорода, что достаточно для поддержания тканевого дыхания в состоянии покоя без участия оксигемоглобина. Этим приемом (оксибаротерапией) в настоящее время пользуются в клинике.

Кислород капиллярной крови диффундирует в ткани также благодаря градиенту давления кислорода в крови и клетках (в артериальной крови дав­ление кислорода составляет 90 мм рт. ст., в митохондриях клеток оно состав­ляет всего 1 мм рт. ст.).

Особенности тканевого дыхания изучены значительно хуже, чем осталь­ные этапы дыхания. Однако можно предполагать, что интенсивность ткане­вого дыхания у детей выше, чем у взрослых. Это косвенно подтверждается более высокой активностью ферментов крови у новорожденных по сравне­нию со взрослыми. Одной из существенных особенностей обмена веществ у детей раннего возраста является увеличение доли анаэробной фазы обмена веществ по сравнению с таковой у взрослых.

Парциальное давление углекислого газа в тканях выше, чем в плазме крови, вследствие непрерывности процессов окисления и освобождения уг­лекислого газа, поэтому Н₂СО₃ легко поступает из тканей в кровь. В крови Н₂СО₃ находится в виде свободной угольной кислоты, связанной с белками эритроцитов, и в виде гидрокарбонатов. При pH крови 7,4 соотношение свободной угольной кислоты и связанной в виде натрия гидрокарбоната (NаНСО₃) всегда составляет 1:20. Реакция связывания углекислого газа в крови с образованием Н₂СО₃, гидрокарбоната и, наоборот, выделение угле­кислого газа из соединений в капиллярах легких катализируется ферментом карбоангидразой, действие которой определяется pH среды. В кислой среде (т. е. в клетках, венозной крови) карбоангидраза способствует связыванию углекислого газа, а в щелочной (в легких), наоборот, разложению и выделе­нию его из соединений.

Активность карбоангидразы у недоношенных новорожденных составля­ет 10%, а у доношенных — 30% от активности у взрослых. Ее активность медленно повышается и лишь к концу первого года жизни достигает норм взрослого человека. Это объясняет тот факт, что при различных заболевани­ях (особенно легочных) у детей чаще наблюдается гиперкапния (накопление углекислого газа в крови).

Таким образом, процесс дыхания у детей имеет ряд особенностей. Они в значительной мере определяются анатомическим строением органов дыха­ния. Кроме того, у детей раннего возраста более низкая эффективность ды­хания. Все изложенные анатомические и функциональные особенности сис­темы органов дыхания создают предпосылки к более легкому нарушению дыхания, что ведет к дыхательной недостаточности у детей.

источник

Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) занимает одно из первых мест среди заболеваний, ежегодно приводящих к смерти или инвалидизации людей трудоспособного возраста. По прогнозам ученых к 2020 году ХОБЛ может войти в тройку заболеваний, которые лидируют как причина смертности в мире [4, 5].

ХОБЛ редко диагностируется на ранней стадии болезни, поэтому лечение, как правило, начинается поздно [4, 5]. Гиподиагностика данного заболевания связана с отсутствием точных диагностических критериев болезни, особенно на ее ранних этапах, поздней обращаемостью к врачу, отсутствием активного выявления таких пациентов на профилактических осмотрах [5].

Основным методом диагностики ХОБЛ является спирография с бронходилатационным тестом, которая требует определенной силы и скорости выдоха, но пациенты с тяжелой и крайне тяжелой стадиями ХОБЛ не всегда могут это обеспечить. По показаниям проводится бронхоскопия с забором бронхо-альвеолярного лаважа, которая является инвазивной и тяжело переносится пациентами [9]. Каждый из методов диагностики требует определенной подготовки. Поэтому сегодня большое внимание уделяется разработке более простых и неинвазивных методик. Таким является анализ выдыхаемого человеком воздуха.

Окислительный стресс и антиоксидантный дисбаланс играют важную роль в патогенезе ХОБЛ. Продукты перекисного окисления липидов, а именно альдегиды, могут стать маркерами оксидант-индуцированного повреждения легких [1]. Corradi M. и соавт. изучили содержание альдегидов, в частности малонового диальдегида, гексаналя, гептаналя и нонаналя в КВВ у пациентов с различной степенью тяжести ХОБЛ, а также у курящих и некурящих здоровых респондентов. Повышение малонового диальдегида, гексаналя и гептаналя было отмечено в КВВ пациентов с ХОБЛ по сравнению со здоровыми некурящими, тогда как, по сравнению с КВВ здоровых курильщиков у больных ХОБЛ была повышена только концентрация малонового диальдегида. Концентрация этого вещества была повышена у здоровых курильщиков по сравнению со здоровыми некурящими субъектами [1, 12, 15]. Определение концентрации альдегидов в КВВ можно применять в диагностике окислительного стресса и оценке эффективности применения антиоксидантных лекарственных средств [12].

Montuschi P. и соавт. показали, что значения 8-изопростана у пациентов с ХОБЛ, как курящих, так и некурящих, в 1,8 раза выше чем, у здоровых курильщиков. У некурящих здоровых концентрация данного соединения в 2,2 раза ниже, чем у здоровых курильщиков. Представленные данные свидетельствуют о том, что измерение концентрации 8-изопростана в КВВ может быть еще одним маркером окислительного стресса при ХОБЛ [19].

Paredi P. и соавт. установили, что у пациентов с ХОБЛ, не получавших лечение гормональными препаратами, отмечен более высокий уровень этана в выдыхаемом воздухе, чем у тех, кто принимал как ингаляционные, так и пероральные кортикостероиды. Авторами исследования была выявлена корреляция между уровнем этана в выдыхаемом воздухе больных ХОБЛ и ОФВ1. Результаты исследования могут стать дополнением применяемому для мониторинга окислительного стресса при ХОБЛ анализу CO и NO [20].

Важными этиологическими факторами развития ХОБЛ являются курение и работа на вредных производствах. По данным Corradi M. и Mutti A., у пациентов с ХОБЛ и большим стажем курения отмечаются более высокие уровни токсичных элементов, содержащихся в сигаретах, например свинца, кадмия и алюминия, по сравнению с некурящими. Эти вещества могут дать количественную оценку накопления токсичных элементов в тканях-мишенях [11]. В ряде исследований была показана связь между воздействием кадмия и развитием эмфиземы. Определение токсичных металлов в КВВ у больных ХОБЛ может иметь отношение к пониманию патогенеза заболевания [3, 14], а также служить методом оценки долговременного влияния табачного дыма на человека.

Принято считать, что определение NO в выдыхаемом воздухе применяется для диагностики и мониторинга бронхиальной астмы, но NO может использовать как маркер нестабильности состояния у пациентов с ХОБЛ. Результаты ряда проведенных исследований показали, что концентрация NO в выдыхаемом воздухе больных ХОБЛ вне обострения ниже, чем у курящих и некурящих астматиков. Пациенты с нестабильной ХОБЛ имеют более высокую концентрацию NO в КВВ, чем курящие или некурящие пациенты со стабильным течением ХОБЛ [10, 17, 23].

Подтверждением того, что метаболиты NO играют важную роль в воспалительном процессе при ХОБЛ, является то, что уровень нитритов и нитрозотиола повышен в КВВ у пациентов с ХОБЛ по сравнению со здоровыми курильщиками. Для больных ХОБЛ выявлена обратная корреляция между значением ОФВ1 и уровнем нитротирозина в отличие от пациентов с бронхиальной астмой [3].

Van Berkel J.B.N. и соавт. удалось выделить 6 летучих органических соединений (ЛОС), на основании обнаружения, которых в выдыхаемом воздухе обследуемых в 92 % случаев удается диагностировать ХОБЛ [22].

Результаты исследования Bessa V. подтвердили, что выдыхаемый воздух больных ХОБЛ отличается от выдыхаемого воздуха здоровых людей по составу летучих соединений [7]. Для анализа выдыхаемого воздуха был использован метод спектрометрии ионной подвижности, тогда как Van Berkel J.B.N. применял методы газовой хроматографии и масс- спектроскопии [7, 22].

В ряде исследований было показано, что при ХОБЛ в КВВ увеличивается концентрация LTB4. Для лечения ХОБЛ, в том числе, используются антагонисты лейкотриеновых рецепторов. Э.Х. Анаев предлагает использовать уровень лейкотриенов в КВВ у больных ХОБЛ для оценки эффективности лечения данными препаратами [3].

Kostikas К и др. выявили достоверную зависимость между уровнем pH КВВ у пациентов с ХОБЛ и степенью нейтрофилии мокроты. Определение pH в динамике можно использовать для оценки степени выраженности воспаления и эффективности проводимого противовоспалительного лечения [2, 16].

Сегодня большое внимание уделяется персонализированной медицине. Проведя исследование НВВ у больных ХОБЛ, методом хромато-масс-спектрометрии и термодесорбционной хромато-масс-спектрометрии, и используя математические методы анализа, Basanta M. И соавт. удалось в 87 % случаев определить группу пациентов с ХОБЛ с частыми обострениями (более 2х в год), разделить в 74 % случаев больных ХОБЛ на принимающих и не принимающих ингаляционные кортикостероиды (ИГКС), дифференцировать больных ХОБЛ с повышенным числом эозинофилов в мокроте (≥1 % и ≥2 % эозинофилов в мокроте) от больных, у которых не было обнаружено эозинофилов в мокроте [6]. Таким образом, анализ выдыхаемого воздуха может помочь выделить различные фенотипы ХОБЛ и соответственно на основании этого разработать более индивидуальный подход к лечению болезни

Fens N. и др. помимо анализа НВВ с определением в нем ЛОС, параллельно проводили анализ индуцированной мокроты с определением уровней эозинофильного катионного протеина (ЭКБ) и миелопероксидазы, как маркеров активации эозинофилов и нейтрофилов соответственно. С наличием активированных эозинофилов или нейтрофилов в мокроте больных ХОБЛ связаны определенные ЛОС в выдыхаемом воздухе данных пациентов. Fens N. и соавт. смогли идентифицировать лишь некоторые ЛОС. Результаты исследования показали, что анализ выдыхаемого воздуха позволяет идентифицировать тип воспаления при ХОБЛ (нейтрофильное или эозинофильное) [13].

Выделение фенотипа больных ХОБЛ с повышенным количеством эозинофилов в мокроте очень важно, так как, по данным литературы, известно, что такие пациенты лучше отвечают на лечение ИГКС. Следовательно, это позволит проводить более тщательный подбор терапии [8, 18, 21].

Выводы: анализ выдыхаемого воздуха это современный ненвазивный метод диагностики ХОБЛ, который может быть применен, в том числе, для скрининговых обследований. Данный метод позволяет дифференцировать ХОБЛ в группе симптомосходных заболеваний, помогает в оценке эффективности лечения и более индивидуальном подборе терапии.

Агеева Т.С., д.м.н., профессор кафедры пропедевтики внутренних болезней ГБОУ ВПО СибГМУ Минздрава России, г. Томск.

Карзилов А.И., д.м.н., профессор кафедры пропедевтики внутренних болезней ГБОУ ВПО СибГМУ Минздрава России, г. Томск.

источник

Анализ летучих органических соединений в выдыхаемом воздухе и биомаркеров в конденсате выдыхаемого воздуха у детей

1 Федеральное государственное бюджетное учреждение «Научный центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. В.И. Кулакова» Министерства здравоохранения Российской Федерации Анализ летучих органических соединений в выдыхаемом воздухе и биомаркеров в конденсате выдыхаемого воздуха у детей The analysis of volatile organic compounds in exhaled breath and biomarkers in exhaled breath condensate in children E. van Mastrigt, J.C. de Jongste, M.W. Pijnenburg Erasmus University Medical Centre, Rotterdam, Netherlands Clinical and experimental allergy : journal of the British Society for Allergy and Clinical Immunology 45, 1170 (2015). Impact Factor: Отдел системной биологии в репродукции Лаборатория протеомики и метаболомики репродукции человека Чаговец В.В.

2 Актуальность проблемы Воспаление дыхательных путей сопровождает многие детские респираторные заболевания, поэтому неинвазивные методы оценки наличия и степени тяжести воспаления могут значительно способствовать диагностике и ведению респираторных заболеваний в педиатрии. Существующие методы оценки степени воспаления дыхательных путей Количественный анализ биомаркеров в бронхоальвеолярном лаваже, мокроте, эндобронхиальной биопсии — инвазивные методы, не подходят для частого анализа. Единственный клинически признанный неинвазивный метод основан на измерении содержания NO в выдохе для оценки эозинофилии дыхательных путей.

3 Подходы, применяемые для анализа состава выдыхаемого воздуха Выдыхаемый воздух Летучие органические соединения — результат метаболического распада более сложных молекул. Нет единого мнения об источнике веществ.? Легкие? Верхние дыхательные пути?! Результат диффузии из капилляров в альвеолах потенциальный поставщик биомаркеров не только респираторных заболеваний Конденсат Считается, что отражает состав эпителиальной выстилки воздухоносных путей. Исследования ограничиваются респираторными нарушениями.

4 Материал, использованный в обзоре Поиск по базам данных Medline, Embase, PubMed по ключевым словам breath tests, volatile organic compounds, biological markers, breath analysis, infant, pediatric, adolescent Результат поиска статей, в которых дополнительно проанализировали списки ссылок Критерий включения публикации в обзор работа должна содержать оригинальные данные либо по профилю летучих органических соединений в выдыхаемом воздухе, либо по крайней мере один биомаркер в конденсате выдыхаемого воздуха детей до 18 лет с респираторным заболеванием Окончательный результат — 9 статей по летучим соединениям в выдыхаемом воздухе и 84 по биомаркерам в конденсате выдыхаемого воздуха

6 Анализ выдыхаемого воздуха Прямой анализ SIFT-MS (МС с дрейфом избранных ионов) Сбор образца Анализ Сбор в канистры, пакеты, шприцы, трубки с сорбентом Газовая хроматография с масс-спектрометрией PTR-MS (МС с реакцией переноса протона) Спектроскопия ионной подвижности Газовая хроматография с пламенноионизационным детектором Сенсорные методы enose

7 Группы (количество детей) Результаты анализа выдыхаемого воздуха Возраст Метод анализа МВ(25), ПЦД(25), К(23) 5-18 enose (Cyranose 320) Астма(40), проспективное Кол-во маркеров Основной результат (чувствительность/специфичность) МВ/К(84/65), ПЦД/К(88/52), МВ/ПЦД(84/60) 6-16 ГХ-МС 6 Зарегистрировано 3434 соединения, Оптимальное предсказание осложнений по 6 (5 идентифицированы) (100/93) РБО(202), К(50) 2-4,5 ГХ-МС 28 Зарегистрировано 913 соединений, Оптимальное различие по 28 (21 идентифицированы) (84/80) Аллергическая астма(32), К(27) Аллергическая астма(35), К(15) 3-16 ГХ-МС 9 Оптимальное различие по 9 (9 идентифицированы) (98/93) 4-13 ГХ-МС 28 Зарегистрировано 44 соединений, На основании 28правильная классификация в 88% Астма(63), К(57) 5-16 ГХ-МС 6 (89/95) МВ(48), К(57) 5-25 ГХ-МС 1-26 Зарегистрировано 6000 соединения, Правильное предсказание по 1-26 (10 наиболее важных идентифицированы) (58-100/91-100) МВ(20), К(20) 8-29 ГХ-ПИД 12 Астма(26) ГХ-МС 8 К контроль, МВ муковисцидоз, ПЦД — первичная цилиарная дискинезия, РБО — рецидивирующая бронхиальная обструкция, ГХ-МС газовая хроматография с массспектрометрией, ГХ-ПИД — газовая хроматография с пламенно-ионизационным детектором

8 Конденсат выдыхаемого воздуха

9 Анализ конденсата выдыхаемого воздуха Процедура сбора конденсата проста, неинвазивна и высоковоспроизводима. В 2015 ожидается издание методических рекомендаций American Thoracic Society и European Respiratory Society по сбору конденсата Коммерчески доступные системы сбора конденсата Устройство Внешний вид Температура сбора Ecoscreen (Германия) о С термостат Rtube (США) -20 о С TURBO DECCS (Италия) -5 о С термостат

10 Возможные клинические приложения анализа конденсата выдыхаемого воздуха Астма и аллергия ph тяжелая астма контроль, тяжелая астма >> контроль Также изучались цистеинил-лейкотриены, LTB4, LTE4 Цитокины В целом, у детей с астмой наблюдался повышенный уровень Th2 и пониженный Th1

11 Возможные клинические приложения анализа конденсата выдыхаемого воздуха Муковисцидоз (МВ) ph МВ контроль Цитокины Высокий уровень IL-8 в случае МВ по сравнению с контролем Отдельные биомаркеры не всегда в состоянии отобразить сложные патологические процессы. Все большее развитие получает полное профилирование метаболома. Процесс затруднен сложностью идентификации веществ и рядом других факторов

12 Выводы — Анализ выдыхаемого воздуха и конденсата выдыхаемого воздуха являются неинвазивными методами оценки потенциальных биомаркеров воспаления, которые могут быть полезны для выявления детских респираторных заболеваний. — Стандартизация анализа биомаркеров все еще проблематична из-за высокой вариабельности получаемых результатов, что может быть связано с различиями в сборе образцов и их анализе, реализованными в имеющихся исследованиях. — Выявлено несколько биомаркеров, которые обладают высоким потенциалом идентификации больных и здоровых. Кислотность, H 2 O 2, 8- изопростан в конденсате выдыхаемого воздуха одни из наиболее многообещающих. — Для надежной идентификации важно следить не только за отдельными биомаркерами, но и за профилем метаболома в целом. Такие подходы с недавнего времени активно разрабатываются.

13 Выводы Патология Анализ состава выдыхаемого воздуха Анализ конденсата Возрастной диапазон пациентов Муковисцидоз (кистозный фиброз) Астма

14 Анализ состава выдыхаемого воздуха, проводимый в ФГБУ «НЦАГиП им. В.И. Кулакова» Отдел системной биологии в сотрудничестве с Отделом неонатологии и педиатрии, Отделом микробиологии и клинической фармакологии, Лабораторией биоинформатики. Среди рассматриваемых патологий — респираторный дистресс-синдром, пневмония, бронхолегочная дисплазия, диафрагмальная грыжа Разработана и выполнена модификация источника ионов коммерческого массспектрометра для прямого анализа состава выдыхаемого воздуха Разработана методика сбора и анализа конденсата выдыхаемого воздуха у детей, находящихся на ИВЛ и у взрослых Сбор материалов, создание базы данных результатов масс-спектрометрических исследований КВВ Разрабатывается метод анализа образцов аспирата Рассматривается возможность сбора образцов выдыхаемого воздуха в специализированные пакеты для последующего их анализа

15 Анализ состава выдыхаемого воздуха, проводимый в ФГБУ «НЦАГиП им. В.И. Кулакова» Специфичность, чувствительность и устойчивость разработанных методов Анализ метаболома ВВ Анализ протеома КВВ для диагностики заболеваний AMBP DMKN Контроль Пневмония ХОБЛ DNAH14 SHROOM3 После употребления кофе До употребления кофе Количество идентификаций (%) Процентное соотношение количества идентификаций белков, характерных как для протеомов КВВ здорового контроля, так и для групп доноров с диагнозами ХОБЛ и пневмония.

16 Благодарности: Отдел неонатологии и педиатрии: Рындин А.Ю., Крохина К.Н., Никитина И.В., Буров А.А., Ионов О.В., Зубков В.В., Дегтярев Д.Н. Отдел микробиологии и клинической фармакологии Припутневич Т.В., Любасовская Л.А. Лаборатория биоинформатики Лагутин В.В, Наумов В.А., Боровиков П.И. Спасибо за внимание!

источник

Функция внешнего дыхания, имеющая целью осуществление легочного газообмена, представляет собой комплекс нескольких физиологических механизмов, тесно связанных между собой. Эта взаимосвязь является динамичным процессом, предполагающим адекватные сдвиги каждого из звеньев всей системы под влиянием изменения любого из них.

Клиническая физиология дыхания условно разделяет единую систему функции внешнего дыхания на несколько этапов. Основные из них: легочная вентиляция, распределение воздуха в легких, альвеолярно-капиллярная диффузия, легочный кровоток и его отношение к вентиляции.

Указанные динамичные процессы зависят от анатомических условий, в которых они протекают, в частности от статических легочных объемов, которые в физиологических условиях определяются главным образом антропометрическими и конституциональными особенностями индивидуума. Осуществление функции внешнего дыхания является по сути биомеханическим процессом, и в настоящее время понимание физиологии и патофизиологии внешнего дыхания неотделимо от изучения закономерностей механики дыхания в условиях нормы и патологии.

Физиология внешнего дыхания в детском возрасте связана с анатомическими особенностями органов дыхания, возрастными особенностями энергетических потребностей организма, а также с антропометрическими отличиями детского организма от организма взрослого человека. Все эти условия определяют детские нормативы физиологических показателей, используемых при изучении функции внешнего дыхания. Знание нормативов необходимо для правильной оценки сдвигов этих показателей в условиях патологии.

Методические приемы исследования внешнего дыхания у детей несколько отличаются от методов исследования у взрослых. Основные правила для получения объективных данных заключаются в установлении контакта исследователя с ребенком, обучении его выполнению несложных приемов, а при необходимости отвлечение внимания ребенка от процедуры исследования.

Среди нескольких методик получения того или иного показателя следует отдавать предпочтение наименее травмирующему и наиболее приближающемуся к физиологическим условиям дыхания. В то же время опыт показывает, что соответствующая подготовка позволяет при необходимости проводить у больных детей школьного возраста почти все те же исследования, какие проводятся взрослым.

В настоящее время клиническая физиология дыхания располагает большим количеством методов, позволяющих получить обширную информацию о функции внешнего дыхания исследуемого. При полном исследовании дыхания в отделениях функциональной диагностики научно-исследовательских институтов и детских клиник можно получить 40—50 цифровых показателей.

Не все они имеют равноценное диагностическое значение, многие повторяют друг друга. Каждое исследование функции внешнего дыхания должно быть целенаправленным и определяться конкретными клиническими задачами, которые зависят от предполагаемого диагноза и плана лечения больного.

План исследования функции внешнего дыхания будет различным в зависимости от того, направляется ли ребенок с целью установления первичного диагноза заболевания, или с целью решения вопроса о функциональной операбельности, или для суждения об эффективности терапевтических мероприятий в процессе подготовки ребенка к операции, или, наконец, для оценки ближайших и отдаленных результатов оперативного вмешательства.

Определение легочных объемов является необходимой частью исследования функции внешнего дыхания при решении любой из поставленных перед функциональной диагностикой задач. Прежде всего оно позволяет, хотя и грубо, судить о размерах функционирующей поверхности легочных мембран, о наличии и степени ограничительных (рестриктивных) процессов в легких, а также о степени их вздутия (гиперинфляции).
Различают следующие легочные объемы.

Дыхательный объем (DO, VT). Именуется также глубиной дыхания. Представляет собой количество воздуха, вдыхаемого при одном дыхательном цикле (объем выдыхаемого воздуха несколько меньше).

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ, VC). Максимальное количество воздуха, которое выдыхает испытуемый после максимального глубокого вдоха; ЖЕЛ является наиболее распространенным и просто получаемым тестом, клиническое значение которого нередко преувеличивается; действительно, ЖЕЛ является чувствительным показателем. Она снижается при большинстве заболеваний легких и при многих нелегочных заболеваниях.

Причины уменьшения ЖЕЛ многочисленны. К ним относятся и ригидность структур грудной клетки или легких, и увеличение легочного кровонаполнения, и затруднение выдоха вследствие ухудшения проходимости дыхательных путей, и мышечная слабость, и др. Жизненная емкость легких может снижаться, следовательно, и при ограничительных процессах, и при обструктивных нарушениях, и вследствие внелегочных нарушений.

Более специфично и важно в диагностическом плане определение общей емкости легких (ОЕЛ, TLG), которая состоит из суммы ЖЕЛ и остаточного объема легких (00, RC). Остаточный объем определяет собой объем воздуха, остающийся в легких после максимального выдоха.

Величина ОЕЛ более точно, чем ЖЕЛ, характеризует количество легочной паренхимы. Она, правда, включает, помимо емкости альвеол, и объем воздухоносных путей. Показатель ОЕЛ, определенный методикой разведения гелия либо методом вымывания азота, отражает объем вентилируемых частей легких, тогда как ОЕЛ, определяемая методом общей плетизмографии, включает также невентилируемые полости легких.

Общая емкость легких, как правило, снижается при рестриктивных нарушениях. В этих случаях отмечается параллельное снижение ОЕЛ и ЖЕЛ. При обструктивном же типе легочной патологии вследствие задержки воздуха в легких происходит увеличение остаточного объема легких, при этом ЖЕЛ может быть сниженной либо нормальной, а ОЕЛ либо нормальная, либо увеличенная.

Таким образом, соотношения легочных объемов 00, ЖЕЛ, ОЕЛ и их значения по сравнению с должными величинами позволяют определить тип нарушения дыхания, дают представление о степени ограничительных процессов в легких и обструктивных изменений в дыхательных путях.

Из методов определения легочных объемов наиболее распространенным в СССР является метод разведения гелия в закрытой системе. Исследование производят на приборе ПООЛ-1 или МЕТА-2-40Г. Оно выполнимо у большинства детей с 4-летнего возраста. Ребенок должен быть предварительно обучен спокойному дыханию в спирограф и маневру выполнения ЖЕЛ.

Должная ОЕЛ вычисляется как сумма должных значений 00 и ЖЕЛ. Отклонения от должной величины в пределах ±20% считаются допустимыми. Помимо абсолютных значений указанных легочных объемов, используется вычисление доли 00 Б процентах от ОЕЛ. В детском возрасте, по данным Л. Н. Любченко и С. Н. Ардашниковой (1968), 00/ОЕЛ составляет в возрасте 7—14 лет 21—26%. Патологическим считается увеличение 00/ОЕЛ до 30% и более.

Некоторые авторы используют еще один легочный объем — функциональную остаточную емкость (ФОЕ, FRG), которая представляет собой объем газа, находящегося в легких после спокойного выдоха. Полагая, что ребенок не всегда производит полный глубокий выдох, тест ФОЕ считают более объективным. Вычисляют также отношение ФОЕ/ОЕЛ.

По данным Л. Н. Любченко и С. Н. Ардашниковой, это отношение у детей школьного возраста равно 44—50%. В подавляющем большинстве случаев изменения 00 и ФОЕ идут параллельно, так же как и значения 00/ОЕЛ и ФОЕ/ОЕЛ. Увеличение 00 и ФОЕ свидетельствует о повышенной воздушности легких (гиперинфляции) различного происхождения.

К легочным объемам относят, помимо указанных емкостей, физиологическое мертвое пространство (ФМП, V0). Понятие ФМП обозначает объем воздухоносных путей, в котором не происходит газообмена. Помимо ротовой полости, носоглотки, трахеи, бронхов и бронхиол, в ФМП входит также объем плохо вентилируемых альвеол и объем вентилируемых, но не перфузируемых альвеол. Поскольку в нормальных условиях все вентилируемые альвеолы должны иметь соответствующий легочный кровоток, ФМП у здоровых людей практически равно анатомическому. Это понятие является функциональным, изменяющимся при различных условиях легочной вентиляции.

При частом и поверхностном дыхании доля ФМП по отношению к альвеолярному объему, в котором происходит газообмен, возрастает, и вентиляция становится менее эффективной. Большая часть работы дыхания расходуется при этом на промывание ФМП. Однако ФМП имеет и положительное значение, являясь буфером между атмосферным воздухом и альвеолами, способствуя поддержанию постоянства температуры, влажности и газового состава альвеолярного воздуха.

Определение ФМП (VD) производится по формуле Бора:

где FA— содержание СО2 в альвеолярном воздухе (в %); FE — содержание СО2 в выдыхаемом воздухе (в %); Fy — содержание СОг во вдыхаемом воздухе (в %); VT — дыхательный объем.

Концентрация СОг в выдыхаемом и вдыхаемом воздухе определяется на любом газоанализаторе, а концентрация СОг в альвеолярном воздухе определяется либо методом капнографии (советский прибор ГУМ-2) или принимается равной концентрации СОг в артериальной крови. Последнее считается более точным при выраженной неравномерности соотношения вентиляция/кровоток, однако методически более трудоемко. По данным Wood и соавт. (1971), анатомическое мертвое пространство у людей 7—40 лет можно рассчитать по следующим формулам:

источник

Спирометрия предназначена для оценки состояния легких человека. Процедура преследует ряд клинических целей, в том числе оценочную, обучающую и диагностическую. Данное исследование назначается для выявления патологий легких различного генеза, контроля за состоянием больного и оценки терапевтической эффективности лечения. Помимо этого, спирометрия проводится для обучения человека правильной дыхательной технике. Область применения данного вида исследования довольно широка. В данной статье мы рассмотрим процедуру проведения спирометрии, показания, противопоказания и особенности ее применения.

Что такое норма ОФВ1, рассмотрим в данной статье.

Система дыхания человека состоит из трех основных элементов:

1. Дыхательные пути, которые позволяют воздуху проходить в легкие.
2. Легочная ткань, способствующая обмену газами.
3. Грудная клетка, по своей сути являющаяся компрессором.

Сбой в работе хотя бы одного из этих элементов угнетает функционирование легких. Спирометрия позволяет дать оценку дыхательным показателям, диагностировать имеющиеся патологии дыхательных путей, охарактеризовать степень тяжести заболевания и понять, эффективна ли прописанная терапия.

Показаниями к назначению спирометрии являются:

1. Респираторные заболевания регулярного характера.
2. Кашель в хронической форме, одышка.
3. В дополнение к другим обследованиям дыхательных путей при диагностике легочных патологий.
4. Поиск причин сбоя в газообменных процессах в организме.
5. Оценка рисков назначенной терапии при лечении легких и бронхов.
6. Выявление признаков обструкции дыхательных путей (в случае курящих пациентов) в отсутствие выраженных симптомов данной патологии.
7. Общая характеристика физического состояния человека. Каков объем максимальной вентиляции легких, рассмотрим ниже.
8. В ходе подготовки к оперативному вмешательству и обследованиям легких.
9. Диагностика ранних стадий хронической обструктивной болезни легких, контроль развития и оценка дальнейшего прогноза.
10. Определение степени поражения дыхательной функции при туберкулезе, бронхиальной астме, бронхоэктатической болезни и т. д.
11. Диагностика рестрикций.
12. Аллергические реакции (особенно носящие астматический характер).

Все вышеперечисленные случаи являются поводом для назначения спирометрии. Данный вид исследования не является повсеместно распространенным, многие о нем просто не имеют представления. Однако он очень популярен в таких медицинских областях как аллергология, пульмонология и кардиология. Вкупе со спирометрией пациент может быть направлен на динамометрию, которая определяет силу легочных мышц. Здесь же выявляют пиковую скорость выдоха.

Главное значение спирометрия, иначе называемая исследованием функции внешнего дыхания или ФВД, играет при диагностике хронической обструктивной болезни легких и астме. Специалисты советуют проходить тест на вентиляцию легких регулярно в случае, если у пациента обнаружена одна из вышеупомянутых патологий. Это поможет предупредить появление сопутствующих осложнений.

Таблица нормальных показателей спирометрии представлена ниже.

Исследование ФВД проводится с помощью спирометра. Это особое устройство, которое способно считывать показатели легких в ходе проведения функционального обследования. С его помощью возможно также стимулировать дыхательную функцию. Это особенно актуально для пациентов, перенесших оперативное вмешательство на легких и имеющих определенные проблемы с работой дыхательной системы.

Спирометры бывают разных видов, в том числе:

1. Компьютерный. Оборудован ультразвуковыми датчиками. Называется самым гигиеничным спирометром. Обладает высокой точностью показателей, так как в нем присутствует минимум внутренних деталей.
2. Плетизмограф. Это специальная камера, где располагается обследуемый пациент, а особые датчики передают показатели. Данный вид спирометра считается самым высокоточным на данный момент.
3. Водяной. Не относится к сверхточным спирометрам, однако диапазон измерений довольно широк.
4. Сухой механический. Прибор довольно маленький, при этом считывать информацию он может при любом положении пациента. Диапазон действия довольно мал.
5. Стимулирующий или побудительный.

Методы проведения процедуры также отличаются. Дыхание может исследоваться в состоянии покоя, либо проводится оценка форсированного выдоха, а также вентиляция легких на максимум возможности. Норма объема легких указана средняя. Есть также такое понятие как динамическая спирометрия, которая показывает функционирование легких в состоянии покоя и сразу после физических нагрузок. Иногда используется спирометрия с тестом на медикаментозную реакцию:

1. Тест с лекарственными средствами – бронхолитиками, такими как «Вентолин», «Сальбутамол», «Беродуал» и т. д. Такие медикаменты оказывают расширяющее действие на бронхи и помогают выявить спазм в скрытой форме. Таким образом, повышается точность диагноза и оценивается эффективность проводимой терапии. Важно понимать, что обструктивная болезнь легких приводит к изменению петли поток-объем.
2. Экспертный провокационный тест. Проводится для уточнения астматического диагноза. Такая проверка способна выявить гиперреактивность и намечающийся спазм в бронхах. Тест проводится с использованием метахолина, который вдыхается пациентом во время спирометрии. В таблице спирометрии нормальные показатели указаны очень подробно.

Современные спирометрические устройства позволяют проводить дополнительное исследование диффузионной функции легких. Это относится к методам клинической диагностики. Исследование предполагает оценку качественных характеристик поступающего в кровь кислорода и выделяемого углекислого газа на вдохе и выдохе. Если диффузия снижена, это является признаком серьезных патологий в функции дыхательных органов.

В области спирометрии есть еще одно важное исследование, которое называется бронхоспирометрия. Данное обследование проводится с помощью бронхоскопа и позволяет проводить оценку легких и внешнего дыхания по отдельности. При бронхоспирометрии должна вводиться анестезия. Обследование помогает вычислить жизненную емкость, минутный объём легких, частоту дыхания и т. д.

Для получения максимально точных результатов исследования важно правильно подготовится к спирометрии, особенно при проведении процедуры в амбулаторных условиях. Исследование объема форсированного выдоха проводится натощак утром, либо в другое время, но с условием пропуска приема пищи. Если это не представляется возможным, то рекомендуется за несколько часов до процедуры съесть что-то нежирное в небольшом количестве.

Существуют и другие рекомендации по подготовке к спирометрии, а именно:

1. Отказаться от курения перед проведением процедуры.
2. Нельзя употреблять тонизирующие напитки накануне обследования.
3. Употребления алкоголя перед спирометрией также под запретом.
4. Иногда может потребоваться прервать прием определенных препаратов.
5. Одежда во время процедуры не должна сковывать движения и мешать дыханию.
6. Перед процедурой врач обязан измерить рост и вес пациента, так как эти показатели важны для оценки результатов исследования.
7. Перед началом процедуры необходимо находится в состоянии покоя примерно 15 минут, поэтому приходить следует заранее. Дыхание должно быть спокойным.

Спирометрия проводится в амбулаторных условиях. Разные методы и виды исследования предполагают различающиеся последовательности действий. На алгоритм шагов при проведении обследования могут также влиять возраст пациента и общее состояние здоровья. Если речь идет о проведении спирометрии у ребенка, то обязательным условием считается создание комфортных условий, чтобы ребенок не испытывал страх и волнение. В противном случае показатели могут быть смазаны.

Стандартные условия проведения спирометрии:

Если пациент не владеет информацией о своем росте и весе, то врач проводит необходимые измерения. На устройство перед началом процедуры надевается специальный одноразовый мундштук.

В программу спирометра вводятся сведения о пациенте.

Врач дает разъяснения о том, как следует дышать во время исследования, как правильно максимально вдохнуть. Положение пациента должно быть с ровной спиной и немного приподнятой головой. Иногда спирометрия проводится в лежачем или стоячем положении, что в обязательном порядке фиксируется в программе. Нос зажимается специальной прищепкой. Рот пациента должен плотно облегать мундштук, иначе показатели могут быть занижены.

Исследование начинается с фазы спокойного и ровного дыхания. По требованию врача производится глубокий вдох и выдох с максимальным усилием. Далее происходит проверка скорости воздуха при спокойном выдохе. Чтобы получить полную картину, цикл дыхания проводится несколько раз.

Продолжительность процедуры не более 15 минут.

Спирометрия дает данные по многим показателям, у которых есть определенные нормы. Интерпретация результатов исследования дает возможность выявить патологии в дыхательной системе и назначить корректную терапию. К основным показателям спирометрии относятся:

• ЖЕЛ. Это не что иное, как жизненная емкость легких, которая вычисляется по разнице между объемом вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Это фактический показатель. Есть и другие показатели, кроме ОФВ1.
• ФЖЕЛ. Фактическая жизненная емкость легких. Также определяется по разнице между объемом вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, однако выдох в данном случае должен быть форсированным. Нормой является 70-80% ЖЕЛ.
• РОвд. Это резервный объем вдыхания. Определяет тот объём воздуха, который может вдохнуть пациент после стандартного вдоха. Норма 1,2-1,5 литра
• РОвыд. Резервный объем выдоха. Это объем вдыхаемого после стандартного выдоха воздуха. Нормой считается 1,0-1,5 литра.
• ОЕЛ или общая емкость легких. В норме это 5-7 литров.

• Норма ОФВ 1. Объем выдыхаемого воздуха при максимальном форсировании в первую секунду. Норма – более 70% ФЖЕЛ.
• Индекс Тиффно. Предназначен для определения качества проходимости системы дыхания. Норма 75%.
• ПОС. Объем воздуха на выдохе. Норма — более 80% ОФВ1.
• МОС. Мгновенная объемная скорость. Это скорость, с которой выдыхается воздушный поток. Нормой считается более 75%.
• ЧД или частота дыхания. Нормой считается 10-20 дыхательных маневров в минуту.

Существуют определенные особенности проведения спирометрии у детей. Первое – это возраст, ребенок не должен быть младше пяти лет. Такое ограничение объясняется тем, что в более младшем возрасте дитя не способно совершить правильный выдох, что снизит показатели. Начиная с девятилетнего возраста, ребенок может проходить исследование как взрослый. До того как будет достигнут этот возраст, важно создание комфортной для малыша атмосферы с использованием игрушек и доброжелательным обращением. По этой причине спирометрию у детей младшего возраста нужно проводить в специальных центрах, специализирующихся на педиатрии.

Перед процедурой важно объяснить ребенку, как следует вдыхать и выдыхать. Иногда для разъяснений используются картинки и фото. Специалист должен внимательно следить, чтобы губы ребенка плотно облегали мундштук.

Показатели, полученные во время проведения спирометрии, сравниваются с нормой с учетом пола, веса и возраста. Заключение по обследованию представляет собой график с интерпретацией показателей. Разъяснение по полученным результатам сможет дать лечащий врач.

Расшифровке подвергаются следующие данные:

1. Вдыхаемый объем воздуха в миллилитрах.
2. Выдыхаемый объем после наиболее глубокого вдоха.
3. Газовый объем на выдохе.
4. Разница между вдыхаемым и выдыхаемым объемом воздуха.
5. Скорость выдоха и вдоха.
6. Объем форсированно выдыхаемого воздуха.

Спирометрию у взрослых пациентов может проводить ряд специалистов, в том числе пульмонолог, медицинская сестра или функциональный диагност. В детском возрасте процедура проводится педиатром. Есть также и компактные спирометры, которые позволяют сделать простейший тест в домашних условиях. Это актуально для людей, страдающих от астмы, которым необходимо контролировать возможные приступы.

Спирометрия является безопасной процедурой и дает возможность использовать ее без ограничений. Из побочных эффектов можно назвать легкое головокружение во время проведения процедуры, однако это явление проходит уже спустя пару минут.

Однако форсированный вдох и выдох могут сказываться на внутричерепном и внутрибрюшном давлении, поэтому проводить процедуру не рекомендуется после перенесенной полостной операции, инфаркта миокарда, инсульта, при кровотечении легких, пневмотораксе, гипертонии и плохой свертываемости крови. Возраст старше 75 лет также является противопоказанием.

Нами была рассмотрена норма ОФВ1 и другие показатели.

источник