Показатели спирографии при бронхообструктивном синдроме

ВВЕДЕНИЕ

Cреди многочисленных методов диагностики синдрома обстуктивного апноэ сна (СОАС) существует простой и необременительный для пациента метод исследования функции внешнего дыхания – спирометрия. Спирометрия позволяет узнать, какой объем воздуха может вдохнуть и выдохнуть обследуемый, и с какой скоростью он способен это сделать.

Методика исследования:

пациент после спокойного вдоха и выдоха делает максимально глубокий спокойный вдох (вдох до предела). Затем максимально быстро и энергично выдыхает до предела (форсированный выдох). Максимальное усилие должно быть достигнуто в начале маневра форсированного выдоха, и поддерживаться на всем его протяжении. При проведении исследования оператор (медсестра или врач) контролирует выполнение регистрации кривой «поток-объем», обращая особое внимание на полноту вдоха и выдоха, при любом сомнении в правильности выполнения теста необходимо повторить измерение [1-6].

Перед проведением исследования необходимо соблюдать следующие условия:

• прекратить курение как минимум за 2 часа до исследования [3];
• не употреблять кофеинсодержащие напитки и препараты в течение 8 часов[3];
• не пользоваться ингаляционными адреномиметиками и холинолитиками в течение 8 часов[7];
• не принимать теофиллин и другие пероральные бронходилататоры в течение 24 часов [7];
• не пользоваться антигистаминными препаратами в течение 48 часов (более подробную информацию о том, прием каких препаратов необходимо пропустить, следует получить у лечащего врача или у специалиста по исследованию ФВД при планировании диагностической процедуры [3, 7]).
• в утреннее или дневное время, натощак или не ранее, чем через 2 ч после легкого завтрака; перед исследованием необходим отдых в течение 15 мин в положении сидя[3, 7];.
• исследование проводят в отдельном слабо освещенном помещении с температурой воздуха 18-24.°С, предварительно ознакомив пациента с процедурой. При проведении исследования важно добиться полного контакта с пациентом, поскольку его негативное отношение к процедуре и отсутствие необходимых навыков могут в значительной степени изменить результаты и привести к неадекватной оценке полученных данных [3, 7]).
• Спирометрические измерения оцениваются путем сравнения результатов с должными величинами, соответствующими возрасту, росту, полу и расе [8].

Основные показатели легочной вентиляции

Классическая спирография позволяет определить:

• величину большинства легочных объемов и емкостей,
• основные показатели легочной вентиляции,
• потребление кислорода организмом и эффективность вентиляции. [4, 6]

Различают 4 первичных легочных объема и 4 емкости. Последние включают два или более первичных объемов [1, 2, 4, 5, 9].

Легочные объемы:

1. Дыхательный объем (ДО, или VT — tidal volume) — это объем воздуха, вдыхаемого и выдыхаемого при спокойном дыхании.
2. Резервный объем вдоха (РОвд, или IRV — inspiratory reserve volume) — максимальный объем воздуха, который можно дополнительно вдохнуть после спокойного вдоха.
3. Резервный объем выдоха (РОвыд, или ERV — expiratory reserve volume) — максимальный объем воздуха, который можно дополнительно выдохнуть после спокойного выдоха.
4. Остаточный объем легких (OOJI, или RV — residual volume) — объем воздуха, остающийся в легких после максимального выдоха [1,2, 4,5,9].

Легочные емкости:

1. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ, или VC — vital capacity) представляет собой сумму ДО, РОвд и РОвыд, т.е. максимальный объем воздуха, который можно выдохнуть после максимального глубокого вдоха.
2. Емкость вдоха (Евд, или IС — inspiratory capacity) — это сумма ДО и РОвд, т.е. максимальный объем воздуха, который можно вдохнуть после спокойного выдоха. Эта емкость характеризует способность легочной ткани к растяжению.
3. Функциональная остаточная емкость (ФОЕ, или FRC — functional residual capacity) представляет собой сумму ООЛ и POвыд, т.е. объем воздуха, остающегося в легких после спокойного выдоха.
4. Общая емкость легких (ОЕЛ, или TLC — total lung capacity) — это максимальный объем воздуха, который могут вместить легкие после максимального вдоха.

Обычные спирографы, широко распространенные в клинической практике, позволяют определить только 5 легочных объемов и емкостей: ДО, РОвд, РОвыд. ЖЕЛ, Евд (или, соответственно, VT, IRV, ERV, VC и IС). Основным показателем при традиционной методике спирографии является жизненная емкость легких (ЖЕЛ, или VC). Чтобы измерить ЖЕЛ, пациент после периода спокойного дыхания (ДО) производит вначале максимальный вдох, а затем, максимально возможный, полный выдох. При этом целесообразно оценить не только интегральную величину ЖЕЛ, но и инспираторную и экспираторную жизненную емкость (соответственно, VCin, VCex), т.е. максимальный объем воздуха, который можно вдохнуть или выдохнугь. [1,2, 4,5,9]

Второй обязательный прием, используемый при традиционной спирографии — это определение форсированной (экспираторной) жизненной емкости легких ФЖЕЛ, или FVC (forced vital capacity expiratory), позволяющая определить скоростные показатели легочной вентиляции при форсированном выдоxe, характеризующие, в частности, степень обструкции внутрилегочных воздухоносных путей. Как и при выполнении пробы с определением ЖЕЛ (VC), пациент производит максимально глубокий вдох, а затем, в отличие от определения ЖЕЛ, выдыхает воздух максимально возможной скоростью (форсированный выдох) [1,2,4,5,9]. Оценивая спирограмму такого экспираторного маневра, рассчитывают несколько показателей:

1. Объем форсированного выдоха за одну секунду (ОФВ1, или FEV1 — forced expiratory volume after 1 second) — количество воздуха, выведенного из легких за первую секунду выдоха. Этот показатель уменьшается как при обструкции воздухоносных путей (за счет увеличения бронхиального сопротивления), так и при рестриктивных нарушениях (за счет уменьшения всех легочных объемов) [1,2, 4,5,9].
2. Индекс Тиффно (ОФВ1/ФЖЕЛ, %) — отношение объема форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ1 или FEV1) к форсированной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ, или FVC). Это основной показатель экспираторного маневра с форсированным выдохом. Он существенно уменьшается при бронхообструктивном синдроме, поскольку замедление выдоха, обусловленное бронхиальной обструкцией, сопровождается уменьшением объема форсированного выдоха за 1 с (ОФВ1 или FEV1) при отсутствии или незначительном уменьшении общего значения ФЖЕЛ (FVC). При рестриктивных нарушениях индекс Тиффно практически не изменяется, так как ОФВ1 (FEV1) и ФЖЕЛ (FVC) уменьшаются почти в одинаковой степени[1,2, 4,5,10,12].
3. Максимальная объемная скорость выдоха (важный для нас показатель) — на уровне 25%, 50% и 75% ‘форсированной жизненной емкости легких (МОС25%г МОС50%, МОС75%, или MEF25. МЕF50, MEF75 — maximum expiratory flow at 25%, 50%, 75% of FVC). Эти показатели рассчитывают путем деления соответствующих объемов (в литрах) форсированного выдоха (на уровне 25%, 50% и 75% от общей ФЖЕЛ) па время достижения этих объемов при форсированном выдохе (в секундах) [1,2, 4,5,10,12].
4. Средняя объемная скорость выдоха на уровне 25~75% от ФЖЕЛ (СОС25-75%. или FEF25-75). Этот показатель в меньшей степени зависит от произвольного усилия пациента и более объективно отражает проходимость бронхов[1,2, 4,5,10,12].
5. Пиковая объемная скорость форсированного выдоха (ПОСвыд, или PEF — peak expiratory flow) — максимальная объемная скорость форсированного выдоха.

На основании результатов спирографического исследования рассчитывают также:

1. Число дыхательных движений при спокойном дыхании
2. Минутный объем дыхания (МОД, или MV — minute volume) — величину общей вентиляции легких в минуту при спокойном дыхании. [1,2, 4,5,10]

Нормальная кривая «поток-объем» [2,3,4,5,11]  обычно напоминает по форме почти прямоугольный треугольник, основанием которого является ФЖЕЛ, а вершина, то есть максимальный поток, обозначается как пиковая объемная скорость выдоха — ПОСвыд (peak expiratory flow, PEF) (Рисунок 1).

Рисунок 1

Нормальная кривая «поток-объем»  [3]

Кроме кривой в виде треугольника вариантом нормы можно считать также кривые с прогибом кверху, выбуханием или небольшим прогибом книзу послепикового сегмента (Рисунок 2).

Рисунок 2

Варианты нормальной кривой «поток-объем» [3]

Примерно у 30% молодых людей в возрасте 16-17 лет наблюдается несколько иной тип кривой: на нисходящем колене петли «поток-объем» появляется своеобразное плато, отмечается деформация кривой вдоха (Рисунок 3). Эти изменения связаны с возрастными анатомическими особенностями дыхательных путей и асинхронизмом в работе дыхательной мускулатуры. [19,20]

Рисунок 3

Вариант нормальной кривой, встречающийся у лиц 16-17 лет [19]

Анализируя форму петли «поток-объем», можно выявить обструкцию дыхательных путей. Различают три функциональных типа обструкции ДП[3, 4, 5]:

• постоянная обструкция;
• переменная внутригрудная обструкция;
• переменная внегрудная обструкция.

Рисунок 4

Признаки постоянной обструкции дыхательных путей   [3]

Геометрия постоянной обструкции остается постоянной в обеих фазах дыхания, происходит ограничение воздушного потока как на вдохе, так и на выдохе. Верхняя и нижняя части кривой уплощены, ее конфигурация по форме приближается к прямоугольнику, а легко обнаруживаемый в норме пик потока отсутствует. Контур экспираторного потока похож на инспираторный, скорости середины потока как вдоха (MIF), так и выдоха (MEF) приблизительно равны  (в норме объемная скорость потока на вдохе приблизительно в 1.5 раза выше, чем на выдохе). Постоянное сужение приводит к ограничению потока в равной степени во время выдоха и во время вдоха.

Признаки постоянной обструкции дыхательных путей регистрируются при стенозе трахеи вследствие трахеостомии, двустороннем параличе голосовых складок, зобе[2,3,4].

Динамические факторы оказывают различное воздействие на внутригрудные и внегрудные дыхательные пути (ДП). Внутригрудные ДП во время вдоха поддерживаются открытыми отрицательным плевральным давлением. Во время форсированного выдоха положительное плевральное давление, окружающее ДП, создает компрессию и уменьшает их диаметр[1,2,3,5]. Следовательно, сопротивление ДП повышается только во время выдоха. Отрицательное давление в просвете внегрудных ДП является причиной их сужения на вдохе. Во время выдоха вышеуказанное давление становится положительным, и диаметр дыхательных путей увеличивается. В норме широкие ДП ведут себя как полуригидные трубки и подвержены только умеренной компрессии[1,2,3,5]. Однако если ДП становятся суженными и пластичными, их сопротивление во время дыхания может заметно колебаться.

Рисунок 5

Переменная внегрудная обструкция [3]

Переменная внегрудная обструкция регистрируется при параличе голосовой складки, папилломатозе гортани, добро- и злокачественных новообразованиях и  приводит к избирательному ограничению объемной скорости потока воздуха во время вдоха.

Когда парализована одна голосовая складка, она пассивно перемещается в соответствии с градиентом давления вдоль надгортанника. Во время форсированного вдоха она смещается внутрь, что приводит к снижению инспираторного потока и появлению плато. Во время форсированного выдоха парализованная голосовая складка смещается в сторону, поэтому экспираторная кривая не изменена.

Наличие такой обструкции можно легко предположить, когда меняются отношения между объемными скоростями середины потока: скорость вдоха заметно снижается по сравнению со скоростью выдоха (MIF 50%< MEF 50%)[2,3,5,].

Переменная внутригрудная обструкция (рисунок 6) отмечается при полипах, аденоме бронха, трахеомаляции). Компрессия ДП избирательно увеличивается во время выдоха.

Рисунок 6

Переменная внутригрудная обструкция  [3]

Во время форсированного вдоха отрицательное плевральное давление поддерживает трахею в открытом состоянии, поэтому объемная скорость потока и форма петли не изменяются по сравнению с нормой. Во время форсированного выдоха вследствие потери структурной прочности происходит сужение трахеи, что выражается в появлении плато и уменьшении потока[2,3,4,5]. Кривая свидетельствует о том, что в начале выдоха поток относительно сохранен. Это наблюдается до того, как происходит компрессия просвета дыхательных путей.

Рестриктивные изменения характерны для таких заболеваний как саркоидоз, кифосколиоз) [10,11].

Рисунок 7.

Рестриктивные (ограничительные) изменения  [3]

Кривая имеет более узкую форму вследствие уменьшения легочных объемов, но ее форма в основном соответствует нормальной кривой (рисунок 7).  Потоковые параметры нормальные (на самом деле, они даже выше нормальных для соответствующих легочных объемов, что объясняется возрастанием эластической тяги легких и/или тем, что грудная стенка способствует сохранению открытыми дыхательных путей). ОФВ1 и ФЖЕЛ уменьшаются пропорционально, что приводит к тому, что коэффициент ОФВ1/ФЖЕЛ (индекс Тиффно) нормален или даже выше нормы.

В клинике часто встречается сочетание обструктивного и рестриктивного типов нарушений, т.е. смешанная вентиляционная недостаточность.

До настоящего времени в большинстве случаев исследование ФВД оставалось методом функциональной диагностики лишь в пульмонологии и аллергологии [9]. Однако существует  ряд  признаков,  которые  отражают  имеющиеся  у больных  с  синдромом обстуктивного апноэ сна (СОАС) аномалии  верхних дыхательных  путей  и  могут косвенно  свидетельствовать  в пользу возможного  наличия  обструктивных нарушений дыхания во время сна [13,14,15,16,17,18]:

• Увеличение отношения максимального экспираторного потока к максимальному инспираторному потоку на уровне 50% форсированной жизненной емкости легких (MEF 50%/MIF 50%) больше 1[14,16], являющееся косвенным признаком сужения верхних дыхательных путей;
• Наличие низкоамплитудной зазубренности на кривой форсированного вдоха и/или выдоха,  получившее  в  англоязычной литературе название симптома “зубцов пилы”[14,16] появление которой  отражает  колебания  тканей верхних дыхательных путей и свидетельствует  об  их нестабильности при дыхании.

Кривая «поток-объем» пациента с СОАС представлена на рисунке 8.

Рисунок 8

Кривая «поток-объем» пациента с СОАС [16]

Чтобы разглядеть аномалию на петле «поток-объем», нужно чтобы обструкция просвета дыхательных путей была не менее 80%. Хотя симптомы обычно появляются на поздней стадии обструкции, анализ петли объема-потока может показывать функциональную тяжесть непроходимости. [16,17]

Сочетание обструктивного апноэ с хроническими обструктивными заболеваниями легких получило название “синдром взаимного отягощения” [17].Подобное сочетание наблюдается у 11–13% больных с синдромом обструктивного апноэ сна.

Выявляемые у пациентов с синдромом обструктивного апноэ сна нарушения вентиляционной функции легких большей частью достаточно неспецифичны и не имеют отношения к имеющимся у них нарушениям дыхания во время сна.  Так, например, явления, похожие на зубцы пилы, является неспецифическим признаком непроходимости верхних  дыхательных путей, проявляющимся  при: нейромышечных заболеваниях, болезни Паркинсона, дискинезии мышц гортани, последствиях ожога верхних дыхательных путей, неосложненном храпе, зубчатые участки также можно наблюдать у 10% здоровых людей. В связи с этим, по наблюдениям некоторых авторов, [13,14] данный метод не является высокочувствительным. Тем не менее, если у больного обнаружен, хотя бы один из перечисленных признаков, логичным будет задать ему вопрос о наличии храпа и дневной сонливости.

Вывод:

Возможности метода спирометрии целесообразно шире использовать при диагностике синдрома обструктивного апноэ сна. 

ЛИТЕРАТУРА

1. Уэст Дж. Физиология дыхания. Основы; перевод с англ.: к.м.н. Н.Н. Алипова, М.: Мир, 1998. – 202 с.
2. Белов А.А. Оценка функции внешнего дыхания. Методические подходы и диагностическое значение / А.А. Белов, Н.А. Лакшина. – М., 2002. – С. 67.

3. Стандартизация легочных функциональных тестов. Доклад рабочей группы «Стандартизация тестов исследования легочной функции. Официальный отчет Европейского респираторного общества» // Пульмонология. – 1993. – Приложение.

4. Турина О.И. Организация работы по исследованию функционального состояния легких методами спирографии и пневмотахографии, и применение этих методов в клинической практике: методические указания / О.И. Турина [и др.]// Минск, 2002. – 81 с.

5. Miller M.R. Standardisation of  spirometry / M.R. Miller [et al.] // Еur Respir J. – 2005. – Vol. 26. – Р. 319-338.

6. Давидовская Е.И. Спирометрия сегодня: как использовать новые возможности и избежать старых ошибок. Часть I. / Е.И. Давидовская, И.А. Маничев, В.Г. Щербицкий // Медицина. – 2008. – №3. – C. 85-88.

7. Давидовская Е.И. Спирометрия сегодня: как использовать новые возможности и избежать старых ошибок. Часть II / Е.И. Давидовская, И.А. Маничев, В.Г. Щербицкий // Медицина. – 2008. – №4. – C. 94-97.

8. Глобальная стратегия диагностики, лечения и профилактики хронической обструктивной болезни легких (пересмотр 2006 г.); перевод с англ. под ред. Чучалина А.Г., М.: Издательство «Атмосфера», 2003. – 96 с.

9. Давидовская Е.И. Спирометрия сегодня: как использовать новые возможности и избежать старых ошибок. Часть IV / Е.И. Давидовская, И.А. Маничев, В.Г. Щербицкий // Медицина – 2010. – №2. – C. 74-77.

10. Давидовская Е.И. Спирометрия сегодня: как использовать новые возможности и избежать старых ошибок. Часть V / Е.И. Давидовская, И.А. Маничев, В.Г. Щербицкий // Медицина – 2011. – №1. – C. 76-79.

11. Давидовская Е.И. Спирометрия сегодня: как использовать новые возможности и избежать старых ошибок. Часть III: Динамическое наблюдение ФВД. / Е.И. Давидовская, И.А. Маничев, В.Г. Щербицкий // Медицина – 2009. – №3. – C. 96-99.

12.Гриппи М.А. Патофизиология легких (пер. с англ.) — СПб: Невский диалект, М: Бином, 2000. – С. 61-79.

13. Katz I. An evaluation of flow-volume curves as a screening test for obstructive sleep apnea / I. Katz //Chest. — 1990. – Vol. 98, No2. – P. 337-340.

14. Ashraf M. Spirometry and flow-volume curve in patients with obstructive sleep apnea / M. Ashraf, S.A. Shaffi, A.S. BaHammam // Saudi Med J. – 2008. – Vol. 29, No2. – P. 198-202.

15.Schwab R. Dynamic upper airway imaging during awake respiration in normal subjects and patients with sleep disordered breathing / R. Schwab [et al.] // Am Rev Respir Dis. – 1993. – Vol. 148, No5. – P. 1385-1400.

16. Amado V.M. Inspiratory flow-volume curve in snoring patients with and without obstructive sleep apnea / V.M. Amado [et al.] // Braz J Med Biol Res. – 1999. – Vol. 32, No4. – P. 407-411.

17.Чижова О.Ю. Бронхиальная астма и нарушения дыхания во время сна / О.Ю. Чижова, О.Н. Бертова, В.В. Завьялов // Новые Санкт-Петербургские врачебные ведомости. – 2008. – №1. – С. 93-97.

18. А.А. Аристов Технические методы диагностических исследований: Томск: изд-во ТПУ, 2009. – 148 с.

19. Г.А. Новик, А.В.Боричев Спирометрия и пикфлоуметрия при бронхиальной астме у детей: учебное пособие: СПб ГПМА, 2005. – 68 с.

20. Amra B. Correlation between chronic obstructive pulmonary disease and obstructive sleep apnea syndrome in a general population in Iran / B. Amra [et al.] // J Res Med Sci. – 2011. – Vol. 16, No7. – P. 885-889.