Пневмотахометрия это метод исследования функции внешнего дыхания, который отображает скорость потока воздуха через трахею и структуры бронхиального дерева во время форсированного вдоха и выдоха. Результатом этой процедуры является пневмотахограмма — графическое представление, отражающее показатели работы легких.
В отличие от спирографии, которая измеряет только общий объем дыхания, пневмотахометрия позволяет оценить скорости потоков воздуха при вдохе и выдохе, что особенно важно для диагностики заболеваний, сопровождающихся обструкцией дыхательных путей.
Использование спирографических и пневмотахографических исследований широко распространено при обследовании и мониторинге работников, трудящихся во вредных условиях, а также у курильщиков. Они также применяются для определения дыхательного резерва у спортсменов и при проведении эпидемиологических исследований.
Что такое внешнее дыхание
Обычное дыхание называется внешним, потому что в этот процесс вовлечены внешние структуры органов дыхания, такие как нос, рот, гортань, трахея и легкие. Внутреннее дыхание, в свою очередь, относится к обмену газов в тканях организма. Внешнее дыхание это процесс, который можно контролировать и регулировать на уровне сознания.
Внешнее дыхание это процесс обмена газов между атмосферой и клетками организма через внешние структуры дыхательной системы.
Справочно. Регулярная смена воздуха в легких позволяет организму поддерживать дыхательный гомеостаз — состояние, при котором газовый состав крови и тканей остается оптимальным для жизнедеятельности.
Гомеостазис (от греч. «homois» — подобный и «stasis» — состояние, неподвижность) представляет собой динамическое равновесие, которое характерно для сложных саморегулирующихся систем и заключается в поддержании важных параметров в пределах, необходимых для нормального функционирования системы.
Для поддержания дыхательного гомеостаза легкие вентилируются за счет попеременных вдохов (инспирации) и выдохов (экспирации) на протяжении всей жизни. Во время вдоха легкие заполняются кислородом из атмосферного воздуха, а при выдохе углекислота выводится обратно в атмосферу.
Физиология внешнего дыхания
Для обеспечения эффективной вентиляции легких необходимо:
- свободное движение воздуха через бронхиальное дерево до респираторного отдела;
- наличие достаточной поверхности для газообмена;
- достаточное количество функциональных альвеол, способных участвовать в газообмене;
- адекватное расширение объема альвеол во время дыхания.
Нарушение внешнего дыхания
Выделяют несколько видов вентиляционной недостаточности:
обструктивная, связанная с нарушениями пропускания воздуха через бронхи;
рестриктивная (ограничительная), связанная с уменьшением общей поверхности для газообмена или с ухудшением упругости легочной ткани (чаще всего эти причины комбинированы);
смешанная.
Основные патофизиологические механизмы бронхиальной обструкции включают:
- спазм гладкой мускулатуры бронхов;
- воспалительное восприятие и опухание слизистой бронхов;
- увеличение количества вязкого секрета в бронхах;
- деформацию бронхов (сжатие стенок);
- экспираторный коллапс бронхов.
Пневмотахометрия и спирометрия
Использование спирометрического метода исследования позволяет определить основные объемы и емкости легких, а также оценить скоростные вентиляционные показатели.
Процедура измерений несложна для пациента и лаборанта, обеспечивает получение надежных результатов и возможность различить обструктивные и рестриктивные нарушения, а также оценить их тяжесть.
Справочно. Однако недостатком спирометрических исследований является то, что они выделяют отдельные упрощенные параметры, такие как поток, объем и давление, из сложных динамических взаимоотношений.
Более физиологичным и информативным является непрерывная запись этих параметров во время форсированного дыхания. Поэтому широко применяется пневмотахограмма форсированного выдоха, которая позволяет лучше выявлять обструктивные нарушения, так как она отображает изменения внутригрудного давления.
На пневмотахограмме более наглядно, чем на спирограмме, возможно оценить пиковые и средние скорости вдоха и выдоха. Для этого исследуется выдох, зависимый от форсированной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ), результаты которого представляются в виде кривой «поток-объем».
Пневмотахометрия что это
Пневмотахометрия это метод записи объемного потока воздуха во время нормального дыхания и выполнения специальных упражнений. В клинической практике наиболее часто используется пневмотахограмма форсированного выдоха (кривая «поток-объем»).
Справочно. Современные спирометры позволяют определять как спирометрические, так и пневмотахометрические показатели, поэтому в настоящее время эти исследования часто объединяют под термином «спирометрия».
Пневмотахограмма фиксирует динамические величины, отражающие изменения объемной скорости потока воздуха во время вдоха и выдоха. Эти параметры вычисляются с учетом времени, затраченного на выполнение дыхательных маневров.
Показатели дыхания
Динамические параметры включают:
объем форсированного выдоха за одну секунду (ОФВ1), который указывает, сколько воздуха удаляется из легких за первую секунду выдоха;
форсированная (экспираторная) жизненная емкость легких (ФЖЕЛ), показывающая скоростные параметры легочной вентиляции во время форсированного выдоха;
пиковая объемная скорость выдоха (ПОСвыд), представляющая собой максимальную объемную скорость форсированного выдоха;
максимальная объемная скорость выдоха на уровне 25%, 50% и 75% форсированной жизненной ёмкости легких (МОС25%, МОС50%, МОС75%).
Справочно. Эти данные рассчитываются путем деления соответствующих объемов (в литрах) форсированного выдоха (на уровне 25%, 50% и 75% от общей ФЖЕЛ) на время, затраченное на достижение этих объемов при форсированном выдохе (в секундах).
Кроме того, параметры пневмотахограммы используются для вычисления:
индекса Тиффно (ОФВ1/ФЖЕЛ, %), который представляет собой отношение объема форсированного выдоха за первую секунду к форсированной жизненной ёмкости легких;
отношения «поток-объем», то есть зависимость объемной скорости потока воздуха во время вдоха и выдоха от величины легочного объема;
числа дыхательных движений при спокойном дыхании (ЧДД);
минутного объема дыхания (МОД), который представляет собой общий объем вентиляции легких в минуту во время спокойного дыхания.
Оценка показателей дыхания
Пневмотахографический датчик — это основной компонент пневмотахографа, который записывает объемную скорость потока воздуха. Датчик представляет собой широкую трубку, через которую пациент свободно дышит.
Из-за небольшого известного аэродинамического сопротивления трубки создается разница давлений между ее началом и концом, пропорциональная объемной скорости потока воздуха. График изменения этой скорости называется пневмотахограммой. Большинство пневмотахографов имеют электронный интегрирующий блок, позволяющий одновременно регистрировать и спирограмму.
Пациент делает максимально глубокий вдох, а затем выдыхает воздух с максимальной скоростью (форсированный выдох). Это процесс записывается как постепенно уменьшающаяся кривая.
Большинство легочных объемов и емкостей зависят от множества факторов, таких как возраст, пол, размеры грудной клетки, положение тела и тренированность. Например, у здоровых людей женский максимальный объем легких примерно на 25% меньше, чем у мужчин. Таким образом, женский максимальный объем легких обычно колеблется от 3 до 6 литров.
Справочно. Сравнение спирографических показателей с нормативными показателями, полученными при исследовании больших групп здоровых людей, является наиболее приемлемым способом оценки этих показателей.
Спирография и пневмотахография позволяют сделать выводы о состоянии внешнего дыхания, обнаружить нарушения трахеобронхиальной проходимости на ранних стадиях развития обструктивного синдрома и выявить рестриктивные нарушения легочной вентиляции, которые могут не сочетаться с нарушениями бронхиальной проходимости.
Пневмотахометрия показания
Проведение исследования вентиляционной функции имеет несколько целей, включая:
- раннее обнаружение нарушений дыхания;
- точное установление диагноза;
- оценку эффективности лечебно-реабилитационных мероприятий;
- определение прогноза заболевания и проведение экспертизы трудоспособности.
Современное исследование функционального состояния легких включает в себя несколько тестов, таких как динамическое исследование вентиляционной функции легких с помощью спирометрии и пневмотахометрии, определение статических легочных объемов и емкостей, исследование газообмена, оценку бронходилатационного теста и провокационных тестов.
Регулярное проведение пневмотахометрии позволяет мониторить состояние пациента и оценивать прогресс заболевания. Это особенно важно в случае активного лечения, так как позволяет оценить эффективность применяемых методов.
Справочно. Проведение исследования вентиляционной функции необходимо в случае бронхиальной астмы, пневмосклероза, атопического бронхита и хронической обструктивной патологии.
При наличии этих заболеваний проведение пневмотахометрии является обязательным и, как правило, проводится неоднократно. Только таким образом специалист может оценить состояние дыхательной системы и подобрать соответствующее лечение.
Результаты изучения вентиляционной функции легких должны позволить сделать вывод о наличии, степени выраженности и динамике (если имеются данные о предыдущих измерениях) обструктивных и рестриктивных нарушений функции внешнего дыхания.
Итоги оценки функции внешнего дыхания должны анализироваться в сочетании с данными анамнеза, жалоб и объективного исследования, а также лабораторно-инструментальной диагностики. При расхождении спирометрических и других клинических данных пациенту показано проведение более глубокого изучения с обязательным исследованием газообмена и эластических свойств легких.
Справочно. Дополнительно для подтверждения диагноза может быть назначена спирография — метод измерения объема легких, проводимый с учетом показателей форсированного и естественного дыхания.
При этом пациенту необходимо вдыхать атмосферный воздух или чистый кислород.
Противопоказания
Пневмотахометрия не вызывает боли и не вызывает дискомфорта у пациента. Однако в некоторых случаях процедуру рекомендуется отложить на неопределенный срок или отменить полностью.
Это может быть обусловлено:
- тяжелым состоянием пациента, которое не позволяет провести исследование;
- тяжелой обструкцией дыхательных путей;
- серьезной дыхательной недостаточностью;
- недавно перенесенными инфекциями верхних дыхательных путей;
- прогрессированием стенокардии, инфаркта миокарда, острым нарушением мозгового кровообращения;
- высоким артериальным давлением, аневризмой аорты, артерий;
- выраженной недостаточностью кровообращения;
- второй половиной беременности, токсикозом;
- эпилепсией.
Справочно. Отказаться от проведения исследования также придется, если у пациента в течение трех месяцев до даты пневмотахометрии был инсульт, инфаркт миокарда или инфекция дыхательных путей.
Как подготовиться
В преддверии проведения исследования пациент должен полностью воздержаться от курения и употребления алкоголя в течение суток, так как это может негативно сказаться на результате, исказив его.
В случае необходимости, пациенту следует взять с собой ингалятор. Если он употребляет короткодействующие бронхолитики, важно предупредить об этом врача заранее.
Одежда пациента должна быть свободной, не создавать ограничений для грудной клетки и не давить на горло. Важно находиться в максимально спокойном состоянии, так как быстрая ходьба, физические упражнения или чрезмерное волнение могут повлиять на окончательный результат исследования.
Последний прием пищи должен быть за два часа до начала исследования, предпочтительно проводить его натощак. Перед процедурой необходимо сообщить специалисту свой рост, возраст и вес.
Справочно. При повторном проведении исследования, пациент должен находиться в том же положении, в котором были получены первоначальные данные.
Как проводится исследование
Во время процедуры пациент может быть в сидячем или стоячем положении, его тело должно быть полностью расслаблено. Ему надевается специальный стерильный мундштук на прибор, а также зажим на нос, чтобы он мог дышать только ртом во время исследования. Для подготовки к сбору данных пациент выполняет несколько спокойных выдохов и вдохов, затем выполняет несколько глубоких форсированных вдохов и выдохов. Специалист анализирует скорость форсированного выдоха по шкале пневмотахографа.Справочно. У взрослых мужчин нормальная скорость выдоха составляет от 5 до 8 л/с, у женщин — от 4 до 6 л/с.Объемная скорость вычисляется с помощью формулы Бадаляна, которая умножает фактическую емкость легких на 1,2%. Показатель должен быть не менее 85%, иначе диагностируется нарушение проходимости. При хроническом нарушении скорость существенно снижается.
Во время процедуры пациент может ощущать небольшой дискомфорт. Если начинается кашель, процедуру следует приостановить и повторить через несколько минут. Если происходит отхаркивание крови или возникает боль в груди, необходимо немедленно прекратить процедуру.
Окончательное заключение врача зависит от результатов следующих показателей:
- максимальной скорости воздуха;
- средней скорости выдоха;
- пиковой скорости выдоха;
- индекса Тиффно;
- жизненной емкости легких.
При анализе этих показателей учитываются индивидуальные особенности пациента, такие как рост, возраст и уровень физической подготовки.
В некоторых случаях проведение только спирометрии и пневмотахометрии может быть недостаточным.
Справочно. Полное изучение функции внешнего дыхания необходимо провести, если имеются расхождения между клиническими данными и результатами спирометрии, а также когда требуется более глубокое обследование пациента, например перед крупной операцией на грудной клетке или в брюшной полости.
Требования к проведению пневмотахографических исследований
Для обеспечения качественного тестирования функции внешнего дыхания необходимо провести инструктаж пациента и строго соблюдать методику измерений медицинским персоналом.
Это позволит достичь высокой точности и повторяемости измерений, что является решающим фактором для точной оценки нарушений вентиляционной функции легких и их динамики в процессе лечения.
При единичных измерениях вероятно получить результаты, которые могут сильно отличаться от истинных значений по разным причинам. Для исключения ошибочных заключений следует проводить измерение каждого параметра не менее трех раз, оценка результата теста может быть осуществлена путем усреднения повторных измерений или выбора «наилучшего» показателя.
Справочно. Степень разброса измеренных показателей в тестировании функции внешнего дыхания обычно характеризуется воспроизводимостью и повторяемостью.
Воспроизводимость представляет собой разброс значений показателей при повторных измерениях, проведенных в короткие промежутки времени, сравнимые с продолжительностью исследования. Обычно воспроизводимость оценивается в процентах от максимального результата в серии измерений.
Повторяемость представляет собой разброс значений показателей при повторных измерениях, проведенных через длительные промежутки времени, обычно не менее суток.
Для подготовки статьи использовались следующие источники:
1. Физиология дыхания / Под ред. И.С. Бреслава, Г.Г. Исаева. СПб.: Наука, 1994. 680 с.
2. Тетенев Ф.Ф. Биомеханика дыхания. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1981. 144 с.
3. Исследование функции внешнего дыхания / В. Л. Баранов [и др.]. СПб.: Элби-СПб. 2002 302 с.
4. Сахно, Ю. Ф. Исследование вентиляционной функции лёгких: учеб.-метод. пособ. / Ю. Ф. Сахно, Д. В. Дроздов, С. С. Ярцев. М.: изд-во РУДН. 2005 83 с.
