Dijagnoza respiratornog zatajenja

Za dijagnosticiranje respiratornog zatajenja koristi se niz suvremenih istraživačkih metoda koje omogućuju stvaranje predodžbi o specifičnim uzrocima, mehanizmima i težini tijeka respiratornog zatajenja, istodobnim funkcionalnim i organskim promjenama u unutarnjim organima, stanju hemodinamike, acidobaznoj ravnoteži itd. U tu svrhu određuje se funkcija vanjskog disanja, sastav plinova u krvi, respiratorni i minutni volumeni ventilacije, razina hemoglobina i hematokrita, zasićenost krvi kisikom, arterijski i centralni venski tlak, otkucaji srca, EKG, ako je potrebno - tlak u plućnoj arteriji (PAWP), izvodi se ehokardiografija itd. (AP Zilber).

Procjena vanjske respiratorne funkcije

Najvažnija metoda za dijagnosticiranje respiratornog zatajenja je procjena funkcije vanjskog disanja (VD), čiji se glavni zadaci mogu formulirati na sljedeći način:

1. Dijagnoza poremećaja respiratorne funkcije i objektivna procjena težine respiratornog zatajenja.
2. Diferencijalna dijagnostika opstruktivnih i restriktivnih poremećaja plućne ventilacije.
3. Obrazloženje patogenetske terapije respiratornog zatajenja.
4. Evaluacija učinkovitosti liječenja.

Ti se zadaci rješavaju nizom instrumentalnih i laboratorijskih metoda: pirometrijom, spirografijom, pneumotahometrijom, testovima difuzijskog kapaciteta pluća, kršenjem odnosa ventilacije i perfuzije itd. Opseg pregleda određen je mnogim čimbenicima, uključujući težinu pacijentovog stanja i mogućnost (i prikladnost!) potpunog i sveobuhvatnog proučavanja FVD-a.

Najčešće metode proučavanja funkcije vanjskog disanja su spirometrija i spirografija. Spirometrija omogućuje ne samo mjerenje, već i grafičko snimanje glavnih pokazatelja ventilacije tijekom mirnog i formiranog disanja, tjelesne aktivnosti i farmakoloških testova. Posljednjih godina korištenje računalnih spirografskih sustava značajno je pojednostavilo i ubrzalo pregled te, što je najvažnije, omogućilo je mjerenje volumetrijske brzine udisajnih i izdisajnih protoka zraka u funkciji volumena pluća, tj. analizu petlje protok-volumen. Takvi računalni sustavi uključuju, na primjer, spirografe tvrtki Fukuda (Japan) i Erich Eger (Njemačka) itd.

Metoda istraživanja. Najjednostavniji spirograf sastoji se od kliznog cilindra ispunjenog zrakom uronjenog u posudu s vodom i spojenog na uređaj za snimanje (na primjer, kalibrirani bubanj koji se okreće određenom brzinom, na kojem se bilježe očitanja spirografa). Pacijent u sjedećem položaju diše kroz cijev spojenu na cilindar sa zrakom. Promjene volumena pluća tijekom disanja bilježe se promjenama volumena cilindra spojenog na rotirajući bubanj. Studija se obično provodi na dva načina:

• U uvjetima bazalnog metabolizma - u ranim jutarnjim satima, natašte, nakon 1 sata odmora u ležećem položaju; lijekove treba prekinuti 12-24 sata prije studije.
• U uvjetima relativnog mirovanja - ujutro ili poslijepodne, na prazan želudac ili ne ranije od 2 sata nakon laganog doručka; prije pregleda potreban je 15-minutni odmor u sjedećem položaju.

Studija se provodi u zasebnoj, slabo osvijetljenoj prostoriji s temperaturom zraka od 18-24 C, nakon što se pacijent upozna s postupkom. Prilikom provođenja studije važno je postići potpuni kontakt s pacijentom, budući da njegov negativan stav prema postupku i nedostatak potrebnih vještina mogu značajno promijeniti rezultate i dovesti do neadekvatne procjene dobivenih podataka.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Glavni pokazatelji plućne ventilacije

Klasična spirografija omogućuje određivanje:

1. veličina većine plućnih volumena i kapaciteta,
2. glavni pokazatelji plućne ventilacije,
3. potrošnja kisika u tijelu i učinkovitost ventilacije.

Postoje 4 primarna plućna volumena i 4 kapaciteta. Potonji uključuju dva ili više primarnih volumena.

Volumeni pluća

1. Dišni volumen (TV) je volumen plina koji se udahne i izdahne tijekom mirnog disanja.
2. Inspiratorni rezervni volumen ( _IRV ) je maksimalni volumen plina koji se dodatno može udahnuti nakon mirnog udisaja.
3. _Ekspiratorni rezervni volumen (ERV) je maksimalni volumen plina koji se dodatno može izdahnuti nakon mirnog izdisaja.
4. Rezidualni volumen pluća (RV) je volumen zraka koji ostaje u plućima nakon maksimalnog izdisaja.

Kapacitet pluća

1. Vitalni kapacitet (VC) je zbroj VL, RO _in i RO _exp, tj. maksimalni volumen plina koji se može izdahnuti nakon maksimalno dubokog udaha.
2. Inspiratorni kapacitet (IC) je zbroj DI i PO _, tj. maksimalni volumen plina koji se može udahnuti nakon mirnog izdisaja. Ovaj kapacitet karakterizira sposobnost rastezanja plućnog tkiva.
3. Funkcionalni rezidualni kapacitet (FRC) je zbroj FRC-a i PO _exp-a, tj. volumena plina koji ostaje u plućima nakon mirnog izdisaja.
4. Ukupni kapacitet pluća (TLC) je ukupna količina plina sadržana u plućima nakon maksimalnog udisaja.

Konvencionalni spirografski uređaji, široko korišteni u kliničkoj praksi, omogućuju određivanje samo 5 plućnih volumena i kapaciteta: RV, RO _in, RO exp, _VC, EVP (ili, redom, VT, IRV, ERV, VC i VC). Za pronalaženje najvažnijeg pokazatelja plućne ventilacije - funkcionalnog rezidualnog kapaciteta (FRC) i izračun rezidualnog volumena pluća (RV) i ukupnog plućnog kapaciteta (TLC), potrebno je koristiti posebne tehnike, posebno metode razrjeđivanja helija, ispiranja dušikom ili pletizmografije cijelog tijela (vidi dolje).

Glavni pokazatelj u tradicionalnoj metodi spirografije je vitalni kapacitet pluća (VC). Za mjerenje VC-a, pacijent, nakon razdoblja mirnog disanja (CB), prvo maksimalno udahne, a zatim, eventualno, potpuno izdahne. U tom slučaju, preporučljivo je procijeniti ne samo integralnu vrijednost VC-a) već i inspiratorni i ekspiratorni vitalni kapacitet (odnosno VCin, VCex), tj. maksimalni volumen zraka koji se može udahnuti ili izdahnuti.

Druga obavezna tehnika koja se koristi u tradicionalnoj spirografiji je test za određivanje prisilnog (ekspiracijskog) vitalnog kapaciteta pluća (FVC, ili prisilni vitalni kapacitet ekspiracijskog), koji omogućuje određivanje najformativnijih pokazatelja brzine plućne ventilacije tijekom prisilnog izdisaja, koji karakteriziraju, posebno, stupanj opstrukcije intrapulmonalnih dišnih putova. Kao i kod testa za određivanje VC-a, pacijent udahne najdublje moguće, a zatim, za razliku od određivanja VC-a, izdiše zrak najvećom mogućom brzinom (prisilni izdisaj). U ovom slučaju bilježi se postupno izravnavajuća spontana krivulja. Prilikom procjene spirograma ovog ekspiracijskog manevra izračunava se nekoliko pokazatelja:

1. Prisilni ekspiratorni volumen nakon 1 sekunde (FEV1) je količina zraka izbačenog iz pluća u prvoj sekundi izdisaja. Ovaj pokazatelj se smanjuje i kod opstrukcije dišnih putova (zbog povećanog bronhijalnog otpora) i kod restriktivnih poremećaja (zbog smanjenja svih plućnih volumena).
2. Tiffno indeks (FEV1/FVC, %) je omjer forsiranog ekspiratornog volumena u prvoj sekundi (FEV1) i forsiranog vitalnog kapaciteta pluća (FVC). Ovo je glavni pokazatelj ekspiratornog manevra s forsiranim izdisajem. Značajno se smanjuje kod bronhoopstruktivnog sindroma, budući da je usporavanje izdisaja uzrokovano bronhijalnom opstrukcijom popraćeno smanjenjem forsiranog ekspiratornog volumena u 1 sekundi (FEV1) u odsutnosti ili beznačajnom smanjenju ukupne vrijednosti FVC-a. Kod restriktivnih poremećaja, Tiffno indeks ostaje praktički nepromijenjen, budući da se FEV1 i FVC smanjuju gotovo podjednako.
3. Maksimalni ekspiracijski protok pri 25%, 50% i 75% forsiranog vitalnog kapaciteta (MEF25, MEF50, MEF75 ili MEF25, MEF50, MEF75). Ove vrijednosti se izračunavaju dijeljenjem odgovarajućih volumena (u litrama) forsiranog izdisaja (pri 25%, 50% i 75% ukupnog FVC-a) s vremenom potrebnim za postizanje tih volumena tijekom forsiranog izdisaja (u sekundama).
4. Prosječna brzina izdisaja na razini od 25~75% FVC-a (AEF25-75). Ovaj pokazatelj manje ovisi o voljnom naporu pacijenta i objektivnije odražava prohodnost bronha.
5. Vršni ekspiratorni protok ( _PEF ) je maksimalni volumetrijski protok pri forsiranom izdisaju.

Na temelju rezultata spirografske studije izračunava se i sljedeće:

1. broj respiratornih pokreta tijekom mirnog disanja (RR ili BF - frekvencija disanja) i
2. Minutni volumen disanja (MV) je količina ukupne ventilacije pluća u minuti tijekom mirnog disanja.

[ 6 ], [ 7 ]

Istraživanje odnosa protoka i volumena

Kompjuterizirana spirografija

Suvremeni računalni spirografski sustavi omogućuju automatsku analizu ne samo gore navedenih spirografskih indeksa, već i omjera protoka i volumena, tj. ovisnosti volumetrijske brzine protoka zraka tijekom udisaja i izdisaja o vrijednosti volumena pluća. Automatska računalna analiza inspiratornog i ekspiratornog dijela petlje protoka i volumena najperspektivnija je metoda za kvantitativnu procjenu poremećaja plućne ventilacije. Iako sama petlja protoka i volumena sadrži u osnovi iste informacije kao i jednostavan spirogram, jasnoća odnosa između volumetrijske brzine protoka zraka i volumena pluća omogućuje detaljnije proučavanje funkcionalnih karakteristika i gornjih i donjih dišnih putova.

Glavni element svih modernih spirografskih računalnih sustava je pneumotahografski senzor koji bilježi volumetrijsku brzinu strujanja zraka. Senzor je široka cijev kroz koju pacijent slobodno diše. Istovremeno, kao rezultat malog, unaprijed poznatog, aerodinamičkog otpora cijevi između njezina početka i kraja, stvara se određena razlika tlaka, izravno proporcionalna volumetrijskoj brzini strujanja zraka. Na taj način moguće je bilježiti promjene volumetrijske brzine strujanja zraka tijekom udisaja i izdisaja - pneumotahogram.

Automatska integracija ovog signala također omogućuje dobivanje tradicionalnih spirografskih indeksa - vrijednosti volumena pluća u litrama. Dakle, u svakom trenutku, memorijski uređaj računala istovremeno prima informacije o volumetrijskoj brzini protoka zraka i volumenu pluća u danom trenutku. To omogućuje crtanje krivulje protok-volumen na zaslonu monitora. Značajna prednost ove metode je što uređaj radi u otvorenom sustavu, tj. ispitanik diše kroz cijev duž otvorenog kruga, bez dodatnog otpora disanju, kao kod konvencionalne spirografije.

Postupak izvođenja respiratornih manevara pri snimanju krivulje protoka i volumena nalikuje snimanju redovite korutine. Nakon razdoblja složenog disanja, pacijent maksimalno udahne, uslijed čega se snima inspiracijski dio krivulje protoka i volumena. Volumen pluća u točki "3" odgovara ukupnom kapacitetu pluća (TLC). Nakon toga, pacijent snažno izdiše, a ekspiracijski dio krivulje protoka i volumena (krivulja "3-4-5-1") snima se na zaslonu monitora. Na početku prisilnog izdisaja ("3-4"), volumetrijski protok zraka brzo se povećava, dosežući vrhunac (vršna brzina izdisajnog protoka - _PEF ), a zatim linearno opada do kraja prisilnog izdisaja, kada se krivulja prisilnog izdisaja vraća u prvobitni položaj.

Kod zdrave osobe, oblici inspiracijskog i ekspiracijskog dijela krivulje protoka i volumena značajno se razlikuju: maksimalni volumski protok tijekom udisaja postiže se pri približno 50% vitalnog kapaciteta (MIF50), dok se tijekom forsiranog izdisaja vršni ekspiracijski protok (PEF) javlja vrlo rano. Maksimalni inspiracijski protok (MIF50) je približno 1,5 puta veći od maksimalnog ekspiracijskog protoka pri srednjem vitalnom kapacitetu (Vmax50%).

Opisani test registracije krivulje protoka i volumena provodi se nekoliko puta dok se rezultati ne poklapaju. U većini modernih uređaja postupak prikupljanja najbolje krivulje za daljnju obradu materijala provodi se automatski. Krivulja protoka i volumena ispisuje se zajedno s brojnim indeksima plućne ventilacije.

Pneumotokografski senzor bilježi krivulju volumetrijskog protoka zraka. Automatska integracija ove krivulje omogućuje dobivanje krivulje respiratornih volumena.

[ 8 ], [ 9 ], [ 10 ]

Evaluacija rezultata istraživanja

Većina plućnih volumena i kapaciteta, kako kod zdravih pacijenata tako i kod pacijenata s plućnim bolestima, ovisi o nizu čimbenika, uključujući dob, spol, veličinu prsnog koša, položaj tijela, razinu treniranosti itd. Na primjer, vitalni kapacitet (VK) kod zdravih osoba smanjuje se s godinama, dok se rezidualni volumen (VV) povećava, a ukupni plućni kapacitet (UKP) ostaje praktički nepromijenjen. VK je proporcionalan veličini prsnog koša i, sukladno tome, visini pacijenta. Kod žena je VK u prosjeku 25% niži nego kod muškaraca.

Stoga je s praktičnog gledišta nepraktično uspoređivati vrijednosti plućnih volumena i kapaciteta dobivenih tijekom spirografske studije s jedinstvenim „standardima“, čije su fluktuacije vrijednosti, zbog utjecaja gore navedenih i drugih čimbenika, prilično značajne (na primjer, vitalni kapacitet normalno može fluktuirati od 3 do 6 litara).

Najprihvatljiviji način procjene spirografskih pokazatelja dobivenih tijekom studije je usporedba s takozvanim normalnim vrijednostima, koje su dobivene tijekom pregleda velikih skupina zdravih osoba, uzimajući u obzir njihovu dob, spol i visinu.

Potrebne vrijednosti parametara ventilacije određuju se posebnim formulama ili tablicama. U modernim računalnim spirografima izračunavaju se automatski. Za svaki parametar, granice normalnih vrijednosti dane su kao postotak u odnosu na izračunatu potrebnu vrijednost. Na primjer, VC ili FVC smatraju se smanjenima ako je njihova stvarna vrijednost manja od 85% izračunate potrebne vrijednosti. Smanjenje FEV1 bilježi se ako je stvarna vrijednost ovog parametra manja od 75% potrebne vrijednosti, a smanjenje FEV1/FVC bilježi se ako je stvarna vrijednost manja od 65% potrebne vrijednosti.

Granice normalnih vrijednosti glavnih spirografskih pokazatelja (kao postotak izračunate očekivane vrijednosti).

Pokazatelji	Norma	Uvjetna norma	Odstupanja
			Umjereno	Značajan	Oštar
ŽUTA BOJA	>90	85-89	70-84	50-69	<50
FEV1	>85	75-84	55-74	35-54	<35
FEV1/FVC	>70	65-69	55-64	40-54	<40
OOL	90-125	126-140	141-175	176-225	>225
		85-89	70-84	50-69	<50
OEL	90-110	110-115	116-125	126-140	> 140
		85-89	75-84	60-74	<60
OEL	<105	105-108	109-115	116-125	> 125

Osim toga, pri procjeni rezultata spirografije potrebno je uzeti u obzir neke dodatne uvjete pod kojima je istraživanje provedeno: atmosferski tlak, temperaturu i vlažnost okolnog zraka. Doista, volumen zraka koji izdahne pacijent obično je nešto manji od onog koji isti zrak zauzima u plućima, budući da su mu temperatura i vlažnost obično više od onih u okolnom zraku. Kako bi se isključile razlike u izmjerenim vrijednostima povezanim s uvjetima istraživanja, svi volumeni pluća, i očekivani (izračunati) i stvarni (izmjereni kod određenog pacijenta), dani su za uvjete koji odgovaraju njihovim vrijednostima pri tjelesnoj temperaturi od 37°C i potpunom zasićenju vodenom parom (BTPS sustav - Body Temperature, Pressure, Saturated). U modernim računalnim spirografima takva korekcija i ponovni izračun volumena pluća u BTPS sustavu vrše se automatski.

Interpretacija rezultata

Liječnik u praksi trebao bi dobro razumjeti stvarne mogućnosti spirografske metode istraživanja, ograničene, u pravilu, nedostatkom informacija o vrijednostima rezidualnog volumena pluća (RLV), funkcionalnog rezidualnog kapaciteta (FRC) i ukupnog kapaciteta pluća (TLC), što ne omogućuje potpunu analizu strukture TLC-a. Istovremeno, spirografija omogućuje stvaranje opće slike o stanju vanjskog disanja, posebno:

1. utvrditi smanjenje vitalnog kapaciteta pluća (VC);
2. identificirati kršenja traheobronhijalne prohodnosti, a korištenjem moderne računalne analize petlje protoka i volumena - u najranijim fazama razvoja opstruktivnog sindroma;
3. utvrditi prisutnost restriktivnih poremećaja plućne ventilacije u slučajevima kada nisu kombinirani s oštećenom bronhijalnom prohodnošću.

Suvremena računalna spirografija omogućuje dobivanje pouzdanih i potpunih informacija o prisutnosti bronhoopstruktivnog sindroma. Manje ili više pouzdano otkrivanje restriktivnih poremećaja ventilacije spirografskom metodom (bez korištenja plinsko-analitičkih metoda za procjenu strukture OEL-a) moguće je samo u relativno jednostavnim, klasičnim slučajevima poremećene plućne podložnosti, kada nisu kombinirani s poremećenom bronhijalnom prohodnošću.

[ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ]

Dijagnoza opstruktivnog sindroma

Glavni spirografski znak opstruktivnog sindroma je usporavanje prisilnog izdisaja zbog povećanja otpora dišnih putova. Prilikom snimanja klasičnog spirograma, krivulja prisilnog izdisaja se rasteže, a pokazatelji poput FEV1 i Tiffno indeksa (FEV1/FVC) se smanjuju. VC se ili ne mijenja ili se neznatno smanjuje.

Pouzdaniji znak bronho-opstruktivnog sindroma je smanjenje Tiffeneauovog indeksa (FEV1/FVC), budući da se apsolutna vrijednost FEV1 može smanjiti ne samo s bronhijalnom opstrukcijom, već i s restriktivnim poremećajima zbog proporcionalnog smanjenja svih plućnih volumena i kapaciteta, uključujući FEV1 i FVC.

Već u ranim fazama razvoja opstruktivnog sindroma, izračunati pokazatelj prosječne volumetrijske brzine smanjuje se na razinu od 25-75% FVC-a (SOC25-75%) - O" je najosjetljiviji spirografski pokazatelj, koji prije drugih ukazuje na povećanje otpora dišnih putova. Međutim, njegov izračun zahtijeva prilično točna ručna mjerenja silaznog koljena FVC krivulje, što nije uvijek moguće korištenjem klasičnog spirograma.

Točniji i pouzdaniji podaci mogu se dobiti analizom petlje protoka i volumena pomoću modernih računalnih spirografskih sustava. Opstruktivni poremećaji popraćeni su promjenama u pretežno ekspiratornom dijelu petlje protoka i volumena. Ako kod većine zdravih ljudi ovaj dio petlje nalikuje trokutu s gotovo linearnim smanjenjem volumetrijske brzine protoka zraka tijekom izdisaja, tada se kod pacijenata s poremećajima bronhijalne prohodnosti opaža svojevrsno "progibanje" ekspiratornog dijela petlje i smanjenje volumetrijske brzine protoka zraka pri svim vrijednostima volumena pluća. Često se, zbog povećanja volumena pluća, ekspiratorni dio petlje pomiče ulijevo.

Sljedeći spirografski parametri se smanjuju: FEV1, FEV1/FVC, vršna brzina izdisaja (PEF ₎, MEF25% (MEF25), MEF50% (MEF50), MEF75% (MEF75) i FEF25-75%.

Vitalni kapacitet pluća (VK) može ostati nepromijenjen ili se smanjiti čak i u odsutnosti istodobnih restriktivnih poremećaja. Također je važno procijeniti vrijednost ekspiratornog rezervnog volumena (ERV ₎, koji se prirodno smanjuje kod opstruktivnog sindroma, posebno u slučaju ranog ekspiratornog zatvaranja (kolapsa) bronha.

Prema nekim istraživačima, kvantitativna analiza ekspiratornog dijela petlje protoka i volumena također nam omogućuje da dobijemo predodžbu o pretežnom sužavanju velikih ili malih bronha. Smatra se da je opstrukcija velikih bronha karakterizirana smanjenjem volumetrijske brzine protoka prisilnog izdisaja uglavnom u početnom dijelu petlje, zbog čega se pokazatelji poput vršne volumetrijske brzine protoka (PVF) i maksimalne volumetrijske brzine protoka pri 25% FVC-a (MEF25) naglo smanjuju. Istodobno, volumetrijska brzina protoka zraka u sredini i na kraju izdisaja (MEF50% i MEF75%) također se smanjuje, ali u manjoj mjeri od MEF _exp i MEF25%. Suprotno tome, kod opstrukcije malih bronha detektira se pretežno smanjenje MEF50% i MEF75%, dok je MEF _exp normalan ili blago smanjen, a MEF25% je umjereno smanjen.

Međutim, treba naglasiti da se ove odredbe trenutno čine prilično kontroverznima i ne mogu se preporučiti za upotrebu u širokoj kliničkoj praksi. U svakom slučaju, postoji više osnova za vjerovanje da neujednačenost smanjenja volumetrijskog protoka zraka tijekom prisilnog izdisaja više odražava stupanj bronhijalne opstrukcije nego njezinu lokalizaciju. Rane faze suženja bronha popraćene su usporavanjem protoka izdisaja na kraju i u sredini izdisaja (smanjenje MEF50%, MEF75%, SEF25-75% uz neznatno promijenjene vrijednosti MEF25%, FEV1/FVC i PEF), dok se kod teške bronhijalne opstrukcije opaža relativno proporcionalno smanjenje svih indeksa brzine, uključujući Tiffeneauov indeks (FEV1/FVC), PEF i MEF25%.

Zanimljiva je dijagnostika opstrukcije gornjih dišnih putova (grkljan, dušnik) pomoću računalnih spirografa. Postoje tri vrste takve opstrukcije:

1. fiksna opstrukcija;
2. varijabilna ekstratorakalna opstrukcija;
3. varijabilna intratorakalna opstrukcija.

Primjer fiksne opstrukcije gornjih dišnih putova je traheostomska stenoza. U tim slučajevima disanje se odvija kroz krutu, relativno usku cijev, čiji se lumen ne mijenja tijekom udisaja i izdisaja. Takva fiksna opstrukcija ograničava protok zraka i tijekom udisaja i tijekom izdisaja. Stoga, ekspiracijski dio krivulje po obliku podsjeća na inspiracijski; volumetrijske brzine udisaja i izdisaja su značajno smanjene i gotovo jednake.

U klinici se, međutim, često susreću dvije varijante varijabilne opstrukcije gornjih dišnih putova, kada se lumen grkljana ili dušnika mijenja tijekom udisaja ili izdisaja, što dovodi do selektivnog ograničenja inspiratornog odnosno izdisajnog protoka zraka.

Varijabilna ekstratorakalna opstrukcija opaža se kod različitih vrsta stenoze grkljana (edem glasnica, tumor itd.). Kao što je poznato, tijekom respiratornih pokreta lumen ekstratorakalnih dišnih putova, posebno suženih, ovisi o omjeru intratrahealnog i atmosferskog tlaka. Tijekom udisaja tlak u dušniku (kao i intraalveolarni i intrapleuralni tlak) postaje negativan, tj. niži od atmosferskog. To doprinosi sužavanju lumena ekstratorakalnih dišnih putova i značajnom ograničenju protoka udaha zraka te smanjenju (splosćivanju) inspiracijskog dijela petlje protoka i volumena. Tijekom forsiranog izdisaja intratrahealni tlak postaje znatno veći od atmosferskog, zbog čega se promjer dišnih putova približava normalnom, a ekspiracijski dio petlje protoka i volumena se malo mijenja. Varijabilna intratorakalna opstrukcija gornjih dišnih putova opaža se kod tumora dušnika i diskinezije membranoznog dijela dušnika. Promjer atrija torakalnih dišnih putova uvelike je određen omjerom intratrahealnog i intrapleuralnog tlaka. Tijekom forsiranog izdisaja, kada se intrapleuralni tlak značajno poveća, premašujući tlak u dušniku, intratorakalni dišni putovi se sužavaju i razvija se njihova opstrukcija. Tijekom udisaja, tlak u dušniku neznatno premašuje negativni intrapleuralni tlak, a stupanj suženja dušnika se smanjuje.

Dakle, kod varijabilne intratorakalne opstrukcije gornjih dišnih putova dolazi do selektivnog ograničenja protoka zraka tijekom izdisaja i spljoštenja inspiratornog dijela petlje. Njegov inspiratorni dio ostaje gotovo nepromijenjen.

Kod varijabilne ekstratorakalne opstrukcije gornjih dišnih putova, selektivno ograničenje volumetrijske brzine protoka zraka opaža se uglavnom tijekom udisaja, a kod intratorakalne opstrukcije - tijekom izdisaja.

Također treba napomenuti da su u kliničkoj praksi prilično rijetki slučajevi kada sužavanje lumena gornjih dišnih putova prati spljoštenost samo inspiratornog ili samo ekspiratornog dijela petlje. Obično se ograničenje protoka zraka otkriva u obje faze disanja, iako je tijekom jedne od njih taj proces mnogo izraženiji.

[ 16 ], [ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ], [ 21 ]

Dijagnoza restriktivnih poremećaja

Restriktivne poremećaje plućne ventilacije prati ograničenje punjenja pluća zrakom zbog smanjenja respiratorne površine pluća, isključenja dijela pluća iz disanja, smanjenja elastičnih svojstava pluća i prsnog koša, kao i sposobnosti istezanja plućnog tkiva (upalni ili hemodinamski plućni edem, masivna pneumonija, pneumokonioza, pneumoskleroza itd.). Istodobno, ako se restriktivni poremećaji ne kombiniraju s gore opisanim poremećajima bronhijalne prohodnosti, otpor dišnih putova obično se ne povećava.

Glavna posljedica restriktivnih poremećaja ventilacije otkrivenih klasičnom spirografijom je gotovo proporcionalno smanjenje većine plućnih volumena i kapaciteta: RV, VC, RO _in, RO _exp, FEV, FEV1 itd. Važno je da, za razliku od opstruktivnog sindroma, smanjenje FEV1 nije popraćeno smanjenjem omjera FEV1/FVC. Ovaj pokazatelj ostaje unutar normalnog raspona ili se čak neznatno povećava zbog značajnijeg smanjenja VC.

U računalnoj spirografiji, krivulja protoka i volumena je smanjena kopija normalne krivulje, pomaknuta udesno zbog ukupnog smanjenja volumena pluća. Vršna volumenska brzina (PVR) ekspiracijskog protoka FEV1 je smanjena, iako je omjer FEV1/FVC normalan ili povećan. Zbog ograničenog širenja pluća i, sukladno tome, smanjenja njegove elastične trakcije, pokazatelji protoka (npr. PVR25-75%, MVR50%, MVR75%) u nekim slučajevima mogu biti smanjeni čak i u odsutnosti opstrukcije dišnih putova.

Najvažniji dijagnostički kriteriji za restriktivne poremećaje ventilacije, koji omogućuju njihovo pouzdano razlikovanje od opstruktivnih poremećaja, su:

1. gotovo proporcionalno smanjenje volumena i kapaciteta pluća mjerenih spirografijom, kao i pokazatelja protoka te, sukladno tome, normalan ili neznatno promijenjen oblik krivulje petlje protok-volumen, pomaknut udesno;
2. normalna ili čak povećana vrijednost Tiffeneau indeksa (FEV1/FVC);
3. Smanjenje inspiratornog rezervnog volumena (IRV ₎ gotovo je proporcionalno ekspiratornom rezervnom volumenu (ERV ₎.

Treba još jednom naglasiti da se za dijagnozu čak i "čistih" restriktivnih poremećaja ventilacije ne može oslanjati samo na smanjenje VCF-a, budući da se i ovaj pokazatelj kod teškog opstruktivnog sindroma može značajno smanjiti. Pouzdaniji diferencijalno-dijagnostički znakovi su odsutnost promjena u obliku ekspiratornog dijela krivulje protok-volumen (posebno normalne ili povećane vrijednosti FEV1/FVC), kao i proporcionalno smanjenje PO _ulaska i PO _izlaska.

[ 22 ], [ 23 ], [ 24 ]

Određivanje strukture ukupnog kapaciteta pluća (TLC)

Kao što je gore navedeno, metode klasične spirografije, kao i računalna obrada krivulje protok-volumen, omogućuju nam da steknemo predodžbu o promjenama samo pet od osam plućnih volumena i kapaciteta (VO2, ROin, ROout, VC, Evd, odnosno VT, IRV, ERV, VC i 1C), što omogućuje procjenu uglavnom stupnja opstruktivnih poremećaja plućne ventilacije. Restriktivne poremećaje moguće je pouzdano dijagnosticirati samo ako nisu kombinirani s oštećenom bronhijalnom prohodnošću, tj. u odsutnosti miješanih poremećaja plućne ventilacije. Ipak, u medicinskoj praksi najčešće se susreću takvi miješani poremećaji (na primjer, kod kroničnog opstruktivnog bronhitisa ili bronhijalne astme komplicirane emfizemom i pneumosklerozom itd.). U tim slučajevima, mehanizmi poremećaja plućne ventilacije mogu se identificirati samo analizom strukture OEL-a.

Za rješavanje ovog problema potrebno je koristiti dodatne metode za određivanje funkcionalnog rezidualnog kapaciteta (FRC) te izračunati rezidualni volumen pluća (RV) i ukupni kapacitet pluća (TLC). Budući da je FRC količina zraka koja ostaje u plućima nakon maksimalnog izdisaja, mjeri se samo neizravnim metodama (analiza plinova ili pletizmografija cijelog tijela).

Princip metoda analize plina je da se ili inertni plin helij uvodi u pluća (metoda razrjeđivanja) ili se dušik sadržan u alveolarnom zraku ispire, prisiljavajući pacijenta da udiše čisti kisik. U oba slučaja, FRC se izračunava na temelju konačne koncentracije plina (RF Schmidt, G. Thews).

Metoda razrjeđivanja helija. Poznato je da je helij inertan i bezopasan plin za tijelo, koji praktički ne prolazi kroz alveolarno-kapilarnu membranu i ne sudjeluje u izmjeni plinova.

Metoda razrjeđivanja temelji se na mjerenju koncentracije helija u zatvorenoj posudi spirometra prije i nakon miješanja plina s volumenom pluća. Zatvoreni spirometar poznatog volumena (Vsp ₎ napunjen je smjesom plinova koja se sastoji od kisika i helija. Poznati su i volumen koji zauzima helij (Vsp ₎ i njegova početna koncentracija (FHe1). Nakon mirnog izdisaja, pacijent počinje disati iz spirometra, a helij se ravnomjerno raspoređuje između volumena pluća (FRC) i volumena spirometra (Vsp ₎. Nakon nekoliko minuta, koncentracija helija u općem sustavu ("spirometar-pluća") se smanjuje (FHe2 ₎.

Metoda ispiranja dušikom. Kod ove metode spirometar se puni kisikom. Pacijent udiše u zatvoreni krug spirometra nekoliko minuta, a zatim se mjeri volumen izdahnutog zraka (plina), početni sadržaj dušika u plućima i njegov konačni sadržaj u spirometru. FRC se izračunava pomoću jednadžbe slične onoj za metodu razrjeđivanja helija.

Točnost obje gore navedene metode određivanja FRC-a (indeksa fluorescentne rezonancije) ovisi o potpunosti miješanja plinova u plućima, što se kod zdravih osoba događa unutar nekoliko minuta. Međutim, kod nekih bolesti praćenih izraženom neujednačenošću ventilacije (na primjer, kod opstruktivne plućne patologije), uravnoteženje koncentracije plina traje dugo. U tim slučajevima, mjerenje FRC-a (indeksa fluorescentne rezonancije) pomoću opisanih metoda može biti netočno. Tehnički složenija metoda pletizmografije cijelog tijela oslobođena je ovih nedostataka.

Pletizmografija cijelog tijela. Pletizmografija cijelog tijela jedna je od najinformativnijih i najsloženijih istraživačkih metoda koje se koriste u pulmologiji za određivanje volumena pluća, traheobronhijalnog otpora, elastičnih svojstava plućnog tkiva i prsnog koša te za procjenu nekih drugih parametara plućne ventilacije.

Integralni pletizmograf je hermetički zatvorena komora volumena 800 l, u kojoj se pacijent slobodno nalazi. Pacijent diše kroz pneumotahografsku cijev spojenu na crijevo otvoreno prema atmosferi. Crijevo ima ventil koji omogućuje automatsko zatvaranje protoka zraka u pravom trenutku. Posebni barometarski senzori mjere tlak u komori (Pcam) i u usnoj šupljini (Pmouth). Potonji je, sa zatvorenim ventilom crijeva, jednak intraalveolarnom tlaku. Pneumotahograf omogućuje određivanje protoka zraka (V).

Princip rada integralnog pletizmografa temelji se na Boyle-Moriostovom zakonu, prema kojem pri konstantnoj temperaturi omjer između tlaka (P) i volumena plina (V) ostaje konstantan:

P1xV1 = P2xV2, gdje je P1 početni tlak plina, V1 početni volumen plina, P2 tlak nakon promjene volumena plina, V2 volumen nakon promjene tlaka plina.

Pacijent, smješten unutar komore pletizmografa, mirno udiše i izdiše, nakon čega se (na razini FRC-a) ventil crijeva zatvara, a ispitanik pokušava "udisati" i "izdahnuti" (manevar "disanja"). Tijekom ovog manevra "disanja" mijenja se intraalveolarni tlak, a tlak u zatvorenoj komori pletizmografa mijenja se obrnuto proporcionalno. Tijekom pokušaja "udisa" sa zatvorenim ventilom, volumen prsnog koša se povećava, što dovodi, s jedne strane, do smanjenja intraalveolarnog tlaka, a s druge strane do odgovarajućeg povećanja tlaka u komori pletizmografa (Pcam ₎. Suprotno tome, tijekom pokušaja "izdisaja", alveolarni tlak se povećava, a volumen prsnog koša i tlak u komori se smanjuju.

Dakle, metoda pletizmografije cijelog tijela omogućuje izračunavanje intratorakalnog volumena plina (ITG) s visokom točnošću, koji kod zdravih osoba prilično točno odgovara vrijednosti funkcionalnog rezidualnog kapaciteta pluća (FRC ili CS); razlika između ITG-a i FRC-a obično ne prelazi 200 ml. Međutim, treba imati na umu da u slučaju oštećene bronhijalne prohodnosti i nekih drugih patoloških stanja, ITG može značajno premašiti vrijednost pravog FRC-a zbog povećanja broja neventiliranih i slabo ventiliranih alveola. U tim slučajevima preporučljivo je provesti kombiniranu studiju korištenjem metoda analize plina metodom pletizmografije cijelog tijela. Usput, razlika između ITG-a i FRC-a jedan je od važnih pokazatelja neujednačene ventilacije pluća.

Interpretacija rezultata

Glavni kriterij za prisutnost restriktivnih poremećaja plućne ventilacije je značajno smanjenje OLC-a. Kod "čiste" restrikcije (bez kombinacije s bronhijalnom opstrukcijom), struktura OLC-a se ne mijenja značajno ili je uočeno određeno smanjenje omjera OLC/OLC. Ako se restriktivni poremećaji javljaju na pozadini poremećaja bronhijalne prohodnosti (mješoviti tip poremećaja ventilacije), uz izrazito smanjenje OLC-a, uočava se značajna promjena u njegovoj strukturi, karakteristična za bronhoopstruktivni sindrom: povećanje OLC/OLC (više od 35%) i FRC/OLC (više od 50%). Kod obje vrste restriktivnih poremećaja, VC je značajno smanjen.

Dakle, analiza strukture VC-a omogućuje razlikovanje sve tri varijante poremećaja ventilacije (opstruktivne, restriktivne i miješane), dok procjena samo spirografskih pokazatelja ne omogućuje pouzdano razlikovanje miješane varijante od opstruktivne, popraćene smanjenjem VC-a).

Glavni kriterij opstruktivnog sindroma je promjena u strukturi OEL-a, posebno povećanje OEL/OEL (više od 35%) i FRC/OEL (više od 50%). Za "čiste" restriktivne poremećaje (bez kombinacije s opstrukcijom) najtipičnije je smanjenje OEL-a bez promjene njegove strukture. Mješoviti tip poremećaja ventilacije karakterizira značajno smanjenje OEL-a i povećanje omjera OEL/OEL i FRC/OEL.

[ 25 ], [ 26 ], [ 27 ], [ 28 ], [ 29 ], [ 30 ]

Određivanje neravnomjerne ventilacije pluća

Kod zdrave osobe postoji određena fiziološka neujednačenost u ventilaciji različitih dijelova pluća, uzrokovana razlikama u mehaničkim svojstvima dišnih putova i plućnog tkiva, kao i prisutnošću tzv. vertikalnog gradijenta pleuralnog tlaka. Ako je pacijent u vertikalnom položaju, na kraju izdisaja, pleuralni tlak u gornjim dijelovima pluća je negativniji nego u donjim (bazalnim) dijelovima. Razlika može doseći 8 cm vodenog stupca. Stoga se prije početka sljedećeg udisaja alveole vrha pluća više rastežu od alveola donjih bazalnih dijelova. U tom smislu, tijekom udisaja, veći volumen zraka ulazi u alveole bazalnih dijelova.

Alveole donjih bazalnih dijelova pluća normalno se bolje ventiliraju od apikalnih područja, što je povezano s prisutnošću vertikalnog gradijenta intrapleuralnog tlaka. Međutim, normalno takva neravnomjerna ventilacija nije popraćena primjetnim poremećajem izmjene plinova, budući da je protok krvi u plućima također neravnomjeran: bazalni dijelovi su bolje perfundirani od apikalnih.

Kod nekih respiratornih bolesti, stupanj neujednačenosti ventilacije može se značajno povećati. Najčešći uzroci takve patološke neujednačenosti ventilacije su:

• Bolesti praćene neravnomjernim povećanjem otpora dišnih putova (kronični bronhitis, bronhijalna astma).
• Bolesti s nejednakom regionalnom elastičnošću plućnog tkiva (plućni emfizem, pneumoskleroza).
• Upala plućnog tkiva (fokalna pneumonija).
• Bolesti i sindromi kombinirani s lokalnim ograničenjem alveolarne ekspanzije (restriktivne) - eksudativni pleuritis, hidrotoraks, pneumoskleroza itd.

Često se kombiniraju različiti uzroci. Na primjer, kod kroničnog opstruktivnog bronhitisa kompliciranog emfizemom i pneumosklerozom razvijaju se regionalni poremećaji bronhijalne prohodnosti i elastičnosti plućnog tkiva.

Kod neravnomjerne ventilacije, fiziološki mrtvi prostor značajno se povećava, izmjena plinova u kojem se ne događa ili je oslabljena. To je jedan od razloga za razvoj respiratornog zatajenja.

Za procjenu neujednačenosti plućne ventilacije najčešće se koriste metode analize plina i barometrijske metode. Dakle, opća predodžba o neujednačenosti plućne ventilacije može se dobiti, na primjer, analizom krivulja miješanja (razrjeđivanja) helija ili ispiranja dušika, koje se koriste za mjerenje FRC-a.

Kod zdravih osoba helij se miješa s alveolarnim zrakom ili ispire dušik iz njega unutar tri minute. U slučaju bronhijalne opstrukcije, broj (volumen) slabo ventiliranih alveola naglo se povećava, zbog čega se vrijeme miješanja (ili ispiranja) značajno povećava (do 10-15 minuta), što je pokazatelj neravnomjerne plućne ventilacije.

Točniji podaci mogu se dobiti korištenjem testa ispiranja dušika jednim udahom. Pacijent izdiše što je više moguće, a zatim što dublje udiše čisti kisik. Zatim polako izdiše u zatvoreni sustav spirografa opremljenog uređajem za određivanje koncentracije dušika (azotograf). Tijekom izdisaja kontinuirano se mjeri volumen izdahnute plinske smjese i određuje se promjenjiva koncentracija dušika u izdahnutoj plinskoj smjesi koja sadrži alveolarni dušik.

Krivulja ispiranja dušika sastoji se od 4 faze. Na samom početku izdisaja, zrak iz gornjih dišnih putova ulazi u spirograf, 100% se sastoji od kisika koji ih je ispunio tijekom prethodnog udisaja. Sadržaj dušika u ovom dijelu izdahnutog plina je nula.

Drugu fazu karakterizira nagli porast koncentracije dušika, što je uzrokovano ispiranjem ovog plina iz anatomskog mrtvog prostora.

Tijekom duge treće faze bilježi se koncentracija dušika u alveolarnom zraku. Kod zdravih osoba ova faza krivulje je ravna - u obliku visoravni (alveolarni plato). U prisutnosti neujednačene ventilacije tijekom ove faze, koncentracija dušika se povećava zbog ispiranja plina iz slabo ventiliranih alveola, koje se posljednje prazne. Dakle, što je veći porast krivulje ispiranja dušika na kraju treće faze, to je izraženija neujednačenost plućne ventilacije.

Četvrta faza krivulje ispiranja dušika povezana je s ekspiratornim zatvaranjem malih dišnih putova bazalnih dijelova pluća i protokom zraka pretežno iz apikalnih dijelova pluća, u kojima alveolarni zrak sadrži dušik veće koncentracije.

[ 31 ], [ 32 ], [ 33 ], [ 34 ], [ 35 ], [ 36 ]

Procjena omjera ventilacije i perfuzije

Izmjena plinova u plućima ovisi ne samo o razini opće ventilacije i stupnju njezine neujednačenosti u različitim dijelovima organa, već i o omjeru ventilacije i perfuzije na razini alveola. Stoga je vrijednost omjera ventilacije i perfuzije (VPR) jedna od najvažnijih funkcionalnih karakteristika dišnih organa, koja u konačnici određuje razinu izmjene plinova.

Normalno, VPO za pluća u cjelini iznosi 0,8-1,0. Kada se VPO smanji ispod 1,0, perfuzija slabo ventiliranih područja pluća dovodi do hipoksemije (smanjena oksigenacija arterijske krvi). Povećanje VPO veće od 1,0 opaža se uz očuvanu ili prekomjernu ventilaciju područja čija je perfuzija značajno smanjena, što može dovesti do poremećenog uklanjanja CO2 - hiperkapnije.

Razlozi za kršenje VPO-a:

1. Sve bolesti i sindromi koji uzrokuju neravnomjernu ventilaciju pluća.
2. Prisutnost anatomskih i fizioloških šantova.
3. Tromboembolija malih grana plućne arterije.
4. Poremećaji mikrocirkulacije i stvaranje tromba u žilama plućne cirkulacije.

Kapnografija. Predloženo je nekoliko metoda za otkrivanje kršenja VPO-a, od kojih je jedna od najjednostavnijih i najpristupačnijih metoda kapnografije. Temelji se na kontinuiranom bilježenju sadržaja CO2 u smjesi izdahnutih plinova pomoću posebnih analizatora plina. Ovi uređaji mjere apsorpciju infracrvenih zraka ugljikovim dioksidom, propuštenim kroz kivetu s izdahnutim plinom.

Prilikom analize kapnograma obično se izračunavaju tri pokazatelja:

1. nagib krivulje alveolarne faze (segment BC),
2. vrijednost koncentracije CO2 na kraju izdisaja (u točki C),
3. omjer funkcionalnog mrtvog prostora (FDS) i disajnog volumena (TV) - FDS/TV.

[ 37 ], [ 38 ], [ 39 ], [ 40 ], [ 41 ], [ 42 ]

Određivanje difuzije plina

Difuzija plinova kroz alveolarno-kapilarnu membranu podliježe Fickovom zakonu, prema kojem je brzina difuzije izravno proporcionalna:

1. gradijent parcijalnog tlaka plinova (O2 i CO2) s obje strane membrane (P1 - P2) i
2. difuzijski kapacitet alveolarno-karilarne membrane (Dm):

VG = Dm x (P1 - P2), gdje je VG brzina prijenosa plina (C) kroz alveolarno-kapilarnu membranu, Dm je difuzijski kapacitet membrane, P1 - P2 je gradijent parcijalnog tlaka plinova s obje strane membrane.

Za izračun difuzijskog kapaciteta pluća za kisik potrebno je izmjeriti apsorpciju 62 (VO2 ₎ i prosječni gradijent parcijalnog tlaka O2 _. Vrijednosti VO2 _mjere se pomoću spirografa otvorenog ili zatvorenog tipa. Za određivanje gradijenta parcijalnog tlaka kisika (P1 - P2) koriste se složenije metode analize plina _, budući _{da je u kliničkim uvjetima teško izmjeriti parcijalni tlak O2u} plućnim kapilarama.

Definicija difuzijskog kapaciteta pluća češće se koristi za O2 _, ali za ugljikov monoksid (CO). Budući da se CO veže na hemoglobin 200 puta aktivnije od kisika, njegova koncentracija u krvi plućnih kapilara može se zanemariti. Tada je za određivanje DlCO dovoljno izmjeriti brzinu prolaska CO kroz alveolarno-kapilarnu membranu i tlak plina u alveolarnom zraku.

Metoda jednog udaha najčešće se koristi u klinici. Ispitanik udiše smjesu plinova s malim sadržajem CO i helija, te na vrhuncu dubokog udaha zadržava dah 10 sekundi. Nakon toga, sastav izdahnutog plina određuje se mjerenjem koncentracije CO i helija te se izračunava difuzijski kapacitet pluća za CO.

Normalno, DlCO2, normaliziran na površinu tijela, iznosi 18 ml/min/mm Hg/m2. Difuzijski kapacitet pluća za kisik (DlO2) izračunava se množenjem DlCO2 s koeficijentom 1,23.

Najčešće bolesti koje uzrokuju smanjenje difuzijskog kapaciteta pluća su sljedeće.

• Plućni emfizem (zbog smanjenja površine alveolarno-kapilarnog kontakta i volumena kapilarne krvi).
• Bolesti i sindromi praćeni difuznim oštećenjem plućnog parenhima i zadebljanjem alveolarno-kapilarne membrane (masivna pneumonija, upalni ili hemodinamski plućni edem, difuzna pneumoskleroza, alveolitis, pneumokonioza, cistična fibroza itd.).
• Bolesti praćene oštećenjem kapilarnog sloja pluća (vaskulitis, embolija malih grana plućne arterije itd.).

Za ispravnu interpretaciju promjena difuzijskog kapaciteta pluća potrebno je uzeti u obzir hematokritni indeks. Povećanje hematokrita kod policitemije i sekundarne eritrocitoze prati povećanje, a njegovo smanjenje kod anemije - smanjenje difuzijskog kapaciteta pluća.

[ 43 ], [ 44 ]

Mjerenje otpora dišnih putova

Mjerenje otpora dišnih putova dijagnostički je važan parametar plućne ventilacije. Tijekom udisaja, zrak se kreće kroz dišne putove pod djelovanjem gradijenta tlaka između usne šupljine i alveola. Tijekom udisaja, širenje prsnog koša dovodi do smanjenja vitripleuralnog i, prema tome, intraalveolarnog tlaka, koji postaje niži od tlaka u usnoj šupljini (atmosferskog). Kao rezultat toga, protok zraka usmjerava se u pluća. Tijekom izdisaja, djelovanje elastične trakcije pluća i prsnog koša usmjereno je na povećanje intraalveolarnog tlaka, koji postaje viši od tlaka u usnoj šupljini, što rezultira obrnutim protokom zraka. Dakle, gradijent tlaka (∆P) glavna je sila koja osigurava prijenos zraka kroz dišne putove.

Drugi faktor koji određuje veličinu protoka plina kroz dišne putove je aerodinamički otpor (Raw), koji pak ovisi o zračnosti i duljini dišnih putova, kao i o viskoznosti plina.

Veličina volumetrijske brzine strujanja zraka podliježe Poiseuilleovom zakonu: V = ∆P / Raw, gdje je

• V - volumetrijska brzina laminarnog strujanja zraka;
• ∆P - gradijent tlaka u usnoj šupljini i alveolama;
• Sirovo - aerodinamički otpor dišnih putova.

Iz toga slijedi da je za izračun aerodinamičkog otpora dišnih putova potrebno istovremeno izmjeriti razliku između tlaka u usnoj šupljini u alveolama (∆P), kao i volumetrijski protok zraka.

Postoji nekoliko metoda za određivanje sirovine na temelju ovog načela:

• metoda pletizmografije cijelog tijela;
• metoda blokiranja protoka zraka.

Određivanje plinova u krvi i acidobazne ravnoteže

Glavna metoda za dijagnosticiranje akutnog respiratornog zatajenja je proučavanje plinova u arterijskoj krvi, što uključuje mjerenje PaO2, PaCO2 i pH. Također je moguće mjeriti zasićenost hemoglobina kisikom (saturacija kisikom) i neke druge parametre, posebno sadržaj puferskih baza (BB), standardnog bikarbonata (SB) i vrijednost viška (deficita) baza (BE).

Pokazatelji PaO2 i PaCO2 najtočnije karakteriziraju sposobnost pluća da zasiti krv kisikom (oksigenacija) i ukloni ugljikov dioksid (ventilacija). Potonju funkciju također određuju pH i BE vrijednosti.

Za određivanje sastava plinova u krvi kod pacijenata s akutnim respiratornim zatajenjem na jedinicama intenzivnog liječenja koristi se složena invazivna tehnika za dobivanje arterijske krvi punkcijom velike arterije. Radijalna arterija se punktira češće, budući da je rizik od komplikacija manji. Ruka ima dobar kolateralni protok krvi, koji provodi ulnarna arterija. Stoga, čak i ako je radijalna arterija oštećena tijekom punkcije ili upotrebe arterijskog katetera, opskrba krvlju u ruci se održava.

Indikacije za punkciju radijalne arterije i ugradnju arterijskog katetera su:

• potreba za čestim mjerenjem sastava plinova arterijske krvi;
• teška hemodinamska nestabilnost na pozadini akutnog respiratornog zatajenja i potreba za stalnim praćenjem hemodinamskih parametara.

Negativan Allenov test je kontraindikacija za postavljanje katetera. Za izvođenje testa, ulnarna i radijalna arterija se komprimiraju prstima kako bi se isključio arterijski protok krvi; ruka nakon nekog vremena problijedi. Nakon toga, ulnarna arterija se otpušta, dok se radijalna nastavlja komprimirati. Obično se boja ruke brzo vraća (unutar 5 sekundi). Ako se to ne dogodi, ruka ostaje blijeda, dijagnosticira se okluzija ulnerne arterije, rezultat testa se smatra negativnim i punkcija radijalne arterije se ne izvodi.

Ako je rezultat testa pozitivan, pacijentu se imobilizira dlan i podlaktica. Nakon pripreme kirurškog polja u distalnim dijelovima radijalne arterije, palpira se puls na radijalnoj arteriji, na tom mjestu se daje anestezija i arterija se punktira pod kutom od 45°. Kateter se uvodi prema gore dok se u igli ne pojavi krv. Igla se vadi, a kateter ostaje u arteriji. Kako bi se spriječilo prekomjerno krvarenje, proksimalni dio radijalne arterije pritišće se prstom 5 minuta. Kateter se fiksira na kožu svilenim šavovima i prekriva sterilnim zavojem.

Komplikacije (krvarenje, začepljenje arterije trombom i infekcija) tijekom postavljanja katetera su relativno rijetke.

Poželjnije je uzimati krv za testiranje u staklenu štrcaljku nego u plastičnu. Važno je da uzorak krvi ne dođe u kontakt s okolnim zrakom, tj. prikupljanje i transport krvi treba provoditi u anaerobnim uvjetima. Inače, ulazak okolnog zraka u uzorak krvi dovodi do određivanja razine PaO2.

Određivanje plinova u krvi treba provesti najkasnije 10 minuta nakon vađenja arterijske krvi. Inače, tekući metabolički procesi u uzorku krvi (pokrenuti uglavnom aktivnošću leukocita) značajno mijenjaju rezultate određivanja plinova u krvi, smanjujući razinu PaO2 i pH, te povećavajući PaCO2. Posebno izražene promjene uočavaju se kod leukemije i kod izražene leukocitoze.

[ 45 ], [ 46 ], [ 47 ]

Metode za procjenu acidobazne ravnoteže

Mjerenje pH krvi

PH vrijednost krvne plazme može se odrediti na dva načina:

• Indikatorska metoda temelji se na svojstvu nekih slabih kiselina ili baza koje se koriste kao indikatori da disociraju pri određenim pH vrijednostima, čime mijenjaju boju.
• Metoda pH-metrije omogućuje točnije i brže određivanje koncentracije vodikovih iona pomoću posebnih polarografskih elektroda, na čijoj se površini, kada se urone u otopinu, stvara potencijalna razlika, ovisno o pH vrijednosti proučavanog medija.

Jedna od elektroda je aktivna ili mjerna, izrađena od plemenitog metala (platine ili zlata). Druga (referentna) služi kao usporedna elektroda. Platinska elektroda je odvojena od ostatka sustava staklenom membranom propusnom samo za vodikove ione (H ⁺ ). Unutra je elektroda ispunjena puferskom otopinom.

Elektrode su uronjene u otopinu koja se proučava (npr. krv) i polarizirane izvorom struje. Kao rezultat toga, u zatvorenom električnom krugu nastaje struja. Budući da je platinasta (aktivna) elektroda dodatno odvojena od otopine elektrolita staklenom membranom propusnom samo za H ⁺ ione, tlak na obje površine ove membrane proporcionalan je pH vrijednosti krvi.

Najčešće se acidobazna ravnoteža procjenjuje Astrupovom metodom na microAstrup uređaju. Određuju se indeksi BB, BE i PaCO2. Dva dijela arterijske krvi koja se ispituje dovode se u ravnotežu s dvije smjese plinova poznatog sastava, koje se razlikuju po parcijalnom tlaku CO2. U svakom dijelu krvi mjeri se pH. Vrijednosti pH i PaCO2 u svakom dijelu krvi prikazuju se kao dvije točke na nomogramu. Kroz dvije točke označene na nomogramu povlači se pravac dok se ne siječe sa standardnim grafovima BB i BE, te se određuju stvarne vrijednosti tih indeksa. Zatim se mjeri pH krvi koja se ispituje i na dobivenom pravcu nalazi se točka koja odgovara toj izmjerenoj pH vrijednosti. Stvarni tlak CO2 u krvi (PaCO2) određuje se projekcijom ove točke na ordinatnu os.

Izravno mjerenje tlaka CO2 (PaCO2)

Posljednjih godina, modifikacija polarografskih elektroda namijenjenih mjerenju pH vrijednosti koristi se za izravno mjerenje PaCO2 u malom volumenu. Obje elektrode (aktivna i referentna) uronjene su u otopinu elektrolita, koja je od krvi odvojena drugom membranom propusnom samo za plinove, ali ne i za vodikove ione. Molekule CO2, difundirajući kroz ovu membranu iz krvi, mijenjaju pH otopine. Kao što je gore rečeno, aktivna elektroda je dodatno odvojena od otopine NaHCO3 staklenom membranom propusnom samo za H ⁺ ione. Nakon uranjanja elektroda u ispitivanu otopinu (na primjer, krv), tlak na obje površine ove membrane proporcionalan je pH vrijednosti elektrolita (NaHCO3). Zauzvrat, pH otopine NaHCO3 ovisi o koncentraciji CO2 u krvi. Dakle, tlak u krugu proporcionalan je PaCO2 u krvi.

Polarografska metoda se također koristi za određivanje PaO2 u arterijskoj krvi.

[ 48 ], [ 49 ], [ 50 ]

Određivanje BE na temelju izravnog mjerenja pH i PaCO2

Izravno određivanje pH i PaCO2 krvi omogućuje značajno pojednostavljenje metode određivanja trećeg pokazatelja acidobazne ravnoteže - viška baza (BE). Posljednji pokazatelj može se odrediti pomoću posebnih nomograma. Nakon izravnog mjerenja pH i PaCO2, stvarne vrijednosti tih pokazatelja ucrtavaju se na odgovarajuće skale nomograma. Točke su povezane ravnom linijom i nastavljaju se sve dok se ne sijeku s BE skalom.

Ova metoda određivanja glavnih pokazatelja acidobazne ravnoteže ne zahtijeva uravnoteženje krvi smjesom plinova, kao kod korištenja klasične Astrupove metode.

Interpretacija rezultata

Parcijalni tlak O2 i CO2 u arterijskoj krvi

Vrijednosti PaO2 i PaCO2 služe kao glavni objektivni pokazatelji respiratornog zatajenja. Kod zdrave odrasle osobe koja udiše zrak u prostoriji s koncentracijom kisika od 21% (FiO2 ₌ 0,21) i normalnim atmosferskim tlakom (760 mm Hg), PaO2 iznosi 90-95 mm Hg. S promjenom barometarskog tlaka, temperature okoline i nekih drugih uvjeta, PaO2 kod zdrave osobe može doseći 80 mm Hg.

Niže vrijednosti PaO2 (manje od 80 mm Hg) mogu se smatrati početnom manifestacijom hipoksemije, posebno na pozadini akutnog ili kroničnog oštećenja pluća, prsnog koša, dišnih mišića ili središnje regulacije disanja. Smanjenje PaO2 na 70 mm Hg u većini slučajeva ukazuje na kompenzirano respiratorno zatajenje i obično je popraćeno kliničkim znakovima smanjenog funkcionalnog kapaciteta vanjskog dišnog sustava:

• blaga tahikardija;
• kratkoća daha, respiratorna nelagoda, koja se javlja uglavnom tijekom fizičkog napora, iako u mirovanju brzina disanja ne prelazi 20-22 u minuti;
• značajno smanjenje tolerancije na vježbanje;
• sudjelovanje u disanju pomoćnih respiratornih mišića itd.

Na prvi pogled, ovi kriteriji arterijske hipoksemije proturječe definiciji respiratornog zatajenja E. Campbella: "respiratorno zatajenje karakterizira smanjenje PaO2 ispod 60 mm Hg...". Međutim, kao što je već navedeno, ova definicija odnosi se na dekompenzirano respiratorno zatajenje, koje se manifestira velikim brojem kliničkih i instrumentalnih znakova. Doista, smanjenje PaO2 ispod 60 mm Hg, u pravilu, ukazuje na teško dekompenzirano respiratorno zatajenje, a prati ga dispneja u mirovanju, povećanje broja respiratornih pokreta na 24 - 30 u minuti, cijanoza, tahikardija, značajan pritisak respiratornih mišića itd. Neurološki poremećaji i znakovi hipoksije drugih organa obično se razvijaju s PaO2 ispod 40-45 mm Hg.

PaO2 od 80 do 61 mm Hg, posebno na pozadini akutnog ili kroničnog oštećenja pluća i vanjskog dišnog sustava, treba smatrati početnom manifestacijom arterijske hipoksemije. U većini slučajeva ukazuje na nastanak blagog kompenziranog respiratornog zatajenja. Smanjenje PaO2 _ispod 60 mm Hg ukazuje na umjereno ili teško prekompenzirano respiratorno zatajenje, čije su kliničke manifestacije jasno izražene.

Normalno, tlak CO2 u arterijskoj krvi (PaCO2 ₎ iznosi 35-45 mm Hg. Hiperkapija se dijagnosticira kada se PaCO2 poveća iznad 45 mm Hg. Vrijednosti PaCO2 iznad 50 mm Hg obično odgovaraju kliničkoj slici teškog ventilacijskog (ili miješanog) respiratornog zatajenja, a iznad 60 mm Hg indikacija su za mehaničku ventilaciju usmjerenu na obnavljanje minutnog respiratornog volumena.

Dijagnoza različitih oblika respiratornog zatajenja (ventilatornog, parenhimatoznog itd.) temelji se na rezultatima sveobuhvatnog pregleda pacijenata - kliničkoj slici bolesti, rezultatima određivanja funkcije vanjskog disanja, rendgenskom snimkom prsnog koša, laboratorijskim pretragama, uključujući procjenu sastava plinova u krvi.

_{Neke značajke promjene PaO2} i PaCO2 _kod ventilacijskog i parenhimskog respiratornog zatajenja već su gore navedene. Podsjetimo se da je ventilacijsko respiratorno zatajenje, kod kojeg je proces oslobađanja CO2 _iz tijela prvenstveno poremećen u plućima, karakterizirano hiperkapnijom (PaCO2 _veći od 45-50 mm Hg), često praćenom kompenziranom ili dekompenziranom respiratornom acidozom. Istodobno, progresivna hipoventilacija alveola prirodno dovodi do smanjenja oksigenacije alveolarnog zraka i tlaka O2 _u arterijskoj krvi (PaO2 ₎, što rezultira hipoksemijom. Dakle, detaljnu sliku ventilacijskog respiratornog zatajenja prate i hiperkapnija i rastuća hipoksemija.

Rane faze parenhimskog respiratornog zatajenja karakterizira smanjenje PaO2 ₍ hipoksemija), u većini slučajeva u kombinaciji s izraženom hiperventilacijom alveola (tahipneja) i rezultirajućom hipokapnijom i respiratornom alkalozom. Ako se ovo stanje ne može ublažiti, postupno se pojavljuju znakovi progresivnog ukupnog smanjenja ventilacije, minutnog respiratornog volumena i hiperkapnije (PaCO2 _veći od 45-50 mm Hg). To ukazuje na dodavanje ventilacijskog respiratornog zatajenja uzrokovanog umorom respiratornih mišića, teškom opstrukcijom dišnih putova ili kritičnim padom volumena funkcionalnih alveola. Dakle, kasnije faze parenhimskog respiratornog zatajenja karakterizira progresivno smanjenje PaO2 ₍ hipoksemija) u kombinaciji s hiperkapnijom.

Ovisno o individualnim karakteristikama razvoja bolesti i prevlasti određenih patofizioloških mehanizama respiratornog zatajenja, moguće su i druge kombinacije hipoksemije i hiperkapnije, koje su opisane u sljedećim poglavljima.

Neravnoteža kiselinsko-bazne ravnoteže

U većini slučajeva, za točnu dijagnozu respiratorne i nerespiratorne acidoze i alkaloze, kao i za procjenu stupnja kompenzacije ovih poremećaja, dovoljno je odrediti pH krvi, pCO2, BE i SB.

Tijekom razdoblja dekompenzacije opaža se smanjenje pH krvi, a kod alkaloze se kiselinsko-bazna ravnoteža određuje prilično jednostavno: kod kiselosti je povećana. Također je lako odrediti respiratorne i nerespiratorne tipove ovih poremećaja laboratorijskim pokazateljima: promjene pCO ₂ i BE u svakom od ova dva tipa su u različitim smjerovima.

Situacija je složenija s procjenom parametara acidobazne ravnoteže tijekom razdoblja kompenzacije njezinih poremećaja, kada pH krvi nije promijenjen. Dakle, smanjenje pCO2 _i BE može se primijetiti i kod nerespiratorne (metaboličke) acidoze i kod respiratorne alkaloze. U tim slučajevima pomaže procjena opće kliničke situacije, koja nam omogućuje da shvatimo jesu li odgovarajuće promjene pCO2 _ili BE primarne ili sekundarne (kompenzacijske).

Kompenzirana respiratorna alkaloza karakterizirana je primarnim porastom PaCO2, što je u biti uzrok ovog poremećaja acidobazne ravnoteže; u tim slučajevima odgovarajuće promjene BE su sekundarne, tj. odražavaju uključivanje različitih kompenzacijskih mehanizama usmjerenih na smanjenje koncentracije baza. Naprotiv, kod kompenzirane metaboličke acidoze promjene BE su primarne, a pomaci pCO2 odražavaju kompenzacijsku hiperventilaciju pluća (ako je moguće).

Dakle, usporedba parametara acidobazne neravnoteže s kliničkom slikom bolesti u većini slučajeva omogućuje prilično pouzdanu dijagnozu prirode tih neravnoteža čak i tijekom razdoblja njihove kompenzacije. Procjena promjena u sastavu elektrolita u krvi također može pomoći u postavljanju ispravne dijagnoze u tim slučajevima. Hipernatremija (ili normalna koncentracija Na ⁺ ) i hiperkalemija često se opažaju kod respiratorne i metaboličke acidoze, dok se hipo- (ili normo)natremija i hipokalemija opažaju kod respiratorne alkaloze.

Pulsna oksimetrija

Opskrba perifernih organa i tkiva kisikom ne ovisi samo o apsolutnim vrijednostima tlaka D2 _u arterijskoj krvi, već i o sposobnosti hemoglobina da veže kisik u plućima i oslobađa ga u tkivima. Ta je sposobnost opisana S-oblikovanim oblikom krivulje disocijacije oksihemoglobina. Biološko značenje ovog oblika krivulje disocijacije jest da područje visokih vrijednosti tlaka O2 odgovara horizontalnom dijelu ove krivulje. Stoga, čak i uz fluktuacije tlaka kisika u arterijskoj krvi od 95 do 60-70 mm Hg, zasićenost hemoglobina kisikom (SaO2 ₎ ostaje na dovoljno visokoj razini. Dakle, kod zdrave mlade osobe s PaO2 ₌ 95 mm Hg, zasićenost hemoglobina kisikom iznosi 97%, a s PaO2 ₌ 60 mm Hg - 90%. Strmi nagib srednjeg dijela krivulje disocijacije oksihemoglobina ukazuje na vrlo povoljne uvjete za oslobađanje kisika u tkivima.

Pod utjecajem određenih čimbenika (povišena temperatura, hiperkapnija, acidoza), krivulja disocijacije pomiče se udesno, što ukazuje na smanjenje afiniteta hemoglobina za kisik i mogućnost njegovog lakšeg oslobađanja u tkivima. Slika pokazuje da je u tim slučajevima potrebno više PaO2 kako bi se zasićenost hemoglobina kisikom održala na istoj _razini.

Pomak krivulje disocijacije oksihemoglobina ulijevo ukazuje na povećani afinitet hemoglobina za O2 _i njegovo niže oslobađanje u tkiva. Takav pomak nastaje pod utjecajem hipokapnije, alkaloze i nižih temperatura. U tim slučajevima, visoka zasićenost hemoglobina kisikom održava se čak i pri nižim vrijednostima PaO2 _.

Dakle, vrijednost zasićenosti hemoglobina kisikom kod respiratornog zatajenja dobiva neovisnu vrijednost za karakterizaciju opskrbe perifernih tkiva kisikom. Najčešća neinvazivna metoda za određivanje ovog pokazatelja je pulsna oksimetrija.

Moderni pulsni oksimetri sadrže mikroprocesor spojen na senzor koji sadrži svjetleću diodu i senzor osjetljiv na svjetlost smješten nasuprot svjetleće diode. Obično se koriste dvije valne duljine zračenja: 660 nm (crveno svjetlo) i 940 nm (infracrveno). Zasićenost kisikom određuje se apsorpcijom crvene i infracrvene svjetlosti reduciranim hemoglobinom (Hb) i oksihemoglobinom (HbJ2 ₎. Rezultat se prikazuje kao SaO2 (zasićenost dobivena pulsnom oksimetrijom).

Normalno, zasićenost kisikom prelazi 90%. Ovaj pokazatelj se smanjuje s hipoksemijom i smanjenjem PaO2 _ispod 60 mm Hg.

Prilikom procjene rezultata pulsne oksimetrije treba imati na umu prilično veliku pogrešku metode, koja doseže ±4-5%. Također treba imati na umu da rezultati indirektnog određivanja zasićenosti kisikom ovise o mnogim drugim čimbenicima. Na primjer, o prisutnosti laka za nokte na noktima ispitanika. Lak apsorbira dio anodnog zračenja valne duljine 660 nm, čime se podcjenjuju vrijednosti SaO2 _indikatora.

Na očitanja pulsnog oksimetra utječe pomak krivulje disocijacije hemoglobina, koji se javlja pod utjecajem različitih čimbenika (temperatura, pH krvi, razina PaCO2), pigmentacija kože, anemija s razinom hemoglobina ispod 50-60 g/l itd. Na primjer, male fluktuacije pH dovode do značajnih promjena pokazatelja SaO2; kod alkaloze (na primjer, respiratorne, razvijene na pozadini hiperventilacije), SaO2 je precijenjen, a kod acidoze podcijenjen.

Osim toga, ova tehnika ne dopušta pojavu u perifernoj krvi patoloških tipova hemoglobina - karboksihemoglobina i methemoglobina, koji apsorbiraju svjetlost iste valne duljine kao i oksihemoglobin, što dovodi do precjenjivanja vrijednosti SaO2.

Ipak, pulsna oksimetrija se trenutno široko koristi u kliničkoj praksi, posebno na odjelima intenzivne njege i reanimacije za jednostavno, indikativno dinamičko praćenje stanja zasićenosti hemoglobina kisikom.

Evaluacija hemodinamskih parametara

Za potpunu analizu kliničke situacije kod akutnog respiratornog zatajenja potrebno je dinamički odrediti niz hemodinamskih parametara:

• krvni tlak;
• otkucaji srca (HR);
• centralni venski tlak (CVP);
• tlak u plućnoj arteriji (PAWP);
• srčani izlaz;
• EKG praćenje (uključujući i za pravovremeno otkrivanje aritmija).

Mnogi od ovih parametara (krvni tlak, srčani ritam, SaO2, EKG itd.) mogu se odrediti korištenjem moderne opreme za praćenje na odjelima intenzivne njege i reanimacije. Kod teško bolesnih pacijenata preporučljivo je kateterizirati desno srce ugradnjom privremenog plutajućeg intrakardijalnog katetera za određivanje CVP-a i PAOP-a.

[ 51 ], [ 52 ], [ 53 ], [ 54 ], [ 55 ], [ 56 ]