Общая емкость легких: Исследование функции внешнего дыхания. Часть 1

Функция внешнего дыхания. Спирометрия. Спирография Нижний Новгород.

Оценка функции внешнего дыхания играет большую роль в диагностике большого количества заболеваний легких и бронхов, позволяя обнаружить патологические изменения еще до появления их первых признаков и определить их динамику на протяжении всего периода лечения. С этой целью используются разные методы, но одним из наиболее информативных и безопасных является спирография (спирометрия).

Что такое спирография

Спирография (спирометрия) представляет собой диагностический метод исследования функции внешнего дыхания и является главным способом оценки функционального состояния легких и бронхов. Она широко применяется в пульмонологии и терапии, поскольку позволяет установить:

  • Исследование объемов легких:
    • дыхательный объем легких (ДО) — объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха
    • резервный объем вдоха и выдоха (РОвд, РОвыд) — объем воздуха, который можно вдохнуть (выдохнуть) после обычного вдоха (выдоха)
    • емкость вдоха (ЕВ) — количество воздуха, вдыхаемого после полного выдоха
    • жизненная емкость легких (ЖЕЛ) — предельный объем воздуха, который человек может спокойно выдохнуть после глубокого вдоха
    • частоту дыхания(ЧД) — количество совершаемых за минуту дыхательных движений
  • Исследование проходимости бронхов:
    • форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ) — объем выдыхаемого воздуха при максимально полном и быстром выдохе после выполнения максимально глубокого вдоха
    • объем форсированного выдоха за 1, 3, 6 сек (ОФВ1, ОФВ3, ОФВ6) — максимальный объем воздуха, который человек может выдохнуть за первую (3-ю, 6-ю) секунду маневра ФЖЕЛ
    • максимальная объемная скорость на выдохе (МОС25, МОС50, МОС75)– отражает проходимость на уровне мелких, средних и крупных бронхов
    • пиковая объемная скорость выдоха (ПСВ) 
    • индекс Тиффно

Что позволяет обнаружить спирометрия

Таким образом, спирометрия дает большое количество информации об особенностях функционирования органов дыхания пациента, что позволяет не только обнаружить признаки патологических изменений, но и разработать наиболее эффективную тактику лечения.

В результате процедуры удается обнаружить:
  • ряд заболеваний дыхательной системы
  • признаки бронхиальной астмы и хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ)
  • степень тяжести течения имеющегося заболевания
  • нарушения проходимости дыхательных путей
  • скрытый спазм бронхов

Показания к проведению спирометрии

Рекомендуется делать спирометрию в следующих случаях:

  • перенесенная коронавирусная инфекция (Covid-19) при наличии отрицательного ПЦР теста на РНК SARS-CoV-2
  • диагностика бронхолегочных заболеваний
  • частые бронхиты
  • аллергии или заболевания дыхательной системы у родственников
  • необходимость оценки степени дыхательной недостаточности
  • дифференциальная диагностика лёгочной и сердечной недостаточностей
  • подозрение на гиперреактивность бронхов
  • начальные признаки заболевания лёгких у работников, контактирующих на службе с вредными веществами
  • синдром Гудпасчера
  • склеродермия
  • длительное курение
  • ощущение нехватки воздуха
  • кашель более 3–4 недель после перенесённых ОРВИ или бронхита
  • одышка с чувством дискомфорта в области груди (заложенность)
  • свистящее или сипящее дыхание
  • проблематичность сделать вдох или выдох полной грудью
  • оценка функционального состояния перед участием пациентов в программах с физическими нагрузками высокого уровня (спортсмены)
  • оценка перед началом реабилитационных программ

Подготовка к спирометрии

Начать подготовку к проведению исследования нужно за сутки до начала процедуры, отменив приём медицинских препаратов (после согласования с лечащим врачом):

  • Короткодействующие бронхорасширяющие препараты (ингаляторы) за 6 часов до спирометрии
  • Длительно действующие бронхорасширяющие препараты за 12-24 часа до спирометрии
  • За 4 часа до обследования рекомендуется отказ от кофе и сигарет
  • За 30 минут — никаких физических и эмоциональных нагрузок
  • За 2 часа (не позже) – последний прием пищи
  • За 24 часа – отказ от алкогольных напитков

С осторожностью проведение спирометрии:
  • у больных с пневмотораксом и 2 недели после выздоровления
  • первые 2 недели инфаркта миокарда, тяжелое острое или обострение хронического сердечно-сосудистого заболевания
  • после офтальмологических и полостных операций, дефектах челюстно-лицевой области
  • при выраженном продолжающемся кровохаркании
  • бронхоскопия менее 7 дней назад
  • при подозрении на активный туберкулез или заболевания, передающиеся воздушно-капельным путем, повышение температуры тела

Записаться на спирометрию (исследование функции внешнего дыхания) можно с помощью специальной формы для онлайн-записи на нашем сайте или по телефону 8(831)217-05-30.

Исследование функции внешнего дыхания (ФВД, Спирометрия)

900 ₽

Исследование функции внешнего дыхания с бронхолитиком (ФВД, Спирометрия)

1 000 ₽

228. Жизненная ёмкость лёгких и составляющие её компоненты. Методы их определения. Остаточный объём.

Характеризует резервные возможности внешнего дыхания жизненная ёмкость лёгких (ЖЕЛ).

Это тот объём воздуха, который человек максимально может вдохнуть после максимального глубокого выдоха. В среднем это величина составляет 3500 мл. Чем выше жизненная ёмкость, тем лучше снабжается организм кислородом. Жизненная ёмкость лёгких, как правило, выше у мужчин и у физически тренированных лиц.

Жизненная емкость легких – то количество воздуха, которое способен выдохнуть человек после глубокого вдоха. Она является одним из показателей физического развития организма и считается патологической, если составляет 70–80 % от должного объема. В течение жизни данная величина может меняться. Это зависит от ряда причин: возраста, роста, положения тела в пространстве, приема пищи, физической активности, наличия или отсутствия беременности.

Жизненная емкость легких состоит из дыхательного и резервного объемов. Дыхательный объем – это то количество воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает в спокойном состоянии. Его величина составляет 0,3–0,7 л. Он поддерживает на определенном уровне парциальное давление кислорода и углекислого газа в альвеолярном воздухе. Резервный объем вдоха – количество воздуха, которое может дополнительно вдохнуть человек после спокойного вдоха. Как правило, это 1,5–2,0 л. Он характеризует способность легочной ткани к дополнительному растяжению. Резервный объем выдоха – то количество воздуха, которое можно выдохнуть вслед за нормальным выдохом.

Остаточный объем – постоянный объем воздуха, находящийся в легких даже после максимального выдоха. Составляет около 1,0–1,5 л.

Лёгочные объёмы:

1. Дыхательный объём (ДО) = 500 мл

2. Резервный объём вдоха (РОвдоха)= 1500-2500 мл

3. Резервный объём выдоха (РОвыдоха)=1000 мл

4. Остаточный объём (ОО) = 1000 -1500мл

Лёгочные ёмкости:

— общая ёмкость лёгких (ОЕЛ)= (1+2+3+4) = 4-6 литров

— жизненная ёмкость лёгких (ЖЕЛ) = (1+2+3) =3,5-5 литров

— функциональная остаточная ёмкость лёгких (ФОЕ) = (3+4 ) = 2-3 литра

— ёмкость вдоха (ЕВ) = (1+2) = 2-3 литра

229. Минутный объём вентиляции лёгких и его изменения при различных нагрузках, методы его определения. «Вредное пространство» и эффективная лёгочная вентиляция. Почему редкое и глубокое дыхание более эффективно.

Движение воздуха в лёгких во время дыхания называют лёгочной вентиляцией. Она характеризуется минутным объёмом дыхания.

Минутный объём дыхания(МОД) – это то количество воздуха, которое проходит через лёгкие за одну минуту.

МОД зависит от величин дыхательного объёмаи частоты дыханийв минуту.

Дыхательный объём– это то количество воздуха, которое поступает в лёгкие при одном спокойном вдохе.

Его величина, в среднем, составляет 500 мл, частота дыханий за минуту равна 12-16 и, следовательно, минутный объём дыхания, в среднем, составляет 6-8 л.

Однако, не весь воздух, поступивший в органы дыхания, принимает участие в газообмене. Часть воздуха заполняет воздухоносные пути (гортань, трахею, бронхи, бронхиолы) и не доходит до альвеол, поскольку при выдохе первым покидает организм.

Этот воздух получил название – воздух вредного пространства. Его объём, в среднем, составляет 140-150 мл. Поэтому вводится понятие эффективная лёгочная вентиляция.

Это то количество воздуха за одну минуту, которое принимает участие в газообмене.

Эффективная лёгочная вентиляция

при одном и том же минутном объёме дыхания может быть различной. Так, чем больше дыхательный объём, тем меньшеотносительныйобъёмвоздуха вредного пространства. Поэтому редкоеи глубокоедыхание болееэффективнодля снабжения организма кислородом, так как вентиляция альвеол увеличивается.

Физиология, Емкость легких — StatPearls

Бенджамин Дж. Дельгадо; Тушар Баджадж.

Информация об авторе и организациях

Последнее обновление: 25 июля 2022 г.

Введение

Емкость легких или общая емкость легких (ОЕЛ) — это объем воздуха в легких при максимальном усилии вдоха. У здоровых взрослых средний объем легких составляет около 6 литров. Возраст, пол, состав тела и этническая принадлежность являются факторами, влияющими на различные диапазоны емкости легких у людей. TLC быстро увеличивается от рождения до подросткового возраста и стабилизируется примерно к 25 годам. Мужчины, как правило, имеют больший TLC, чем женщины, в то время как люди с высоким ростом, как правило, имеют больший TLC, чем люди с низким ростом, а люди с высоким соотношением талии к бедрам обычно имеют более низкий TLC. Лица африканского происхождения имеют более низкий уровень TLC по сравнению с лицами европейского происхождения.[3] Дополнительные факторы, влияющие на объем легких человека, включают уровень физической активности, деформации грудной клетки и респираторные заболевания.

Клиницисты могут измерять объем легких с помощью плетизмографии, метода разбавления газа гелием, метода вымывания газа азотом или рентгенографически с помощью относительно нового метода с использованием компьютерной томографии (КТ). Методически TLC рассчитывается путем измерения объема легких: объема вдоха (IC), функциональной остаточной емкости (FRC) и жизненной емкости легких (VC). Как показано на рис. 1, панель А, емкости легких можно дополнительно разделить на следующие легочные объемы: дыхательный объем (TV), резервный объем вдоха (IRV), резервный объем выдоха (ERV) и остаточный объем (RV). В этой обзорной статье не будут углубляться в определения всех емкостей и объемов легких, а вместо этого будут описаны методы измерения емкости легких и обсуждено клиническое значение ТСХ (см. изображение).

Сопутствующее тестирование

Объем воздуха, составляющий TLC, можно рассчитать путем непосредственного измерения легочных объемов в разные фазы дыхательного цикла и путем измерения остаточного объема воздуха в легких после максимального выдоха. Это соотношение рассчитывается как общая емкость легких, равная сумме функциональной остаточной емкости и емкости вдоха, или по уравнению:

TLC = FRC + IC . FRC можно измерить только методами плетизмографии, вымывания газообразным азотом или разбавления газообразным гелием или с помощью компьютерной томографии (КТ). После того, как измерен объем газа FRC и определена RV, следующие дополнительные уравнения, которые можно использовать для расчета TLC; сумма четырех легочных объемов: ОДК = RV + ERV + IRV + TV  или сумма жизненной емкости легких и остаточного объема: ОДК = VC + RV .

Плетизмография

Плетизмография используется для измерения изменений давления в камере с постоянной температурой и объемом. Этот тест требует, чтобы пациент выполнял различные дыхательные маневры внутри герметичной камеры, дыша через спирометр или пневмотахограф. Во время дыхательных упражнений расширение и коллапс грудной клетки вызывают изменения давления в камере, и датчик внутри камеры измеряет эти изменения.[4] Затем эти изменения давления на различных фазах дыхательного цикла анализируются для расчета ФОЕ по сравнению с результатами спирометрии. Основополагающий принцип расчета FRC с помощью плетизмографии основан на законе Бойля, который гласит, что существует обратная зависимость между объемом и давлением газа, когда температура этого газа остается постоянной. [5] Уравнение газов по закону Бойля:  P1V1 = P2V2 применяется к плетизмографии, поскольку начальное давление в камере, умноженное на начальный объем в камере, равно давлению в конце расширения грудной клетки, умноженному на объем в камере в конце расширения грудной клетки. Плетизмография является золотым стандартом и наиболее точным тестом для измерения легочных объемов. [6] При использовании плетизмографии у пациентов с обструктивным заболеванием легких значение TLC может быть завышено.[5][6]

Разбавление газообразным гелием

В методе разбавления газообразным гелием используется газообразный гелий, неабсорбируемый альвеолами легких, для измерения объема легких ФОЕ у пациентов. Этот тест начинается с того, что пациент вдыхает известный объем и концентрацию газовой смеси гелия из спирометрической камеры через трубку, прикрепленную ко рту пациента. В течение этого времени концентрация гелия в камере выравнивается с концентрацией гелия в легких, и испытание завершается, когда изменение концентрации газа составляет менее 0,02%.[5][7] FRC рассчитывается, зная, что концентрация газообразного гелия в начале испытания будет равна той же концентрации газа в конце испытания на основании закона сохранения массы.[8] Уравнение, используемое для определения FRC в разбавленном газообразном гелии, затем утверждает, что FRC газообразного гелия равен известному объему газа, использованного в испытании, умноженному на разницу между начальной долей газообразного гелия и конечной долей газообразного гелия в конце испытания. тест. Этот результат затем делится на конечную долю газообразного гелия в конце теста или как описано в этом уравнении: FRC = V1(FHe1-FHe2) / FHe2 .[5]   Методы разбавления газами гелия и азота могут измерять более низкие легочные объемы или ТСХ у пациентов с обструкцией воздушного потока; это связано с тем, что оба этих теста не могут измерить плохо вентилируемые участки легких.

Промывка газообразным азотом 

Метод вымывания азотом также представляет собой метод разбавления газа, используемый для измерения FRC для расчета TLC путем подачи пациенту 100% кислорода для удаления газообразного азота из легких. Этот тест требует, чтобы пациент дышал через мундштук, который имеет два односторонних клапана, один клапан, который позволяет пациенту вдыхать 100% кислород, и второй клапан, который позволяет пациенту выдыхать воздух в пневмотахограф, который измеряет концентрацию газообразного азота и объем выдыхаемого воздуха.[4] Тест начинается с пережатия ноздрей пациента, за которым следует спокойное дыхание в течение 1 минуты; затем пациенту дают 100% подачу газообразного кислорода в конце выдоха. Этот тест длится около 7 минут, так как это расчетное время для завершения вымывания азота из легких или тест прекращается после того, как концентрация газообразного азота падает ниже 1,5% [5]. Вымывание азота работает по следующим двум причинам: 1) газообразный азот составляет около 78% газов в нашей атмосфере, и очень минимальное количество газообразного азота может диффундировать через альвеолы ​​легких и растворяться в крови 2) объем азота, вымытого из легких, равняется начальному объему азота в легких. Таким образом, FRC можно рассчитать, решив разность объемов вымываемого азота и экскреции газообразного азота в тканях, деленную на разницу между начальной и конечной концентрацией газообразного азота, или используя уравнение: FRC газообразного азота = (газообразный азот вымывается) — ( газообразный азот экскреция тканей) / начальный — конечный азот газообразный азот концентрация в легких . испытывают трудности с выполнением плетизмографии. Было обнаружено, что у пациентов с обструктивным заболеванием легких, которые подвергаются промыванию азотом, измерения объема легких и ТСХ занижены до [5][9]  

Компьютерная томография (КТ)

Компьютерная томография грудной клетки — это метод, требующий использования радиологических изображений для расчета объемов легких. Этот тест требует, чтобы пациент задержал дыхание на полном вдохе, лежа на спине в процессе получения компьютерной томографии грудной клетки.[10] После завершения КТ грудной клетки TLC рассчитывается путем решения общей суммы площади осевого поперечного сечения каждого изображения, умноженной на толщину среза. [4] [5] Было обнаружено, что использование КТ для измерения объемов легких у пациентов с нормальным исследованием функции легких и рестриктивным заболеванием легких (вызванным дефектами грудной стенки, дефектами легких или заболеванием плевры) имеет сходные значения FRC, RV и TLC по сравнению с объемами легких. измеряется с помощью плетизмографии, а также для методов разбавления гелием и азотом. У пациентов с обструктивным заболеванием легких плетизмография и КТ дают аналогичные измерения объемов легких, в то время как методы разведения газа гелием при обструктивном заболевании легких занижают объемы легких по сравнению с измерениями КТ. Метод компьютерной томографии для измерения объемов легких широко не используется в клинических условиях, поскольку этот метод остается дорогостоящим и подвергает пациентов ненужному облучению [9]. ]

Спирометрия

Спирометрия является распространенным тестом, используемым в клинических условиях для оценки функции легких и диагностики легочных заболеваний путем измерения объема форсированного выдоха за одну секунду (ОФВ1) и форсированной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ). Использование только спирометрии часто неправильно истолковывается как тест, используемый для расчета TLC, хотя на самом деле этот тест не может измерить RV, оставшийся объем воздуха в легких после максимального выдоха. Кроме того, чтобы использовать спирометрию для расчета ТСХ, ее следует сочетать с плетизмографией, разбавлением газа, вымыванием газа или рентгенографическим изображением для оценки ПЖ.

Клиническое значение

Показание для определения объема легких

Клиническими показаниями для измерения легочных объемов/емкостей обычно являются случаи, когда у пациента обнаруживаются аномальные спирометрические соотношения ОФВ1/ФЖЕЛ, значимые либо для обструктивного, либо для рестриктивного заболевания легких. Затем клиницисты назначат дополнительное тестирование, либо плетизмографию, исследование газового разведения, либо рентгенографическую визуализацию, чтобы подтвердить наличие заболевания.

Влияние рестриктивных заболеваний легких и обструктивных заболеваний легких на емкость легких

Американское торакальное общество/Европейское респираторное общество (ATS/ERS) определяет рестриктивный вентиляционный дефект как снижение TLC ниже 5-го процентиля нормального прогнозируемого значения с нормальным соотношением FEV1/VC.[11] У пациентов с рестриктивным заболеванием легких основная патофизиология, связанная со снижением TLC, является результатом снижения податливости легких и уменьшения расширения грудной стенки. Эти пациенты не могут полностью расправить легкие, что приводит к уменьшению объема вдыхаемого воздуха. Из-за потери податливости легких TLC, FRC и RV снижаются, как показано на рисунке 1, панель C. Некоторые рестриктивные заболевания легких включают: воронкообразную деформацию грудной клетки, кифосколиоз, тяжелую миастению и боковой амиотрофический склероз. ATS/ERS определяет обструктивное заболевание легких как вентиляционный дефект с неодинаковым снижением максимального воздушного потока из легких по сравнению с максимальным объемом газа, который может быть удален из легких, при соотношении ОФВ1/ЖЕЛ ниже 5-го процентиля прогнозируемого значения. .[11][2] В основе патофизиологии обструктивных заболеваний легких лежат изменения в дыхательных путях, легочной паренхиме и легочной сосудистой сети, приводящие к гиперинфляции и захвату воздуха в легких и уменьшению количества воздуха, выталкиваемого из легких при выдохе. При тестировании объема легких TLC и RV увеличиваются, как видно на рисунке 1, панель C. Некоторые обструктивные заболевания легких включают хроническую обструктивную болезнь легких (ХОБЛ), хронический бронхит, астму и эмфизему. Нечасто у пациента может быть диагностировано смешанное обструктивно-рестриктивное заболевание легких (MORLD). MORLD проявляется снижением TLC при тестировании объема легких и тестировании спирометрии, значимом для обструкции дыхательных путей.

Ожирение и объем легких

Известно, что ожирение имеет много последствий для здоровья людей и коррелирует с причинами сопутствующих заболеваний среди людей в Северной Америке. Ожирение также является причиной снижения ТСХ при тестировании объема легких с характеристиками рестриктивного заболевания легких при тестировании функции легких.[9] Уменьшение объема легких, связанное с ожирением, более распространено среди мужчин по сравнению с женщинами из-за гендерных различий в распределении центрального и периферического жира соответственно [12]. Предполагается, что предполагаемый механизм вызван увеличением веса жировой ткани на грудной стенке, что приводит к снижению податливости, а увеличение жировой ткани брюшной полости вызывает ограничение расширения диафрагмы во время вдоха, что приводит к снижению TLC, ERV и FRC. 13][14] Было показано, что потеря веса восстанавливает уменьшенные объемы легких у пациентов с морбидным ожирением, и ее следует поощрять [15].

Емкость легких, используемая в качестве предиктора последствий для здоровья

Пациенты с ХОБЛ и отношением емкости вдоха к общей емкости легких (соотношение IC/TLC) менее 25% подвергаются повышенному риску следующего: необходимость тщательного мониторинга лечения, частые госпитализации и риск как для смертности от всех причин, так и для смертности от респираторных заболеваний. [16][17] Исследования продолжают показывать положительную корреляцию, связанную с риском отношения IC/TLC менее 25%, но еще не были рекомендованы или применены в клинической практике при лечении пациентов с ХОБЛ.

При позднем прогрессировании ХОБЛ у пациентов может развиться гиперинфляция легких, осложнение, приводящее к одышке при нагрузке или в покое. Для пациентов с ХОБЛ отношение остаточного объема к общей емкости легких (соотношение RV/TLC) более 40% является предиктором гиперинфляции в покое и независимым фактором риска смертности от всех причин.[18]

Контрольные вопросы

  • Доступ к бесплатным вопросам с несколькими вариантами ответов по этой теме.

  • Комментарий к этой статье.

Рисунок

A) Стандартные объемы и емкости легких B) Давление в легких при форсированном выдохе C) Типичные изменения объемов легких, наблюдаемые при рестриктивных и обструктивных заболеваниях легких. Предоставлено Лутфи, 2017 г. ; Creative Commons Attribution 4.0 International License (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) (подробнее…)

Ссылки

1.

Stocks J, Quanjer PH. Референтные значения остаточного объема, функциональной остаточной емкости и общей емкости легких. Семинар ATS по измерению объема легких. Официальное заявление Европейского респираторного общества. Евр Респир Дж. 1995 марта; 8 (3): 492-506. [PubMed: 7789503]

2.

Лютфи М.Ф. Физиологическая основа и клиническое значение измерения объема легких. Мультидисциплинарный респираторный мед. 2017;12:3. [Бесплатная статья PMC: PMC5299792] [PubMed: 28194273]

3.

Росситер К.Э., Вейл Х. Этнические различия в функции легких: доказательства пропорциональных различий. Int J Эпидемиол. 1974 март; 3(1):55-61. [PubMed: 4838716]

4.

Вангер Дж., Клаузен Дж.Л., Коутс А., Педерсен О.Ф., Брусаско В., Бургос Ф., Касабури Р., Крапо Р., Энрайт П. , ван дер Гринтен С.П., Густафссон П., Хэнкинсон Дж. , Jensen R, Johnson D, Macintyre N, McKay R, Miller MR, Navajas D, Pellegrino R, Viegi G. Стандартизация измерения объемов легких. Eur Respir J. 2005 Sep;26(3):511-22. [В паблике: 16135736]

5.

Флеш Д.Д., Дайн К.Дж. Легочные объемы: измерение, клиническое использование и кодирование. Грудь. 2012 г., август; 142 (2): 506–510. [PubMed: 22871760]

6.

Коутс А.Л., Песлин Р., Роденштейн Д., Стокс Дж. Измерение объемов легких с помощью плетизмографии. Eur Respir J. 1997 Jun;10(6):1415-27. [PubMed: 9192953]

7.

Браун Р., Лейт Д.Е., Энрайт П.Л. Измерение объемов легких у взрослых с многократным разбавлением дыхания гелием. Евр Респир Дж. 1998 января; 11 (1): 246-55. [PubMed: 9543301]

8.

Хопкинс Э., Шарма С. StatPearls [Интернет]. Издательство StatPearls; Остров сокровищ (Флорида): 4 января 2022 г. Физиология, функциональная остаточная емкость. [PubMed: 29763183]

9.

Руппель Г.Л. Каково клиническое значение легочных объемов? Уход за дыханием. 2012 янв;57(1):26-35; обсуждение 35-8. [PubMed: 22222123]

10.

Tantucci C, Bottone D, Borghesi A, Guerini M, Quadri F, Pini L. Методы измерения объемов легких: есть ли лучший? Дыхание. 2016;91(4):273-80. [PubMed: 26982496]

11.

Пеллегрино Р., Виеги Г., Брусаско В., Крапо Р.О., Бургос Ф., Касабури Р., Коутс А., ван дер Гринтен С.П., Густафссон П., Хэнкинсон Дж., Дженсен Р., Джонсон Д.С. , Макинтайр Н., Маккей Р., Миллер М.Р., Навахас Д., Педерсен О.Ф., Вангер Дж. Стратегии интерпретации тестов функции легких. Eur Respir J. 2005, ноябрь; 26(5):948-68. [PubMed: 16264058]

12.

Майоло С., Мохамед Э.И., Карбонелли М.Г. Состав тела и функция дыхания. Акта Диабетол. 2003 Октябрь 40 Дополнение 1:S32-8. [В паблике: 14618430]

13.

Сью Д.Ю. Ожирение и функция легких: больше или меньше? Грудь. 1997 г., апрель; 111 (4): 844-5. [PubMed: 9106556]

14.

Джонс Р.Л., Нзекву М.М. Влияние индекса массы тела на объем легких. Грудь. 2006 г., сен; 130 (3): 827-33. [PubMed: 16963682]

15.

Томас П.С., Коуэн Э.Р., Хуландс Г., Милледж Дж.С. Дыхательная функция у больных морбидным ожирением до и после снижения массы тела. грудная клетка. 1989 г., май; 44(5):382-6. [Бесплатная статья PMC: PMC461837] [PubMed: 2503905]

16.

Cardoso J, Coelho R, Rocha C, Coelho C, Semedo L, Bugalho Almeida A. Прогноз тяжелых обострений и смертности при ХОБЛ: роль истории обострений и емкости вдоха/общей емкости легких соотношение. Int J Chron Obstruct Pulmon Dis. 2018;13:1105-1113. [Бесплатная статья PMC: PMC5896658] [PubMed: 29670346]

17.

Zaman M, Mahmood S, Altayeh A. Низкое отношение емкости вдоха к общей емкости легких является фактором риска обострения хронической обструктивной болезни легких. Am J Med Sci. 2010 май;339(5):411-4. [PubMed: 20375693]

18.

Shin TR, Oh YM, Park JH, Lee KS, Oh S, Kang DR, Sheen S, Seo JB, Yoo KH, Lee JH, Kim TH, Lim SY, Yoon HI, Rhee CK, Choe KH, Lee JS, Lee SD. Прогностическое значение остаточного объема/общей емкости легких у пациентов с хронической обструктивной болезнью легких. J Korean Med Sci. 2015 Окт;30(10):1459-65. [Бесплатная статья PMC: PMC4575935] [PubMed: 26425043]

Физиология, объем легких — StatPearls

Бенджамин Дж. Дельгадо; Тушар Баджадж.

Информация об авторе и организациях

Последнее обновление: 25 июля 2022 г.

Введение

Емкость легких или общая емкость легких (ОЕЛ) — это объем воздуха в легких при максимальном усилии вдоха. У здоровых взрослых средний объем легких составляет около 6 литров. Возраст, пол, состав тела и этническая принадлежность являются факторами, влияющими на различные диапазоны емкости легких у людей. TLC быстро увеличивается от рождения до подросткового возраста и стабилизируется примерно к 25 годам. Мужчины, как правило, имеют больший TLC, чем женщины, в то время как люди с высоким ростом, как правило, имеют больший TLC, чем люди с низким ростом, а люди с высоким соотношением талии к бедрам обычно имеют более низкий TLC. Лица африканского происхождения имеют более низкий уровень TLC по сравнению с лицами европейского происхождения.[3] Дополнительные факторы, влияющие на объем легких человека, включают уровень физической активности, деформации грудной клетки и респираторные заболевания.

Клиницисты могут измерять объем легких с помощью плетизмографии, метода разбавления газа гелием, метода вымывания газа азотом или рентгенографически с помощью относительно нового метода с использованием компьютерной томографии (КТ). Методически TLC рассчитывается путем измерения объема легких: объема вдоха (IC), функциональной остаточной емкости (FRC) и жизненной емкости легких (VC). Как показано на рис. 1, панель А, емкости легких можно дополнительно разделить на следующие легочные объемы: дыхательный объем (TV), резервный объем вдоха (IRV), резервный объем выдоха (ERV) и остаточный объем (RV). В этой обзорной статье не будут углубляться в определения всех емкостей и объемов легких, а вместо этого будут описаны методы измерения емкости легких и обсуждено клиническое значение ТСХ (см. изображение).

Сопутствующее тестирование

Объем воздуха, составляющий TLC, можно рассчитать путем непосредственного измерения легочных объемов в разные фазы дыхательного цикла и путем измерения остаточного объема воздуха в легких после максимального выдоха. Это соотношение рассчитывается как общая емкость легких, равная сумме функциональной остаточной емкости и емкости вдоха, или по уравнению: TLC = FRC + IC . FRC можно измерить только методами плетизмографии, вымывания газообразным азотом или разбавления газообразным гелием или с помощью компьютерной томографии (КТ). После того, как измерен объем газа FRC и определена RV, следующие дополнительные уравнения, которые можно использовать для расчета TLC; сумма четырех легочных объемов: ОДК = RV + ERV + IRV + TV  или сумма жизненной емкости легких и остаточного объема: ОДК = VC + RV .

Плетизмография

Плетизмография используется для измерения изменений давления в камере с постоянной температурой и объемом. Этот тест требует, чтобы пациент выполнял различные дыхательные маневры внутри герметичной камеры, дыша через спирометр или пневмотахограф. Во время дыхательных упражнений расширение и коллапс грудной клетки вызывают изменения давления в камере, и датчик внутри камеры измеряет эти изменения.[4] Затем эти изменения давления на различных фазах дыхательного цикла анализируются для расчета ФОЕ по сравнению с результатами спирометрии. Основополагающий принцип расчета FRC с помощью плетизмографии основан на законе Бойля, который гласит, что существует обратная зависимость между объемом и давлением газа, когда температура этого газа остается постоянной. [5] Уравнение газов по закону Бойля:  P1V1 = P2V2 применяется к плетизмографии, поскольку начальное давление в камере, умноженное на начальный объем в камере, равно давлению в конце расширения грудной клетки, умноженному на объем в камере в конце расширения грудной клетки. Плетизмография является золотым стандартом и наиболее точным тестом для измерения легочных объемов.[6] При использовании плетизмографии у пациентов с обструктивным заболеванием легких значение TLC может быть завышено.[5][6]

Разбавление газообразным гелием

В методе разбавления газообразным гелием используется газообразный гелий, неабсорбируемый альвеолами легких, для измерения объема легких ФОЕ у пациентов. Этот тест начинается с того, что пациент вдыхает известный объем и концентрацию газовой смеси гелия из спирометрической камеры через трубку, прикрепленную ко рту пациента. В течение этого времени концентрация гелия в камере выравнивается с концентрацией гелия в легких, и испытание завершается, когда изменение концентрации газа составляет менее 0,02%.[5][7] FRC рассчитывается, зная, что концентрация газообразного гелия в начале испытания будет равна той же концентрации газа в конце испытания на основании закона сохранения массы.[8] Уравнение, используемое для определения FRC в разбавленном газообразном гелии, затем утверждает, что FRC газообразного гелия равен известному объему газа, использованного в испытании, умноженному на разницу между начальной долей газообразного гелия и конечной долей газообразного гелия в конце испытания. тест. Этот результат затем делится на конечную долю газообразного гелия в конце теста или как описано в этом уравнении: FRC = V1(FHe1-FHe2) / FHe2 .[5]   Методы разбавления газами гелия и азота могут измерять более низкие легочные объемы или ТСХ у пациентов с обструкцией воздушного потока; это связано с тем, что оба этих теста не могут измерить плохо вентилируемые участки легких.

Промывка газообразным азотом 

Метод вымывания азотом также представляет собой метод разбавления газа, используемый для измерения FRC для расчета TLC путем подачи пациенту 100% кислорода для удаления газообразного азота из легких. Этот тест требует, чтобы пациент дышал через мундштук, который имеет два односторонних клапана, один клапан, который позволяет пациенту вдыхать 100% кислород, и второй клапан, который позволяет пациенту выдыхать воздух в пневмотахограф, который измеряет концентрацию газообразного азота и объем выдыхаемого воздуха.[4] Тест начинается с пережатия ноздрей пациента, за которым следует спокойное дыхание в течение 1 минуты; затем пациенту дают 100% подачу газообразного кислорода в конце выдоха. Этот тест длится около 7 минут, так как это расчетное время для завершения вымывания азота из легких или тест прекращается после того, как концентрация газообразного азота падает ниже 1,5% [5]. Вымывание азота работает по следующим двум причинам: 1) газообразный азот составляет около 78% газов в нашей атмосфере, и очень минимальное количество газообразного азота может диффундировать через альвеолы ​​легких и растворяться в крови 2) объем азота, вымытого из легких, равняется начальному объему азота в легких. Таким образом, FRC можно рассчитать, решив разность объемов вымываемого азота и экскреции газообразного азота в тканях, деленную на разницу между начальной и конечной концентрацией газообразного азота, или используя уравнение: FRC газообразного азота = (газообразный азот вымывается) — ( газообразный азот экскреция тканей) / начальный — конечный азот газообразный азот концентрация в легких . испытывают трудности с выполнением плетизмографии. Было обнаружено, что у пациентов с обструктивным заболеванием легких, которые подвергаются промыванию азотом, измерения объема легких и ТСХ занижены до [5][9]  

Компьютерная томография (КТ)

Компьютерная томография грудной клетки — это метод, требующий использования радиологических изображений для расчета объемов легких. Этот тест требует, чтобы пациент задержал дыхание на полном вдохе, лежа на спине в процессе получения компьютерной томографии грудной клетки.[10] После завершения КТ грудной клетки TLC рассчитывается путем решения общей суммы площади осевого поперечного сечения каждого изображения, умноженной на толщину среза. [4] [5] Было обнаружено, что использование КТ для измерения объемов легких у пациентов с нормальным исследованием функции легких и рестриктивным заболеванием легких (вызванным дефектами грудной стенки, дефектами легких или заболеванием плевры) имеет сходные значения FRC, RV и TLC по сравнению с объемами легких. измеряется с помощью плетизмографии, а также для методов разбавления гелием и азотом. У пациентов с обструктивным заболеванием легких плетизмография и КТ дают аналогичные измерения объемов легких, в то время как методы разведения газа гелием при обструктивном заболевании легких занижают объемы легких по сравнению с измерениями КТ. Метод компьютерной томографии для измерения объемов легких широко не используется в клинических условиях, поскольку этот метод остается дорогостоящим и подвергает пациентов ненужному облучению [9]. ]

Спирометрия

Спирометрия является распространенным тестом, используемым в клинических условиях для оценки функции легких и диагностики легочных заболеваний путем измерения объема форсированного выдоха за одну секунду (ОФВ1) и форсированной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ). Использование только спирометрии часто неправильно истолковывается как тест, используемый для расчета TLC, хотя на самом деле этот тест не может измерить RV, оставшийся объем воздуха в легких после максимального выдоха. Кроме того, чтобы использовать спирометрию для расчета ТСХ, ее следует сочетать с плетизмографией, разбавлением газа, вымыванием газа или рентгенографическим изображением для оценки ПЖ.

Клиническое значение

Показание для определения объема легких

Клиническими показаниями для измерения легочных объемов/емкостей обычно являются случаи, когда у пациента обнаруживаются аномальные спирометрические соотношения ОФВ1/ФЖЕЛ, значимые либо для обструктивного, либо для рестриктивного заболевания легких. Затем клиницисты назначат дополнительное тестирование, либо плетизмографию, исследование газового разведения, либо рентгенографическую визуализацию, чтобы подтвердить наличие заболевания.

Влияние рестриктивных заболеваний легких и обструктивных заболеваний легких на емкость легких

Американское торакальное общество/Европейское респираторное общество (ATS/ERS) определяет рестриктивный вентиляционный дефект как снижение TLC ниже 5-го процентиля нормального прогнозируемого значения с нормальным соотношением FEV1/VC.[11] У пациентов с рестриктивным заболеванием легких основная патофизиология, связанная со снижением TLC, является результатом снижения податливости легких и уменьшения расширения грудной стенки. Эти пациенты не могут полностью расправить легкие, что приводит к уменьшению объема вдыхаемого воздуха. Из-за потери податливости легких TLC, FRC и RV снижаются, как показано на рисунке 1, панель C. Некоторые рестриктивные заболевания легких включают: воронкообразную деформацию грудной клетки, кифосколиоз, тяжелую миастению и боковой амиотрофический склероз. ATS/ERS определяет обструктивное заболевание легких как вентиляционный дефект с неодинаковым снижением максимального воздушного потока из легких по сравнению с максимальным объемом газа, который может быть удален из легких, при соотношении ОФВ1/ЖЕЛ ниже 5-го процентиля прогнозируемого значения. .[11][2] В основе патофизиологии обструктивных заболеваний легких лежат изменения в дыхательных путях, легочной паренхиме и легочной сосудистой сети, приводящие к гиперинфляции и захвату воздуха в легких и уменьшению количества воздуха, выталкиваемого из легких при выдохе. При тестировании объема легких TLC и RV увеличиваются, как видно на рисунке 1, панель C. Некоторые обструктивные заболевания легких включают хроническую обструктивную болезнь легких (ХОБЛ), хронический бронхит, астму и эмфизему. Нечасто у пациента может быть диагностировано смешанное обструктивно-рестриктивное заболевание легких (MORLD). MORLD проявляется снижением TLC при тестировании объема легких и тестировании спирометрии, значимом для обструкции дыхательных путей.

Ожирение и объем легких

Известно, что ожирение имеет много последствий для здоровья людей и коррелирует с причинами сопутствующих заболеваний среди людей в Северной Америке. Ожирение также является причиной снижения ТСХ при тестировании объема легких с характеристиками рестриктивного заболевания легких при тестировании функции легких.[9] Уменьшение объема легких, связанное с ожирением, более распространено среди мужчин по сравнению с женщинами из-за гендерных различий в распределении центрального и периферического жира соответственно [12]. Предполагается, что предполагаемый механизм вызван увеличением веса жировой ткани на грудной стенке, что приводит к снижению податливости, а увеличение жировой ткани брюшной полости вызывает ограничение расширения диафрагмы во время вдоха, что приводит к снижению TLC, ERV и FRC. 13][14] Было показано, что потеря веса восстанавливает уменьшенные объемы легких у пациентов с морбидным ожирением, и ее следует поощрять [15].

Емкость легких, используемая в качестве предиктора последствий для здоровья

Пациенты с ХОБЛ и отношением емкости вдоха к общей емкости легких (соотношение IC/TLC) менее 25% подвергаются повышенному риску следующего: необходимость тщательного мониторинга лечения, частые госпитализации и риск как для смертности от всех причин, так и для смертности от респираторных заболеваний. [16][17] Исследования продолжают показывать положительную корреляцию, связанную с риском отношения IC/TLC менее 25%, но еще не были рекомендованы или применены в клинической практике при лечении пациентов с ХОБЛ.

При позднем прогрессировании ХОБЛ у пациентов может развиться гиперинфляция легких, осложнение, приводящее к одышке при нагрузке или в покое. Для пациентов с ХОБЛ отношение остаточного объема к общей емкости легких (соотношение RV/TLC) более 40% является предиктором гиперинфляции в покое и независимым фактором риска смертности от всех причин.[18]

Контрольные вопросы

  • Доступ к бесплатным вопросам с несколькими вариантами ответов по этой теме.

  • Комментарий к этой статье.

Рисунок

A) Стандартные объемы и емкости легких B) Давление в легких при форсированном выдохе C) Типичные изменения объемов легких, наблюдаемые при рестриктивных и обструктивных заболеваниях легких. Предоставлено Лутфи, 2017 г. ; Creative Commons Attribution 4.0 International License (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) (подробнее…)

Ссылки

1.

Stocks J, Quanjer PH. Референтные значения остаточного объема, функциональной остаточной емкости и общей емкости легких. Семинар ATS по измерению объема легких. Официальное заявление Европейского респираторного общества. Евр Респир Дж. 1995 марта; 8 (3): 492-506. [PubMed: 7789503]

2.

Лютфи М.Ф. Физиологическая основа и клиническое значение измерения объема легких. Мультидисциплинарный респираторный мед. 2017;12:3. [Бесплатная статья PMC: PMC5299792] [PubMed: 28194273]

3.

Росситер К.Э., Вейл Х. Этнические различия в функции легких: доказательства пропорциональных различий. Int J Эпидемиол. 1974 март; 3(1):55-61. [PubMed: 4838716]

4.

Вангер Дж., Клаузен Дж.Л., Коутс А., Педерсен О.Ф., Брусаско В., Бургос Ф., Касабури Р., Крапо Р., Энрайт П. , ван дер Гринтен С.П., Густафссон П., Хэнкинсон Дж. , Jensen R, Johnson D, Macintyre N, McKay R, Miller MR, Navajas D, Pellegrino R, Viegi G. Стандартизация измерения объемов легких. Eur Respir J. 2005 Sep;26(3):511-22. [В паблике: 16135736]

5.

Флеш Д.Д., Дайн К.Дж. Легочные объемы: измерение, клиническое использование и кодирование. Грудь. 2012 г., август; 142 (2): 506–510. [PubMed: 22871760]

6.

Коутс А.Л., Песлин Р., Роденштейн Д., Стокс Дж. Измерение объемов легких с помощью плетизмографии. Eur Respir J. 1997 Jun;10(6):1415-27. [PubMed: 9192953]

7.

Браун Р., Лейт Д.Е., Энрайт П.Л. Измерение объемов легких у взрослых с многократным разбавлением дыхания гелием. Евр Респир Дж. 1998 января; 11 (1): 246-55. [PubMed: 9543301]

8.

Хопкинс Э., Шарма С. StatPearls [Интернет]. Издательство StatPearls; Остров сокровищ (Флорида): 4 января 2022 г. Физиология, функциональная остаточная емкость. [PubMed: 29763183]

9.

Руппель Г.Л. Каково клиническое значение легочных объемов? Уход за дыханием. 2012 янв;57(1):26-35; обсуждение 35-8. [PubMed: 22222123]

10.

Tantucci C, Bottone D, Borghesi A, Guerini M, Quadri F, Pini L. Методы измерения объемов легких: есть ли лучший? Дыхание. 2016;91(4):273-80. [PubMed: 26982496]

11.

Пеллегрино Р., Виеги Г., Брусаско В., Крапо Р.О., Бургос Ф., Касабури Р., Коутс А., ван дер Гринтен С.П., Густафссон П., Хэнкинсон Дж., Дженсен Р., Джонсон Д.С. , Макинтайр Н., Маккей Р., Миллер М.Р., Навахас Д., Педерсен О.Ф., Вангер Дж. Стратегии интерпретации тестов функции легких. Eur Respir J. 2005, ноябрь; 26(5):948-68. [PubMed: 16264058]

12.

Майоло С., Мохамед Э.И., Карбонелли М.Г. Состав тела и функция дыхания. Акта Диабетол. 2003 Октябрь 40 Дополнение 1:S32-8. [В паблике: 14618430]

13.

Сью Д.Ю. Ожирение и функция легких: больше или меньше? Грудь. 1997 г., апрель; 111 (4): 844-5. [PubMed: 9106556]

14.

Джонс Р.Л., Нзекву М.М. Влияние индекса массы тела на объем легких. Грудь. 2006 г., сен; 130 (3): 827-33. [PubMed: 16963682]

15.

Томас П.С., Коуэн Э.Р., Хуландс Г., Милледж Дж.С. Дыхательная функция у больных морбидным ожирением до и после снижения массы тела. грудная клетка. 1989 г., май; 44(5):382-6. [Бесплатная статья PMC: PMC461837] [PubMed: 2503905]

16.

Cardoso J, Coelho R, Rocha C, Coelho C, Semedo L, Bugalho Almeida A. Прогноз тяжелых обострений и смертности при ХОБЛ: роль истории обострений и емкости вдоха/общей емкости легких соотношение. Int J Chron Obstruct Pulmon Dis. 2018;13:1105-1113. [Бесплатная статья PMC: PMC5896658] [PubMed: 29670346]

17.

Zaman M, Mahmood S, Altayeh A. Низкое отношение емкости вдоха к общей емкости легких является фактором риска обострения хронической обструктивной болезни легких.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *