Diagnostika respiračného zlyhania

Na diagnostiku respiračného zlyhania sa používa množstvo moderných výskumných metód, ktoré umožňujú vytvoriť si predstavu o špecifických príčinách, mechanizmoch a závažnosti priebehu respiračného zlyhania, sprievodných funkčných a organických zmenách vnútorných orgánov, stave hemodynamiky, acidobázickej rovnováhe atď. Na tento účel sa stanovuje funkcia vonkajšieho dýchania, zloženie krvných plynov, objem dýchacích a minútových ventilácií, hladiny hemoglobínu a hematokritu, saturácia krvi kyslíkom, arteriálny a centrálny venózny tlak, srdcová frekvencia, EKG, v prípade potreby tlak v zaklínení pľúcnej artérie (PAWP), vykonáva sa echokardiografia atď. (AP Zilber).

Vyhodnotenie funkcie vonkajších dýchacích ciest

Najdôležitejšou metódou diagnostiky respiračného zlyhania je posúdenie funkcie vonkajšieho dýchania (FVD), ktorého hlavné úlohy možno formulovať takto:

1. Diagnostika porúch dýchacích funkcií a objektívne posúdenie závažnosti respiračného zlyhania.
2. Diferenciálna diagnostika obštrukčných a reštriktívnych porúch pľúcnej ventilácie.
3. Zdôvodnenie patogenetickej terapie respiračného zlyhania.
4. Vyhodnotenie účinnosti liečby.

Tieto úlohy sa riešia pomocou množstva inštrumentálnych a laboratórnych metód: pyrometria, spirografia, pneumotachometria, testy difúznej kapacity pľúc, porušenie ventilačno-perfúznych vzťahov atď. Rozsah vyšetrení je určený mnohými faktormi vrátane závažnosti stavu pacienta a možnosti (a vhodnosti!) úplného a komplexného štúdia FVD.

Najbežnejšie metódy štúdia funkcie vonkajšieho dýchania sú spirometria a spirografia. Spirometria umožňuje nielen meranie, ale aj grafický záznam hlavných ventilačných ukazovateľov počas pokojného a formovaného dýchania, fyzickej aktivity a farmakologických testov. V posledných rokoch použitie počítačových spirografických systémov výrazne zjednodušilo a zrýchlilo vyšetrenie a čo je najdôležitejšie, umožnilo merať objemovú rýchlosť inspiračného a exspiračného prúdenia vzduchu ako funkciu objemu pľúc, teda analyzovať slučku prietok-objem. Medzi takéto počítačové systémy patria napríklad spirografy od spoločností Fukuda (Japonsko) a Erich Eger (Nemecko) atď.

Výskumná metóda. Najjednoduchší spirograf pozostáva z posuvného valca naplneného vzduchom ponoreného do nádoby s vodou a pripojeného k záznamovému zariadeniu (napríklad kalibrovaný bubon otáčajúci sa určitou rýchlosťou, na ktorom sa zaznamenávajú údaje zo spirografu). Pacient v sede dýcha hadičkou pripojenou k valcu so vzduchom. Zmeny objemu pľúc počas dýchania sa zaznamenávajú zmenami objemu valca pripojeného k rotujúcemu bubnu. Štúdia sa zvyčajne vykonáva v dvoch režimoch:

• V podmienkach bazálneho metabolizmu - skoro ráno, nalačno, po 1 hodine odpočinku v ľahu; lieky sa majú vysadiť 12-24 hodín pred štúdiou.
• V podmienkach relatívneho pokoja - ráno alebo popoludní, na lačný žalúdok alebo najskôr 2 hodiny po ľahkých raňajkách; pred vyšetrením je potrebný 15-minútový odpočinok v sede.

Štúdia sa vykonáva v samostatnej, slabo osvetlenej miestnosti s teplotou vzduchu 18-24 °C po oboznámení pacienta s postupom. Pri vykonávaní štúdie je dôležité dosiahnuť plný kontakt s pacientom, pretože jeho negatívny postoj k postupu a nedostatok potrebných zručností môžu významne zmeniť výsledky a viesť k nedostatočnému posúdeniu získaných údajov.

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

Hlavné ukazovatele pľúcnej ventilácie

Klasická spirografia umožňuje určiť:

1. veľkosť väčšiny pľúcnych objemov a kapacít,
2. hlavné ukazovatele pľúcnej ventilácie,
3. spotreba kyslíka telom a účinnosť ventilácie.

Existujú 4 primárne pľúcne objemy a 4 kapacity. Tieto zahŕňajú dva alebo viac primárnych objemov.

Objemy pľúc

1. Dychový objem (TV) je objem plynu vdýchnutého a vydýchnutého počas pokojného dýchania.
2. Inspiračný rezervný objem ( _IRV ) je maximálny objem plynu, ktorý je možné dodatočne vdýchnuť po pokojnom nádychu.
3. _Expiračný rezervný objem (ERV) je maximálny objem plynu, ktorý je možné dodatočne vydýchnuť po pokojnom výdychu.
4. Zvyškový objem pľúc (ZV) je objem vzduchu, ktorý zostáva v pľúcach po maximálnom výdychu.

Kapacita pľúc

1. Vitálna kapacita pľúc (VC) je súčet VL, RO _in a RO _exp, teda maximálny objem plynu, ktorý je možné vydýchnuť po maximálnom hlbokom nádychu.
2. Inspiračná kapacita (IK) je súčet DI a PO _, teda maximálneho objemu plynu, ktorý je možné vdýchnuť po pokojnom výdychu. Táto kapacita charakterizuje schopnosť pľúcneho tkaniva sa natiahnuť.
3. Funkčná reziduálna kapacita (FRC) je súčet FRC a PO _exp, teda objemu plynu zostávajúceho v pľúcach po pokojnom výdychu.
4. Celková kapacita pľúc (TLC) je celkové množstvo plynu obsiahnutého v pľúcach po maximálnom nádychu.

Konvenčné spirografy, široko používané v klinickej praxi, umožňujú určiť iba 5 pľúcnych objemov a kapacít: RV, RO _in, RO exp, _VC, EVP (alebo VT, IRV, ERV, VC a VC). Na nájdenie najdôležitejšieho ukazovateľa pľúcnej ventilácie - funkčnej reziduálnej kapacity (FRC) a výpočet reziduálneho objemu pľúc (RV) a celkovej pľúcnej kapacity (TLC) je potrebné použiť špeciálne techniky, najmä metódy riedenia héliom, vymývania dusíkom alebo celotelovej pletyzmografie (pozri nižšie).

Hlavným ukazovateľom v tradičnej spirografickej metóde je vitálna kapacita pľúc (VC). Na meranie VC sa pacient po období pokojného dýchania (CB) najprv maximálne nadýchne a potom prípadne úplne vydýchne. V tomto prípade je vhodné vyhodnotiť nielen integrálnu hodnotu VC), ale aj inspiračnú a expiračnú vitálnu kapacitu (VCin, VCex), t. j. maximálny objem vzduchu, ktorý je možné vdýchnuť alebo vydýchnuť.

Druhou povinnou technikou používanou v tradičnej spirografii je test na stanovenie nútenej (expiračnej) vitálnej kapacity pľúc (FVC alebo expiračná vitálna kapacita), ktorý umožňuje určiť najvýraznejšie (formatívne) ukazovatele rýchlosti pľúcnej ventilácie počas núteného výdychu, charakterizujúce najmä stupeň obštrukcie intrapulmonálnych dýchacích ciest. Rovnako ako pri teste na stanovenie VC sa pacient nadýchne čo najhlbšie a potom, na rozdiel od stanovenia VC, vydýchne vzduch maximálnou možnou rýchlosťou (nútený výdych). V tomto prípade sa zaznamená postupne sa splošťujúca spontánna krivka. Pri hodnotení spirogramu tohto expiračného manévru sa vypočíta niekoľko ukazovateľov:

1. Vynútený výdychový objem po 1 sekunde (FEV1) je množstvo vzduchu vytlačeného z pľúc v prvej sekunde výdychu. Tento ukazovateľ sa znižuje ako pri obštrukcii dýchacích ciest (v dôsledku zvýšeného bronchiálneho odporu), tak aj pri reštriktívnych poruchách (v dôsledku poklesu všetkých pľúcnych objemov).
2. Tiffnov index (FEV1/FVC, %) je pomer núteného výdychového objemu v prvej sekunde (FEV1) k nútenej vitálnej kapacite pľúc (FVC). Toto je hlavný ukazovateľ výdychového manévru s núteným výdychom. Pri bronchoobštrukčnom syndróme sa významne znižuje, pretože spomalenie výdychu spôsobené bronchiálnou obštrukciou je sprevádzané poklesom núteného výdychového objemu za 1 sekundu (FEV1) pri absencii alebo nevýznamnom poklese celkovej hodnoty FVC. Pri reštriktívnych poruchách zostáva Tiffnov index prakticky nezmenený, pretože FEV1 a FVC sa znižujú takmer rovnako.
3. Maximálny expiračný prietok pri 25 %, 50 % a 75 % nútenej vitálnej kapacity pľúc (MEF25, MEF50, MEF75 alebo MEF25, MEF50, MEF75). Tieto hodnoty sa vypočítajú vydelením zodpovedajúcich objemov (v litroch) núteného výdychu (pri 25 %, 50 % a 75 % celkovej FVC) časom potrebným na dosiahnutie týchto objemov počas núteného výdychu (v sekundách).
4. Priemerná expiračná prietoková rýchlosť na úrovni 25~75% FVC (AEF25-75). Tento ukazovateľ je menej závislý od dobrovoľného úsilia pacienta a objektívnejšie odráža priechodnosť priedušiek.
5. Vrcholový expiračný prietok ( _PEF ) je maximálny objemový prietok pri nútenom výdychu.

Na základe výsledkov spirografickej štúdie sa vypočíta aj:

1. počet dýchacích pohybov počas pokojného dýchania (RR alebo BF - frekvencia dýchania) a
2. Minútový objem dýchania (MV) je množstvo celkovej ventilácie pľúc za minútu počas pokojného dýchania.

[ 6 ], [ 7 ]

Skúmanie vzťahu medzi prietokom a objemom

Počítačová spirografia

Moderné počítačové spirografické systémy umožňujú automatickú analýzu nielen vyššie uvedených spirografických indexov, ale aj pomeru prietok-objem, teda závislosti objemového prietoku vzduchu počas nádychu a výdychu od hodnoty objemu pľúc. Automatická počítačová analýza inspiračnej a exspiračnej časti slučky prietok-objem je najsľubnejšou metódou pre kvantitatívne hodnotenie porúch pľúcnej ventilácie. Hoci samotná slučka prietok-objem obsahuje v podstate rovnaké informácie ako jednoduchý spirogram, jasnosť vzťahu medzi objemovým prietokom vzduchu a objemom pľúc umožňuje podrobnejšie štúdium funkčných charakteristík horných aj dolných dýchacích ciest.

Hlavným prvkom všetkých moderných spirografických počítačových systémov je pneumotachografický senzor, ktorý zaznamenáva objemovú rýchlosť prúdenia vzduchu. Senzorom je široká trubica, ktorou pacient voľne dýcha. Zároveň v dôsledku malého, vopred známeho, aerodynamického odporu trubice medzi jej začiatkom a koncom vzniká určitý tlakový rozdiel, priamo úmerný objemovej rýchlosti prúdenia vzduchu. Týmto spôsobom je možné zaznamenávať zmeny objemovej rýchlosti prúdenia vzduchu počas nádychu a výdychu – pneumotachogram.

Automatická integrácia tohto signálu umožňuje aj získanie tradičných spirografických indexov - hodnôt objemu pľúc v litroch. V každom okamihu sa teda do pamäťového zariadenia počítača súčasne prijímajú informácie o objemovom prietoku vzduchu a objeme pľúc v danom okamihu. To umožňuje vykreslenie krivky prietok-objem na obrazovke monitora. Významnou výhodou tejto metódy je, že zariadenie pracuje v otvorenom systéme, t. j. subjekt dýcha hadičkou pozdĺž otvoreného okruhu bez toho, aby pociťoval dodatočný dýchací odpor, ako pri konvenčnej spirografii.

Postup vykonávania respiračných manévrov pri zaznamenávaní krivky prietok-objem sa podobá zaznamenávaniu bežnej korutiny. Po období komplexného dýchania sa pacient maximálne nadýchne, v dôsledku čoho sa zaznamená inspiračná časť krivky prietok-objem. Objem pľúc v bode „3“ zodpovedá celkovej kapacite pľúc (TLC). Následne pacient silno vydýchne a na obrazovke monitora sa zaznamená exspiračná časť krivky prietok-objem (krivka „3-4-5-1“). Na začiatku núteného výdychu („3-4“) sa objemový prietok vzduchu rýchlo zvyšuje, dosahuje vrchol (vrcholový exspiračný prietok - _PEF ) a potom lineárne klesá až do konca núteného výdychu, keď sa krivka núteného výdychu vráti do pôvodnej polohy.

U zdravého jedinca sa tvary inspiračnej a exspiračnej časti krivky prietok-objem od seba výrazne líšia: maximálny objemový prietok počas inspirácie sa dosiahne približne pri 50 % vitálnej kapacity (MIF50), zatiaľ čo počas núteného výdychu sa vrcholový exspiračný prietok (PEF) dosiahne veľmi skoro. Maximálny inspiračný prietok (MIF50) je približne 1,5-krát väčší ako maximálny exspiračný prietok pri strednej vitálnej kapacite (Vmax50 %).

Opísaný test registrácie krivky prietok-objem sa vykonáva niekoľkokrát, kým sa výsledky nezhodujú. Vo väčšine moderných zariadení sa postup zhromažďovania najlepšej krivky pre ďalšie spracovanie materiálu vykonáva automaticky. Krivka prietok-objem sa vytlačí spolu s početnými indexmi pľúcnej ventilácie.

Pneumotochografický senzor zaznamenáva krivku objemového prietoku vzduchu. Automatická integrácia tejto krivky umožňuje získať krivku dýchacích objemov.

[ 8 ], [ 9 ], [ 10 ]

Hodnotenie výsledkov výskumu

Väčšina pľúcnych objemov a kapacít, a to ako u zdravých pacientov, tak aj u pacientov s pľúcnymi ochoreniami, závisí od mnohých faktorov vrátane veku, pohlavia, veľkosti hrudníka, polohy tela, úrovne trénovania atď. Napríklad vitálna kapacita pľúc (VC) u zdravých ľudí s vekom klesá, zatiaľ čo reziduálny objem (RV) sa zvyšuje a celková kapacita pľúc (TLC) zostáva prakticky nezmenená. VC je úmerná veľkosti hrudníka a podľa toho aj výške pacienta. U žien je VC v priemere o 25 % nižšia ako u mužov.

Z praktického hľadiska je preto nepraktické porovnávať hodnoty pľúcnych objemov a kapacít získaných počas spirografickej štúdie s jednotnými „štandardmi“, ktorých výkyvy hodnôt sú v dôsledku vplyvu vyššie uvedených a ďalších faktorov pomerne významné (napríklad vitálna kapacita môže bežne kolísať od 3 do 6 litrov).

Najprijateľnejším spôsobom hodnotenia spirografických ukazovateľov získaných počas štúdie je ich porovnanie s tzv. normálnymi hodnotami, ktoré boli získané pri vyšetrení veľkých skupín zdravých ľudí, berúc do úvahy ich vek, pohlavie a výšku.

Požadované hodnoty parametrov ventilácie sa určujú pomocou špeciálnych vzorcov alebo tabuliek. V moderných počítačových spirografoch sa vypočítavajú automaticky. Pre každý parameter sú limity normálnych hodnôt uvedené v percentách vo vzťahu k vypočítanej požadovanej hodnote. Napríklad VC alebo FVC sa považujú za znížené, ak je ich skutočná hodnota menšia ako 85 % vypočítanej požadovanej hodnoty. Pokles FEV1 sa zaznamená, ak je skutočná hodnota tohto parametra menšia ako 75 % požadovanej hodnoty, a pokles FEV1/FVC sa zaznamená, ak je skutočná hodnota menšia ako 65 % požadovanej hodnoty.

Hranice normálnych hodnôt hlavných spirografických ukazovateľov (ako percento z vypočítanej očakávanej hodnoty).

Ukazovatele	Norma	Podmienená norma	Odchýlky
			Mierne	Významný	Ostrý
ŽLTÁ	>90	85 – 89	70 – 84	50 – 69 rokov	<50
FEV1	>85	75 – 84	55 – 74	35 – 54	<35
FEV1/FVC	>70	65 – 69 rokov	55 – 64 rokov	40 – 54	<40
OOL	90 – 125	126 – 140	141 – 175	176 – 225	>225
		85 – 89	70 – 84	50 – 69 rokov	<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

Okrem toho je pri hodnotení výsledkov spirografie potrebné zohľadniť niektoré ďalšie podmienky, za ktorých sa štúdia vykonávala: atmosférický tlak, teplota a vlhkosť okolitého vzduchu. Objem vzduchu vydychovaného pacientom je zvyčajne o niečo menší ako objem, ktorý ten istý vzduch zaberá v pľúcach, pretože jeho teplota a vlhkosť sú zvyčajne vyššie ako teplota a vlhkosť okolitého vzduchu. Aby sa vylúčili rozdiely v nameraných hodnotách spojených s podmienkami štúdie, všetky objemy pľúc, očakávané (vypočítané) aj skutočné (namerané u daného pacienta), sú uvedené pre podmienky zodpovedajúce ich hodnotám pri telesnej teplote 37 °C a úplnej saturácii vodnou parou (systém BTPS - Body Temperature, Pressure, Saturated). V moderných počítačových spirografoch sa takáto korekcia a prepočet objemov pľúc v systéme BTPS vykonávajú automaticky.

Interpretácia výsledkov

Praktizujúci lekár by mal mať dobré znalosti o skutočných možnostiach spirografickej výskumnej metódy, ktoré sú spravidla obmedzené nedostatkom informácií o hodnotách reziduálneho objemu pľúc (RLV), funkčnej reziduálnej kapacity (FRC) a celkovej kapacity pľúc (TLC), čo neumožňuje úplnú analýzu štruktúry TLC. Zároveň spirografia umožňuje vytvoriť si všeobecnú predstavu o stave vonkajšieho dýchania, najmä:

1. identifikovať zníženie vitálnej kapacity pľúc (VC);
2. identifikovať porušenia tracheobronchiálnej priechodnosti a pomocou modernej počítačovej analýzy prietokovo-objemovej slučky - v najskorších štádiách vývoja obštrukčného syndrómu;
3. identifikovať prítomnosť reštriktívnych porúch pľúcnej ventilácie v prípadoch, keď nie sú kombinované so zhoršenou priechodnosťou priedušiek.

Moderná počítačová spirografia umožňuje získať spoľahlivé a úplné informácie o prítomnosti bronchoobštrukčného syndrómu. Viac či menej spoľahlivá detekcia reštriktívnych ventilačných porúch pomocou spirografickej metódy (bez použitia plynoanalytických metód na posúdenie štruktúry OEL) je možná iba v relatívne jednoduchých, klasických prípadoch zhoršenej poddajnosti pľúc, keď nie sú kombinované so zhoršenou priechodnosťou priedušiek.

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

Diagnóza obštrukčného syndrómu

Hlavným spirografickým znakom obštrukčného syndrómu je spomalenie núteného výdychu v dôsledku zvýšenia odporu dýchacích ciest. Pri zaznamenávaní klasického spirogramu sa krivka núteného výdychu natiahne a ukazovatele ako FEV1 a Tiffnov index (FEV1/FVC) sa znížia. VC sa buď nemení, alebo mierne klesá.

Spoľahlivejším znakom bronchoobštrukčného syndrómu je zníženie Tiffeneauovho indexu (FEV1/FVC), pretože absolútna hodnota FEV1 sa môže znížiť nielen pri bronchiálnej obštrukcii, ale aj pri reštriktívnych poruchách v dôsledku proporcionálneho poklesu všetkých pľúcnych objemov a kapacít vrátane FEV1 a FVC.

Už v počiatočných štádiách vývoja obštrukčného syndrómu sa vypočítaný ukazovateľ priemernej objemovej rýchlosti znižuje na úroveň 25 – 75 % FVC (SOC 25 – 75 %) – O“ je najcitlivejší spirografický ukazovateľ, ktorý pred ostatnými indikuje zvýšenie odporu dýchacích ciest. Jeho výpočet si však vyžaduje pomerne presné manuálne merania zostupného kolena krivky FVC, čo nie je vždy možné pomocou klasického spirogramu.

Presnejšie a spoľahlivejšie údaje možno získať analýzou prietokovo-objemovej slučky pomocou moderných počítačových spirografických systémov. Obštrukčné poruchy sú sprevádzané zmenami v prevažne exspiračnej časti prietokovo-objemovej slučky. Ak u väčšiny zdravých ľudí táto časť slučky pripomína trojuholník s takmer lineárnym poklesom objemového prietoku vzduchu počas výdychu, potom u pacientov s poruchami prieduškovej priechodnosti sa pozoruje zvláštne „previsnutie“ exspiračnej časti slučky a pokles objemového prietoku vzduchu pri všetkých hodnotách objemu pľúc. Často sa v dôsledku zvýšenia objemu pľúc exspiračná časť slučky posúva doľava.

Nasledujúce spirografické parametre sa znižujú: FEV1, FEV1/FVC, maximálna výdychová rýchlosť (PEF ₎, MEF25% (MEF25), MEF50% (MEF50), MEF75% (MEF75) a FEF25-75%.

Vitálna kapacita pľúc (VC) môže zostať nezmenená alebo sa znížiť aj bez sprievodných reštriktívnych porúch. Dôležité je tiež vyhodnotiť hodnotu expiračného rezervného objemu (ERV ₎, ktorý sa pri obštrukčnom syndróme prirodzene znižuje, najmä v prípade predčasného expiračného uzáveru (kolapsu) priedušiek.

Podľa niektorých výskumníkov nám kvantitatívna analýza exspiračnej časti slučky prietok-objem tiež umožňuje získať predstavu o prevažnom zúžení veľkých alebo malých priedušiek. Predpokladá sa, že obštrukcia veľkých priedušiek je charakterizovaná poklesom objemového prietoku núteného výdychu najmä v počiatočnej časti slučky, v dôsledku čoho prudko klesajú ukazovatele, ako je maximálny objemový prietok (PVF) a maximálny objemový prietok pri 25 % FVC (MEF25). Súčasne sa znižuje aj objemový prietok vzduchu v strede a na konci výdychu (MEF50 % a MEF75 %), ale v menšej miere ako MEF _exp a MEF25 %. Naopak, pri obštrukcii malých priedušiek sa zisťuje prevažne pokles MEF50 % a MEF75 %, zatiaľ čo MEF _exp je normálny alebo mierne znížený a MEF25 % je mierne znížený.

Treba však zdôrazniť, že tieto ustanovenia sa v súčasnosti zdajú byť dosť kontroverzné a nemožno ich odporučiť na použitie v rozsiahlej klinickej praxi. V každom prípade existuje viac dôvodov domnievať sa, že nerovnomernosť poklesu objemového prietoku vzduchu počas núteného výdychu skôr odráža stupeň bronchiálnej obštrukcie než jej lokalizáciu. Včasné štádiá zúženia priedušiek sú sprevádzané spomalením výdychového prietoku vzduchu na konci a v polovici výdychu (pokles MEF50%, MEF75%, SEF25-75% s mierne zmenenými hodnotami MEF25%, FEV1/FVC a PEF), zatiaľ čo pri ťažkej bronchiálnej obštrukcii sa pozoruje relatívne proporcionálny pokles všetkých rýchlostných indexov vrátane Tiffeneauovho indexu (FEV1/FVC), PEF a MEF25%.

Zaujímavá je diagnostika obštrukcie horných dýchacích ciest (hrtan, priedušnica) pomocou počítačových spirografov. Existujú tri typy takejto obštrukcie:

1. fixná obštrukcia;
2. variabilná extratorakálna obštrukcia;
3. variabilná intratorakálna obštrukcia.

Príkladom fixnej obštrukcie horných dýchacích ciest je tracheostomická stenóza. V týchto prípadoch sa dýchanie uskutočňuje cez pevnú, relatívne úzku trubicu, ktorej lúmen sa počas nádychu a výdychu nemení. Takáto fixná obštrukcia obmedzuje prúdenie vzduchu počas nádychu aj výdychu. Preto sa exspiračná časť krivky tvarom podobá inspiračnej; objemové rýchlosti nádychu a výdychu sú výrazne znížené a takmer rovnaké.

V klinike sa však často stretávame s dvoma variantmi variabilnej obštrukcie horných dýchacích ciest, keď sa pri nádychu alebo výdychu mení lúmen hrtana alebo priedušnice, čo vedie k selektívnemu obmedzeniu inspiračného, respektíve exspiračného prietoku vzduchu.

Variabilná extratorakálna obštrukcia sa pozoruje pri rôznych typoch stenózy hrtana (edém hlasiviek, nádor atď.). Ako je známe, počas dýchacích pohybov závisí lúmen extratorakálnych dýchacích ciest, najmä zúžených, od pomeru intratracheálneho a atmosférického tlaku. Počas nádychu sa tlak v priedušnici (rovnako ako intraalveolárny a intrapleurálny tlak) stáva negatívnym, teda nižším ako atmosférický. To prispieva k zúženiu lúmenu extratorakálnych dýchacích ciest a výraznému obmedzeniu prietoku vdychovaného vzduchu a zníženiu (splošteniu) inspiračnej časti slučky prietok-objem. Počas núteného výdychu sa intratracheálny tlak výrazne zvyšuje ako atmosférický, v dôsledku čoho sa priemer dýchacích ciest blíži k normálu a exspiračná časť slučky prietok-objem sa mení len málo. Variabilná intratorakálna obštrukcia horných dýchacích ciest sa pozoruje pri tracheálnych nádoroch a dyskinéze membránovej časti priedušnice. Priemer predsiene hrudných dýchacích ciest je do značnej miery určený pomerom intratracheálneho a intrapleurálneho tlaku. Počas núteného výdychu, keď sa intrapleurálny tlak výrazne zvýši a presiahne tlak v priedušnici, sa intratorakálne dýchacie cesty zužujú a vzniká ich obštrukcia. Počas nádychu tlak v priedušnici mierne prevyšuje negatívny intrapleurálny tlak a stupeň zúženia priedušnice sa znižuje.

Pri variabilnej intratorakálnej obštrukcii horných dýchacích ciest teda dochádza k selektívnemu obmedzeniu prietoku vzduchu počas výdychu a k splošteniu inspiračnej časti slučky. Jej inspiračná časť zostáva takmer nezmenená.

Pri variabilnej extratorakálnej obštrukcii horných dýchacích ciest sa selektívne obmedzenie objemového prietoku vzduchu pozoruje najmä počas inhalácie a pri intratorakálnej obštrukcii - počas výdychu.

Treba tiež poznamenať, že v klinickej praxi sú pomerne zriedkavé prípady, keď je zúženie lúmenu horných dýchacích ciest sprevádzané sploštením iba inspiračnej alebo iba exspiračnej časti slučky. Zvyčajne sa obmedzenie prietoku vzduchu prejavuje v oboch fázach dýchania, hoci počas jednej z nich je tento proces oveľa výraznejší.

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

Diagnostika reštriktívnych porúch

Reštriktívne poruchy pľúcnej ventilácie sú sprevádzané obmedzením plnenia pľúc vzduchom v dôsledku zníženia respiračného povrchu pľúc, vylúčenia časti pľúc z dýchania, zníženia elastických vlastností pľúc a hrudníka, ako aj schopnosti pľúcneho tkaniva sa naťahovať (zápalový alebo hemodynamický pľúcny edém, masívna pneumónia, pneumokonióza, pneumoskleróza atď.). Zároveň, ak sa reštriktívne poruchy nekombinujú s vyššie opísanými poruchami priechodnosti priedušiek, odpor dýchacích ciest sa zvyčajne nezvyšuje.

Hlavným dôsledkom reštriktívnych ventilačných porúch odhalených klasickou spirografiou je takmer proporcionálny pokles väčšiny pľúcnych objemov a kapacít: RV, VC, RO _in, RO _exp, FEV1, FEV1 atď. Je dôležité, že na rozdiel od obštrukčného syndrómu nie je pokles FEV1 sprevádzaný poklesom pomeru FEV1/FVC. Tento ukazovateľ zostáva v normálnom rozmedzí alebo sa dokonca mierne zvyšuje v dôsledku výraznejšieho poklesu VC.

V počítačovej spirografii je krivka prietok-objem zmenšenou kópiou normálnej krivky, posunutou doprava v dôsledku celkového poklesu objemu pľúc. Maximálna objemová rýchlosť (PVR) expiračného prietoku FEV1 je znížená, hoci pomer FEV1/FVC je normálny alebo zvýšený. V dôsledku obmedzenej expanzie pľúc a následne zníženia ich elastickej trakcie môžu byť ukazovatele prietoku (napr. PVR25-75%, MVR50%, MVR75%) v niektorých prípadoch znížené aj bez obštrukcie dýchacích ciest.

Najdôležitejšie diagnostické kritériá pre reštriktívne poruchy ventilácie, ktoré umožňujú ich spoľahlivé odlíšenie od obštrukčných porúch, sú:

1. takmer proporcionálny pokles objemov a kapacít pľúc meraných spirografiou, ako aj indikátorov prietoku a podľa toho normálny alebo mierne zmenený tvar krivky slučky prietok-objem posunutý doprava;
2. normálna alebo dokonca zvýšená hodnota Tiffeneauovho indexu (FEV1/FVC);
3. Pokles inspiračného rezervného objemu (IRV ₎ je takmer úmerný expiračnému rezervnému objemu (ERV ₎.

Treba ešte raz zdôrazniť, že pri diagnostike aj „čistých“ reštriktívnych ventilačných porúch sa nemožno spoliehať len na pokles VCF, pretože tento ukazovateľ sa pri ťažkom obštrukčnom syndróme môže tiež výrazne znížiť. Spoľahlivejšími diferenciálno-diagnostickými znakmi sú absencia zmien v tvare exspiračnej časti krivky prietok-objem (najmä normálne alebo zvýšené hodnoty FEV1/FVC), ako aj proporcionálny pokles PO _in a PO _out.

[ 22 ], [ 23 ], [ 24 ]

Stanovenie štruktúry celkovej pľúcnej kapacity (TLC)

Ako už bolo uvedené vyššie, metódy klasickej spirografie, ako aj počítačové spracovanie krivky prietok-objem, nám umožňujú vytvoriť si predstavu o zmenách iba piatich z ôsmich pľúcnych objemov a kapacít (VO2, ROin, ROout, VC, Evd, respektíve VT, IRV, ERV, VC a 1C), čo umožňuje posúdiť najmä stupeň obštrukčných porúch pľúcnej ventilácie. Reštriktívne poruchy možno spoľahlivo diagnostikovať iba vtedy, ak nie sú kombinované so zhoršenou priechodnosťou priedušiek, t. j. pri absencii zmiešaných porúch pľúcnej ventilácie. Napriek tomu sa v lekárskej praxi s takýmito zmiešanými poruchami stretávame najčastejšie (napríklad pri chronickej obštrukčnej bronchitíde alebo bronchiálnej astme komplikovanej emfyzémom a pneumosklerózou atď.). V týchto prípadoch možno mechanizmy porúch pľúcnej ventilácie identifikovať iba analýzou štruktúry OEL.

Na vyriešenie tohto problému je potrebné použiť ďalšie metódy na stanovenie funkčnej reziduálnej kapacity (FRC) a vypočítať reziduálny objem pľúc (RV) a celkovú kapacitu pľúc (TLC). Keďže FRC je množstvo vzduchu zostávajúceho v pľúcach po maximálnom výdychu, meria sa iba nepriamymi metódami (analýza plynov alebo celotelová pletyzmografia).

Princíp metód analýzy plynov spočíva v tom, že buď sa do pľúc zavádza inertný plyn hélium (metóda riedenia), alebo sa vyplavuje dusík obsiahnutý v alveolárnom vzduchu, čo núti pacienta dýchať čistý kyslík. V oboch prípadoch sa FRC vypočíta na základe konečnej koncentrácie plynu (RF Schmidt, G. Thews).

Metóda riedenia hélia. Hélium je známe ako inertný a neškodný plyn pre telo, ktorý prakticky neprechádza cez alveolárno-kapilárnu membránu a nezúčastňuje sa výmeny plynov.

Metóda riedenia je založená na meraní koncentrácie hélia v uzavretej nádobe spirometra pred a po zmiešaní plynu s objemom pľúc. Uzavretý spirometer so známym objemom (Vsp ₎ sa naplní zmesou plynov pozostávajúcou z kyslíka a hélia. Známy je aj objem, ktorý hélium zaberá (Vsp ₎, a jeho počiatočná koncentrácia (FHe1). Po pokojnom výdychu začne pacient dýchať zo spirometra a hélium sa rovnomerne rozdelí medzi objem pľúc (FRC) a objem spirometra (Vsp ₎. Po niekoľkých minútach sa koncentrácia hélia v celkovom systéme („spirometer-pľúca“) zníži (FHe2 ₎.

Metóda vymývania dusíkom. Pri tejto metóde sa spirometer naplní kyslíkom. Pacient niekoľko minút dýcha do uzavretého okruhu spirometra a meria sa objem vydychovaného vzduchu (plynu), počiatočný obsah dusíka v pľúcach a jeho konečný obsah v spirometri. FRC sa vypočíta pomocou rovnice podobnej metóde riedenia héliom.

Presnosť oboch vyššie uvedených metód na stanovenie FRC (fluorescenčného rezonančného indexu) závisí od úplnosti premiešania plynov v pľúcach, ku ktorému u zdravých ľudí dochádza v priebehu niekoľkých minút. Avšak pri niektorých ochoreniach sprevádzaných výraznou nerovnomernosťou ventilácie (napríklad pri obštrukčnej pľúcnej patológii) trvá vyrovnanie koncentrácie plynu dlho. V týchto prípadoch môže byť meranie FRC (fluorescenčného rezonančného indexu) pomocou opísaných metód nepresné. Technicky zložitejšia metóda celotelovej pletyzmografie je týchto nedostatkov zbavená.

Celotelová pletyzmografia. Celotelová pletyzmografia je jednou z najinformatívnejších a najkomplexnejších výskumných metód používaných v pulmonológii na stanovenie objemu pľúc, tracheobronchiálneho odporu, elastických vlastností pľúcneho tkaniva a hrudníka a na posúdenie niektorých ďalších parametrov pľúcnej ventilácie.

Integrálny pletyzmograf je hermeticky uzavretá komora s objemom 800 l, v ktorej je pacient voľne umiestnený. Pacient dýcha pneumotachografickou trubicou pripojenou k hadici otvorenej do atmosféry. Hadica má ventil, ktorý umožňuje automatické uzavretie prietoku vzduchu v správnom okamihu. Špeciálne barometrické senzory merajú tlak v komore (Pcam) a v ústnej dutine (Pmouth). Tlak v ústnej dutine sa pri zatvorenom ventile hadice rovná intraalveolárnemu tlaku. Pneumotachograf umožňuje určiť prietok vzduchu (V).

Princíp fungovania integrálneho pletyzmografu je založený na Boyle-Moriostovom zákone, podľa ktorého pri konštantnej teplote zostáva pomer medzi tlakom (P) a objemom plynu (V) konštantný:

P1xV1 = P2xV2, kde P1 je počiatočný tlak plynu, V1 je počiatočný objem plynu, P2 je tlak po zmene objemu plynu, V2 je objem po zmene tlaku plynu.

Pacient nachádzajúci sa vo vnútri komory pletyzmografu pokojne nadýchne a vydýchne, po čom sa (na úrovni FRC) zatvorí ventil hadice a subjekt sa pokúša o „nádych“ a „výdych“ („dýchací“ manéver). Počas tohto „dýchacieho“ manévru sa mení intraalveolárny tlak a tlak v uzavretej komore pletyzmografu sa mení nepriamo úmerne. Počas pokusu o „nádych“ so zatvoreným ventilom sa objem hrudníka zväčšuje, čo vedie na jednej strane k poklesu intraalveolárneho tlaku a na druhej strane k zodpovedajúcemu zvýšeniu tlaku v komore pletyzmografu (Pcam ₎. Naopak, počas pokusu o „výdych“ sa alveolárny tlak zvyšuje a objem hrudníka a tlak v komore sa znižujú.

Metóda celotelovej pletyzmografie teda umožňuje s vysokou presnosťou vypočítať intratorakálny objem plynu (ITG), ktorý u zdravých jedincov pomerne presne zodpovedá hodnote funkčnej reziduálnej kapacity pľúc (FRC alebo CS); rozdiel medzi ITG a FRC zvyčajne nepresahuje 200 ml. Treba však mať na pamäti, že v prípade zhoršenej priechodnosti priedušiek a niektorých iných patologických stavov môže ITG výrazne prekročiť hodnotu skutočnej FRC v dôsledku zvýšenia počtu nevetraných a slabo vetraných alveol. V týchto prípadoch sa odporúča kombinovaná štúdia s použitím metód analýzy plynu metódou celotelovej pletyzmografie. Mimochodom, rozdiel medzi ITG a FRC je jedným z dôležitých ukazovateľov nerovnomerného vetrania pľúc.

Interpretácia výsledkov

Hlavným kritériom pre prítomnosť reštriktívnych porúch pľúcnej ventilácie je významný pokles OLC. Pri „čistej“ reštrikcii (bez kombinácie s bronchiálnou obštrukciou) sa štruktúra OLC významne nemení alebo sa pozoruje určitý pokles pomeru OLC/OLC. Ak sa reštriktívne poruchy vyskytnú na pozadí porúch bronchiálnej priechodnosti (zmiešaný typ porúch ventilácie), spolu s výrazným poklesom OLC sa pozoruje významná zmena v jej štruktúre, charakteristická pre bronchoobštrukčný syndróm: zvýšenie OLC/OLC (viac ako 35 %) a FRC/OLC (viac ako 50 %). Pri oboch typoch reštriktívnych porúch je VC významne znížená.

Analýza štruktúry VC teda umožňuje rozlíšiť všetky tri varianty porúch ventilácie (obštrukčné, reštriktívne a zmiešané), zatiaľ čo hodnotenie iba spirografických ukazovateľov neumožňuje spoľahlivo rozlíšiť zmiešaný variant od obštrukčného, sprevádzaného poklesom VC).

Hlavným kritériom obštrukčného syndrómu je zmena štruktúry OEL, najmä zvýšenie OEL/OEL (viac ako 35 %) a FRC/OEL (viac ako 50 %). Pri „čistých“ reštriktívnych poruchách (bez kombinácie s obštrukciou) je najtypickejší pokles OEL bez zmeny jeho štruktúry. Zmiešaný typ ventilačných porúch sa vyznačuje významným poklesom OEL a zvýšením pomerov OEL/OEL a FRC/OEL.

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

Stanovenie nerovnomerného vetrania pľúc

U zdravého človeka existuje určitá fyziologická nerovnomernosť vo ventilácii rôznych častí pľúc, ktorá je spôsobená rozdielmi v mechanických vlastnostiach dýchacích ciest a pľúcneho tkaniva, ako aj prítomnosťou tzv. vertikálneho pleurálneho tlakového gradientu. Ak je pacient vo zvislej polohe, na konci výdychu je pleurálny tlak v horných častiach pľúc negatívnejší ako v dolných (bazálnych) častiach. Rozdiel môže dosiahnuť 8 cm vodného stĺpca. Preto sa pred začiatkom ďalšieho nádychu alveoly hrotu pľúc natiahnu viac ako alveoly dolných bazálnych častí. V tomto ohľade sa počas nádychu do alveol bazálnych častí dostáva väčší objem vzduchu.

Alveoly dolných bazálnych častí pľúc sú normálne ventilované lepšie ako apikálne oblasti, čo je spojené s prítomnosťou vertikálneho gradientu intrapleurálneho tlaku. Takáto nerovnomerná ventilácia však zvyčajne nie je sprevádzaná citeľným narušením výmeny plynov, pretože prietok krvi v pľúcach je tiež nerovnomerný: bazálne časti sú prekrvené lepšie ako apikálne.

Pri niektorých respiračných ochoreniach sa stupeň nerovnomernosti ventilácie môže výrazne zvýšiť. Najčastejšie príčiny takejto patologickej nerovnomernosti ventilácie sú:

• Ochorenia sprevádzané nerovnomerným zvýšením odporu dýchacích ciest (chronická bronchitída, bronchiálna astma).
• Ochorenia s nerovnomernou regionálnou elasticitou pľúcneho tkaniva (pľúcny emfyzém, pneumoskleróza).
• Zápal pľúcneho tkaniva (fokálna pneumónia).
• Ochorenia a syndrómy kombinované s lokálnym obmedzením alveolárnej expanzie (reštriktívne) - exudatívna pleuritída, hydrotorax, pneumoskleróza atď.

Často sa kombinujú rôzne príčiny. Napríklad pri chronickej obštrukčnej bronchitíde komplikovanej emfyzémom a pneumosklerózou sa vyvíjajú regionálne poruchy priechodnosti priedušiek a elasticity pľúcneho tkaniva.

Pri nerovnomernom vetraní sa výrazne zväčšuje fyziologický mŕtvy priestor, v ktorom nedochádza k výmene plynov alebo je táto výmena oslabená. To je jeden z dôvodov vzniku respiračného zlyhania.

Na posúdenie nerovnomernosti pľúcnej ventilácie sa najčastejšie používajú metódy analýzy plynu a barometrie. Všeobecnú predstavu o nerovnomernosti pľúcnej ventilácie možno získať napríklad analýzou kriviek miešania (riedenia) hélia alebo vymývania dusíkom, ktoré sa používajú na meranie FRC.

U zdravých ľudí sa hélium mieša s alveolárnym vzduchom alebo z neho vyplavuje dusík do troch minút. Pri bronchiálnej obštrukcii sa počet (objem) zle vetraných alveol prudko zvyšuje, v dôsledku čoho sa čas miešania (alebo premývania) výrazne zvyšuje (až na 10-15 minút), čo je indikátorom nerovnomernej pľúcnej ventilácie.

Presnejšie údaje možno získať použitím testu vymývania dusíkom s jedným nádychom. Pacient vydýchne čo najviac a potom čo najhlbšie vdýchne čistý kyslík. Následne pomaly vydýchne do uzavretého systému spirografu vybaveného zariadením na stanovenie koncentrácie dusíka (azotograf). Počas celého výdychu sa kontinuálne meria objem vydychovanej zmesi plynov a určuje sa meniaca sa koncentrácia dusíka vo vydychovanej zmesi plynov obsahujúcej alveolárny dusík.

Krivka vymývania dusíka pozostáva zo 4 fáz. Na samom začiatku výdychu vstupuje do spirografu vzduch z horných dýchacích ciest, ktorý zo 100 % pozostáva z kyslíka, ktorý ich naplnil počas predchádzajúceho vdychu. Obsah dusíka v tejto časti vydychovaného plynu je nulový.

Druhá fáza sa vyznačuje prudkým nárastom koncentrácie dusíka, ktorý je spôsobený vylúhovaním tohto plynu z anatomického mŕtveho priestoru.

Počas dlhej tretej fázy sa zaznamenáva koncentrácia dusíka v alveolárnom vzduchu. U zdravých ľudí je táto fáza krivky plochá - vo forme plató (alveolárna plošina). Pri nerovnomernej ventilácii počas tejto fázy sa koncentrácia dusíka zvyšuje v dôsledku vyplavovania plynu zo slabo vetraných alveol, ktoré sa vyprázdňujú ako posledné. Čím väčší je teda nárast krivky vyplavovania dusíka na konci tretej fázy, tým výraznejšia je nerovnomernosť pľúcnej ventilácie.

Štvrtá fáza krivky vymývania dusíka je spojená s exspiračným uzavretím malých dýchacích ciest bazálnych častí pľúc a prúdením vzduchu prevažne z apikálnych častí pľúc, ktorých alveolárny vzduch obsahuje dusík s vyššou koncentráciou.

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

Posúdenie pomeru ventilácie a perfúzie

Výmena plynov v pľúcach závisí nielen od úrovne celkovej ventilácie a stupňa jej nerovnomernosti v rôznych častiach orgánu, ale aj od pomeru ventilácie a perfúzie na úrovni alveol. Preto je hodnota pomeru ventilácie a perfúzie (VPR) jednou z najdôležitejších funkčných charakteristík dýchacích orgánov, ktorá v konečnom dôsledku určuje úroveň výmeny plynov.

Normálne je VPO pre pľúca ako celok 0,8-1,0. Keď VPO klesne pod 1,0, perfúzia zle vetraných oblastí pľúc vedie k hypoxémii (znížené okysličenie arteriálnej krvi). Zvýšenie VPO väčšie ako 1,0 sa pozoruje pri zachovanej alebo nadmernej ventilácii oblastí, ktorých perfúzia je výrazne znížená, čo môže viesť k zhoršenému odstraňovaniu CO2 - hyperkapnii.

Dôvody porušenia VPO:

1. Všetky choroby a syndrómy, ktoré spôsobujú nerovnomerné vetranie pľúc.
2. Prítomnosť anatomických a fyziologických skratov.
3. Tromboembólia malých vetiev pľúcnej tepny.
4. Poruchy mikrocirkulácie a tvorba trombov v cievach pľúcneho obehu.

Kapnografia. Na detekciu porušení VPO bolo navrhnutých niekoľko metód, z ktorých jednou z najjednoduchších a najdostupnejších je kapnografická metóda. Je založená na nepretržitom zaznamenávaní obsahu CO2 vo vydychovanej zmesi plynov pomocou špeciálnych analyzátorov plynov. Tieto zariadenia merajú absorpciu infračervených lúčov oxidom uhličitým, ktorý prechádza cez kyvetu s vydychovaným plynom.

Pri analýze kapnogramu sa zvyčajne vypočítavajú tri ukazovatele:

1. sklon krivky alveolárnej fázy (segment BC),
2. hodnota koncentrácie CO2 na konci výdychu (v bode C),
3. pomer funkčného mŕtveho priestoru (FDS) k dychovému objemu (TV) - FDS/TV.

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

Stanovenie difúzie plynu

Difúzia plynov cez alveolárno-kapilárnu membránu sa riadi Fickovým zákonom, podľa ktorého je rýchlosť difúzie priamo úmerná:

1. gradient parciálneho tlaku plynov (O2 a CO2) na oboch stranách membrány (P1 - P2) a
2. difúzna kapacita alveolárno-kalilárnej membrány (Dm):

VG = Dm x (P1 - P2), kde VG je rýchlosť prenosu plynu (C) cez alveolárno-kapilárnu membránu, Dm je difúzna kapacita membrány, P1 - P2 je gradient parciálneho tlaku plynov na oboch stranách membrány.

Na výpočet difúznej kapacity pľúc pre kyslík je potrebné zmerať absorpciu 62 (VO2 ₎ a priemerný gradient parciálneho tlaku O2 _. Hodnoty VO2 _sa merajú pomocou otvoreného alebo uzavretého spirografu. Na stanovenie gradientu parciálneho tlaku kyslíka (P1 - P2) sa používajú zložitejšie metódy analýzy plynov _, pretože v klinických podmienkach _{je ťažké merať parciálny tlak O2v} pľúcnych kapilárach.

Definícia difúznej kapacity pľúc sa častejšie používa pre O2 _, ale pre oxid uhoľnatý (CO). Keďže CO sa viaže na hemoglobín 200-krát aktívnejšie ako kyslík, jeho koncentráciu v krvi pľúcnych kapilár možno zanedbať. Na stanovenie DlCO potom stačí zmerať rýchlosť prechodu CO cez alveolárno-kapilárnu membránu a tlak plynu v alveolárnom vzduchu.

V klinike sa najčastejšie používa metóda jedného nádychu. Subjekt vdychuje zmes plynov s malým obsahom CO a hélia a vo vrchole hlbokého nádychu zadrží dych na 10 sekúnd. Potom sa zloženie vydychovaného plynu určí meraním koncentrácie CO a hélia a vypočíta sa difúzna kapacita pľúc pre CO.

Normálne je DlCO₃, normalizovaný na plochu tela, 18 ml/min/mm Hg/m². Difúzna kapacita pľúc pre kyslík (DlCO₃) sa vypočíta vynásobením DlCO₃ koeficientom 1,23.

Najčastejšie ochorenia, ktoré spôsobujú zníženie difúznej kapacity pľúc, sú nasledujúce.

• Pľúcny emfyzém (v dôsledku zníženia plochy alveolárno-kapilárneho kontaktu a objemu kapilárnej krvi).
• Ochorenia a syndrómy sprevádzané difúznym poškodením pľúcneho parenchýmu a zhrubnutím alveolárno-kapilárnej membrány (masívna pneumónia, zápalový alebo hemodynamický pľúcny edém, difúzna pneumoskleróza, alveolitída, pneumokonióza, cystická fibróza atď.).
• Ochorenia sprevádzané poškodením kapilárneho riečiska pľúc (vaskulitída, embólia malých vetiev pľúcnej tepny atď.).

Pre správnu interpretáciu zmien difúznej kapacity pľúc je potrebné zohľadniť hematokritový index. Zvýšenie hematokritu pri polycytémii a sekundárnej erytrocytóze je sprevádzané zvýšením a jeho zníženie pri anémii - znížením difúznej kapacity pľúc.

[ 43 ], [ 44 ]

Meranie odporu dýchacích ciest

Meranie odporu dýchacích ciest je diagnosticky dôležitým parametrom pľúcnej ventilácie. Počas nádychu sa vzduch pohybuje dýchacími cestami pôsobením tlakového gradientu medzi ústnou dutinou a alveolami. Počas nádychu vedie rozpínanie hrudníka k zníženiu vitripleurálneho a následne aj intraalveolárneho tlaku, ktorý sa stáva nižším ako tlak v ústnej dutine (atmosférický). V dôsledku toho je prúd vzduchu smerovaný do pľúc. Počas výdychu je pôsobenie elastickej trakcie pľúc a hrudníka zamerané na zvýšenie intraalveolárneho tlaku, ktorý sa stáva vyšším ako tlak v ústnej dutine, čo vedie k spätnému prúdeniu vzduchu. Tlakový gradient (∆P) je teda hlavnou silou zabezpečujúcou prenos vzduchu dýchacími cestami.

Druhým faktorom, ktorý určuje veľkosť prietoku plynu cez dýchacie cesty, je aerodynamický odpor (Raw), ktorý zase závisí od svetlej vzdialenosti a dĺžky dýchacích ciest, ako aj od viskozity plynu.

Veľkosť objemovej rýchlosti prúdenia vzduchu sa riadi Poiseuilleho zákonom: V = ∆P / Raw, kde

• V - objemová rýchlosť laminárneho prúdenia vzduchu;
• ∆P - tlakový gradient v ústnej dutine a alveolách;
• Raw - aerodynamický odpor dýchacích ciest.

Z toho vyplýva, že na výpočet aerodynamického odporu dýchacích ciest je potrebné súčasne merať rozdiel medzi tlakom v ústnej dutine v alveolách (∆P), ako aj objemovým prietokom vzduchu.

Existuje niekoľko metód na určenie surovín založených na tomto princípe:

• metóda celotelovej pletyzmografie;
• metóda blokovania prúdenia vzduchu.

Stanovenie krvných plynov a acidobázickej rovnováhy

Hlavnou metódou diagnostiky akútneho respiračného zlyhania je štúdium arteriálnych krvných plynov, ktoré zahŕňa meranie PaO2, PaCO2 a pH. Je tiež možné merať saturáciu hemoglobínu kyslíkom (saturáciu kyslíkom) a niektoré ďalšie parametre, najmä obsah tlmivých báz (BB), štandardného bikarbonátu (SB) a hodnotu nadbytku (deficitu) báz (BE).

Ukazovatele PaO2 a PaCO2 najpresnejšie charakterizujú schopnosť pľúc nasýtiť krv kyslíkom (oxygenácia) a odstraňovať oxid uhličitý (ventilácia). Táto funkcia je tiež určená hodnotami pH a BE.

Na stanovenie zloženia plynov v krvi u pacientov s akútnym respiračným zlyhaním na jednotkách intenzívnej starostlivosti sa používa komplexná invazívna technika na získanie arteriálnej krvi punkciou veľkej tepny. Radiálna tepna sa punkuje častejšie, pretože riziko komplikácií je nižšie. Ruka má dobrý kolaterálny prietok krvi, ktorý zabezpečuje ulnárna tepna. Preto aj v prípade poškodenia radiálnej tepny počas punkcie alebo použitia arteriálneho katétra sa zachová prekrvenie ruky.

Indikácie pre punkciu radiálnej artérie a zavedenie arteriálneho katétra sú:

• potreba častého merania zloženia krvných plynov v arteriálnej krvi;
• závažná hemodynamická nestabilita na pozadí akútneho respiračného zlyhania a potreba neustáleho monitorovania hemodynamických parametrov.

Negatívny Allenov test je kontraindikáciou pre zavedenie katétra. Na vykonanie testu sa ulnárna a radiálna artéria stlačia prstami, aby sa zastavil prietok arteriálnej krvi; ruka po chvíli zbledne. Potom sa ulnárna artéria uvoľní, pričom sa pokračuje v stláčaní radiálnej artérie. Farba ruky sa zvyčajne rýchlo obnoví (do 5 sekúnd). Ak sa tak nestane, ruka zostáva bledá, diagnostikuje sa oklúzia ulnárnej artérie, výsledok testu sa považuje za negatívny a punkcia radiálnej artérie sa nevykonáva.

Ak je výsledok testu pozitívny, dlaň a predlaktie pacienta sa znehybnia. Po príprave operačného poľa v distálnych častiach radiálnej artérie sa palpuje pulz na radiálnej artérii, v tomto mieste sa aplikuje anestézia a artéria sa prepichne pod uhlom 45°. Katéter sa zavádza smerom nahor, kým sa v ihle neobjaví krv. Ihla sa vyberie a katéter zostane v artérii. Aby sa zabránilo nadmernému krvácaniu, proximálna časť radiálnej artérie sa pritlačí prstom na 5 minút. Katéter sa fixuje na kožu hodvábnymi stehmi a prekryje sa sterilným obväzom.

Komplikácie (krvácanie, arteriálna oklúzia trombom a infekcia) počas zavedenia katétra sú relatívne zriedkavé.

Je vhodnejšie odoberať krv na testovanie do sklenenej striekačky ako do plastovej. Je dôležité, aby vzorka krvi neprišla do kontaktu s okolitým vzduchom, t. j. odber a transport krvi by sa mali vykonávať za anaeróbnych podmienok. V opačnom prípade vstup okolitého vzduchu do vzorky krvi vedie k stanoveniu hladiny PaO2.

Stanovenie krvných plynov by sa malo vykonať najneskôr do 10 minút po odbere arteriálnej krvi. V opačnom prípade prebiehajúce metabolické procesy vo vzorke krvi (iniciované najmä aktivitou leukocytov) významne zmenia výsledky stanovenia krvných plynov, čím sa zníži hladina PaO2 a pH a zvýši PaCO2. Obzvlášť výrazné zmeny sa pozorujú pri leukémii a pri výraznej leukocytóze.

[ 45 ], [ 46 ], [ 47 ]

Metódy na posúdenie acidobázickej rovnováhy

Meranie pH krvi

Hodnotu pH krvnej plazmy možno stanoviť dvoma metódami:

• Indikátorová metóda je založená na vlastnosti niektorých slabých kyselín alebo zásad používaných ako indikátory disociovať pri určitých hodnotách pH, čím sa mení farba.
• Metóda pH-metrie umožňuje presnejšie a rýchlejšie stanovenie koncentrácie vodíkových iónov pomocou špeciálnych polarografických elektród, na ktorých povrchu sa po ponorení do roztoku vytvára potenciálny rozdiel v závislosti od pH skúmaného média.

Jedna z elektród je aktívna alebo meracia, vyrobená z ušľachtilého kovu (platiny alebo zlata). Druhá (referenčná) slúži ako porovnávacia elektróda. Platinová elektróda je od zvyšku systému oddelená sklenenou membránou priepustnou iba pre vodíkové ióny (H ⁺ ). Vo vnútri je elektróda naplnená tlmivým roztokom.

Elektródy sú ponorené do skúmaného roztoku (napr. krvi) a polarizované zdrojom prúdu. V dôsledku toho sa v uzavretom elektrickom obvode generuje prúd. Keďže platinová (aktívna) elektróda je od roztoku elektrolytu navyše oddelená sklenenou membránou priepustnou iba pre ióny H ⁺, tlak na oboch povrchoch tejto membrány je úmerný pH krvi.

Najčastejšie sa acidobázická rovnováha hodnotí Astrupovou metódou na zariadení microAstrup. Stanovujú sa indexy BB, BE a PaCO2. Dve skúmané časti arteriálnej krvi sa uvedú do rovnováhy dvoma zmesami plynov so známym zložením, ktoré sa líšia parciálnym tlakom CO2. V každej časti krvi sa meria pH. Hodnoty pH a PaCO2 v každej časti krvi sa vynesú ako dva body na nomogram. Cez dva body vyznačené na nomograme sa vedie priamka, až kým sa nepretne so štandardnými grafmi BB a BE, a určia sa skutočné hodnoty týchto indexov. Potom sa zmeria pH skúmanej krvi a na výslednej priamke sa nájde bod zodpovedajúci tejto nameranej hodnote pH. Skutočný tlak CO2 v krvi (PaCO2) sa určí priemetom tohto bodu na os zoraďákov.

Priame meranie tlaku CO2 (PaCO2)

V posledných rokoch sa na priame meranie PaCO2 v malom objeme používa modifikácia polarografických elektród určených na meranie pH. Obe elektródy (aktívna aj referenčná) sú ponorené do roztoku elektrolytu, ktorý je od krvi oddelený ďalšou membránou priepustnou iba pre plyny, ale nie pre vodíkové ióny. Molekuly CO2, ktoré difundujú cez túto membránu z krvi, menia pH roztoku. Ako už bolo uvedené vyššie, aktívna elektróda je navyše oddelená od roztoku NaHCO3 sklenenou membránou priepustnou iba pre ióny H ⁺. Po ponorení elektród do testovaného roztoku (napríklad krvi) je tlak na oboch povrchoch tejto membrány úmerný pH elektrolytu (NaHCO3). Hodnota pH roztoku NaHCO3 zase závisí od koncentrácie CO2 v krvi. Tlak v okruhu je teda úmerný PaCO2 v krvi.

Polarografická metóda sa používa aj na stanovenie PaO2 v arteriálnej krvi.

[ 48 ], [ 49 ], [ 50 ]

Stanovenie BE na základe priameho merania pH a PaCO2

Priame stanovenie pH a PaCO2 krvi umožňuje výrazne zjednodušiť metódu stanovenia tretieho ukazovateľa acidobázickej rovnováhy - nadbytku zásad (BE). Posledný ukazovateľ je možné určiť pomocou špeciálnych nomogramov. Po priamom meraní pH a PaCO2 sa skutočné hodnoty týchto ukazovateľov vynesú na zodpovedajúce stupnice nomogramu. Body sú spojené priamkou a pokračujú, kým sa nepretínajú so stupnicou BE.

Táto metóda stanovenia hlavných ukazovateľov acidobázickej rovnováhy nevyžaduje vyrovnávanie krvi zmesou plynov, ako pri použití klasickej Astrupovej metódy.

Interpretácia výsledkov

Parciálny tlak O2 a CO2 v arteriálnej krvi

Hodnoty PaO2 a PaCO2 slúžia ako hlavné objektívne ukazovatele respiračného zlyhania. U zdravého dospelého človeka dýchajúceho vzduch v miestnosti s koncentráciou kyslíka 21 % (FiO2 ₌ 0,21) a normálnym atmosférickým tlakom (760 mm Hg) je PaO2 90 – 95 mm Hg. Pri zmene barometrického tlaku, teploty okolia a niektorých ďalších podmienok môže PaO2 u zdravého človeka dosiahnuť 80 mm Hg.

Nižšie hodnoty PaO2 (menej ako 80 mm Hg) možno považovať za počiatočný prejav hypoxémie, najmä na pozadí akútneho alebo chronického poškodenia pľúc, hrudníka, dýchacích svalov alebo centrálnej regulácie dýchania. Pokles PaO2 na 70 mm Hg vo väčšine prípadov naznačuje kompenzované respiračné zlyhanie a zvyčajne je sprevádzaný klinickými príznakmi zníženej funkčnej kapacity vonkajšieho dýchacieho systému:

• mierna tachykardia;
• dýchavičnosť, respiračné ťažkosti, objavujúce sa hlavne počas fyzickej námahy, hoci v pokoji frekvencia dýchania nepresahuje 20-22 za minútu;
• výrazné zníženie tolerancie cvičenia;
• účasť na dýchaní pomocných dýchacích svalov atď.

Na prvý pohľad tieto kritériá arteriálnej hypoxémie protirečia definícii respiračného zlyhania podľa E. Campbella: „respiračné zlyhanie sa vyznačuje poklesom PaO2 pod 60 mm Hg...“. Ako už bolo uvedené, táto definícia sa vzťahuje na dekompenzované respiračné zlyhanie, ktoré sa prejavuje veľkým počtom klinických a inštrumentálnych príznakov. Pokles PaO2 pod 60 mm Hg spravidla naznačuje závažné dekompenzované respiračné zlyhanie a je sprevádzaný dýchavičnosťou v pokoji, zvýšením počtu dýchacích pohybov na 24 – 30 za minútu, cyanózou, tachykardiou, významným tlakom dýchacích svalov atď. Neurologické poruchy a príznaky hypoxie iných orgánov sa zvyčajne vyvíjajú pri PaO2 pod 40 – 45 mm Hg.

PaO2 od 80 do 61 mm Hg, najmä na pozadí akútneho alebo chronického poškodenia pľúc a vonkajšieho dýchacieho systému, by sa malo považovať za počiatočný prejav arteriálnej hypoxémie. Vo väčšine prípadov naznačuje vznik mierneho kompenzovaného respiračného zlyhania. Pokles PaO2 _pod 60 mm Hg naznačuje stredne ťažké alebo ťažké prekompenzované respiračné zlyhanie, ktorého klinické prejavy sú jasne vyjadrené.

Normálne je tlak CO2 v arteriálnej krvi (PaCO2 ₎ 35 – 45 mm Hg. Hyperkapia sa diagnostikuje, keď PaCO2 stúpne nad 45 mm Hg. Hodnoty PaCO2 nad 50 mm Hg zvyčajne zodpovedajú klinickému obrazu závažného ventilačného (alebo zmiešaného) respiračného zlyhania a nad 60 mm Hg sú indikáciou pre mechanickú ventiláciu zameranú na obnovenie minútového respiračného objemu.

Diagnóza rôznych foriem respiračného zlyhania (ventilačného, parenchymatózneho atď.) je založená na výsledkoch komplexného vyšetrenia pacientov - klinického obrazu ochorenia, výsledkov stanovenia funkcie vonkajšieho dýchania, röntgenu hrudníka, laboratórnych testov vrátane posúdenia zloženia plynov v krvi.

_{Niektoré znaky zmeny PaO2} a PaCO2 _pri ventilačnom a parenchymatóznom respiračnom zlyhaní už boli uvedené vyššie. Pripomeňme si, že ventilačné respiračné zlyhanie, pri ktorom je proces uvoľňovania CO2 _z tela primárne narušený v pľúcach, sa vyznačuje hyperkapniou (PaCO2 _väčší ako 45-50 mm Hg), často sprevádzanou kompenzovanou alebo dekompenzovanou respiračnou acidózou. Zároveň progresívna hypoventilácia alveol prirodzene vedie k zníženiu okysličenia alveolárneho vzduchu a tlaku O2 _v arteriálnej krvi (PaO2 ₎, čo vedie k hypoxémii. Podrobný obraz ventilačného respiračného zlyhania je teda sprevádzaný hyperkapniou aj narastajúcou hypoxémiou.

Včasné štádiá parenchymatózneho respiračného zlyhania sú charakterizované poklesom PaO2 ₍ hypoxémia), vo väčšine prípadov kombinovaným s výraznou hyperventiláciou alveol (tachypnoe) a výslednou hypokapniou a respiračnou alkalózou. Ak sa tento stav nedá zmierniť, postupne sa objavujú príznaky progresívneho celkového zníženia ventilácie, minútového respiračného objemu a hyperkapnie (PaCO2 _viac ako 45-50 mm Hg). To naznačuje pridanie ventilačného respiračného zlyhania spôsobeného únavou dýchacích svalov, ťažkou obštrukciou dýchacích ciest alebo kritickým poklesom objemu fungujúcich alveol. Neskoršie štádiá parenchymatózneho respiračného zlyhania sú teda charakterizované progresívnym poklesom PaO2 ₍ hypoxémia) kombinovaným s hyperkapniou.

V závislosti od individuálnych charakteristík vývoja ochorenia a prevahy určitých patofyziologických mechanizmov respiračného zlyhania sú možné aj iné kombinácie hypoxémie a hyperkapnie, ktoré sú rozobraté v nasledujúcich kapitolách.

Acidobázická nerovnováha

Vo väčšine prípadov stačí na presnú diagnózu respiračnej a nerespiračnej acidózy a alkalózy, ako aj na posúdenie stupňa kompenzácie týchto porúch stanoviť pH krvi, pCO2, BE a SB.

Počas obdobia dekompenzácie sa pozoruje pokles pH krvi a pri alkalóze sa acidobázická rovnováha určuje pomerne jednoducho: pri kyslosti sa zvyšuje. Je tiež ľahké určiť respiračný a nerespiračný typ týchto porúch laboratórnymi ukazovateľmi: zmeny pCO2 _a BE v každom z týchto dvoch typov sú v rôznych smeroch.

Situácia je zložitejšia pri hodnotení parametrov acidobázickej rovnováhy počas obdobia kompenzácie jej porúch, keď sa pH krvi nemení. Pokles pCO2 _a BE možno pozorovať tak pri nerespiračnej (metabolickej) acidóze, ako aj pri respiračnej alkalóze. V týchto prípadoch pomáha posúdenie celkovej klinickej situácie, ktoré nám umožňuje pochopiť, či sú zodpovedajúce zmeny pCO2 _alebo BE primárne alebo sekundárne (kompenzačné).

Kompenzovaná respiračná alkalóza sa vyznačuje primárnym zvýšením PaCO2, ktoré je v podstate príčinou tohto narušenia acidobázickej rovnováhy; v týchto prípadoch sú zodpovedajúce zmeny BE sekundárne, t. j. odrážajú zahrnutie rôznych kompenzačných mechanizmov zameraných na zníženie koncentrácie zásad. Naopak, pri kompenzovanej metabolickej acidóze sú zmeny BE primárne a posuny pCO2 odrážajú kompenzačnú hyperventiláciu pľúc (ak je to možné).

Porovnanie parametrov acidobázickej nerovnováhy s klinickým obrazom ochorenia teda vo väčšine prípadov umožňuje pomerne spoľahlivú diagnózu povahy týchto nerovnováh aj počas obdobia ich kompenzácie. Hodnotenie zmien v elektrolytovom zložení krvi môže v týchto prípadoch tiež pomôcť stanoviť správnu diagnózu. Hypernatrémia (alebo normálna koncentrácia Na ⁺ ) a hyperkaliémia sa často pozorujú pri respiračnej a metabolickej acidóze, zatiaľ čo hypo- (alebo normo)natrémia a hypokaliémia sa pozorujú pri respiračnej alkalóze.

Pulzná oxymetria

Dodávka kyslíka do periférnych orgánov a tkanív závisí nielen od absolútnych hodnôt tlaku D2 _v arteriálnej krvi, ale aj od schopnosti hemoglobínu viazať kyslík v pľúcach a uvoľňovať ho v tkanivách. Túto schopnosť opisuje esovitý tvar disociačnej krivky oxyhemoglobínu. Biologický význam tohto tvaru disociačnej krivky spočíva v tom, že oblasť vysokých hodnôt tlaku O2 zodpovedá horizontálnej časti tejto krivky. Preto aj pri kolísaní tlaku kyslíka v arteriálnej krvi od 95 do 60-70 mm Hg zostáva saturácia hemoglobínu kyslíkom (SaO2 ₎ na dostatočne vysokej úrovni. U zdravého mladého človeka s PaO2 ₌ 95 mm Hg je teda saturácia hemoglobínu kyslíkom 97 % a s PaO2 ₌ 60 mm Hg - 90 %. Strmý sklon strednej časti disociačnej krivky oxyhemoglobínu naznačuje veľmi priaznivé podmienky pre uvoľňovanie kyslíka v tkanivách.

Pod vplyvom určitých faktorov (zvýšená teplota, hyperkapnia, acidóza) sa disociačná krivka posúva doprava, čo naznačuje zníženie afinity hemoglobínu ku kyslíku a možnosť jeho ľahšieho uvoľňovania v tkanivách. Obrázok ukazuje, že v týchto prípadoch je potrebné viac PaO2 na udržanie saturácie hemoglobínu kyslíkom na rovnakej _úrovni.

Posun krivky disociácie oxyhemoglobínu doľava naznačuje zvýšenú afinitu hemoglobínu k O2 _a jeho nižšie uvoľňovanie do tkanív. K takémuto posunu dochádza pod vplyvom hypokapnie, alkalózy a nižších teplôt. V týchto prípadoch sa vysoká saturácia hemoglobínu kyslíkom udržiava aj pri nižších hodnotách PaO2 _.

Hodnota saturácie hemoglobínu kyslíkom pri respiračnom zlyhaní tak nadobúda nezávislú hodnotu pre charakterizáciu zásobovania periférnych tkanív kyslíkom. Najbežnejšou neinvazívnou metódou na stanovenie tohto ukazovateľa je pulzná oxymetria.

Moderné pulzné oxymetre obsahujú mikroprocesor pripojený k senzoru obsahujúcemu svetelnú diódu a svetlocitlivý senzor umiestnený oproti svetelnej dióde. Zvyčajne sa používajú dve vlnové dĺžky žiarenia: 660 nm (červené svetlo) a 940 nm (infračervené svetlo). Saturácia kyslíkom sa určuje absorpciou červeného a infračerveného svetla redukovaným hemoglobínom (Hb) a oxyhemoglobínom (HbJ2). Výsledok sa zobrazuje ako SaO2 (saturácia získaná _pulznou oxymetriou).

Normálne saturácia kyslíkom presahuje 90 %. Tento ukazovateľ klesá s hypoxémiou a poklesom PaO2 _pod 60 mm Hg.

Pri hodnotení výsledkov pulznej oxymetrie treba mať na pamäti pomerne veľkú chybu metódy, dosahujúcu ±4-5%. Treba tiež pamätať na to, že výsledky nepriameho stanovenia saturácie kyslíkom závisia od mnohých ďalších faktorov. Napríklad od prítomnosti laku na nechtoch subjektu. Lak absorbuje časť anódového žiarenia s vlnovou dĺžkou 660 nm, čím podhodnocuje hodnoty indikátora _SaO2.

Hodnoty pulzného oxymetra sú ovplyvnené posunom krivky disociácie hemoglobínu, ku ktorému dochádza pod vplyvom rôznych faktorov (teplota, pH krvi, hladina PaCO2), pigmentácia kože, anémia s hladinou hemoglobínu pod 50-60 g/l atď. Napríklad malé výkyvy pH vedú k významným zmenám indikátora SaO2; pri alkalóze (napríklad respiračnej, ktorá sa vyvinula na pozadí hyperventilácie) je SaO2 nadhodnotená a pri acidóze podhodnotená.

Táto technika navyše neumožňuje výskyt patologických typov hemoglobínu - karboxyhemoglobínu a methemoglobínu - v periférnej krvi, ktoré absorbujú svetlo rovnakej vlnovej dĺžky ako oxyhemoglobín, čo vedie k nadhodnoteniu hodnôt SaO2.

Napriek tomu sa pulzná oxymetria v súčasnosti široko používa v klinickej praxi, najmä na jednotkách intenzívnej starostlivosti a resuscitačných oddeleniach, na jednoduché, orientačné dynamické monitorovanie stavu saturácie hemoglobínu kyslíkom.

Vyhodnotenie hemodynamických parametrov

Pre úplnú analýzu klinickej situácie pri akútnom respiračnom zlyhaní je potrebné dynamicky určiť množstvo hemodynamických parametrov:

• krvný tlak;
• srdcová frekvencia (SF);
• centrálny venózny tlak (CVP);
• tlak v zaklinení pľúcnej artérie (PAWP);
• srdcový výdaj;
• Monitorovanie EKG (vrátane včasnej detekcie arytmií).

Mnohé z týchto parametrov (krvný tlak, srdcová frekvencia, saturácia kyslíkom, EKG atď.) je možné stanoviť pomocou moderných monitorovacích zariadení na oddeleniach intenzívnej starostlivosti a resuscitácie. U ťažko chorých pacientov je vhodné katetrizovať pravé srdce s inštaláciou dočasného plávajúceho intrakardiálneho katétra na stanovenie CVP a PAOP.

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