2.2. Спирографический метод исследования
Для обеспечения легочной вентиляции и транспорта газов, как и для других видов деятельности тканей, требуется энергия. Большую часть энергии во время легочной вентиляции используют дыхательные мышцы. В состоянии покоя всего 2 % общего количества энергии, используемой организмом, утилизируют дыхательные мышцы.
С увеличением частоты и глубины дыхания повышаются и энергозатраты. Более 15 % кислорода, потребляемого при значительной физической нагрузке, могут использовать диафрагма, межреберные мышцы и мышцы живота для осуществления вентиляции. Во время восстановления процесс дыхания также осуществляется при больших затратах энергии, порядка 9 — 12 % общего количества потребляемого кислорода. Хотя дыхательные мышцы во время физической нагрузки подвергаются значительному напряжению, даже при максимальном усилии вентиляция не достигает максимального уровня, при котором происходит произвольное поступление воздуха в легкие и выход его из них. Вместе с тем имеются данные, что легочная вентиляция может быть лимитирующим фактором при выполнении максимальной изнурительной физической нагрузки высокотренированными спортсменами. По мнению некоторых ученых, усиленное дыхание в течение нескольких часов (например, во время марафонского бега) может привести к истощению запасов гликогена и утомлению дыхательных мышц.
Сопротивление дыхательных путей и диффузия газов в легких не ограничивают выполнение физической нагрузки физически здоровым человеком. Хотя объем вдыхаемого воздуха во время физической нагрузки может увеличиваться в 10 —20 раз, сопротивление дыхательных путей поддерживается на уровне, характерном для состояния покоя вследствие их расширения (в результате увеличения гортанной щели и расширения бронхов).
Кровь, идущая от легких, остается достаточно насыщенной кислородом даже при максимальном усилии. Таким образом, респираторная система отлично подготовлена для удовлетворения потребности в усиленном дыхании как при кратковременном, так и при долговременном физическом усилии.
Спирографический метод исследования позволяет получить информацию об объемах легких и их изменении во времени, т.е. об объемной скорости дыхания. Спирографическое исследование может ограничиваться двумя тестами: измерением жизненной емкости легких (ЖЕЛ) и маневром максимального форсированного выдоха. Измерения статического легочного объема (ЖЕЛ) дают представление о рестриктивных (ограничительных) нарушениях, связанных с изменениями растяжимости легочной ткани, подвижности грудной клетки, а также с утомлением дыхательных мышц. Измерения скоростных параметров форсированного выдоха обеспечивают информацию о нарушениях проходимости дыхательных путей.
На сегодняшний день существуют два основных типа устройств для проведения спирографического исследования: у одних (пневмотахометр, пневмотахограф) первично с помощью расходомеров измеряется поток (объемная скорость) воздуха, а объем рассчитывается путем интегрирования потока, у других (спирометр, спирограф) – первично измеряется объем, а поток рассчитывается путем дифференцирования объема.
Схема основных показателей, регистрируемых во время спирометрического исследования, отражена на Рис. 2.2.
Рис.2.2. Основные спирометрические параметры
Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – максимальный объем воздуха, который можно вдохнуть после максимального выдоха (или, наоборот, выдохнуть после максимального вдоха). Единица измерения – литр. ЖЕЛ включает в себя дыхательный объем (ДО), резервный объем вдоха (РОвд), резервный объем выдоха (РОвыд). Емкость вдоха (Евд) является суммой резервного объема вдоха и дыхательного объема. Воспроизводимость ЖЕЛ вдоха составляет ±0,15 л. ЖЕЛ взрослого мужчины находится в пределах 3,5-4,0 л, в отдельных случаях − до 8,0 л. ЖЕЛ женщин на 0,5-1,0 л меньше. С возрастом величина ЖЕЛ уменьшается. ЖЕЛ, измеренная в горизонтальном положении тела, на 5-10% ниже ЖЕЛ, измеренной в вертикальном положении, за счет увеличения степени кровенаполнения сосудов малого круга кровообращения.
Форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ) – максимальный объем газа, выдыхаемый форсировано после полного глубокого вдоха. Единица измерения - литр. Воспроизводимость ФЖЕЛ ±0,15 л.
Объем форсированного выдоха за первую секунду –- (ОФВ1) – объем, выдохнутый за первую секунду от начала выполнения маневра ФЖЕЛ. Единица измерения – литр. У здоровых людей в возрасте от 20 до 60 лет ОФВ1 составляет более 70% ФЖЕЛ. Воспроизводимость ОФВ1 ±0,15 л. ОФВ1 может быть стандартизирован по отношению к ЖЕЛ.
Пиковая объемная скорость выдоха, пиковый экспираторный поток (ПОС) – максимальный поток, достигаемый в процессе выдоха первых 20% ФЖЕЛ. Единица измерения - л/с. Диапазон значений ПОС у здоровых людей со-ставляет до 15,0 л/с. Воспроизводимость ПОС ±0,67 л/с (40 л/мин).
Мгновенные объемные скорости выдоха (МОС) рассчитываются в момент выдоха 25, 50, 75% ФЖЕЛ. Единица измерения - л/с. Используют два способа обозначения объема ФЖЕЛ, при котором рассчитываются МОС. В одном случае обозначается та часть ФЖЕЛ, которая уже была выдохнута к момен-ту измерения МОС, во втором - та, которая еще должна быть выдохнута. В отечественной практике используется первый способ обозначения объема ФЖЕЛ, при котором рассчитывают МОС, т.е. указывается та часть ФЖЕЛ, которая уже была выдохнута к моменту измерения: МОС25, МОС50 и МОС75. Например, МОС25 обозначает, что скорость была измерена после выдоха первых 25% ФЖЕЛ и отражает проходимость дыхательных путей на уровне крупных бронхов и трахеи.