Marek Woźniewski
Próby czynnościowe układu oddechowego
Podstawowymi badaniami czynnościowymi układu oddechowego są badania spirometryczne i spirograficzne. Zawsze powinny być one uzupełnione badaniami gazometrycznymi krwi tętniczej.
1. Badania spirometryczne i spirograficzne
Badanie spirometryczne jest najprostszym sposobem umożliwiającym pomiar pojemności życiowej płuc (VC). Polega ono na wykonaniu najgłębszego wydechu do spirometru, po uprzednim najgłębszym wdechu. Uzyskany wynik porównuje się z wartością należną dla danego wieku i wysokości ciała według nomogramu Cournanda (rys. 9). Jej zmniejszenie 0 25% określa się jako maie, od 25 do 50% jako średnie, a powyżej 50% jako duże. Niemniej jednak odchylenia od norm tylko w poziomie VC nie mają praktycznego znaczenia, gdyż nie muszą świadczyć o istnieniu zaburzeń czynności układu oddechowego. Dlatego pomiar ten musi być uzupełniony o badania pozostałych wskaźników wentylacyjnych płuc.
Takie możliwości stwarzają badania spirograficzne. Dzięki nim możliwy jest także pomiar objętości i pojemności płuc oraz określonych prób dynamicznych. Wykonuje się je przy użyciu spirografu lub bronchospirografu. Chory, który jest podłączony do urządzenia, oddycha w obwodzie zamkniętym. Podczas spokojnych oddechów mierzona jest objętość oddechowa (TV), częstość oddechów na minutę ( i wentylacja minutowa (MV). Tę ostatnią oblicza się z iloczynu częstości oddechów i objętości oddechowej. W warunkach prawidłowych wynosi 6-8 litrów.
Objętość zalegającą (RV) oblicza się z różnicy czynnościowej pojemności zalegającej określanej metodą pośrednią (FRC) i objętości wydechowej zapasowej (ERV).
Do prób dynamicznych należy próba maksymalnego natężonego wydechu, zwana próbą Tiffeneau. Jest to pomiar natężonej pojemności życiowej płuc (FVC), to znaczy wykonanej z największą siłą i szybkością. Duże znaczenie praktyczne ma procentowy stosunek odpowiedniej części jej wartości do pojemności życiowej płuc. Oblicza się:
1) maksymalną pojemność wydechową półsekundową (FEVnz). Odpowiada ona objętości powietrza wydychanego z płuc w ciągu pierwszej połowy sekundy nasilonego wydechu poprzedzonego maksymalnym wdechem. Powinna ona stanowić 60% pojemności życiowej piuc
2) maksymalną pojemność wydechową i-sekundową (FEVi). Stanowi ona objętość powietrza wydychanego w ciągu pierwszej sekundy nasilonego wydechu po maksy
malnym wdechu. U ludzi zdrowych wynosi od 70 do 90% pojemności życiowej
płuc i nosi nazwę współczynnika Tiffeneau
3) maksymalną pojemność wydechową 3-sekundową (FEV3). Odpowiada..ona objętosci
powietrza wydychanego w ciągu pierwszych trzech sekund nasilonego wydechu
po maksymalnym wdechu. W warunkach prawidłowych przekracza ona 95% pojem-
ności życiowej płuc. Stan drożności drobnych oskrzeli określa pomiar przepływu
powietrza w środku natężonego wydechu (FMF), co odpowiada wartości zawiera-
jącej się pomiędzy 25 a 75% natężonej pojemności życiawej płuc.
Wśród prób dynamicznych należy również uwzględnić maksymalną wentylację dawolną (MVV). Polega ona na wykonywaniu szybkich i głębokich oddechów w ciągu 15 sekund. Jej wartości należne wynoszą od 90 do 190 litrów na minutę. Za nieprawidłowe uważa się dopiero te, które są niższe o ponad 30% od należnych. Istnieje również pośrednia metoda określania maksymalnej wentylacji płuc (IMBC), która może zastąpić badanie maksymalnej pojemności wydechowej 1-sekundowej i wartości stałej 37,5.
Dla kluczenia utrwalonych zmian opisane badania wykanuje się dodatkowo po poY daniu leków roższerzających oskrzela. Zwiększenie VC i FEVi o ponad 10% swiadcz o przeważającym udziale skurczu oskrzeli w stwierdzanych zaburzeniach.
Wyniki badania objętości i pojemności płuc oraz prób dynamicznych porównuje się z wartościami należnymi. Odchylenia sięgające 20% uważane są za mieszczące się w granicach normy. Według Bolta (za: Rosławski 1981) obniżenie wartości VC i FEVs poniżej
80% normy i podwyższenie wartości RV powyżej 30% świadczy o rozpoczynającym się ograniczeniu rezerw wentylacyjnych. Obniżenie VC i FEVi poniżej 60% normy i podwyższenie RV powyżej 35% wskazuje na ograniczenie rezerw wentylacyjnych. Zmniejszenie VC i FEVi poniżej 40% normy i zwiększenie RV powyżej 40% świadczy o ciężkich zaburzeniach wentylacyjnych, które powodują duże ograniczenie rezerw wentylacyjnych.
Ograniczenie rozszerzalności płuc powoduje zmniejszenie pojemności życiowej (VC) i całkowitej pojemności płuc (TLC). Zmniejsza się również maksymalna pojemność wydechowa 1-sekundowa (FEVi). Wydech może być jednak wykonany szybko, ponieważ nie ma zwiększonych oporów w oskrzelach i dlatego wskaźnik odsetkowy FEVi jest prawidłowy, a nawet zwiększa się. Często obserwuje się przyspieszenie częstości oddechów i wzrost wentylacji minutowej. Stosunek objętości zalegającej do całkowitej pojemności płuc RV%/TLC jest prawidłowy lub może się zwiększyć z powodu znacznego zmniejszenia TLC.
Badania spirograficzne w zaporowej postaci upośledzenia wentylacji wykazują w czasie powolnego oddychania prawidłowe lub tylko nieznacznie zmniejszone wartości pojemności życiowej płuc (VC) i całkowitej pojemności płuc (TLC), wyraźne zmniejszenie maksymalnej wentylac:ji dowolnej (MVV), zmniejszenie maksymalnej pojemności wydechowej 1-sekundowej (FEVi) oraz wskaźnika odsetkowego tejże pojemności do pojemności życiowej płuc FEVi%/VC. Zmniejszenie elastyczności tkanki płucnej i wzmożone opory w oskrzelach w czasie wydechu powodują wzrost objętości zalegającej (RV). Zwiększa się też wskaźnik odsetkowy objętości zalegającej do całkowitej pojemności płuc RV%/TLC (rys. 10).
Posługując się badaniami spirograficznymi można wykonać proste próby sprawności układu oddechowego, do których należą:
1. Czas bezdechu dowolnego (po głębokim wdechu).
Badanie wykonuje się w pozycji siedzącej. Pomiar powtarza się dwukrotnie z 1-minu,
tową przerwą. Srednio czas bezdechu u mężczyzn wynosi 60, a u kobiet 45 sekund. Zmniejszenie czasu bezdechu o połowę w stosunku do średnich wartości oceniane jest jako skrócenie, a większe jako znaczne skrócenie. Wyniki tego badania są trudne do interpretacji ze względu na duże wahania indywidualne.
2. Stopień ograniczenia rezerw wentylacyjnych.
Dla jego określenia wykonuje się pomiary: pojemności życiowej płuc (VC), maksymalnej pojemności wydechowej 1-sekundowej (FEVi), maksymalnej wentylacji płuc metodą pośrednią (IMBC). Następnie uzyskane wyniki wyraża się w odsetkach wartości należnych i na podstawie stwierdzanych rozmiarów odchyleń zalicza do jednego z czterech stopni ograniczenia rezerw wentylacyjnych:
Próba Jamesa.
Polega ona na wchodzeniu na stopień ze stałą częstością około 20 razy na minutę. Wysokość stopnia zależna jest od ciężaru ciała badanego. Dla chorego o ciężarze ciała powyżej 70 kg wynosi 20 cm, od 50 do 70 kg - 25 cm, a poniżej 50 kg stopień ma wysokość 30 cm. Próbę ocenia się na podstawie liczby wejść na stopie'n, przy której wystąpiła duszność:
4. Próba gaszenia zapałki.
Jest to wyłącznie próba orientacyjna. Polega na wykonaniu gwałtownego, szybkiego
wydechu, po maksymalnym wdechu, w kierunku zapalonej zapałki umieszczonej
w odległości 15 cm od ust. Podczas próby chory ma szeroko otwarte usta i rozluź-
nione mięśnie gardła. Badanie wykonuje się w pozycji siedzącej i leżącej. Zgaszenie
zapałki w obu pozycjach uznawane jest za wynik prawidłowy, tylko w pozycji
siedzącej za wynik pośredni, a niezgaszenie zapałki w obu pozycjach jako wynik
uj emny.
Opisane badania czynnościowe płuc mogą być uzupełnione przez pomiary:
1) maksymalnej szybkości wydechu. Pomiar polega na wykonaniu najszybszego wydechu do przyrządu pomiarowego, który mierzy szybkość przepływu powietrza w litrach na minutę. Badanie to pozwala obiektywnie ocenić skuteczność kasz1u i ma duże znaczenie w przedoperacyjnej ocenie układu oddechowego. Jeżeli maksymalna szybkość wydechu jest mniejsza od 200 1/min, to niebezpieczeństwo zapalenia płuc po operacji sięga około 70%. Częstość tych powikłań spada do 3% u chorych osiągających wartości przekraczające 200 1/min;
2) siły wdechu. Badanie wykonywane jest przy użyciu inspirometru i polega na zmierzeniu ciśnienia wywieranego podczas wdechu. Na tej podstawie można ocenić siłę mięśni wdechowych.
2. Badania gazometryczne krwi tętniczej
Jednym z warunków prawidłowej czynności oddechowej jest odpowiednia dyfuzja gazów w płucach, która zależy między innymi od prężności gazów w powietrzu pęcherzykowym i krwi przepływającej przez naczynia włosowate płuc. Układ oddechowy odgrywa również istotną rolę w utrzymaniu równowagi kwasowo-zasadowej. W warunkach prawidłowych bowiem taka sama ilość dwutlenku węgla, jaką produkują tkanki, jest wydalana przez płuca. Dlatego ważnym badaniem jest określenie pH krwi. Zależy ono od stosunku COz związanego we krwi w postaci dwuwęglanów, do rozpuszczonego COz. Informacji o tych procesach dostarczają badania gazometryczne krwi tętniczej. Mają one zasadnicze znaczenie w rozpoznawaniu niewydolności oddechowej oraz określaniu jej postaci i ciężkości.
W badaniach gazometrycznych krwi tętniczej oznacza się: prężność tlenu (pOz) i dwutlenku węgla (pCOz), wysycenia hemoglobiny krwi tętniczej tlenem (SaOz), pH krwi oraz zasób buforów (HCO3)
Do podstawowych zaburzeń równowagi kwasowo-zasadowej należą:
1) kwasica metaboliczna, powstająca wskutek zatrzymania dużych ilości kwasów lub utraty zasad. Zmniejsza się ilość buforującego jonu dwuwęglanowego i zaburza stosunek dwuwęglanów do kwasu węglowego. Wskutek hiperwentylacji dochodzi wyrównawczo do obniżenia pCOz. Mimo to pH krwi obniża się. Obniżenie pCOz może doprowadzić do kwasicy metabolicznej częściowo lub nawet całkowicie wyrównanej i wtedy pH osiąga wartość prawidłową;
2) kwasica oddechowa, będąca następstwem zatrzymania dwutlenku węgla w ustroju. Zaburza to także stosunek dwuwęglanów do kwasu węglowego i powoduje obniżenie pH. Dla celów wyrównawczych nerki zatrzymują wydalanie dwuwęglanów, stąd ich ilość we krwi wzrasta
; 3) zasadowica metaboliczna, powstająca na skutek utraty nielotnych kwasów lub podania nrdmiaru zasad. Wzrasta ilość dwuwęglanów i podnosi się pH krwi. Dla zapobieżenia temu dochodzi do hipowentylacji w celu zatrzymania dwutlenku węgla działającego zakwaszająco;
4) zasadowica oddechowa jest następstwem hiperwentylacji. Obniża się pCOz krwi i wyrównawczo obniża się zasób zasad buforowych przez zatrzymanie wydalania kwasów przez nerki; pH krwi wzrasta.
3. Próby wysiłkowe
Duże znaczenie dla oceny stanu układu oddechowego mają próby wysiłkowe. Sprawność wentylacyjna płuc może zmieniać się w spoczynku w przebiegu chorób układu oddechowego, ale często jest to trudne do zbadania. Wynika to z dużej osobniczej zmienności spoczynkowej wentylacji płuc i równoważnika oddechowego (wentylacja płuc przeliczona na 1 litr zużywanego przez organizm tlenu). W czasie obciążenia wysiłkiem fizycznym spoczynkowe zaburzenia ulegają nasileniu i są łatwiejsze do stwierdzenia. Podczas dozowanego wysiłku może być osiągnięta granica wzrostu wentylacji płuc. Łatwiej niż w spoczynku ujawniają się Iub pogłębiają zmiany stosunku przestrzeni martwej do objętosci oddechowej, zmiany stosunku wentylacji do perfuzji płuc, zaburzenia rytmu oddechowego i inne.
Duże znaczenie dla sprawnego oddychania ma także prawidłowa czynność układu krążenia, którego parametry należy badać podczas wykonywania próby wysiłkowej. Przyczyną zaburzeń czynności oddechowej mogą być bowiem także choroby układu krążenia.
Przed wykonaniem próby wysiłkowej należy poznać przebieg choroby oraz dotychczasowe wyniki leczenia. Trzeba również wykonać badania spirograficzne, gazometryczne krwi tętniczej w spoczynku i elektrokardiograficzne.
Podczas próby należy monitorować pracę serca. U chorych na choroby układu oddechowego stosuje się wysiłki o wzrastającej intensywności aż do chwi1i wystąpienia objawów nakazujących przerwanie próby lub też osiągnięcia żądanej częstosci tętna. Najczęsciej wynosi ona 170 na minutę u ludzi 20-letnich i 135 - u chorych w wieku 65 lat. Inni autorzy zalecają osiągnięcie przez tych chorych podczas próby częstości tętna odpowiadającej 70% maksymalnej częstości skurczów serca dla danego wieku.
Próby przeprowadza się na cykloergometrze lub bieżni ełektrycznej. Mogą one być wykonywane jednorazowo lub w kilku etapach. W czasie próby oraz po jej zakończeniu mierzy się częstość skurczów serca, ciśnienie tętnicze, wentylację płuc i częstość oddechów na minutę oraz pochłanianie tlenu przez organizm. Dodatkowo przeprowadza się pomiary gazometryczne krwi tętniczej. Dokładny opis prób wysiłkowych znajduje się w podręcznikach fizjologii wysiłku fizycznego.
Próby wysiłkowe uzupełniają badania kliniczne. Analiza zmian poszczególnych wskaźników wentylacyjnych oraz parametrów układu krążenia tak w czasie wysiłku, jak i po jego zakończeniu pozwala na ustalenie pierwotnej przyczyny duszności wysiłkowej. Może ona bowiem występować zarówno w przebiegu chorób układu oddechowego, jak i krążenia.
Wyniki badań wysiłkowych są rzadko charakterystyczne dla określonej choroby płuc. Mogą jednak ułatwić wczesne wykrycie upośledzenia czynności układu oddechowego oraz ustalenie rozpoznania.