NA ĆWICZENIA 6

(część: FIZJOLOGIA UKŁADU ODDECHOWEGO)

obowiązuje (na podstawie załączonych materiałów) znajomość pojęć oraz metod wykonania badania spirometrycznego:

• typy oddychania,

• objętości i pojemności płuc,

• wentylacja minutowa płuc, wentylacja pęcherzykowa,

• profil wentylacji, rytm oddechowy, hiperwentylacja,

• parametry oddechowe statyczne i dynamiczne (przykłady, sposób pomiaru: testy VC i FVC - przebieg, interpretacja wyników),

• obturacja, restrykcja (+ metody diagnostyki: VC/VCnależne, wsk. Tiffenau)

FIZJOLOGIA UKŁADU ODDECHOWEGO

a. TOR ODDYCHANIA

Oddychanie jest czynnością niezbędną dla życia człowieka polegającą na dostarczaniu organizmowi tlenu niezbędnego dla przemiany materii i na wydalaniu szkodliwego w nadmiarze dwutlenku węgla Powietrze przedostaje się do płuc poprzez górne drogi oddechowe: jamę nosową, ustną, gardło, a następnie przez dolne drogi oddechowe: krtań, tchawicę, oskrzela. Niezbędnym warunkiem prawidłowej czynności oddechowej jest drożność dróg oddechowych. Oddychanie ma charakter cykliczny, a w cyklu oddechowym wyróżnia się następujące fazy: wdech (faza aktywna, związana z działaniem mięśni wdechowych) i wydech (przy spokojnym wydechu ma charakter bierny, przy nasilonym wydechu - aktywny, związany z działaniem mięśni wydechowych).

W czynności oddechowej (wentylacji płuc) biorą udział współdziałając ze sobą: przepona i mięśnie międzyżebrowe zewnętrzne oraz dodatkowe mięśnie wdechowe: niektóre mięśnie piersiowe i grzbietowe, szyi oraz mięśnie rozszerzające górne drogi oddechowe, podczas nasilonego wydechu - mięśnie międzyżebrowe wewnętrzne skośne, oraz niektóre mięśnie lędźwi, grzbietu i mięśnie tłoczni brzusznej.

Wdech oznacza zwiększenie wszystkich wymiarów klatki piersiowej na skutek skurczów mięśni wdechowych i tzw. ruchów oddechowych (przepony, mostka i żeber) oraz zmianę kształtu zawartych w klatce płuc. Wzrasta wymiar pionowy na skutek skurczu przepony, a wymiar przednio - tylny w wyniku przesunięcia pierwszych 6 żeber i mostka do przodu i ku górze. Poprzeczne rozszerzenie klatki następuje w wyniku skrętu i uniesienia łuków żebrowych i żeber od 6 do 10, wywołanego skurczami mięśni międzyżebrowych i międzychrząstkowych oraz mięśnia przepony przyczepionego do dolnych żeber. Podczas spokojnego oddychania przepona przesuwa się zwykle o około 1.5 cm. Ponieważ całkowita jej pow. wynosi około 270 cm², wiec przy każdym centymetrze ruchu przepony zmienia się objętość klatki piersiowej o 270 cm³. W czasie głębokiego wdechu wymiary przednio - tylne klatki piersiowej zwiększają się o 3.3 cm, a boczne o 3.0 cm. Około 70% tej zmiany objętości przypada na skurcze i ruch przepony, z tego połowa w wyniku zwiększenia wymiaru górno-dolnego, a druga połowa - wymiaru poprzecznego. Ruchy przepony mogą się wahać od 1.5 do 10 cm przy nasilonych ruchach oddechowych.

W pierwszej fazie cyklu oddechowego - wdechu - zwiększa się pojemność klatki piersiowej i jednocześnie zmniejsza się ciśnienie wewnątrzopłucnowe (przy spokojnym wdechu z - 5 cm H₂O do - 8 cm H₂O) i ciśnienie w pęcherzykach płucnych (z 0 do - 1 cm H₂O). Powoduje to powstanie różnicy ciśnień pomiędzy klatką piersiową i powietrzem atmosferycznym oraz napływ powietrza z otoczenia do płuc.

Podczas drugiej fazy - wydechu - przepona unosi się do góry, a żebra opadają. Zmniejsza się wtedy pojemność klatki piersiowej i powietrze w niej zawarte zostaje wypchnięte na zewnątrz. Pomiędzy poszczególnymi cyklami oddechowymi występuje krótka przerwa, zwana bezdechem.

Wyróżniamy dwa rodzaje oddychania:

• - statyczne - to oddychanie w spoczynku np. w czasie snu. Jest ono niezależne od naszej woli, instynktowne i stanowi odruch wrodzony. Zawiaduje nim ośrodek oddechowy zlokalizowany w rdzeniu przedłużonym.

• - dynamiczne - jest odruchem nabytym, ukształtowanym przez określone warunki, a przede wszystkim kontrolowanym przez naszą świadomość. W pewnym stopniu oddech może być bowiem sterowany przez człowieka, gdyż możliwe jest wywieranie nań wpływu za pośrednictwem kory mózgowej i zależnego od naszej woli działania mięśni oddechowych (np. możemy na jakiś czas wstrzymać oddech, wydłużając fazę wydechową,  stopniowo wykonywać wydech o różnym nasileniu, możemy modyfikować tor oddechowy, jak np. podczas śpiewu czy recytacji).

Obserwacja zmian wymiarów klatki piersiowej w czasie oddychania pozwala na określenie typu (toru) oddychania. Wyróżnia się następujące tory oddychania:

• szczytowy (obojczykowo-żebrowy, górny, piersiowy) - charakteryzuje go lekkie unoszenie obojczyków i górnych żeber, prowadzące do rozszerzania się głównie górnej partii klatki piersiowej, przy względnym bezruchu żeber i brzucha. Oddech szczytowy, przeważający u kobiet, umożliwia tylko częściowe wypełnienie się powietrzem płuc w ich górnej części. Jest to oddech płytki, męczący, ponieważ najczęściej towarzyszy mu silne napięcie mięśniowe, i nie pozwalający na swobodną pracę  aparatu głosowego, a tym samym płynną mowę, czy śpiew bez częstych przerw na oddechy.

Rys. 1. Typ oddychania piersiowy - podczas wdechu poszerzają się głównie górne obszary klatki piersiowej, następuje uniesienie ramion i łopatek, w dalszej fazie następuje podciągnięcie brzucha

• żebrowo-brzuszny (żebrowo-brzuszno-przeponowy, środkowy, piersiowo-brzuszny). Oddech ten charakteryzuje najwydatniejsza amplituda ruchów przepony i wydatna praca mięśni żeber, umożliwiająca głęboki wdech. Oddychanie  torem żebrowo-brzusznym zapewnia dobre dotlenienie organizmu i optymalne możliwości głosowe.

Rys. 2. Typ oddychania piersiowo-brzuszny (całościowy) - podczas wdechu następuje równomierne poszerzenie całej klatki piersiowej wspomagane niewielką pracą przepony

• oddychanie z przewagą toru żebrowego, tzw. oddychanie żebrowe lub żebrowo-przeponowe. Polega na tym, że żebra w środkowej części klatki piersiowej rozsuwają się na zewnątrz i nieco ku górze, klatka piersiowa natomiast poszerza się w wymiarze bocznym.

• oddychanie z przewagą toru brzusznego (dolne, brzuszne), tzw. oddychanie brzuszne lub brzuszno-przeponowe, Zachodzi wówczas, gdy w momencie wdechu ruch dolnych żeber jest minimalny, a przepona kurczy się i przesuwa ku dołowi. Rozmiary klatki piersiowej powiększają się w przód i w tył, a w wyniku skurczu przepony rozciąga głównie przypodstawne partie płuc. Tor brzuszny najczęściej spotyka się u mężczyzn i u dzieci.

Rys. 3. Typ oddychania brzuszny - podczas wdechu rozszerzają się jedynie dolne partie płuc, część górna klatki piersiowej nie pracuje, brzuch wypychany jest na zewnątrz

Przy dużym wysiłku fizycznym tor oddychania ma charakter brzuszno-przeponowo-piersiowy. Oddychając w ten właśnie sposób, osiąga się największe wypełnienie płuc.

Najkorzystniejszy i najwydajniejszy jest oddech, w którym uczestniczą wszystkie części płuc (ale bez widocznego wznoszenia ramion), a jednocześnie silny mięsień przepony z dużą sprawnością wypycha powietrze do góry i dolne żebra rozchodzą się na boki. Przy takim oddychaniu dostarczana jest organizmowi największa ilość powietrza, a tym samym tlenu.

Patologicznym torem oddychania jest oddech Cheyne-Stokesa polegający na występowaniu bezdechów trwających kilkanaście sekund, po których pojawia się oddech, który jest coraz szybszy i głębszy, następnie po osiągnięciu maksimum - ulega stopniowemu zwolnieniu i spłyceniu, aż do kolejnego epizodu bezdechu. Jest związany z niewydolnością ośrodka oddechowego w mózgu.

Wykonanie

Pomiary wykonuje się na gołym ciele na wysokości wyrostka mieczykowatego mostka przy użyciu centymetra krawieckiego.

1. pomiar obwodu klatki piersiowej w płaszczyźnie poziomej na szczycie najgłębszego wdechu

2. pomiar obwodu klatki piersiowej w płaszczyźnie poziomej na szczycie najgłębszego wydechu

3. obliczenie różnicy między obwodem klatki piersiowej przy maksymalnym wdechu i obwodem klatki piersiowej przy maksymalnym wydechu

Przyjmujemy, że jeśli różnica między obwodem klatki piersiowej przy maksymalnym wdechu i obwodem klatki piersiowej przy maksymalnym wydechu jest nie większa niż 5 cm (≤ 5 cm) u badanej osoby występuje tor oddychania brzuszny, jeśli między obwodem klatki piersiowej przy maksymalnym wdechu i obwodem klatki piersiowej przy maksymalnym wydechu wynosi 5 - 8 cm mówimy o torze oddychania piersiowo-brzusznym, a przy różnicy między obwodem klatki piersiowej przy maksymalnym wdechu i obwodem klatki piersiowej przy maksymalnym wydechu większej niż 8 cm (> 8 cm) dominuje tor oddychania piersiowy.

b. WENTYLACJA

W badaniach czynnościowych układu oddechowego posługujemy się pojęciami różnych parametrów oddechowych, w tym objętości (V) w odniesieniu do ilości powietrza stanowiącego pewną niepodzielną z punktu fizjologicznego całość oraz pojęciem pojemności (C) dla objętości złożonych, w skład których wchodzą 2 lub więcej objętości. Istotnych informacji o stanie układu oddechowego dostarczają również wyniki pomiarów przepływu powietrza przez układ oddechowy.

Pomiary nie wymagające natężonego wdechu czy wydechu to objętości i pojemności statyczne, a wymagające natężonego oddychania określamy jako objętości i pojemności dynamiczne.

1. Objętości i pojemności statyczne

W czasie spokojnego oddychania do płuc wciągane jest ok. 500-600 ml powietrza zwanego objętością oddechową (TV - tidal volume). Ponieważ powietrze nie podlega wymianie gazowej w drogach oddechowych, w których nie ma warunków anatomicznych do wymiany gazów miedzy powietrzem a krwią (jamie nosowej, gardle, krtani, tchawicy, oskrzelach i oskrzelikach), ich objętość (około 150 ml) nazwano przestrzenią martwą anatomiczną (nieużyteczną) (V_D, anatomical deadspace). Ilość powietrza, która dociera do pęcherzyków płucnych przy każdym wdechu to wentylacja pęcherzykowa (V_A, alveolar ventilation).

W czasie spoczynku w ciągu minuty osoba dorosła wykonuje 12-15 wdechów i wydechów (dzieci - 20-30, noworodki - 30-35) (częstość oddychania, FR). Ilość powietrza, jaką człowiek zużywa do oddychania w czasie jednej minuty, a więc częstość oddechów pomnożoną przez objętość oddechową, nazywamy wentylacją płuc minutową (MV, minute ventilation, MV = TV x FR), a więc osoby dorosłe wdychają i wydychają około 6-9 litrów powietrza na minutę. W warunkach fizjologicznych na zmianę szybkości oddychania (i wentylacji płuc) wpływa wzmożony wysiłek fizyczny, stany emocjonalne. W warunkach patologicznych na przyspieszenie oddychania wpływają: stany gorączkowe, bolesne urazy, zabiegi operacyjne. Na zwolnienie oddychania wpływają: schorzenia mózgowia, zatrucia wewnątrzpochodne, np.: mocznica, śpiączka cukrzycowa, zatrucia zewnątrzpochodne substancjami działającymi na ośrodek oddechowy (depresja oddechowa), np. morfiną. Przyspieszenie oddychania u człowieka dorosłego powyżej 40 razy i zwolnienie poniżej 8 na min jest objawem niepokojącym, prowadzącym do niedotlenienia organizmu.

Po wykonaniu spokojnego wdechu do płuc można jeszcze nabrać dodatkową ilość powietrza - objętość tę nazywamy zapasową objętością wdechową (IRV - inspiratory reserve volume = maksymalna objętość powietrza, którą można wciągnąć do płuc po zakończeniu spokojnego wdechu). IRV i TV tworzą razem pojemność wdechową (IC - inspiratory capacity = maksymalna objętość powietrza, którą można wciągnąć do płuc po zakończeniu spokojnego wydechu).

Po zakończeniu spokojnego wydechu w płucach pozostaje jeszcze pewna ilość powietrza określana jako czynnościowa pojemność zalegająca (FRC, functional residual capacity). Część tej pojemności można usunąć z płuc przy maksymalnym wydechu i jest to zapasowa objętość wydechowa (ERV, expiratory reserve volume). Suma TV i ERV stanowi pojemność wydechową (EC, expiratory capacity).

Suma TV, IRV i ERV to pojemność życiowa (VC, vital capacity = ilość powietrza, które można z płuc usunąć maksymalnym powolnym wydechem po wykonaniu maksymalnego wdechu, lub wprowadzić do płuc przy maksymalnym powolnym wdechu po wykonaniu maksymalnego wydechu). W zależności od sposobu pomiaru określa się ją jako wdechową pojemność życiową (IVC, inspiratory vital capacity = określana od poziomu pełnego maksymalnego wydechu do wdechu) lub wydechową pojemność życiową (EVC, expiratory vital capacity = określana od poziomu pełnego, maksymalnego wdechu do wydechu).

Pojemność życiowa (VC) zmniejsza się przy:

• chorobach upośledzających czynność wdechową np. w osłabieniu mięśni oddechowych, zmniejszeniu ruchomości klatki piersiowej przez zmiany w kośćcu,

• przy ubytku czynnego miąższu płuc charakterystycznego dla restrykcyjnych chorób płuc (nowotwory, resekcja, zwłóknienie)

• upośledzeniu czynności wydechowej: otyłość, puchlina brzuszna, osłabienie mięśni wydechowych, ciąża

• wzroście objętości zalegającej (rozedma płuc, rozdęcie płuc)

Pozostała po wykonaniu maksymalnego wydechu ilość powietrza, której z płuc nie można usunąć to

objętość zalegająca (RV, residual volume). Objętość zalegająca RV obejmuje powietrze znajdujące się w pęcherzykach płucnych i przewodzikach pęcherzykowych, czyli tam gdzie istnieją anatomiczne warunki do wymiany gazów.

Objętość powietrza wypełniająca płuca w momencie szczytowego wdechu to całkowita pojemność płuc (TLC, total lung capacity). Jest ona równa sumie pojemności życiowej (VC) i objętości zalegającej (RV), która stanowi ok. 20% TLC (u osób młodych < 25 %, u osób w wieku 50-70 lat - 30-35%). Wzrost RV/TLC powyżej 37-40% pojawia się w wyniku zwiększenia się przestrzeni powietrznych na obwodzie od oskrzelika końcowego na skutek np. przebudowy rozejmowej płuc.

Dla tak zdefiniowanych wielkości zachodzą m.in. następujące związki:

VC = IRV+TV+ERV = IC + ERV

TLC=VC+RV=IC+FRC=IRV+TV+ERV+RV

Rys. 4 Objętości i pojemności płuc

2. Objętości i pojemności dynamiczne

Poza pomiarami statycznymi do oceny sprawności wentylacyjnej płuc stosuje się pomiary dynamiczne, a najważniejszym jest natężona objętość wydechowa pierwszosekundowa (FEV₁, forced expiratory volume during the first second of expiration ), czyli objętość powietrza wydmuchniętego w pierwszej sekundzie natężonego wydechu, będąca miarą drożności oskrzeli.

Rys. 5. Graficzna reprezentacja FEV₁ i FVC

Wartość FEV₁ jest ściśle związana z VC i wynosi od 90% u osób młodych do 70% VC u osób w wieku podeszłym. Stosunek FEV₁/VC (FEV1%VC) tzw. wskaźnik Tiffenau niższy niż 70% świadczy o obturacji.

Obniżenie FEV₁ i FEV₁/VC występuje w astmie, przewlekłym zapaleniu oskrzeli, rozedmie płuc.

Rzadziej wykonywany jest pomiar natężonej objętości wdechowej pierwszosekundowa (FIV₁, forced inspiratory volume). U zdrowego człowieka stosunek FEV₁/FIV₁ wynosi około 0.8.

Wykonanie natężonego wdechu jest utrudnione, gdy zwężone są górne drogi oddechowe (FEV₁/FIV₁ >1). Wzrost FEV₁/FIV₁ obserwuje się w zmianach śródmiąższowych płuc i zniekształceniach klatki piersiowej. Zmniejszenie FEV₁/FIV₁ świadczy natomiast o utracie elastyczności miąższu płuc i szczególnie widoczne jest w rozedmie płuc.

Wykonując najgłębszego wdechu, a po nim maksymalnie szybki natężony wydech aż do całkowitego opróżnienia płuc można oznaczyć natężoną pojemność życiową (FVC, forced vital capacity = pojemność życiowa mierzona podczas natężonego wydechu). U osób zdrowych różnice pomiędzy VC i FVC są niewielkie (zwykle FVC ma wartość nieco niższą od VC). Różnica ta jest znacząca u osób z obturacją dróg oddechowych.

Wykonanie natężonego wydechu umożliwia również pomiar wielkości przepływu wydychanego powietrza w stosunku do wydychanej objętości i wyznaczenie krzywej maksymalny przepływ-objętość natężonego wydechu (krzywa FV, maximal flow-volume). Przepływ odzwierciedla stosunek między ciśnieniem napędowym (różnica między ciśnieniem pęcherzykowym a atmosferycznym) i oporem dróg oddechowych. W pierwszej fazie wydechu wielkość przepływu zależy od siły skurczu mięśni wydechowych, a drugiej fazie natomiast natężenie przepływu zależy tylko od sprężystości płuc i oporu drobnych oskrzeli. Dlatego przepływ w drugiej części tej krzywej jest bardzo dobrym wskaźnikiem drożności dróg oddechowych.

Rys.6. Podstawowe wielkości oznaczane na krzywej przepływ-objętość

Rys. 7 Zależność pomiędzy zdefiniowanymi parametrami w układach czas-objętość i przepływ-objętość

Mierzone parametry to m.in.:

• PEF (peak expiratory flow) - szczytowy przepływ wydechowy w czasie maksymalnie natężonego wydechu

• PIF (peak inspiratory flow) - szczytowy przepływ wdechowy w czasie maksymalnie natężonego wdechu.

• MEFx%FVC (maximal expiratory flow) natężony przepływ wydechowy, gdy x% FVC pozostało do wydmuchnięcia (x=75, 50, 25%). Maksymalny przepływ powietrza w l/sekundę, zmierzony podczas maksymalnie natężonego wydechu, w punkcie odpowiadającym x% pozostałej do wydmuchnięcia natężonej pojemności życiowej płuc (FVC). Odpowiednikiem MEFx%FVC jest FEF(100-x)%FVC (forced expiratory flow at (100-x)% of exhaled FVC)

• MIFx%FVC (maximal inspiratory flow at x% of FVC) - natężony przepływ wdechowy zmierzony w momencie, gdy w płucach pozostaje x% FVC jw .

• MEF75%-25% (lub MMEF) - (maximal expiratory flow 25%-75% lub maximal midexpiratory flow) - maksymalny uśredniony przepływ wydechowy pomiędzy wartościami, 75% i 25% FVC.

W analizie krzywej FV zwraca się uwagę przede wszystkim na 3 punkty:

• szczytowy przepływ wydechowy PEF - największy przepływ tuż po rozpoczęciu wydechu; odzwierciedla drożność dużych oskrzeli (podobnie jak FEV₁), w dużym stopniu zależy od siły mięśni wydechowych i współpracy badanego

• natężony przepływ wydechowy przy wydmuchnięciu 50% FVC (FEF_50%FVC )

• natężony przepływ wydechowy przy 75% FVC (FEF_75%FVC)

Ostatnie 2 wskaźniki są dobrymi parametrami drożności oskrzeli obwodowych, o średnicy poniżej 2-3 mm i z tego powodu nazywane są testami drobnych oskrzeli. Wielkości przepływów w tych drogach w małym stopniu zależą od współpracy badanego. Wielką zaletą tych wskaźników jest duża czułość umożliwiająca rozpoznanie choroby we wczesnym okresie choroby. MEF₂₅ i MEF₇₅ są często zmniejszone, gdy VC, FEV₁, FEV₁%VC czy PEF nie odbiegają jeszcze od normy. Wynika to z założenia, iż w drugiej połowie nasilonego wydechu kształt krzywej nie zależy od siły skurczu mięśni oddechowych lecz od geometrii drzewa oskrzelowego., nawet gdy. Zmniejszenie wielkości przepływów występuje w zaburzeniach obturacyjnych, ale również w zmianach restrykcyjnych. Wielkość stosunku FEV_50%FVC do VC mniejsza od 0.9 (norma >1) wskazuje na współistniejące zmiany obturacyjne.

3. Maksymalna wentylacja dowolna

Najlepszą miarą sprawności wentylacyjnej płuc jest pomiar maksymalnej wentylacji w jednostce czasu, czyli maksymalnej pojemności płuc (MBC). MBC można zmierzyć przez szybkie i jak najgłębsze wykonywanie oddechów, zwykle przez 12-15 s.Po przeliczeniu wartości MBC na 1 minutę uzyskujemy wskaźnik maksymalnej wentylacji dowolna minutowej (MVV, maximal voluntary ventilation).

Rys. 8. Zasada oznaczania maksymalnej wentylacji dowolnej

Gdy wentylacja zbliżona jest do 50% MBC odczuwana jest duszność, a przyczynami tak wysokiego stosunku MV do MBC mogą być: zmniejszenie pojemności wentylacyjnych w wyniku chorób dróg oddechowych, miąższu płuc, ścian klatki piersiowej lub mięsni oddechowych, wystąpienia zaburzeń stosunku wentylacji do perfuzji, co wymusza pogłębienie wentylacji dla utrzymania prawidłowego ciśnienia parcjalnego CO₂, hiperwentylacja, np. w uszkodzeniu OUN, kwasicy metabolicznej, stymulacji adrenergicznej, działaniu czynników psychogennych: niepokoju, pobudzenia, histerii.

SPIROMETRIA

Badaniem umożliwiającym określenie powyższych parametrów oddechowych - wielkości objętościowych i przepływowych charakteryzujących układ oddechowy badanego (objętości i pojemności powietrza oddechowego oraz szybkości jego przepływu przez poszczególne odcinki dróg oddechowych podczas wdechu i wydechu) jest badanie spirometryczne i spirograficzne (spirometria, gr. spiro + metreo). Spirometria należy do podstawowych badań diagnostycznych chorób układu oddechowego, a po raz pierwszy zastosował ją w ocenie czynnościowej dróg oddechowych w 1846 roku angielski chirurg Hutchinson, mierząc wydechową pojemność życiową (EVC).

Badanie spirometryczne pozwala na określenie:

• sprawności wentylacyjnej układu oddechowego

• rozpoznanie i określenie rodzaju oraz stopnia nasilenia zaburzeń wentylacji z orientacyjną lokalizacją miejsca tego zaburzenia (obturacja, restrykcja),

• ilościową ocenę stopnia upośledzenia czynności układu oddechowego,

• określenie szybkości progresji choroby (astma, POChP - przewlekła obturacyjną choroba płuc),

• ocenę odpowiedzi na zastosowane leczenie,

• ocena wpływu czynników ryzyka (palenie tytoniu, narażenie zawodowe, ekspozycja na czynniki toksyczne),

 W czasie badania spirometrycznego nie można dokonać pomiaru objętości zalegającej (RV), czynnościowej objętości zalegającej (FRC) i całkowitej pojemności płuc (TLC). Objętości te mierzone metodą pletyzmograficzną, a badania takie wykonywane są jedynie w wyspecjalizowanych ośrodkach.

W badaniu spirometrycznym/spirograficznym możliwe jest dokonanie:

1. rejestracji spirogramu w czasie spokojnego oddychania, umożliwiającego scharakteryzowanie profilu wentylacji (częstość i głębokość oddechów, czas wdechu, czas wydechu) oraz zmierzenie pojemności życiowej (VC) i jej składowych: TV, ERV i IRV (test VC/IVC),

2. rejestracji manewru natężonego wdechu-wydechu umożliwiającego zmierzenie parametrów oddechowych dynamicznych (m.in. FEV₁, FIV₁, FVC) oraz rejestrację krzywej maksymalny przepływ-objętość (test FVC)

3. pomiaru maksymalnej wentylacji dowolnej (test MVV).

Przed rozpoczęciem badania osoba badana powinna zostać poinstruowana o jego przebiegu. Postępowanie takie zwiększa dokładność wyników oraz ogranicza liczbę powtórzeń niezbędnych do uzyskania wiarygodnych danych. Badanie powinno być wykonywane w pozycji siedzącej. Należy zadbać o to, by powietrze nie uciekało pomiędzy wargami i ustnikiem. Oddychaniu przez nos zapobiega się poprzez założenie specjalnego klipsa. Należy dążyć do uzyskania trzech poprawnych technicznie, powtarzalnych wyników. Przed rozpoczęciem właściwego pomiaru wskazane jest, by osoba badana przez chwilę swobodnie oddychała przez ustnik przyzwyczajając się do niego.

Wykonując test VC należy wykonać kilku spokojnych, czyli nieprzyspieszonych i niepogłębionych oddechów (rejestracja objętości oddechowej - TV i częstości oddechów - FR), a następnie wykonać powolny najgłębszy, jednostajny wdech i powolny maksymalny, jednostajny wydech (rejestracja pojemności życiowej - VC i jej składowych). Podczas wykonywania tego testu istotne jest jak najdokładniejsze opróżnienie płuc niezależnie od czasu potrzebnego na zrealizowanie tego celu.

Badanie można rozpocząć od fazy wydechowej a zakończyć wdechową. Wykonując test IVC należy wykonać kilku spokojnych, czyli nieprzyspieszonych i niepogłębionych oddechów (rejestracja objętości oddechowej - TV i częstości oddechów - FR), a następnie wykonać powolny najgłębszy, jednostajny wydech i powolny maksymalny, jednostajny wdech (rejestracja pojemności życiowej - VC i jej składowych).

Wykonując test FVC należy wykonać powolny jak najgłębszy wdech, a następnie maksymalnie szybko natężony maksymalny wydech aż do całkowitego opróżnienia płuc (rejestracja natężonej pojemności życiowej - FVC i natężonej objętości wydechowej pierwszosekundowej - FEV₁) i maksymalnie szybko natężony maksymalny wdech (rejestracja natężonej objętości wdechowej pierwszosekundowej - FIV₁). Wykonanie tego testu nie jest poprzedzone oznaczeniem profilu wentylacji. Manewry nasilonego wdechu/wydechu powinny być wykonane w możliwie najkrótszym czasie.

Wykonując test MVV należy zrobić serię nasilonych jak najgłębszych wdechów i wydechów z częstotliwością ok. 30 oddechów na minutę. Pomiar trwa 12 s.

Wyniki badania przedstawiane są w wartościach bezwzględnych tzn. objętości w litrach, czas w sekundach, częstość oddechów na minutę, przepływy w litrach na sekundę), wartościach należnych (analogicznie objętości w litrach, częstość oddechów na minutę, przepływy w litrach na sekundę) i jako odsetek wartości należnej dla konkretnego pacjenta i dla konkretnego parametru. Wartości należne są uzależnione głównie od wieku, wzrostu masy ciała i płci osoby badanej. Uzyskane wyniki porównuje się z wartościami należnymi obliczonymi z badań dla osób zdrowych. Najczęściej stosowane są wartości należne Europejskiej Wspólnoty Węgla i Stali zaakceptowane przez Europejskie Towarzystwo Oddechowe. Przyjmuje się, że wartości prawidłowe mieszczą się w granicach ± 20% wartości należnej, natomiast za nieprawidłowe uznaje się wyniki, które są mniejsze niż 70% wartości należnej, o ile badanie zostało przeprowadzone w sposób prawidłowy pod względem metodycznym. Wynik spirometrii zależy nie tylko od stanu czynnościowego układu oddechowego, ale również w dużym stopniu m.in. od umiejętności i chęci badanego wykonania testu

Badanie spirometryczne pozwala na ocenę objętości wydychanego powietrza oraz natężonego przepływu, zarówno w fazie wdechu jak i wydechu. Na tej podstawie możliwe jest dokonanie podziału zaburzeń wentylacji na przebiegające z obturacją (ograniczeniem przepływu powietrza w drogach oddechowych, głównie w oskrzelach) bądź restrykcją (czynnościowym lub anatomicznym ubytkiem czynnego miąższu płucnego). Badanie spirometryczne jest badaniem dodatkowym i jako takie powinno być interpretowane w połączeniu z danymi z wywiadu lekarskiego i/lub wynikami innych badań.

W przypadku chorób restrykcyjnych badanie spirometryczne wykazuje zmniejszenie pojemności życiowej, przy najczęściej prawidłowych bądź w niewielkim stopniu obniżonych wartościach przepływów powietrza w drogach oddechowych. Wskaźnik Tiffeneau (FEV₁%VC) mieści się w granicach normy bądź jest podwyższony. Krzywa przepływ-objętość przybiera charakterystyczny wąski kształt. Ostateczne rozpoznanie restrykcji powinno być potwierdzone pomiarem objętości płuc w badaniu pletyzmograficznym.

W przypadku chorób obturacyjnych dominuje upośledzenie przepływu powietrza w drogach oddechowych wynikające ze zmniejszenia ich drożności. Wtórnie może występować zmniejszenia pojemności życiowej spowodowane hipowentylacją niektórych obszarów płuc w wyniku zwężenia światła oskrzeli związanego z procesem zapalnym lub nadreaktywnością (obturacja oskrzelopochodna), bądź wiotkością ścian drobnych oskrzeli zapadających się w czasie wydechu (obturacja płucnopochodna).

U chorych na astmę oskrzelową i na przewlekłe zapalenie oskrzeli dominuje oskrzelopochodny mechanizm obturacji. W badaniu spirometrycznym typowo stwierdza się ograniczenie przepływu powietrza wyrażone zmniejszeniem FEV1, FEV1%VC, PEF, MEF25-75. Pojemność życiowa zwykle mieści się w granicach normy, jednak w przypadku zwężenia dróg oddechowych dużego stopnia może dojść do jej zmniejszenia. Charakterystyczna jest poprawa drożności dróg oddechowych po inhalacji leku rozszerzającego oskrzela (dodatni wynik próby rozkurczowej). W okresie remisji choroby badanie spirometryczne może wykazywać zmniejszenie przepływów ograniczone do obwodowej części dróg oddechowych (tzw. zespół drobnych oskrzeli) przy mieszczących się w granicach normy wartościach pozostałych parametrów. W tym wypadku krzywa przepływ-objętość przybiera charakterystyczny „wklęsły” kształt.

Obturacja płucnopochodna, typowa dla „czystej” rozedmy, charakteryzuje się współwystępowaniem zmniejszenia pojemności życiowej i ograniczenia przepływu powietrza w drogach oddechowych. Zmiany te spowodowane są zapadaniem się drobnych oskrzeli w czasie wydechu w wyniku dynamicznej kompresji wskutek utraty właściwości sprężystych przez płuca. Krzywa przepływ-objętość wykazuje charakterystyczne załamanie wywołane pojawieniem się przestrzeni wolno wentylowanych, wynik próby rozkurczowej jest ujemny.

W diagnostyce przyczyn duszności związanych z obecnością zmian zlokalizowanych w obrębie górnych dróg oddechowych przydatna jest ocena przepływu wdechowego (MIF). U osoby zdrowej opory oddechowe podczas wdechu są mniejsze niż w trakcie wydechu i MIF50/MEF50 wynosi zwykle ~ 1,5. Dla zmian obturacyjnych górnych dróg oddechowych charakterystyczne jest ograniczenie przepływu wdechowego i zmniejszenie tego wskaźnika tak, że wynosi on niekiedy 1,0 lub mniej (a MEF50/MIF50>1,5).

Wykonanie:

1. Ocena sprawności układu oddechowego

1a. pomiar spoczynkowych parametrów oddechowych przy użyciu spirometru SPIROBANK

• po uruchomieniu aparatu należy wprowadzić do jego pamięci dane antropometryczne badanej osoby (Rys. 1. : wiek („age”), wzrost („cm”), masa ciała („kg”), płeć („S”)), dzięki czemu aparat po wykonaniu testu pokaże na ekranie zmierzone wartości parametrów oddechowych oraz ich wartości należne („predict”) (Rys. 2)

wprowadzane dane antropometryczne przycisk ENTER

Rys. 1

wielkość FEV₁ zmierzona wielkość FEV₁ należna („predict”)

Rys.2.

• 
  

Rys.3.

• wykonanie testu VC

• wybrać z menu test VC

• po zatkaniu nosa klipsem, włożeniu do ust ustnika (Rys. 3) i włączeniu przycisku ENTER należy oddychać spokojnie aż do momentu usłyszenia dłuższego sygnału dźwiękowego. Wtedy należy wykonać jak najwolniejszy i jak największy (ale nie natężony) wdech, a następnie taki sam wydech

• spośród zmierzonych przez aparat parametrów oddechowych zapisać zmierzone i należne wartości: TV, FR, VC, ERV, IRV

• wykonanie testu FVC

• wybrać z menu test FVC

• po zatkaniu nosa klipsem, włożeniu do ust ustnika i włączeniu przycisku ENTER należy wykonać jak największy wolny wdech, a następnie maksymalny (natężony) szybki wydech i taki sam wdech

• spośród zmierzonych przez aparat parametrów oddechowych zapisać zmierzone i należne wartości: FEV_1, FIV₁ i FVC

• na podstawie zmierzonych w teście VC wartości objętości oddechowej TV i częstości oddechów FR należy obliczyć wentylację minutową MV

MV _[l/min] = TV x FR

TV - objętość oddechowa [l]

FR - częstość oddechów [ilość oddechów/minuta]

• na podstawie zmierzonych w teście VC (lub obliczonych) wartości TV, ERV, IRV i VC oraz teoretycznej wartości RV (=1.2 l u mężczyzn i 1.0 l u kobiet) uzupełnić schemat objętości i pojemności płuc oraz obliczyć TLC, a także jaki % TLC stanowią TV, ERV, IRV , VC i RV

• na podstawie zmierzonych w testach VC i FVC wartości pojemności życiowej VC i pierwszosekundowej natężonej objętości wydechowej FEV₁ należy obliczyć wskaźnik Tiffeneau

wskaźnik Tiffeneau = (FEV₁ : VC) x 100%

- jeśli nie udało się poprawnie zmierzyć VC do wzoru można podstawić wartość FVC

VC - pojemność życiowa [l]

FEV₁ - pierwszosekundowa natężona objętość wydechowa [l]

1b. Interpretacja wyników wartości spoczynkowych parametrów oddechowych - porównanie wyników z wartościami należnymi - ocena sprawności wentylacyjnej układu oddechowego

• za prawidłowe przyjmuje się wartości nie różniące się od wartości należnych o więcej niż 20%

• VC mniejsza niż 70% wartości należnej może wskazywać na istnienie zmian restrykcyjnych w układzie oddechowym

• jeśli wskaźnik Tiffeneau wynosi mniej niż 70% może to wskazywać na istnienie zmian obturacyjnych w układzie oddechowym

Interpretacja wyników

Tabela. Zmiany w badaniu spirometrycznym w zależności od typu zaburzeń wentylacji (N = wynik w granicach normy)

	obturacja	podejrzenie restrykcji	Zakres normy
FEV1	↓	↓	>80 %N
FEV1%VC	↓	N/­	>70 %N
MEF50	↓	N/↓	>60%N
VC	↓/N	↓	>80 %N

---