Измерение частоты дыхания

Оборудование: секундомер.

Ход выполнения работы. В спокойном состоянии (испытуемый сидит или стоит), положив руку на грудную клетку, сосчитать количество вдохов и выдохов за одну минуту. Полученный результат сравнить с возрастными нормативами.

2. Пневмография — запись дыхательных движений: ритм, частота и амплитуда (глубина). Для изучения таких характеристик дыхания используются датчики различной конструкции: ртутные, воздушные, угольные, механические, термодатчики, пьезодатчики и др. Часто подсчет дыхательных движений производится путем визуального наблюдения за дыхательными экскурсиями грудной клетки.

Частота дыхания у нормального здорового человека варьирует от 8 до 28 циклов в минуту, возрастая при работе до 40.

Существует уравнение для расчета расхода энергии по частоте дыхания:

М_эн = 0,198 x ЧД – 3,06,

где М_эн — расход энергии в больших калориях в минуту, ЧД — частота дыхания, 1/мин.

2. Спирометрия представляет собой физиологический тест, с помощью которого возможно измерение параметров процессов вдоха и выдоха, как функции от времени. Первичным сигналом, измеряемым посредством спирометрии, является объём или поток. Невозможно переоценить значимость спирометрии как скринингового теста для определения здоровья органов дыхания, а также в качестве важного средства исследования функционирования системы дыхания у здорового человека (Шишкин Г.С. и соавторы, 2005; Искандарова Г.Т., 2006; Варламова Н.Г., Евдокимов В.Г., 2008; Hayes D. Jr., Kraman S.S., 2009).

Спирометрия — это определение объема легочного воздуха. Создатель этого метода Гутчинсон разработал классификацию объемов легочного воздуха. Согласно этой классификации, различают следующие объемы:

— дыхательный воздух (дыхательный объем, ДО) — объем воздуха, вдыхаемого и выдыхаемого при нормальных вдохе и выдохе; его величина составляет 300–900 мл. Этот объем является мерой глубины дыхания;

— дополнительный воздух (резервный объем вдоха, РО_вд) — объем воздуха, вдыхаемого при максимально глубоком вдохе; его величина составляет 1500–2000 мл;

— резервный воздух (резервный объем выдоха, РО_выд) — объем воздуха, выдыхаемого при максимально глубоком выдохе; его величина — 1500–2000 мл. Резервный воздух поддерживает легкие в определенной степени расширения;

— остаточный воздух (остаточный объем легких, ООЛ) — объем воздуха, остающегося в легких после максимального выдоха. Его объем у здорового мужчины среднего возраста составляет 1000–1500 мл, возрастая к старости до 2000–2500 мл. Он может быть измерен у человека методом ингаляции (вдыхания) индифферентных газов.

Объем максимального выдоха, произведенного после максимального вдоха, называется жизненной емкостью легких (ЖЕЛ) и представляет собой сумму ЖЕЛ = ДО + РО_вд + РО_выд. Для мужчины среднего роста ЖЕЛ варьирует в пределах 3500-5000 мл и более, для женщин характерны более низкие значения.

Сумма ЖЕЛ и ООЛ составляет общую емкость легкого (ОЕЛ), характеризующую степень анатомического развития органа. Ориентировочно нормативные величины ЖЕЛ (мл) можно получить, умножая рост мужчины на 25, женщины — на 20.

Указанные легочные объемы определяют с помощью спирометров, водного или сухого.

Мерилом легочной вентиляции является минутный объем дыхания:

МОД = ОД х ЧД,

где ОД — дыхательный объем, определяемый с помощью спирометра, ЧД — частота дыхания, 1/мин. Определяется в нашем случае визуально, за три минуты. Полученная сумма делится на 3.

В покое величина МОД колеблется в пределах 3,5–10 л. При выполнении работы он возрастает до 30–40 л, а при работах большой интенсивности возрастает до 100 л и более.

Полученные любым методом объемные величины легочной вентиляции необходимо привести к стандартным условиям: так называемому сухому состоянию (воздуху без примеси водяных паров, температуре 0⁰ С и давлению 760 мм рт.ст.). Приведение производится по специальной формуле, но на практике удобнее пользоваться специальными таблицами Ландольта-Бернштейна. Для этого надо знать атмосферное давление в момент опыта в мм рт.ст. и температуру воздуха в градусах по Цельсию. С их помощью определяют пересчетный коэффициент, на который умножают эмпирическое значение легочного объема.

Еще одним показателем состояния функции внешнего дыхания является вентиляционный индекс, позволяющий судить о степени использования организмом жизненной емкости легких:

ВИ = МОД / ЖЕЛ.

У здоровых людей в норме ВИ равен приблизительно 2, возрастая при физической работе до 10–12.

Для правильного измерения и правильной интерпретации показателей внешнего дыхания необходимо рассмотреть некоторые базисные аспекты физиологии дыхания. лежащие в основе современной спирометрии. Основополагающие работы по физиологии спирометрии были сделаны ёще в 1950-ые и 1960-ые годы. Именно в этот период времени сформировалось представление о том, что поток воздуха, проходящий через дыхательные пути, зависит от двух переменных – силы сокращения соответствующих скелетных мышц и сопротивления дыхательных путей. Такой вывод был сделан исходя из аналогии, которую проводили между системой внешнего дыхания и кузнечными мехами. Но данная аналогия не является адекватной, поскольку дыхательная система обладает двумя фундаментальными свойствами, которые не характерны для кузнечных мехов. Во-первых, лёгкие эластичны: их размеры определяются силами, обусловленными давлением внутри дыхательных путей и альвеол, и силами, обусловленными упруго-растяжимыми свойствами грудной клетки и сокращением дыхательных мышц. Во-вторых, проходящие внутри грудной клетки дыхательные пути способны сжиматься под действием внутригрудного давления, повышающегося при усиленном выдохе, характерном для спирометрических манёвров. Таким образом, сопротивление дыхательных путей при форсированном выдохе – величина, варьирующая во времени; значение сопротивления меняется при изменении дыхательного объёма, степени усилия и объёмной скорости потока воздуха. Сопротивление дыхательных путей не распределено равномерно: в некоторых точках дыхательных путей оно достигает своего пика, поскольку давление в просвете дыхательного пути снижается по мере удаления от альвеолы. В определённой точке давление в просвете дыхательных путей становится равным давлению окружающих тканей (точка равного давления). Ниже этой точки давление внутри дыхательных путей становится ниже, чем давление окружающих тканей; следствием этого является сужение дыхательных путей и ограничение объёмной скорости потока (Hayes D. Jr, Kraman S.S., 2009). Таким образом, повышение усилия при выдохе как увеличивает давление, обуславливающее выдох, так и повышает сопротивление дыхательных путей; вследствие этого при большом усилии выдоха повышенная объёмная скорость будет, в значительной степени, обусловлена объёмом легких (Hayes D. Jr, Kraman S.S., 2009). В 1958 году Hyatt и соавторы опубликовали работы, в которой изложили основополагающие факты об отношениях между транспульмонарным давлением, потоком воздуха и степенью растяжения лёгких (Hyatt R.E. et al., 1958). Для описания этой закономерности авторы предложили использовать кривую «поток-объём» и простые способы определения максимальной объёмной скорости выдыхаемого воздуха при данном объёме лёгких. Ими также было показано, что при выдохе, который приходится на верхнюю часть жизненной ёмкости легких, отношение между максимальной объёмной скоростью выдоха и степенью расширения лёгких зависит от прилагаемого усилия, а в нижней части графика ЖЕЛ это отношение определяется физическими свойствами дыхательных путей; выражением этой зависимости явились кривые «поток-объём». Для объяснения этих закономерностей были использованы ряд физических моделей. Первой из них является резистор Старлинга (Farmery A.D. 2005). Вторая модель основывается на представлении о точке равного давления (Zach M.S., 2000). При описании процессов, происходящих в лёгких при форсированном выдохе, также учитывались эластические свойства лёгких (Whittaker L.A., Irvin C.G., 2007). Поскольку для усиленного выдоха требуется повышение давления в грудной полости, то трансмуральное давление выступает в качестве ещё одной переменной, которая должна учитываться при проведении спирометрических исследований (Aljuri N. et al, 1999). Другим важным физическим аспектом движения воздуха по воздухоносным путям является его волновой характер; этот факт послужил основой для создания теории описывающей скорость движения волны по дыхательным путям разного калибра (Pedersen O.F. et al, 1997). Прилагаемые при форсированном выдохе чрезмерные усилия могут вызвать не столько повышение объёмной скорости выдоха, сколько его снижение (Krowka M.J. et al, 1987). Все эти физиологические составляющие, действуя совместно, обеспечивают значительную устойчивость результатов спирометрических и спирографических исследований: повторные исследований приводят практически к одним и тем же результатам. В то же время, важным фактором, ограничивающим ценность спирометрии, является её зависимость от усилия, с которым испытуемый проводит манёвр.

Сильный выдох можно описать несколькими способами. Перед проведением манёвра испытуемый должен набрать в грудь как можно больше воздуха, так что объём воздуха в грудной клетке будет равен общёй ёмкости лёгких. Затем производится глубокий и резкий выдох, к концу которого объём воздуха в лёгких будет равен остаточному объёму. Процесс выдоха можно изобразить с помощью кривой, отражающей зависимость объёма выдохнутого воздуха от времени выдоха (рис. 18).

На графике видно, что на начальном этапе выдоха изменения объёма происходят более быстро (кривая более крутая), а затем скорость этих изменений падает. При этом величина потока будет являться функцией изменения объёма во времени (поток=ΔV/ΔT), т.е. поток тем больше, чем круче наклон кривой, изображённой на графике. Эти наблюдения послужили основой для создания другой зависимости – потока от объёма выдохнутого воздуха (рис. 18, 19).

На основе петли «поток-объём» нами были рассчитаны следующие показатели:

1. FVC- (forced vital capacity) ФЖЕЛ- форсированная жизненная емкость легких, л.; этот показатель характеризует максимальное количество воздуха, выдыхаемое при форсированном выдохе после максимально глубокого вдоха.

2. PEF, или PEFR- peak expiratory flow – пиковая или максимальная скорость форсированного выдоха (пиковая объёмная скорость - ПОС), л/с или л/мин.

3. FEV1 – forced expiratory volume per 1 second – ОФВ1 – объём форсированного выдоха за 1 сек.

Рис. 18. Изменения объёма выдохнутого воздуха во времени (по Schwartzstein RM, Parker M.J. 2006, с изменениями). Перевод: forced expiration – выдох с усилием; volume of gas exhaled – объём выдохнутого газа (воздуха), Starting TLC – стартуя с общей ёмкости лёгких, Ending at RV – заканчивая на остаточной ёмкости лёгких, time – время.

4. Индекс Тиффно – это отношение объёма форсированного выдоха за 1 сек. к жизненной ёмкости лёгких, выраженное в процентах и рассчитывается по формуле: (ОФВ1/ЖЕЛ)х100.

5. MEF 25, МЕF 50, MEF 75 — maximal expiratory flow — максимальная объемная скорость в точке 25, 50 и 75% FVC (МОС 25, МОС 50, МОС 75), л/с., если считать по количеству выдыхаемого объёма, (т.е. начало обозначают не как 100 % FVC, а как 0 % FVC).

6. MEF 75-25 -maximal expiratory flow – максимальная скорость выдоха (МОС 75-25) или MMEF — maximal mid-expiratory flow. В отечественной литературе этот показатель называют средней объемной скоростью на участке от 25 до 75% выдыхаемой ФЖЕЛ – (СОС 25-75), л/с.

Рис. 19. Кривая «поток-объём». Данный график изображает поток воздуха в лёгкие (при вдохе) и из лёгких (при выдохе) как функцию от объёма газа в лёгких. Поток воздуха при вдохе изображён снизу, а поток воздуха при выдохе – сверху. Малая петля в центре графика отображает изменение соотношения «поток-объём» при спокойном дыхании. После спокойного дыхания испытуемый делает максимально глубокий вдох и затем - быстрый глубокий выдох. Отметим, что поток выдыхаемого воздуха максимален на начальном этапе выдоха, а затем падает (по Schwartzstein RM, Parker M.J. 2006)). Перевод: expiration – выдох, inspiration – вдох, quiet breathing – спокойное дыхание, flow – поток, FRC – functional residual capacity – функциональная остаточная ёмкость.

Date: 2015-07-23; view: 1373; Нарушение авторских прав