Спирометрия в оценке нарушений функции дыхательной системы

М.А. Полянская, к.м.н., Национальный институт фтизиатрии и пульмонологии им. Ф.Г. Яновского, г. Киев

Функциональные легочные тесты – основной инструментальный метод исследования при заболеваниях легких. Без исследования функции внешнего дыхания (ФВД) невозможно верифицировать диагноз бронхиальной астмы (БА), хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ), мониторировать течение заболевания и ответ на проводимое лечение, провести дифференциальную диагностику некоторых заболеваний легких. Во время исследований необходимо стремиться к максимально корректному выполнению процедуры с соблюдением всех рекомендаций по ее проведению и критериев контроля качества, поскольку от этого зависит трактовка результатов, верификация функциональных нарушений и назначение соответствующей терапии.

Интерпретация функциональных тестов основана на сравнении полученных данных с должными величинами, индивидуальными для каждого человека. Должные величины были получены в результате исследований на группах здоровых людей с идентичными антропометрическим данными (пол, возраст, рост) с учетом этнических характеристик.
Оценивать функциональные нарушения необходимо с учетом клинической картины.
Наиболее распространенным, доступным и достаточно информативным методом исследования ФВД является спирометрия с анализом петли поток-объем форсированного выдоха.
Спирометрия широко применяется в практической пульмонологии, поскольку она позволяет проводить:
• объективную оценку симптомов, признаков и патологических результатов лабораторных тестов;
• оценку влияния заболевания на функцию легких;
• выявление лиц с риском заболеваний легких;
• оценку предоперационного риска;
• оценку прогноза заболевания;
• оценку статуса здоровья перед началом значительных физических нагрузок.
Спирометрия необходима для мониторинга течения заболевания, оценки эффективности лечения и влияния заболевания на функцию легких, для мониторинга лиц, подвергшихся воздействию вредных факторов, и лекарственных средств, обладающих токсическим воздействием на органы дыхания.
Этот метод применяется для оценки нетрудоспособности и степени выраженности вентиляционных нарушений, что важно при проведении реабилитационных программ; для прогнозирования возможных рисков при страховании, оценки здоровья лиц в юридической практике, проведении эпидемиологических обследований и клинических исследований.
Спирометрия имеет высокую диагностическую ценность только при условии ее технически правильного выполнения на соответствующем оборудовании, так как от корректности спирограммы зависит диагноз, назначение лечения и прогноз.
Спирометрия позволяет определить основные объемы и емкости легких (кроме общей емкости, остаточного объема легких, функциональной остаточной емкости легких): жизненную емкость легких (ЖЕЛ), форсированную жизненную емкость легких (ФЖЕЛ), объем форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ₁), мгновенные объемные скорости выдоха на разных уровнях ФЖЕЛ (МОС_{25, 50, 75}, МОС_25-75), пиковую объемную скорость выдоха (ПОС_выд.) и вдоха (ПОС_вд.), емкость вдоха (Евд.), минутную вентиляцию легких (МВЛ).
В спокойном состоянии человек вдыхает и выдыхает определенное количество воздуха – это дыхательный объем (ДО). Количество воздуха, которое человек может вдохнуть от уровня спокойного вдоха до уровня максимально глубокого вдоха, – это резервный объем вдоха (РОвд.); количество воздуха, которое человек вдыхает от уровня нормального выдоха до уровня максимально глубокого вдоха, – емкость вдоха. Количество воздуха, которое человек может выдохнуть от уровня спокойного выдоха до максимально глубокого выдоха, – резервный объем выдоха (РО_выд.), а количество воздуха, которое человек может максимально вдохнуть или выдохнуть от уровня максимально глубокого выдоха или, соответственно, вдоха, – ЖЕЛ. Эти показатели определяются при спокойном выполнении дыхательных маневров, спокойной спирометрии (рис. 1, 2).
После максимального выдоха в легких остается определенное количество воздуха – остаточный объем легких (ООЛ). В сумме ЖЕЛ и ООЛ дают общую емкость легких – ОЕЛ. ООЛ и, соответственно, ОЕЛ при спирометрии не определяются. Для их оценки существуют более сложные методы – бодиплетизмография и исследование диффузионной способности легких.
Форсированные маневры выполняются при максимальных усилиях пациента, в противном случае будут получены заниженные показатели, что приведет к неправильно установленному диагнозу, не адекватному степени тяжести заболевания назначенной терапии, и увеличит риск развития нежелательных проявлений.
Обычно спирометрия начинается с проверки условий окружающей среды (температура в помещении, влажность, атмосферное давление) и внесения этих данных в спирометр. Затем спирометр необходимо откалибровать (это требование зависит от типа спирометра: в некоторых спирометрах калибровка проводится ежедневно перед началом исследования, в других – раз в месяц, в третьих – перед каждым исследованием). После этого вносятся паспортные данные пациента с обязательным указанием возраста, пола, роста, веса, расы, согласно которым будут определены должные величины для каждого конкретного пациента.
Перед непосредственным проведением исследования следует объяснить пациенту процедуру, дыхательные маневры, убедиться, что пациент все правильно понял и готов четко следовать командам исследователя.
По сути, даже при использовании различной аппаратуры методика проведения спирометрии одинакова и может различаться только последовательностью дыхательных маневров.
Если у пациента имеются съемные зубные протезы, их лучше снять.
В начале исследования пациент закрывает нос специальным зажимом, плотно охватывает загубник губами (при этом нужно следить, чтобы на протяжении исследования не было протекания воздуха в углах рта, чтобы исследуемый не дышал через нос) и дышит через рот спокойно и равномерно, не глубоко, как обычно (исследуется ДО). После того, как дыхание станет равномерным (обычно после 4-5 дыханий), можно переходить к выполнению маневра исследования ЖЕЛ.
Пациента предупреждают, чтобы он приготовился максимально глубоко вдохнуть и затем максимально глубоко выдохнуть (можно наоборот: сначала выдохнуть, потом вдохнуть), далее продолжать дышать как обычно.
После исследования ЖЕЛ переходят к следующему маневру – форсированной спирометрии, при которой определяются ФЖЕЛ и скоростные показатели (ОФВ₁ и др.).
Пациент дышит равномерно, спокойно. Затем он должен глубоко выдохнуть, быстро и максимально глубоко вдохнуть и сразу же максимально сильно выдохнуть. Продолжительность выдоха должна быть не менее 6 с или до достижения плато на кривой выдоха. Затем пациент делает сильный глубокий вдох. Маневр завершен.
Исследование считается приемлемым при соблюдении ряда условий:
• отсутствие артефактов:
– кашля, особенно на протяжении первой секунды форсированного выдоха;
– смыкания голосовых связок;
– преждевременного завершения дыхательного маневра или его прерывания;
– дыхательный маневр проводится не на максимальном уровне;
– утечки воздуха;
– закупорки загубника;
– дополнительных дыхательных маневров;
• отсутствие обратной экстраполяции (затянувшейся задержки на высоте максимального вдоха перед форсированным выдохом более 80 мс);
• длительность форсированного выдоха не менее 6 с или достижение фазы плато на выдохе.
На рисунке 3 представлен правильно выполненный маневр форсированного выдоха.
Кашель на кривой выдоха проявляется осцилляциями, а смыкание голосовой щели – резким обрывом конца кривой форсированного выдоха (рис. 4).
Исследование можно считать адекватным при получении трех воспроизводимых попыток при приемлемых кривых.
После получения минимум трех приемлемых кривых необходимо оценить следующие критерии:
– два наибольших значения ФЖЕЛ отличаются не более чем на 150 мл;
– два наибольших значения ОФВ₁ отличаются не более чем на 150 мл (при ФЖЕЛ < 1, 0 л на 100 мл).
При соблюдении этих требований тест можно не продолжать, в противном случае его следует проводить до достижения обоих критериев или восьми попыток, или отказа пациента продолжать исследование.
На рисунке 5 и 6 показаны примеры с плохой и хорошей воспроизводимостью.
M.R. Miller и соавт. в статье «Стандартизация спирометрии» предложили алгоритм проведения этого исследования (рис. 7).
В зависимости от величины и соотношения объемов и скоростей, определяемых при спирометрии, выделяют нарушения ФВД по обструктивному (уменьшение скорости на фоне сохраненных объемов), рестриктивному (уменьшение объемов при нормальных скоростях) и смешанному (нарушение как объемов, так и скорости) типам (рис. 8).
Для обструктивных вентиляционных нарушений характерно диспропорциональное уменьшение максимального потока выдыхаемого воздуха относительно ЖЕЛ. Они отражают сужение дыхательных путей во время выдоха и проявляются снижением соотношения ОФВ₁/ЖЕЛ более чем на 5% от должного.
Наиболее ранние нарушения проходимости на уровне мелких бронхов проявляются замедлением терминальной части петли выдоха на спирограмме. Замедление потока выдоха графически отражается вогнутой частью кривой петли поток-объем, количественно – пропорционально большим уменьшением мгновенного потока, измеренного после выдоха 75% ФЖЕЛ (МОС75) или среднего потока выдоха на уровне между 25 и 75% ФЖЕЛ, чем ОФВ₁. Однако нарушения на этом среднем отрезке выдоха при выполнении маневра форсированного выдоха не являются специфичными для заболеваний дыхательных путей на уровне мелких бронхов у разных больных.
По мере увеличения диаметра бронхов и/или вовлечения в патологический процесс центральных бронхов ОФВ₁ уменьшается независимо от ЖЕЛ.
Если ОФВ₁ и ФЖЕЛ пропорционально уменьшаются и их соотношение находится в пределах нормы или близко к норме, прежде всего следует проверить правильность выполнения дыхательного маневра, максимально ли полно пациент вдыхает и выдыхает. Кроме того, такая ситуация может наблюдаться, если поток выдыхаемого воздуха снижен и пациент не может, даже если выдыхает долго, выдохнуть до уровня остаточного объема, при этом кривая поток-объем принимает вогнутую форму в конце маневра выдоха. В таком случае ОЕЛ может быть нормальной, а МОС_25-75 будет снижен. В этой ситуации более информативным будет соотношение ОФВ₁/ЖЕЛ.
Подобная картина наблюдается при коллапсе мелких дыхательных путей, возникающем на ранней фазе выдоха. При этом ОЕЛ может быть нормальной на фоне увеличенного остаточного объема. Если такая картина наблюдается, когда пациент выдыхает с максимальным усилием достаточно долго, рекомендуется повторить спирометрию после пробы с бронхолитиком. Значительное увеличение ОФВ₁, ФЖЕЛ или обоих показателей указывает на возможное наличие обратимой обструкции дыхательных путей.
Для рестриктивных вентиляционных нарушений характерно уменьшение ОЕЛ более чем на 5% от должного при соотношении ОФВ₁/ЖЕЛ в пределах нормы. Предположить наличие рестриктивных нарушений можно, если ЖЕЛ снижена, ОФВ₁/ЖЕЛ увеличено (> 85-90%), а на кривой поток-объем отмечается выпуклый участок. Однако следует учитывать, что сниженная ЖЕЛ на фоне нормального или несколько увеличенного ОФВ₁/ЖЕЛ может наблюдаться и при субмаксимальном вдохе или выдохе. Таким образом, само по себе снижение ЖЕЛ не является специфическим признаком рестриктивных нарушений. Снижение ЖЕЛ на фоне низкой ОЕЛ наблюдается менее чем в половине случаев.
Для смешанных вентиляционных нарушений характерно наличие признаков как обструкции, так и рестрикции, которые проявляются снижением ОФВ₁/ЖЕЛ и ОЕЛ более чем на 5% от должного. Однако поскольку ЖЕЛ может быть снижена и при обструкции, и при рестрикции, нельзя судить о наличии рестриктивного компонента у пациентов с обструкцией только по ОФВ₁ и ЖЕЛ. Если соотношение ОФВ₁/ЖЕЛ снижено, наибольшая ЖЕЛ (пре- или постбронходилатационная, или емкость вдоха, измеренная по методике DLCO) меньше нижней границы нормы, ОЕЛ не измерена при бодиплетизмографии, можно утверждать, что ЖЕЛ также снижена, возможно, из-за гиперинфляции или рестрикции легочных объемов. С другой стороны, если ОФВ₁/ЖЕЛ низкое, а ЖЕЛ – в пределах нормы, рестриктивные нарушения можно исключить.
Если основные показатели ФВД – ОФВ₁, ЖЕЛ, ОФВ₁/ЖЕЛ, ОЕЛ – снижены более чем на 5% от должного, можно судить о вентиляционных нарушениях. Затруднения могут возникнуть, если какие-либо из показателей находятся на границе нормы, тогда буквальная трактовка данных слишком упрощена и недостаточна для корректного описания функционального статуса. В таких ситуациях рекомендуются дополнительные методы исследования (например, тест с бронхолитиками, исследование диффузионной способности легких – DLCO, оценка газообмена, силы дыхательной мускулатуры или нагрузочные тесты).
Часто вместо ЖЕЛ используется другой показатель – ФЖЕЛ, однако предпочтение следует отдавать наибольшей из полученных жизненных емкостей: ЖЕЛ, полученной на вдохе (ЖЕЛ_вдоха), ФЖЕЛ или ЖЕЛ, полученной при медленном выдохе. Обычно ФЖЕЛ при обструкции дыхательных путей снижена в большей степени, чем ЖЕЛ_вдоха.
Кроме того, в диагностике экстраторакальной обструкции дыхательных путей могут помочь пиковая скорость выдоха (ПСВ) и мгновенные скорости выдоха (МОС_{25, 50, 75}).
Наиболее значимым параметром в диагностике обструктивных нарушений является соотношение ОФВ₁/ЖЕЛ. У пациентов с заболеваниями органов дыхания низкое ОФВ₁/ЖЕЛ даже при нормальном ОФВ₁ является неблагоприятным прогностическим признаком в плане заболеваемости и смертности.
Другие показатели потока выдоха приобретают диагностическое значение только после оценки наличия и степени выраженности основных показателей бронхообструкции (ОФВ₁ и ОФВ₁/ЖЕЛ). Если ОФВ₁и ОФВ₁/ЖЕЛ находятся в ожидаемых пределах, клиническое значение нарушений изменения показателей проходимости на уровнях мгновенных скоростей выдоха и МОС_25-75 весьма ограничено. Однако если ОФВ₁/ЖЕЛ близко к пограничному, эти показатели могут указывать на наличие обструкции.
Хотя в основе классификации вентиляционных нарушений по степени тяжести лежит ОФВ₁ (табл.), иногда его недостаточно для оценки тяжести нарушений, в частности при очень тяжелых стадиях заболевания. К тому же процент ОФВ₁ от должного плохо коррелирует с симптомами и сам по себе не всегда может служить критерием тяжести заболевания и прогностическим признаком.
Простым и воспроизводимым показателем, позволяющим непрямым путем измерить эластичность легких, а также измерить механическую вентиляцию, является Евд, изменения которой отражают гипервздутие легких (при отсутствии изменений ОЕЛ).
Для определения обратимости бронхиальной обструкции в клинически стабильный период проводится проба с бронхолитиками. Пациент должен воздержаться от приема β ₂-агонистов короткого действия не менее 6, пролонгированных β ₂-агонистов – не менее 12 ч, холинолитиков длительного действия – не менее 36 ч до исследования ФВД. Необходимо воздержаться от курения не менее 1 ч перед исследованием.
Методика теста:
• измерение исходного ОФВ₁;
• пациент вдыхает бронхолитик; через 15-30-45 мин повторение исследования ФВД;
• увеличение ОФВ₁ на 200 мл или 12% означает, что проба с бронхолитиком положительная. Однако при ОФВ₁ < 1 л тест теряет свою достоверность.
При проведении теста на обратимость бронхообструкции применяют:
• β ₂-агонисты короткого действия (начиная с минимальной дозы до максимально допустимой: сальбутамол – 200-400 мкг, фенотерол – 100-800 мкг) с измерением бронходилатационного ответа через 10-15 мин;
• холинолитик ипратропия бромид (начиная с минимальных доз – 40 мкг, до максимально возможных – 160 мкг) с измерением бронходилатационного ответа через 30 мин;
• возможно проведение бронходилатационных тестов с назначением более высоких доз препаратов, которые ингалируют через небулайзеры. Повторные исследования ОФВ₁ в этом случае следует проводить после ингаляции максимально допустимых доз: через 15 мин после ингаляции 2, 5-5 мг сальбутамола или 0, 5-1, 5 мг фенотерола, или через 30 мин после ингаляции 500 мкг ипратропия бромида.
Обратимость рассчитывают по формулам.
Обычно применяется первая формула, но при низких показателях ОФВ₁ (< 50% от должного) лучше использовать вторую, поскольку при использовании в таких случаях первой формулы в процентном соотношении прирост ОФВ₁ будет высоким – более 12-15%, в то время как в абсолютных цифрах составит менее 200 мл.

статья размещена в номере 3/1 за февраль 2008 года, на стр. 48-49