Капнография в диагностике легочной недостаточности
Р.С. Виницкая профессор, д.б.н. Российский государственный медицинский университет.
Метод капнографии в настоящее время приобрел широкое распространение в различных отраслях медицинской практики для определения нарушений дыхания. Статья является обзорной и направлена на ознакомление врачей различного профиля и работников кабинетов функциональной диагностики с возможностями этого метода в определении легочной недостаточности как при острых состояниях, так и у больных с хроническими заболеваниями органов дыхания.
(опубликовано 24.11.2009)
Капнография (измерение количества выдыхаемого углекислого газа) начала развиваться с появлением малоинерционных приборов в конце 50-х годов. В нашей стране такие приборы появились с 1964 г. (ГУМ-2, СКТБ «Медфизприбор», а также зарубежные приборы фирмы «Годарт» и др.). Поскольку прибор малоинерционный, он регистрирует весь процесс выведения углекислого газа из легких — сначала из дыхательных путей, где остается атмосферный газ от предыдущего вдоха, т. е. из мертвого пространства, затем из альвеол. Таким образом, капнограмма является как бы зеркалом вентиляционного процесса в легких.
Капнография применяется для выявления острых нарушений дыхания: в анестезиологической практике, реанимационных отделениях и палатах интенсивной терапии, где необходимо следить за быстро меняющимся состоянием больного. В функциональной диагностике дыхания - для выявления признаков хронической легочной недостаточности (ХЛН), кроме записи капнограммы спокойного дыхания, имеется ряд проб.
Капнограмма спокойного выдоха состоит из восходящей части и пологого (или горизонтального) плато, соответствующих выдоху; нисходящей части и паузы, соответствующих вдоху (рис. 1). Крутой участок восходящей части капнограммы связан с вымыванием СО2 из дыхательных путей (из мертвого пространства). Пологая часть кривой и плато капнограммы соответствуют выходу СO2 из легочных альвеол. В зависимости от интенсивности альвеолярной вентиляции концентрация СО2 в конце выдоха (FetCO2) различна: у здоровых людей при спокойном дыхании она составляет 4.5—6.0 %. Кроме того, для спокойной нормальной вентиляции характерно наличие так называемого альвеолярного плато, когда от начала до конца альвеолярной фазы выдоха концентрация СО2 почти не возрастает. При увеличенной альвеолярной вентиляции FetCO2 снижается, при недостаточной вентиляции - повышается. Обычно фракционную концентрацию FetCO2 пересчитывают в парциальное давление: рСО2==РС02*(БД—47), где (БД—47) — атмосферное давление минус давление водяных паров при 37 °С. Таким образом, по капнограмме можно судить о наличии гипо- или гипервентиляции, что весьма существенно для заключения о нарушении вентиляционной функции легких, т. е. о легочной недостаточности.
Информацию несет также оценка формы капнограммы, если ее регистрацию произвести на самописце со скоростью записи 10 мм/с. На рис. 1 представлены капнограммы: А - здорового человека, Б и В - больных хроническим обструктивным бронхитом (ХОБ) с разной степенью легочной недостаточности. Для больных со значительными обструктивными нарушениями дыхательных путей характерно отсутствие выраженного альвеолярного плато; капнограмма приобретает пилообразную форму. Известно, что выход углекислого газа из легочных капилляров и вымывание газа из альвеол зависят как от местной (регионарной) вентиляции, так и от кровотока, т. е. от их соотношения: Va/Qc. Соответственно отсутствие альвеолярного плато и нарастание СО2 к концу выдоха свидетельствует о неравномерном распределении регионарных отношений Va/Qc.
У здоровых людей начало альвеолярной фазы достаточно четко обозначается как перегиб (см. точку б на рис. 1, А) кривой при переходе от быстрого увеличения FCO2 при промывании мертвого пространства к более медленному промыванию альвеол. У больных с выраженной неравномерностью вентиляционного процесса такую точку трудно определить. Для этого можно условно взять точку для отсчета после 0.4—0.5 с от начала подъема кривой. Это среднее время для промывания анатомического мертвого пространства при спокойном дыхании. Эту точку можно также определять с помощью проведения касательных к восходящей и пологой частям капнограммы и из места их пересечения опустить биссектрису полученного угла на кривую (см. точку б на рис. 1, б).
Для количественного выражения наличия неравномерности вентиляционно-перфузионных отношений вычисляют разницу рС02 между концом и началом альвеолярной фазы выдоха (D рСО2) и скорость прироста рС02 в этой фазе (D pCO2/D t). По нашим данным, у здоровых людей при спокойном дыхании этот последний показатель составлял в среднем 2.5±0.2 мм рт. ст./с; наибольшая его величина не превышала 4 мм рт. ст./с. У больных ХОБ с ХЛН I степени он в среднем составил 5.7±0.8 мм. рт. ст./с, а у больных ХОБ с ХЛН II—III степени — 7.9±0.9 мм. рт. ст./с.
Время задержки дыхания на глубоком вдохе (проба Штанге) или на спокойном вдохе (проба Сабразе) - показатели, интегрально оценивающие функциональное состояние дыхательной и сердечно-сосудистой систем. Эти тесты отражают состояние не только исполнительного аппарата дыхания, включая дыхательную мускулатуру, но и регуляторного аппарата — центральной нервной системы. Уменьшение времени задержки дыхания тесно коррелирует с основным клиническим признаком легочной и сердечной недостаточности - ощущением одышки. Капнографический контроль делает эти тесты более объективными (рис. 2). По нашим данным, у здоровых нетренированных мужчин проба Штанге длится в среднем 72±8 с (и 33±2 с у женщин). У больных ХОБ с ХЛН I—II степени эта проба снижается до 30-19 с, а при ХЛН III степени до 13-14 с. При этом прирост СO2 за время задержки дыхания и особенно скорость прироста за время задержки (D рАС02/tзд) у больных были больше, чем у здоровых. Увеличение скорости накопления СО2 выражено сильнее у более тяжелых больных. Очевидно, что это увеличение связано с повышенным образованием СО2 в тканях и отражает усиление энергетического обмена.
С помощью капнографии можно определить долю вентиляции мертвого пространства, где нет газообмена, и долю альвеолярной вентиляции, где происходит газообмен. Для этого, помимо концентрации СО2 в альвеолярном газе (FAСО2), следует определить среднюю концентрацию CO2 в выдыхаемом воздухе FECO2, который собирают в резиновый мешок небольшой вместимости (3—5 л) и затем анализируют на капнографе.
Простой расчет даст возможность определить долю вентиляции мертвого пространства в общей вентиляции
Vd/VE%== [(FACO2—FECO2):FACO2] *100%.
где Vd/VE% - отношение мертвого пространства к дыхательному объему. Доля альвеолярной вентиляции Va/VE % == 100-Vd/VE.
Очень важно проверять долю альвеолярной вентиляции при гипервентиляционном синдроме - состоянии, когда имеется избыточная вентиляция постоянного или приступообразного характера. В таких случаях важно решить вопрос о наличии так называемой компенсаторной гипервентиляции, часто возникающей при легочной недостаточности, либо избыточной нейрогенной гипервентиляции. Компенсаторной гипервентиляцией следует считать такое усиление минутного объема дыхания, при котором альвеолярная вентиляция поддерживает нормальный газовый состав артериальной крови.
При резко выраженном наклоне капнограммы (см. рис. 1, В) FCO2 не соответствует средней концентрации СО2 в альвеолярном воздухе; в таких случаях для расчета доли альвеолярной вентиляции проводят анализ артериальной (артериализированной) крови. Напряжение СO2 в артериальной крови — раСО2 — больше соответствует усредненному напряжению CO2 в альвеолярном пространстве. Тогда
Vd/VE%=[(paCO2-pECO2):paCO2]*100%.
Доля альвеолярной вентиляции вычисляется как указано выше. В норме физиологическое мертвое пространство составляет 25—35 % дыхательного объема; соответственно доля альвеолярной вентиляции составляет 75—65 % дыхательного объема (или минутного объема дыхания). При возникновении легочной недостаточности, острой или хронической, альвеолярная вентиляция уменьшается за счет увеличения вентиляции мертвого пространства (неэффективной).
В палатах интенсивной терапии, когда приходится длительно наблюдать за состоянием больного, следует периодически проверять газы артериальной крови. Сравнение раСO2, измеряемого микроанализатором крови, с рAСO2, измеряемого капнографом, можно проводить лишь тогда, когда оба прибора калиброваны одной и той же газовой смесью. Обычно у здоровых людей разница между раСO2 и рAСO2 не превышает 2 мм рт. ст. Однако в острых состояниях, например при ожоговом шоке, эта разница становится существенной и указывает на наличие зон, в которых имеется капиллярный кровоток, но отсутствует вентиляция.
Таким образом, капнография позволяет без особых трудностей сделать заключение о нарушении вентиляционной функции легких - появлении неравномерного распространения вентиляции к кровотоку, увеличении неэффективной вентиляции мертвого пространства, наличии очень плохо вентилируемых пространств. Все это свидетельствует о нарушении газообменной функции легких и может быть квалифицировано как легочная недостаточность.
CAPNOGRAPHY IN THE DIAGNOSIS OF PULMONARY INSUFFICIENCY
R. S. Vinnitskaya
Capnography has been used widely in medicine of late to detect respiratory disorders. The method consists of registration of carbon dioxide elimination from the lungs. The author describes in this article addressed to functional diagnosis department workers the potentialities of this method in detection of pulmonary insufficiency in acute conditions and in chronic respiratory diseases.
Литература
Бокша В.Г., Карпов А.П. Изучение дыхательной функции легких методом капнографии. Ж. Тер. Арх., 1972, т. 44, в. 8, с. 36 – 39.
Виницкая Р.С., Цузмер Т.С., Коганова Н.А. Применение инфракрасного газоанализатора СО2 для анализа альвеолярного воздуха. Сб. «Новые приборы газового анализа в современной медицине», Казань, 1967, с. 158 – 165.
Виницкая Р.С., Коганова Н.А. Определение чувствительности дыхательного центра к СО2 у человека. Физиол. ж. СССР, 1967, т. 63, N 4, с. 450 – 454.
Виницкая Р.С., Коганова Н.А. Особенности определения минутного кровотока методом возвратного дыхания. Бюл. эксп. биол. и мед., 1977, N 2. с. 245 – 247.
Голиков А.П., Абдрахманов В.Р., Ззакин А.М. Дыхательная недостаточность в в неотложной кардиологии. М., 1979.
Редхаммер Р. Значение капнографии в оценке распределения «вентиляция – кровоток» в легких. Сб. «Функциональные исследования в пульмонологии», Ленинград, 1976, с. 57 – 61.
Сильвестров В.П., Семин С.Н. и др. Возможности капнографии в ранней диагностике обструктивных нарушений вентиляции. Тер. арх., 1989, т. 61, N 3, с. 91 – 94.
Юхно А.Н., Щелкунов В.С., Гуков Б.К. Применение длительной капнометрии в интенсивной терапии пульмонологических больных. III конгресс по болезням органов дыхания, СПБ, 1992.
Анестезиология, реанимация и интенсивная терапия
