Дистанционный этап краевого форума «Молодежь и наука»
Полное название темы работы	Изучение и оценка функциональных проб дыхательной системы у подростков.
Название секции форума	Медицина и здоровье
Тип работы	Исследовательская работа
	Александрова Светлана Андреевна Ярушина Дарья Игоревна
Место учебы :	Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Северо-Енисейская средняя школа №2»
Класс
Место выполнения работы	МБОУ «Северо-Енисейская средняя школа №2»
Руководитель	Носкова Елена Михайловна учитель биологии
Научный руководитель
Ответственный за корректуру текста работы
e-mail (обязательно) Контактный телефон	Ele20565405 @yandex.ru

Аннотация

Александрова Светлана Андреевна Ярушина Дарья Игоревна

МБОУ «Северо-Енисейская средняя школа №2», 8а класс

Изучение и оценка функциональных проб дыхательной системы у подростков

Руководитель: Носкова Елена Михайловна, МБОУ ССШ№2 , учитель биологии

Цель научной работы: научиться объективно оценивать состояние дыхательной системы подростка и организма в целом и выявить зависимость её состояния от занятий спортом.

Методы исследования :

Основные результаты научного исследования: Человек в состоянии оценить состояние своего здоровья и оптимизировать свою деятельность. Для этого подростки, могут овладеть необходимыми знаниями и умениями, обеспечивающими возможность ведения здорового образа жизни.

Введение

У нашей соседки Юли родилась недоношенная дочь. И из разговоров взрослых было только и слышно, что многие недоношенные дети умирают, потому что у них не начинается самостоятельное дыхание. Что жизнь человека начинается с первого крика. Строение дыхательной системы и понятие жизненная емкость легких мы изучили на уроках биологии. Так же мы узнали, что во внутриутробном развитии легкие не участвуют в акте дыхания и находятся в спавшемся состоянии. Расправление их начинается с первым вдохом ребенка, однако полностью оно происходит не сразу, и отдельные группы альвеол могут оставаться нерасправленными. Таким детям нужен особый уход. Нас заинтересовал вопрос. Чем же с возрастом должна заниматься эта девочка, чтобы объем легких и жизненная емкость увеличилась?

Актуальность работы. Физическое развитие детей и подростков является одним из важных показателей здоровья и благополучия. Но дети часто болеют простудными заболеваниями, не занимаются спортом, курят.

Цель работы: научиться объективно оценивать состояние дыхательной системы подростка и организма в целом и выявить зависимость её состояния от занятий спортом.

Для достижения цели поставлены следующие задачи :

- изучить литературу о строении и возрастных особенностях дыхательной системы у подростков, о влиянии загрязнений воздуха на работу дыхательной системы;

Дать оценку состояния дыхательной системы двух групп подростков: активно занимающихся спортом и не занимающихся спортом.

Объект исследования : учащиеся школы

Предмет исследования исследование состояния дыхательной системы двух групп подростков: активно занимающихся спортом и не занимающихся спортом.

Методы исследования: анкетирование, эксперимент, сравнение, наблюдение, беседа, анализ продуктов деятельности.

Практическая значимость . Полученные результаты можно использовать в качестве пропаганды здорового образа жизни и активных занятий такими видами спорта: легкая атлетика, лыжи, плавание

Гипотеза исследования:

Считаем, что если нам в ходе исследования удастся выявить определённое положительное влияние

занятий спортом на состояние дыхательной системы, то можно будет пропагандировать их

Как одно из средств укрепления здоровья.

Теоретическая часть

1. Строение и значение дыхательной системы человека.

Дыхание – это основа жизни любого организма. В ходе дыхательных процессов кислород поступает ко всем клеткам тела и используется для энергетического обмена – расщепления пищевых веществ и синтеза АТФ. Сам процесс дыхания состоит из трех этапов: 1 -внешнее дыхание (вдох и выдох), 2 -газообмен между альвеолами легких и эритроцитами, транспорт кислород а и углекислого газа кровью, 3- клеточное дыхание – синтез АТФ при участии кислорода в митохондриях. Дыхательные пути (носовая полость, гортань, трахея, бронхи и бронхиолы) служат для проведения воздуха, а газообмен происходит между клетками легких и капиллярами и между капиллярами и тканями организма. Вдох и выдох происходят за счет сокращений дыхательной мускулатуры – межреберных мышц и диафрагмы. Если при дыхании преобладает работа межреберных мышц, то такое дыхание называется грудным (у женщин), а если диафрагмы – то брюшным (у мужчин). Регулирует дыхательные движения дыхательный центр, который находится в продолговатом мозге. Его нейроны реагируют на импульсы, приходящие от мышц и легких, а также на повышение концентрации углекислого газа в крови.

Жизненная емкость легких - это тот максимальный объем воздуха, который можно выдохнуть после максимального входа. Жизненная ёмкость легких является возрастным и функциональным показателем системы дыхания. Величина ЖЕЛ в норме зависит от пола и возраста человека, его телосложения, физического развития, а при различных заболеваниях она может существенно уменьшаться, что снижает приспособляемость больного к выполнению физической нагрузки. При регулярных занятиях спортом увеличивается жизненная емкость легких, происходит наращивание мощности дыхательных мыщц, подвижности грудной клетки, эластичности лекгих. Жизненную ёмкость легких и составляющие её объёмы определяли с помощью спирометра. Спирометр имеется в медицинском кабинете каждой школы.

Практическая часть

1. Определение максимального времени задержки дыхания на глубоком вдохе и выдохе (проба Генчи-Штанге) Проба Штанге: обследуемый в положении стоя делает вдох, затем глубокий выдох и вновь вдох, составляющий 80 - 90 процентов от максимального. Отмечается время задержки дыхания в секундах. При обследовании детей проба проводится после трех глубоких вдохов. Проба Генчи: после обычного выдоха исследуемый человек задерживает дыхание. Время задержки определяется в секундах.

Для проведения экспериментального исследования нами было подобрано две группы добровольцев восьмых классов по 10 человек, различающиеся тем, что в одной группе были учащиеся, активно занимающиеся спортом (таблица 1), а в другой равнодушные к занятиям физкультуры и спорта (таблица 2).

Таблица 1. Группа испытуемых ребят, занимающихся спортом

№ п/п	Имя испытуемого		Вес (кг.)	Рост (м.)	Индекс Кетле (вес кг./рост м 2 ) N = 20-23
					фактически	норма
	Алексей			1,62	17,14 меньше нормы	19,81
	Денис	14 лет 2 мясаца		1,44	20,25 норма	16,39
	Анастасия	14 лет 7 месяцев		1,67	17,92 меньше нормы	20,43
	Сергей	14 лет 3 месяца		1,67	22,59 норма	20,43
	Михаил	14лет 5 месяцев		1,70	22,49 норма	20,76
	Елизавета	14 лет 2 месяца		1,54	19,39 меньше нормы	18,55
	Алексей	14 лет 8 месяцев		1,72	20,95 норма	20,95
	Максим	14 лет 2 месяца		1,64	21,19 норма	20,07
	Никита	14 лет 1 месяц		1,53	21,78 норма	18,36
	Андрей	15 лет 2 месяца		1,65	21,03 норма	20,20

ИМТ = m| h 2 , где m – масса тела в кг, h – рост в м. Формула идеального веса: рост минус 110 (для подростков)

Таблица 2. Группа испытуемых ребят, не занимающихся спортом

№ п/п	Имя испытуемого	Возраст (полных лет и месяцев)	Вес (кг.)	Рост (м.)	Индекс Кетле (вес кг./рост м 2 ) N = 20-25
					фактически	норма
	Алина	14 лет 7 месяцев		1,53	21,35 норма	18,36
	Виктория	14 лет 1 месяц		1,54	18,13 меньше нормы	18,55
	Виктория	14 лет3 месяца		1,59	19,38 меньше нормы	21,91
	Нина	14 лет 8 месяцев		1,60	19,53 меньше нормы	19,53
	Карина	14 лет 9 месяцев			19,19 меньше нормы	22,96
	Светлана	14 лет 3 месяца		1,45	16,64 меньше нормы	16,64
	Дарья	14 лет 8 месяцев		1,59	17,79 меньше нормы	19,38
	Антон	14 лет 8 месяцев		1,68	24,80 норма	20,54
	Анастасия	14 лет 3 месяца		1,63	17,68 меньше нормы	19,94
	Руслана	14 лет 10 месяцев		1,60	15,23 меньше нормы	19,53

Анализируя данные таблицы, мы заметили, что абсолютно у всех ребят из группы не занимающихся спортом индекс Кетле (массо-ростовой показатель) ниже нормы, а по физическому развитию ребята имеют средний уровень. Ребята из первой группы наоборот все имеют уровень физического развития выше среднего и по 50 % испытуемых по массо-ростовому индексу соответствуют норме, оставшаяся половина не значительно превышают показатели нормы. По внешнему облику ребята из первой группы сложены более атлетически.

У здоровых 14 -летних школьников время задержки дыхания равняется у мальчиков 25, девочек 24 секунд . При пробе Штанге испытуемый задерживает дыхание на вдохе, прижав нос пальцами. У здоровых 14 – летних школьников время задержки дыхания равняется у мальчиков 64, девочек – 54 секунд . Все пробы повторяли три раза.

На основе полученных результатов было найдено среднее арифметическое и данные были занесены в таблицу № 3.

Таблица 3. Результаты функциональной пробы Генчи-Штанге

№ п/п	Имя испытуемого	Проба Штанге (сек.)	Оценка результата		Проба Генчи (сек.)	Оценка результата
Группа, занимающихся спортом
	Алексей		Выше нормы			Выше нормы
	Денис		Выше нормы			Выше нормы
	Анастасия		Выше нормы			Выше нормы
	Сергей		Выше нормы			Выше нормы
	Михаил		Выше нормы			Выше нормы
	Елизавета		Выше нормы			Выше нормы
	Алексей		Выше нормы			Выше нормы
	Максим		Выше нормы			Выше нормы
	Никита		Выше нормы			Выше нормы
	Андрей		Выше нормы			Выше нормы
	Алина			Ниже нормы		Ниже нормы
	Виктория			Ниже нормы		Ниже нормы
	Виктория			Ниже норма		Ниже нормы
	Нина			Ниже нормы		Ниже нормы
	Карина			Ниже нормы		Ниже нормы
	Светлана			Ниже нормы		Норма
	Дарья			Ниже норма		Выше нормы
	Антон			Ниже нормы		Выше нормы
	Анастасия			Норма		Норма
	Руслана			Норма		Норма

C пробой Генчи в первой группе все справились успешно: 100 % ребят показали результат выше нормы, а во второй группе только 20 % показали результат выше нормы, 30% соответствует норме,а 50 % – наоборот ниже нормы.

С пробой Штанге в первой группе 100 % ребят дали результат выше нормы, а во второй группе с задержкой дыхания на вдохе в пределах нормы справились 20%, а оставшаяся группа показала результаты ниже нормы. 80%

2. Определение времени максимальной задержки дыхания после дозированной нагрузки (проба Серкина)

Для более объективной оценки состояния дыхательной системы испытуемых мы провела с ними ещё одну функциональную пробу – пробу Серкина.

После проведенных испытаний результаты оцениваются по данным таблицы 4:

Таблица 4. Данные результаты для оценки пробы Серкина

	Задержка дыхания в покое, t сек А	Задержка дыхания после 20 приседаний, t сек. Б –после работы Б/А 100%	Задержка дыхания после отдыха в течение 1 мин, t сек С- после отдыха В/А 100%
Здоров, тренирован	50 – 70	Более 50 % от фазы 1	Более 100 % от фазы 1
Здоров, не тренирован	45 – 50	30 – 50 % от фазы 1	70 – 100 % от фазы 1
Скрытая недостаточность кровообращения	30 – 45	Менее 30 % от фазы 1	Менее 70 % от фазы 1

Полученные результаты всех участников эксперимента занесены в таблицу 5:

Таблица 5. Результаты пробы Серкина

№ п/п	Имя испытуемого	Фаза 1 – задержка дыхания в покое, t сек	Задержка дыхания после 20 приседаний		Задержка дыхания после отдыха в течение 1 мин			Оценка результатов
			T 25 0 , сек	% от фазы 1	t, сек	% от фазы 1
Группа, занимающихся спортом
	Алексей							Здоров не тренирован
	Денис							Здоров тренирован
	Анастасия							Здорова не тренирован
	Сергей							Здоров тренирован
	Михаил							Здоров не тренирован
	Елизавета							Здорова тренирована
	Алексей							Здоров тренирован
	Максим							Здоров тренирован
	Никита							Здоров не тренирован
	Андрей							Здоров не тренирован
Группа, не занимающихся спортом
	Алина							Здорова не тренирована
	Виктория							Здорова не тренирована
	Виктория							Здорова не тренирована
	Нина							Здорова не тренирована
	Карина							Здорова не тренирована
	Светлана							Здорова не тренирована
	Дарья							Здорова не тренирована
	Антон							Здоров не тренирован
	Анастасия							Здорова не тренирована
	Руслана							Здоров не тренирован

Проанализировав результаты обеих групп, можем сказать следующее:

Во-первых, ни в первой, ни во второй группе не выявлено детей со скрытой недостаточностью кровообращения;

Во-вторых, все ребята второй группы относятся к категории «здоровые не тренированные», что в принципе и следовало ожидать.

В-третьих, в группе ребят, активно занимающихся спортом, только 50 % относится к категории «здоровые, тренированные», а об остальных пока такового не скажешь. Хотя этому есть разумное объяснение. Алексей участвовал в эксперименте после перенесенного ОРЗ.

в – четвертых, отклонение от нормальных результатов при задержки дыхания после дозированной нагрузки, можно объяснить общей гиподинамией 2 группы, что отражается на развитии дыхательной системы

Выводы

Подводя итоги своего исследования, хотим отметить следующее:

Экспериментальным путем нам удалось доказать, что занятия спортом способствуют развитию дыхательной системы, так как по результатам пробы Серкина можно сказать что у 60 % детей из группы 1 время задержки дыхания возросло, а это значит, что у них дыхательный аппарат более подготовлен к нагрузкам;

Функциональные пробы Генчи-Штанге также показали, что ребята из группы 1 находятся в более выгодном положении. Их показатели выше нормы по обеим пробам соответственно 100 % и 100 %.

Новорожденная девочка у молодой мамы выжила. Даже была на исскуственной вентиляции легких. Ведь дыхание – самая важная функция организма, влияющая на физическое и умственное развитие. Недоношенные дети входят в группу риска по заболеванию пневмонией.

Хорошо развитый дыхательный аппарат - надежная гарантия полноценной жизнедеятельности клеток. Ведь известно, что гибель клеток организма в конечном итоге связана с недостатком в них кислорода. И напротив, многочисленными исследованиями установлено, что чем больше способность организма усваивать кислород, тем выше физическая работоспособность человека. Тренированный аппарат внешнего дыхания (легкие, бронхи, дыхательные мышцы) - это первый этап на пути к улучшению здоровья. Потому в будущем мы посоветуем ей заняться спортом.

Для укрепления и развития дыхательной системы необходимо заниматься спортом регулярно.

Список литературы

1.Георгиева С. А. « Физиология» Медицина 1986г. Стр 110 - 130

2. Федюкевич Н И. «Анатомия и физиология человека» Феникс 2003г. Стр181 – 184

3. Колесов Д.В.., Маш Р.Д. Беляев И.Н.Биология: человек. – Москва, 2008 8 кл.

4. Федорова М.З. В.С.Кучменко Т.П. Лукина. Экология человека Культура здоровья Москва 2003 стр 66-67

Ресурсы интернет

5.http://www.9months.ru/razvitie_malysh/1337/rannie-deti

Все показатели легочной вентиляции изменчивы. Они зависят от пола, возраста, веса, роста, положения тела, состояния нервной системы больного и прочих факторов. Поэтому для правильной оценки функционального состояния легочной вентиляции абсолютное значение того или иного показателя является недостаточным. Необходимо сопоставлять полученные абсолютные показатели с соответствующими величинами у здорового человека того же возраста, роста, веса и пола - так называемыми должными показателями. Такое сопоставление выражается в процентах по отношению к должному показателю. Патологическими считаются отклонения, превышающие 15-20 % от величины должного показателя.

СПИРОГРАФИЯ С РЕГИСТРАЦИЕЙ ПЕТЛИ «ПОТОК-ОБЪЁМ»

Спирография с регистрацией петли «поток-объем» - современный метод исследования легочной вентиляции, который заключается в определении объемной скорости движения потока воздуха вдыхательных путях и его графическом отображением в виде петли «поток-объем» при спокойном дыхании пациента и при выполнении им определенных дыхательных маневров. За рубежом этот метод называют спирометрией . Целью исследования является диагностика вида и степени нарушений легочной вентиляции на основании анализа количественных и качественных изменений спирографических показателей.

Показания и противопоказания к применению сприрометрии аналогичны таковым для классической спирографии.

Методика проведения . Исследование проводят в первой половине дня, независимо от приема еды. Пациенту предлагают закрыть оба носовых хода специальным зажимом, взять индивидуальную простерилизованную насадку-мундштук в рот и плотно обхватить ее губами. Пациент в положении сидя дышит через трубку по открытому контуру, практически не испытывая сопротивления дыханию

Процедура выполнения дыхательных маневров с регистрацией кривой "поток-объем" форсированного дыхания идентична той, которая выполняется при записи ФЖЕЛ во время проведения классической спирографии. Больному надлежит объяснить, что в пробе с форсированным дыханием выдохнуть в прибор следует так, будто нужно погасить свечи на праздничном торте. После некоторого периода спокойного дыхания пациент делает максимально глубокий вдох, в результате чего регистрируется кривая эллиптической формы (кривая АЕВ). Затем больной делает максимально быстрый и интенсивный форсированный выдох. При этом регистрируется кривая характерной формы, которая у здоровых людей напоминает треугольник (рис. 4).

Рис. 4. Нормальная петля (кривая) соотношения объемной скорости потока и объема воздуха при проведении дыхательных маневров. Вдох начинается в точке А , выдох - в точке В. ПОСвыд регистрируется в точке С. Максимальный экспираторный поток в середине ФЖЕЛ соответствует точке D, максимальный инспираторный поток - точке Е

Максимальная экспираторная объемная скорость потока воздуха отображается начальной частью кривой (точка С , где регистрируется пиковая объемная скорость выдоха - ПОСВЫД)- После этого объемная скорость потока уменьшается (точка D, где регистрируется МОС50), и кривая возвращается к изначальной позиции (точка А). При этом кривая "поток-объем" описывает соотношение между объемной скоростью воздушного потока и легочным объемом (емкостью легких) во время дыхательных движений.

Данные скоростей и объемов потока воздуха обрабатываются персональным компьютером благодаря адаптированному программному обеспечению. Кривая "поток-объем" при этом отображается на экране монитора и может быть распечатана на бумаге, сохранена на магнитном носителе или в памяти персонального компьютера.

Современные аппараты работают со спирографическими датчиками в открытой системе с последующей интеграцией сигнала потока воздуха для получения синхронных значений объемов легких. Рассчитанные компьютером результаты исследования печатаются вместе с кривой "поток-объем" на бумаге в абсолютных значениях и в процентах к должным величинам. При этом на оси абсцисс откладывается ФЖЕЛ (объем воздуха), а на оси ординат - поток воздуха, измеряемый в литрах в секунду (л/с) (рис. 5).

F l ow-vo l ume
Фамилия:

Имя:

Идент. номер: 4132

Дата рождения: 11.01.1957

Возраст: 47 Years

Пол: female

Вес: 70 kg

Рост: 165.0 cm

Рис. 5. Кривая "поток-объем" форсированного дыхания и показатели легочной вентиляции у здорового человека

Рис. 6 Схема спирограммы ФЖЕЛ и соответствующей кривой форсированного выдоха в координатах "поток-объем": V - ось объема; V" - ось потока

Петля "поток-объем" представляет собой первую производную классической спирограммы. Хотя кривая "поток-объем" содержит в основном ту же информацию, что и классическая спирограмма, наглядность соотношения между потоком и объемом позволяет более глубоко проникнуть в функциональные характеристики как верхних, так и нижних дыхательных путей (рис. 6). Расчет по классической спирограмме высокоинформативных показателей МОС25, МОС50, МОС75 имеет ряд технических трудностей при выполнении графических изображений. Поэтому его результаты не обладают высокой точностью В связи с этим лучше определять указанные показатели по кривой "поток-объем".
Оценка изменений скоростных спирографических показателей осуществляется по степени их отклонения от должной величины. Как правило, за нижнюю границу нормы принимается значение показателя потока, что составляет 60 % от должного уровня

БОДИПЛЕТИЗМОГРАФИЯ

Бодиплетизмография - метод исследования функции внешнего дыхания путем сопоставления показателей спирографии с показателями механического колебания грудной клетки во время дыхательного цикла. Метод базируется на использовании закона Бойля, который описывает постоянство соотношения давления (Р) и объема (V) газа в случае неизменной (постоянной) температуры:

P l V 1 = P 2 V 2 ,

где Р 1 - начальное давление газа; V 1 - начальный объем газа; Р 2 - давление после изменения объема газа; V 2 - объем после изменения давления газа.

Бодиплетизмография позволяет определять все объемы и емкости легких, в том числе те, которые не определяются спирографией. К последним относятся: остаточный объем легких (ООЛ) - объем воздуха (в среднем - 1000-1500 мл), остающийся в легких после максимально глубокого выдоха; функциональная остаточная емкость (ФОЕ) - объем воздуха, остающийся в легких после спокойного выдоха. Определив указанные показатели, можно рассчитать общую емкость легких (ОЕЛ), представляющую собой сумму ЖЕЛ и ООЛ (см. рис. 2).

Этим же методом определяют такие показатели, как общее и специфическое эффективное бронхиальное сопротивление, необходимые для характеристики бронхиальной обструкции.

В отличие от предыдущих методов исследования легочной вентиляции, результаты бодиплетизмографии не связаны с волевым усилием пациента и являются наиболее объективными.

Рис. 2. Схематическое изображение техники проведения бодиплатизмографии

Методика исследования (рис. 2). Пациента усаживают в специальную закрытую герметическую кабину с постоянным объемом воздуха. Он дышит через мундштук, соединенный с открытой в атмосферу дыхательной трубкой. Открытие и закрытие дыхательной трубки производится автоматически с помощью электронного устройства. Во время исследования вдыхаемый и выдыхаемый поток воздуха пациента измеряют с помощью спирографа. Движение грудной клетки во время дыхания вызывает изменение давления воздуха в кабине, которое фиксируется специальным сенсором давления. Пациент спокойно дышит. При этом измеряется сопротивление дыхательных путей. В конце одного из выдохов на уровне ФОЕ дыхание пациента кратковременно прерывается путем перекрытия дыхательной трубки специальной заглушкой, после чего пациент делает несколько волевых попыток вдохов и выдохов при закрытой дыхательной трубке. При этом воздух (газ), содержащийся в легких пациента, на выдохе сжимается, а на вдохе разрежается. В это время производятся измерения давления воздуха в ротовой полости (эквивалент альвеолярного давления) и внутри грудного объема газа (отображение колебаний давления в герметической кабине). В соответствии с вышеупомянутым законом Бойля, проводится вычисление функциональной остаточной емкости легких, других объемов и емкостей легких, а также показателей бронхиального сопротивления.

ПИКФЛОУМЕТРИЯ

Пикфлоуметрия - метод определения с какой скоростью может выдохнуть человек, другими словами это способ оценки степени сужения воздухоносных путей (бронхов). Данный метод обследования важен людям, страдающими затрудненным выдохом, в первую очередь людям с диагнозом бронхиальная астма, ХОБЛ и позволяет оценивать эффективность проводимого лечения, и предупредить надвигающееся обострение.

Зачем нужен пикфлоуметр и как им пользоваться?

Когда у больных исследуют функцию легких, непременно определяют пиковую, или максимальную, скорость, с которой больной способен выдохнуть воздух из легких. По-английски этот показатель называется “пикфлоу”. Отсюда и название аппарата - пикфлоуметр. Максимальная скорость выдоха зависит от многого, но самое главное - она показывает, насколько сужены бронхи. Очень важно, что изменения этого показателя идут впереди ощущений больного. Заметив уменьшение или увеличение пиковой скорости на выдохе, он может предпринять определенные действия еще до того, как существенно изменится самочувствие.

Обмен газов осуществляется через легочную мембрану (толщина которой около 1 мкм) путем диффузии вследствие разности их парциального давления в крови и альвеолах (табл. 2).

Таблица 2

Величины напряжения и парциального давления газов в средах организма (мм рт. ст.)

Среда	Альвеолярный воздух	Артериальная кровь	Ткань	Венозная кровь
рО 2		100 (96)	20 – 40
рСО 2

Кислород находится в крови и в растворенном виде, и в виде соединения с гемоглобином. Однако растворимость О 2 очень низкая: в 100 мл плазмы может раствориться не более 0,3 мл О 2 , поэтому основная роль в переносе кислорода принадлежит гемоглобину. 1 г Hb присоединяет 1,34 мл О 2 , поэтому при содержании гемоглобина 150 г/л (15г/100 мл) каждые 100 мл крови могут переносить 20,8 мл кислорода. Это так называемая кислородная емкость гемоглобина. Отдавая О 2 в капиллярах, оксигемоглобин превращается в восстановленный гемоглобин. В капиллярах тканей гемоглобин способен также образовать непрочное соединение с СО 2 (карбогемоглобин). В капиллярах легких, где содержание СО 2 значительно меньше, углекислый газ отделяется от гемоглобина.

Кислородная емкость крови включает в себякислородную емкость гемоглобина и количество О 2 , растворенного в плазме.

В норме 100 мл артериальной крови содержит 19 – 20 мл кислорода, а 100 мл венозной – 13 – 15 мл.

Обмен газов между кровью и тканями. Коэффициент утилизации кислорода представляет собой количество О 2 , которое потребляют ткани, в процентах от общего его содержания в крови. Наибольший он в миокарде – 40 – 60 %. В сером веществе головного мозга количество потребляемого кислорода примерно в 8 – 10 раз больше, чем в белом. В корковом веществе почки примерно в 20 раз больше, чем во внутренних участках ее мозгового вещества. При тяжелых физических нагрузках коэффициент утилизации О 2 мышцами и миокардом возрастает до 90 %.

Кривая диссоциации оксигемоглобина показывает зависимость насыщения гемоглобина кислородом от парциального давления последнего в крови (рис. 2). Так как эта кривая носит нелинейный характер, то насыщение гемоглобина в артериальной крови кислородом происходит даже при 70 мм рт. ст. Насыщение гемоглобина кислородом в норме не превышает 96 – 97 %. В зависимости от напряжения О 2 или СО 2 , увеличения температуры, уменьшении рН кривая диссоциации может сдвигаться вправо (что означает меньшее насыщение кислородом) или влево (что означает большее насыщение кислородом).

Рисунок 2. Диссоциация оксигемоглобина в крови в зависимости от парциального давления кислорода (и ее смещение при действии основных модуляторов) (Зинчук,2005, см. 4):

sО 2 – насыщение гемоглобина кислородом в %;

рО 2 – парциальное давление кислорода

Эффективность захвата кислорода тканями характеризуется коэффициентом утилизации кислорода (КУК). КУК – это отношение объема кислорода, поглощенного тканью из крови, ко всему объему кислорода, поступившего с кровью в ткань, в единицу времени. В состоянии покоя КУК составляет 30-40%, при физической нагрузке увеличивается до 50-60%, а в сердце может увеличиться до 70-80%.

МЕТОДЫ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ

ГАЗООБМЕНА В ЛЕГКИХ

Одним из важных направлений современной медицины является неинвазивная диагностика. Актуальность проблемы обусловлена щадящими методическими приемами забора материала для анализа, когда пациенту не приходится испытывать боль, физический и эмоциональный дискомфорт; безопасностью исследований ввиду невозможности заражения инфекциями, передающимися через кровь или инструментарий. Неинвазивные методы диагностики могут применяться, с одной стороны, в амбулаторных условиях, что обеспечивает их широкое распространение; с другой стороны - у пациентов в реанимационном отделении, т.к. тяжесть состоянии больного не является противопоказанием для их выполнения. В последнее время в мире возрос интерес к исследованию выдыхаемого воздуха (ВВ ) как неинвазивному методу диагностики бронхолегочных, сердечно-сосудистых, желудочно-кишечных и других заболеваний.

Известно, что функциями легких, помимо респираторной, являются метаболическая и выделительная. Именно в легких подвергаются ферментативной трансформации такие вещества, как серотонин, ацетилхолин и, в меньшей степени, норадреналин. Легкие обладают самой мощной ферментной системой, разрушающей брадикинин (80 % брадикинина, введенного в легочный кровоток, инактивируются при однократном прохождении крови через легкие). В эндотелии легочных сосудов синтезируются тромбоксан В2 и простагландины, а 90–95 % простагландинов группы Е и Fа инактивируются также в легких. На внутренней поверхности легочных капилляров локализуется большое количество ангиотензин-конвертирующего фермента, который катализирует превращение ангиотензина I в ангиотензин II. Легкие играют важную роль в регуляции агрегатного состояния крови благодаря своей способности синтезировать факторы свертывающей и противосвертывающей систем (тромбопластин, факторы VII, VIII, гепарин). Через легкие выделяются летучие химические соединения, образующиеся в ходе реакций обмена, происходящих как в легочной ткани, так и во всем организме человека. Так, например, ацетон выделяется в реакциях окисления жиров, аммиак и сероводород - при обмене аминокислот, предельные углеводороды - в ходе перекисного окисления ненасыщенных жирных кислот. По изменению количества и соотношения выделяемых при дыхании веществ можно делать выводы об изменениях обмена веществ и наличии болезни.

С древних времен для диагностики заболеваний учитывался состав ароматических летучих веществ, выделяемых больным при дыхании и через кожу (т.е. запахи, исходящие от пациента). Продолжая традиции античной медицины, известный клиницист начала ХХ века М.Я. Мудров писал: «Обоняние твое да будет чувствительным не к масти благовоний для влас твоих, не к ароматам, из одежды твоей испаряемым, а к запертому и зловонному воздуху, окружающему больного, к заразительному его дыханию, поту и ко всем его извержениям» . Анализ выделяемых человеком ароматических химических веществ имеет для диагностики столь важное значение, что многие запахи описаны как патогномоничные симптомы заболеваний: например, сладковатый «печеночный» запах (выделение метилмеркаптана - метаболита метионина) при печеночной коме, запах ацетона у больного в кето­ацидотической коме или запах аммиака при уремии.

Длительный период анализ ВВ носил субъективный и описательный характер, но с 1784 года в его изучении наступил новый этап - назовем его условно «параклинический» или «лабораторный». В этом году французский естествоиспытатель Антуан Лоран Лавуазье вместе с известным физиком и математиком Симоном Лапласом провели первое лабораторное исследование выдыхаемого воздуха у морских свинок. Они установили, что выдыхаемый воздух состоит из удушливой части, дающей угольную кислоту, и инертной части, которая выходит из легких без изменений. Эти части позже назвали углекислым газом и азотом . «Из всех явлений жизни нет более поразительного и заслуживающего внимания, чем дыхание», - пророчески писал А.Л. Лавуазье.

Долгое время (ХVIII–ХIХ века) анализ ВВ проводился химическими методами. Концентрации веществ в ВВ низкие, поэтому для их выявления требовалось пропускание больших объемов воздуха через поглотители и растворы.

В середине XIX века немецкий врач А. Небельтау впервые использовал исследование ВВ для диагностики заболевания - в частности, нарушения обмена углеводов. Он разработал способ определения малых концентраций ацетона в ВВ. Больному предлагалось выдыхать в трубку, опущенную в раствор йодата натрия. Ацетон, содержащийся в воздухе, восстанавливал йод, при этом изменялся цвет раствора, по которому А. Небельтау довольно точно определял концентрацию ацетона.

В конце ХІХ - начале ХХ века количество исследований по изучению состава ВВ резко возросло, что было связано, прежде всего, с потребностями военно-промышленного комплекса. В 1914 году в Германии была спущена на воду первая подводная лодка «Лолиго», что стимулировало поиск новых способов получения искусственного воздуха для дыхания под водой. Фриц Хабер, разрабатывая химическое оружие (первые отравляющие газы) с осени 1914 г., параллельно разрабатывал защитную маску с фильтром. Первая газовая атака на фронтах П ервой мировой войны 22 апреля 1915 года привела к изобретению в том же году противогаза. Развитие авиации и артиллерии сопровождалось строительством бомбоубежищ с принудительной вентиляцией. В дальнейшем изобретение ядерного оружия стимулировало проектировку бункеров для длительного пребывания в условиях ядерной зимы, а развитие космической науки требовало создания новых поколений систем жизнеобеспечения с искусственной атмосферой. Все эти задачи по разработке технических устройств, обеспечивающих нормальное дыхание в замкнутых пространствах, могли быть решены только при условии изучения состава вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Это та ситуация, когда «не было бы счастья, да несчастье помогло». Помимо углекислого газа, кислорода и азота, в ВВ были обнаружены пары воды, ацетон, этан, аммиак, сероводород, окись углерода и некоторые другие вещества. Anstie в 1874 г. выделил этанол в ВВ - этот метод и сегодня используется в дыхательном тесте на алкоголь.

Но качественный прорыв в изучении состава ВВ был сделан только в начале ХХ века, когда начали применяться масс-спектрография (МС) (Томпсон, 1912) и хроматография. Эти аналитические методы позволяли определять вещества, находящиеся в низких концентрациях, и не требовали больших объемов воздуха для выполнения анализа. Хроматография была впервые применена русским ученым-ботаником Михаилом Семеновичем Цветом в 1900 году, но метод был незаслуженно забыт и практически не развивался до 1930-х годов. Возрождение хроматографии связано с именами английских ученых Арчера Мартина и Ричарда Синга, которые в 1941 г. разработали метод распределительной хроматографии, за что им в 1952 году была присуждена Нобелевская премия в области химии. С середины XX века и до наших дней хроматография и масс-спектрография являются одними из наиболее широко применяемых аналитических методов для изучения ВВ. Этими методами в ВВ было определено около 400 летучих метаболитов, многие из которых используются как маркеры воспаления, определены их специфичность и чувствительность для диагностики многих заболеваний. Описание веществ, выявленных в ВВ при различных нозологических формах, в данной статье нецелесообразно, т.к. даже их простое перечисление займет многие страницы. Применительно к анализу летучих веществ ВВ необходимо сделать акцент на трех моментах.

Во-первых, анализ летучих веществ ВВ уже «вышел» из лабораторий и сегодня имеет не только научный и теоретический интерес, но и сугубо практическое значение. Примером являются капнографы (приборы, регистрирующие уровень углекислого газа). С 1943 г. (когда Luft создал первый прибор для регистрации СО 2 ) капнограф - обязательный компонент аппаратов ИВЛ и анестезиологической аппаратуры. Другой пример - определение оксида азота (NO). Впервые его содержание в ВВ было измерено в 1991 г. L. Gustafsson и соавт. у кроликов, морских свинок и людей. В последующем потребовалась одна пятилетка, чтобы значение этого вещества как маркера воспаления было доказано. В 1996 г. группой ведущих исследователей созданы единые рекомендации по стандартизации измерений и оценки выдыхаемого NO - Exhaled and nasal nitric oxide measurements: recommendations. А в 2003 г. получено разрешение FDA и начато промышленное производство детекторов NO. В развитых странах определение оксида азота в ВВ широко применяется в рутинной практике пульмонологами, аллергологами как маркер воспаления дыхательных путей у стероид-наивных пациентов и для оценки эффективности противовоспалительной топической терапии у больных с хроническими обструктивными заболеваниями легких.

Во-вторых, наибольшая диагностическая значимость анализа ВВ отмечена при заболеваниях органов дыхания - описаны достоверные изменения состава ВВ при бронхиальной астме, ОРВИ, бронхоэктатической болезни, фиброзирующем альвеолите, туберкулезе, реакции отторжения легочного трансплантата, саркоидозе, хроническом бронхите, поражении легких при системной красной волчанке, аллергическом рините и др.

В-третьих, при некоторых нозологических формах анализ ВВ позволяет выявить патологию на той стадии развития, когда другие методы диагностики малочувствительны, неспецифичны и неинформативны. Например, обнаружение алканов и монометилированных алканов в ВВ позволяет диагностировать рак легких на ранних стадиях (Gordon et al., 1985), в то время как стандартные скрининг-исследования при опухоли легких (рентгенография и цитология мокроты) еще не информативны. Исследование данной проблемы было продолжено Phillips et al., в 1999 г. ими определено в ВВ 22 летучих органических вещества (преимущественно алканы и производные бензола), содержание которых было достоверно выше у больных с опухолью легких . Ученые из Италии (Diana Poli et al., 2005) показали возможность использования стиролов (с молекулярной массой 10–12 M) и изопренов (10–9 M) в ВВ как биомаркеров опухолевого процесса - диагноз был корректно установлен у 80 % больных.

Таким образом, исследование ВВ продолжается достаточно активно по многим направлениям, и изучение литературы по данной проблеме вселяет в нас уверенность, что в будущем анализ ВВ для диагностики заболеваний станет столь же рутинным методом, как контроль уровня алкоголя в ВВ у водителя транспортного средства работником ГАИ.

Новый этап изучения свойств ВВ начался в конце 70-х годов прошлого века - нобелевский лауреат Linus Pauling (Лайнус Полинг) предложил анализировать конденсат ВВ (КВВ). Используя методы газовой и жидкостной хроматографии, ему удалось идентифицировать до 250 веществ, а современные методики позволяют определить до 1000 (!) субстанций в КВВ.

С физической точки зрения ВВ представляет собой аэрозоль, состоящий из газообразной среды и взвешенных в ней жидких частиц. ВВ насыщен водяными парами, количество которых составляет примерно 7 мл/кг массы тела в сутки. Взрослый человек выделяет через легкие около 400 мл воды в сутки, но суммарный объем экспиратов зависит от многих внешних (влажность, давление окружающей среды) и внутренних (состояние организма) факторов. Так, при обструктивных заболеваниях легких (бронхиальная астма, хронический обструктивный бронхит) объем экспиратов уменьшается, а при остром бронхите, пневмонии - увеличивается; гидробалластная функция легких уменьшается с возрастом - на 20 % каждые 10 лет, зависит от физической нагрузки и т.д. Увлажнение ВВ также определяется бронхиальным кровообращением. Водяные пары служат переносчиками многих летучих и нелетучих соединений посредством растворения молекул (согласно коэффициентам растворения) и образования новых химических веществ внутри аэрозольной частицы.

Известны два основных метода формирования аэрозольных частиц:

1. Конденсационный - от малого к большому - образование капель жидкости из молекул перенасыщенного пара.

2. Диспергационный - от большого к малому - измельчение бронхоальвеолярной жидкости, выстилающей респираторный тракт, при турбулентном потоке воздуха в дыхательных путях.

Средний диаметр аэрозольных частиц в норме при нормальном дыхании у взрослого человека составляет 0,3 мкм, а количество - 0,1–4 частицы в 1 см 2 . При охлаждении воздуха водяные пары и содержащиеся в них вещества конденсируются, что делает возможным их количественный анализ.

Таким образом, диагностические возможности исследования КВВ базируются на гипотезе, что изменения концентрации химических веществ в КВВ, сыворотке крови, легочной ткани и бронхоальвеолярной лаважной жидкости однонаправлены.

Для получения КВВ используют приборы как серийного производства (EcoScreen® - Jaeger Tonnies Hoechberg, Германия; R Tube® - Respiratory Research, Inc., США), так и самодельные. Принцип действия всех устройств единый: пациент совершает форсированные выдохи в емкость (сосуд, колбу, трубку), в которой водяные пары, содержащиеся в воздухе, конденсируются при охлаждении. Охлаждение осуществляется жидким или сухим льдом, реже - жидким азотом. Для улучшения конденсации водяных паров в емкости для сбора КВВ создается турбулентный поток воздуха (изогнутая трубка, изменение диаметров сосуда). Подобные устройства позволяют собрать у детей старшего возраста и взрослых до 5 мл конденсата за 10–15 мин дыхания. Для сбора конденсата не требуется активного сознательного участия пациента, что делает возможным применение методики с периода новорожденности. За 45 мин спокойного дыхания у новорожденных с пневмонией удается получить 0,1–0,3 мл конденсата.

Большинство биологически активных веществ могут быть исследованы в конденсате, собранном при помощи самодельных приборов. Исключение составляют лейкотриены - учитывая их быстрый метаболизм и нестабильность, они могут быть определены только в замороженных образцах, полученных приборами серийного производства. Например, в устройстве EcoScreen создается температура до –10 °С , что обеспечивает быструю заморозку конденсата.

На состав КВВ может влиять материал, из которого изготовлен контейнер. Так, при исследовании производных липидов прибор должен быть изготовлен из полипропилена и рекомендуется избегать контакта КВВ с полистиреном, который может абсорбировать липиды, влияя на точность измерений.

Какие биомаркеры сегодня определены в КВВ? Наиболее полный ответ на этот вопрос содержится в обзоре, выполненном Montuschi Paolo (отделение фармакологии медицинского факультета Католического университета Святого Сердца, Рим, Италия). Обзор опубликован в 2007 году в журнале Therapeutic Advances in Respiratory Disease , данные представлены в табл. 1.

Таким образом, конденсат выдыхаемого воздуха является биологической средой, по изменению состава которой можно судить о морфофункциональном состоянии, прежде всего респираторного тракта, а также других систем организма. Сбор и исследование конденсата представляют собой новое перспективное направление современных научных исследований.

ПУЛЬСОКСИМЕТРИЯ

Пульсоксиметрия является наиболее доступным методом мониторинга больных во многих условиях, особенно при ограниченном финансировании. Она позволяет при определенном навыке оценивать несколько параметров состояния больного. После успешного внедрения в интенсивной терапии, палатах пробуждения и во время анестезии, метод начал использоваться и в других областях медицины, например, в общих отделениях, где персонал не проходил адекватного обучения по использованию пульсоксиметрии. Этот метод имеет свои недостатки и ограничения, а в руках необученного персонала возможны ситуации, угрожающие безопасности больного. Данная статья предназначена как раз для начинающего пользователя пульсоксиметрии.

Пульсоксиметр измеряет насыщение артериального гемоглобина кислородом. Используемая технология сложна, но имеет два основных физических принципа. Во первых, поглощение гемоглобином света двух различных по длине волн меняется в зависимости от насыщения его кислородом. Во-вторых, световой сигнал, проходя через ткани, становится пульсирующим из-за изменения объема артериального русла при каждом сокращении сердца. Этот компонент может быть отделен микропроцессором от непульсирующего, идущего от вен, капилляров и тканей.

На работу пульсоксиметра влияют многие факторы. Это могут быть внешний свет, дрожь, патологический гемоглобин, частота и ритм пульса, вазоконстрикция и работа сердца. Пульсоксиметр не позволяет судить о качестве вентиляции, а показывает только степень оксигенации, что может дать ложное чувство безопасности при ингаляции кислорода. Например, возможна задержка появления симптомов гипоксии при обструкции дыхательных путей. И все же оксиметрия является очень полезным видом мониторинга кардиореспираторной системы, повышающим безопасность больного.

Что измеряет пульсоксиметр?

1. Насыщение гемоглобина артериальной крови кислородом – среднее количество кислорода, свзанное с каждой молекулой гемоглобина. Данные выдаются в виде процента насыщения и звукового сигнала, высота которого изменяется в зависимости от сатурации.

2. Частота пульса – удары в минуту в среднем за 5-20 секунд.

Пульсоксиметр не дает информации о:

? содержании кислорода в крови;

? количестве растворенного в крови кислорода;

? дыхательном объеме , частоте дыхания;

? сердечном выбросе или артериальном давлении.

О систолическом артериальном давлении можно судить по появлению волны на плетизмограмме при сдувании манжетки для неинвазивного измерения давления.

Принципы современной пульсоксиметрии

Кислород транспортируется кровотоком главным образом в связанном с гемоглобином виде. Одна молекула гемоглобина может перенести 4 молекулы кислорода и в этом случае она будет насыщена на 100%. Средний процент насыщения популяции молекул гемоглобина в определенном объеме крови и является кислородной сатурацией крови. Очень небольшое количество кислорода переносится растворенным в крови, однако пульсоксиметром не измеряется.

Отношение между парциальным давлением кислорода в артериальной крови (РаО 2 ) и сатурацией отражается в кривой диссоциации гемоглобина (рис. 1). Сигмовидная форма кривой отражает разгрузку кислорода в периферических тканях, где РаО 2 низкий. Кривая может сдвигаться влево или право при различных состояниях, например, после гемотрансфузии.

Пульсоксиметр состоит из периферического датчика, микропроцессора, дисплея, показывающего кривую пульса, значение сатурации и частоты пульса. Большинствоаппаратов имеют звуковой сигнал определенного тона, высота которого пропорциональна сатурации, что очень полезно, если не виден дисплей пульсоксиметра. Датчик устанавливается в периферических отделах организма, например,на пальцах, мочке уха или крыле носа. В датчике находятся два светодиода, один из которых излучает видимый свет красного спектра (660 нм), другой – в инфракрасном спектре (940 нм). Свет проходит через ткани к фотодетектору, при этом часть излучения поглощается кровью и мягкими тканями в зависимости от концентрации в них гемоглобина. Количество поглощенного света каждой из длин волн зависит от степени оксигенации гемоглобина в тканях.

Микропроцессор способен выделить из спектра поглощения пульсовой компонент крови, т.е. отделить компонент артериальной крови от постоянного компонента венозной или капиллярной крови. Микропроцессоры последнего поколения способны уменьшить влияние рассеивания света на работу пульсоксиметра. Многократное разделение сигнала во временивыполняется с помощью цикличной работы светодиодов: включается красный, затем инфракрасный, затем оба отключаются, и так много раз в секунду, что позволяет устранить фоновый «шум». Новая возможность микропроцессоров это квадратичное многократное разделение, при котором красный и инфракрасный сигналы разделяются по фазам, а затем вновь комбинируются. При таком варианте могут быть устранены помехи от движения или электромагнитного излучения, т.к. они не могут возникать в одну и ту же фазу двух сигналов светодиодов.

Сатурация вычисляется в среднем за 5-20 секунд. Частота пульса рассчитывается по числу циклов светодиодов и уверенным пульсирующим сигналам за определенный промежуток времени.

ПУЛЬСОКСИМЕТР ИЯ

По пропорции поглощенного света каждой из частот микропроцессор вычисляет их коэффициент. В памяти пульсоксиметра имеется серия значений насыщения кислородом, полученные в экспериментах на добровольцах с гипоксической газовой смесью. Микропроцессор сравнивает полученный коэффициент поглощения двух длин волн света с хранящимися в памяти значениями. Т.к. неэтично снижать насыщение кислородом у добровольцев ниже 70%, то необходимо признать, что значение сатурации ниже 70%, полученное по пульсоксиметру, не является надежным.

Отраженная пульсоксиметрия использует отраженный свет, поэтому может применяться проксимальнее (например, на предплечье или передней брюшной стенке), однако в этом случае будет трудно зафиксировать датчик. Принцип работы у такого пульсоксиметра тот же, что и у трансмиссионного.

Практические советы по использованию пульсоксиметрии:

Пульсоксиметр необходимо держать постоянно включенным в электрическую сеть для зарядки батарей;

Включите пульсоксиметр и подождите, пока он произведет самотестирование;

Выберите необходимый датчик, подходящий по размерам и для выбранных условий установки. Ногтевые фаланги должны быть чистыми (удалите лак);

Поместите датчик на выбранный палец, избегая избыточного давления;

Подождите несколько секунд, пока пульсоксиметр определит пульс и вычислит сатурацию;

Посмотрите на кривую пульсовой волны. Без нее любые значения малозначимы;

Посмотрите на появившиеся цифры пульса и сатурации. Будьте осторожны с их оценкой при быстром изменении их значений (например, 99% внезапно меняется на 85%). Это физиологически невозможно;

Тревоги:

Если звучит сигнал тревоги «низкая кислородная сатурация», проверьте сознание больного (если оно исходно было). Проверьте проходимость дыхательных путей и адекватность дыхания больного. Поднимите подбородок или воспользуйтесь другими методами восстановления проходимости дыхательных путей. Дайте кислород. Позовите на помощь.

Если звучит сигнал тревоги «не определяется пульс», посмотрите на кривую пульсовой волны на дисплее пульсоксиметра. Нащупайте пульс на центральной артерии. При отсутствии пульса зовите на помощь, начинайте комплекс сердечно-легочной реанимации. Если пульс есть, поменяйте положение датчика.

На большинстве пульсоксиметров вы можете поменять пределы тревог сатурации и частоты пульса по своему усмотрению. Однако не меняйте их только для того, чтобы сигнал тревоги замолчал – он может рассказать кое-что важное!

Использование пульсоксиметрии

В «полевых условиях» наилучшим является простой портативный монитор типа «все в одном», отслеживающий сатурацию, частоту пульса и регулярность ритма.

Безопасный неинвазивный монитор кардио-респираторного статуса критических больных в отделении интенсивной терапии, а также при всех видах анестезии. Может использоваться при эндоскопии, когда больным проводится седация мидазоламом. Пульсоксиметрия диагностирует цианоз надежнее самого лучшего доктора.

Во время транспортировки больного, особенно в шумных условиях, например, в самолете, вертолете. Звуковой сигнал и тревога могут быть не услышаны, однако кривая пульсовой волны и значение сатурации дают общую информацию о кардио-респираторном статусе.

Для оценки жизнеспособности конечностей после пластических и ортопедических операций, протезирования сосудов. Пульсоксиметрия требует пульсирующего сигнала, и таким образом помогает определить, получает ли конечность кровь.

Помогает уменьшить частоту взятия крови для исследования газового состава у больных в отделении интенсивной терапии, особенно в педиатрической практике.

Помогает ограничить у недоношенных младенцев вероятность развития повреждения легких и сетчатки кислородом (сатурацию поддерживают на уровне 90%). Хотя пульсоксиметры и калибруются по гемоглобину взрослых ( HbA ), спектр поглощения HbA и HbF в большинстве случаев идентичен, что делает методику столь же надежной и у младенцев.

Во время торакальной анестезии, когда одно из легких коллабируется, помогает определить эффективность оксигенации в оставшемся легком.

Оксиметрия плода – развивающаяся методика. Используется отраженная оксиметрия, светодиоды с длиной волн 735 нм и 900 нм. Датчик помещается над виском или щекой плода. Датчик должен быть стерилизуемым. Его трудно закрепить, данные не стабильны по физиологическим и техническим причинам.

Ограничение пульсоксиметрии:

Это не монитор вентиляции . По последним данным обращается внимание на ложное чувство безопасности, создаваемое у анестезиолога пульсоксиметрами. Пожилая женщина в блоке пробуждения получала кислород через маску. Она стала прогрессивно загружаться, несмотря на то, что сатурация была у нее 96%. Причина была в том, что частота дыхания и минутный объем вентиляции были низкие из-за остаточного нейромышечного блока, а в выдыхаемом воздухе концентрация кислорода была очень высокой. В конце концов, концентрация углекислоты в артериальной крови достигла 280 mmHg (в норме 40), в связи с чем больная была переведена в отделение реанимации и находилась в течение 24 часов на ИВЛ. Таким образом, пульсоксиметрия дала хорошую оценку оксигенации, но не дала прямой информации о прогрессирующих нарушениях дыхания.

Критические больные . У критических больных эффективность метода мала, так как перфузия тканей у них плохая и пульсоксиметр не может определить пульсирующий сигнал.

Наличие пульсовой волны . Если нет видимой пульсовой волны на пульсоксиметре, любые цифры процента сатурации малозначимы.

Неточность .

Яркий внешний свет, дрожь, движения могут создавать пульсобразную кривую и значения сатурации без пульса.

Анормальные типы гемоглобина (например, метгемоглобин при передозировке прилокаина) могут давать значения сатурации на уровне 85%.

Карбоксигемоглобин, появляющийся при отравлении угарным газом, может давать значение сатурации около 100%. Пульсоксиметр дает ложные значения при этой патологии, поэтому не должен использоваться.

Красители, включая лак для ногтей, могут спровоцировать заниженное значение сатурации.

Вазоконстрикция и гипотермия вызывают ослабление перфузии тканей и ухудшают регистрацию сигнала.

Трикуспидальная регургитация вызывает венозную пульсацию и пульсоксиметр может фиксировать венозную сатурацию.

Значение сатурации ниже 70% не точное, т.к. нет контрольных значений для сравнения.

Нарушение ритма сердца может нарушать восприятие пульсоксиметром пульсового сигнала.

NB ! Возраст, пол, анемия, желтуха и кожа темного цвета практически не влияют на работу пульсоксиметра.

? Запаздывающий монитор . Это значит, что парциальное давление кислорода в крови может снижаться гораздо быстрее, чем начнет снижаться сатурация. Если здоровый взрослый пациент будет дышать 100% кислородом в течение минуты, а затем вентиляция прекратится по каким-либо причинам, может пройти несколько минут, прежде чем сатурация начнет снижаться. Пульсоксиметр в этих условиях предупредит о потенциально фатальном осложнении лишь через несколько минут после того, как оно случилось. Поэтому пульсоксиметр называют «часовым, стоящим на краю пропасти десатурации». Объяснение этого факта находится в сигмовидной форме кривой диссоциации оксигемоглобина (рис. 1).

Задержка реакции связана с тем, что сигнал усредненный. Это значит, что существует задержка 5-20 секунд между тем, как реальная кислородная сатурация начинает падать и изменяются значения на дисплее пульсоксиметра.

Безопасность больного. Имеются одно или два сообщения об ожогах и повреждении избыточным давлением при использовании пульсоксиметров. Это связано с тем, что в ранних моделях в датчиках применялся нагреватель для улучшения местной тканевой перфузии. Датчик должен быть правильного размера и не должен оказывать избыточного давления. Сейчас появились датчики для педиатрии.

Особо нужно остановиться на правильном положении датчика. Необходимо, чтобы обе части датчика находились симметрично, иначе путь между фотодетектором и светодиодами будет неравным и одна из длин волн будет «перегруженной». Изменение положения датчика часто приводит к внезапному «улучшению» сатурации. Этот эффект может быть связан с непостоянным кровотоком через пульсирующие кожные венулы. Обратите внимание, что форма волны при этом может быть нормальной, т.к. измерение проводится только по одной из длин волн.

Альтернативы пульсоксиметрии?

СО-оксиметрия является золотым стандартом и классическим методом калибровки пульсоксиметра. СО-оксиметр вычисляет фактическую концентрацию гемоглобина, деоксигемоглобина, карбоксигемоглобина, метгемоглобина в пробе крови, а затем вычисляет фактическую кислородную сатурацию. СО-оксиметры более точны , чем пульсоксиметры (в пределах 1%). Однако они дают сатурацию в определенный момент («снимок»), громоздки, дороги и требуют забора пробы артериальной крови. Им необходимо постоянное обслуживание.

Анализ газов крови – требует инвазивного взятия образца артериальной крови больного. Он дает «полную картину», включающую парциальное давление кислорода и углекислоты в артериальной крови, ее рН, актуальный бикарбонат и его дефицит, стандартизованную концентрацию бикарбоната. Множество газовых анализаторов вычисляют сатурацию, которая менее точна, чем вычисляемая пульсоксиметрами.

В заключение

Пульсоксиметр дает неинвазивную оценку насыщения артериального гемоглобина кислородом.

Используется в анестезиологии, блоке пробуждения, интенсивной терапии (включая неонатальную), при транспортировке больного.

Используются два принципа:

Раздельное поглощение света гемоглобином и оксигемоглобином;

Выделение из сигнала пульсирующего компонента.

Не дает прямых указаний на вентиляцию больного, только на его оксигенацию.

Запаздывающий монитор – существует время задержки между началом потенциальной гипоксии и реакцией пульсоксиметра.

Неточность при сильном внешнем свете, дрожи, вазоконстрикции, патологическом гемоглобине, изменении пульса и ритма.

В новых микропроцессорах обработка сигнала улучшается.

КАПНОМЕТРИЯ

Капнометрия - это измерение и цифровое отображение концентрации или парциального давления углекислого газа во вдыхаемом и выдыхаемом газе во время дыхательного цикла пациента.

Капнография – это графическое отображение этих же показателей в виде кривой. Эти два метода не эквивалентны друг другу, хотя если капнографическая кривая проклибрована, то капнография включает в себя капнометрию.

Капнометрия довольно ограничена в своих возможностях и позволяет лишь оценить альвеолярную вентиляцию и обнаружить наличие обратного газотока в дыхательном контуре (повторное использование уже отработанной газовой смеси). Капнография в свою очередь не только обладает вышеуказанными возможностями, но также позволяет оценить и мониторировать степень герметичености анестезиологической системы и ее соединение с дыхательными путями пациента, работу вентилятора, оценить функции сердечно-сосудистой системы, а также мониторировать некоторые аспекты анестезии, нарушения в которых могут привести к серьезным осложнениям. Так как нарушения в перечисленных системах диагностируются при помощи капнографии довольно быстро, то сам метод служит системой раннего оповещения в анестезии. В дальнейшем разговор будет идти о теоретических и практических аспектах капнографии.

Физические основы капнографии

Капнограф состоит из системы забора газа для анализа и самого анелизатора. Наиболее широко в настоящее время применяется две системы для забора газа и два метода его анализа.

Забор газа : чаще всего применятеся методика забора газа непосредственно из дыхательных путей пациента (как правило, это место соединения напрмер, эндотрахеальной трубки, с дыхательным контуром). Менее распространена методика, когда сам датчик расположен в непосредственной близости к дыхательным путям, то как такового «забора» газа не происходит.

Устройства, основанные на аспирации газа с последующей его доставкой к анализатору хотя и наиболее распространены в силу их большей гибкости, удобства в эксплуатации, все же обладают некоторыми недостатками. Пары воды могут конденсироваться в газозаборной системе, нарушая ее проходимость. При попадании паров воды в анализатор точность измерений значительно нарушается. Так как анализируемый газ доставляется в анализатор с затратой некоторого времени, то существует некоторое отставание изображения на экране от реально происходящих событий. Для индивидуально используемых анализаторов, применяющихся наиболее широко, это отставание измерятеся миллисекундами и не имеет большого практического значения. Однако при использовании центрально расположенного прибора, обслуживающего несколько операционных, такое отставание может быть довольно значительным, что сводит на нет многие преимущества прибора. Скорость аспирации газа из дыхательных путей также играет определенную роль. В некотрых моделях она достигает 100 – 150 мл/мин, что может оказывать влияние на, например, минутную вентиляцию ребенка.

Альтернативой аспирационным системам являются так называемые проточные системы. В этом случае сенсор присоединяется к дыхательным путям пациента при помощи специального адаптера и располагается в непосредственной близости к ним. Отпадает необходимость в аспирации газовой смеси, так как анализ ее происходит прямо на месте. Сенсор подогревается, что предупреждает конденсацию паров воды на нем. Однако и это приборы имеют отрицательные стороны. Адаптор и сенсор довольно громоздки, добавляя от 8 до 20 мл к объему мертвого пространства, что создает определенные проблемы особенно в педиатрической анестезиологии. Оба устройства располагаются в непосредственной близости от лица пациента, описаны случаи травм вследствие длительного давления датчика на анатомические структуры лица. Следует отметить, что последние модели приборов этого типа снабжаются значительно облегченными сенсорами, так что возможно в недалеком будущем многие из этих недостатков будут устранены.

Методы анализа газовой смеси : разработано довольно большое количество методик анализа газовой смеси для определения концентрации углексилого газа. В клинической практике используются два из них : инфракрасная спектрофотометрия и масс-спектрометрия.

В системах, использующих инфракрасную спектрофотометрию (а таких абсолютное большинство) пучок инфракрасного излучения пропускается через камеру с анализируемым газом. При этом происходит поглощение части излучения молекулами углекислого газа. Системы производит сравнение степени поглощения инфракрасного излучения в измерительной камере с контрольной. Результат отражается в графической форме.

Другой методикой анализа газовой смеси, применяемой в клинике, является масс-спектрометрия, когда анализируемая газовая смесь ионизируется путем бомбардировки пучком электронов. Полученные таким образом заряженные частицы пропускаются через магнитное поле, гдеони отклоняются на угол, пропорциональный их атомной массе. Угол отклонения и является основой анализа. Данная методика позволяет производить точный и быстрый анализ сложных газовых смесей, содержащих не только углекислый газ, но и летучие анестетики и так далее. Проблема заключается в том, что масс-спектрометр стоит очень дорого, поэтому не каждая клиника может это позволить. Обычно используется один прибор, подсоединенный к нескольким операционным. В этом случае нарастает задержка с отображением результатов.

Нужно отметить, что углекислый газ хорошо растворим в крови и легко проникает через биологические мембраны. Это означает, что значение парциального давление углекислого газа в конце выдоха (ЕтСО2 ) в идеальном легком должно соответствовать парциальному давлению углекислого газа в артериальной крови (РаСО2). В реальной жизни этого не происходит, всегда существует артериально-альвеолярный градиент парциального давления СО2 . У здорового человека этот градиент невелик – примерно 1 – 3 мм рт.ст. Причиной существования градиента неравномерное распределение вентиляции и перфузии в легком, а также наличие шунта. При заболеваниях легких такой градиент может достигать весьма значительной величины. Поэтому ставить знак равенства между ЕтСО2 и РаСО2 нужно с большой осторожностью.

Морфология нормальной капнограммы : при графическом изображении парциального давления углекислого газа в дыхательных путях пациента в течение вдоха и выдоха получается характерная кривая. Прежде чем приступить к описанию ее диагностических возможностей, необходимо детально остановиться на характеристиках нормальной капнограммы.

Рис. 1 Нормальная капнограмма.

В конце вдоха в альвеалах содержится газ, парциальное давление углекислого газа в котором находится в равновесии с парциальным давлением его же в капиллярах легких. Газ, содержащийся в более центральных отделах дыхательных путей, содержит меньшее количество СО2 , а наиболее центрально расположенные отделы не содержат его вовсе (концентрация равна 0). Объем этого газа, не содержащего СО2 представляет собой объем мертвого пространства.

С началом выдоха именно этот газ, лишенный СО2 , поступает в анализатор. На кривой это отражается в виде сегмента АВ. С продолжением выдоха в анализатор начинает поступать газ, содержащий СО2 во все возрастающих концентрациях. Поэтому начиная с точки В отмечается подъем кривой. В норме этот участок (ВС ) представлен почти прямой, круто поднимающейся вверх. Почти к самому концу выдоха, когда скорость воздушной струи снижается, концентрация СО2 приближается к значению, которое называется концентрацией СО2 в конце выдоха (ЕтСО2). На этом участке кривой (CD) концентрация СО2 изменяется мало, достигая плато. Наибольшая концентрация отмечается в точке D, где она вплотную приближается к концентрации СО2 в альвеолах и может использоваться для приблизительной оценки РаСО2.

С началом вдоха в дыхательные пути поступает газ без СО2 и концентрация его в анализируемом газе резко падает (сегмент DE). Если не происходит повторного использования отработанной газовой смеси, то концентрация СО2 остается равной или близкой нулю до начала следующего дыхательного цикла. Если такое повторное использование происходит, то концентрация будет выше нуля и кривая будет выше и параллельна изолинии.

Капнограмма может записываться в двух скоростях – нормальной , как на рисунке 1, или замедленной. При использовании последней детали каждого вдоха не видны, но более наглядна общая тенденция изменения СО2 .

Капнограмма содержит информацию, позволяющую судить о функциях сердечно-сосудистой и дыхательной систем, а также о состоянии системы доставки газовой смеси к больному (дыхательный контур и вентилятор). Ниже пирводятся типичные примеры капнограммы при тех или иных состояниях.

Внезапное падение ЕтСО2 почти до нулевого уровня

Такие изменения на к а нограмме указывают на потенциально опасную ситуацию (рис.2)

Рис.2 Внезапное падение ЕтСО2 почти до нуля может означать прекращение вентиляции пациента.

В данной ситуации анализатор не находит СО2 в анализируемом газе. Такая капнограмма может встречаться при интубации пищевода, рассоединении в дызательном контуре, остановке вентилятора, полной обструкции интубационной трубки. Все эти ситуации сопровождаются полным исчезновением СО2 из выдыхаемого газа. В данной ситуации капнограмма не дает возможности провести дифференциальную диагностику, так как она не отражает никаких специфических черт, характерных для каждой ситуации. Только после аускультации грудной клетки, проверки цвета кожи и слизистых и сатурации следует думать о других, менее опасных нарушениях, типа поломки анализатора или нарушения проходимости газозаборной трубки. Если исчезновение ЕтСО2 на капнограмме совпадает по времени с движением головы больного, то в первую очередь следует исключить случайную экстубацию или отсоединение дыхательного контура.

Так как одна из функций вентиляции – удаление СО2 из организма, то капнография в настоящее время является единственным эффективным монитором, позволяющим установить наличие вентиляции и газообмена.

Все вышеперечисленные потенциально фатальные осложнения могут случиться в любое время; они легко диагностируются при помощи капнографии, что подчеркивает важность этого вида мониторинга.

Падение ЕтСО2 до низких, но не нулевых значений

На рисунке показана типичная картина такого рода изменений капнограммы.

Медленно Нормальная скорость

Рис 3. Внезапное падение ЕтСО 2 до низкого уровня, но не до нуля . Встречается при неполном заборе анализируемого газа. Следует думать о частичной обструкции дыхательных путей или нарушении герметичности системы.

Нарушение капнограммы такого рода служит указанием на то, что по каким-то причинам газ не достигаетанализатора в течение всего выдоха. Выдыхаемый газ может просачиваться в атмосферу через, например, плохо раздутую манжетку эндотрахеальной трубки или плохо пригнанную маску. В этом случае полезно проверить давление в дыхательном контуре. Если давление во время ИВЛ остается невысоким – вероятно имеется утечка где-то в дыхательном контуре. Возможно также частичное рассоединение, когда часть дыхательного объема все же доставляется пациенту.

Если же давление в контуре высокое, то наиболее вероятна частичная обструкциядыхательной трубки, что снижает дыхательный объем, доставляемый в легкие.

Экспоненциальное снижение ЕтСО2

Экспоненциальное снижение ЕтСО2 в течение некоторого времени, напрмер в течение 10 – 15 дыхательных циклов, указывает на потенциально опасное нарушение деятельности сердечно-сосудистой или дыхательной системы. Нарушения такого рода должны быть скоррегированы немедленно во избежание серьезных осложнений.

Медленно Нормальная скорость

Рис.4 Экспоненциальное снижение ЕтСО 2 наблюдается при внезапных Нарушениях перфузии легких, как например при остановке сердца.

Физиологической основой изменений, показанных на рис.4 служит внезапное значительное увеличение вентиляции мертвого пространства, что приводит к резкому увеличению градиента парциального давления СО2 . нарушения, приводящие к такого рода нарушениям капнограммы, включают в себя, например, резкую гипотензию (массивная кровопотеря), остановка кровообращения с продолжающейся ИВЛ, эмболия легочной артерии.

Указанные нарушения носят катострофический характер и соответственно важна быстрая диагностика происшедшего. Аускультация (необходима для определения сердечных тонов), ЭКГ, измерение АД, пульс-оксиметрия – таковы немедленные диагностические мероприятия. Если тоны сердца при сутствуют , но АД на низком уровне – необходимо проверить явную или скрытую кровопотерю. Менее очевидная причина гипотензии – сдавление нижней полой веныретрактором или другим хирургическим инструментом.

Если тоны сердца выслушиваются, сдавление нижней полой вены и кровопотеря исключены в качестве причины гипотензии, следует исключить также эмболию легочной артерии.

Только после того, как исключены эти осложнения и состояние больного стабильно следует подумать о других, более безобидных причинах изменения капнограммы. Наиболее частой из таких причин является случайное незамеченное увеличение вентиляции.

Постоянно низкое значение ЕтСО 2 без выраженного плато

Иногда капнограмма представляет картину, представленную на рис.5 безо всяких нарушений дыхательного контура или состояния больного.

Медленно Нормальная скорость

Рис.5 Постоянно низкое значение ЕтСО 2 без выраженного плато чаще всего указывает на нарушение забора газа для анализа.

В таком случае ЕтСО 2 на капнограмме, конечно, не соответствует альвеолярному РАСО 2 . Отсутствие нормального альвеолярного плато означает, что либо не происходит полного выдоха перед началом следующего вдоха, либо выдыхаемый газ разводится газом, не содержащим СО 2 вследствие малого дыхательного объема, слишком высокой скорости забора газа для анализа или слишком высокого газотока в дыхательном контуре. Существует несколько приемов дифференциальной диагностики этих нарушений.

Неполный выдох можно подозревать при наличии аускультативных признаков бронхоконстрикции или скоплении секрета в бронхиальном дереве. При этом простая аспирация секрета может восстановить полный выдох, устранив обструкцию. Лечение бронхоспазма производится по обычным методикам.

Частичный перегиб эндотрахеальной трубки, перераздутие ее манжеты могут уменьшитьпросвет трубки настолько, что появится существенное препятствие вдоху со снижением его объема. Неудачные попытки аспирации через просвет трубки подтверждают этот диагноз.

При отсутствии признаков частичной обструкции дыхательных путей следует искать другое объяснение. У маленьких детей с небольшим дыхательным объемом забор газа для анализа может превышать газоток в конце выдоха. При этом происходит разведение анализируемого газа свежим газом из дыхательного контура. Снижение газотока в контуре или перемещение точки забора газа ближе к эндотрахеальной трубке восстанавливают плато капнограммы и повышают ЕтСО 2 до нормального уровня. У новорожденных зачастую просто невозможно провести эти приемы, тогда анестезиолог должен смириться с ошибкой капнограммы.

Постоянно низкое значение ЕтСО 2 с выраженным плато

В некоторых ситуациях капнограмма будет отражать постоянно низкое значение ЕтСО2 с выраженным плато, сопровождающимся увеличением артериально-альвеолярного градиента парциального давления СО 2 (рис.6).

Медленно Нормальная скорость

Рис.6 Постоянно низкое значение ЕтСО2 с выраженным альеолярным плато может быть признаком гипервентиляции или увеличенного мертвого пространства. Сравнение ЕтСО 2 и РаСО 2 позволяет различить эти два состояния.

Может сложиться впечатление, что это результат ошибки аппаратуры, что вполне возможно, особенно если калибровка и сервис проводились давно. Проверить работу аппарата можно определив свое собственное ЕтСО 2 . Если же прибор работает нормально, то такая форма кривой объясняется наличием большого физиологического мертвого пространства у больного. У взрослых причиной тому являются хронические обструктивные заболевания легких, у детей – бронхопульмонарная дисплазия. Кроме того, увеличение мертвого пространства может быть результатом умеренной гипоперфузии легочной артерии вследствие гипотонии. В этом случае коррекция гипотонии восстанавливает нормальную капнограмму.

Постоянное снижение ЕтСО 2

Когда капнограмма сохраняет свою нормальную форму, но наблюдается постоянное снижение ЕтСО 2 (рис.7), возможны несколько объяснений.

Медленно Нормальная скорость

Рис. 7 Постепенное снижение ЕтСО2 указывает либо на снижение продукции СО 2 , либо на снижение легочной перфузии.

Эти причины включают в себя снижение температуры тела, что обычно наблюдается при длительных операциях. Это сопровождается снижением метаболизма и продукции СО2 . Если при этом параметры ИВЛ остаются неизменными, то наблюдается постепенное снижение ЕтСО2 . такое снижение лучше заметно при низкой скорости записи капнограммы.

Более серьезной причиной такого типа нарушений капнограммы является постепенное снижение системной перфузии, связанное с кровопотерей, депрессией сердечно-сосудистой системы или комбинацией этих двух факторов. Со снижением системной перфузии снижается и легочная перфузия, а значит – увеличивается мертвое пространство, что сопровождается вышерассмотренными последствиями. Коррекция гипоперфузии разрешает проблему.

Чаще встречается обычная гипервентиляция, сопровождающаяся постепенным «вымыванием» СО 2 из организма с характерной картиной на к а нограмме.

Постепенное повышение ЕтСО 2

Постепенное повышение ЕтСО 2 с сохранением нормальной структуры капнограммы (рис.8) может быть связано с нарушениями герметичности дыхательного контура с последующей гиповентиляцией.

Медленно Нормальная скорость

Рис.8 Повышение ЕтСО 2 связано с гиповентиляцией, повышением продукции СО 2 или абсорбцией экзогенного СО 2 (лапароскопия).

Сюда же относятся такие факторы, как частичная обструкция дыхательных путей, повышение температуры тела (особенно при злокачественной гипертермии), абсорбция СО 2 при лапароскопии.

Небольшая утечка газа в системе ИВЛ, приводящая к снижению минутной вентиляции но с сохранением более-менее адекватного дыхательного объема, на капнограмме будет представленапостепенным повышением ЕтСО 2 вследствие гиповентиляции. Восстановление герметизации разрешает проблему.

Частичная обструкция дыхательных путей, достаточная, чтобы снизить эффективную вентиляцию, но не нарушающая выдох создает аналогичную картину на капнограмме.

Повышение температуры тела вследствие слишком энергичного согревания или развития сепсиса приводит к повышению продукции СО 2 , а соответственно и повышению ЕтСО 2 (при условии неизменной вентиляции). При очень быстром подъеме ЕтСО 2 следует иметь ввиду возможность развития синдрома злокачественной гипертермии.

Абсорбция СО 2 из экзогенных источников, как например из брюшной полости при лапароскопии, приводит к ситуации, аналогичной повышению продукции СО 2 . Этот эффект обычно очевиден и следует сразу за началом инсуффляции СО 2 в брюшную полость.

Внезапное повышение ЕтСО 2

Внезапное кратковременное повышение ЕтСО 2 (рис.9) может быть вызвано различными факторами, увеличивающими доставку СО 2 к легким.

Медленно Нормальная скорость

Рис.9 Внезапное, но кратковременное повышение ЕтСО 2 означает повышение доставки СО 2 к легким.

Наиболее частым объяснением подобному изменению капнограммы служит внутривенная инфузия бикарбоната натрия с соответствующим увеличением экскреции СО 2 легкими. Сюда же относятся снятие турникета с конечности, что открывает доступ крови, насыщенной СО 2 в системную циркуляцию. Подъем ЕтСО 2 после инфузии бикарбоната натрия обычно весьма кратковременен, в то время как аналогичный эффект после снятия турникета продолжается более длительное время. Ни одно из вышеперечисленных событий не представляет серьезной угрозы и не указывает на какие-либо значительные осложнения.

Внезапный подъем изолинии

Внезапный подъем изолинии на капнограмме приводит к повышению ЕтСО2 (рис.10) и указывает на загрязнение измерительной камеры прибора (слюна, слизь и так далее). Все, что нужно в этом случае – очистка камеры.

Медленно Нормальная скорость

Рис.10 Внезапный подъем изолинии на капнограмме обычно указывает на загрязнение измерительной камеры.

Постепенное повышение уровня ЕтСО 2 и подъем изолинии

Такой тип изменения капнограммы (рис.11) указывает на повторное использование уже отработанной газовой смеси, содержащей СО 2 .

Медленно Нормальная скорость

Рис.11 Постепенное повышение ЕтСО 2 вместе с уровнем изолинии предполагает повторное использование дыхательной смеси.

Значение ЕтСО 2 обычно повышается до тех пор, пока не установится новое равновесие между альвеолярным газом и газами артериальной крови.

Хотя этот феномен встречается довольно часто при использовании разных дыхательных систем, появление его при использовании закрытого дыхательного контура с абсорбером при ИВЛ является признаком серьезных нарушений в контуре. Наиболее часто встречается заедание клапана, что превращает однонаправленный газоток в маятникообразный. Другой часто встречающейся причиной такого нарушения капнограммы является истощение емкости абсорбера.

Неполный нервно-мышечный блок

На рис.12 показана типичная капнограмма при неполном нервно-мышечном блоке, когда появляются сокращения диафрагмы и газ, содержащий СО 2 попадает в анализатор.

Медленно Нормальная скорость

Рис.12 Подобная капнограмма указывает на неполный нервно-мышечный блок.

Так как диафрагма более устойчива к действию мышечных релаксантов, ее функция восстанавливается раньше функции скелетных мышц. Капнограмма в этом случае является удобным диагностическим инструментом, позволяющим грубо определить степень нервно-мышечного блока во время анестезии.

Кардиогенные осцилляции

Этот тип изменений капнограммы показан на рис.13. он вызван изменениями внутригрудного объема в соответствии с ударным объемом.

Медленно Нормальная скорость

Рис.13 . Кардиогенные осцилляции выглядят как зубцы в фазе выдоха.

Обычно кардиогенные осцилляции наблюдаются при относительно небольшом дыхательном объеме в сочетании с невысокой частотой дыхания. Осцилляции возникают в конечной части дыхательной фазы капнограммы во время выдоха, так как изменение объема сердца приводит к «выдоху» небольшого объема газа при каждом сердечном сокращении. Такой тип капинограммы является вариантом нормы.

Как видно из вышеприведенного обзора капнограмма служит ценным диагностическим инструментом, позволяющим не только мониторировать функции системы дыхания, но и диагностировать нарушения сердечно-сосудистой системы. Кроме того, капнограмма позволяет выявить нарушения в анестезиологическом оборудовании на раннем этапе, предупреждая тем самым возможность серьезных осложнений во время анестезии. Такие качества сделали капнографию абсолютно необходимой частью мониторинга в современной анестезиологии до такой степени, что ряд авторов считают капнографию более необходимой, чем пульсоксиметрию.

Исследование и оценка функционального состояния си-стем и органов проводится путём использования функциональных проб . Они могут быть одномомент-ными, двухмоментными или комбинированными.

Пробы проводят с целью оценки реакции организма на нагрузку в связи с тем, что данные, полученные в состоянии покоя, не всегда отражают резервные возможности функциональной си-стемы.

Оценку функционального состояния систем организма про-водят по следующим показателям:

• качество выполнения физической нагрузки ;
• процент учащения пульса, частота дыхания;
• время возвращения к исходному состоянию;
• максимальное и минимальное артериальное давление;
• время возвращения артериального давления к исходным данным;
• тип реакции (нормотоническая, гипертоническая, гипото-ническая, астеническая, дистоническая) по характеру кри-вых пульса, частоты дыхания и артериального давления.

При определении функциональных возможностей организ-ма необходимо учитывать все данные в комплексе, а не отдель-ные показатели (например, дыхания, пульса). Функциональные пробы с физическими нагрузками следует подбирать и при-менять в зависимости от индивидуального состояния здо-ровья и физической подготовленности .

Применение функциональных проб позволяет достаточно точно оценить функциональное состояние организма, трени-рованность и возможность использования оптимальных фи-зических нагрузок.

Показатели функционального состояния ЦНС весьма важ-ны при определении резервных возможностей занимающихся. Так как методика исследования высшей нервной системы с по-мощью электроэнцефалографии является сложной, трудоём-кой, требующей соответствующей аппаратуры, изыскание но-вых методических приёмов вполне оправданно. Для этой цели могут быть использованы, например, апробированные двига-тельные тесты.

Теппинг-тест

Функциональное состояние нервно-мышечной системы можно определить с помощью простой методики — выявле-ния максимальной частоты движений кисти (теппинг-теста). Для этого лист бумаги делят на 4 квадрата размером 6x10 см. Сидя за столом в течение 10 с с максимальной частотой ста-вят карандашом точки в одном квадрате. После паузы в 20 с руку переносят на следующий квадрат, продолжая выполнять движения с максимальной частотой. После заполнения всех квадратов работа прекращается. При подсчёте точек, чтобы не ошибиться, карандаш ведут от точки к точке, не отрывая его от бумаги. Нормальная максимальная частота движений кисти у тренированных молодых людей равна примерно 70 точкам за 10 с, что указывает на функциональную лабиль-ность (подвижность) нервной системы, хорошее функциональ-ное состояние двигательных центров ЦНС. Постепенно сни-жающаяся частота движений кисти указывает на недостаточ-ную функциональную устойчивость нервно-мышечного аппа-рата.

Проба Ромберга

Показателем функционального состояния нервно-мышечной системы может служить статическая устойчивость, которая вы-является с помощью пробы Ромберга. Она заключается в том, что человек встаёт в основную стойку: стопы сдвинуты, глаза закрыты, руки вытянуты вперёд, пальцы разведены (услож-нённый вариант — стопы находятся на одной линии). Опреде-ляется максимальное время устойчивости и наличие тремора кисти. Время устойчивости возрастает по мере улучшения функ-ционального состояния нервно-мышечной системы.

В процессе тренировки происходят изменения в характере дыхания. Объективным показателем функционального состояния дыхательной системы является частота дыхания. Частота дыхания опреде-ляется количеством вдохов за 60 с. Для её определения надо положить руку на грудную клетку и подсчитать число вдохов за 10 с, после чего произвести пересчёт на число вдохов за 60 с. В покое частота дыхания у нетренированного молодого челове-ка составляет 10-18 вдохов/мин. У тренированного спортсме-на этот показатель уменьшается до 6-10 вдохов/мин.

Во время мышечной деятельности увеличиваются как ча-стота, так и глубина дыхания. О резервных возможностях ды-хательной системы свидетельствует тот факт, что если в покое количество воздуха, проходящего через лёгкие в минуту, со-ставляет 5-6 л, то при выполнении таких спортивных нагру-зок, как бег, ходьба на лыжах, плавание, оно повышается до 120-140 л.

Ниже приведены тест на оценку функциональной работоспособности дыхательной системы: пробы Штанге и Генча. Следует иметь в виду, что при выполнении данных тестов большую роль играет волевой фактор. Материал с сайта

Проба Штанге

Простым способом оценки работоспособности дыхательной системы является проба Штанге — задержка дыхания на вдо-хе. Хорошо подготовленные спортсмены задерживают дыха-ние на 60-120 с. Задержка дыхания резко сокращается при неадекватных нагрузках, перетренировке, переутомлении.

Проба Генча

Для этих же целей можно использовать задержку дыхания на выдохе — пробу Генча. По мере тренированности время за-держки дыхания увеличивается. Задержка дыхания на выдохе на 60-90 с — показатель хорошей тренированности организ-ма. При переутомлении этот показатель резко уменьшается.

Цель работы: Оценить функциональные возможности дыхательной системы с помощью ряда физиологических проб: проба Розенталя, проба с дозированной физической нагрузкой, пробы с задержкой дыхания (Штанге и Генче), комбинированная проба Саабразе.

Функциональными методами исследования называют группу специальных методов, используемых для оценки функционального состояния организма. Использование этих методов в различных сочетаниях лежит в основе функциональной диагностики, сущность которой заключается в изучении реакции организма на какое-либо дозированное воздействие. Характер наблюдаемых изменений конкретной функции после нагрузки сопоставляется с её значением в покое.

В физиологии труда, спорта и в функциональной диагностике используются понятия "функциональная способность" и "функциональная возможность". Чем выше функциональные возможности, тем потенциально больше функциональные способности. Функциональная способность проявляется в процессе физической деятельности и поддаётся тренировке.

Задание 1. Проба Розенталя.

Оборудование: сухой спирометр, спирт, вата.

Проведение пробы Розенталя сводится к пятикратному последовательному измерению ЖЕЛ с 15-секундными интервалами. У здоровых людей величина ЖЕЛ в пробах или не изменяется или даже нарастает. В случаях заболевания дыхательного аппарата или системы кровообращения, а также у спортсменов при переутомлении, перенапряжениях или перетренировках результаты повторных измерений ЖЕЛ снижаются, что является отражением процессов утомления в дыхательных мышцах и снижения уровня функциональных возможностей нервной системы.

Задание 2. Проба с дозированной физической нагрузкой.

Оборудование: то же.

Определение величины ЖЕЛ после, дозированной физической нагрузки позволяет косвенно оценить состояние лёгочного кровообращения. Его нарушение может происходить, например, при повышении давления в сосудах малого круга кровообращения, в результате чего снижается ёмкость альвеол и как следствие - ЖЕЛ. Определите исходное значение ЖЕЛ (2-3 измерения, среднее арифметическое из полученных результатов будет характеризовать исходное ЖЕЛ), затем выполните 15 приседаний за 30 сек. и вновь определите ЖЕЛ. У здоровых людей под влиянием физической нагрузки ЖЕЛ снижается не более чем на 15 % от исходных значений. Более значительное снижение ЖЕЛ указывает не недостаточность лёгочного кровообращения.

Задание 3. Пробы с задержкой дыхания.

Дыхательные пробы с задержкой дыхания на вдохе и выдохе позволяют судить о чувствительности организма к артериальной гипоксемии (снижение количества связанного кровью кислорода) и гиперкапнии (повышенное напряжение углекислого газа в крови и тканях организма).

Человек может произвольно задерживать дыхание, регулировать частоту и глубину дыхания. Однако задержка дыхания не может быть слишком длительной, так как в крови человека, задержавшего дыхание, накапливается углекислый газ, а когда его концентрация достигает сверхпорогового уровня, возбуждается дыхательный центр и дыхание возобновляется помимо воли человека. Так как возбудимость дыхательного центра у разных людей различна, то и длительность произвольно задержки дыхания у них оказывается разной. Можно повысить время задержки дыхания предварительной гипервентиляцией лёгких (несколько частых и глубоких вдохов и выдохов в течение 20-30 секунд). Во время вентиляции лёгких с максимальной частотой и глубиной углекислый газ "вымывается" из крови и время его накопления до уровня, возбуждающего дыхательный центр, увеличивается. Чувствительность дыхательного центра к гиперкапнии также снижается в процессе тренировок.

Оборудование: зажим для носа, секундомер.

Проба Штанге. Подсчитайте исходный пульс, задержите дыхание на максимальном вдохе после предварительных трёх циклов дыхания, совершённых на 3/4 глубины полного вдоха и выдоха. На время задержки дыхания нос зажать зажимом или пальцами. Запишите время задержки дыхания и посчитайте пульс сразу после возобновления дыхания. Запишите в протокол время задержки дыхания и показатель реакции:

Оценка полученных данных:

менее 39 сек – неудовлетворительно;

40 - 49 сек - удовлетворительно;

свыше 50 сек – хорошо.

Проба Генче. (Задержка дыхания на выдохе). Подсчитайте исходный пульс, сделайте задержку дыхания на выдохе после предварительных трёх глубоких дыхательных движений. Измерьте ЧСС после задержки, рассчитайте ПР.

Оценка полученных данных:

менее 34 сек – неудовлетворительно;

35 - 39 сек – удовлетворительно;

свыше 43 сек – хорошо.

Показатель реакции ПР у здоровых людей не должен превышать 1,2.

Проба на время максимальной задержки дыхания в покое и после дозированной нагрузки (проба Саабразе)

Задержите дыхание на спокойном вдохе на возможно больший срок. Время задержки зафиксируйте и внесите в таблицу 1.

Показатели пробы Саабразе

Затем сделайте15 приседаний за 30 секунд. После этой нагрузки необходимо сесть и тут же вновь задержать дыхание на вдохе, не дожидаясь пока оно успокоится. Время задержки дыхания после нагрузки внесите в таблицу. Найдите разницу и рассчитайте отношение разницы к максимальной задержке дыхания в покое в % по формуле:

а – максимальная задержка дыхания в покое;

б – максимальная задержка дыхания после нагрузки.

У нетренированных людей при физической нагрузке в работу включаются дополнительные мышечные группы, а процессы тканевого дыхания не экономны, углекислый газ в их организме накапливается быстрее. Поэтому и задержка дыхания им удается на меньшее время. Это приводит к значительному расхождению между первым и вторым результатом. Снижение времени задержки на 25% и меньше считается хорошим показателем, на 25-50% - удовлетворительным, а более чем на 50% - плохим.

Оформление результата работы: Результаты обследования функционального состояния дыхания по всем показателям занесите в таблицу и сделайте оценку их в покое и после физической нагрузки.

Существуют ситуации, при которых требование к миокардиальному кровотоку возрастает без усиления работы сердца, а ишемия миокарда наступает при количественно достаточном коронарном кровотоке. Это наблюдается при недостаточном насыщении кислородом артериальной крови. Гипоксемические пробы создают искусственное уменьшение парциальной доли кислорода во вдыхаемом воздухе. Недостаток кислорода при наличии коронарной патологии способствует развитию ишемии миокарда.
При проведении гипоксемической пробы увеличение частоты сердечных сокращений происходит параллельно снижению содержания кислорода в организме.
При проведении гипоксемических проб лучше иметь оксигемометр или оксигемограф. Все виды проб этой группы проводятся под контролем ЭКГ и артериального давления. Существуют различные методы достижения гипоксемии.

Дыхание в замкнутое пространство, или методика возвратного дыхания. Метод позволяет достичь быстрого падения напряжения кислорода в крови вследствие прогрессирующего уменьшения количества кислорода в воздухе, который вдыхается, достигающем иногда 5 %. Поэтому содержание кислорода в воздухе к концу исследования резко снижается и не поддается учету. Проба не стандартизирована.

Дыхание газовой смесью со сниженным содержанием кислорода. Больной дышит смесью кислорода с азотом. ЭКГ регистрируют с двухминутными интервалами в течение 20 мин.

Проведение пробы в барокамере при постепенно нарастающем снижении атмосферного давления соответствует уменьшению содержания кислорода во вдыхаемом воздухе. Насыщение кислородом артериальной крови при этом контролируется. Снижение насыщения кислородом Допускается до 65 %. Проба проводится под контролем ЭКГ.

{module директ4}

Оценка результатов производится по общепринятым критериям. Следует отметить, что явной корреляции между болевым приступом в области сердца и электрокардиографическими изменениями при гипоксемической пробе установить не удается.

Проба Вальсальвы. Суть пробы заключается в изучении реакции сердечно-сосудистой системы в ответ на контролируемую продолжительную задержку дыхания на выдохе. Задержка дыхания на выдохе создает неблагоприятную ситуацию с насыщением кислородом тканей, особенно у больных ИБС с выраженной коронарной недостаточностью. Наряду с кислородным голоданием тканей, при задержке дыхания на выдохе изменяется положение электрической оси сердца - она приближается к вертикальному. Все это находит объективное электрокардиографическое подтверждение.
Проба Вальсальвы проводится в положении обследуемого сидя либо лежа на спине и состоит в следующем: больного просят натужиться в течение некоторого времени. Для стандартизации этой пробы пациент дует через мундштук с манометром до тех пор, пока давление не достигнет уровня 40 мм рт. ст. Проба продолжается в течение 15 с, и все это время измеряется частота сердечных сокращений.
Проба Вальсальвы проводится при дифференциальной диагностике и уточнении степени тяжести ИБС у больных с установленным диагнозом. Противопоказаний к ней практически не существует.
Развитие приступа стенокардии, появление ишемических изменений на ЭКГ подтверждают диагноз ИБС и свидетельствуют о стенозирующем характере поражения коронарных артерий.

Проба с гипервентиляцией. Гипервентиляция легких у больных ИБС способствует уменьшению коронарного кровотока вследствие сужения кровеносных сосудов и повышения сродства кислорода к крови. Проба проводится с целью разграничения изменений ЭКГ, связанных с самой нагрузкой, и изменений реполяризации, вызванных гипервентиляцией легких. Проба показана больным с подозрением на спонтанную стенокардию.
Проба выполняется рано утром в положении пациента лежа, натощак, на фоне отмены антиангинальных препаратов и состоит в выполнении испытуемым интенсивных и глубоких дыхательных движений с частотой 30 в минуту в течение 5 мин - до появления ощущения небольшого головокружения.
При появлении изменений на ЭКГ проба считается положительной.
Чувствительность пробы у больных ИБС со спонтанной стенокардией ниже чувствительности велоэргометрической пробы и суточного мониторирования ЭКГ.