ПНЕВМОТАХОГРАФИЯ
Пневмотахография (греч. pneuma воздух + тахография) — метод исследования механики дыхания, основанный на записи скорости движения и объема вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Запись, получаемая при этом, называется пневмотахограммой. Использование Пневмотахографии в физиологии началось после изобретения Флейшем (А. Fleisch, 1925) пневмотахографа и создания Неергардом и Вирцем (К. Neergaard, К. Wirz, 1927) пневмотахографической методики. Пневмотахограф является частью ряда современных приборов и аппаратов, используемых для диагностики (респираторов, общего плетизмографа и др.). Самостоятельное применение с целью измерения сопротивления дыхательных путей Пневмотахография находит гл. обр. в физиологии.
Значение исследования механики дыхания состоит в том, что при многих заболеваниях легких наблюдается увеличение сопротивления дыхательных путей и изменение эластических свойств легких. Затраты на работу дыхания у таких больных даже в покое значительно выше, чем у здоровых людей. При увеличении минутного объема дыхания затраты на работу дыхания у больных увеличиваются значительно быстрее, что ограничивает возможность дальнейшего роста минутного объема дыхания (см. Дыхательная недостаточность).
Пневмотахографы работают по открытой системе, т. е. при вдыхании пациентом окружающего воздуха. Наиболее простые пневмотахографы состоят из преобразователя расхода воздуха в электрический сигнал и регртстратора. С их помощью определяют объемную скорость движения воздуха при спокойном и форсированном дыхании, частоту дыхания, длительность вдоха и выдоха. Преобразователи могут быть термоанемометрическими или акустическими. Существуют также преобразователи, работающие по перепаду давления (с сужающим устройством, с сопротивлением вязкостного трения) и др. Наиболее широко распространены преобразователи с сопротивлением вязкостного трения и элементами отбора давлений на участке ламинарного течения, которые обеспечивают прямую пропорциональную зависимость разницы давлений (перепада давления) от расхода воздуха, проходящего через сопротивление. Большинство пневмотахографов снабжено интегратором, позволяющим одновременно с пневмотахограммой записывать спирограмму (см. Спирография), устройствами для вычисления параметров пневмотахограммы и спирограммы и устройствами, преобразующими результаты измерений в цифры на световом индикаторе, на экране и т. д. На пневмотахограмме, кроме названных ранее параметров механики дыхания, определяют также растяжимость легких, работу дыхания и др. Растяжимость легких в норме составляет 0,15— 0,35 л/см вод. ст., при заболеваниях легких, напр, при фиброзе, она значительно меньше и может составлять 1/20 нормального значения. Работа дыхания в условиях покоя у здорового человека не превышает 0,5 кгм/мин, у больных с высоким сопротивлением дыхательных путей она может достигать 2—3 кгм/мин и более.
Некоторые типы пневмотахографов снабжены устройствами для регистрации и измерения альвеолярного и транспульмонального давления, устройствами для регистрации кривых объем — давление и объем — поток, а также таких параметров механики дыхания, как сопротивление воздушному потоку при дыхании, работа дыхания и т. д.
Пневмотахография при искусственной вентиляции легких помогает (вручную или автоматически) обеспечить физиологичный для больного режим дыхания.
Рис. 1. Пневмотахограммы при форсированном выдохе: а — здорового человека; б — больного бронхиальной астмой в период обострения, в — в период ремиссии; V — объемная скорость воздушного потока, t — время.
Максимальная объемная скорость воздуха при форсированном выдохе у взрослых составляет 4—8 л/сек, может достигать 12 л/сек, у больных с нарушениями бронхиальной проходимости она снижается и в тяжелых случаях может быть менее 1 л/сек. У здоровых людей наибольшее значение объемной скорости при форсированном выдохе наблюдается в среднем через 0,1 сек. после начала выдоха, а затем скорость постепенно уменьшается. У больных наибольшее значение скорости при форсированном выдохе достигается так же быстро, как и у здоровых (рис. 1), но затем резко падает, и выдох продолжается при пониженной скорости.
Большую информативность дает такой параметр, как сопротивление воздухоносных путей, особенно при обследовании больных с бронхиальными стенозами. В норме сопротивление воздухоносных путей от 2 до 8 см вод. ст./л/сек. У больных астмой во время приступа оно может достигать значений 28 см вод. ст./л/сек и выше.
Большинство зарубежных фирм для П. применяют так наз. трубку Флейша, представляющую собой дыхательную трубку с размещенным в ней сопротивлением в виде каналов, параллельных оси трубки, образованных наложенными друг на друга спирально свернутыми металлическими лентами (плоской и гофрированной). Внешние каналы в сечениях, расположенных перпендикулярно оси трубки, через отдельные отверстия и камеры (коллекторы) соединяются с преобразователем, напр, с преобразователем перепада давления в электрический сигнал. Трубка Флейша имеет недостатки: она легко засоряется, а санобработка ее затруднена, в процессе работы требует подогрева (для предотвращения образования конденсата), из-за отбора давлений только от внешних каналов на показания П. влияют местные возмущения потока.
В СССР вместо трубки Флейша И. С. Мироновой предложен преобразователь расхода с сопротивлением в виде трубки с плоскопараллельными каналами и элементами отбора давлений от каждого канала через щели (отверстия) и коллекторы. Большая площадь сечения плоских каналов, чем каналов в трубке Флейша, при той же их высоте обеспечивает меньшую степень засорения при эксплуатации и лучшие условия для санобработки, не требует подогрева; отбор давлений от каждого канала исключает влияние местных возмущений потока на показания П.
С целью измерения альвеолярного давления применяют устройство для кратковременного (в пределах 0,1 — 0,2 сек.) с частотой 1—2 гц перекрытия потока между пациентом и сопротивлением с помощью, напр., заслонки и электроманометра, соединенного с дыхательной трубкой на участке между пациентом и сопротивлением. Запись кривых объем — давление и объем — поток производится с помощью осциллографа или двухкоординатного самописца.
В СССР выпускается пневмотахограф с интегратором. Диапазоны измерений объемного расхода 0—3, 0—6 и 0—12 л/сек; объема 0—1 и 0—5 л; альвеолярного давления О— 100 мм вод. ст.; транспульмонального давления от —700 до —300 мм вод. ст.; минутного объема дыхания от 6 до 150 л/мин. Сопротивление воздушному потоку при расходе 60 л/мин — не более 5 мм вод. ст.
Рис. 2. Схема работы пневмотахографа с прерывателем потока: а — принципиальная схема пиевмотахографа с прерывающим устройством; 1 — загубник, 2 — заслонка, 3 — пневмотахографическая трубка, 4 — преобразователь перепада давления, 5 — регистрирующее устройство, 6 — преобразователь; б — фрагмент пневмотахограммы: P1 — величина давления, необходимая для преодоления аэродинамического сопротивления дыхательной трубки, РА — величина альвеолярного давления, V — объемная скорость воздушного потока.
Существуют две группы пневмотахографических методик, позволяющих измерить сопротивление дыхательных путей при самостоятельном дыхании: прерывание воздушного потока и форсированные осцилляции. По одной из них (рис. 2) испытуемый дышит через пневмотахограф. Дифференциальный манометр регистрирует пневмотахограмму. С помощью специальной заслонки воздушный поток периодически перекрывают на 0,1—0,2 сек. В момент перекрытия Происходит выравниваняе давления в альвеолах и трубке. На записываемой пневмотахограмме выбросы соответствуют величине альвеолярного давления. Величина аэродинамического сопротивления (R) вычисляется по формуле:
R = (PA — P1)/V ,
где PA — величина альвеолярного давления, P1 — давление, необходимое для преодоления сопротивления, V — объемная скорость воздушного потока при дыхании.
Метод форсированных осцилляций предусматривает создание низкоамплитудных пульсаций давления в пневмотахографической трубке с частотой ок. 10 гц. Недостаток этих методов — зависимость получаемого результата от времени выравнивания давления, времени перекрытия и частоты осцилляций; с увеличением сопротивления дыхательных путей увеличивается время выравнивания давления, что требует удлинить перекрытие и уменьшить частоту осцилляции, но при этом возрастают погрешности. Более точные результаты дает общая плетизмография (см.).
При экспресс-диагностике для измерения максимальной скорости форсированного выдоха (вдоха) применяют пневмотахометры, содержащие, напр., преобразователь расхода воздуха в перепад давления и механический или дифференциальный манометр. Такие пневмотахометры имеют электрический выход на регистрирующее устройство для записи пневмотахограммы.
Библиография: Зильбер А. П. Клиническая физиология для анестезиолога, с. 13, М., 1977; Комро Дж. Г. и др. Легкие, пер. с англ., М., 1961; Миронова И. С. Погрешности преобразователей расхода воздуха, связанные с точностью их изготовления, Мед. техника, № 3, с. 17, 1976; Навратил М., Кадлец К. и Даум С. Патофизиология дыхания, пер. с чешек., М.— Прага, 1967; Соmrоe J. H. Physiology of respiration, Chicago, 1975.
M. И. Анохин; И. С. Миронова (техн.).