Vyšetření respiračních funkcí - Ústav patologické fyziologie

1
Vyšetření respiračních funkcí
1.
2.
3.
4.
Ventilace a mechanika dýchání
Difúze
Perfúze
Regulace ventilace – metabolická odezva, ASTRUP
Klidové
Zátěžové - farmakodynamické testy (bronchodilatační,
bronchokonstrikční)
- spiroergometrie
Kdy: -plicní onemocnění, před chirurgickým výkonem, posudkové účely
(objektivizace dušnosti)
1. VENTILACE A MECHANIKA DÝCHÁNÍ
Poruchy mechaniky dýchání
A) Plicní
- difuzní změny elasticity (plicní fibrózy, emfyzém, cystická
degenerace
- ohraničené změny elasticity (jizevnaté plicní procesy
specifické i nespecifické, bulosní emfyzém, bronchiektázie,
silikózy, psedotumory)
- edém plic
- úbytek plicného parenchymu (svráštivé plicní procesy,
pneumotorax, stavy po lobektomii)
- onemocnění viscerální pleury
- zúžení a defromace dýchacích cest
B) Mimoplicní
- porušení kostry hrudníku (vazů, kloubů, deformity hrudní
páteře – m. Bechtěrev, resekce)
- špatná funkce dýchacích svalů (centrální porucha, zvýšený
tonus respiračních svalů)
- onemocnění parietální pleury
Příčiny a důsledky nestejnoměrné ventilace
A) nestejnoměrné působení sil při vdechu a výdechu
vydatnější alveolární ventilace neporušeného křídla
při výdechu- tlak v plíci zdravé stoupá – přesun z jednoho křídla do
druhého – kyvadlová ventilace
(fibrothorax, torakoplastika, obrna bránice)
Z. Humlová – Ústav patologické fyziologie 1.LFUK – zimní semestr 2003/2004
2
B) rozdílná poddajnost různých částí plic
(fibrozní změny poddajnost snižují, emfyzematózní zvyšují)
C) bronchiální obstrukce
porucha ventilace a perfúze současně – nedochází ke zhoršení
saturačních parametrů v krvi
Statické ukazatele – plicní objemy a kapacity
TLC – totální kapacita plic (VC+RV) – 6700 ml
RV – reziduální objem – 1700 ml
VC – vitální kapacita plic – 5000 ml
FRC – funkční reziduální kapacita (ERV+RV) – 2900 ml
IC – inspirační kapacita – (IRV+VT) - 3800 ml
ERV – expirační rezervní objem –1200 ml
IRV – inspirační rezervní objme – 3300 ml
VT – objem jednoho klidného vdechu – 500 ml
Dynamické ukazatele
d.f. - dechová frekvence (f/min)
MV - minutová ventilace (objem/min) v klidu 6-8 l/min
FVC - usilovná vitální kapacita
ž: [21.7 – (0.101 x věk)] x výška (cm) = ml)
m: [27.63 – (0.112 x věk)] x výška (cm) = (ml)
FEV1 - jednosekundová vitální kapacita
- objektivní hodnocení klinického stavu pacientů s obstrukčními plicními
poruchami
- posouzení odpovědi pacienta na léčbu
- prognostický parametr – FEV1 > 1 l (5-leté přežívání méně než 50%)
FEF25-75% - abnormální dříve než FEV1 u obstrukční poruchy (fyziol: 2 – 4
l/sec.)
PEFR - vrcholová výdechová rychlost (Peak expiratory flow rate)
- Wrightův peak flow meter – přenosný screeningový přístroj
- opakované měření objektivizace změn dynamického odporu dýchacích
cest
MVV (Vmax) - maximální minutová ventilace (Maximal voluntary
ventilation)
- měří se maximální úsilí 10 – 30 sekund frekvencí 10-30 d/min, přepočet
na 1 min.
- > 40 l/min
Dechová rezerva - minutová klidová ventilace / MVV
- > 1 : 5, 1 : 2 klidová dušnost
Apnoická pauza – na konci vdechu 50-80 s, na konci výdechu 30-40 s
Z. Humlová – Ústav patologické fyziologie 1.LFUK – zimní semestr 2003/2004
3
Metody:
A. Spirometrie-měření ventilačních plicních objemů
Spirografie-graf. záznam
Určujeme: VT, f, YT – minutová ventilace, spotřeba O2 za čas, VC, VC
exsp., VC insp., FVC, FEV1, FEF 25-75, MMEF 25-75
Rozlišujeme:
1. Obstrukční ventilační poruchu (CHOPN, astma, emfyzem)
FEV1%VC (index Tiffeneau)
FVC nad 80%, FEV1 pod 80%
Lehká: FEV1 80-60%
Střední: FEV1 60-40%
Těžká: FEV1 pod 40%
2. Restrikční ventilační poruchu
FVC pod 80%, FEV1 nad 80%
Lehká: FVC 80-60%
Střední: FVC 60-40%
Těžká: FVC pod 40%
3. Smíšená
FVC pod 80%, FEV1 pod 80%
-
FEV1%VC pod 75% u osob do 50 let, pod 70% u starších
malé cesty – snížení FEF 25-75, jejich pokles pod 60% již v době, kdy
normální FEV1, FVC
air trapping – retence vzduchu v důsledkuý kolapsu malých dýchacích
cest při snížené elastanci
B. Měření vrcholové výdechové rychlosti
PEF- peak expiratory flow
- l/s
- hrubá orientace o stupni bronchiální obstrukce
C. Měření RV, TLC
Metoda diluční:
- inhalce inertního plynu, např. helia o určité koncentraci
- plíce a dýchací cesty vyšetřovaného tvoří s rezervoárem helia
uzavřený okruh
- objem rezervoáru je přesně změřen – pacient dýchá tak dlouho, až se
koncentrace He v rezervoáru dále nemění, a ta je pak změřena
Z. Humlová – Ústav patologické fyziologie 1.LFUK – zimní semestr 2003/2004
4
FRC= (a-b) x V
b
a- koncentrace helia na začátku
b-koncentrace na konci
V-objem rezervoáru
RV=FRC-ERV-anatomický mrtvý prostor (cca 140 ml)
Metoda vyplavovací:
- vdechování čistého O2 po určitou krátkou dobu a vydechování
vzduchu z plic do vaku
- postupně sledujeme klesající koncentraci dusíku ve vydechovaném
vzduchu až k jeho vymizení ze vzduchu vydechovém z plic
- z objemu vaku a ze zjištěné koncentrace dusíku v něm můžeme při
znalosti objemových procent dusíku ve vzduchu stanovit FRC a z ní
vypočítat RV
D. Celotělová pletysmografie
- založena na principu Boylova-Mariottova zákonu: p x V=konst.
- Při vyšetření sedí vyšetřovaná osoba ve vzduchotěsné kabině a na
oscilografu umístěném venku jsou zaznamenávány jednak změny
tlaku v atmosféře kabiny, jednak změna tlaku v ústech vyšetřované
osoby.
- Na konci normálního exspiria, kdy tlak alveolární se vyrovná s tlakem
atmosféry kabiny, uzavře operátor cestu vzdušného proudu a vyzve
vyšetřovaného, aby se pokusil o 1-2 vdechy při uzavřené záklopce.
- Takto uměle vyvolaný podtlak povede k příslušné změně objemu
plynz v plicích a projeví se na změněn tlaku v atmosféře kabiny.
- Obě tlakové hodnoty (v ústech a kabině) se současně registrují na
souřadnicový systém oscilografu vytvoří se smyčka o určitém sklonu.
- ZJISTÍME:veškerý objem plynu obsažený v plicích (i nepřístupný
ventilaci + buly + cysty), odpor dýchacích cest Raw, elastanci,
compliance, dechovou práci
E. Compliance
- změna objemu vzduchu v plicích při změně intrapleurálního tlaku o 1
cm vodního sloupce
- je určena pro měření plicní poddajnosti a dechové práce, pro nutnost
zavádět ezofageální sondy je nepopulární, spočívá v měření změn
objemů dýchaného vzduchu proti pleurálnímu tlaku v jícnu
- zvýšená u emfyzému, snížená u fibrotických onem.
- Statická poddajnost-měření při pomalém nádechu a výdechu celé VC.
- Dynamická-při klidném dýchání, ovlivněna obstrukcí dýchacích cest
Z. Humlová – Ústav patologické fyziologie 1.LFUK – zimní semestr 2003/2004
5
F. Uzávěrová metoda
- určena k měření odporu kladeného vzduchu v dýchacích cestách
- spočívá v opakovaném, asi 0,2 s trvajícím přerušení možnosti
výdechu
- při otevřených dých. Cestách se měří průtoková rychlost a při uzávěru
tlak v ústech, který se rovná tlaku v plicních alveolech
G. Oscilační metoda
- určena k měření změn průsvitu dýchacích cest, poskytuje zároveň
informaci o plicní elasticitě
- Princip: dýchání vzduchu akusticky rozkmitaného a měření útlumu
oscilací a jejich fázového posunu v dýchacích cestách v porovnání se
srovnávacím odporem, následně matematické zpracování
H. Smyčka průtok-objem
- zdůrazňuje význam průtokové rychlosti, na ose X objem, na ose Y
průtoková rychlost
- průkaz kolapsibility malých dýchacích cest
CH. Distribuce vzduchu v plicích
133
- izotopové metody
Xe
- sledování vyplavování dusíku kyslíkem z plic
- vyšetřovaný nadechuje 100% kyslík a ve vydechovaném vzduchu se
rychlým analyzátorem sleduje postupné vyplavování dusíku z plic
- zdravý – do 7 min klesne dusík pod 2,5%, porucha – déle jak 7 min
- výdej CO2
I. Alveolární ventilace a mrtvý prostor
- třetina anatomiácký- tracheobronchiální strom
- dvě třetiny alveoly
- Alveolární hypoventilace- snížená saturace krve kyslíkem, zvýšený
pCO2, pokles pH-obstrukce i restrikce, únava svalů, snížená citlivost
dechového centra, poruchy nervových drah, onem. Páteře, hrudní
stěny, pleury, plic
- Alveolární hyperventilace- velká difuzibilita CO2, nárůst pH-zvýšená
dráždivost dechového centra, Kussmaulovo dýchání, tetanie,
provokace epilepsie
Z. Humlová – Ústav patologické fyziologie 1.LFUK – zimní semestr 2003/2004
6
2. DIFÚZE
- tlakový gradient umožňuje, aby O2 z alveolárního prostoru difundoval
do kapilární krve plic a CO2 opačným směrem
- O2 difunduje z alveolu-přes alveolární membránu-intersticiální tekutinu
plic-kapilární
membránu-krevní
plazmu-membránu
erytrocytu,
nitrobuněčnou tekutinu erytrocytu k molekule Hgb-chemická reakce
- Difuse závisí: na kvalitě alveolokapilární membrány, na ploše, na
vzdálenosti
- DLCO - difusní plicní kapacita - množství plynu, které přejde přes
alveolokapilární membránu v závislosti na velikosti molekuly, na
parciálním tlaku před a za membránou, kvalitě,čase
- Používá se CO, CO2, O2, N2O
Difusní kapacita plic pro CO nebo O2 (DLCO; DLO2 = 1.23 x DLCO)
- Příčiny snížení: a/ Ztluštění alveolokapilární membrány (fibroza)
b/ Destrukce alveolární membrány (emfyzém)
Limitující
faktory
Transport plynů
Alveolokap.
membrána
Objem krve a
Hgb
Cirkulace
O2
+
CO2
-
CO
+
N2O
-
+
+
+
-
+
+
-
+
3. PERFÚZE
- Perfuzní
scintigrafie – radioaktivní partikule aplikované i.v.
(denaturovaný albumin 99mTc) embolizují plicní kapilární řečiště,
gamakamerou se hodnotí radioaktivita nad plícemi v různých
projekcích
133
- Funkční dynamická scintigrafie Xe
- poměr ventilace x perfúze –snížený u emfyzému, astmatu, atelektázy
- zvýšený u plicní embolie
- Angiografie – katetr do a. pulmonalis, nástřik kontrastní látkou
(hemoptýza, plicní embolie, a-v zkraty)
- Katetrizace – plicní hypertenze
Z. Humlová – Ústav patologické fyziologie 1.LFUK – zimní semestr 2003/2004
7
4.REGULACE VENTILACE A METABOLICKÁ ODEZVA
ABR
Vyšetření krevních plynů (Astrup)
pH
paO2
PaCO2
BE
BBS
Standartní bikarbonáty
Aktuální bikarbonáty
Totální CO2
Saturace hemoglobinu O2
7,36-7,44
9,9-14,4 kPa
4,8-5,9 kPa
±2 mmol/l
48 ±2 mmol/l
24 mmol/l
24 mmol/l
Muži: 23-27 mmol/l
Ženy: 21-25 mmol/l
97%
Dodávka a spotřeba kyslíku
•
•
•
•
paO2
hemoglobin
cirkulace
využití v tkání (paO2 – pvO2, tj. AV diference)
= Hb (g/l) × SV (l/min) × AV diference O2
A = paO2
V = pvO2
paO2 závisí na
- pATMO2,
- plicních funkcích (ventilace, difuze, perfuze)
- event. příměsi neokysl. krve (pravolevý zkrat)
Nedostatek kyslíku – hypoxie
Nedostatek kyslíku v krvi (nízký pO2 v arteriální krvi - paO2) - hypoxémie
Oxid uhličitý (CO2)
jeho množství v krvi souvisí především s mírou ventilace
Vyšetření hypoxémie
Běžnou regulaci zabezpečuje oxid uhličitý
Z. Humlová – Ústav patologické fyziologie 1.LFUK – zimní semestr 2003/2004
8
- Centra reagující na hypoxémii – stimuluje dýchání
- Při chronické hypokapnii se snižuje citlivost na CO2
Praktické důsledky
Pacient s kombinací hyperkapnie a hypoxémie (např. těžší obstr.
choroba)
dýchání reguluje hypoxémie
dýchání čistého kyslíku může utlumit dech. centra a vést k vzestupu
hyperkapnie
- v dýchací směsi je oxid uhličitý
Samotná hypoxémie (např. fibróza, ale i lehčí astmat. záchvat) stimuluje
dýchání, dochází k hyperventilaci a hypokapnii
Hyperventilace je uskutečňována svaly – vyžadují kyslík
dochází k jejich únavě – projeví se postupnou „normalizací“ a dalším
vzestupem CO2
- může být indikací k podpůrnému dýchání
5. DALŠÍ METODY
Endoskopická vyšetření plic
1. Bronchoskopické vyšetření
- Fibroskopie
Bronchiolo alveolární laváž (BAL) – 150-500 mL
fyziologického roztoku
- cytologické a mikrobiologické
vyš.
transbronchiální plicní biopsie
2. Mediastinoskopie
3. Thorakoskopie
Zobrazovací metody
1. RTG
Skiagram
Abreogram
Tomogram
CT, HRCT
- pneumonie, atelektáza, pneumothorax, pneumomediastinum,
emfyzém, cystická fibroza, tumory
- perkutánní plicní biopsie
Z. Humlová – Ústav patologické fyziologie 1.LFUK – zimní semestr 2003/2004
9
2. Radioizotopová
Inhalační scintigrafie – inhalace radioaktivního aerosolu
v uzavřeném systému, vyšetření s odstupem několika hodin
umožní posoudit mukociliární clearenci
Galliový scan – 67Gallium - kumulace v tkáni poškozené zánětem
Měření epiteliální plicní permeability – chelít DTPA
(diethyletriaminopentaoctová kyselina ve formě aerosolu) přes
plicní epitel do plicních kapilár za 45-50 min, u fibrozy 20 min.
3. Ultrasonografie
– posuzování pleurálních procesů
– perkutánní plicní biopsie
4. NMR
Laboratorní vyšetření
1. alfa1-antitrypsin (deficience: mladí nekuřáci s emfyzémem)
2. Vyšetření potu na chloridy (Cystická fibroza Cl- > 60 mmol/L)
3. Bakteriální vyšetření sputa nebo BAL: Pseudomonas aeruginosa
(CF), Staph. aureus, H. influenza, P. cepatia
4. Cytologické vyšetření sputa nebo BAL
Hypoxie
- nedostatek O2 v organismu
1. Hypoxie anoxická – nedostatečné okysličení arteriální krve v plicích
- a) alveolární hypoventilace, která je provázena i zvýšením
pCO2, odstranění hypoxie O2 –neodstraní retenci a zvýšení
pCO2
- b) porucha difuse – není zvýšení pCO2, kromě těžkých stavů,
snížení v důsledku hyperventilace
- c) venosní příměs – MAC v důsledku chronické hypoxie
- d) nepoměr mezi ventilací a perfusí
- e) snížení tense O2 v inspirovaném vzduchu, snížené pCO2,
snížení pH
2. Hypoxie stagnační
3. Hypoxie anemická
4. Hypoxie histotoxická
Pulsní oxymetrie – sycení Hb kyslíkem pomocí fotoelektrických metod
Z. Humlová – Ústav patologické fyziologie 1.LFUK – zimní semestr 2003/2004
10
Dušnost
Mimoplicní
• Snížení kyslíku ve vdechovaném vzduchu – v nadmořských výškách
přes 3000 m, klidová alveolární hyperventilace
• Při abnormálně velké spotřebě kyslíku
• Při akutní a chronické anémii
• Acidoza – Kussmaulovo acidotické dýchání
• Soldierś heart – hyperventilace mrtvého prostoru
Centrální
• Cheyne –Stokes – periodické dýchání, charakterizované sérií
pravidelně se prohlubujících a změlčujících se dechů s apnoickými
pauzami (srdeční selhání, uremie, těžká penumonie, zvýšený
nitrolební tlak)
• Syndrom spánkové apnoe • Biotovo dýchání – různě hluboké dechové vlny se střídají
s apnoickými pauzami (meningitidy, encefalitidy)
• Apneustické – lapavé, nepravidelné (postižení CNS, toxiny, trauma,
farmakologicky)
Poruchy dechového centra
Eupnoe – klidové dýchání
Tachypnoe – polypnoe, rychlé, povrchní, u plicních onem., rozrušení,
horečka, námaha
Bradypnoe- snížená frekvence
Hyperpnoe – zrychlené a prohloubené
Z. Humlová – Ústav patologické fyziologie 1.LFUK – zimní semestr 2003/2004
11
Některé běžně užívané zkratky:
PaO2 = Parciální tlak kyslíku v arteriální krvi
PIO2 = Parciální tlak kyslíku ve vdechovaném (inspired) vzduchu
FIO2 = Frakce kyslíku ve vdechovaném vzduchu
PAO2 = Parciální tlak kyslíku v alveolu
PACO2 = Parciální tlak kysličníku uhličitého v alveolu
P(A-a)O2 = Gradient tenze alveolárního a arteriálního kyslíku
TV nebo (VT) = Dechový objem (Tidal volume)
VC = Vitální kapacita
FVC = Usilovná vitální kapacita (Forced vital capacity)
TLC = Množství vzduch v plicích po max. nádechu (Total lung capacity)
FEV1 = Jednosekundová vitální kapacita (Forced expiratory volume in 1
second)
FEF25-75% = Maximální střední výdechová rychlost mezi 25-75% FVC
(Forced expiratory flow from 25% to 75% of FVC)
FRC = Množství vzduchu v plicích na konci normálního klidového
výdechu (Functional residual capacity)
RV = Residual volume (množství vzduchu v plicích na konci maximálního
výdechu)
PEFR = Vrcholová výdechová rychlost (Peak expiratory flow rate)
MVV (Vmax) = Maximální minutová ventilace (Maximal voluntary
ventilation)
Z. Humlová – Ústav patologické fyziologie 1.LFUK – zimní semestr 2003/2004