Diagnostika respiračního selhání

K diagnostice respiračního selhání se používá řada moderních výzkumných metod, které umožňují udělat si představu o specifických příčinách, mechanismech a závažnosti průběhu respiračního selhání, souběžných funkčních a organických změnách vnitřních orgánů, stavu hemodynamiky, acidobazické rovnováze atd. Za tímto účelem se stanovuje funkce vnějšího dýchání, složení krevních plynů, respirační a minutové ventilační objemy, hladiny hemoglobinu a hematokritu, saturace krve kyslíkem, arteriální a centrální žilní tlak, srdeční frekvence, EKG, v případě potřeby - tlak v plicní tepně (PAWP), provádí se echokardiografie atd. (AP Zilber).

Vyhodnocení funkce zevního dýchání

Nejdůležitější metodou pro diagnostiku respiračního selhání je posouzení funkce vnějšího dýchání (VD), jehož hlavní úkoly lze formulovat následovně:

1. Diagnostika poruch respiračních funkcí a objektivní posouzení závažnosti respiračního selhání.
2. Diferenciální diagnostika obstrukčních a restriktivních poruch plicní ventilace.
3. Zdůvodnění patogenetické terapie respiračního selhání.
4. Hodnocení účinnosti léčby.

Tyto úkoly se řeší pomocí řady instrumentálních a laboratorních metod: pyrometrie, spirografie, pneumotachometrie, testy difuzní kapacity plic, porušení ventilačně-perfuzních vztahů atd. Rozsah vyšetření je určen mnoha faktory, včetně závažnosti stavu pacienta a možnosti (a vhodnosti!) úplného a komplexního studia FVD.

Nejběžnějšími metodami studia funkce vnějšího dýchání jsou spirometrie a spirografie. Spirometrie umožňuje nejen měření, ale i grafický záznam hlavních ventilačních ukazatelů během klidného a formovaného dýchání, fyzické aktivity a farmakologických testů. V posledních letech použití počítačových spirografických systémů výrazně zjednodušilo a zrychlilo vyšetření a co je nejdůležitější, umožnilo měřit objemovou rychlost inspiračního a exspiračního proudění vzduchu v závislosti na objemu plic, tj. analyzovat smyčku proudění-objem. Mezi takové počítačové systémy patří například spirografy od firem Fukuda (Japonsko) a Erich Eger (Německo) atd.

Výzkumná metoda. Nejjednodušší spirograf se skládá z posuvného válce naplněného vzduchem, ponořeného do nádoby s vodou a připojeného k záznamovému zařízení (například kalibrovaný buben rotující určitou rychlostí, na kterém se zaznamenávají údaje spirografu). Pacient vsedě dýchá hadičkou připojenou k válci se vzduchem. Změny objemu plic během dýchání se zaznamenávají změnami objemu válce připojeného k rotujícímu bubnu. Studie se obvykle provádí ve dvou režimech:

• V podmínkách bazálního metabolismu - v časných ranních hodinách, na lačný žaludek, po 1 hodině odpočinku v poloze vleže; léky by měly být vysazeny 12-24 hodin před studií.
• V podmínkách relativního klidu - ráno nebo odpoledne, na lačný žaludek nebo ne dříve než 2 hodiny po lehké snídani; před vyšetřením je nutný 15minutový odpočinek vsedě.

Studie se provádí v oddělené, slabě osvětlené místnosti s teplotou vzduchu 18-24 °C, poté, co je pacient seznámen s postupem. Při provádění studie je důležité dosáhnout plného kontaktu s pacientem, protože jeho negativní postoj k postupu a nedostatek potřebných dovedností mohou významně změnit výsledky a vést k nedostatečnému posouzení získaných dat.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Hlavní ukazatele plicní ventilace

Klasická spirografie umožňuje určit:

1. velikost většiny plicních objemů a kapacit,
2. hlavní ukazatele plicní ventilace,
3. spotřeba kyslíku tělem a účinnost ventilace.

Existují 4 primární plicní objemy a 4 kapacity. Ty druhé zahrnují dva nebo více primárních objemů.

Objemy plic

1. Dechový objem (TV) je objem plynu vdechnutý a vydechovaný během klidného dýchání.
2. Inspirační rezervní objem ( _IRV ) je maximální objem plynu, který lze dodatečně vdechnout po klidném nádechu.
3. _Expirační rezervní objem (ERV) je maximální objem plynu, který lze dodatečně vydechnout po klidném výdechu.
4. Zbytkový objem plic (RV) je objem vzduchu, který zbývá v plicích po maximálním výdechu.

Kapacita plic

1. Vitální kapacita (VC) je součet VL, RO _in a RO _exp, tj. maximální objem plynu, který lze vydechnout po maximálně hlubokém nádechu.
2. Inspirační kapacita (IK) je součet DI a PO _, tj. maximální objem plynu, který lze vdechnout po klidném výdechu. Tato kapacita charakterizuje schopnost plicní tkáně se roztáhnout.
3. Funkční reziduální kapacita (FRC) je součet FRC a PO _exp, tj. objemu plynu zbývajícího v plicích po klidném výdechu.
4. Celková plicní kapacita (TLC) je celkové množství plynu obsaženého v plicích po maximálním nádechu.

Konvenční spirografy, široce používané v klinické praxi, umožňují stanovit pouze 5 plicních objemů a kapacit: RV, RO _in, RO exp, _VC, EVP (neboli VT, IRV, ERV, VC a VC). Pro nalezení nejdůležitějšího ukazatele plicní ventilace - funkční reziduální kapacity (FRC) a výpočet reziduálního objemu plic (RV) a celkové plicní kapacity (TLC) je nutné použít speciální techniky, zejména metody ředění heliem, vymývání dusíkem nebo celotělovou pletysmografii (viz níže).

Hlavním ukazatelem v tradiční spirografické metodě je vitální kapacita plic (VC). Pro měření VC se pacient po období klidného dýchání (CB) nejprve maximálně nadechne a poté případně provede plný výdech. V tomto případě je vhodné vyhodnotit nejen integrální hodnotu VC), ale i inspirační a expirační vitální kapacitu (respektive VCin, VCex), tj. maximální objem vzduchu, který lze vdechnout nebo vydechnout.

Druhou povinnou technikou používanou v tradiční spirografii je test ke stanovení vitální kapacity plic (FVC, neboli forced vital capacity expiratory), který umožňuje určit nejvýznamnější (formativní) ukazatele rychlosti plicní ventilace během nuceného výdechu, charakterizující zejména stupeň obstrukce intrapulmonálních dýchacích cest. Stejně jako při testu ke stanovení VC se pacient co nejhlubšího nadechne a poté, na rozdíl od stanovení VC, vydechuje vzduch maximální možnou rychlostí (nucený výdech). V tomto případě se zaznamenává postupně se zplošťující spontánní křivka. Při hodnocení spirogramu tohoto výdechového manévru se vypočítává několik ukazatelů:

1. Vynucený výdechový objem po 1 sekundě (FEV1) je množství vzduchu vytlačeného z plic v první sekundě výdechu. Tento ukazatel se snižuje jak při obstrukci dýchacích cest (v důsledku zvýšeného bronchiálního odporu), tak při restriktivních poruchách (v důsledku poklesu všech plicních objemů).
2. Tiffnův index (FEV1/FVC, %) je poměr usilovného výdechového objemu v první sekundě (FEV1) k usilovné vitální kapacitě plic (FVC). Toto je hlavní ukazatel výdechového manévru s usilovným výdechem. Významně se snižuje u bronchoobstrukčního syndromu, protože zpomalení výdechu způsobené bronchiální obstrukcí je doprovázeno poklesem usilovného výdechového objemu za 1 sekundu (FEV1) při absenci nebo nevýznamném poklesu celkové hodnoty FVC. U restriktivních poruch zůstává Tiffnův index prakticky nezměněn, protože FEV1 a FVC se snižují téměř stejně.
3. Maximální expirační průtok při 25 %, 50 % a 75 % usilovné vitální kapacity (MEF25, MEF50, MEF75 nebo MEF25, MEF50, MEF75). Tyto hodnoty se vypočítají vydělením odpovídajících objemů (v litrech) usilovného výdechu (při 25 %, 50 % a 75 % celkové FVC) časem potřebným k dosažení těchto objemů během usilovného výdechu (v sekundách).
4. Průměrná expirační rychlost průtoku na úrovni 25~75 % FVC (AEF25-75). Tento ukazatel je méně závislý na dobrovolném úsilí pacienta a objektivněji odráží průchodnost průdušek.
5. Vrcholový expirační průtok ( _PEF ) je maximální objemový průtok při usilovném výdechu.

Na základě výsledků spirografické studie se také vypočítá:

1. počet dýchacích pohybů během klidného dýchání (RR nebo BF - dechová frekvence) a
2. Minutový objem dýchání (MV) je množství celkové ventilace plic za minutu během klidného dýchání.

[ 6 ], [ 7 ]

Zkoumání vztahu mezi průtokem a objemem

Počítačová spirografie

Moderní počítačové spirografické systémy umožňují automatickou analýzu nejen výše uvedených spirografických indexů, ale také poměru průtok-objem, tj. závislosti objemového průtoku vzduchu při nádechu a výdechu na hodnotě plicního objemu. Automatická počítačová analýza inspirační a exspirační části smyčky průtok-objem je nejslibnější metodou pro kvantitativní hodnocení poruch plicní ventilace. Ačkoli samotná smyčka průtok-objem obsahuje v podstatě stejné informace jako jednoduchý spirogram, jasnost vztahu mezi objemovým průtokem vzduchu a objemem plic umožňuje detailnější studium funkčních charakteristik horních i dolních dýchacích cest.

Hlavním prvkem všech moderních spirografických počítačových systémů je pneumotachografický senzor, který zaznamenává objemovou rychlost proudění vzduchu. Senzorem je široká trubice, kterou pacient volně dýchá. Zároveň v důsledku malého, předem známého, aerodynamického odporu trubice mezi jejím začátkem a koncem vzniká určitý tlakový rozdíl, přímo úměrný objemové rychlosti proudění vzduchu. Tímto způsobem je možné zaznamenávat změny objemové rychlosti proudění vzduchu během nádechu a výdechu - pneumotachogram.

Automatická integrace tohoto signálu umožňuje také získání tradičních spirografických indexů - hodnot objemu plic v litrech. V každém okamžiku je tak paměťovým zařízením počítače současně přijímána informace o objemovém průtoku vzduchu a objemu plic v daném okamžiku. To umožňuje vykreslení křivky průtok-objem na obrazovce monitoru. Významnou výhodou této metody je, že zařízení pracuje v otevřeném systému, tj. subjekt dýchá trubicí po otevřeném okruhu, aniž by pociťoval dodatečný dýchací odpor, jako je tomu u konvenční spirografie.

Postup provádění dýchacích manévrů při zaznamenávání křivky průtok-objem se podobá zaznamenávání běžné korutiny. Po období komplexního dýchání se pacient maximálně nadechne, v důsledku čehož se zaznamená inspirační část křivky průtok-objem. Objem plic v bodě „3“ odpovídá celkové plicní kapacitě (TLC). Následně pacient silně vydechne a na obrazovce monitoru se zaznamená exspirační část křivky průtok-objem (křivka „3-4-5-1“). Na začátku nuceného výdechu („3-4“) se objemový průtok vzduchu rychle zvyšuje, dosahuje vrcholu (vrcholový exspirační průtok - _PEF ), a poté lineárně klesá až do konce nuceného výdechu, kdy se křivka nuceného výdechu vrátí do původní polohy.

U zdravého jedince se tvary inspirační a exspirační části křivky průtok-objem od sebe výrazně liší: maximálního objemového průtoku během nádechu je dosaženo přibližně při 50 % vitální kapacity (MIF50), zatímco při usilovném výdechu dochází k vrcholovému výdechovému průtoku (PEF) velmi brzy. Maximální inspirační průtok (MIF50) je přibližně 1,5krát větší než maximální výdechový průtok při střední vitální kapacitě (Vmax50 %).

Popsaný test registrace křivky průtok-objem se provádí několikrát, dokud se výsledky neshodují. U většiny moderních zařízení se postup pro sběr nejlepší křivky pro další zpracování materiálu provádí automaticky. Křivka průtok-objem se vytiskne spolu s řadou indexů plicní ventilace.

Pneumotochografický senzor zaznamenává křivku objemového průtoku vzduchu. Automatická integrace této křivky umožňuje získat křivku respiračních objemů.

[ 8 ], [ 9 ], [ 10 ]

Hodnocení výsledků výzkumu

Většina plicních objemů a kapacit, a to jak u zdravých pacientů, tak u pacientů s plicními onemocněními, závisí na řadě faktorů, včetně věku, pohlaví, velikosti hrudníku, polohy těla, úrovně tréninku atd. Například vitální kapacita (VC) u zdravých lidí s věkem klesá, zatímco reziduální objem (RV) se zvyšuje a celková plicní kapacita (TLC) zůstává prakticky nezměněna. VC je úměrná velikosti hrudníku a podle toho i výšce pacienta. U žen je VC v průměru o 25 % nižší než u mužů.

Z praktického hlediska je proto nepraktické porovnávat hodnoty plicních objemů a kapacit získaných během spirografické studie s jednotnými „standardy“, jejichž výkyvy hodnot jsou v důsledku vlivu výše uvedených a dalších faktorů poměrně značné (například vitální kapacita může normálně kolísat od 3 do 6 litrů).

Nejpřijatelnějším způsobem, jak vyhodnotit spirografické ukazatele získané během studie, je jejich porovnání s tzv. normálními hodnotami, které byly získány při vyšetření velkých skupin zdravých lidí s přihlédnutím k jejich věku, pohlaví a výšce.

Požadované hodnoty parametrů ventilace se určují pomocí speciálních vzorců nebo tabulek. V moderních počítačových spirografech se počítají automaticky. Pro každý parametr jsou limity normálních hodnot uvedeny v procentech ve vztahu k vypočítané požadované hodnotě. Například VC nebo FVC se považují za snížené, pokud je jejich skutečná hodnota menší než 85 % vypočítané požadované hodnoty. Pokles FEV1 se zaznamená, pokud je skutečná hodnota tohoto parametru menší než 75 % požadované hodnoty, a pokles FEV1/FVC se zaznamená, pokud je skutečná hodnota menší než 65 % požadované hodnoty.

Limity normálních hodnot hlavních spirografických ukazatelů (v procentech z vypočítané očekávané hodnoty).

Indikátory	Norma	Podmíněná norma	Odchylky
			Mírný	Významný	Ostrý
ŽLUŤ	>90	85–89	70–84	50–69 let
FEV1	>85	75–84	55–74	35–54
FEV1/FVC	>70	65–69	55–64 let	40–54
OOL	90–125	126–140	141–175	176–225	>225
		85–89	70–84	50–69 let
OEL	90–110	110–115	116–125	126–140	> 140
		85–89	75–84	60–74
OEL		105–108	109–115	116–125	> 125

Kromě toho je při hodnocení výsledků spirografie nutné vzít v úvahu některé další podmínky, za kterých byla studie provedena: atmosférický tlak, teplota a vlhkost okolního vzduchu. Objem vzduchu vydechovaného pacientem je obvykle o něco menší než objem, který stejný vzduch zabírá v plicích, protože jeho teplota a vlhkost jsou obvykle vyšší než teplota a vlhkost okolního vzduchu. Aby se vyloučily rozdíly v naměřených hodnotách spojených s podmínkami studie, jsou všechny objemy plic, jak očekávané (vypočtené), tak skutečné (naměřené u daného pacienta), uváděny pro podmínky odpovídající jejich hodnotám při tělesné teplotě 37 °C a plném nasycení vodní párou (systém BTPS - Body Temperature, Pressure, Saturated). V moderních počítačových spirografech se taková korekce a přepočet objemů plic v systému BTPS provádí automaticky.

Interpretace výsledků

Praktikující lékař by měl mít dobré znalosti o skutečných možnostech spirografické výzkumné metody, které jsou zpravidla omezeny nedostatkem informací o hodnotách reziduálního objemu plic (RLV), funkční reziduální kapacity (FRC) a celkové plicní kapacity (TLC), což neumožňuje úplnou analýzu struktury TLC. Zároveň spirografie umožňuje vytvořit si obecnou představu o stavu vnějšího dýchání, zejména:

1. identifikovat snížení vitální kapacity plic (VC);
2. identifikovat porušení tracheobronchiální průchodnosti a pomocí moderní počítačové analýzy smyčky průtok-objem - v nejranějších stádiích vývoje obstrukčního syndromu;
3. identifikovat přítomnost restriktivních poruch plicní ventilace v případech, kdy nejsou kombinovány se zhoršenou bronchiální průchodností.

Moderní počítačová spirografie umožňuje získat spolehlivé a úplné informace o přítomnosti bronchoobstrukčního syndromu. Více či méně spolehlivá detekce restriktivní ventilační poruchy pomocí spirografické metody (bez použití plynoanalytických metod pro posouzení struktury OEL) je možná pouze v relativně jednoduchých, klasických případech poruchy plicní kompliance, pokud nejsou kombinovány se zhoršenou bronchiální průchodností.

[ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ]

Diagnóza obstrukčního syndromu

Hlavním spirografickým znakem obstrukčního syndromu je zpomalení nuceného výdechu v důsledku zvýšení odporu dýchacích cest. Při záznamu klasického spirogramu se křivka nuceného výdechu natahuje a ukazatele jako FEV1 a Tiffnoův index (FEV1/FVC) se snižují. VC se buď nemění, nebo mírně klesá.

Spolehlivějším znakem bronchoobstrukčního syndromu je pokles Tiffeneauova indexu (FEV1/FVC), protože absolutní hodnota FEV1 se může snižovat nejen při bronchiální obstrukci, ale také při restriktivních poruchách v důsledku proporcionálního poklesu všech plicních objemů a kapacit, včetně FEV1 a FVC.

Již v raných stádiích vývoje obstrukčního syndromu se vypočítaný ukazatel průměrné objemové rychlosti snižuje na úroveň 25-75 % FVC (SOC25-75 %) - O" je nejcitlivější spirografický ukazatel, který indikuje zvýšení odporu dýchacích cest dříve než ostatní. Jeho výpočet však vyžaduje poměrně přesné manuální měření sestupného kolena křivky FVC, což není vždy možné pomocí klasického spirogramu.

Přesnější a spolehlivější data lze získat analýzou smyčky průtok-objem pomocí moderních počítačových spirografických systémů. Obstrukční poruchy jsou doprovázeny změnami v převážně exspirační části smyčky průtok-objem. Pokud u většiny zdravých lidí tato část smyčky připomíná trojúhelník s téměř lineárním poklesem objemového průtoku vzduchu během výdechu, pak u pacientů s poruchami bronchiální průchodnosti je pozorováno zvláštní „prohýbání“ exspirační části smyčky a pokles objemového průtoku vzduchu při všech hodnotách plicního objemu. Často je v důsledku zvýšení plicního objemu exspirační část smyčky posunuta doleva.

Následující spirografické parametry se snižují: FEV1, FEV1/FVC, maximální výdechová rychlost (PEF ₎, MEF25% (MEF25), MEF50% (MEF50), MEF75% (MEF75) a FEF25-75%.

Vitální kapacita plic (VC) může zůstat nezměněna nebo se snížit i bez souběžných restriktivních poruch. Důležité je také vyhodnotit hodnotu expiračního rezervního objemu (ERV ₎, který se u obstrukčního syndromu přirozeně snižuje, zejména v případě časného expiračního uzavření (kolapsu) průdušek.

Podle některých výzkumníků nám kvantitativní analýza exspirační části smyčky průtok-objem také umožňuje získat představu o převládajícím zúžení velkých nebo malých průdušek. Předpokládá se, že obstrukce velkých průdušek je charakterizována poklesem objemového průtoku usilovného výdechu, zejména v počáteční části smyčky, v důsledku čehož prudce klesají ukazatele, jako je vrcholový objemový průtok (PVF) a maximální objemový průtok při 25 % FVC (MEF25). Současně se objemový průtok vzduchu uprostřed a na konci výdechu (MEF50 % a MEF75 %) také snižuje, ale v menší míře než MEF _exp a MEF25 %. Naopak při obstrukci malých průdušek je detekován převážně pokles MEF50 % a MEF75 %, zatímco MEF _exp je normální nebo mírně snížený a MEF25 % je mírně snížený.

Je však třeba zdůraznit, že tato ustanovení se v současnosti jeví jako poměrně kontroverzní a nelze je doporučit pro použití v široké klinické praxi. V každém případě existuje více důvodů se domnívat, že nerovnoměrnost poklesu objemového průtoku vzduchu během usilovného výdechu spíše odráží stupeň bronchiální obstrukce než její lokalizaci. Raná stádia zúžení bronchů jsou doprovázena zpomalením výdechového průtoku vzduchu na konci a v polovině výdechu (pokles MEF50 %, MEF75 %, SEF25–75 % s mírně změněnými hodnotami MEF25 %, FEV1/FVC a PEF), zatímco u těžké bronchiální obstrukce je pozorován relativně proporcionální pokles všech rychlostních indexů, včetně Tiffeneauova indexu (FEV1/FVC), PEF a MEF25 %.

Zajímavá je diagnostika obstrukce horních cest dýchacích (hrtan, průdušnice) pomocí počítačových spirografů. Existují tři typy takové obstrukce:

1. fixní obstrukce;
2. variabilní extratorakální obstrukce;
3. variabilní intrathorakální obstrukce.

Příkladem fixní obstrukce horních dýchacích cest je tracheostomická stenóza. V těchto případech se dýchání provádí rigidní, relativně úzkou trubicí, jejíž lumen se během nádechu a výdechu nemění. Taková fixní obstrukce omezuje proudění vzduchu jak během nádechu, tak i výdechu. Exspirační část křivky se proto tvarem podobá inspirační části; objemové rychlosti nádechu a výdechu jsou výrazně sníženy a téměř stejné.

V klinice se však často setkáváme se dvěma variantami variabilní obstrukce horních cest dýchacích, kdy se během nádechu nebo výdechu mění lumen hrtanu nebo průdušnice, což vede k selektivnímu omezení inspiračního, respektive expiračního proudění vzduchu.

Variabilní extrathorakální obstrukce je pozorována u různých typů stenózy hrtanu (edém hlasivek, nádor atd.). Jak je známo, během dýchacích pohybů závisí lumen extrathorakálních dýchacích cest, zejména zúžených, na poměru intratracheálního a atmosférického tlaku. Během nádechu se tlak v průdušnici (stejně jako intraalveolární a intrapleurální tlak) stává negativním, tj. nižším než atmosférický. To přispívá ke zúžení lumen extrathorakálních dýchacích cest a k významnému omezení inspiračního proudění vzduchu a ke snížení (zploštění) inspirační části smyčky průtok-objem. Během usilovného výdechu se intratracheální tlak výrazně zvyšuje než atmosférický, v důsledku čehož se průměr dýchacích cest blíží normálu a exspirační část smyčky průtok-objem se mění jen málo. Variabilní intrathorakální obstrukce horních dýchacích cest je pozorována u tracheálních nádorů a dyskineze membránové části průdušnice. Průměr síně hrudních dýchacích cest je do značné míry určen poměrem intratracheálního a intrapleurálního tlaku. Během usilovného výdechu, kdy se intrapleurální tlak výrazně zvýší a překročí tlak v průdušnici, se intrathorakální dýchací cesty zužují a dochází k jejich obstrukci. Během nádechu tlak v průdušnici mírně převyšuje negativní intrapleurální tlak a stupeň zúžení průdušnice se snižuje.

Při variabilní intratorakální obstrukci horních dýchacích cest tedy dochází k selektivnímu omezení proudění vzduchu během výdechu a ke zploštění inspirační části smyčky. Její inspirační část zůstává téměř nezměněna.

Při variabilní extratorakální obstrukci horních dýchacích cest se pozoruje selektivní omezení objemového průtoku vzduchu hlavně při nádechu a při intratorakální obstrukci - při výdechu.

Je třeba také poznamenat, že v klinické praxi jsou případy poměrně vzácné, kdy je zúžení lumen horních cest dýchacích doprovázeno zploštěním pouze inspirační nebo pouze exspirační části smyčky. Obvykle je omezení průtoku vzduchu odhaleno v obou fázích dýchání, i když během jedné z nich je tento proces mnohem výraznější.

[ 16 ], [ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ], [ 21 ]

Diagnóza restriktivních poruch

Restriktivní poruchy plicní ventilace jsou doprovázeny omezením plnění plic vzduchem v důsledku zmenšení dýchacího povrchu plic, vyloučením části plic z dýchání, snížením elastických vlastností plic a hrudníku, jakož i schopností plicní tkáně se roztahovat (zánětlivý nebo hemodynamický plicní edém, masivní pneumonie, pneumokonióza, pneumoskleróza atd.). Současně, pokud restriktivní poruchy nejsou kombinovány s výše popsanými poruchami bronchiální průchodnosti, odpor dýchacích cest se obvykle nezvyšuje.

Hlavním důsledkem restriktivní ventilační poruchy odhalené klasickou spirografií je téměř proporcionální pokles většiny plicních objemů a kapacit: RV, VC, RO _in, RO _exp, FEV1, FEV1 atd. Důležité je, že na rozdíl od obstrukčního syndromu není pokles FEV1 doprovázen poklesem poměru FEV1/FVC. Tento ukazatel zůstává v normálním rozmezí nebo se dokonce mírně zvyšuje v důsledku výraznějšího poklesu VC.

V počítačové spirografii je křivka průtok-objem zmenšenou kopií normální křivky, posunutou doprava v důsledku celkového poklesu objemu plic. Maximální objemová rychlost (PVR) expiračního průtoku FEV1 je snížena, ačkoli poměr FEV1/FVC je normální nebo zvýšený. Vzhledem k omezené expanzi plic a odpovídajícímu snížení jejich elastické trakce mohou být ukazatele průtoku (např. PVR25-75 %, MVR50 %, MVR75 %) v některých případech sníženy i bez obstrukce dýchacích cest.

Nejdůležitější diagnostická kritéria pro restriktivní poruchy ventilace, která umožňují jejich spolehlivé odlišení od obstrukčních poruch, jsou:

1. téměř proporcionální pokles plicních objemů a kapacit měřených spirografií, stejně jako indikátorů průtoku, a v souladu s tím normální nebo mírně změněný tvar křivky smyčky průtok-objem posunutý doprava;
2. normální nebo dokonce zvýšená hodnota Tiffeneauova indexu (FEV1/FVC);
3. Pokles inspiračního rezervního objemu (IRV ₎ je téměř úměrný expiračnímu rezervnímu objemu (ERV ₎.

Je třeba znovu zdůraznit, že pro diagnózu i „čistých“ restriktivní ventilačních poruch se nelze spoléhat pouze na pokles VCF, protože i tento ukazatel se u těžkého obstrukčního syndromu může významně snížit. Spolehlivějšími diferenciálně-diagnostickými znaky jsou absence změn ve tvaru exspirační části křivky průtok-objem (zejména normální nebo zvýšené hodnoty FEV1/FVC), jakož i proporcionální pokles PO _in a PO _out.

[ 22 ], [ 23 ], [ 24 ]

Stanovení struktury celkové plicní kapacity (TLC)

Jak již bylo uvedeno výše, metody klasické spirografie, stejně jako počítačové zpracování křivky průtok-objem, nám umožňují udělat si představu o změnách pouze pěti z osmi plicních objemů a kapacit (VO2, ROin, ROout, VC, Evd, respektive VT, IRV, ERV, VC a 1C), což umožňuje posoudit především stupeň obstrukčních poruch plicní ventilace. Restriktivní poruchy lze spolehlivě diagnostikovat pouze tehdy, pokud nejsou kombinovány se zhoršenou bronchiální průchodností, tj. při absenci smíšených poruch plicní ventilace. Nicméně v lékařské praxi se s takovými smíšenými poruchami setkáváme nejčastěji (například u chronické obstrukční bronchitidy nebo bronchiálního astmatu komplikovaného emfyzémem a pneumosklerózou atd.). V těchto případech lze mechanismy poruch plicní ventilace identifikovat pouze analýzou struktury OEL.

Pro vyřešení tohoto problému je nutné použít další metody pro stanovení funkční reziduální kapacity (FRC) a vypočítat reziduální objem plic (RV) a celkovou kapacitu plic (TLC). Vzhledem k tomu, že FRC je množství vzduchu zbývajícího v plicích po maximálním výdechu, měří se pouze nepřímými metodami (analýza plynů nebo celotělová pletysmografie).

Princip metod analýzy plynů spočívá v tom, že buď se do plic zavádí inertní plyn hélium (ředění), nebo se vyplaví dusík obsažený v alveolárním vzduchu, což nutí pacienta dýchat čistý kyslík. V obou případech se FRC vypočítává na základě konečné koncentrace plynu (RF Schmidt, G. Thews).

Metoda ředění hélia. Hélium je známé jako inertní a pro tělo neškodný plyn, který prakticky neprochází alveolárně-kapilární membránou a neúčastní se výměny plynů.

Metoda ředění je založena na měření koncentrace hélia v uzavřené nádobě spirometru před a po smíchání plynu s objemem plic. Uzavřený spirometr se známým objemem (Vsp ₎ je naplněn směsí plynů sestávající z kyslíku a hélia. Znám je také objem hélia (Vsp ₎ a jeho počáteční koncentrace (FHe1). Po klidném výdechu začne pacient dýchat ze spirometru a hélium se rovnoměrně rozdělí mezi objem plic (FRC) a objem spirometru (Vsp ₎. Po několika minutách se koncentrace hélia v celkovém systému („spirometr-plíce“) sníží (FHe2 ₎.

Metoda vymývání dusíkem. Při této metodě se spirometr naplní kyslíkem. Pacient několik minut dýchá do uzavřeného okruhu spirometru a měří se objem vydechovaného vzduchu (plynu), počáteční obsah dusíku v plicích a jeho konečný obsah ve spirometru. FRC se vypočítá pomocí rovnice podobné té, která se používá pro metodu ředění héliem.

Přesnost obou výše uvedených metod pro stanovení FRC (fluorescenční rezonanční index) závisí na úplnosti promíchání plynů v plicích, ke kterému u zdravých lidí dochází během několika minut. U některých onemocnění doprovázených výraznou nerovnoměrností ventilace (například u obstrukční plicní patologie) však trvá vyrovnání koncentrace plynu dlouho. V těchto případech může být měření FRC (fluorescenční rezonanční index) pomocí popsaných metod nepřesné. Technicky složitější metoda celotělové pletysmografie těchto nedostatků postrádá.

Celotělová pletysmografie. Celotělová pletysmografie je jednou z nejinformativnějších a nejkomplexnějších výzkumných metod používaných v pneumologii ke stanovení plicních objemů, tracheobronchiálního odporu, elastických vlastností plicní tkáně a hrudníku a k posouzení některých dalších parametrů plicní ventilace.

Integrální pletysmograf je hermeticky uzavřená komora o objemu 800 l, ve které je pacient volně umístěn. Pacient dýchá pneumotachografickou trubicí připojenou k hadici otevřené do atmosféry. Hadice má ventil, který umožňuje automatické uzavření průtoku vzduchu v pravý okamžik. Speciální barometrické senzory měří tlak v komoře (Pcam) a v ústní dutině (Pmouth). Ten se při uzavřeném ventilu hadice rovná intraalveolárnímu tlaku. Pneumotachograf umožňuje stanovit průtok vzduchu (V).

Princip činnosti integrálního pletysmografu je založen na Boyle-Moriostově zákonu, podle kterého při konstantní teplotě zůstává poměr mezi tlakem (P) a objemem plynu (V) konstantní:

P1xV1 = P2xV2, kde P1 je počáteční tlak plynu, V1 je počáteční objem plynu, P2 je tlak po změně objemu plynu, V2 je objem po změně tlaku plynu.

Pacient, který se nachází uvnitř komory pletysmografu, klidně nadechuje a vydechuje, načež se (na úrovni FRC) uzavře ventil hadice a subjekt se pokouší o „nádech“ a „výdech“ („dýchací“ manévr). Během tohoto „dýchacího“ manévru se mění intraalveolární tlak a tlak v uzavřené komoře pletysmografu se mění nepřímo úměrně. Během pokusu o „nádech“ se zavřeným ventilem se objem hrudníku zvětšuje, což vede na jedné straně ke snížení intraalveolárního tlaku a na druhé straně k odpovídajícímu zvýšení tlaku v komoře pletysmografu (Pcam ₎. Naopak, během pokusu o „výdech“ se alveolární tlak zvyšuje a objem hrudníku a tlak v komoře se snižují.

Metoda celotělové pletysmografie tedy umožňuje s vysokou přesností vypočítat intratorakální objem plynu (ITG), který u zdravých jedinců poměrně přesně odpovídá hodnotě funkční reziduální kapacity plic (FRC nebo CS); rozdíl mezi ITG a FRC obvykle nepřesahuje 200 ml. Je však třeba mít na paměti, že v případě zhoršené průchodnosti průdušek a některých dalších patologických stavů může ITG významně překročit hodnotu skutečné FRC v důsledku zvýšení počtu neventilovaných a špatně ventilovaných alveol. V těchto případech je vhodné provést kombinované vyšetření s využitím plynových analytických metod celotělové pletysmografie. Mimochodem, rozdíl mezi ITG a FRC je jedním z důležitých ukazatelů nerovnoměrné ventilace plic.

Interpretace výsledků

Hlavním kritériem pro přítomnost restriktivní poruchy plicní ventilace je významný pokles OLC. U „čisté“ restrikce (bez kombinace s bronchiální obstrukcí) se struktura OLC významně nemění, nebo byl pozorován určitý pokles poměru OLC/OLC. Pokud se restriktivní poruchy vyskytnou na pozadí poruch bronchiální průchodnosti (smíšený typ poruch ventilace), je spolu s výrazným poklesem OLC pozorována významná změna v její struktuře, charakteristická pro bronchoobstrukční syndrom: zvýšení OLC/OLC (o více než 35 %) a FRC/OLC (o více než 50 %). U obou typů restriktivní poruchy je VC významně snížena.

Analýza struktury VC tedy umožňuje rozlišit všechny tři varianty poruch ventilace (obstrukční, restriktivní a smíšené), zatímco hodnocení pouze spirografických ukazatelů neumožňuje spolehlivě odlišit smíšenou variantu od obstrukční, doprovázené poklesem VC).

Hlavním kritériem obstrukčního syndromu je změna struktury OEL, zejména zvýšení OEL/OEL (více než 35 %) a FRC/OEL (více než 50 %). U „čistých“ restriktivních poruch (bez kombinace s obstrukcí) je nejtypičtější snížení OEL bez změny jeho struktury. Smíšený typ poruch ventilace je charakterizován významným snížením OEL a zvýšením poměrů OEL/OEL a FRC/OEL.

[ 25 ], [ 26 ], [ 27 ], [ 28 ], [ 29 ], [ 30 ]

Stanovení nerovnoměrné ventilace plic

U zdravého člověka existuje určitá fyziologická nerovnoměrnost ve ventilaci různých částí plic, způsobená rozdíly v mechanických vlastnostech dýchacích cest a plicní tkáně, a také přítomností tzv. vertikálního pleurálního tlakového gradientu. Pokud je pacient ve svislé poloze, je na konci výdechu pleurální tlak v horních částech plic negativnější než v dolních (bazálních) částech. Rozdíl může dosáhnout 8 cm vodního sloupce. Proto jsou před začátkem dalšího nádechu alveoly vrcholu plic nataženy více než alveoly dolních bazálních částí. V tomto ohledu se během nádechu do alveol bazálních částí dostává větší objem vzduchu.

Alveoly dolních bazálních částí plic jsou normálně ventilovány lépe než apikální oblasti, což je spojeno s přítomností vertikálního gradientu intrapleurálního tlaku. Taková nerovnoměrná ventilace však obvykle není doprovázena znatelným narušením výměny plynů, protože průtok krve v plicích je také nerovnoměrný: bazální části jsou prokrveny lépe než apikální.

U některých respiračních onemocnění se může stupeň nerovnoměrnosti ventilace výrazně zvýšit. Nejčastějšími příčinami takové patologické nerovnoměrnosti ventilace jsou:

• Nemoci doprovázené nerovnoměrným zvýšením odporu dýchacích cest (chronická bronchitida, bronchiální astma).
• Onemocnění s nerovnoměrnou regionální elasticitou plicní tkáně (plicní emfyzém, pneumoskleróza).
• Zánět plicní tkáně (fokální pneumonie).
• Onemocnění a syndromy kombinované s lokálním omezením alveolární expanze (restriktivní) - exsudativní pleuritida, hydrothorax, pneumoskleróza atd.

Často se kombinují různé příčiny. Například u chronické obstrukční bronchitidy komplikované emfyzémem a pneumosklerózou se vyvíjejí regionální poruchy bronchiální průchodnosti a elasticity plicní tkáně.

Při nerovnoměrném větrání se fyziologický mrtvý prostor výrazně zvětšuje, výměna plynů v němž nedochází nebo je oslabena. To je jeden z důvodů rozvoje respiračního selhání.

K posouzení nerovnoměrnosti plicní ventilace se nejčastěji používají plynové analytické a barometrické metody. Obecnou představu o nerovnoměrnosti plicní ventilace lze tedy získat například analýzou křivek míchání (ředění) helia nebo vymývání dusíkem, které se používají k měření FRC.

U zdravých lidí se hélium mísí s alveolárním vzduchem nebo z něj vyplavuje dusík během tří minut. V případě bronchiální obstrukce se počet (objem) špatně větraných alveol prudce zvyšuje, v důsledku čehož se doba míchání (nebo promývání) výrazně prodlužuje (až na 10-15 minut), což je ukazatelem nerovnoměrné plicní ventilace.

Přesnější data lze získat pomocí testu vymývání dusíkem s jedním dechem. Pacient vydechne co nejvíce a poté co nejhluboce vdechne čistý kyslík. Poté pomalu vydechuje do uzavřeného systému spirografu vybaveného zařízením pro stanovení koncentrace dusíku (azotograf). Během výdechu se průběžně měří objem vydechované směsi plynů a stanovuje se měnící se koncentrace dusíku ve vydechované směsi plynů obsahující alveolární dusík.

Křivka vymývání dusíkem se skládá ze 4 fází. Na samém začátku výdechu vstupuje do spirografu vzduch z horních dýchacích cest, který je ze 100 % sestává z kyslíku, který je naplnil během předchozího nádechu. Obsah dusíku v této části vydechovaného plynu je nulový.

Druhá fáze je charakterizována prudkým nárůstem koncentrace dusíku, což je způsobeno vyplavováním tohoto plynu z anatomického mrtvého prostoru.

Během dlouhé třetí fáze se zaznamenává koncentrace dusíku v alveolárním vzduchu. U zdravých lidí je tato fáze křivky plochá - ve formě plató (alveolární plato). Při nerovnoměrné ventilaci během této fáze se koncentrace dusíku zvyšuje v důsledku vyplavování plynu ze špatně ventilovaných alveol, které se vyprazdňují jako poslední. Čím větší je tedy vzestup křivky vyplavování dusíku na konci třetí fáze, tím výraznější je nerovnoměrnost plicní ventilace.

Čtvrtá fáze křivky vymývání dusíku je spojena s expiračním uzavřením malých dýchacích cest bazálních částí plic a prouděním vzduchu převážně z apikálních částí plic, jejichž alveolární vzduch obsahuje dusík s vyšší koncentrací.

[ 31 ], [ 32 ], [ 33 ], [ 34 ], [ 35 ], [ 36 ]

Hodnocení poměru ventilace a perfuze

Výměna plynů v plicích závisí nejen na úrovni celkové ventilace a stupni její nerovnoměrnosti v různých částech orgánu, ale také na poměru ventilace a perfuze na úrovni alveol. Proto je hodnota poměru ventilace a perfuze (VPR) jednou z nejdůležitějších funkčních charakteristik dýchacích orgánů a v konečném důsledku určuje úroveň výměny plynů.

Normálně je VPO pro plíce jako celek 0,8-1,0. Při poklesu VPO pod 1,0 vede perfuze špatně ventilovaných oblastí plic k hypoxémii (snížené okysličení arteriální krve). Zvýšení VPO větší než 1,0 je pozorováno při zachované nebo nadměrné ventilaci oblastí, jejichž perfuze je výrazně snížena, což může vést k porušení odstraňování CO2 - hyperkapnii.

Důvody porušení VPO:

1. Všechna onemocnění a syndromy, které způsobují nerovnoměrnou ventilaci plic.
2. Přítomnost anatomických a fyziologických zkratů.
3. Tromboembolie malých větví plicní tepny.
4. Poruchy mikrocirkulace a tvorba trombů v cévách plicního oběhu.

Kapnografie. Bylo navrženo několik metod pro detekci porušení VPO, z nichž jednou z nejjednodušších a nejdostupnějších je kapnografie. Je založena na kontinuálním zaznamenávání obsahu CO2 ve vydechované směsi plynů pomocí speciálních analyzátorů plynů. Tato zařízení měří absorpci infračerveného záření oxidem uhličitým, který prochází kyvetou s vydechovaným plynem.

Při analýze kapnogramu se obvykle počítají tři ukazatele:

1. sklon alveolární fázové křivky (úsečka BC),
2. hodnota koncentrace CO2 na konci výdechu (v bodě C),
3. poměr funkčního mrtvého prostoru (FDS) k dechovému objemu (TV) - FDS/TV.

[ 37 ], [ 38 ], [ 39 ], [ 40 ], [ 41 ], [ 42 ]

Stanovení difúze plynů

Difúze plynů přes alveolokapilární membránu se řídí Fickovým zákonem, podle kterého je rychlost difúze přímo úměrná:

1. gradient parciálního tlaku plynů (O2 a CO2) na obou stranách membrány (P1 - P2) a
2. difuzní kapacita alveolo-kailární membrány (Dm):

VG = Dm x (P1 - P2), kde VG je rychlost přenosu plynu (C) přes alveolárně-kapilární membránu, Dm je difuzní kapacita membrány, P1 - P2 je gradient parciálního tlaku plynů na obou stranách membrány.

Pro výpočet difuzní kapacity plic pro kyslík je nutné měřit absorpci 62 (VO2 ₎ a průměrný gradient parciálního tlaku O2 _. Hodnoty VO2 _se měří pomocí otevřeného nebo uzavřeného spirografu. Pro stanovení gradientu parciálního tlaku kyslíku (P1 - P2) se používají složitější metody analýzy plynů _, protože v klinických podmínkách _{je obtížné měřit parciální tlak O2v} plicních kapilárách.

Definice difuzní kapacity plic se častěji používá pro O2 _, ale pro oxid uhelnatý (CO). Protože se CO váže na hemoglobin 200krát aktivněji než kyslík, lze jeho koncentraci v krvi plicních kapilár zanedbat. Pro stanovení DlCO pak stačí změřit rychlost průchodu CO alveolárně-kapilární membránou a tlak plynu v alveolárním vzduchu.

V klinické praxi se nejčastěji používá metoda jednoho dechu. Subjekt vdechuje směs plynů s malým obsahem CO a hélia a ve vrcholu hlubokého dechu zadrží dech na 10 sekund. Poté se měřením koncentrace CO a hélia stanoví složení vydechovaného plynu a vypočítá se difuzní kapacita plic pro CO.

Normálně je DlCO₃, normalizovaný na plochu těla, 18 ml/min/mm Hg/m². Difuzní kapacita plic pro kyslík (DlCO₃) se vypočítá vynásobením DlCO₃ koeficientem 1,23.

Nejčastější onemocnění, která způsobují snížení difuzní kapacity plic, jsou následující.

• Plicní emfyzém (v důsledku zmenšení plochy alveolo-kapilárního kontaktu a objemu kapilární krve).
• Onemocnění a syndromy doprovázené difúzním poškozením plicního parenchymu a ztluštěním alveolokapilární membrány (masivní pneumonie, zánětlivý nebo hemodynamický plicní edém, difúzní pneumoskleróza, alveolitida, pneumokonióza, cystická fibróza atd.).
• Nemoci doprovázené poškozením kapilárního řečiště plic (vaskulitida, embolie malých větví plicní tepny atd.).

Pro správnou interpretaci změn difuzní kapacity plic je nutné vzít v úvahu hematokritový index. Zvýšení hematokritu u polycytémie a sekundární erytrocytózy je doprovázeno zvýšením a jeho snížení u anémie snížením difuzní kapacity plic.

[ 43 ], [ 44 ]

Měření odporu dýchacích cest

Měření odporu dýchacích cest je diagnosticky důležitým parametrem plicní ventilace. Během nádechu se vzduch pohybuje dýchacími cestami působením tlakového gradientu mezi ústní dutinou a alveoly. Během nádechu vede rozpínání hrudníku ke snížení vitripleurálního a v důsledku toho i intraalveolárního tlaku, který se stává nižším než tlak v ústní dutině (atmosférický). V důsledku toho je proud vzduchu směrován do plic. Během výdechu je působení elastické trakce plic a hrudníku zaměřeno na zvýšení intraalveolárního tlaku, který se stává vyšším než tlak v ústní dutině, což vede k zpětnému proudění vzduchu. Tlakový gradient (∆P) je tedy hlavní silou zajišťující přenos vzduchu dýchacími cestami.

Druhým faktorem, který určuje velikost průtoku plynu dýchacími cestami, je aerodynamický odpor (Raw), který zase závisí na vůli a délce dýchacích cest a také na viskozitě plynu.

Velikost objemové rychlosti proudění vzduchu se řídí Poiseuilleovým zákonem: V = ∆P / Raw, kde

• V - objemová rychlost laminárního proudění vzduchu;
• ∆P - tlakový gradient v ústní dutině a alveolách;
• Raw - aerodynamický odpor dýchacích cest.

Z toho vyplývá, že pro výpočet aerodynamického odporu dýchacích cest je nutné současně měřit rozdíl mezi tlakem v ústní dutině v alveolách (∆P) a objemovým průtokem vzduchu.

Existuje několik metod pro určení Raw založených na tomto principu:

• metoda celotělové pletysmografie;
• metoda blokování proudění vzduchu.

Stanovení krevních plynů a acidobazické rovnováhy

Hlavní metodou diagnostiky akutního respiračního selhání je studium krevních plynů, které zahrnuje měření PaO2, PaCO2 a pH. Dále je možné měřit saturaci hemoglobinu kyslíkem (kyslíkovou saturaci) a některé další parametry, zejména obsah pufrovacích bází (BB), standardního bikarbonátu (SB) a hodnotu přebytku (deficitu) bází (BE).

Ukazatele PaO2 a PaCO2 nejpřesněji charakterizují schopnost plic saturovat krev kyslíkem (oxygenace) a odstraňovat oxid uhličitý (ventilace). Druhá jmenovaná funkce je také určena hodnotami pH a BE.

Pro stanovení složení plynů v krvi u pacientů s akutním respiračním selháním na jednotkách intenzivní péče se používá komplexní invazivní technika k získání arteriální krve punkcí velké tepny. Radiální tepna se punkuje častěji, protože riziko komplikací je nižší. Ruka má dobrý kolaterální průtok krve, který je zajišťován ulnární tepnou. Proto i v případě poškození radiální tepny během punkce nebo použití arteriálního katétru je zachováno prokrvení ruky.

Indikace pro punkci radiální tepny a zavedení arteriálního katétru jsou:

• potřeba častého měření složení krevních plynů;
• těžká hemodynamická nestabilita na pozadí akutního respiračního selhání a nutnost neustálého sledování hemodynamických parametrů.

Negativní Allenova testu je kontraindikací pro zavedení katétru. Pro provedení testu se ulnární a radiální tepna stlačí prsty, aby se zastavil arteriální průtok krve; ruka po chvíli zbledne. Poté se ulnární tepna uvolní, zatímco se pokračuje v stlačování radiální tepny. Barva ruky se obvykle rychle obnoví (během 5 sekund). Pokud se tak nestane, ruka zůstává bledá, diagnostikuje se okluze ulnární tepny, výsledek testu se považuje za negativní a punkce radiální tepny se neprovádí.

Pokud je výsledek testu pozitivní, dlaň a předloktí pacienta se znehybní. Po přípravě operačního pole v distálních úsecích radiální tepny se nahmatá pulz na radiální tepně, v tomto místě se podá anestezie a tepna se propíchne pod úhlem 45°. Katetr se zavádí směrem nahoru, dokud se v jehle neobjeví krev. Jehla se vyjme a katétr zůstane v tepně. Aby se zabránilo nadměrnému krvácení, proximální část radiální tepny se stlačí prstem po dobu 5 minut. Katetr se fixuje ke kůži hedvábnými stehy a překryje se sterilním obvazem.

Komplikace (krvácení, ucpání tepny trombem a infekce) během zavedení katétru jsou relativně vzácné.

Je vhodnější odebírat krev k testování do skleněné stříkačky než do plastové. Je důležité, aby vzorek krve nepřišel do kontaktu s okolním vzduchem, tj. odběr a transport krve by měly probíhat za anaerobních podmínek. Jinak by vstup okolního vzduchu do vzorku krve vedl ke stanovení hladiny PaO2.

Stanovení krevních plynů by mělo být provedeno nejpozději do 10 minut po odběru arteriální krve. Jinak probíhající metabolické procesy ve vzorku krve (iniciované zejména aktivitou leukocytů) významně mění výsledky stanovení krevních plynů, snižují hladinu PaO2 a pH a zvyšují PaCO2. Obzvláště výrazné změny jsou pozorovány u leukémie a při výrazné leukocytóze.

[ 45 ], [ 46 ], [ 47 ]

Metody pro hodnocení acidobazické rovnováhy

Měření pH krve

Hodnotu pH krevní plazmy lze stanovit dvěma metodami:

• Indikátorová metoda je založena na vlastnosti některých slabých kyselin nebo zásad používaných jako indikátory disociovat při určitých hodnotách pH, čímž mění barvu.
• Metoda pH-metrie umožňuje přesnější a rychlejší stanovení koncentrace vodíkových iontů pomocí speciálních polarografických elektrod, na jejichž povrchu se při ponoření do roztoku vytváří potenciální rozdíl v závislosti na pH studovaného média.

Jedna z elektrod je aktivní neboli měřicí, vyrobená z ušlechtilého kovu (platiny nebo zlata). Druhá (referenční) slouží jako srovnávací elektroda. Platinová elektroda je od zbytku systému oddělena skleněnou membránou propustnou pouze pro vodíkové ionty (H ⁺ ). Uvnitř je elektroda naplněna pufrovacím roztokem.

Elektrody jsou ponořeny do studovaného roztoku (např. krve) a polarizovány zdrojem proudu. V důsledku toho vzniká v uzavřeném elektrickém obvodu proud. Protože platinová (aktivní) elektroda je od roztoku elektrolytu navíc oddělena skleněnou membránou propustnou pouze pro ionty H ⁺, je tlak na obou površích této membrány úměrný pH krve.

Nejčastěji se acidobazická rovnováha hodnotí Astrupovou metodou na přístroji microAstrup. Stanoví se indexy BB, BE a PaCO2. Dvě části vyšetřované arteriální krve se uvedou do rovnováhy dvěma směsmi plynů známého složení, které se liší parciálním tlakem CO2. V každé části krve se měří pH. Hodnoty pH a PaCO2 v každé části krve se vynesou jako dva body na nomogramu. Dva body vyznačené na nomogramu se protáhne přímka, dokud se neprotne se standardními grafy BB a BE, a určí se skutečné hodnoty těchto indexů. Poté se změří pH vyšetřované krve a na výsledné přímce se najde bod odpovídající této naměřené hodnotě pH. Skutečný tlak CO2 v krvi (PaCO2) se určí projekcí tohoto bodu na osu souřadnic.

Přímé měření tlaku CO2 (PaCO2)

V posledních letech se pro přímé měření PaCO2 v malém objemu používá modifikace polarografických elektrod určených pro měření pH. Obě elektrody (aktivní a referenční) jsou ponořeny do roztoku elektrolytu, který je od krve oddělen další membránou propustnou pouze pro plyny, nikoli však pro vodíkové ionty. Molekuly CO2, difundující z krve skrz tuto membránu, mění pH roztoku. Jak již bylo řečeno výše, aktivní elektroda je od roztoku NaHCO3 navíc oddělena skleněnou membránou propustnou pouze pro ionty H ⁺. Po ponoření elektrod do testovaného roztoku (například krve) je tlak na obou površích této membrány úměrný pH elektrolytu (NaHCO3). Hodnota pH roztoku NaHCO3 zase závisí na koncentraci CO2 v krvi. Tlak v okruhu je tedy úměrný PaCO2 v krvi.

Polarografická metoda se také používá ke stanovení PaO2 v arteriální krvi.

[ 48 ], [ 49 ], [ 50 ]

Stanovení BE na základě přímého měření pH a PaCO2

Přímé stanovení pH a PaCO2 krve umožňuje výrazně zjednodušit metodu stanovení třetího ukazatele acidobazické rovnováhy - nadbytku zásad (BE). Poslední ukazatel lze stanovit pomocí speciálních nomogramů. Po přímém měření pH a PaCO2 se skutečné hodnoty těchto ukazatelů vynesou na odpovídající stupnice nomogramu. Body se spojí přímkou a pokračují, dokud se neprotnou se stupnicí BE.

Tato metoda stanovení hlavních ukazatelů acidobazické rovnováhy nevyžaduje vyrovnávání krve směsí plynů, jako při použití klasické Astrupovy metody.

Interpretace výsledků

Parciální tlak O2 a CO2 v arteriální krvi

Hodnoty PaO2 a PaCO2 slouží jako hlavní objektivní ukazatele respiračního selhání. U zdravého dospělého člověka dýchajícího vzduch v místnosti s koncentrací kyslíku 21 % (FiO2 ₌ 0,21) a normálním atmosférickým tlakem (760 mm Hg) je PaO2 90–95 mm Hg. Při změně barometrického tlaku, okolní teploty a některých dalších podmínek může PaO2 u zdravého člověka dosáhnout 80 mm Hg.

Nižší hodnoty PaO2 (méně než 80 mm Hg) lze považovat za počáteční projev hypoxémie, zejména na pozadí akutního nebo chronického poškození plic, hrudníku, dýchacích svalů nebo centrální regulace dýchání. Pokles PaO2 na 70 mm Hg ve většině případů naznačuje kompenzované respirační selhání a je obvykle doprovázen klinickými příznaky snížené funkční kapacity zevního dýchacího systému:

• mírná tachykardie;
• dušnost, dýchací potíže, objevující se hlavně při fyzické námaze, i když v klidu dechová frekvence nepřesahuje 20-22 za minutu;
• znatelné snížení tolerance cvičení;
• účast na dýchání pomocných dýchacích svalů atd.

Na první pohled tato kritéria arteriální hypoxémie odporují definici respiračního selhání podle E. Campbella: „respirační selhání je charakterizováno poklesem PaO2 pod 60 mm Hg...“. Jak již bylo uvedeno, tato definice se vztahuje k dekompenzovanému respiračnímu selhání, které se projevuje velkým množstvím klinických a instrumentálních příznaků. Pokles PaO2 pod 60 mm Hg zpravidla naznačuje těžké dekompenzované respirační selhání a je doprovázen dušností v klidu, zvýšením počtu dechových pohybů na 24–30 za minutu, cyanózou, tachykardií, významným tlakem dýchacích svalů atd. Neurologické poruchy a příznaky hypoxie jiných orgánů se obvykle vyvíjejí při PaO2 pod 40–45 mm Hg.

PaO2 od 80 do 61 mm Hg, zejména na pozadí akutního nebo chronického poškození plic a zevního dýchacího systému, by mělo být považováno za počáteční projev arteriální hypoxémie. Ve většině případů naznačuje vznik mírného kompenzovaného respiračního selhání. Pokles PaO2 _pod 60 mm Hg naznačuje středně těžké nebo těžké prekompenzované respirační selhání, jehož klinické projevy jsou jasně vyjádřené.

Normálně je tlak CO2 v arteriální krvi (PaCO2 ₎ 35-45 mm Hg. Hyperkapie je diagnostikována, když PaCO2 stoupne nad 45 mm Hg. Hodnoty PaCO2 nad 50 mm Hg obvykle odpovídají klinickému obrazu těžkého ventilačního (nebo smíšeného) respiračního selhání a nad 60 mm Hg jsou indikací k mechanické ventilaci zaměřené na obnovení minutového dechového objemu.

Diagnostika různých forem respiračního selhání (ventilačního, parenchymatózního atd.) je založena na výsledcích komplexního vyšetření pacientů - klinický obraz onemocnění, výsledky stanovení funkce vnějšího dýchání, rentgen hrudníku, laboratorní testy, včetně posouzení složení plynů v krvi.

_{Některé rysy změny PaO2} a PaCO2 _při ventilačním a parenchymatózním respiračním selhání již byly uvedeny výše. Připomeňme si, že ventilační respirační selhání, při kterém je proces uvolňování CO2 _z těla primárně narušen v plicích, je charakterizováno hyperkapnií (PaCO2 _větší než 45-50 mm Hg), často doprovázenou kompenzovanou nebo dekompenzovanou respirační acidózou. Zároveň progresivní hypoventilace alveolů přirozeně vede ke snížení okysličení alveolárního vzduchu a tlaku O2 _v arteriální krvi (PaO2 ₎, což má za následek hypoxémii. Detailní obraz ventilačního respiračního selhání je tedy doprovázen jak hyperkapnií, tak i rostoucí hypoxémií.

Raná stadia parenchymatózního respiračního selhání jsou charakterizována poklesem PaO2 ₍ hypoxémie), ve většině případů v kombinaci s výraznou hyperventilací alveol (tachypnoe) a výslednou hypokapnií a respirační alkalózou. Pokud nelze tento stav zmírnit, postupně se objevují známky progresivního celkového snížení ventilace, minutového dechového objemu a hyperkapnie (PaCO2 _větší než 45-50 mm Hg). To naznačuje přidání ventilačního respiračního selhání způsobeného únavou dýchacích svalů, těžkou obstrukcí dýchacích cest nebo kritickým poklesem objemu fungujících alveol. Pozdější stadia parenchymatózního respiračního selhání jsou tedy charakterizována progresivním poklesem PaO2 ₍ hypoxémie) v kombinaci s hyperkapnií.

V závislosti na individuálních charakteristikách vývoje onemocnění a převaze určitých patofyziologických mechanismů respiračního selhání jsou možné i jiné kombinace hypoxémie a hyperkapnie, které jsou diskutovány v následujících kapitolách.

Acidobazická nerovnováha

Ve většině případů stačí pro přesnou diagnózu respirační a nerespirační acidózy a alkalózy, jakož i pro posouzení stupně kompenzace těchto poruch, stanovit pH krve, pCO2, BE a SB.

Během období dekompenzace je pozorován pokles pH krve a u alkalózy se acidobazická rovnováha určuje poměrně jednoduše: u kyselosti je zvýšená. Je také snadné určit respirační a nerespirační typy těchto poruch laboratorními ukazateli: změny pCO2 _a BE u každého z těchto dvou typů jsou v různých směrech.

Situace je složitější s hodnocením parametrů acidobazické rovnováhy v období kompenzace jejích poruch, kdy se pH krve nemění. Pokles pCO2 a BE lze tedy _pozorovat jak u nerespirační (metabolické) acidózy, tak u respirační alkalózy. V těchto případech pomáhá posouzení celkové klinické situace, které nám umožňuje pochopit, zda jsou odpovídající změny pCO2 _nebo BE primární nebo sekundární (kompenzační).

Kompenzovaná respirační alkalóza je charakterizována primárním zvýšením PaCO2, které je v podstatě příčinou této poruchy acidobazické rovnováhy; v těchto případech jsou odpovídající změny BE sekundární, tj. odrážejí zapojení různých kompenzačních mechanismů zaměřených na snížení koncentrace bází. Naopak u kompenzované metabolické acidózy jsou změny BE primární a posuny pCO2 odrážejí kompenzační hyperventilaci plic (pokud je to možné).

Porovnání parametrů acidobazické nerovnováhy s klinickým obrazem onemocnění tedy ve většině případů umožňuje poměrně spolehlivou diagnózu povahy těchto nerovnováh i v období jejich kompenzace. Hodnocení změn v elektrolytovém složení krve může v těchto případech také pomoci stanovit správnou diagnózu. Hypernatrémie (nebo normální koncentrace Na ⁺ ) a hyperkalemie jsou často pozorovány u respirační a metabolické acidózy, zatímco hypo- (nebo normo)natrémie a hypokalemie jsou pozorovány u respirační alkalózy.

Pulzní oxymetrie

Dodávka kyslíku do periferních orgánů a tkání závisí nejen na absolutních hodnotách tlaku D2 _v arteriální krvi, ale také na schopnosti hemoglobinu vázat kyslík v plicích a uvolňovat ho v tkáních. Tato schopnost je popsána esovitým tvarem disociační křivky oxyhemoglobinu. Biologický význam tohoto tvaru disociační křivky spočívá v tom, že oblast vysokých hodnot tlaku O2 odpovídá horizontální části této křivky. Proto i při kolísání tlaku kyslíku v arteriální krvi od 95 do 60-70 mm Hg zůstává saturace hemoglobinu kyslíkem (SaO2 ₎ na dostatečně vysoké úrovni. U zdravého mladého člověka s PaO2 ₌ 95 mm Hg je tedy saturace hemoglobinu kyslíkem 97 % a s PaO2 ₌ 60 mm Hg - 90 %. Strmý sklon střední části disociační křivky oxyhemoglobinu naznačuje velmi příznivé podmínky pro uvolňování kyslíku v tkáních.

Pod vlivem určitých faktorů (zvýšená teplota, hyperkapnie, acidóza) se disociační křivka posouvá doprava, což naznačuje snížení afinity hemoglobinu ke kyslíku a možnost jeho snadnějšího uvolňování v tkáních. Obrázek ukazuje, že v těchto případech je k udržení saturace hemoglobinu kyslíkem na stejné _úrovni zapotřebí více PaO2.

Posun disociační křivky oxyhemoglobinu doleva naznačuje zvýšenou afinitu hemoglobinu k O2 _a jeho nižší uvolňování do tkání. K tomuto posunu dochází pod vlivem hypokapnie, alkalózy a nižších teplot. V těchto případech se vysoká saturace hemoglobinu kyslíkem udržuje i při nižších hodnotách PaO2 _.

Hodnota saturace hemoglobinu kyslíkem při respiračním selhání tak získává nezávislou hodnotu pro charakterizaci zásobení periferních tkání kyslíkem. Nejběžnější neinvazivní metodou pro stanovení tohoto ukazatele je pulzní oxymetrie.

Moderní pulzní oxymetry obsahují mikroprocesor připojený k senzoru obsahujícímu světelnou diodu a světlocitlivý senzor umístěný naproti světelné diodě. Obvykle se používají dvě vlnové délky záření: 660 nm (červené světlo) a 940 nm (infračervené záření). Sycení kyslíkem se určuje absorpcí červeného a infračerveného světla redukovaným hemoglobinem (Hb) a oxyhemoglobinem (HbJ2 ₎. Výsledek se zobrazuje jako SaO2 (saturace získaná pulzní oxymetrií).

Normálně saturace kyslíkem přesahuje 90 %. Tento ukazatel klesá s hypoxémií a poklesem PaO2 _pod 60 mm Hg.

Při hodnocení výsledků pulzní oxymetrie je třeba mít na paměti poměrně velkou chybu metody, dosahující ±4-5 %. Je také třeba mít na paměti, že výsledky nepřímého stanovení saturace kyslíkem závisí na mnoha dalších faktorech. Například na přítomnosti laku na nehtech subjektu. Lak absorbuje část anodového záření o vlnové délce 660 nm, čímž podhodnocuje hodnoty indikátoru _SaO2.

Hodnoty pulzního oxymetru jsou ovlivněny posunem disociační křivky hemoglobinu, ke kterému dochází pod vlivem různých faktorů (teplota, pH krve, hladina PaCO2), pigmentace kůže, anémie s hladinou hemoglobinu pod 50-60 g/l atd. Například malé výkyvy pH vedou k významným změnám indikátoru SaO2; při alkalóze (například respirační, vyvinuté na pozadí hyperventilace) je SaO2 nadhodnocený a při acidóze podhodnocený.

Tato technika navíc neumožňuje výskyt patologických typů hemoglobinu - karboxyhemoglobinu a methemoglobinu - v periferní krvi, které absorbují světlo stejné vlnové délky jako oxyhemoglobin, což vede k nadhodnocení hodnot SaO2.

Pulzní oxymetrie se nicméně v současnosti široce používá v klinické praxi, zejména na jednotkách intenzivní péče a resuscitačních odděleních, pro jednoduché, orientační dynamické sledování stavu saturace hemoglobinu kyslíkem.

Vyhodnocení hemodynamických parametrů

Pro úplnou analýzu klinické situace při akutním respiračním selhání je nutné dynamicky stanovit řadu hemodynamických parametrů:

• krevní tlak;
• srdeční frekvence (TF);
• centrální žilní tlak (CVP);
• tlak v zaklínění plicní tepny (PAWP);
• srdeční výdej;
• Monitorování EKG (včetně včasné detekce arytmií).

Mnoho z těchto parametrů (tk, srdeční tep, saoo2, EKG atd.) lze stanovit pomocí moderních monitorovacích zařízení na odděleních intenzivní péče a resuscitace. U těžce nemocných pacientů je vhodné katetrizovat pravé srdce s instalací dočasného plovoucího intrakardiálního katétru pro stanovení CVP a PAOP.

[ 51 ], [ 52 ], [ 53 ], [ 54 ], [ 55 ], [ 56 ]