Характеристики функции легких при ХОБЛ
1. Определение ХОБЛ
Глобальные рекомендации по лечению хронической обструктивной болезни легких (GOLD) определяют ХОБЛ как заболевание, характеризующееся неполным и обратимым ограничением дыхательных путей. Ограничение воздушного потока обычно прогрессирует и связано с аномальной воспалительной реакцией легких на токсичные частицы или газы.
Диагноз ХОБЛ следует рассматривать у тех, кто имеет симптомы кашля, мокроты или одышки и/или историю воздействия факторов риска, и может быть уточнен с помощью функциональных легочных тестов. Глобальная инициатива по хронической обструктивной болезни легких (GOLD) включила функциональные легочные тесты в качестве золотого стандарта диагностики ХОБЛ.
2. Патофизиологические характеристики
Патология ХОБЛ характеризуется хроническим воспалением, затрагивающим дыхательные пути, паренхиму легких и легочную сосудистую систему. Вдыхание вредных частиц и газов (особенно курение) может вызвать воспаление легких. Воспалительные клетки, такие как макрофаги, Т-лимфоциты (в основном CD8+ клетки) и нейтрофилы, увеличивают инфильтрацию в различных частях легкого. Активированные воспалительные клетки выделяют различные медиаторы воспаления, включая лейкотриен B4 (LTB 4) p интерлейкин 8 (IL8) p фактор некроза опухоли a (TNF- a) и другие цитокины, которые могут вызывать повреждение легочной ткани и/или поддерживать нейтрофильное воспаление. В дополнение к воспалению, дисбаланс легочных протеазных и антипротеазных систем и окислительный стресс считаются двумя другими важными путями в патогенезе ХОБЛ. Вдыхание вредных частиц и газов может вызвать воспаление в легких. Курение может вызвать воспаление и прямое повреждение легочной ткани. Другие факторы риска ХОБЛ также могут вызывать аналогичный воспалительный процесс в легких.
Патофизиологические изменения при ХОБЛ включают гиперсекрецию слизи в дыхательных путях, нарушение функции ресничек, ограничение воздушного потока, гиперинфляцию легких и нарушение газообмена, что на поздних стадиях может привести к легочной гипертензии и легочному сердцу. Эти патофизиологические изменения обычно происходят в порядке, описанном выше, во время прогрессирования заболевания. Чрезмерное образование слизи и нарушение функции ресничек приводят к хроническому кашлю и образованию мокроты. После многих лет существования этих симптомов постепенно могут появиться другие симптомы или физиологические отклонения. (предпочтительно измеряется с помощью спирометрии) является отличительным признаком характерных патофизиологических изменений ХОБЛ и ключом к диагностике заболевания. Основными причинами ограничения воздушного потока являются: спазматическое сокращение и утолщение гладкой мускулатуры дыхательных путей и их гипертрофия, что приводит к чрезмерной бронхоконстрикции; усиление воспаления дыхательных путей, приводящее к увеличению люминального секрета и закупорке просвета слизью; разрушение альвеолярной структуры, что ослабляет тяговое воздействие на окружающие мелкие дыхательные пути и снижает способность поддерживать мелкие дыхательные пути открытыми, что является важной причиной необратимого ограничения воздушного потока у больных ХОБЛ.
Кроме того, гиперинфляция легких увеличивает потребность в диафрагмальном сокращении и снижает производительность дыхания, гипоксемия и ацидоз снижают центральный привод и скорость диафрагмального расслабления, а недостаточное питание влияет на структуру и функцию дыхательных мышц, что приводит к снижению силы дыхательных мышц; кроме того, структурное разрушение альвеол ослабляет тяговое воздействие на дыхательные пути и снижает способность поддерживать открытость мелких дыхательных путей. важная причина необратимости ограничения воздушного потока у больных ХОБЛ. При прогрессирующем ХОБЛ обструкция периферических дыхательных путей, нарушение соотношения вентиляция/кровоток и уменьшение площади диффузии газов вследствие разрушения альвеолярной паренхимы и аномалий легочных сосудов снижают газообменную способность легких, что приводит к гипоксемии и последующему нарушению дыхательной функции из-за гиперкапнии.
Характеристики легочной функции при ХОБЛ
(А) Характеристики функции вентиляции
Вентиляция является наиболее распространенной и важной частью теста дыхательной функции, которая в основном измеряется с помощью спирометрии, включая кривую «время-объем» и кривую «поток-объем».
У пациентов с ХОБЛ наблюдается снижение экспираторного потока, удлинение времени экспираторного потока, неспособность достичь экспираторного плато или время достижения плато более 6 секунд, значительное снижение FEV1 и его отношения к FVC FEV1/FVC, а также значительное снижение MMEF и других показателей, FVC может быть в нормальном диапазоне или снижен. Кривая поток-объем демонстрирует типичные черты обструктивной вентиляционной дисфункции. Депрессия нисходящей ветви экспираторной фазы в направлении оси объема, чем более выражена депрессия, тем тяжелее обструкция дыхательных путей. Чем более выражена депрессия, тем больше обструкция дыхательных путей. Снижаются показатели экспираторного потока, такие как PEF, FEF 50%, FEF 75% и т.д.
Для определения степени тяжести ХОБЛ GOLD считает FEV1/FVC<70% необходимым условием для постановки диагноза ХОБЛ и выставляет оценку тяжести на основании FEV1. Все значения FEV1 относятся к FEV1 после применения бронхолитиков. (ii) Бронхиальная реактивность при ХОБЛ 1. Тест с бронхолитиком Хотя у пациентов с бронхиальной астмой также могут наблюдаться вышеупомянутые признаки обструкции дыхательных путей во время обострения, обструкция дыхательных путей часто обратима, в то время как у пациентов с ХОБЛ обструкция дыхательных путей необратима или не полностью обратима, поэтому эти два типа обструктивных заболеваний дыхательных путей можно дифференцировать с помощью теста с бронхолитиком. В качестве ингаляционного препарата обычно используется бета-2-агонист (например, Вентолин аэрозоль 400 мкг). Сравнивалось изменение FEV1 до и после ингаляции (15 мин) и рассчитывалась скорость изменения. Скорость изменения FEV1 (%) = ( FEV1 после ингаляции - FEV1 до ингаляции) / FEV1 до ингаляции × 100%]. Положительный критерий определялся как изменение FEV1 на ≥ 15% и увеличение абсолютного значения на ≥ 0,2 л. Бронхолитический тест часто бывает отрицательным у пациентов с ХОБЛ. 2, Тест на возбуждение бронхов Реактивность дыхательных путей у пациентов с ХОБЛ также может быть выше нормы, особенно у пожилых пациентов, и существует низкая отрицательная корреляция между повышенной реактивностью дыхательных путей и основной функцией легких, что позволяет предположить, что реактивность дыхательных путей повышается после нарушения основной функции легких. Однако гиперреактивность дыхательных путей при ХОБЛ часто менее выражена, чем при гипергидрозе кистей рук3. (iii) Характеристики объема легких при ХОБЛ В целом, ХОБЛ можно отличить от рестриктивной вентиляционной дисфункции путем измерения кривых поток-объем и время-объем, но в некоторых случаях оба заболевания могут уменьшать объем легких VC (ХОБЛ за счет увеличения остаточного объема воздуха, а рестриктивные поражения за счет уменьшения общего объема легких), что требует измерения объема легких. Для дифференциации требуется легочная волюметрия. Наиболее часто используемыми методами измерения объема легких являются разведение газов и трассировка тела. У пациентов с тяжелой обструкцией или большими альвеолами распределение газа часто неравномерно, и метод разведения газа слишком короток для достижения газового равновесия, поэтому измеренные значения TLC могут быть необъективными. Метод отслеживания тела является более точным для пациентов с ХОБЛ и поэтому рекомендуется. Пациенты с ХОБЛ имеют типичные для обструктивного заболевания характеристики объема легких: увеличение TLC, FVC, RV, снижение VC и замедление скорости потока. Градация тяжести показана в таблице 2. Кроме того, в последние годы было отмечено, что существует высокая отрицательная корреляция между IC и FRC, и IC увеличивается при снижении FRC. Поэтому IC может быть простым и надежным показателем для оценки FRC, когда изменения TLC не очевидны. Более того, IC широко используется для клинического мониторинга, поскольку он легко измеряется и может динамически отражать изменение объема внутрилегочного газа и эффект лечения. (iv) Характеристики диффузионной функции Диффузия в легких относится к процессу газообмена между кислородом и углекислым газом через альвеолы и стенки капилляров легких. Пути диффузии включают альвеолярный газ, альвеолярную мембрану, внутрикапиллярную плазму, эритроциты и гемоглобин. Факторами, определяющими диффузию газа, являются: разница парциального давления газа между двумя сторонами дыхательной мембраны, растворимость газа, площадь диффузии и расстояние диффузии. Изменения в любом из этих факторов могут вызвать изменения в объеме диффузии. У пациентов с тяжелой ХОБЛ может быть снижена диффузионная функция из-за структурного разрушения и сращения альвеолярной стенки, что приводит к уменьшению площади легочного сосудистого русла, снижению площади газообмена и дисбалансу в соотношении вентиляция/кровоток. Исследование объема диффузии не очень значимо для определения тяжести ХОБЛ. Скорость экспираторного потока и спирометрия гораздо точнее и чувствительнее, чем диффузионная функция, при оценке тяжести ХОБЛ. Однако диффузионная функция полезна при определении эмфиземы. Если диффузионная функция близка к норме, несмотря на некоторую степень обструкции дыхательных путей, основной патологией является хронический бронхит, тогда как основной патологией при снижении диффузионной функции является рак верхнечелюстной пазухи9. (E) Характеристики сопротивления дыхательных путей при ХОБЛ Проходимость дыхательных путей обычно отражается скоростью потока дыхательного газа, которая прямо пропорциональна диаметру дыхательных путей. И наоборот, если дыхательные пути спазмированы, узки или заблокированы, диаметр дыхательных путей мал и скорость потока газа замедлена. В целом, вышеприведенные рассуждения верны, но при этом игнорируется важный фактор, скорость газового потока все же связана с движущим давлением газового потока. При одинаковом диаметре, чем выше давление, тем быстрее скорость потока газа. Поэтому отражать проходимость дыхательных путей только по скорости газового потока неполноценно. Кроме того, газ, поступающий в легкие извне, требует дыхательной работы, а дыхательная работа должна преодолеть сопротивление, возникающее при трении потока газа в дыхательных путях (его физическая характеристика - вязкое сопротивление), в дополнение к сопротивлению, возникающему при расширении грудной клетки и легочной ткани (его физическая характеристика - упругое сопротивление, обратная величина которого - податливость грудной клетки и легких), а также сопротивление, возникающее при движении потока газа и расширении грудной клетки (его физическая характеристика - инерционное сопротивление). Сумма вязкого сопротивления, упругого сопротивления и инерционного сопротивления дыхательной системы в совокупности называется общим сопротивлением дыхательных путей (или общим сопротивлением дыхательных путей). Наиболее тесно связанным с проходимостью дыхательных путей является вязкое сопротивление, которое часто называют сопротивлением дыхательных путей (Raw). Сопротивление дыхательных путей равно отношению разности давлений (S P), необходимой для поддержания определенного потока дыхательного газа (V), к этому потоку, т.е. Raw = S P/V. Повышенное сопротивление дыхательных путей свидетельствует об обструкции или стенозе дыхательных путей и является гораздо более чувствительным показателем, чем FEV1. В последние годы метод принудительной осцилляции (IOS) получил быстрое развитие в определении сопротивления дыхательных путей. По результатам IOS можно различить центральную и периферическую обструкцию дыхательных путей при патологии ХОБЛ. Дыхательный импеданс является чувствительным индикатором обструкции воздушного потока у пациентов с ХОБЛ. У пациентов с ХОБЛ R 5, R 20 и Fres значительно выше нормы, X 5 значительно ниже, и существует значительная частотная зависимость вязкого сопротивления и электрического сопротивления между 5 и 35 Гц. Механизм снижения электрического сопротивления обусловлен снижением комплайнса дыхательных путей и/или частотно-зависимым повышением сопротивления вследствие увеличения периферического сопротивления дыхательных путей. Fres является чувствительным показателем для диагностики ХОБЛ, и его чувствительность увеличивается по мере ухудшения заболевания, отражая степень обструкции воздушного потока у пациентов с ХОБЛ. (vi) Особенности дыхательной функции и метаболизма питательных веществ при ХОБЛ У пациентов с ХОБЛ из-за обструкции дыхательных путей дыхательные усилия, направленные на преодоление сопротивления дыхательных путей, возрастают с увеличением сопротивления дыхательных путей, поэтому потребление кислорода дыхательными мышцами также увеличивается. Браун и др. показали, что у пациентов с ХОБЛ потребление кислорода может в 10 раз превышать норму для поддержания дыхания. Увеличение потребления кислорода дыхательными мышцами неизбежно приводит к увеличению базального потребления кислорода и базальных энергозатрат организма. Исследование Чжэн Цзиньпина показало, что потребление кислорода и базальные энергозатраты пациентов с ХОБЛ увеличиваются с ростом обструкции дыхательных путей. (VII) Характеристика сердечно-легочной функции с физической нагрузкой (CPET) CPET у пациентов с ХОБЛ характеризуется повышенной потребностью в вентиляции при увеличении нагрузки при физической нагрузке, но сниженной вентиляционной способностью. Увеличение обструкции воздушного потока сопровождается снижением эластической ретракции легких, что приводит к дисбалансу в соотношении V/Q из-за недостаточной вентиляции в некоторых участках легких и гипервентиляции в некоторых участках легких, что приводит к увеличению VD/VT, тем самым требуя увеличения вентиляции для выведения CO 2 и поддержания постоянного PCO 2 в крови. В перфузируемых отделах легких гиповентиляция вызывает гипоксию, которая также увеличивает легочную вентиляцию через хеморецепторы каротидного тела. Поскольку альвеолярная вентиляция уменьшается, кислородный обмен снижается, V/Q уменьшается, PaO 2 уменьшается, а P (A-a) O 2 увеличивается с увеличением мощности во время физической нагрузки. Во время физической нагрузки сердечный выброс увеличивается, кровоток через область дисбаланса V/Q увеличивается, а мелкие артерии сужаются из-за гипоксии вследствие снижения альвеолярной вентиляции. Однако альвеолярный кровоток в однородной области V/Q увеличивается, уменьшая возникновение гипоксемии, и тренировочная нагрузка может продолжать увеличиваться. Если этот механизм не срабатывает, гипоксемия усиливается и P (A-a) O 2 расширяется. Кроме того, повышение давления в правом предсердии, которое приводит к шунтированию, также увеличивает P (A-a) O2. Кроме того, у пациентов с ХОБЛ характерно изменение контуров скорости приливного потока во время физической нагрузки: во время физической нагрузки контуры скорости приливного потока постепенно приближаются к общему объему легких и значительно перекрываются с экспираторной фазой контуров максимальной скорости потока. В целом, характеристики CPET у пациентов с ХОБЛ можно суммировать следующим образом: 1. низкий VO 2 max; 2. высокий VD/VT; 3. высокий P (a-et) CO 2; 4. высокий P (A-a) O 2; 5. низкий BR; 6. повышенное оперативное потребление кислорода, молочный ацидоз при низкой мощности и неспособность компенсировать дыхание при метаболическом ацидозе; 7. высокий HRR; 8. аномальный (прямоугольно-трапециевидный) экспираторный поток; 9. высокий HRR; и 10. высокий HRR. Прямоугольно-трапециевидный) тип экспираторного потока.