Текст книги "Респираторная медицина. Руководство (в 2-х томах)"

Автор книги: А. Чучалин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 44 (всего у книги 191 страниц)

Схема взаимосвязи всех этих процессов в виде системы зубчатых колес, приводящих в движение друг друга, была предложена K. Wasserman (рис. 5-82). Тесное и синхронное взаимодействие всех звеньев кислородного транспорта требуется для адекватной доставки кислорода к тканям, своевременной элиминации углекислоты и поддержания газового состава артериальной крови при возрастании скорости метаболизма.

path: pictures/0582.png

Рис. 5-82. Представленная схема иллюстрирует механизмы газового транспорта и тесной взаимосвязи тканевого (или клеточного) и легочного (или внешнего) дыхания. Зубчатые колеса означают функциональную взаимосвязь и взаимозависимость отдельных компонентов этой сложной системы.

Значительное повышение утилизации кислорода мышцами (QO₂) достигается повышением экстракции кислорода из крови, перфузирующей эти мышцы, селективной дилатацией периферических сосудов, повышением легочного кровотока путем мобилизации и вазодилатации сосудов малого круга и, наконец, повышением уровня вентиляции. Кислород захватывается кровотоком из альвеол пропорционально скорости кровотока и обратно пропорционально степени насыщения гемоглобина кислородом. В устойчивом состоянии потребление кислорода

VO₂ = QO₂. Минутная вентиляция (частота дыхания – f и дыхательный объем – Vt) возрастает в зависимости от количества вновь образованной углекислоты (QCO₂), поступающей в легкие, центральных механизмов регуляции рН и напряжения CO₂ в артериальной крови.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ИЗМЕРЯЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ

Во время проведения тестов возможно получить большое количество расчетных параметров и графиков их взаимозависимости. Однако какие именно параметры и зависимости нужно анализировать определяются целью проведения исследования. В каждом конкретном случае измеряемые и мониторируемые параметры, а так же анализируемые графические взаимозависимости определяются индивидуально. Рассмотрим значение основных эргоспирометрических показателей.

ПОТРЕБЛЕНИЕ КИСЛОРОДА

Потребление кислорода VO₂ определяется как потребность клеток в кислороде на определенном уровне для осуществления максимальной скорости транспорта кислорода.

VO₂ может быть рассчитано по скорости потока крови и экстракции кислорода тканями, что отражает уравнение Fick. Факторы, которые могут определять достаточный уровень кислорода, зависят от кислородонесущих свойств крови (уровень гемоглобина, артериальная сатурация кислорода – SaO₂), функции сердца (число сердечных сокращений, ударный объем – SV), перераспределения периферической крови, и экстракции тканями кислорода (плотность капилляров, митохондрий, адекватность перфузии и диффузия в тканях).

Зависимость VO ₂ от скорости нагрузки. В норме VO₂ возрастает почти линейно по мере возрастания нагрузки. Однако точное измерение скорости выполняемой нагрузки, выражаемое в ваттах, требует специального определения этих взаимоотношений. Заданная скорость нагрузки достаточно точно измеряется на велоэргометре, но может быть только приблизительно оценена при использовании бегущей дорожки (тредмила). Кривая отношения VO₂ к скорости заданной нагрузки отражает эффективность метаболических процессов перехода потенциальной химической энергии в механическую работу и механическую эффективность мышечно-скелетной системы. Кривая, определяемая из отношения скорости изменения VO₂ к скорости изменения заданной нагрузки во время возрастающего нагрузочного теста (ΔVO₂/ΔWR), обычно в норме составляет от 8,5 до 11 мл/мин/ватт и зависит от пола, возраста, роста. У тучных пациентов в норме имеет место возрастание VO₂ по мере возрастания скорости нагрузки. Существует несколько процессов, которые воздействуют на метаболическую эффективность мышц. Снижение показателя ΔVO₂/ΔWR в большинстве случаев указывает на неадекватность кислородного транспорта, что может встречаться при некоторых заболеваниях сердца, легких или при нарушении циркуляции. Кроме того, нарушения процесса утилизации кислорода – например, при митохондриальной миопатии, фиброзирующем альвеолите может также проявляться снижением наклона кривой VO₂ – скорость нагрузки. Для подтверждения этих нарушений необходимы дальнейшие исследования.

VO ₂ max , VO ₂ peak

Поскольку VO₂ возрастает при повышении уровня нагрузки один или несколько факторов, определяющих потребление кислорода, подходит к своему лимиту (например, это может быть ударный объем сердца, число сердечных сокращений, или экстракция кислорода из тканей), при этом значение VO₂ по отношению к скорости работы приближается к плато. Достижение истинного плато в потреблении кислорода используется как доказательство достижения VO₂max. Показатель VO₂max является наилучшим индексом аэробной способности и «золотым стандартом» при кардиореспираторном тесте. Он отражает максимально достижимый уровень метаболизма кислорода, включая большую мышечную группу. Однако в конкретных клинических ситуациях истинное плато может быть не достигнуто до появления симптомов ограничения нагрузки. Поэтому VO₂peak часто используют для оценки максимального потребления кислорода. Для практических целей VO₂max и VO₂peak взаимозаменяемы. Аэробная способность должна измеряться напрямую, потому что оценивается по показателям покоя, скорости работы, а субмаксимальные нагрузочные протоколы ограничены физиологическими механизмами и методологическими неточностями. С другой стороны, прямое измерение VO₂max – надежный и воспроизводимый метод у здоровых лиц и пациентов. Основные должные величины нормального уровня VO₂max и VO₂peak зависят от генетических факторов и мышечной массы. Показатель VO₂ max или VO₂peak зависит от возраста, пола, размера тела, а также от тренированности субъекта. Показатель VO₂peak выражается в абсолютных значениях (л/мин), а также в процентах от должных величин. Выбор значений должных величин должен отражать исследуемую популяцию.

Показатель VO₂max часто соотносится с некоторыми индексами размера тела. Наиболее часто используется вес тела в килограммах, и это наиболее легко рассчитать. Однако при таком выборе не учитывается различная метаболическая скорость у индивидуумов разного роста и веса, так как здоровый человек небольшого роста и веса имеет более высокое значение VO₂ на килограмм веса, чем крупный индивидуум. Поскольку метаболизм жиров значительно не влияет на VO₂max, его отношение к весу тела приводит к заниженным значениям у тучных пациентов. При ожирении соотношение должных величин с учетом роста (VO₂/ рост) приводит к лучшей корреляции с линейной массой тела и в конечном итоге к более надежному индексу аэробной работоспособности. Но для более точного анализа необходимы дополнительные исследования.

В некоторых исследованиях показано, что VO₂, соотнесенное с линейной массой тела, известной как масса тела свободной от жира (fat-free mass – FFM), является более удобным индексом и имеет преимущества при расчете VO₂max как у мужчин, так и у женщин. Однако эти показатели трудно внедрить в клиническую лабораторную практику. Кроме того, популяционные различия могут быть нивелированы при учете как веса, так и роста.

В связи с этим рекомендуется выражать показатели VO₂max и VO₂peak как в абсолютных значениях, так и в процентах от должных величин. Кроме того, VO₂max должно обязательно соотноситься с весом тела в килограммах и/или ростом в формате заключения таким образом, чтобы влияние размеров тела на результаты нагрузочного теста были очевидны. Это особенно важно для тех пациентов, для которых реальный вес значительно больше идеального веса тела.

Показатель VO₂ может повышаться от значений в состоянии покоя от 3,5 мл/мин

на кг (около 250 мл/мин в среднем индивидуально) до уровня VO₂max превышающего в 15 раз показатели покоя (от 30 до 50 мл/мин на кг веса). У атлетов при нагрузке эти показатели могут превышать показатели в состоянии покоя в 20 раз (до 80 мл/мин на кг веса).

Снижение показателей VO₂peak может свидетельствовать о проблемах с транспортом кислорода (измененный сердечный выброс, изменения свойств крови, ответственных за транспорт кислорода), легочных ограничениях (нарушения механических свойств легких, центральной регуляции дыхания, газообмена), проблемах с экстракцией кислорода в тканях (изменения тканевой перфузии и диффузии), нейромускулярных или мышечно-скелетных ограничениях, и конечно, о недостаточном усилии при выполнении нагрузочного теста. Таким образом, нарушение VO₂max зависит от множества самых различных факторов.

Снижение VO₂max илиVO₂peak, главным образом, отражает снижение способности (толерантности) к выполнению физической нагрузки. Причины, приводящие к ограничению физической работоспособности, проявляются изменением целого ряда показателей, однако снижение VO₂peak является главной отправной точкой для определения снижения толерантности к физической нагрузке.

Рекомендуется получать показатели VO₂max/VO₂peak из максимального VO₂, измеренного во время протокола непрерывно возрастающей физической нагрузки с определением лимитирующих симптомов, даже если плато VO₂ не определяется. Выявленные симптомы, ограничивающие физическую работоспособность, должны быть документированы.

ПРОДУКЦИЯ УГЛЕКИСЛОТЫ

Продукция СО₂ (VCO₂) во время физической нагрузки определяется факторами, похожими на те, которые определяют уровень потребления О₂. Это в первую очередь сердечный выброс и СО₂, несущие свойства крови, определяющие газообмен в тканях. Однако поскольку СО₂ более растворим в тканях и в крови, то продукция СО₂, измеренная эргоспирометрическим методом, в большей степени зависит от вентиляции, чем VO₂. Кроме того, поскольку растворенный СО₂ является слабой кислотой, организм включает механизмы регуляции уровня СО₂ для устранения острого метаболического ацидоза, который влияет на паттерн VСО₂ при возрастании интенсивности физической нагрузки после достижения точки перехода на анаэробный метаболизм.

Во время кратковременных физических нагрузок для получения энергии гликоген непосредственно используется из мышечной ткани, и соотношение между потреблением кислорода и выделением углекислого газа практически эквимолярное. При прогрессировании физической нагрузки VCO₂ возрастает почти так же, как и VO₂ со средним отношением VCO₂ – VO₂ чуть меньше 1,0 (рис. 5-83, кривая S₁). Необходимо понимать, что кривая на графике отношения VCO₂ к VO₂, не идентична показателю отношения респираторного обмена (VCO₂/VO₂), так как это отношение обычно имеет небольшой позитивный перехват (перекрест) на оси VO₂. Это типичный метод определения анаэробного порога АТ по методу V-slope. На рис. 5-83 крутая кривая S₂ отражает уровень, когда СО₂ генерируется в большем количестве, чем это происходит при аэробном метаболизме, вследствие возрастания продукции молочной кислоты и ее связывания бикарбонатным буфером на высоких ступенях выполняемой нагрузки. При анаэробном метаболизме VCO₂ возрастает в результате химической реакции между ионами воды (из лактата) и растворенным СО₂:

[H⁺] + [HCO₃^-] ↔[H₂CO₃] ↔[CO₂] + [H₂O].

Поскольку продукция молочной кислоты (лактата) в тканях возрастает (Н⁺), реакция смещается вправо, продуцируя большее количество СО₂, чем производится аэробно. Увеличение выделения СО₂ возможно также вследствие снижения накопления двуокиси углерода в организме в результате гипервентиляции (проявляющейся в виде артериальной гипокапнии).

path: pictures/0583.png

Рис. 5-83. Определение анаэробного порога методом V-slope.

Поскольку вентиляция обычно тесно связана с VCO₂ во время физической нагрузки, то, безусловно, полезно проводить анализ изменения Ve по отношению к VCO₂, хотя нет достаточно общепринятых должных значений для клинической интерпретации динамики этого соотношения.

Также является важным аккуратное и точное измерение продукции СО₂, поскольку этот показатель является базисом для расчета других значимых параметров, включая отношение респираторного газообмена, респираторный коэффициент, Р(А-а)О₂, Vd/Vt, альвеолярной вентиляции и т.д.

ОТНОШЕНИЕ РЕСПИРАТОРНОГО ОБМЕНА

Отношение VCO₂/VO₂ называется также отношением газообмена или отношением респираторного обмена (RER). В условиях состояния устойчивого равновесия RER равно респираторному коэффициенту (RQ), значения которого определяются субстратами, которые используется для метаболических процессов. Значение RQ, равное 1,0, указывает на метаболизм преимущественно за счет углеводов, в то время как RQ меньше 1,0 указывает на преобладание смешанного метаболизма за счет углеводов и жиров (если RQ около 0,7) или протеинов (RQ около 0,8). Термин RQ применяется для обозначения процессов, происходящих на уровне тканей, которые трудно измерить и которые не определяются во время проведения теста с физической нагрузкой. Показатель RER обычно определяется во время исследования газообмена в выдыхаемом воздухе. При истинном состоянии устойчивого равновесия системы транспорта кислорода работают синхронно со скоростью метаболизма тканей; таким образом, RER может использоваться как грубый показатель метаболических процессов (RQ). Однако, если RER больше 1,0, то это может быть вызвано выделением СО₂ из молочной кислоты или вследствие гипервентиляции, поскольку СО₂ в 20 раз лучше растворяется в тканях, чем О₂. Разница в растворимости обусловлена тем, что растворимость СО₂ в воде в 20 раз выше, чем у О₂. Кроме того, НСО₃ и белки поставляют значительную часть СО₂ в ткани организма, в то время как транспорт кислорода происходит только за счет его соединения с гемоглобином. Таким образом, при проведении нагрузочного теста, молочнокислый ацидоз и гипервентиляция должны приниматься во внимание, если RER больше 1,0.

АНАЭРОБНЫЙ ПОРОГ

Циркуляторно-метаболическое ограничение физической нагрузки отмечается в норме и может быть определено во время нагрузочного теста путем регистрации так называемого анаэробного порога. Это, конечно же, не порог в буквальном смысле этого слова, выше которого имеет место только анаэробный механизм, а ниже -

только аэробный. Анаэробный порог в целом описывает тот уровень нагрузки или потребления кислорода, при котором значительная часть энергетических потребностей покрывается за счет анаэробного метаболизма.

Анаэробный порог (АП) известен также как лактатный порог, порог молочной кислоты, газообменный порог, вентиляционный порог. Показатель АП всегда соотносится со значениями потребления кислорода при которых происходят эти изменения (анаэробный порог) и выражается в процентах от должных значений VO₂max (процент от VO₂max должного). Термин АП означает уровень VO₂, при котором скорость изменения уровня молочной кислоты в артериальной крови быстро возрастает. Этот показатель широко используется и наиболее предпочтителен для применения в клинической практике. Существует также термин «порог молочной кислоты», который предпочтителен в тех случаях, когда уровень лактата измеряется непосредственно в крови. Название «вентиляционный порог» подразумевает, что имеет место вентиляционный ответ, который является следствием метаболического ацидоза. Независимо от того, какой термин выбирается для определения данного процесса, необходимо уточнять каким именно методом определялся АП.

После тридцатилетнего использования этого показателя физиологические механизмы, лежащие в основе возрастания уровня лактата в мышцах и в крови при анаэробном пороге, остаются до конца не изученными. Независимо от механизма, повышение уровня молочной кислоты, которое встречается в крови во время интенсивного возрастания физической нагрузки, имеет важные физиологические последствия. Во-первых, наращивание уровня молочной кислоты снижает рН крови и интерстициальной жидкости, и в конечном счете нарушает функцию клеток. Во-вторых, сниженная рН или какие либо процессы, имеющие отношение к снижению рН, хорошо стимулируют вентиляцию из-за попыток организма нивелировать возрастание кислотности путем снижения РСО₂. Поскольку возрастающий уровень молочной кислоты наращивает свое влияние на функцию клеток, в конечном счете повышение уровня лактата и сама динамика увеличения уровня лактата при изменении VO₂ во время физической нагрузки могут быть полезными в качестве диагностического критерия или индикатора при проведении теста с физической нагрузкой.

Концепция анаэробного порога многими авторами используется для характеристики кислородного долга работающих мышц. Другими словами, анаэробный порог – это уровень, при котором мышечный метаболизм переключается с аэробных процессов из-за неадекватной поддержки кислородом. Следовательно, концентрация молочной кислоты в крови и выделение углекислого газа (VCO₂) повышаются неравномерно. Повышение VCO₂ является результатом повышенной реакции молочной кислоты и бикарбоната. Измерение этих параметров позволяет просто измерять анаэробный порог.

Клиническое применение анаэробного порога. У здоровых индивидуумов АП обычно наступает при 50 – 60% от должного максимального потребления кислорода VO₂max. При выполнении нагрузки в положении сидя (на велоэргометре), нормальные значения имеет более широкие рамки от 35 до 80%. Показатель АП зависит от возраста, способа нагрузки и других специфик протокола. Показатель АП высоко специфичен при определенных видах нагрузки, например при нагрузке в основном за счет рук показатели ниже, чем при ножных видах нагрузки. Результаты нагрузки на велосипеде на 5 – 11% ниже значений тредмила, что является отражением разницы мышечной массы, участвующей в нагрузке и, возможно, доминирования различных типов мышечных волокон при том или ином виде физической нагрузки.

Анаэробный порог разграничивает верхний уровень интенсивности физической нагрузки, который можно достигнуть аэробно. Некоторые авторы утверждают, что у пациентов с симптомами ограничения физической нагрузки, которые привели к преждевременному прекращению теста, АП как измерение, не зависящее от усилия, может отражать субмаксимальные вариабельности.

Анаэробный порог снижен при широком спектре клинических состояний и заболеваний, поэтому его значение в дифференциальной диагностике различных состояний ограничено. Снижение АП, так же как и VO₂max, не является специфичным и часто требует рассмотрения других параметров ответа на нагрузку для определения причин изменения этих показателей. Значения ниже 40% от должного VO₂max могут указывать на сердечную, легочную (десатурация) или другую причину ограничения обеспечения тканей кислородом или на нарушения в митохондральном аппарате (например, мышечную дисфункцию при сердечно-легочных заболеваниях, митохондриальные миопатии и другие состояния).

Определение АП полезно для оценки тренированности при назначении уровня нагрузки, для мониторирования эффективности воздействия физической нагрузки. Однако, если АП не достигается, как, например, у некоторых пациентов с ХОБЛ, или не может быть определен из вентиляционного ответа, уровень нагрузки можно определять, используя процент отклонения от должных значений пиковой WR, VO₂ или HR. У пациентов с заболеваниями сердца, которые проходили реабилитационные программы, несмотря на значительное улучшение показателя VO₂ и увеличения ЧСС до сумаксимальных/максимальных значений не было выявлено значимого увеличения неинвазивно определяемого АП.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ АНАЭРОБНОГО ПОРОГА

Лактат артериальной крови

Накопление молочной кислоты может быть определено на трех уровнях: внутриклеточном, интерстициальном и в крови. Наиболее легко определяется повышение лактата в крови. В клинической практике непосредственное взятие образцов крови используется редко, так как определение точки подъема лактата требует множественных заборов крови. Когда используется прямое исследование молочной кислоты в крови, анаэробный порог может определяться как VO₂, при котором повышается уровень лактата. Забор образца крови проводят каждую минуту во время физической нагрузки, для того чтобы обеспечить адекватную плотность измерения образцов крови для определения точки АП. Самое меньшее количество точек – 4 или 5 (включая измерение во время покоя). Графически АП определяется путем построения графика зависимости концентрации лактата в крови или (La-), выраженной в мэкв/л или в ммоль/л к значениям VO₂. Может быть использовано несколько математических моделей для более точного определения лактатного порога (LT):

–построение графика зависимости (La-) к VO₂ в абсолютных значениях: проводятся линии для первой и второй кривой. Показания VO₂ в точке пересечения двух кривых будет соответствовать АП;

–построение графика зависимости логарифма значений (La-) к логарифму VO₂.

С практической точки зрения ясно, что нет необходимости использовать комплекс математических моделей для определения АП и что сама по себе лактатная кривая может интерпретироваться по-разному. В новых исследованиях предлагается использовать график зависимости log (La-) от log VO₂ как золотого стандарта определения АП в клинической практике.

Артериальный бикарбонат

В ситуациях, когда лактат крови не может быть определен, можно использовать стандартный бикарбонат, который рутинно определяется при исследовании газов в артериальной крови. Те же самые принципы и математические модели, используемые для определения лактата, применяются для определения бикарбонатного порога, с учетом того факта, что уровень бикарбоната снижается прямо пропорционально повышению уровня лактата.

Рекомендуется при получении множественных образцов артериальной крови, измерить лактат для определения АП, используя технические приемы, описанные выше. Визуальный осмотр графика зависимости (La-) к VO₂ также необходим для подтверждения надежности компьютерных расчетов. Использование артериального бикарбоната для определения АП представляется приемлемой альтернативой в тех случаях, когда нет возможности измерять лактат.

Резюмируя вышесказанное, необходимо отметить, что существует несколько методов для определения АП:

1. Инвазивное определение АП (молочная кислота и стандартный бикарбонат).

2. Неинвазивное определение АП:

–метод вентиляционного эквивалента (повышение вентиляционного эквивалента по кислороду без соответствующего повышения вентиляционного эквивалента по углекислоте – Ve/VO₂, Ve/VCO₂, повышение конечно-экспираторного напряжения кислорода без соответствующего повышения напряжения углекислоты в конце выдоха PetO₂, PetCO₂);

– метод кривой отношения выделения углекислого газа к потреблению кислорода (метод V-slope) и модифицированный метод V-slope.

АП по времени совпадает с падением рН и уровня бикарбонатов в тех случаях, когда одновременно исследуется газовый состав крови. Чаще всего он измеряется в процентах потребления кислорода в момент его появления по отношению к должному максимальному. Признаки анаэробного порога обычно появляются примерно на уровне 40 – 60% от VO₂ max у здоровых лиц (Wasserman, 1984). Выявление признаков анаэробного порога означает, по мнению большинства авторов, появление признаков циркуляторно-метаболического ограничения выполнения физической нагрузки.

type: dkli00114

КЛИНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ НАГРУЗОЧНЫХ ТЕСТОВ

Исследование метаболизма во время физической нагрузки дает возможность одновременного исследования функции сердечно-сосудистой и респираторной систем в условиях физической нагрузки и позволяет оценить их способность по выполнению одновременно общей и главной для них функции – функции газообмена.

Вследствие того, что многие патологические состояния (особенно заболевания сердечно-сосудистой и дыхательной систем) сопровождаются снижением физической работоспособности и потребления кислорода, роль нагрузочных тестов при проведении функциональных исследований все более возрастает. Общая тенденция современной медицины – тщательное протоколирование и максимально точный функциональный диагноз – приобретает особое значение для заболеваний легких и сердца, при которых основной целью проводимых терапевтических и реабилитационных мероприятий является повышение способности больного к перенесению повседневных физических нагрузок, связанных с профессиональной деятельностью и бытом; улучшение качества жизни.

Кроме того, с каждым годом возрастает количество больных со смешанной патологией (сердечно-сосудистой и легочной) и в этих случаях требуется определить «долевое участие» респираторного и циркуляторного компонента в ограничении физической работоспособности и в соответствии с этим принимать индивидуальное решение о проводимой терапии и оценивать ее эффективность.

Исследование во время физической нагрузки, моделируя стресс, может предоставить ценную информацию об адаптационных возможностях сердечно-сосудистой системы для принятия серьезных решений (например, о возможном оперативном вмешательстве) и, тем самым, позволить во многих случаях получить дополнительные данные об основном механизме возникновения одышки (диспноэ) происхождение которой иногда трудно установить при проведении исследований в состоянии покоя. Характер изменений параметров вентиляции и газообмена во время нагрузки может предоставить информацию о конкретных метаболических условиях возникновения диспноэ у того или иного больного.

ИЗМЕНЕНИЕ ВЕНТИЛЯЦИИ ВО ВРЕМЯ НАГРУЗКИ

Главный основной ответ на физическую нагрузку заключается в возрастании вентиляции.

Измерение возрастающей вентиляции обычно производится путем измерения объема выдыхаемого воздуха и выражается в виде выдыхаемой вентиляции в единицу времени (VE). VE состоит из альвеолярной вентиляции за 1 мин (VA ) и вентиляции мертвого пространства в единицу времени ( VD), и это взаимоотношение описывается уравнением, где VE = VA + VD. Также измеряется число дыхательных движений в 1 мин (f ) и дыхательный объем (VT).

При низком и среднем уровнях нагрузки вентиляция возрастает линейно практически до 50% от максимального потребления кислорода (VO₂max). При высоких уровнях нагрузки возрастание вентиляции происходит с относительно большей скоростью до достижения уровня вентиляционного предела (рис. 5-84). Этот предел определяется как максимальный объем, который достигается во время физического усилия. Это может почти соответствовать тому объему, который достигается при выполнении теста максимальной вентиляции легких (MVV), когда пациент дышит, как можно более глубоко и быстро в течение 10 – 15 с. Общее количество воздуха, выдыхаемого в течение этого короткого периода, затем пересчитывается в литры в минуту. Альтернативой тесту MVV является определение порога путем умножения показателя FEV₁ на 35. Во время физической нагрузки никто не в состоянии поддерживать дыхание на уровне MVV (или приближающееся к нему) в течение долгого периода времени. У нормального здорового человека максимальное потребление кислорода достигается при вентиляции равной 60 – 70% MVV.

path: pictures/0584.png

Рис. 5-84. В норме при увеличении физической нагрузки вентиляция возрастает линейно до точки, когда метаболизм становится анаэробным, после чего вентиляция нарастает быстрее, чем физическая нагрузка.

Первоначально возрастание вентиляции достигается за счет возрастания дыхательного объема (ДО или VT). Однако объем вдохов ограничен и составляет около 60% от жизненной емкости легких, и поэтому, вслед за возрастанием уровня ДО повышается и частота дыхания. На рис. 5-85 показано отношение частоты и дыхательного объема к вентиляции.

path: pictures/0585.png

Рис. 5-85. Увеличение вентиляции в ответ на физическую нагрузку сопровождается в первую очередь возрастанием дыхательного объема (VT) и частоты дыхания (f). У здоровых людей вентиляция повышается главным образом за счет возрастания дыхательного объема. Однако при высоких уровнях нагрузки частота дыхания играет главную роль. Дыхательный объем возрастает почти до 60% жизненной емкости пациента, в то время как частота возрастает от 50 до 60 дыханий в

минуту. Если взаимоотношение частоты дыхания и дыхательного объема на графике смещается вверх и влево (пунктирная линия), дыхание становится более частым и поверхностным, что обычно встречается у пациентов с рестриктивными процессами в легких

При возрастании нагрузки работающие мышцы требуют больше кислорода и могут выделять большее количество углекислого газа. Взаимосвязь между VO₂, работой и вентиляцией носит линейный характер. В точке, где начинает преобладать анаэробный механизм, рост вентиляции происходит быстрее, чем увеличение VO₂ и выполняемой работы. В результате напряжение СО₂ в артериальной крови (PaCO₂) остается относительно стабильным у здоровых людей до включения анаэробного метаболизма и затем начинает снижаться. Эти взаимоотношения показаны на рис. 5-86 и 5-87.

path: pictures/0586.png

Рис. 5-86. Потребление кислорода возрастает линейно по отношению к нагрузке (работе).

path: pictures/0587.png

Рис. 5-87. Потребление кислорода возрастает линейно по отношению к вентиляции до точки анаэробного порога, после чего вентиляция возрастает быстрее, чем потребление кислорода.

При каждом вдохе часть вдыхаемого воздуха достигает альвеол, а часть остается в проводящих дыхательных путях. Воздух в проводящих дыхательных путях и респираторных участках, где нет процесса перфузии, не принимает участие в газообмене и обозначается как мертвое пространство (VD). Мертвое пространство включает в себя проводящие дыхательные пути и главные бронхи (анатомическое мертвое пространство) и неперфузируемые респираторные участки (физиологическое мертвое пространство).