Jump to content

Диффузионная способность

Диффузионная способность
МеШ D011653
Другие коды КПТ: 94720

Диффузионная способность легких (DL ) (также известная как фактор переноса) измеряет перенос газа из воздуха в легких к эритроцитам в кровеносных сосудах легких. Это часть комплексной серии функциональных тестов легких для определения общей способности легких транспортировать газ в кровь и из нее. D L , особенно D LCO , снижается при некоторых заболеваниях легких и сердца. D Измерение LCO стандартизировано в соответствии с документом с изложением позиции. [1] рабочей группой Европейского респираторного и Американского торакального обществ.

В физиологии дыхания диффузионная способность имеет давнюю историю большого применения, представляя собой проводимость газа через альвеолярно-капиллярную мембрану, а также учитывает факторы, влияющие на поведение данного газа с гемоглобином. [ нужна ссылка ]

Этот термин можно считать неправильным, поскольку он не представляет ни диффузию , ни емкость (которая обычно измеряется в субмаксимальных условиях), ни емкость . Кроме того, транспорт газа ограничивается диффузией только в крайних случаях, например, при поглощении кислорода при очень низком уровне кислорода в окружающей среде или очень высоком легочном кровотоке. [ нужна ссылка ]

Диффузионная способность не является прямым показателем основной причины гипоксемии или низкого уровня кислорода в крови, а именно несоответствия вентиляции перфузии : [2]

  • Не вся легочная артериальная кровь поступает в области легких, где может происходить газообмен (анатомические или физиологические шунты), и эта плохо насыщенная кислородом кровь воссоединяется с хорошо насыщенной кислородом кровью из здорового легкого в легочной вене. В совокупности эта смесь содержит меньше кислорода, чем кровь из здорового легкого, и поэтому является гипоксемической.
  • Точно так же не весь вдыхаемый воздух попадает в области легких, где может происходить газообмен ( анатомические и физиологические мертвые зоны ), и поэтому тратится впустую.

Тестирование

[ редактировать ]

Тест диффузионной способности при одном дыхании является наиболее распространенным способом определения . [1] Тест проводится путем того, что испытуемый выдувает весь воздух, который может, оставляя только остаточный объем газа в легких. Затем человек быстро и полностью вдыхает смесь тестовых газов, приближаясь к полной емкости легких максимально . Эта смесь тестовых газов содержит небольшое количество монооксида углерода (обычно 0,3%) и индикаторный газ , который свободно распределяется по альвеолярному пространству, но не проникает через альвеолярно-капиллярную мембрану. Гелий и метан — два таких газа. Тестовый газ удерживается в легких около 10 секунд, в течение этого времени CO (но не индикаторный газ) непрерывно перемещается из альвеол в кровь. Затем субъект выдыхает.

Анатомия дыхательных путей означает, что вдыхаемый воздух должен пройти через рот, трахею, бронхи и бронхиолы ( анатомическое мертвое пространство ), прежде чем он попадет в альвеолы, где произойдет газообмен; при выдохе альвеолярный газ должен вернуться по тому же пути, поэтому выдыхаемая проба станет чисто альвеолярной только после того, как будет выдано от 500 до 1000 мл газа. [ нужна ссылка ] Хотя алгебраически возможно аппроксимировать эффекты анатомии ( метод трех уравнений [3] ), болезненные состояния вносят значительную неопределенность в этот подход. Вместо этого первые 500–1000 мл выдыхаемого газа не учитываются и анализируется следующая порция, содержащая газ, находившийся в альвеолах. [1] Анализируя концентрации окиси углерода и инертного газа во вдыхаемом и выдыхаемом газах, можно рассчитать согласно уравнению 2 . Во-первых, скорость , с которой CO поглощается легкими, рассчитывается по формуле:

. ( 4 )
Аппаратура функции легких отслеживает изменение концентрации CO, произошедшее во время задержки дыхания, , а также записывает время .
Объем альвеол, , определяется степенью разбавления индикаторного газа при вдыхании его в легкие.

Сходным образом,

. ( 5 )

где

— начальная фракционная альвеолярная концентрация CO, рассчитанная путем разбавления индикаторного газа.
это барометрическое давление

Измерить диффузионную способность можно и другими методами, которые в настоящее время не так широко используются. К ним относятся диффузионная способность в установившемся состоянии, реализуемая при регулярном спокойном дыхании, или метод повторного дыхания, требующий повторного дыхания из резервуара с газовыми смесями.

Диффузионная способность кислорода — коэффициент пропорциональности, связывающий скорость поступления кислорода в легкие с градиентом кислорода между капиллярной кровью и альвеолами (согласно законам диффузии Фика ). В физиологии дыхания транспорт молекул газа удобно выражать как изменение объема, так как (т. е. в газе объем пропорционален числу молекул в нем). Кроме того, концентрация кислорода ( парциальное давление ) в легочной артерии считается типичной для капиллярной крови. Таким образом, можно рассчитать как скорость поглощения кислорода легкими. делится на кислородный градиент между альвеолами («А») и легочной артерией («а»).

( 1 )
(Для , произнесите «V точка». Это обозначение Исаака Ньютона для первой производной (или скорости), которое обычно используется для этой цели в физиологии дыхания.)
— скорость поглощения кислорода легкими (мл/мин).
– парциальное давление кислорода в альвеолах.
– парциальное давление кислорода в легочной артерии.
— парциальное давление кислорода в системных венах (где его действительно можно измерить).

Таким образом, чем выше диффузионная способность , тем больше газа будет перенесено в легкие в единицу времени при заданном градиенте парциального давления (или концентрации) газа. Поскольку можно узнать альвеолярную концентрацию кислорода и скорость поглощения кислорода, но не концентрацию кислорода в легочной артерии, именно венозная концентрация кислорода обычно используется в качестве полезного приближения в клинических условиях.

Отбор проб концентрации кислорода в легочной артерии является высокоинвазивной процедурой, но, к счастью, вместо нее можно использовать другой аналогичный газ, который устраняет эту необходимость ( DLCO ). Окись углерода (СО) прочно и быстро связывается с гемоглобином в крови, поэтому парциальное давление СО в капиллярах незначительно и вторым членом в знаменателе можно пренебречь. По этой причине CO обычно является эталонным газом, используемым для измерения диффузионной способности и уравнение упрощается до:

. ( 2 )

Интерпретация

[ редактировать ]

В целом, здоровый человек имеет ценность от 75% до 125% от среднего. [4] Однако люди различаются в зависимости от возраста, пола, роста и множества других параметров. По этой причине были опубликованы референсные значения, основанные на популяциях здоровых людей. [5] [6] [7] а также измерения, произведенные на высоте, [8] для детей [9] и некоторые конкретные группы населения. [10] [11] [12]

Уровни CO в крови не могут быть незначительными

[ редактировать ]

У заядлых курильщиков содержание CO в крови достаточно велико, чтобы влиять на измерение и требует корректировки расчета, если COHb превышает 2% от общего числа.

Два компонента

Пока имеет большое практическое значение, поскольку является общим показателем транспорта газа, интерпретация этого измерения осложняется тем фактом, что оно не измеряет какую-либо одну часть многостадийного процесса. Таким образом, в качестве концептуальной помощи при интерпретации результатов этого теста время, необходимое для переноса CO из воздуха в кровь, можно разделить на две части. Сначала CO пересекает альвеолярно-капиллярную мембрану (представленную ), а затем CO соединяется с гемоглобином в капиллярных эритроцитах со скоростью раз превышает объем присутствующей капиллярной крови ( ). [13] Поскольку шаги выполняются последовательно, проводимости складываются как сумма обратных величин:

. ( 3 )
Любое изменение в изменяет

Объем крови в легочных капиллярах, , заметно меняется во время обычной деятельности, такой как физические упражнения . Простой вдох приносит в легкие дополнительную кровь из-за отрицательного внутригрудного давления, необходимого для вдоха. В крайнем случае, при попадании на закрытую голосовую щель, маневр Мюллера втягивает кровь в грудную клетку. Верно и обратное: выдох увеличивает давление внутри грудной клетки и поэтому имеет тенденцию выталкивать кровь; Маневр Вальсальвы — это выдох через закрытые дыхательные пути, который может вывести кровь из легких. Таким образом, тяжелое дыхание во время тренировки приведет к попаданию дополнительной крови в легкие во время вдоха и вытеснению крови во время выдоха. Но во время физических упражнений (или, реже, когда имеется структурный дефект сердца, который позволяет крови перенаправляться из системы высокого давления, большого круга кровообращения в область низкого давления, малого круга кровообращения) также увеличивается кровоток по всему телу и легким. адаптируется, привлекая дополнительные капилляры для передачи повышенного сердечного выброса, что еще больше увеличивает количество крови в легких. Таким образом будет увеличиваться, когда субъект не находится в состоянии покоя, особенно во время вдоха.

При заболевании кровоизлияние в легкие приводит к увеличению количества молекул гемоглобина, контактирующих с воздухом, и поэтому измеряется. увеличится. В этом случае окись углерода, используемая в тесте, связывается с гемоглобином, попавшим в легкие. Это не отражает увеличения диффузионной способности легких по переносу кислорода в большой круг кровообращения.

Окончательно, увеличивается при ожирении и когда человек лежит, оба из которых увеличивают приток крови в легкие за счет сжатия и силы тяжести и, таким образом, оба увеличивают .

Причины почему варьируется

Скорость поступления CO в кровь, , зависит от концентрации гемоглобина в этой крови, сокращенно Hb в общем анализе крови ( общий анализ крови ). Большее количество гемоглобина присутствует при полицитемии , поэтому повышен. При анемии все наоборот. В средах с высоким уровнем CO во вдыхаемом воздухе (например, при курении ) часть гемоглобина крови становится неэффективной из-за его прочного связывания с CO, и это аналогично анемии. Рекомендуется, чтобы регулироваться при высоком уровне CO в крови. [1]

Объем легочной крови также уменьшается, когда кровоток прерывается тромбами ( легочная эмболия ) или уменьшается из-за костных деформаций грудной клетки, например сколиоза и кифоза .

Изменение концентрации кислорода в окружающей среде также меняет . На большой высоте количество вдыхаемого кислорода низкое, и большая часть гемоглобина крови может связывать CO; таким образом увеличивается и кажется, увеличился. И наоборот, дополнительный кислород увеличивает насыщение гемоглобина, снижая и .

Заболевания легких, которые снижают и

Заболевания, которые изменяют легочную ткань, снижают как и в различной степени и поэтому уменьшают .

  1. Потеря паренхимы легких при таких заболеваниях, как эмфизема .
  2. Заболевания, вызывающие рубцевание легких ( интерстициальные заболевания легких ), такие как идиопатический фиброз легких или саркоидоз.
  3. Отек легочной ткани ( отек легких ) вследствие сердечной недостаточности или острой воспалительной реакции на аллергены ( острый интерстициальный пневмонит ).
  4. Заболевания сосудов легких воспалительного ( легочный васкулит ) или гипертрофического ( легочная гипертензия ) характера.
Заболевания легких, которые увеличивают .
  1. альвеолярное кровоизлияние , синдром Гудпасчера , [14] полицитемия , [15] слева направо внутрисердечные шунты , [16] из-за увеличения объема крови, подвергшейся воздействию вдыхаемого газа.
  2. Астма вследствие улучшения перфузии верхушек легких. Это вызвано повышением давления в легочной артерии и/или более отрицательным плевральным давлением, возникающим во время вдоха из-за сужения бронхов. [17]

В каком-то смысле примечательно, что DL CO сохранил такую ​​клиническую полезность. Этот метод был изобретен, чтобы разрешить один из величайших споров в физиологии легких сто лет назад, а именно вопрос о том, активно ли кислород и другие газы транспортируются в кровь и из нее через легкие, или же молекулы газа диффундируют пассивно. [18] Примечателен также тот факт, что обе стороны использовали эту технику для получения доказательств своих гипотез. Начнем с того, что Кристиан Бор изобрел эту технику, используя протокол, аналогичный диффузионной способности монооксида углерода в устойчивом состоянии, и пришел к выводу, что кислород активно транспортируется в легкие. Его ученик Август Крог разработал технику диффузии за один вдох вместе со своей женой Мари и убедительно продемонстрировал, что газы диффундируют пассивно. [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] открытие, которое привело к демонстрации того, что капилляры в крови задействуются по мере необходимости – идея, получившая Нобелевскую премию. [26]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б с д Макинтайр Н., Крапо Р.О., Вьеги Г. и др. (2005). «Стандартизация определения поглощения угарного газа в легких при одном дыхании» . Эур Респир Дж . 26 (4): 720–35. дои : 10.1183/09031936.05.00034905 . ПМИД   16204605 . S2CID   18177228 .
  2. ^ Вест, Дж. 2011. Респираторная физиология: основы. 9е. ISBN   978-1-60913-640-6
  3. ^ Грэм Б.Л., Минк Дж.Т., Коттон-ди-джей (1981). «Повышение точности и точности измерений диффузионной способности CO за один раз». J Appl Physiol . 51 (5): 1306–13. дои : 10.1152/яп.1981.51.5.1306 . ПМИД   7298468 .
  4. ^ LUNGFUNKTION - Практический сборник за 6 семестр. Департамент медицинских наук, клинической физиологии, Академическая больница, Уппсала, Швеция. Получено в 2010 году.
  5. ^ Миллер А., Торнтон Дж.К., Уоршоу Р., Андерсон Х., Тейрштейн А.С., Селикофф И.Дж. (1983). «Рассеивающая способность при одном дыхании в репрезентативной выборке населения Мичигана, крупного промышленного штата. Прогнозируемые значения, нижние пределы нормы и частоты отклонений на основании истории курения». Я преподобный Респир Дис . 127 (3): 270–7. doi : 10.1164/arrd.1983.127.3.270 (неактивен 31 января 2024 г.). ПМИД   6830050 . {{cite journal}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на январь 2024 г. ( ссылка )
  6. ^ Кнудсон Р.Дж., Кальтенборн В.Т., Нудсон Д.Е., Берроуз Б. (1987). «Способность диффузии угарного газа при одном дыхании. Справочные уравнения, полученные на основе данных здорового некурящего населения и влияния гематокрита». Я преподобный Респир Дис . 135 (4): 805–11. дои : 10.1164/arrd.1987.135.4.805 . ПМИД   3565929 .
  7. ^ Котес Дж.Э., Чинн DJ, Куанджер П.Х., Рока Дж., Йерно Дж.К. (1993). «Стандартизация измерения коэффициента передачи (диффузионной способности)» . Eur Respir J. Приложение 16 : 41–52. дои : 10.1183/09041950.041s1693 . ПМИД   8499053 . S2CID   54555111 .
  8. ^ Крапо Р.О., Моррис А.Х., Гарднер Р.М. (1982). «Справочные значения объема легочной ткани, диффузионной способности мембраны и объема легочной капиллярной крови». Bull Eur Physiopathol Respir . 18 (6): 893–9. ПМИД   6927541 .
  9. ^ Купман М., Занен П., Круитваген К.Л., ван дер Энт К.К., Аретс Х.Г. (2011). «Референсные значения для тестирования функции легких у детей: набор данных Утрехта» . Дыхание. Мед . 105 (1): 15–23. дои : 10.1016/j.rmed.2010.07.020 . ПМИД   20889322 . Ошибка в Respir. Мед. 2011 декабрь;105(12):1970-1.
  10. ^ Чин Н.К., Нг Т.П., Хуэй К.П., Тан В.К. (июнь 1997 г.). «Популяционные стандарты функции легких у некурящих взрослых в Сингапуре». Респирология . 2 (2): 143–9. дои : 10.1111/j.1440-1843.1997.tb00070.x . ПМИД   9441128 . S2CID   31037816 .
  11. ^ Пийриля П., Сейккула Т., Валимяки П. (2007). «Различия между финскими и европейскими эталонными значениями диффузионной способности легких» . Int J Циркумполярное здоровье . 66 (5): 449–57. дои : 10.3402/ijch.v66i5.18316 . ПМИД   18274210 . S2CID   22302973 .
  12. ^ Ип М.С., Лам В.К., Лай А.Ю. и др. (июль 2007 г.). «Гонконгское торакальное общество. Эталонные значения диффузионной способности некурящих китайцев в Гонконге». Респирология . 12 (4): 599–606. дои : 10.1111/j.1440-1843.2007.01084.x . ПМИД   17587430 . S2CID   5897844 .
  13. ^ Роутон Ф.Дж., Форстер Р.Э. (1957). «Относительная важность скорости диффузии и химических реакций в определении скорости обмена газов в легких человека, с особым упором на истинную диффузионную способность легочной мембраны и объем крови в легочных капиллярах». J Appl Physiol . 11 (2): 290–302. дои : 10.1152/яп.1957.11.2.290 . ПМИД   13475180 .
  14. ^ Грининг, АП; Хьюз, Дж. М. (май 1981 г.). «Серийные оценки диффузионной способности угарного газа при внутрилегочном кровотечении». Клиническая наука . 60 (5): 507–12. дои : 10.1042/cs0600507 . ПМИД   7249536 .
  15. ^ Берджесс, Дж. Х.; Бишоп, Дж. М. (1963). «Диффузионная способность легких и ее подразделения при истинной полицитемии» . Журнал клинических исследований . 42 (7): 997–1006. дои : 10.1172/JCI104804 . ПМК   289367 . ПМИД   14016987 .
  16. ^ ОЧИНКЛОСС Дж. Х., младший; ГИЛБЕРТ, Р; ЭЙХ, Р.Х. (февраль 1959 г.). «Диффузионная способность легких при врожденных и ревматических пороках сердца» . Тираж . 19 (2): 232–41. дои : 10.1161/01.cir.19.2.232 . ПМИД   13629784 . S2CID   27264342 .
  17. ^ Коллард, П; Нджину, Б; Неядник, Б; Кейо, А; Франс, А. (май 1994 г.). «Способность диффузии монооксида углерода при одном дыхании при стабильной астме». Грудь . 105 (5): 1426–9. дои : 10.1378/сундук.105.5.1426 . ПМИД   8181330 .
  18. ^ Гьедде А (2010). «Распространенные идеи: о разногласиях Кристиана Бора и Августа Крога». Adv Physiol Educ . 34 (4): 174–185. дои : 10.1152/advan.00092.2010 . ПМИД   21098384 . S2CID   31010852 .
  19. ^ Крог А. 1910 О кислородном обмене крови. Сканд Архи Физиол 23: 193–199.
  20. ^ Крог А. 1910 О механизме газообмена в легких черепахи. Сканд Арх Физиол 23: 200–216.
  21. ^ Крог А. 1910 О сочетании гемоглобина со смесями кислорода и угольной кислоты. Сканд Архи Физиол 23: 217–223.
  22. ^ Крог А. 1910 Некоторые эксперименты по проникновению кислорода и оксида углерода в воду. Сканд Архи Физиол 23: 224–235.
  23. ^ Крог А. 1910 О механизме газообмена в легких. Сканд Архи Физиол 23: 248–278.
  24. ^ Крог А, Крог М. 1910 О напряжении газов в артериальной крови. Сканд Архи Физиол 23: 179–192.
  25. ^ Крог А, Крог М. 1910 Скорость диффузии в легкие человека. Сканд Архи Физиол 23: 236–247.
  26. ^ «Нобелевская премия по физиологии и медицине 1920 года» .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
  • Мейсон Р.Дж., Броддус В.К., Мартин Т., Кинг Т.младший, Шрауфнагель Д., Мюррей Дж.Ф., Надель Дж.А. (2010) Учебник респираторной медицины. 5е. ISBN   978-1-4160-4710-0 .
  • Руппель, Г.Л. (2008) Руководство по функциональному тестированию легких. 9е. ISBN   978-0-323-05212-2 .
  • Уэст, Дж. (2011) Респираторная физиология: основы. 9е. ISBN   978-1-60913-640-6 .
  • Уэст, Дж. (2012) Легочная патофизиология: основы. 8е. ISBN   978-1-4511-0713-5 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: de2e7f45a8afac28172eefdf5b21ac1a__1708930260
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/de/1a/de2e7f45a8afac28172eefdf5b21ac1a.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Diffusing capacity - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)