Spirometrické vyšetření
Respirační systém - fyziologie
Hlavní funkce na úrovni plic:
̶ Ventilace
̶ Difuze
̶ Perfuze
Alveolární ventilace
VA= (VT - VD) x f
VT….dechový objem (tidal volume)
VD ….mrtvý prostor (dead volume)
f ….dechová frekvence
VA= (500ml-150ml) x 15/min=5250ml/min
Ventilačně perfuzní poměr
Nestejný poměr průtoku plynu a krve u jednotlivých sklípků
̶ i za fyziologických podmínek
̶ plicní báze: = 0,7
̶ plicní hroty: = 3,3
̶ zvýšena za patologických stavů (téměř všech)
̶ ↑ → ↑mrtvý prostor → ↑PaCO2
̶ ↓ → ↑zkrat → ↓PaO2
QV  /
QV  /
QV  /
QV  /
Poruchy ventilace
̶ Prostá hypoventilace
̶ Obstrukční ventilační poruchy
(zúžení dýchacích cest)
̶ Restrikční ventilační poruchy
(redukce funkčního parenchymu plic
nebo omezení dýchacích pohybů)
̶ Smíšené ventilační poruchy
Prostá hypoventilace
̶ Zpravidla mimoplicní příčina
̶ CNS (otravy, léky, úrazy)
̶ nervosvalová onemocnění (myastenia gravis)
̶ obstrukce horních dýchacích cest
̶ Snížení V‘A= (VT-VD) x f
̶ Hypoxemie, hyperkapnie
Obstrukční poruchy
plic
̶ Lokalizovaná obstrukce
̶ bronchiální obstrukce (cizí těleso, nádor, zánět, uzliny..)
absorpční atelektáza, zkrat
̶ Generalizovaná obstrukce
̶ reverzibilní - asthma bronchiale
̶ ireverzibilní - CHOPN (emfyzém, chronická bronchitida), mukoviscidóza
̶ jiné - infekční bronchitida, bronchiolitida)
Asthma bronchiale
̶ Chronická zánětlivá choroba dýchacích cest, charakterizovaná
zvýšenou reaktivitou na různé stimuly vedoucí k variabilní
bronchiální obstrukci, která je reverzibilní buď spontánně nebo
po terapii.
̶ 2,3-3,3 % populace
̶ bez závislosti na pohlaví
̶ vzrůstající výskyt
̶ multifaktoriální onemocnění
Astma - klinické příznaky
̶ Dechové obtíže, hvízdavý dech, dráždivý kašel
̶ záchvaty se střídají s obdobím klidu
̶ variabilita
̶ sezónní
̶ diurnální (noční a ranní záchvaty)
̶ zátěžová (námahové astma)
Astma - dělení
̶ Atopické (alergické) astma
̶ genetická predispozice + alergen, I.typ přecitl.
̶ Neatopické (nealergické) astma
̶ endogenní a. (bez známé příčiny)
̶ námahové a. (tělesná zátěž)
̶ iritační a. (chem.látky, teplo, chlad)
̶ aspirinové a. (i jiné léky)
̶ profesionální a. aj.
1.typ přecitlivělosti (IgE)
Astma - fáze záchvatu
̶ Časná (bezprostřední odpověď)
̶ do 30 min, mediátory žírných buněk
̶ zvýšená sekrece hlenu, otok sliznice
̶ kontrakce hladkých svalů (bronchospazmus)
̶ Pozdní odpověď
̶ po 4-6 hod, mediátory neutrofilů, eozinofilů
̶ zánět, příp. destrukce epitelu
Astma - plicní funkce
̶ V klidu
̶ někdy i bez známek obstrukce
̶ bronchoprovokační testy
̶ V záchvatu známky obstrukce
̶ snížené dynamické ventilační parametry
̶ zvýšené statické parametry
̶ zlepšení po podání bronchodilatátorů
Léčba astmatu
̶ odstranění nebo omezení provokujících faktorů
̶ protizánětlivá terapie
̶ bronchodilatační terapie
̶ hyposenzibilizace
̶ speleoterapie aj.
Chronická obstrukční plicní
nemoc (CHOPN) (COPD)
̶ 5-20% dospělé populace
̶ převaha u mužů
̶ 30 x častější u kuřáků
̶ mortalita - 5.místo
̶ zahrnuje:
̶ chronickou bronchitidu
̶ plicní emfyzém
1. Chronická bronchitida
Klinická definice:
Onemocnění s hypersekrecí hlenu spolu s chronickým kašlem
nejméně 3 měsíce v roce, a to 2 po sobě následující roky, s
vyloučením jiných plicních a kardiálních nemocí.
Chronická bronchitida - etiologie
̶ kouření cigaret
̶ profesionální expozice (oxidy S,N, formaldehyd)
̶ znečištěné ovzduší
̶ opakované infekce dýchacích cest
Chronická bronchitida - morfologie
̶ hyperplazie a hypertrofie hlenových žlázek
̶ nadměrné množství hlenu v dýchacích cestách
(příp. uzávěr)
̶ zánětlivá infiltrace a otok stěny dýchacích cest
(zúžení)
Chronická bronchitida - funkční důsledky
̶ Zúžení malých dýchacích cest
→ exspirační obstrukce -↓ dynamické parametry
→ plicní hyperinflace → ↑RV/TLC
→ ventilačně perfuzní nerovnováha (↓V‘/Q‘)
→ hypoxemie (cyanóza), hyperkapnie, respirační acidóza
→ vazokonstrikce → plicní hypertenze
→ normální difúzní plicní kapacita pro O2
2. Emfyzém - etiopatogeneze
̶ trvalé rozšíření dýchacích cest distálně od
terminálních bronchiolů spojené s úbytkem
plicní tkáně
̶ nerovnováha proteáz a antiproteáz
↑elastáza
kouření → zánět → neutrofily
↓α1-antitrypsin
kouření
genetický defekt (homozygoti MM do 40 let)
̶ obstrukce bronchiolů
chronická bronchitis (kouření)
Emfyzém - funkční důsledky
̶ Destrukce alveolární stěny
→ ztráta plicní elastičnosti → exspirační obstrukce (↓ dynamické parametry)
→ plicní hyperinflace → ↑RV/TLC (nevýhodné postavení inspiračních svalů)
→ redukce kapilárního řečiště
→ ↓difúzní plicní kapacita
→ plicní hypertenze
→ventilačně perfuzní nerovnováha (↑V‘/Q‘)
CHOPN - klinické příznaky
̶ narůstající dechové obtíže (roky)
̶ dušnost, produktivní kašel
̶ v pokročilém stadiu hmotnostní deficit
̶ poloha v předklonu s podepřenými pažemi
̶ našpulení rtů při výdechu
̶ převážně bronchitida x převážně emfyzém
Cyanóza
̶ Vzniká je-li redukovaného hemoglobinu vice než 50 g/l
̶ Hemoglobin
Norma – 120-160 g/l (ženy), 130-180 g/l (muži)
Anémie – pod 110 g/l,
Těžká anémie – pod 79 g/l
32
Řízení ventilace
Hypoxic drive
̶ Tradiční, avšak obsolentní teorie
̶ Globální respirační insuficience (hypoxémie + hyperkapnie) vyřadí
stimulaci pomocí pCO2
̶ Respiraci stimuluje hypoxémie
̶ Podání kyslíku může způsobit útlum dechového centra (vedoucí
ke kritické hyperkapnii)
Ventilation-perfusion mismatch
(Ventilačně –perfuzní nerovnováha)
̶ Současná teorie
̶ Nízký pO2 působí pulmonální vasokonstrikci
(redistribuce perfúze do dobře ventilované oblasti)
̶ Nekontrolované podání kyslíku omezí pulmonární vazokonstrikci,
špatně ventilovaný alveolus však neodventiluje CO2
̶ Kyslík také vede k posunu disociační křivky doprava (uvolnění CO2 z
hemoglobinu – Haldanův efekt), který však není odventilován a dochází k
nárústu pCO2
̶ Podání kyslíku je bezpečné, pokud se oxygenace titruje tak, aby byla
dosažena saturace 88%-92%
CHOPN - léčba
̶ ovlivnění obstrukce (bronchodilatancia)
̶ ovlivnění infekce (atibiotika)
̶ odstranění hlenu (expektorancia)
̶ oxygenoterapie (krátkodobá x dlouhodobá)
̶ rehabilitace, lázně
̶ chirurgická terapie
̶ substituce α1-antitrypsinu
Obecné důsledky bronchiální obstrukce
̶ ztížený výdech
̶ ↓dynamických ventilačních parametrů
̶ potřeba více času k vydechnutí VC, ↓V‘A
̶ hyperinflace plic
̶ ↑ residuální objemy (FRC, RV, TLC)
̶ ventilačně perfuzní nerovnováha, ↑VD, ↓V‘A
̶ zánik interalveolárních sept
̶ porucha difúze pro kyslík
̶ hypoxemie, hyperkapnie, respirační acidóza
Restrikční poruchy plic
̶ Restrikce
➢redukce funkčního parenchymu plic nebo omezení dýchacích
pohybů
Omezeno rozpínání plic:
̶ z vnějších příčin (resekce, onemocnění pleury, hrudní stěny,
neuromuskulárního aparátu, extrémní obezita.....)
̶ změnou plicního parenchymu (zánět, nádor, intersticiální nemoci plic
- zpravidla kombinováno s poruchou difúze)
Restrikční
nemoci z
vnějších
příčin
Nemoci pleury
Pneumotorax
̶ vzduch v pleurálním prostoru (z plic nebo skrz hrudní stěnu) =>
kolaps plíce
̶ spontánní - prasknutí malé bubliny na povrchu plic v blízkosti apexu
̶ tenzní (ventilový) - komunikace mezi plicí a peurálním prostorem jednostranná
záklopka – vzduch vniká do pleurálního prostoru, ale
nemůže zpět => vyžaduje urgentní lékařskou pomoc
̶ pneumotorax komplikující plicní nemoci (cysty)
Pleurální výpotek
̶ tekutina uvnitř pleurálního prostoru – důsledek lokálního nebo
systémového onemocnění
̶ na základě koncentrace bílkovin a LD se dělí:
- transsudát – např. u chron. srdeční selhání
(↑ hydrostatický tlak v kapilárách)
– hypoalbuminémie (jaterní cirhóza)
(↓ onkotický tlak)
- exsudát – ↑ bílkoviny např. zánět, nádor
Ostatní vnější příčiny restrikčních nemocí
̶ skolióza – vychýlení páteře do boku
̶ kyfóza – vychýlení páteře dozadu
̶ neuromuskulární nemoci (myastenia gravis,
poliomyelitida)
̶ extrémní obezita
̶ resekce plic (nádor)
Změna plicního parenchymu
Intersticiální nemoci plic
̶ tkáň mezi výstelkou alveolu a endotelem plicních kapilár =>
zmnožení vaziva => zesílení interalveolárních sept => porucha
difúze pro kyslík
̶ klesá propustnost pro kyslík a zvyšuje se rozdíl parc. tlaku v
alveolech PAO2 a v plicních kapilárách ↓PaO2
̶ snižuje se poddajnost (compliance) plic
Patogeneze intersticiálních nemocí plic
̶ ukládání fibrinu podél alveolárních stěn => v alveolech se
vytvoří tzv. hyalinní membrána
̶ zánětlivá fáze s infiltrací neutrofily a později makrofágy a
lymfocyty => reparační procesy a fibróza
̶ proliferace alveolárních buněk, organizace fibrinózního
exsudátu, ukládání kolagenu => reparace nebo fibróza
Důsledky intersticiálních nemocí plic (fibróz)
̶ hypoxémie (↓PaO2) zejména námahová již v počátečních
stádiích s hyperventilací s tendencí k respirační alkalóze
(↓PaCO2)
̶ později klidová hypoxémie (↓PaO2) a hypoventilace (snížená
poddajnost plic => malé dechové objemy)
̶ plicní hypertenze (vysoký tlak v malém oběh) => cor
pulmonale
Nozologické jednotky
Idiopatická plicní fibróza
̶ neznáme příčinu (imunitní reakce?)
Sarkoidóza
̶ typická granulomatózní tkáň v různých orgánech, etiologie imunitní?
Profesionální intersticiální nemoci
̶ expozice dráždivým látkám po dlouhá časová období (prach, plyn,
léky, infekce)
Profesionální intersticiální nemoci
NEMOC ČINITEL
Asbestóza Asbest
Aspergilóza Spóry plísní rodu Aspergilus
Berylióza Sloučeniny berylia
Plíce chovatelů ptáků Ptačí antigeny
Pneumokonióza uhlokopů Uhelný prach (sloučeniny Si)
Farmářská plíce Plísně ze sena a obilí
Silikóza Sloučeniny křemíku
Svářečská plíce Oxidy železa a jiné látky
Klinické projevy
Subjektivní
Dyspnoe
Kašel
Objektivní
Tachypnoe
Chrůpky
Cyanóza
Cor pulmonale
Laboratorní data
Zvýšený P(A-a)O2
Normální nebo nízký PaCO2
EKG- cor pulmonale
Spirometrie - restrikční typ
(↓VC, normál FEV1/FVC)
Snížená difuzní kapacita plic
pro oxid uhelnatý
Terapie
̶ závisí na etiologii, pokud je známa
̶ zastavit expozici škodlivým vdechovaným činitelům
̶ proti infekci antibiotika
̶ u nejasné etiologie (sarkoidóza, idiop. plicní fibróza) kortikosteroidy
̶ podávání kyslíku
Obecné důsledky restrikce
̶ ↓statických ventilačních parametrů
̶ ↓ objemy (FRC, TLC, FVC)
̶ kompenzace hyperventilací
̶ hypokapnie (↓PaCO2), respirační alkalóza
̶ námahová hypoxémie (↓PaO2) později i klidová
Vlastní spirometrické vyšetření
Limitace spirometrie
̶ Měří jen objemy vyměňující se při dýchání (ne reziduální objemy)
̶ Měří za nefyziologických podmínek
̶ Vyžaduje spolupráci pacienta
(problematické u osob s poruchami vědomí, dětí, osob s vadou
sluchu, simulujících)
Spirometrické veličiny
se dělí na
Statické
= na čase nezávislé
Dynamické
= na čase závislé
Čas může být obsažen v
definici veličiny (FEV1), nebo se
uplatňovat jako podmínka
měření (FEVC)
Principy spirometrů
Terminologie
Statická/
Dynamická
Inspirační/
Expirační
Název parametru
-/F („forced“) I/E Objemy,kapacity
Např. VC
Pozn. Kapacita je objem, který je definován jako
součet několika objemů.
Spirometrie - statické plicní
objemy
̶ TLC – celková plicní kapacita (okolo 6 l)
̶ RV – reziduální objem (nelze měřit spirometrem!)
̶ ERV – expirační rezervní objem (cca 1,5 l)
̶ IRV – inspirační rezervní objem (cca 2,5 l)
̶ FRC – funkční reziduální kapacita ERV+RV
̶ VC – vitální kapacita TLC-RV
̶ Dechový objem cca 0,5 l
Spirometrie – dynamické parametry
̶ FVC - usilovná vitální kapacita („co nejvíce a co nejrychleji“)
̶ FEV1 - expirační sekundová kapacita
̶ FEV1/FVC - poměr sekundové kapacity k FVC
̶ FEF25-75% - průměrná rychlost toku ve střední polovině FVC
̶ PEF - maximální výdechová rychlost
̶ Vmax 50%, Vmax 25% - maximální tok po vydechnutí 50% resp. 75% vitální
kapacity
Metody stanovení dynamických parametrů
Měří se:
Průtok jako funkce času, kdy
čas je funkcí objemu (pomocí
pneumotachografické hlavice).
Název: flow - volume
Objemy počítány integrací
průtoku podle času.
Měří se:
Objem jako funkce času (např.
pomocí spirometrického zvonu)
Název: volume - time
Průtoky počítány derivací
objemu podle času.
Křivka objem - čas
Křivka objem - čas
Smyčka průtok/objem
Křivka průtok-objem
Hodnocení ventilačních poruch
̶ Typ poruchy: obstrukční, restrikční, smíšená
̶ Stupeň: lehký <60,80), středně těžký <40,60)
těžký méně než 40 [% referenční hodnoty]
̶ Reverzibilita: reverzibilní, ireverzibilní, částečně
reverzibilní
̶ Přítomnost respirační insuficience hypoxemie,
hyper(hypo) kapnie
Spirometrie u obstrukčních poruch
̶ Dynamické ventilační parametry ↓
̶ objemy při usilovném výdechu
↓ FEV1, ↓ FEV1/FVC (%) , norma 80 %, FVC ±↓
̶ průtoky (rychlosti)
↓ PEF, ↓ MEF 50%, ↓ MEF 75%, ↓ MEF 25%
↓ FEF 25-50%
̶ Statické plicní objemy ↑
̶ reziduální objemy
↑ RV, ↑ FRC, ↑ TLC
Spirometrie u restrikčních poruch
̶ Statické plicní objemy ↓
̶ reziduální objemy
↓ RV, ↓ FRC, ↓ TLC
̶ Dynamické ventilační parametry ± ↕
̶ objemy při usilovném výdechu
↓ FEV1, ± ↑ FEV1/FVC (%) , norma 80 %, FVC ↓
̶ průtoky (rychlosti)
↓ PEF, ↓ MEF 50%, ↓ MEF 75%, ↓ MEF 25%
±↑ FEF 25-50%
Obstrukční poruchy
FEV1 > 80% predicted normal
65 - 80% mild
50 - 65% moderate
< 50% severe
Meas Pred %Pred
FVC 2.63 3.11 84
FEV1 1.58 2.28 69
FEV1/FVC 60 73
FEF25-75 0.59 2.56 23
PEF 4.90 5.78 85
Meas Pred %Pred
FVC 0.96 2.75 35
FEV1 0.94 1.90 49
FEV1/FVC 98 69
FEF25-75 2.25 2.11 107
PEF 2.98 5.40 55
Restrikční choroby
Algoritmus pro interpretaci spirometrie