Мощность рассеивания

редактировать

Мощность рассеивания
MeSH	D011653
Другие коды	CPT: 94720

Диффузионная способность легкого (D L) (также известная как коэффициент передачи - еще одно выражение для ранее использовавшейся диффузионной способности.) Измеряет перенос газа из воздуха в легком в эритроциты в кровеносных сосудах легких. Это часть комплексной серии тестов функции легких для определения общей способности легкого транспортировать газ в кровь и из крови. D L, особенно DLCO, снижается при некоторых заболеваниях легких и сердца. Измерение D LCO было стандартизовано в соответствии с документом с изложением позиции целевой группы Европейского респираторного и Американского торакального обществ.

В физиологии дыхания диффузионная способность имеет долгую историю большой полезности, представляя проводимость газа через альвеолярно-капиллярную мембрану, а также учитывает факторы, влияющие на поведение данного газа с гемоглобином.

Термин можно считать неправильным, поскольку он не представляет ни диффузии, ни емкости (как обычно измеряется при субмаксимальных условия) ни емкость. Кроме того, перенос газа ограничен диффузией только в крайних случаях, например, при поглощении кислорода при очень низком уровне кислорода в окружающей среде или очень высоком потоке крови в легких.

Способность диффузии не является прямым измерением основной причины гипоксемия или низкий уровень кислорода в крови, а именно несоответствие вентиляции и перфузии :

Не вся легочная артериальная кровь поступает в области легких, где может происходить газообмен (анатомические или физиологические шунты), и это плохо насыщается кислородом кровь присоединяется к хорошо насыщенной кислородом крови из здорового легкого в легочной вене. Вместе эта смесь содержит меньше кислорода, чем кровь только из здорового легкого, и поэтому вызывает гипоксию.
Точно так же не весь вдыхаемый воздух попадает в области легких, где может происходить газообмен (анатомический и физиологические мертвые пространства ), и поэтому расходуется впустую.

Содержание

1 Тестирование
2 Расчет
3 Интерпретация
- 3.1 Уровни CO в крови не могут быть незначительными
  - 3.1. 1 Два компонента $DLCO {\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$ ${\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$
  - 3.1.2 Любое изменение в $V c {\ displaystyle V_ {c}}$ $V_ {c}$ изменяет $DLCO {\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$ ${\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$
  - 3.1.3 Причины, по которым $θ {\ displaystyle \ theta}$ $\ theta$ меняется
  - 3.1.4 Заболевания легких, уменьшающие $DM {\ displaystyle D_ {M}}$ $D_M$ и $θ ∗ V c {\ displaystyle \ theta * V_ {c}}$ ${\ displaystyle \ theta * V_ {c}}$
  - 3.1.5 Заболевания легких, увеличивающие $DLCO {\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$ ${\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$ .
4 История
5 См. также
6 Ссылки
7 Дополнительная литература
8 Внешние ссылки

Тестирование

тест диффузионной способности при однократном выдохе - это наиболее распространенный способ определения $D L {\ displaystyle D_ {L}}$ $D_L$ . Тест выполняется, когда испытуемый выдувает весь воздух, который он может, оставляя только остаточный объем легких газа. Затем человек быстро и полностью вдыхает смесь исследуемых газов, максимально приближаясь к общей емкости легких. Эта тестовая газовая смесь содержит небольшое количество окиси 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 в течение примерно 10 секунд, в течение которых CO (но не индикаторный газ) непрерывно перемещается из альвеол в кровь. Затем субъект выдыхает.

Анатомия дыхательных путей означает, что вдыхаемый воздух должен проходить через рот, трахею, бронхи и бронхиолы (анатомическое мертвое пространство ), прежде чем попадет в альвеолы, где произойдет газообмен; при выдохе альвеолярный газ должен возвращаться по тому же пути, поэтому выдыхаемый образец будет чисто альвеолярным только после выдоха от 500 до 1000 мл газа. Хотя алгебраически возможно аппроксимировать эффекты анатомии (метод трех уравнений), болезненные состояния вносят значительную неопределенность в этот подход. Вместо этого первые 500–1000 мл выдыхаемого газа не учитываются, а следующая часть, содержащая газ, находившийся в альвеолах, анализируется. Анализируя концентрации окиси углерода и инертного газа во вдыхаемом и выдыхаемом газах, можно вычислить $(DLCO) {\ displaystyle (D_ {L_ {CO}})}$ ${\ displaystyle (D_ {L_ {CO}})}$ в соответствии с уравнением 2. Во-первых, скорость, с которой CO поглощается легкими, рассчитывается по следующей формуле:

V ˙ CO = Δ [CO] * VA Δ t {\ displaystyle {\ dot {V}} _ { CO} = {\ frac {\ Delta {[CO]} * V_ {A}} {\ Delta {t}}}}

{\ displaystyle {\ dot {V}} _ {CO} = {\ frac {\ Delta {[CO]} * V_ {A}} {\ Delta {t}}}}

(4)

Оборудование для функции легких отслеживает изменение концентрации CO произошедшее во время задержки дыхания,

Δ [CO] {\ displaystyle \ Delta {[CO]}}

{\ displaystyle \ Delta {[CO]} }

, а также записывается время

Δ t {\ displaystyle \ Delta {t} }

{\ displaystyle \ Delta {t}}

Объем альвеол,

VA {\ displaystyle V_ {A}}

V_ {A}

, определяется степенью разбавления индикаторного газа при вдыхании его в легкие.

Точно так же

PACO = VB * FACOO {\ displaystyle P_ {A_ {CO}} = V_ {B} * F_ {A_ {CO_ {O}}}}

{\ displaystyle P_ {A_ {CO}} = V_ {B} * F_ {A_ {CO_ {O}} }}

(5)

где

FACOO {\ displaystyle F_ {A_ {CO_ {O}}}}

{\ displaystyle F_ {A_ {CO_ {O}}}}

- это начальная фракционная концентрация CO в альвеолах, рассчитанная путем разбавления индикаторного газа.

VB {\ displaystyle V_ {B}}

{\ displaystyle V_ {B}}

- барометрическое давление

Другие методы, которые не так широко используются в присутствует может измерить рассеивающую способность. К ним относятся диффузионная способность в устойчивом состоянии, которая выполняется во время обычного приливного дыхания, или метод повторного дыхания, который требует повторного дыхания из резервуара газовых смесей.

Расчет

Диффузионная способность по кислороду $(DLO 2) {\ displaystyle (D_ {L_ {O_ {2}}})}$ ${\ displaystyle (D_ {L_ {O_ {2}}})}$ - это пропорциональность фактор, связывающий скорость поглощения кислорода легкими с градиентом кислорода между капиллярной кровью и альвеолами (согласно законам диффузии Фика ). В физиологии дыхания перенос молекул газа удобно выражать как изменение объема, поскольку $VO 2 ∝ n O 2 {\ displaystyle {V_ {O_ {2}}} \ propto { n_ {O_ {2}}}}$ ${\ displaystyle {V_ {O_ {2}}} \ propto {n_ {O_ {2}}}}$ (то есть в газе объем пропорционален количеству молекул в нем). Кроме того, концентрация кислорода (парциальное давление ) в легочной артерии считается представительной для капиллярной крови. Таким образом, $(DLO 2) {\ displaystyle (D_ {L_ {O_ {2}}})}$ ${\ displaystyle (D_ {L_ {O_ {2}}})}$ можно рассчитать как скорость поглощения кислорода легкими $(V ˙ O 2) {\ displaystyle ({\ dot {V}} _ {O_ {2}})}$ ${\ displaystyle ({\ dot {V}} _ {O_ {2}})}$ , деленное на градиент кислорода между альвеолами («A») и легочной артерией («a ").

DLO 2 = V ˙ O 2 PAO 2 - P a O 2 ≃ V ˙ O 2 PAO 2 - P v O 2 {\ displaystyle D_ {L_ {O_ {2}}} = {\ frac {{\ dot {V}} _ {O_ {2}}} {P_ {A_ {O_ {2}}} - P_ {a_ {O_ {2}}}}} \ simeq {\ frac {{\ dot {V}} _ {O_ {2}}} {P_ {A_ {O_ {2}}} - P_ {v_ {O_ {2}}}}}}

{\ displaystyle D_ {L_ {O_ {2}}} = {\ frac {{\ dot {V}} _ {O_ {2}}} {P_ {A_ {O_ {2}}} - P_ {a_ {O_ {2) }}}}} \ simeq {\ frac {{\ dot {V}} _ {O_ {2}}} {P_ {A_ {O_ {2}}} - P_ {v_ {O_ {2}}}}} }

(1)

(Для

V ˙ {\ displaystyle {\ dot {V}}}

{\ точка {V}}

, скажем "V точка". Это обозначение Isaac Newton для первой производной (или скорости) и обычно используется в физиологии дыхания. для этой цели.)

V ˙ O 2 {\ displaystyle {\ dot {V}} _ {O_ {2}}}

{\ displaystyle {\ dot {V}} _ {O_ {2}}}

- скорость поглощения кислорода легкими (мл / мин).

PAO 2 {\ displaystyle P_ {A_ {O_ {2}}}}

{\ displaystyle P_ {A_ {O_ {2}}}}

- парциальное давление кислорода в альвеолах.

P a O 2 {\ displaystyle P_ { a_ {O_ {2}}}}

{\ displaystyle P_ {a_ {O_ {2}}}}

- парциальное давление кислорода в легочной артерии.

P v O 2 {\ displaystyle P_ {v_ {O_ {2}}}}

{\ displaystyle P_ {v_ {O_ {2}}}}

- это парциальное давление кислорода в системных венах (где его можно измерить).

Таким образом, чем выше диффузионная способность $DL {\ displaystyle D_ {L}}$ $D_L$ , тем больше газа будет перенесено в легкие в единицу времени при заданном градиенте парциального давления (или концентрации) газа. Поскольку можно узнать концентрацию кислорода в альвеолах и скорость поглощения кислорода, но не концентрацию кислорода в легочной артерии, именно концентрация кислорода в венах обычно используется в качестве полезного приближения в клинических условиях.

Определение концентрации кислорода в легочной артерии - это высокоинвазивная процедура, но, к счастью, вместо нее можно использовать другой аналогичный газ, который устраняет эту необходимость (DLCO ). Окись углерода (CO) прочно и быстро связывается с гемоглобином в крови, поэтому парциальное давление CO в капиллярах незначительно, и второй член в знаменателе можно не учитывать. По этой причине CO обычно является испытательным газом, используемым для измерения диффузионной способности, и уравнение $DL {\ displaystyle D_ {L}}$ $D_L$ упрощается до:

DLCO = V ˙ COPACO {\ displaystyle D_ {L_ {CO}} = {\ frac {{\ dot {V}} _ {CO}} {P_ {A_ {CO}}}}}

{\ displaystyle D_ {L_ {CO}} = {\ frac {{ \ dot {V}} _ {CO}} {P_ {A_ {CO}}}}}

(2)

Интерпретация

Обычно у здорового человека значение $DLCO {\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$ ${\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$ находится между 75% и 125% от среднего. Однако люди различаются в зависимости от возраста, пола, роста и множества других параметров. По этой причине были опубликованы контрольные значения, основанные на популяциях здоровых людей, а также на измерениях, проведенных на высоте, для детей и некоторых конкретных групп населения.

Уровни CO в крови не могут быть незначительными

У заядлых курильщиков уровень CO в крови достаточно высок, чтобы влиять на измерение $DLCO {\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$ ${\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$ , и требует корректировки расчета, когда COHb больше 2. % от целого.

Два компонента $DLCO {\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$ ${\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$
Пока $(DL) {\ displaystyle (D_ {L})}$ ${\ displaystyle (D_ {L})}$ имеет большое практическое значение, поскольку это общая мера транспортировки газа, интерпретация этого измерения осложняется тем фактом, что оно не измеряет какую-либо часть многоступенчатого процесса. Таким образом, в качестве концептуальной помощи в интерпретации результатов этого теста время, необходимое для переноса CO из воздуха в кровь, можно разделить на две части. Сначала CO пересекает мембрану альвеолярных капилляров (обозначенную $DM {\ displaystyle D_ {M}}$ $D_M$ ), а затем CO соединяется с гемоглобином в капиллярных эритроцитах со скоростью $θ {\ displaystyle \ theta}$ $\ theta$ , умноженный на объем имеющейся капиллярной крови ( $V c {\ displaystyle V_ {c}}$ $V_ {c}$ ). Поскольку шаги идут последовательно, проводимости складываются как сумма обратных величин:
$1 DLCO = 1 DM + 1 θ ∗ V c {\ displaystyle {\ frac {1} {D_ {L_ {CO}}}} = {\ frac {1} {D_ {M}}} + {\ frac {1} {\ theta * V_ {c}}}}$ ${\ displaystyle {\ frac {1} {D_ {L_ {CO}}}} = {\ frac {1} {D_ {M}}} + {\ frac {1} {\ theta * V_ {c}}}}$ .
(3)

Любое изменение в $V c { \ displaystyle V_ {c}}$ $V_ {c}$ изменяет $DLCO {\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$ ${\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$
Объем крови в капиллярах легких, $V c {\ displaystyle V_ {c}}$ $V_ {c}$ , заметно меняется во время обычных действий, таких как упражнение. При простом вдохе в легкие поступает дополнительное количество крови из-за отрицательного внутригрудного давления, необходимого для вдоха. В крайнем случае, вдохновляющий против закрытой голосовой щели, маневр Мюллера втягивает кровь в грудь. Верно и обратное, поскольку выдох увеличивает давление в грудной клетке и, таким образом, имеет тенденцию выталкивать кровь наружу; маневр Вальсальвы - это выдох через закрытые дыхательные пути, которые могут выводить кровь из легких. Таким образом, тяжелое дыхание во время упражнений приведет к попаданию дополнительной крови в легкие во время вдоха и выталкиванию крови наружу во время выдоха. Но во время упражнений (или, реже, когда имеется структурный дефект в сердце, который позволяет перенаправить кровь от высокого давления, системного кровообращения к низкому давлению, малому кровообращению) также увеличивается кровоток во всем тело и легкие адаптируются за счет привлечения дополнительных капилляров для переноса увеличенного сердечного выброса, дополнительно увеличивая количество крови в легких. Таким образом, $D L C O {\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$ ${\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$ будет казаться увеличивающимся, когда объект не находится в состоянии покоя, особенно во время вдохновения.

При заболевании кровоизлияние в легкое увеличивает количество молекул гемоглобина, контактирующих с воздухом, поэтому измеряется $DLCO {\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$ ${\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$ увеличится. В этом случае оксид углерода, используемый в тесте, будет связываться с гемоглобином, который кровоточил в легкие. Это не отражает увеличение диффузионной способности легких передавать кислород в системный кровоток.

Наконец, $V c {\ displaystyle V_ {c}}$ $V_ {c}$ увеличивается при ожирении, и когда субъект ложится, оба из них увеличивают кровь в легких за счет сжатия и силы тяжести и, таким образом, оба увеличивают $DLCO {\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$ ${\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$ .

Причины, по которым $θ {\ displaystyle \ theta}$ $\ theta$ варьируется

Скорость поглощения CO в кровь, $θ {\ displaystyle \ theta}$ $\ theta$ , зависит от концентрации гемоглобина в этой крови, сокращенно Hb в CBC (Общий анализ крови ). Больше гемоглобина присутствует при полицитемии, поэтому $D L C O {\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$ ${\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$ повышается. В анемии все наоборот. В средах с высокими уровнями CO во вдыхаемом воздухе (например, курение ) часть гемоглобина крови становится неэффективной из-за его прочного связывания с CO, что аналогично анемии. Рекомендуется регулировать $DLCO {\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$ ${\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$ при высоком уровне CO в крови.

Объем крови в легких также уменьшается при снижении кровотока. прервано сгустками крови (легочная эмболия ) или уменьшено деформациями костей грудной клетки, например, сколиозом и кифозом.

Изменение концентрации кислорода в окружающей среде также влияет $θ {\ displaystyle \ theta}$ $\ theta$ . На большой высоте вдыхаемый кислород низкий, и большая часть гемоглобина крови свободна для связывания CO; таким образом, $θ {\ displaystyle \ theta}$ $\ theta$ увеличивается, а $D L C O {\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$ ${\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$ кажется увеличенным. И наоборот, дополнительный кислород увеличивает насыщение гемоглобина, уменьшая $θ {\ displaystyle \ theta}$ $\ theta$ и $DLCO {\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$ ${\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$ .

Заболевания легких, уменьшающие $DM {\ displaystyle D_ {M}}$ $D_M$ и $θ ∗ V c {\ displaystyle \ theta * V_ {c}}$ ${\ displaystyle \ theta * V_ {c}}$
Заболевания, изменяющие легочную ткань, уменьшают как $DM { \ displaystyle D_ {M}}$ $D_M$ и $θ ∗ V c {\ displaystyle \ theta * V_ {c}}$ ${\ displaystyle \ theta * V_ {c}}$ с переменной степенью, уменьшая таким образом $DLCO {\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$ ${\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$ .
Потеря паренхимы легких при таких заболеваниях, как эмфизема.
Заболевания, вызывающие рубцевание легких (интерстициальное заболевание легких ), например идиопатический фиброз легких или саркоидоз
Отек легочной ткани (отек легких ) из-за сердечной недостаточности или из-за острой воспалительной реакции на аллергены (острый интерстициальный пневмонит ).
Заболевания кровеносных сосудов легких, воспалительные (легочный васкулит ) или гипертрофические (легочные y гипертензия ).

Заболевания легких, которые увеличивают $DLCO {\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$ ${\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$ .

Альвеолярное кровотечение синдром Гудпастура, полицитемия, слева направо внутрисердечные шунты из-за увеличения объема крови при воздействии вдыхаемого газа.
Астма из-за лучшей перфузии верхушек легкого. Это вызвано повышением легочного артериального давления и / или более отрицательным плевральным давлением, возникающим во время вдоха из-за сужения бронхов.

История болезни

В определенном смысле примечательно, что DL CO сохранил такую клиническую ценность. Этот метод был изобретен, чтобы разрешить один из величайших споров в физиологии легких столетие назад, а именно вопрос о том, активно ли кислород и другие газы переносятся в кровь и из нее легкими, или молекулы газа диффундируют пассивно. Примечателен также тот факт, что обе стороны использовали эту технику для получения доказательств своих гипотез. Для начала Кристиан Бор изобрел технику, используя протокол, аналогичный диффузионной способности в стационарном состоянии для монооксида углерода, и пришел к выводу, что кислород активно транспортируется в легкие. Его ученик Август Крог вместе со своей женой Мари разработал методику диффузии при однократном дыхании и убедительно продемонстрировал, что газы диффундируют пассивно, что привело к демонстрации того, что капилляры в крови были задействованы по мере необходимости - идея, удостоенная Нобелевской премии.

См. также

DLCO

Ссылки

Дополнительная литература

Mason RJ, Broaddus VC, Martin T, Король Т. младший, Шрауфнагель Д., Мюррей Дж. Ф., Надель Дж. А. (2010) Учебник респираторной медицины. 5e. ISBN 978-1-4160-4710-0.
Руппель, Г. Л. (2008) Руководство по тестированию легочной функции. 9e. ISBN 978-0-323-05212-2.
Уэст, Дж. (2011) Респираторная физиология: основы. 9e. ISBN 978-1-60913-640-6.
Уэст, Дж. (2012) Легочная патофизиология: основы. 8e. ISBN 978-1-4511-0713-5.

Внешние ссылки

Мощность рассеивания

Уровни CO в крови не могут быть незначительными

Причины, по которым θ {\ displaystyle \ theta}варьируется

Заболевания легких, которые увеличивают DLCO {\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}.

Причины, по которым $θ {\ displaystyle \ theta}$ $\ theta$ варьируется

Заболевания легких, которые увеличивают $DLCO {\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$ ${\ displaystyle D_ {L_ {CO}}}$ .