CC BY
16Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского Серия «Биология, химия». Том 23 (62). 2010. № 4. С. 72-77.
УДК:616.24-072-057.875:612.216.2
КАПНОГРАФИЯ В ОЦЕНКЕ РЕСПИРАТОРНЫХ НАРУШЕНИЙ И ТЕКУЩЕГО ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ СТУДЕНТОВ
Буков Ю.А., Белоусова И.М.
Таврический национальный университет им. В.И. Вернадского, Симферополь, Украина
E-mail: tnu-fr @ rambler. ru
Исследовано содержание углекислого газа в выдыхаемом воздухе у студентов методом капнографии. Выявлены три типа вентиляции, которые характеризовались капнографическими показателями. Показана зависимость между уровнем аэробных возможностей организма студентов и напряжением CO2 в альвеолах лёгких.
Ключевые слова: капнография, типы вентиляции, студенты.
ВВЕДЕНИЕ
Регистрация содержания углекислого газа в выдыхаемом воздухе, известная как капнография, является одним из эффективных методов исследования респираторной системы. Капнография выдоха позволяет количественно изучить динамику выделения СО2 из легких и на основании этих данных выявить вид нарушений газообмена углекислоты, определить степень соответствия вентиляции уровню метаболизма, выявить возможности респираторной системы по обеспечению газового гомеостаза организма [1]. Необходимость исследования кинетики СО2 в организме определяется исключительной физиологической ролью диоксида углерода. Он является уникальным стимулятором центральной нервной системы, сосудистого тонуса, гемодинамики [2]. Растворяясь в артериальной крови, молекулярный СО2 становится главным фактором в регуляции функций внешнего дыхания, обеспечении кислородного режима организма. Биологическое и метаболическое значение углекислоты для человека заключается в том, что СО2 играет роль катализатора в реакциях обмена веществ и является мощным регулятором активности многих ферментов [3]. Главной причиной, приводящей к изменению содержания углекислого газа в альвеолах легких, являются респираторные расстройства, к числу которых относятся гипо- и гипервентиляция. Гиповентиляция как правило сопровождается развитием гиперкапнии и респираторного ацидоза. При гипервентиляции отмечается снижение напряжения СО2 в тканях, формирование состояния гипокапнии и респираторного алкалоза. Все эти метаболические и респираторные сдвиги негативным образом сказываются на функциональном состоянии всего организма.
Капнографические исследования являются достаточно новой областью для медицинской практики и находят своё применение в анестезиологии, реаниматологии и интенсивной терапии. Учитывая высокую информативность
метода, капнография также используется в реабилитологии, функциональной диагностике и в мониторинговых исследованиях.
Вместе с тем следует отметить, что применение капнографии в оценке донозологических состояний еще недостаточно изучено. В литературе имеется незначительное число работ, посвященных этой теме [4]. В этой связи целью работы являлось определение возможностей капнографии в диагностике функционального состояния организма студентов и выявления вентиляторных расстройств, приводящих к ограничению приспособительных возможностей обследуемых.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
У 30 студентов мужского пола в возрасте 18-20 лет капнографическим методом определяли концентрацию углекислого газа в выдыхаемом воздухе. Регистрация количественных показателей СО2 во время выдоха проводилась с помощью ультразвукового проточного капнометра КП-01-«ЕЛАМЕД». Капнограмму записывали в состоянии относительного покоя в течение 3 минут, а также после выполнения нагрузочного теста в виде ступенчато-повышающейся нагрузки на велоэргометре. Первоначальная нагрузка составляла 50 Вт при скорости педалирования 60 об/мин в течение 3 минут. В последующем нагрузку увеличивали до 100, 150 и 200 Вт. Регистрировали следующие показатели: частоту дыхания (ЧД, цикл/мин), показатель инспираторной нагрузки как соотношение длительности фаз вдоха и выдоха (Ti/Te, отн.ед.), показатель неравномерности дыхания (НД, %), долю мёртвого пространства в общей вентиляции (Vd/VE,%), конечно-экспираторное парциальное давление СО2, (РЕТСО2, мм рт.ст.). По уровню РЕТСО2 выделяли: гипокапнический тип вентиляции -РЕТСО2 менее 35 мм рт.ст.; гиперкапнический тип вентиляции - РЕТСО2 более 45 мм рт.ст.; нормокапнический тип вентиляции - РЕТСО2 от 35 до 45 мм рт.ст. Уровень работоспособности определяли по индексу PWC170 с последующим расчетом показателей аэробных возможностей организма (МПК, л/мин, МПК/кг, мл/мин/кг) [5]. Статистическая обработка полученных результатов исследований проводилась с использованием параметрических и непараметрических критериев [6 ].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
На основании анализа капнограмм были выделены три группы обследуемых по показателям РЕТСО2 с определением типа вентиляции (табл. 1).
Таблица 1
Распределение обследуемых по типу вентиляции
ПОКАЗАТЕЛИ ТИП ВЕНТИЛЯЦИИ
нормокапнический n=12 гиперкапнический n=6 гипокапнический n=12
РетСО2 42,4±3,1 50,7±2,1 31,2±1,8
Как видно из представленных результатов у 12 студентов был определен нормокапнический тип вентиляции с показателями конечно-экспираторного парциального давления СО2 в пределах 42,4±3,1 мм рт.ст. Для 6 студентов характерным являлся гиперкапнический тип вентиляции, при этом значения РЕТСО2 не превышали 50,7±2,1 мм рт.ст. Третью группу составили студенты с гипокапническим типом вентиляции с показателями РЕТСО2 в пределах 31,2±1,8 мм рт.ст. Основным регулятором рСО2 в альвеолах легких является уровень альвеолярной вентиляции. Гипервентиляция или избыточная легочная вентиляция по отношению к текущим потребностям организма приводит, как известно, к снижению рСО2. Ретенции СО2 в организме способствует гиповентиляция. Обеспечение нормокапнии связано с нормовентиляцией. Таким образом, студенты первой группы характеризовались оптимальными параметрами вентиляции, обеспечивающими нормокапнический уровень рСО2. Для второй группы студентов свойственным являлась гиповентиляция, приводящая к росту РЕТСО2, а у студентов третьей группы диагностировали гипервентиляцию с низкими значениями рСО2 в конце выдоха. Помимо величин напряжения СО2 в конце выдоха исследовались и другие капнографические показатели. (табл. 2).
Таблица 2
Капнографические показатели у обследуемых студентов с различными типами
вентиляции
ПОКАЗАТЕЛИ ГИЛ ВЕНТИЛЯЦИИ
нормокапния гиперкапния гипокапния
ЧД, цик./мин 16,8±0,8 13,2±1,2** 24,2±1,6**
Т/Те, отн.ед. 0,8±0,06 0,4±0,04** 1,3±0,08**
НД, % 9,2±1,3 6,8±1,2 44,0±3,4**
Уа/УБ, % 24,8±2,2 25,2±2,0 32,4±2,8**
Примечание: ** - различия достоверны, относительно показателей 1 группы, (р<0,01). ЧД по ^критерию Стьюдента. Остальные показатели по ^критерию Уайта.
Из проведенных данных следует, что каждому типу вентиляции соответствовали определенные параметры капнограммы. Так, наиболее существенные сдвиги в показателях капнограммы зарегистрированы у студентов с гипокапническим типом вентиляции. Сформировавшийся тахипноический тип дыхания с частотой дыхательных движений более 24,0 цикл/мин, (р<0,01) приводил у них к значительному увеличению инспираторной активности. Соотношение Т/Тб при этом достигало значений 1,3 отн.ед., (р<0,01), что можно связать с проявлениями признаков гипервентиляционного синдрома. Доля альвеолярной вентиляции составляла около 65 % дыхательного объёма, что соответствовало нижней границе физиологической нормы. Интегральную оценку функционального состояния организма можно провести по параметру неравномерности дыхательного цикла [1]. У студентов с гипокапническим типом вентиляции НД
составлял 32,4 %, (р<0,01), что можно классифицировать как состояние выраженного психоэмоционального напряжения. Для студентов с гиперкапническим типом вентиляции характерным являлись брадипное, снижение инспираторной нагрузки, показатель ТУТЕ составлял в среднем 0,5 отн.ед., (р<0,01), увеличение доли альвеолярной вентиляции до 25,2% дыхательного объёма, (р<0,01) и снижение величины НД до 6,8, (р<0,01), относительно студентов с гиперкапническим типом вентиляции. У студентов с нормокапническим типом вентиляции все исследуемые показатели находились в пределах физиологической нормы.
Таким образом, капнографические исследования позволили выявить различные типы вентиляции у студентов, определить возможности системы внешнего дыхания по обеспечению газового гомеостаза, оценить функциональное состояние обследуемых.
Изменения газообмена углекислоты у обследуемых с различным типом вентиляции, очевидно, сказывалось и на их приспособительных возможностях. Как известно, интегральным показателем адаптационных резервов организма, его энергетического потенциала является максимальная скорость потребления кислорода (МПК). При этом существенное влияние на все виды обмена веществ в организме оказывает величина напряжения СО2 в тканях, являющаяся одной из физиологических констант организма. Возможно, уровень рСО2 является фактором, лимитирующим приспособительные возможности, оказывая регулирующее влияние на активность аэробного звена энергообеспечения. В этой связи, представляет практическое значение выявление взаимосвязи параметров РЕТСО2 с показателями аэробных возможностей организма (рис. 1).
Рис. 1. Взаимосвязь показателей напряжения СО2 в конце выдоха (РЕТСО2) с величиной аэробных возможностей организма студентов (МПК/кг), обладающими различными типами вентиляции.
Как следует из представленных результатов существует ярко выраженная взаимосвязь между уровнем аэробных возможностей и величиной напряжения СО2 в выдыхаемом воздухе, которая носит линейный характер в определенном диапазоне изменений РЕТСО2 Как правило, лица с гипокапническим типом вентиляции обладают низкими показателями физической работоспособности. В наших исследованиях у этой группы студентов параметры МПК/кг не превышали значений 36,5 мл/мин/кг. С ростом рСО2 в выдыхаемом воздухе и переходом вентиляции на нормокапнический тип отмечено увеличение аэробных возможностей до 56,0 мл/мин/кг, (р<0,01). Вместе с тем следует обратить внимание на группу студентов, имеющих гиперкапнический тип вентиляции. Для них характерным являлся достаточно высокий уровень аэробных возможностей - 52,4 мл/мин/кг.
Как известно, брадипное и гиперкапнический тип вентиляции у нетренированных людей является показателем наличия обструктивных нарушений в бронхах. У обследуемых нами студентов третьей группы не выявлено каких-либо изменений, влияющих на бронхиальную проходимость. Анамнестические данные показали, что большая часть из этих студентов является спортсменами, занимающимися циклическими видами спорта, связанными с развитием выносливости.
Очевидно, систематические тренировки с использованием аэробных физических упражнений способствовали перестройке паттерна дыхания в сторону его экономизации, что и проявилось формированием брадипноического типа дыхания. Кроме того, аэробные физические нагрузки сопровождаются ростом продукции метаболической углекислоты, часть которой аккумулируется в организме, повышая напряжение СО2 в альвеолярном газе [7].
Таким образом, капнография является информативным методом оценки вентиляторных возможностей системы внешнего дыхания, а также позволяет диагностировать функциональное состояние организма, его приспособительные резервы.
ВЫВОД
1. Капнография представляет собой один из эффективных методов исследования не только респираторной системы, но и позволяет с высокой степенью надежности диагностировать функциональное состояние организма, его приспособительные возможности.
2. С использованием метода капнографии выявлены различные типы вентиляции. У 12 волонтёров диагностировали нормокапнический тип вентиляции с величинами РЕТСО2 в пределах 42,4±3,1 мм рт.ст., у 6 - гиперкапнический тип вентиляции, который харатеризовался повышение уровня РЕТСО2 до 50,7±2,1 мм рт.ст. ( p<0,01), а у 12 студетов выявлен гипокапнический тип вентиляции со значениями РЕТСО2, равными 31,2±1,8 мм рт.ст., (p<0,01). Для лиц с гипокапническим типом вентиляции характерным являлось психоэмоциональное напряжение, о чем свидетельсвует высокое значение показателя неравномерности дыхания 32,4 %, (p<0,01).
3. Выявленные типы вентиляции оказывали значительное влияние на приспособительные возможности организма студентов. Наиболее высокими показателями энергетического потенциала обладали лица с нормокапническим и
гиперкапническим типами вентиляции. Для лиц с гипокапническим типом вентиляции свойственным явлалось снижение показателей аэробных возможностей до 36,5±1,8 мл/мин/кг, (p<0,01).
Список литературы
1. Бяловский Ю.Ю. Капнография в общеврачебной практике / Ю.Ю. Бяловский, В.Н. Абросимов. -Рязань.: Дело, 2007. - 142 с.
2. Агаджанян Н.А. Функции организма в условиях гипоксии и гиперкапнии / Н.А. Агаджанян, А.И. Елфимов. - М.: Медицина, 1986. - 272 с.
3. Агапов Ю.Я. Кислотно-щелочной баланс / Юрий Яковлевич Агапов. - М.:Медицина, 1968. - 184 с.
4. Зуйкова О.А. Капнометрия и исследование функций внешнего дыхания в диагностике дисфункционального дыхания у беременных / О.А. Зуйкова // Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова. - 2006. - № 4. - С.87-91.
5. Аулик И.В. Определение физической работоспособности в клинике и спорте / Игорь Викторович Аулик. - М.: Медицина, 1990. - 192 с.
6. Урбах В.Ю. Биометрические методы / Владимр Юрьевич Урбах . - М.: Наука, 1964. - 415 с.
7. Агаджанян Н.А. Физиологическая роль углекислоты и работоспособность человека / Агаджанян Н.А., Красников Н.П., Полунин И.П. - М.: Из-во Университета Дружбы народов, 1995. - 188 с.
Буков Ю.О. Капнографiя в оцшщ ресшраторшх порушень та поточного функщонального стану студентю / Ю.О. Буков, 1.М. Белоусова // Вчет записки Тавршського национального ужверситету iм. В.1. Вернадського. Серш „Бюлопя, ымш". - 2010. - Т. 23 (62), № 4. - С. 72-77.
Дослщжений змют вуглекислого газу в повгтр^ що видихаеться у студенлв методом капнографii. Виявлено три типи вентиляцii, якi характеризувалися капнографiчними показниками. Показана залежтсть мiж ршнем аеробних можливостей органiзму студентiв i напругою С02 в альвеолах легенд. Ключовi слова: капнографiя, типи вентиляцп, студенти.
Bukov Y. Capnography in the extimation of respiratori disorders and current functional condition in students / Y. Bukov, I. Beloysova // Scientific Notes of Taurida V.I. Vernadsky National University. -Series: Biology, chemistry. - 2010. - Vol. 23 (62), No 4. - P. 72-77.
Carbon dioxide content in student's exhalatise air thas investigated by the method of capnography. According to cahnographic data, three types of ventilation were determined. Dependendence between aerobic resacrces and partial pressure of CO2 in lund's alveoli was demopetrated. Keywords: capnography, ventilation types, student's.
Поступила в редакцию 9.12.2010 г.
