В дальнейшем врачи стали осознавать, что несколько распространенных респираторных заболеваний, включая астму и эмфизему, обусловлены не столько жизненной емкостью легких, сколько скоростью, с которой выдыхается воздух. Заболевания легких, когда воздух застаивается в них, называются обструктивными. В 1947 году французские врачи Робер Тиффно и Андре Пинелли установили, что самая важная часть жизненной емкости легких определяется первой секундой, и ввели понятие ОФВ1 — объем форсированного выдоха за одну секунду. Сегодня это один из самых главных показателей спирометрии, измеряемый с помощью электронных приборов, которые подсчитывают ОФВ1 по скорости потока посредством ультразвуковых датчиков. Данные загружаются в компьютер, который генерирует график зависимости объема выдохнутого воздуха от времени (рис. 2).

Рис. 2. График зависимости объема выдохнутого воздуха от времени

Кривые спирометрии помогают диагностировать заболевание легких. На графике показаны норма и обструкция (как бывает при бронхиальной астме или ХОБЛ), когда время выдоха удлинено, или рестрикция (как при фиброзе легких), когда общий объем легких снижен

Адаптировано из: Gillum L. A., Gouveia C., Dorsey E. R. et al. NIH Disease funding levels and burden of disease // PLoS One. 2011. Vol. 6. e16837.

Кривые, отражающие обструкцию, получаются при спирометрии больных с такими заболеваниями, как бронхиальная астма и эмфизема легких. В отличие от здоровых лиц, таким пациентам требуется очень долгое время, чтобы выдохнуть весь воздух. Снижение соотношения между ОФВ1 и количеством воздуха при форсированном выдохе (ФЖЕЛ) означает обструкцию. ОФВ1 помогает определить ее тяжесть. Чем меньше этот показатель, тем более выражена обструкция. Если ОФВ1 и ФЖЕЛ снижены, но соотношение в норме, предполагают наличие рестрикции, которая может быть связана с таким заболеванием, как фиброз легких. Есть формулы, которые позволяют более точно определить показатели с учетом пола и массы тела.

Еще один современный инструмент для измерения функции легких — плетизмограф, который неофициально называют бодитестом. Этот аппарат представляет собой герметичную камеру размером с небольшую телефонную будку, оснащенную лишь одним мундштуком. Пациент усаживается внутри, охватывает ртом мундштук и делает вдох. На основании изменения давления во рту и в кабине высчитывается объем воздуха, попавший в легкие. Для этого могут вычисляться показатели общей емкости легких (ОЕЛ), который отражает объем воздуха, удерживаемого при максимальном вдохе, и остаточный объем легких (ООЛ) — количество, оставшееся после максимального выдоха. ОЕЛ может быть слишком большим, например у пациентов с эмфиземой со сниженной эластической тягой, у которых воздух задерживается в легких; часто в таких случаях ООЛ также увеличен из-за застоя воздуха в легких в конце выдоха. ОЕЛ может быть, напротив, слишком маленьким по причине интерстициальных заболеваний, вызывающих образование фиброза; у таких больных эластическая тяга слишком высокая. Патологические изменения грудной стенки могут приводить к рестрикции и также обусловливать низкую ОЕЛ, как при дисфункции диафрагмы.

Кроме того, для измерения функции легких часто выполняют исследование диффузионной способности, или полностью — диффузионной способности легких по монооксиду углерода (от англ. diffusing capacity of the lung for carbon monoxide, DLCO). Для измерения этого показателя пациент дышит монооксидом углерода в очень низкой концентрации. Изменение количества этого газа во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе — хороший суррогатный показатель площади поверхности капилляров, используемой для газообмена. Иногда я объясняю своим пациентам: спирометрия помогает нам понять, насколько хорошо легкие втягивают и выталкивают воздух, а параметр DLCO отражает газообмен между легкими и кровью. Обычно этот показатель используется для оценки состояния легких, но однажды с его помощью я диагностировала у женщины желудочное кровотечение. В ее случае низкий уровень эритроцитов вызвал выраженное внезапное уменьшение обмена газов. После того как анемия была вылечена, ее показатель DLCO пришел в норму.

Существует множество исследований, помогающих понять степень физической нагрузки, с которой могут справиться легкие. Самый простой и широко используемый из них — тест с 6-минутной ходьбой. С его помощью мы измеряем не только путь, который может пройти пациент, но и количество необходимого дополнительно кислорода (отслеживая этот показатель посредством пульсоксиметра). Кроме того, есть тест с нагрузкой, при котором пациент обычно занимается на велотренажере или беговой дорожке. При выполнении этого исследования врачи тщательно следят за состоянием легких и сердца, чтобы понять, с чем связаны патологические изменения в организме — легкими, сердцем или еще чем-то.

Визуализация

Визуализация в пульмонологии развивалась стремительно. Когда в 1895 году Уильям Рентген открыл рентгеновские лучи, уже спустя полгода военные врачи стали использовать их на полях сражений для определения местонахождения пуль в теле раненых солдат. С тех пор понимание вреда и пользы от рентгеновских лучей стало расти по экспоненте. Их принцип действия основан на электромагнитном излучении, подобно свету. Однако они излучают гораздо больше энергии, позволяющей проходить сквозь объекты, например тело человека.

Обычно рентгеновские лучи проявляются на пленке. Черный цвет возникает там, где они достигают ее, а светлые области появляются там, где путь лучам преграждали мягкие ткани или кости. Раньше для этого использовалась настоящая пленка, теперь же применяются цифровые датчики. Когда я училась, все пленки пациента хранились в одном очень большом конверте, который передавался врачу по запросу. В первое же утро моей интернатуры старший ординатор отправил меня в подвал за таким пакетом пациента, которому я должна была быть представлена на утреннем обходе. Интерны испытывают огромное давление на таких обходах, особенно в июле, в первый месяц интернатуры. Подобно крысе, в первый раз бегущей в свою нору, я слепо неслась по коридорам подвала в безнадежных поисках пленок. Вытирая слезы, через полчаса я нашла их. Сейчас я даже не помню, что на них было. Важно то, что к концу моей интернатуры по пульмонологии такие изображения, но уже в электронном виде, можно было получить на любой компьютер в больнице. Аллилуйя! Сегодня мы имеем доступ к рентгеновским изображениям из любого места, можем передавать их в любые учреждения и увеличивать для более подробного изучения необходимой области.

Рентгенологическое исследование — наиболее распространенный и доступный вид визуализации для врачей-пульмонологов, который до сих пор остается первой диагностической процедурой для многих пациентов. На таких «пленках» обычно представлена латеральная (боковая) и задне-передняя проекции. Последняя называется так, потому что пленка или цифровой детектор располагаются перед пациентом, а источник рентгеновского излучения — позади него. Выполнение визуализации грудной клетки — непростая задача, так как в ней находятся мягкие легкие и более плотные структуры, а также органы и ткани очень разной плотности, в том числе сердце. Проблема была особенно сложной при использовании пленки, но теперь, с появлением цифровой визуализации, все стало проще.