СПИРОГРАФИЯ.
Усройство и принципы измерения.
Цель: изучить алгоритрмы измерения основных параметров
внешнего дыхания с помощью спирографов
Вопросы:
1. Метод спирографии.
2. Фазы дыхания.
3. Техника проведения спирографии. Статические показатели.
4. Спирограмма: объём потока – время.
5. Спирограмма: объёмная скорость потока – объём потока.
6. Бодиплетизмография.
7. Принципы моделирования работы спирографа в МС-9.
Литература:
Медицинские приборы. Разработка и применение.Джон Г. Вебстер, Джон В. Кларк мл., Майкл Р. Ньюман, Валтер Х. Олсон и др.652 стр., 2004 г., глава 9.
2. Трифонов Е.В.Пневмапсихосоматология человекаРусско-англо-русская энциклопедия15-е изд., 2012г.
Спирография
Спирография — метод графической регистрации изменений легочных объемов при выполнении естественных дыхательных движений и волевых форсированных дыхательных маневров.
Спирография позволяет получить ряд показателей, которые описывают вентиляцию легких. В первую очередь, это статические объемы и емкости, которые характеризуют упругие свойства легких и грудной стенки, а также динамические показатели, которые определяют количество воздуха, вентилируемого через дыхательные пути во время вдоха и выдоха за единицу времени. Показатели определяют в режиме спокойного дыхания, а некоторые — при проведении форсированных дыхательных маневров.
В техническом выполнении все спирографы делятся на приборы открытого и закрытого типа (рис.1). В аппаратах открытого типа больной через клапанную коробку вдыхает атмосферный воздух, а выдыхаемый воздух поступает в мешок Дугласа или в спирометр Тисо (емкостью 100—200 л), иногда — к газовому счетчику, который непрерывно определяет его объем. Собранный таким образом воздух анализируют: в нем определяют величины поглощения кислорода и выделения углекислого газа за единицу времени. В аппаратах закрытого типа используется воздух колокола аппарата, циркулирующий в закрытом контуре без сообщения с атмосферой. Выдыхаемый углекислый газ поглощается специальным поглотителем.
а
|
|
Рис. 1. Схематическое изображение простейшего спирографа открытого типа (а) и (б).
Показания к проведению спирографии:
1.Определение типа и степени легочной недостаточности.
2. Мониторинг показателей легочной вентиляции в цельях определения степени и быстроты прогрессирования заболевания.
3. Оценка эффективности курсового лечения заболеваний с бронхиальной обструкцией бронходилататорами короткого и пролонгированного действия, холинолитиками), ингаляционными и мембраностабилизирующими препаратами.
4. Проведение дифференциальной диагностики между легочной и сердечной недостаточностью в комплексе с другими методами исследования.
5. Выявление начальных признаков вентиляционной недостаточности у лиц, подверженных риску легочных заболеваний, или у лиц, работающих в условиях влияния вредных производственных факторов.
6. Экспертиза работоспособности и военная экспертиза на основе оценки функции легочной вентиляции в комплексе с клиническими показателями.
7. Проведение бронходилатационных тестов в целях выявления обратимости бронхиальной обструкции, а также провокационных ингаляционных тестов для выявления гиперреактивности бронхов.
Противопоказания к проведению спирографии:
1. тяжелое общее состояние больного, не дающее возможности провести исследование;
2. прогрессирующая стенокардия, инфаркт миокарда, острое нарушение мозгового кровообращения;
3. злокачественная артериальная гипертензия, гипертонический криз;
4. токсикозы беременности, вторая половина беременности;
5. недостаточность кровообращения III стадии;
6. тяжелая легочная недостаточность, не позволяющая провести дыхательные маневры.
Фазы дыхания.
Объем легких. Частота дыхания. Глубина дыхания. Легочные объемы воздуха. Дыхательный объем. Резервный, остаточный объем. Емкость легких.
Процесс внешнего дыхания обусловлен изменением объема воздуха в легких в течение фаз вдоха и выдоха дыхательного цикла. При спокойном дыхании соотношение длительности вдоха к выдоху в дыхательном цикле равняется в среднем 1:1,3. Внешнее дыхание человека характеризуется частотой и глубиной дыхательных движений. Частота дыхания человека измеряется количеством дыхательных циклов в течение 1 мин и ее величина в покое у взрослого человека варьирует от 12 до 20 в 1 мин. Этот показатель внешнего дыхания возрастает при физической работе, повышении температуры окружающей среды, а также изменяется с возрастом. Например, у новорожденных частота дыхания равна 60—70 в 1 мин, а у людей в возрасте 25—30 лет — в среднем 16 в 1 мин. Глубина дыхания определяется по объему вдыхаемого и выдыхаемого воздуха в течение одного дыхательного цикла. Произведение частоты дыхательных движений на их глубину характеризует основную величину внешнего дыхания — вентиляцию легких. Количественной мерой вентиляции легких является минутный объем дыхания — это объем воздуха, который человек вдыхает и выдыхает за 1 мин. Величина минутного объема дыхания человека в покое варьирует в пределах 6—8 л. При физической работе у человека минутный объем дыхания может возрастать в 7—10 раз.
Рис. 10.5. Объемы и емкости воздуха в легких человека и кривая (спирограмма) изменения объема воздуха в легких при спокойном дыхании, глубоком вдохе и выдохе. ФОЕ — функциональная остаточная емкость.
Легочные объемы воздуха. В физиологии дыхания принята единая номенклатура легочных объемов у человека, которые заполняют легкие при спокойном и глубоком дыхании в фазу вдоха и выдоха дыхательного цикла (рис. 10.5). Легочный объем, который вдыхается или выдыхается человеком при спокойном дыхании, называется дыхательным объемом. Его величина при спокойном дыхании составляет в среднем 500 мл. Максимальное количество воздуха, которое может вдохнуть человек сверх дыхательного объема, называется резервным объемом вдоха (в среднем 3000 мл). Максимальное количество воздуха, которое может выдохнуть человек после спокойного выдоха, называется резервным объемом выдоха (в среднем 1100 мл). Наконец, количество воздуха, которое остается в легких после максимального выдоха, называется остаточным объемом, его величина равна примерно 1200 мл.
Сумма величин двух легочных объемов и более называется легочной емкостью. Объем воздуха в легких человека характеризуется инспираторной емкостью легких, жизненной емкостью легких и функциональной остаточной емкостью легких. Инспираторная емкость легких (3500 мл) представляет собой сумму дыхательного объема и резервного объема вдоха. Жизненная емкость легких (4600 мл) включает в себя дыхательный объем и резервные объемы вдоха и выдоха. Функциональная остаточная емкость легких (1600 мл) представляет собой сумму резервного объема выдоха и остаточного объема легких. Сумма жизненной емкости легких и остаточного объема называется общей емкостью легких, величина которой у человека в среднем равна 5700 мл.
При вдохе легкие человека за счет сокращения диафрагмы и наружных межреберных мышц начинают увеличивать свой объем с уровня функциональной остаточной емкости, и его величина при спокойном дыхании составляет дыхательный объем, а при глубоком дыхании — достигает различных величин резервного объема вдоха. При выдохе объем легких вновь возвращается к исходному уровню функциональной остаточной емкости пассивно, за счет эластической тяги легких. Если в объем выдыхаемого воздуха начинает входит воздух функциональной остаточной емкости, что имеет место при глубоком дыхании, а также при кашле или чиханье, то выдох осуществляться за счет сокращения мышц брюшной стенки. В этом случае величина внутриплеврального давления, как правило, становится выше атмосферного давления, что обусловливает наибольшую скорость потока воздуха в дыхательных путях.
2. Техника проведения спирографии.
Исследование проводят утром натощак. Перед исследованием пациенту рекомендуется находиться в спокойном состоянии на протяжении 30 мин, а также прекратить прием бронхолитиков не позже чем за 12 часов до начала исследования.
Спирографическая кривая и показатели легочной вентиляции приведены на рис. 2.
|
|
| Рис. 2. Спирографическая кривая «объём потока – время» и показатели легочной вентиляции |
Статические показатели (определяют во время спокойного дыхания).
Главными переменными, использующимися для отображения наблюдаемых показателей внешнего дыхания и для построения показателей-конструктов являются: объём потокадыхательных газов, V (л) и время t ©. Отношения между этими переменными могут быть представлены в виде графиков или диаграмм. Все они по являются спирограммами.
График зависимостиобъёмапотока смеси дыхательных газов от времени называют спирограмма: объём потока – время.
График взаимозависимости объёмной скорости потока смеси дыхательных газов и объёма потока называют спирограмма: объёмная скорость потока – объём потока.
Измеряют дыхательный объем (ДО) — средний объем воздуха, который больной вдыхает и выдыхает во время обычного дыхания в состоянии покоя. В норме он составляет 500—800 мл. Часть ДО, которая принимает участие в газообмене, называется альвеолярным объемом (АО) и в среднем равняется 2/3 величины ДО. Остаток (1/3 величины ДО) составляет объем функционального мертвого пространства (ФМП).
После спокойного выдоха пациент максимально глубоко выдыхает — измеряется резервный объем выдоха (РОвыд), который в норме составляет 1000—1500 мл.
После спокойного вдоха делается максимально глубокий вдох — измеряется резервный объем вдоха (Ровд). При анализе статических показателей рассчитывается емкость вдоха (Евд) — сумма ДО и Ровд, которая характеризует способность легочной ткани к растяжению, а также жизненная емкость легких (ЖЕЛ) — максимальный объем, который можно вдохнуть после максимально глубокого выдоха (сумма ДО, РОВД и Ровыд в норме составляет от 3000 до 5000 мл).
После обычного спокойного дыхания проводится дыхательный маневр: делается максимально глубокий вдох, а затем — максимально глубокий, самый резкий и длительный (не менее 6 с) выдох. Так определяется форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ) — объем воздуха, который можно выдохнуть при форсированном выдохе после максимального вдоха (в норме составляет 70—80 % ЖЕЛ).
Как заключительный этап исследования проводится запись максимальной вентиляции легких (МВЛ) — максимального объема воздуха, который может быть провентилирован легкими за I мин. МВЛ характеризует функциональную способность аппарата внешнего дыхания и в норме составляет 50—180 л. Снижение МВЛ наблюдается при уменьшении легочных объемов вследствие рестриктивных (ограничительных) и обструктивных нарушений легочной вентиляции.
При анализе спирографической кривой, полученной в маневре с форсированным выдохом, измеряют определенные скоростные показатели (рис. 3):
1) объем форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ1) — объем воздуха, который выдыхается за первую секунду при максимально быстром выдохе; он измеряется в мл и высчитывается в процентах к ФЖЕЛ; здоровые люди за первую секунду выдыхают не менее 70 % ФЖЕЛ;
2) проба или индекс Тиффно — соотношение ОФВ1 (мл)/ЖЕЛ (мл), умноженное на 100 %; в норме составляет не менее 70—75 %;
3) максимальная объемная скорость воздуха на уровне выдоха 75 % ФЖЕЛ (МОС75), оставшейся в легких;
4) максимальная объемная скорость воздуха на уровне выдоха 50 % ФЖЕЛ (МОС50), оставшейся в легких;
5) максимальная объемная скорость воздуха на уровне выдоха 25 % ФЖЕЛ (МОС25), оставшейся в легких;
6) средняя объемная скорость форсированного выдоха, вычисленная в интервале измерения от 25 до 75 % ФЖЕЛ (СОС25-75).
3. Спирограмма: объём потока – время. Отрезок спирограммы, включающий нормальное дыхание, максимальный вдох и форсированный выдох.
|
Обозначения на схеме.
Показатели максимального форсированного выдоха:
25 ÷ 75% FEV - объёмная скорость потока в среднем интервале форсированного выдоха (между 25% и 75%
жизненной ёмкости лёгких),
FEV1 - объём потока за первую секунду форсированного выдоха.
Рис. 3. Спирографическая кривая, полученная в маневре форсированного выдоха. Расчет показателей ОФВ1 и СОС25-75
Вычисление скоростных показателей имеет большое значение в выявлении признаков бронхиальной обструкции. Уменьшение индекса Тиффно и ОФВ1 является характерным признаком заболеваний, которые сопровождаются снижением бронхиальной проходимости — бронхиальной астмы, хронического обструктивного заболевания легких, бронхоэктатической болезни и пр. Показатели МОС имеют наибольшую ценность в диагностике начальных проявлений бронхиальной обструкции. СОС25-75 отображает состояние проходимости мелких бронхов и бронхиол. Последний показатель является более информативным, чем ОФВ1, для выявления ранних обструктивных нарушений.
В связи с тем, что в Украине, Европе и США существует некоторое различие в обозначении легочных объемов, емкостей и скоростных показателей, характеризующих легочную вентиляцию, приводим обозначения указанных показателей на русском и английском языках (табл. 1).
Таблица 1. Наименование показателей легочной вентиляции на русском и английском языках
| Наименование показателя на русском языке | Принятое сокращение | Наименование показателя на английском языке | Принятое сокращение |
| Жизненная емкость легких | ЖЕЛ | Vital capacity | VC |
| Дыхательный объем | ДО | Tidal volume | TV |
| Резервный объем вдоха | Ровд | Inspiratory reserve volume | IRV |
| Резервный объем выдоха | Ровыд | Expiratory reserve volume | ERV |
| Максимальная вентиляция легких | МВЛ | Maximal voluntary ventilation | MW |
| Форсированная жизненная емкость легких | ФЖЕЛ | Forced vital capacity | FVC |
| Объем форсированного выдоха за первую секунду | ОФВ1 | Forced expiratory volume 1 sec | FEV1 |
| Индекс Тиффно | ИТ, или ОФВ1/ЖЕЛ % | FEV1 % = FEV1/VC % | |
| Максимальная объемная скорость в момент выдоха 25 % ФЖЕЛ, оставшейся в легких | МОС25 | Maximal expiratory flow 25 % FVC | MEF25 |
| Forced expiratory flow 75 % FVC | FEF75 | ||
| Максимальная объемная скорость в момент выдоха 50 % ФЖЕЛ, оставшейся в легких | МОС50 | Maximal expiratory flow 50 % FVC | MEF50 |
| Forced expiratory flow 50 % FVC | FEF50 | ||
| Максимальная объемная скорость в момент выдоха 75 % ФЖЕЛ, оставшейся в легких | МОС75 | Maximal expiratory flow 75 % FVC | MEF75 |
| Forced expiratory flow 25 % FVC | FEF25 | ||
| Средняя объемная скорость выдоха в интервале от 25 % до 75 % ФЖЕЛ | СОС25-75 | Maximal expiratory flow 25-75 % FVC | MEF25-75 |
| Forced expiratory flow 25-75 % FVC | FEF25-75 |
Таблица 2. Наименование и соответствие показателей легочной вентиляции в различных странах
| Украина | Европа | США |
| мос25 | MEF25 | FEF75 |
| мос50 | MEF50 | FEF50 |
| мос75 | MEF75 | FEF25 |
| СОС25-75 | MEF25-75 | FEF25-75 |
Все показатели легочной вентиляции изменчивы. Они зависят от пола, возраста, веса, роста, положения тела, состояния нервной системы больного и прочих факторов. Поэтому для правильной оценки функционального состояния легочной вентиляции абсолютное значение того или иного показателя является недостаточным. Необходимо сопоставлять полученные абсолютные показатели с соответствующими величинами у здорового человека того же возраста, роста, веса и пола — так называемыми должными показателями. Такое сопоставление выражается в процентах по отношению к должному показателю. Патологическими считаются отклонения, превышающие 15—20 % от величины должного показателя.