Лекція-18 Інструментальні методи дослідження легенів.

1.Класифікація методів вимірювання фізіологічних параметрів дихальної системи людини.

Функціональні методи дослідження легенів прийнято класифікувати в залежності від того, яку з основних функцій зовнішнього дихання – вентиляційну, дифузну, легеневий кровоток – вони вивчають. Стан вентиляції легенів визначається за допомогою таких методів:

1. Спірографія, дозволяє оцінити ДО , ЖЕЛ , ФЖЕЛ, МВЛ та ін.

2. Методи оцінки структури загальної ємності легенів (ЗЄЛ ). При обструктивних чи рестриктивних порушеннях зовнішнього дихання структура ЗЄЛ часто характерно змінюється.

3. Дослідження рівномірності вентиляції. Метод грунтується на визначенні часу змішування або вимивання індикаторних газів з легенів.

4. Пневмотахометрія ― метод вимірювання пікових швидкостей повітряного потоку, що достигаються при форсованому вдиху чи видиху за допомогою пневмотахометрів.

5. Пневмотахографія дозволяє виміряти об′ємну швидкість вдиху і ви­диху (спокійного чи форсованого), тривалість різних фаз дихального циклу, об′єм вдиху чи видиху, хвилинний об′єм дихання, внутріальвеолярний тиск, аеродинамічний опір дихальних шляхів, розтяжність (податливість) легенів та грудної клітки.

6. Методи дослідження регіонарної вентиляції легенів.

Враховуючи наведене, запропонуємо наступний можливий варіант класифікації методів вимірювання фізіологічних параметрів дихальної системи людини.

Мал.2.1.

2. Спірометрія.

Дослідження легеневих об′ємів здійснюється методом спіро­мет­рії і спірографії шляхом вимірювання об′ємів видихуваної газової сумішки за допомогою спірометрів, що являють собою многозначні міри з об′ємом, що змінюється.

Спірографія ― реєстрація змін об′єму легенів під час ди­ха­ння. Спі­рографічний метод дослідження надає можливість одержати інфор­ма­цію про зміни об′єму легенів у часі, тобто про об′ємну швидкість ди­ха­ння. В за­лежності від режиму, в якому здійснюється спірографія, можна отримати ха­рактеристику або процесу вентиляції, або стану апа­ра­та, який забезпечить процес вентиляції.

Спірометрія ― спосіб вимірювання життєвої ємності легенів та інших ле­геневих об′ємів за допомогою спірометрів. Окрім спірографії використовують спі­рометрію ― вимірювання дихальних об′ємів і ЖЕЛ без спірограми.

Спірографія ― метод дослідження функції легенів шляхом вимірювання ле­геневих дихальних об′ємів. Основоположником є Гетчинсон, який сконструював перший спірограф, що знайшов застосування у клі­ніці, і опрацював основи уявлення про легеневі об′єми. За допомогою спірографії досліджують механіку дихання, оцінюють її порушення і резерви дихальної функції . Для фіксації об′єму між фазами вдиху і видиху і поділу фаз ди­хання використовуються клапани. В спірометрах з рухомою частиною роль кла­­­пана виконує вода, що налита у зовнішній корпус, тому такі спі­ро­ме­три називаються во­дяними, або рідинними.

Спірометри з еластичною камерою називаються сухими, і керування га­­зо­вими потоками, які проходять крізь сильфон, здійснюється меха­нічними клапанами різної кон­струкції.

Рухома частина водяних спірометрів виконується або у вигляді порожнього тонкостінного циліндра (дзвона), що переміщається догори та донизу уздовж зовнішнього корпуса, або у вигляді порожнього полутора, що повертається на св­о­їй осі. Рухома частина цієї конфігурації по спадкоємності також на­з­и­вається «дзвоном», хоч це не можна уважати вдалим.

Спірометри градуються в одиницях об′єму, значення якого на­но­­­сяться на шкалі, розташованій у напрямку руху дзвона (або силь­фона), на якому укріплені покажчики на змінній шкалі. Погрішність показань спірометрів у значній мірі залежить від ступені його герметичності і герметичності приєднувальних елементів, за допомогою яких дихальні шляхи пацієнта з'єднуються з приладом.

Графічне зображення процесу зовнішнього дихання ― спірограма наноситься чорнильним пером, укріпленим на дзвоні чи сильфоні, на паперову стрічку, що рухається з постійною швидкістю, які змонтовані у спі­­рографі. Переміщення рухомого елемента спірометра, які відбуваються у про­це­сі дихання паці­єнта, приєднаного до спірометра, викликають синхронні переміщення пера, яке реєструє спірограму.

Спірографія може проводитися з надходженням до системи приладу зовнішнього повітря, це називається відкрита система­ дихання, по цій системі працює спірограф СПІРО 2-25, і без надходження зовнішнього повітря – закрита система дихання, за якою працюють інші моделі спіро­граф­ів. Відкрита система дозволяє здійснювати більш тривалі дослідження, тому що не перешкоджує диханню пацієнта. Відкрита система в спіро­гра­фі СПІРО 2-25 забезпечується двома змонтованими в апараті гумовими сильфонами з клапанами. Вдих здійснюється з одного сильфона, а в­идих ― у інший. Пацієнт дихає або атмосферним повітрям, або киснем. Надлишковий тиск або розрідження, що з׳являється в сильфонах під час диха­ння, відкриває чи закриває відповідний клапан і викликає рух сильфона. Кришки обох сильфонів механічно зв'язані, і ­тому переміщення одного сильфона викликає рух другого, а також пера, що здійснює реєстрацію спірограми.

За характером і об'ємом методичних можливостей спірографи з закритою системою дихання можуть бути розподілені на одноканальну або двоканалъну спірографію. Крім того, у більшості сучасних спі­ро­г­рафів закритого типу є система автоматичного поповнення кисню, спожитого організмом, з каналом реєстрації кривої споживання кисню.

Принцип спірографії при диханні у замкнутому просторі базується на зменшенні об'єму видихуваної газової суміші за рахунок спожитого організмом кисню. Вуглекислий газ, виділений організмом, поглинається хімічним поглиначем, який є в спірографі, і тому не займає в суміші місце поглиненого кисню.

Хімічним поглиначем є натронне вапно марки ХП-І або гранульоване натронне вапно, попередно просіяне від пилу і часток розміром менш 1,5 мм. Місткість резервуара, куди насипається поглинач, у всіх спірографів близько 1,5 кг. 1 кг поглинача ХП-І здатний зв'язати 100―140 л СОз, до проскакування рівного 1%,, що дозволяє працювати з однією зарядкою приблизно 7,5 ч при швидкості виділення вуглекислого газу близько 0,4 л за хвилину.

Спірографи з автоматичним поповненням кисню мають два спі­ро­метри : основний, за допомогою якого реєструється спірограма, і допоміжний в системі поповнення. Механізм автоматичного поповнення складається з датчика з рукояткою настроювання, електромагнітного клапана і регулювального вентиля. Датчик, механічно з'єднаний з основним спі­ро­мет­ром, керує роботою електромагнітного клапана, який відкриває чи закриває шлях кисню. Регулювальний вентиль, виведений на па­нель керування, дозволяє підбирати інтенсивність кисневого потоку.

Застосовуються два типи датчиків: фотоелектричний (в спірографах МЕТА 1-40, МЕТА 1-80, МЕТА 2-40) і електроконтактний (в спірографах СГ-1М и СГ-2М). Фотоелектричний датчик складається з мініатюрної лам­пи накалювання, фоторезистора і пересувного екрана на шляху світлового потоку проміж ними. Екран механічно з'єднаний з рухливою частиною основного спірометра. За допомогою рукоятки, виведеної на панель керування, положення екрана може регулюватися. Це дозволяє встановлювати найбільше сприятливий для даного пацієнта і методу дослідження момент автоматичної подачі кисню.

Сигнал фоторезистора, який зміцнений електронною схемою, змушує спрацьовувати електромагнітний клапан на шляху кисню. Кисень для поповнення береться з кисневої подушки, кисневої магістралі або балона. Електронний датчик працює за принципом зміни режиму електронної схеми при замиканні і розмиканні ланцюга керуючого сигналу. Один із контактів контактної пари, з'єднаний механічно з рухливою частиною ос­­­новного спіро­метра, під час роботи сковзає по поверхні, що має електропровідну та ізольовану ділянки. В залежності від положення контактної пари електронна схема вмикає чи виключає електромагнітний кла­пан у магістралі кисню.

Так, переміщення рухливої частини спірометра, який працює, викликане змінюванням об'єму газової суміші в системі, і в певний мо­мент приводить в дію електромагнітний клапан, який впускає в сис­­тему кисень при його нестачі або припиняє його подавання при надлишку чи достатньому рівні змісту кисню.

До двоканальних спірографів, один канал яких призначений для спірограми, а інший для стабілізації газо­вого состава і реєстрації кривої споживання кисню, відносятся спірографи МЕТА 1-40, МЕТА 1-80 и СГ-2М.

Спірографи СГ-1М і МЕТА 2-40 мають два однакових канали з хімічним поглиначем і дозволяють одночасно реєструвати дві спі­ро­грами (без кисневої стабілізації) або одну спірограму і криву споживання кисню. В останньому випадку один з двох спірометрів, лівий, стає допоміжним. В обох каналах цих спірографів застосовані водяні спірометри з поворотними (в МЕТА 2-40) або з вертикальними (в СГ-1М) дзвонами.

Водяні спірометри застосовуються також у спірографах МЕТА 1-40, МЕТА 1-80 (з поворотними дзвонами в обох каналах) і в спірографі СГ-2М (з вертикальним дзвоном у основному каналі).

Гумові сильфонні спірометри застосовуються в каналі кисневої стабілізації спірографа СГ-2М, у спірографічних каналах апаратів «Метатест», в одноканальних спіро­графах МЕТА 1-25 і ВС1Ш-01 і в спірографі відкритого типу СПІРО 2-25.

На панелях керування спірографів є електромагнітні лічильники, що показують числові значення легеневої вентиляції. Лічильник працює від фотоелектричного датчика, світловий потік якого переривається екраном, механічно зв'язаним з основним спірометром.

Для поділу газових потоків вдиху і видиху застосовуються клапани (в спірографах МЕТА 1-25, СПІРО 2-25, «МЕТАТЕСТ») або електричні повітродувки, які направляють газові потоки в одному напрямку незалежно від фази вдиху або видиху.

Реєстрація спірограми робиться кульковим стрижнем (у апараті ВС1Ш-01) або чорнилом (в інших видах спірографів).

Волюмоспірограф ВС1Ш-01 розрахований для реєстрації об'ємів тільки під час видиху. Первинним перетворювачем цього приладу є виготовлений з плівки сильфон. Нульове положення сильфона і відповідно пера, що зв'язано з ним, забезпечується за допомогою постійного магніту. Прилад працює по закритій системі дихання.

На кришці сильфона є прохолодний клапан, який випускає зайве повітря, якщо до сильфона надходить більш ніж 7 л повітря, і тим попереджає розрив сильфона. Приєднання пацієнта до спіро­гра­фічних приладів здійснюється за допомогою різних повітроводів і приєднувальних елементів.

Для бронхоспірографії застосовуються ітубаційні трубки. Інші засоби дослідження передбачають з'єднання дихальних шляхів пацієнта з приладом за допомогою шланга з маскою чи загубників

При користуванні загубником для виключення носового дихання застосовуються носові затиски, які підбирають за розміром (малий чи великий) і по пружності (жорсткий, м'який). Застосовуються чотири розміри загубників (N1-4) і три розмІри масок (для дорослих, для підлітків, для новонароджених). Маска утримується за допомогою оголовника.

До комплекту спірографів входить спеціальна лінійка, за допомогою якої можна оцінити відхилення параметрів дихання від норми. Завдяки спі­рог­ра­фам можна визначити усі легеневі об'єми, крім залишкового. Залишковий об'єм легень визначається шляхом аналізу змісту азоту у вдихуваному повітрі при відкритій системі дихання або методом виготовлення повітряно-гелієвої дихальної суміші при закритій системі дихання.

Більше поширення дістав другий метод. У дихальну сис­те­му спірографа подається гелій певної концентрації, яка обмірювана за допомогою газоаналізатора, і об'єму. Під час дихання відбувається поступове перемішування газів у системі легені - спірограф, концентрація гелію знижується, і у всій системі дихання установлюється нове, менше значення концентрації.

Апарат для визначення залишкового об'єму легень ПООЛ-1 компонується з спірографа СГ-1М і газоаналітичного блоку, у якому змонтований промисловий газоаналізатор типу ТП7102.

Для вимірювання залишкового об'єму є пристосований спірограф МЕТА 2-40Г. В цьому апараті передбачена графічна реєстрація концентрації гелію. На відміну від ПООЛ-1 він зроблений в єдиному великогабаритному корпусі на колесах для зручності переміщення.

Мал. 1.9. Спірограма і пневмотахограма.