Методы и технические средства для исследования легочной вентиляции

для исследования легочной вентиляции

Объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха можно непосредственно измерить при помощи спирометра или пневмотахометра. Что же касается остаточного объема и функциональной остаточной емкости, то их можно определить лишь косвенными методами.

Спирометрия. Спирометрами называются приборы, измеряющие количество воздуха при постоянном давлении (рис. 5.30). Измерение осуществляется за счет того, что камера изготавливается из эластичного материала с гофрированным покрытием (сильфоны), либо применяются камеры, состоящие из двух частей: внешней - неподвижной и внутренней - подвижной. Для фиксации объема между фазами входа и выхода и разделения фаз дыхания применяются клапаны. В спирометрах с подвижной частью роль клапана выполняет вода, налитая во внешний корпус. Поэтому такие спирометры называются водяными или жидкостными.

Спирометры с эластичной камерой называются сухими. Управление газовыми потоками, проходящими через сильфоны, производится механическими клапанами различной конструкции.

Наиболее распространен водный спирометр. Этот прибор представляет собой цилиндр, помещенный дном кверху в резервуар с водой. Воздух, попавший в этот цилиндр, не сообщается с внешней средой. Сам цилиндр уравновешивается противовесом. Воздухоносные пути испытуемого соединяются посредствомширокойтрубкисза- губником с пространством внутри цилиндра. Во время выдоха объем воздуха в цилиндре увеличивается, и он всплывает, а при вдохе цилиндр погружается. Эти перемещения могут быть измерены при помощи калиброванной шкалы или зарегистрированы посредством самописца на барабане кимографа (в последнем случае получают так называемую спирограмму). Премещение будет пропорционально объему воздуха при выдохе.

В сухом спирометре в зависимости от объема выдыхаемого воздуха изменяется длина сильфона.

Измерение функциональной остаточной емкости (ФОЕ). Поскольку ФОБ - это количество воздуха, остающееся в легких в конце выдоха, ее можно измерить только непрямыми методами. Принцип таких методов заключается в том, что в легкие либо вводят инородный газ типа гелия (метод разведения), либо вымывают содержащийся в альвеолярном воздухе азот, заставляя испытуемого дышать чистым кислородом (метод вымывания). И в том, и в другом случае искомый объем вычисляют, исходя из конечной концентрации газа.

На рис. 5.30 проиллюстрирован метод разведения гелия. Спирометр закрытого типа заполняется газовой смесью. Пусть общий объем смеси равен 3 л, а объемы 02 и Не - 2,7 л и 0,3л соответственно. При этом исходное содержание гелия FHe составит 0,1 мл Не на 1 мл смеси. После спокойного выдоха испытуемый начинает дышать из спирометра, и в результате молекулы гелия равномерно распреде-

Схема определения функциональной остаточной емкости по методу разведения гелия

Рис. 5.30. Схема определения функциональной остаточной емкости по методу разведения гелия. Вверху - аппаратура и дыхательная система исследуемого в исходном состоянии; гелий (точки) находится только в спирометре, где содержание его составляет 10 об.%. Внизу - полное и равномерное распределение гелия между легкими (функциональная остаточная емкость) и спирометром; концентрация гелия равна 5 об.%

ляются между объемом легких, равным ФОЕ, и объемом спирометра Vcn. Гелий очень медленно диффундирует через ткани, и для практических целей переходом его из альвеол в кровь можно пренебречь. Через несколько минут, когда содержание гелия в легких и спирометре выравнивается, измеряют это содержание (FHc ) при помощи специальных приборов. Предположим, что в нашем случае оно составляет 0,05 мл Не на 1 мл смеси. При вычислении ФОЕ исходят из того, что общее количество гелия, равное произведению объема V на содержание F, должно быть одинаковым как в исходном состоянии, так и после перемешивания

Подставляя в это уравнение приведенные выше данные, можно рассчитать ФОЕ:

При использовании метода вымывания азота испытуемый после спокойного выдоха в течение нескольких минут дышит чистым кислородом. Выдыхаемый воздух поступает в спирометр. И вместе с ним в спирометр переходят молекулы азота, содержащиеся в легких. Зная объем выдыхаемого воздуха, начальное содержание N2 в легких и конечное содержание N2 в спирометре, можно, используя уравнение, подобное (5.54), вычислить ФОЕ.

При практическом применении этих методов необходимо вносить некоторые поправки. Кроме того, недостатком обоих методов является то, что у больных с неравномерной вентиляцией некоторых участков легких полное разведение или вымывание газов требует очень длительного времени. В связи с этим в последнее время получило широкое распространение измерение ФОЕ при помощи интегрального пневмотахографа и плетизмографа.

Пневмотахография. Для исследования дыхания в течение длительного времени значительно удобнее так называемые спирометры открытого типа. В этом случае регистрируют не сами дыхательные объемы, а объемную скорость воздушной струи (рис. 5.31). Для этого используют пневмотахографы - приборы, основной частью которых служит широкая трубка с малым аэродинамическим сопротивлением. Для определения скорости пользуются разными методами:

1) При прохождении воздуха через трубку между ее началом и концом создается небольшая разность давлений, которую можно зарегистрировать при помощи двух манометрических датчиков. Эта разность давлений прямо пропорциональна объемной скорости воздушной струи, т.е. количеству воздуха, проходящего через поперечное сечение трубки в единицу времени. Кривая изменений этой

Принцип действия пневмотахографа

Рис. 5.31. Принцип действия пневмотахографа. Разность давлений .между двумя концами трубки, обладающей определенным аэродинамическим сопротивлением и соединенной с загубником, пропорциональна объемной скорости тока воздуха V. Кривая изменений этой скорости называется пневмотахограммой, а кривая изменений интеграла этой скорости во времени т.е. объема дыхания, представляет собой спирограмму

объемной скорости называется пневмотахограммой. Интегрируя пневмотахограмму, представляющую собой запись dV/dt, можно получить искомый объем воздуха

2) В трубке может быть установлена малоинерционная турбин- ка, частота вращения которой зависит от скорости воздушного потока в ней. Частота вращения измеряется бесконтактно с помощью оптоэлектронного или емкостного датчика. Интегрируя частоты вращения турбинки за промежутки времени можно определить расходы воздуха при вдохе или выдохе.

С помощью турбинки можно идентифицировать циклы выдоха и вдоха, так как при изменениях направления воздушного потока изменяется направление ее вращения.

В большинстве пневмотахографов имеется электронный интегрирующий блок, и поэтому одновременно с пневмотахограммой непосредственно записывается кривая дыхательных объемов (спирограмма).

Для измерения неэластического сопротивления дыхательной системы требуется постоянная регистрация внутриальвеолярного давления. Можно также использовать непрямой способ - интеграль-

Интегральная плетизмография (упрощенная схема)

Рис. 5.32. Интегральная плетизмография (упрощенная схема).

Q - объемная скорость тока воздуха, Ри - альвеолярное давление

ную плетизмографию. Основным элементом интегрального плетизмографа (рис. 5.32) служит герметичная камера, в которой человек может удобно сидеть. При дыхательных движениях давление в легких испытуемого изменяется, и обратно пропорционально ему меняется давление в замкнутой плетизмографической камере. Откалибровав измерительную систему, можно судить об изменениях внутриальвео- лярного давления Ра по изменениям давления в камере. Одновременно можно регистрировать расход воздуха Q при помощи пневмотахографа. Соотношение этих двух величин представляет собой искомое сопротивление. Обычно производят его непрерывную запись посредством перьевого регистратора.

При помощи интегрального плетизмографа можно также определить функциональную остаточную емкость (ФОЕ). Для этого на короткий срок перекрывают трубку, идущую от загубника, в результате чего воздух в легких перестает общаться с атмосферным. После этого исследуемый совершает попытку вдохнуть, при этом измеряют изменения давления в полости рта и объема легких. ФОЕ можно вычислить, исходя из закона Бойля-Мариотта.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >