Спирометрия

        МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

                    ТВЕРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

                                             Кафедра автоматизации технологических процессов 
 
 
 
 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА 

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «Измерительные преобразователи» 

ТЕМА: «Спирометрия» 
 
 

                                                                                                        
 
 
 

                                                                                                                   Выполнили: Глухих Д.О.

                                                                                                              Ребрун И.А.                                        

                                                                                       Группа: БТиМАС-0511

                                                                                              Проверил: Сульман М.Г.                                                                                                                                                                                                   . 
 
 

Тверь 2009

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………….... ..3

1 ОСНОВЫ  СПИРОМЕТРИИ………………………………………………........5

   1.1 Элементы физиологии дыхания ……………………………………..….....5

   1.2 Легочные объемы и емкости …………………………………………….....6

   1.3 Пробы с форсированным дыханием…………………………………...…...8

   1.4 Основы анализа спирограмм………………………………………………10

2 СПИРОМЕТРЫ………………………………………………………………...18

   2.1 Волюмоспирометры………………………………………........................ 18

   2.2 Флоуспирометры…………………………........……………………….....23

   2.3 Датчик для измерения временных параметров внешнего дыхания......25

3 СПИРОГРАФЫ……………………………………………………………......27

   3.1 Спирограф СГ-1М…………………………………………………………27

   3.2 Спирограф СПИРО 2 – 25………………………………………………..35

   3.3 Спирограф МЕТАТЕСТ – 1………………………………………………41

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….45

СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ………………..........…..….47 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  ВВЕДЕНИЕ

  Дыхание является одной из важнейших физиологических функций. Это — газообмен между внешней средой и организмом, при котором потребляется кислород, выделяется углекислый газ и образуется необходимая энергия. Оно включает внешнее (легочное) дыхание, транспорт газов кровью и газообмен в тканях (тканевое, или внутреннее, дыхание) Внешнее дыхание, в свою очередь, состоит из 3-х стадий: вентиляции — обмена воздуха между окружающей средой и альвеолами, диффузии газов через альвеолярно-капиллярную мембрану и перфузии крови в легочных капиллярах.

  Большая распространенность бронхолегочных заболеваний (международная классификация насчитывает более 400 различных бронхореспираторных заболеваний), их рост в последние десятилетия делают необходимым более широкое внедрение методов исследования дыхательной системы. Раннее выявление нарушений биомеханики дыхания, динамическое наблюдение за больными, выбор средств лечения, наиболее соответствующих установленным нарушениям, позволяют обеспечить современную эффективную терапию.

  Из-за сложности соответствующей аппаратуры диффузионная способность легких и особенности гемодинамики определяются редко и в самых крупных специализированных клиниках, тогда как вентиляционная функция легких легко доступна для исследования широко распространенными приборами и методами. Ее в первую очередь характеризуют статические, динамические и производные легочные объемы и скоростные показатели дыхания.

  Спирометрия, спирография и пневмотахометрия — наиболее часто применяемые  методы исследования вентиляционной функции легких. Они неинвазивны, дешевы, требуют относительно небольших затрат времени и с удовлетворительной точностью позволяют установить наличие, характер и выраженность вентиляционных нарушений.

     Целью данной работы является  рассмотрение различных конструкций приборов для измерения параметров внешнего дыхания (спирометров, спирографов), а так же их принципов действия. 

     Для этого были поставлены  следующие задачи:

1. Ознакомиться с понятием «спирометрия»;
2. Рассмотреть методику анализа  спирограмм;
3. Рассмотреть отдельные элементы спирометров;
4. Изучить различные схемы спирометров и спирографов.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1 ОСНОВЫ СПИРОМЕТРИИ

1.1 Элементы физиологии дыхания 

     Дыхание является одной из важнейших физиологических функций. Это — газообмен между внешней средой и организмом, при котором потребляется кислород, выделяется углекислый газ и образуется необходимая энергия. Оно включает внешнее (легочное) дыхание, транспорт газов кровью и газообмен в тканях (тканевое, или внутреннее, дыхание). Внешнее дыхание, в свою очередь, состоит из 3-х этапов: вентиляции — обмена воздуха между окружающей средой и альвеолами, диффузии газов через альвеолярно-капиллярную мембрану и перфузии крови в легочных капиллярах.

Для исследования тканевого дыхания применяются биохимические методы, например определение лактата в венозной крови, электрохимические анализаторы, газов крови и метод полярографии.

     Транспорт газов кровью можно оценить с помощью оксигемометров (пульс-оксиметров). В норме гемоглобин насыщен кислородом на 96—98 %. Для оценки перфузии легких используют изотопные методы (введение в вену альбумина, помеченного гамма-излучающим изотопом) и рентгеноконтрастные методики. Диффузионную способность определяют при вдыхании небольшой концентрации угарного газа по скорости его попадания в кровь.

     Из-за сложности соответствующей аппаратуры диффузионная способность легких и особенности гемодинамики определяются редко и в самых крупных специализированных клиниках, тогда как вентиляционная функция легких легко доступна для исследования широко распространенными приборами и методами. Ее в первую очередь характеризуют статические, динамические и производные легочные объемы и скоростные показатели дыхания. 
 

1.2 Легочные объемы и емкости 

     Под легочными объемами понимают количество воздуха, содержащееся в легких в различные фазы дыхания. Выделяют и легочные емкости — сумму нескольких объемов. Статические объемы определяют при спокойном дыхании, а динамические - при форсированном. Производные объемы обычно вычисляются по формулам.

     Различают следующие статические объемы и емкости:

     ОЕЛ (TLC) — общая емкость легких — весь воздух, находящийся в легких на высоте максимального вдоха;

     ЖЕЛ (VC) — жизненная емкость легких — наибольшее количество воздуха, которое можно выдохнуть после максимального вдоха. ЖЕЛ, полученная при вдохе после полного выдоха, несколько больше, так как не происходит блокирования воздуха в мельчайших бронхах (феномен «воздушной ловушки»);

     ООЛ (RV) — остаточный объем легких — воздух, остающийся в легких после максимального выдоха;

     ДО (VT) — дыхательный объем — воздух, который проходит через легкие при спокойном вдохе и выдохе, в среднем — около 500 мл;

     РО_вд(выд) (IRV, ERV) — резервные объемы вдоха и выдоха — это воздух, который можно дополнительно вдохнуть или выдохнуть после спокойного вдоха или выдоха;

     Е_вд (IС) — емкость вдоха — сумма ДО и РО_вд;

     ФОЕ (FRC) — функциональная остаточная емкость — воздух, остающийся в легких после спокойного выдоха, сумма ООЛ и РО _выд.

     На рис. 1.1 показана типичная спирограмма. На этом же рисунке для наглядности обозначены все легочные объемы и емкости.

    

Рис. 1.1. Спирограмма

     Часть воздуха, находящегося в дыхательных путях и альвеолах, не участвующая в газообмене, называется мертвым пространством. Анатомическое мертвое пространство — часть воздуха, на вдохе не достигающая альвеол, а на выдохе не выходящая в атмосферу, функциональное мертвое пространство — воздух неперфузируемых альвеол. Воздух мертвого пространства и остаточного объема участвует в согревании и увлажнении поступающего при вдохе газа для обеспечения необходимых условий для жизнедеятельности альвеол.

     Определяется величина мертвого пространства (DS) теми же способами, что и остаточные объемы. В норме МП составляет 140 мл у женщин и 150 мл у мужчин, главным образом, за счет анатомического мертвого пространства. Под минутным объемом дыхания понимают количество воздуха, проходящего через легкие за минуту, его определяют по формуле:

МОД = ЧД*ДО              (1.2.1)

где ЧД — частота дыхания, в норме 12-20, в среднем 16 в минуту. Приняв ДО за 500 мл, получаем средний МОД — 8 л.

     Если учитывать наличие МП, то в газообмене участвует лишь часть этого воздуха, которая называется альвеолярной вентиляцией и составляет:

АВ = (ДО — МП) * ЧД   (1.2.2)

около 70 % МОД. При углубленном дыхании  соотношение АВ/МОД увеличивается, при поверхностном — уменьшается.

     Количество потребляемого за 1 минуту кислорода (МПО₂) легко определяется спирографически. На его основе можно определить величину основного обмена (ОО), зная энергетическую ценность кислорода с учетом дыхательного коэффициента. Для этого МПК умножают на 7,07 (число минут в сутках * средний калорический эквивалент кислорода):

ОО = МПК * 7,07 (ккал/сут) (1.2.3). 

1.3 Пробы с форсированным дыханием

     Помимо статических объемов, большое клиническое значение имеют динамические объемы, определяемые при форсированном (наиболее быстром и полном) дыхании, особенно при выдохе, т. к. вдох является более произвольным актом, и поэтому менее постоянен. Их использование в клинической практике способствует уточнению уровня бронхиальной обструкции и диагностике ранних проявлений бронхолегочных изменений в виде нарушений проходимости мелких бронхов.

     Проводят пробу быстрого и полного выдоха из положения максимального вдоха, т. е. ФЖЕЛ (FVC) — экспираторную форсированную жизненную емкость. ФЖЕЛ меньше ЖЕЛ на 200-400 мл за счет спада в конце ускоренного выдоха части мелких бронхиол (экспираторный коллапс). Если имеется их патология, наблюдается феномен «захвата воздуха», когда ФЖЕЛ меньше ЖЕЛ на 1 л и более. При этом скорость форсированного вдоха (проба инспираторной ФЖЕЛ) будет больше, чем выдоха.

     Случаи, когда ФЖЕЛ больше или равна ЖЕЛ, следует рассматривать как неправильно выполненную пробу. Все показатели нужно определять не менее 3 раз и брать наибольшее значение каждого. Кроме того, определяют объем форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ₁ = FEV₁₀), который сравнивают либо с должной величиной, либо с ЖЕЛ или ФЖЕЛ.

     Индекс Тиффно:

ОФВ₁  / ЖЕЛ * 100 % (1.3.1)

в норме 70-80 %.

     Он снижается при обструктивных процессах и может повышаться при «чистой» рестрикции, когда ЖЕЛ снижена, а скорость выдоха не уменьшилась. Однако поражение только мелких бронхов часто не приводит к изменению ОФВ₁ поэтому проба Тиффно не может служить ранним признаком обструкции. При уменьшении ЖЕЛ и сохраненной бронхиальной проходимости этот показатель может несколько увеличиться, а при смешанных обструктивно-рестриктивных процессах его величина теряет свое диагностическое значение. Тогда вычисляют отношение ОФВ₁ не к фактической, а к должной ЖЕЛ.