Spirometria_cw10

Dwiczenie laboratoryjne nr 10:
SPIROMETRIA
Cel dwiczenia: Poznanie zasady działania przetworników spirometrycznych.
A. ZAGADNIENIA DO PRZYGOTOWANIA
1. Zasady fizyczne działania przetworników umożliwiających pomiar parametrów
spirometrycznych.
2. Rodzaje badao spirometrycznych.
B. LITERATURA
1. Wykład do przedmiotu EAM.
2. Instrukcja obsługi do aparatu spirobank.
3. Milic-Emili J., Respiratory mechanics: European Respiratory Society Journals,
Sheffield 1999, 4, 12.
C. WPROWADZENIE TEORETYCZNE
1. Rodzaje spirometrów
Spirometry można podzielid na:
 Spirometry objętościowe (starszego typu):
− Dzwonowy,
− Mieszkowy,
 Spirometry przepływowe:
− Zwężkowy,
− Turbinkowy,
− Termiczny (oporowy),
− Ultradźwiękowy.
1.1 Spirometry objętościowe
Budowa i zasada działania spirometru typu dzwon
Spirometr dzwonowy porusza się pod wpływem zmian objętości gazu wchodzącego (lub wychodzącego)
do jego wnętrza (rys. 1). Dzwon zanurzony jest w wodzie, która stanowi jego uszczelnienie.
Rys.1 Spirometr typu dzwonowego
Budowa i zasada działania przetwornika mieszkowego
Mieszek jest typowym przetwornikiem objętościowym. Powietrze wdychane do mieszka powoduje ruch
jego górnej ścianki, co powoduje wychylenie i ruch pisaka, który rysuje krzywą spirometryczną (rys.2).
Rys.2 Spirometr typu mieszkowego
1.2 Spirometry przepływowe
Budowa i zasada działania spirometru zwężkowego
Spirometryczny przetwornik przepływowy, zwany zwężką, zamienia prędkośd przepływu gazu na różnicę
ciśnieo zgodnie z prawem Bernoulliego, na skutek oporu przepływowego, jaki stawia przewężenie
istniejące w kanale przetwornika. Różnica ta zależy od prędkości przepływającego powietrza, a także od
powierzchni przekroju przewężenia.
Budowa i zasada działania przetwornika turbinkowego
Turbinka (wiatraczek) umieszczony w strumieniu powietrza obraca się z prędkością zależną od prędkości
przepływającego gazu. Turbinka wprawiona w ruch przecina strumieo światła emitowany na drodze
fotonadajnik (fotodioda) – odbiornik (fototranzystor). Wygenerowana w ten sposób liczba impulsów
pozawala na określenie prędkości przepływającego gazu (rys.3).
Rys.3 Spirometr turbinkowy
Budowa i zasada działania przetwornika termicznego (oporowego)
W spirometrze termicznym znajdują się dwa czujniki. Jeden z nich wykorzystywany jest jako czujnik
odniesienia - mierzący aktualną temperaturę powietrza. Drugi czujnik stanowi element podgrzewany,
który poprzez zmianę płynącego przez niego prądu, utrzymywany jest w temperaturze zapewniającej
stałą różnicę temperatur pomiędzy nim a czujnikiem mierzącym aktualną temperaturę powietrza.
Tak więc pomiar termiczny polega na monitorowaniu schładzania podgrzewanego czujnika przez
opływające go powietrze – wdychane bądź wydychane. Im większy jest przepływ powierza tym
intensywniejszy jest proces chłodzenia, a co za tym idzie zużywana jest większa ilośd prądu w celu
utrzymania stałej różnicy temperatur.
Budowa i zasada działania spirometru ultradźwiękowego
Spirometr ultradźwiękowy używa do pomiaru różnicę czasów przejścia fal ultradźwiękowych w oparciu
o efekt Dopplera. Fale ultradźwiękowe emitowane są naprzemiennie pomiędzy dwoma czujnikami
pomiarowymi. W przypadku braku przepływu gazu przez spirometr czasy przejścia fal ultradźwiękowych
są jednakowe w obu kierunkach. Gdy fala ultradźwiękowa rozchodzi się przeciwnie do kierunku
płynącego gazu, potrzebuje więcej czasu do pokonania swej drogi niż gdy rozchodzi się w kierunku
zgodnym z ruchem gazu. Mierzona różnica czasów przejścia ultradźwięków jest proporcjonalna do
prędkości gazu.
Rys.3 Spirometr ultradźwiękowy
2. Badania spirometryczne
Wśród badao spirometrycznych można wymienid:
 Badanie spirometrycze (klasyczne, statyczne),
 Badanie przepływ – objętośd,
 Badanie maksymalnej wentylacji dowolnej (MVV).
2.1 Badanie spirometrycze (klasyczne, statyczne)
Jest to badanie czynnościowe płuc, które pozwala wyznaczyd statyczne objętości płuc takie jak:
pojemnośd życiowa (VC), pojemnośd wdechowa (IC), wydechowa objętośd rezerwowa (ERV), objętośd
oddechowa (TV). Ponadto możliwe jest wyznaczenie: objętości minutowej wentylacji (MV), częstotliwości
oddechów (BF) oraz wdechowej objętości rezerwowej (IRV=IC-TV).
Rys.4 Spirometria klasyczna.
Wykonanie badania (rys.4):
Początkowo, pacjent powinien wykonad osiem spokojnych, naturalnych oddechów, a następnie głęboki
wdech i głęboki wydech. Dopuszcza się dwie metody wykonania spirometrii. Pierwsza z nich (zalecana
przez European Respiratory Society) polega na tym, że pacjent wykonuje najpierw głęboki wydech
a następnie głęboki wdech. W drugiej metodzie wykonywany jest najpierw głęboki wdech a następnie
głęboki wydech. Po wykonaniu właściwej fazy spirometrii, pacjent powinien wykonad jeszcze 1 lub 2
oddechy.
2.2 Badanie Przepływ-Objętośd
Badanie Przepływ-Objętośd jest dynamicznym badaniem czynnościowym płuc wykorzystującym manewr
natężonego wydechu po uprzednim natężonym wdechu. Badanie to umożliwia wyznaczenie szeregu
parametrów (opisujących przede wszystkim krzywą wydechową) n.p.:
 MEF 75 [l/s] Maximal Expiratory Flow at 75% FVC. Maksymalny przepływ wydechowy
w momencie, gdy do kooca forsownego wydechu pozostało jeszcze 75% FVC.
 PEF [l/s] Peak Expiratory Flow. Szczytowy przepływ wydechowy. Największy przepływ jaki
można osiągnąd podczas forsownego wydechu po uprzednim maksymalnym wdechu.
 50 [l/s] Maximal Expiratory Flow at 50% FVC IN. Maksymalny przepływ wdechowy w momencie
odpowiadającym 50% FVC IN.
 TC 25/50 [s] Time Constant. Stała czasowa. Jest to pojęcie czasu w jakim trwa określona porcja
forsownego wydechu.
 MTT [s] Mean Transit Time. Średni czas tranzytu. Średni czas w jakim molekuły gazu
wydostad się z płuc podczas forsownego wydechu.
mogą
 itd.
Badanie przepływ – objętośd pozwala na ocenę stopnia obturacji poprzez zaobserwowanie już w trakcie
badania ograniczenia przepływu wydechowego dla dowolnej objętości płuc.
Rys.5 Badanie przepływ-objętośd
Wykonanie badania (rys.5):
Początkowo, pacjent powinien wykonad kilka spokojnych oddechów. Następnie powinien
wykonad
głęboki spokojny wydech (jak przy nurkowaniu na basenie), a po nim forsowny, głęboki wdech
i forsowny, głęboki wydech. Na koniec pacjent powinien wykonad jeszcze jeden spokojny oddech.
2.3 Badanie maksymalnej wentylacji dowolnej (MVV)
Badanie MVV pozwala na wyznaczenie maksymalnej wentylacji dowolnej (MVV - Maximal Voluntary
Ventilation). Jest to największa objętośd powietrza, jaką badany wdycha i wydycha w okresie 12 lub 15
sekund przeliczana na litr/min. Wynik badania bardzo zależy od współpracy chorego, sprawności mięśni
oddechowych i oporu dróg oddechowych. W badaniu można wyznaczyd takie parametry jak:
 BF [1/min] Breathing Frequency. Częstotliwośd oddechów. Liczba oddechów w czasie 1 minuty.
 MVV [l/min] Maximum Voluntary Ventilation. Maksymalna wentylacja minutowa. Ilośd gazu
wentylowanego przez płuca w czasie 1 minuty obliczana z fazy dynamicznej.
 TV [l]
Tidal Volume. Objętośd oddechowa. Objętośd powietrza wciąganego do płuc i
wydmuchiwanego podczas wydechu w czasie spokojnego, spoczynkowego,
jednostajnego oddychania.
 MV [l/min] Minute Ventilation. Objętośd minutowa wentylacji. Ilośd gazu wentylowanego
przez płuca w czasie 1 minuty obliczana z fazy statycznej.
 BR [%] Breath Reserve. Rezerwa oddechowa.
Rys.6 Badanie MVV
Wykonanie badania (rys.6):
Na ekranie będą narysowane 2 pionowe kreski. Początkowo, do pierwszej z nich badany powinien
oddychad spokojnie, powoli, bez wysiłku (naturalnie). Pomiędzy dwoma pionowymi kreskami należy
wykonywad oddechy możliwie jak najszybciej i jak najgłębiej.
D. INSTRUKCJA DO DWICZENIA LABORATORYJNEGO
1. Elementy stanowiska pomiarowego




Spirometr Pneumo RS
Spirometr spirobank MIR
Instrukcja do spirometru spirobank MIR
komputer stacjonarny
2. Przebieg eksperymentu pomiarowego
Zadanie 1
Wykonanie badania spirometrem Pneumo RS (badanie może zostad wykonane przez jedną osobę):
 Włóż baterie do spirometru Pneumo RS, sprawdź czy spirometr jest podłączony do komputera za
pomocą RS232,
 Włącz komputer i uruchom program Pneumo RS,
 Na wężyk spirometru nałóż jednorazowy pneumotachograf oraz ustnik (znajdują się na
stanowisku pomiarowym),
 Wybierz Program Pneumo RS -> Pacjent -> Nowy Pacjent -> wpisz dane (uwaga: podanie
prawdziwych danych ( w przypadku daty urodzenia i peselu - wpisz tylko prawdziwy rok, resztę
wpisz losowo) pozwoli oszacowad parametry, które są inne w zależności od wzrostu, wagi, wieku
i płci osoby badanej) -> OK
 Ustawid WARUNKI OTOCZENIA -> Włączyd i wykonad kolejno 3 badania spirometryczne:
−
Spirometria
−
Przepływ-objętośd
−
MVV
 Oglądnij spirometr Spirobank MIR
E. WZORZEC SPRAWOZDANIA
Dwiczenie laboratoryjne nr 10:
SPIROMETRIA
Skład osobowy grupy (Imię i Nazwisko):
Data wykonania
ćwiczenia:
……………………………………………………
………………………
……………………………………………………
Data oddania
sprawozdania:
……………… ………………
……………………………………………………
………………………
……………………………………………………
Grupa (1-7):
Grupa (A-D):
Dane uzyskane dla doświadczenia ze spirometrem Pneumo RS (zapisz jednostki!):
Spirometria klasyczna
Parametr
Wartośd zmierzona
VC
IC
ERV
TV
MV
BF
Przepływ - objętośd
Parametr
Wartośd zmierzona
FEV 0.5
MEV 50
FEV1%FVC
MVV
Parametr
BF
MVV
TV
MV(ST)
BR
Wartośd zmierzona
Procent wartości należnej
Procent wartości należnej
Procent wartości należnej
Jaka była objętośd płuc badanego?............................................................................................
Jaka była rezerwa oddechowa badanego?.................................................................................
Jakiego typu był każdy z używanych spirometrów? Wytłumacz ich zasadę działania?
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………