Рисунок 5 – Устройство водяного спирометра

Безводные спирометры, которые также используются в клинических условиях, действуют по тому же принципу. Один из них — клиновой спирометр. В этом приборе вдыхаемый и выдыхаемый воздух попадает в камеру, ограниченную двумя параллельными металлическими крышками (типа кювет), соединенными шарнирами вдоль одного края. Пространство между этими крышками ограничивается гибкими мехами, образующими стенки камеры. Одна крышка, в которой находится входное отверстие для воздуха, прикреплена к корпусу прибора, а другая — свободно отклоняется и перемещается по отношению к первой. Когда воздух входит в камеру или выходит из нее, подвижная крышка изменяет свое положение, компенсируя изменение объема. Конструкция выполнена таким образом, что крышка перемещается даже при очень малых изменениях объема. Хорошо сконструированный клиновой спирометр реагирует на почти не обнаруживаемое давление воздуха в легких пациента. В приборе формируются электрические сигналы, пропорциональные объемам и параметрам потока воздуха, по которым можно определить все необходимые данные.

Наиболее часто в аппаратуре для исследования функции внешнего дыхания (ФВД) (особенно стационарной) применяются, так называемые расходомеры переменного перепада давления (рис. 6), основанные на изменении дифференциального давления на пневматическом сопротивлении [10], в зависимости от объемной скорости воздушного потока.

Основными составными частями датчика является преобразователь 1, создающий перепад давления (набор трубок, сетка, диафрагма и т.д.), и два датчика давления 2 и 4. Проблемой при использовании данных трубок является конденсация влаги на резистивном элементе. Для предотвращения этого датчик подогревают с помощью нагревательного элемента 3 до температуры 35-40 ºС.

К достоинствам датчиков перепада давления следует отнести возможность определения направления потока воздуха.



Рисунок 6 – Датчик переменного перепада давления

Немного реже в аппаратуре функциональной диагностики используются турбинные преобразователи объемной скорости, в которых поток воздуха приводит к вращению подвижного элемента (тахометрический метод измерения расхода). На рисунке 7 представлен турбинный датчик, который состоит из следующих элементов: направляющий аппарат 1 в виде крыльчаток для придания воздушному потоку вращательного движения, тахометр 2 и ротор 3, выполненный в виде пластины.

---

Рисунок 7 – Датчик турбинного типа

Еще реже в аппаратуре функциональной диагностики применяются термокондуктометрические датчики. Принцип их работы, основан на эффекте изменения электрического сопротивления нагретого терморезистора, охлаждаемого воздушным потоком [10]. Термокондуктометрический датчик изображен на рис. 8, где 1 – терморезистор, подогреваемый импульсным током.



Рисунок 8 – Термокондуктометрический датчик

Недостатками термокондуктометрического датчика являются нелинейность передаточной характеристики, высокая инерционность, невозможность определения направления потока воздуха. Кроме того, материал терморезистора крайне неустойчив к санитарной обработке и механическим повреждениям, а, следовательно, датчик имеет невысокую надежность.

В настоящее время делаются попытки использования в диагностических спирометрах ультразвуковых датчиков. В основе работы этих датчиков лежит взаимосвязь между скоростью потока и скоростью распространения УЗ колебаний между двумя точками трубки (эффект Доплера). В качестве излучателей и приемников ультразвука используются пьезокерамические кольца 1, расположенные перпендикулярно измерительному каналу на некотором расстоянии друг от друга (см. рис. 9).

Основным недостатком ультразвуковых датчиков является низкая точность и чувствительность при работе с газами, особенно на малых расходах. Преимуществами являются отличные динамические характеристики и малое сопротивление потоку. Кроме того, данный тип датчика обеспечивает простоту дезинфекции и санитарной обработки и возможность определения направления потока воздуха.



Рисунок 9 – Ультразвуковой датчик

Существует три вида спирометров:

1. Стационарный спирометр – устройство, обладающее максимальной функциональностью и габаритами (рис. 4). Как правило, настольного типа. Включает в себя принтер.

2. Портативный спирометр – небольшое устройство (рис.10). Отличаются набором проводимых измерений, наличием принтера, возможностью подключения датчика SpO2. Обеспечивает удобство обследования вне стационара. Многие карманные модели могут использоваться пациентами самостоятельно. Также большинство портативных устройств могут взаимодействовать с ПК посредством USB или Bluetooth. Компьютер в данном случае может использоваться для создания базы данных или более сложной обработки полученных измерений.

---

Рисунок 10 – Портативный спирометр MIR SPIROBANK II BASIC

3. Компьютерный спирометр может работать только подключенным к компьютеру, с установленным на нем специальным программным обеспечением. Функциональность этих устройств ограничена лишь возможностями программы. Как правило, это максимально полный набор возможных вычислений.



Рисунок 11 – Компьютерный спирометр СПИРОЛАН+РИНО

Цена на спирометры отличается в зависимости от их модели. Цена на портативные модели значительно ниже и составляет от 13 000 рублей. Стационарные и компьютерные стоят от 100 тысяч рублей.

3 ПНЕВМОТАХОМЕТРИЯ

Основа метода

Пневмотахометрия – это метод исследования скоростей воздушного потока через бронхи и трахею при форсированном выдохе и вдохе с изображением их в графическом виде [6]. Это важный метод определения состояния проходимости трахеобронхиального дерева.

Пневомотахометрия наравне со спирографией – основной метод исследования функции внешнего дыхания, широко распространённый и проверенный, применяющийся не только при патологии, но и при профилактических осмотрах спортсменов и работников вредных производств, а так же пациентов с факторами риска по лёгочным заболеваниям.

При помощи пневмотахометрии можно выявить обструктивные нарушения лёгочной вентиляции, подтвердить или отвергнуть такие заболевания, как бронхиальная астма, хроническая обструктивная болезнь лёгких и др.

Во время процедуры пациент может сидеть или стоять, тело должно быть достаточно расслаблено. На прибор надевается специальный стерильный мундштук, на нос пациента надевается зажим: во время исследования дышать можно только ртом.

Для подготовки к получению данных делаются несколько спокойных выдохов и вдохов. Без задержки дыхания выполняются глубокие форсированные вдохи и выдохи, повторяются они несколько раз. По шкале пневмотахотра специалист анализирует скорость форсированного выдоха.

При пневмотахометрии получают разные показатели, описывающие скорости потоков воздуха через трахеобронхиальное дерево. Это форсированная жизненная ёмкость лёгких (ФЖЕЛ), объём форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ1), индекс Тиффно (ФЖЕЛ/ОФВ1), максимальная объемная скорость воздуха на уровне выдоха, средняя объемная скорость форсированного выдоха, пиковая объёмная скорость форсированного выдоха и др.

---

Оборудование

Для проведения исследования требуется пневмотахограф или спирограф. Самый простой из них состоит из аппарата-преобразователя параметров вдоха-выдоха и графического регистратора. Принцип метода заключается в графической фиксации показателей давления, которые оказывают потоки воздуха на бронхолегочные структуры в зависимости от фазы дыхания.

Измерительной частью пневмотахографа является преобразователь потока, который может действовать по принципу регистрации перепада давления в начале и конце трубки, скорости вращения турбинки (турбинный датчик), перепада температуры воздуха на концах трубки (термисторные датчики) и др. конструкции.

4 ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ТЕСТЫ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЛЕГКИХ

4.1 Тест Вотчала-Тифно

Форсированная ЖЕЛ – это способ оценки трахео-бронхиальной проходимости путем определения объема воздуха, выдыхаемого за первую секунду форсированного выдоха после максимального вдоха. В норме она на 300 мл меньше фактической ЖЕЛ.

Индекс Тиффно-Вотчала – это отношение форсированной ЖЕЛ за первую секунду выдоха к форсированной ЖЕЛ. Индекс Тиффно-Вотчала в норме не менее 70 %. Процентное отношение ОВФ1 к ЖЕЛ, показывающее, какую часть своей ЖЕЛ обследуемый способен выдохнуть за первую секунду, отражает способность обследуемого использовать резервные объемы ЖЕЛ при физической нагрузке, когда требуется увеличение объема и скорости дыхания [7]. Снижение данного показателя наблюдается при нарушениях бронхиальной проходимости.



4.2 Функциональные пробы с максимальной задержкой дыхания

Максимальные задержки дыхания применяются для определения устойчивости организма к гипоксии, а также выявления скрытой дыхательной и сердечно-сосудистой недостаточности.

Проба Штанге заключается в регистрации продолжительности задержки дыхания после максимального вдоха. В норме она составляет 40-60 секунд, у спортсменов – 90-120 с.

Проба Генчи заключается в регистрации продолжительности задержки дыхания после максимального выдоха. В норме она составляет 20-40 с, у спортсменов – 40-60 с. Применяют также ее модифицированный вариант – пробу Генчи после гипервентиляции. В этом случае предварительно производят максимально глубокое дыхание (гипервентиляция), в течение 45-60 с, затем регистрируют продолжительность задержки дыхания после максимального выдоха. В норме происходит возрастание продолжительности задержки дыхания на выдохе в 1,5-2 раза. Отсутствие возрастания времени задержки дыхания на выдохе свидетельствует об изменении функционального состояния кардиореспираторной системы.

---

Пробу Серкина осуществляют в 3 этапа: определяют время задержки дыхания на вдохе в покое, затем на вдохе после выполнения 20 приседаний за 30 с, после чего определяют время задержки дыхания на вдохе через 1 мин отдыха. Оценка результатов показаны в таблице 1.

Таблица 1 – Проба Серкина

Норма	Время задержки на вдохе в покое	Время задержки на вдохе после нагрузки	Время задержки на вдохе после отдыха
Здоровые тренированные	40–60 с	Более 50% от первой пробы	Более 100% от первой пробы
Здоровые нетренированные	36 – 45 с	30–50 % от первой пробы	70–100% от первой пробы
Нарушение функционального состояния кардиореспираторной системы	20 – 35 с	Менее 30 % от первой пробы	Менее 70% от первой пробы

4.2 Плетизмография

Метод плетизмографии позволяет при помещении больного внутрь герметичной камеры исследовать растяжимость легких, уменьшающуюся при уплотнении легочной ткани и определяемую отношением прироста объема газа в легких к приросту транспульмонального давления, регистрация которого проводится внутри пищевода, и исследовать дыхательные колебания объема грудной клетки при одновременном проведении спирометрических тестов.

Плетизмография показывает, сколько воздуха человек способен удержать в своих легких.




Рисунок 12,13 – Устройство плетизмографа

5 СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ НАЛИЧИЯ/ОСТАНОВКИ ДЫХАНИЯ У ЧЕЛОВЕКА

В настоящее время наибольшим спросом пользуются средства дистанционного мониторинга, предназначенные для пациентов с сердечной аритмией, синдромом апноэ во сне, сахарным диабетом и хронической обструктивной болезнью легких. Они используют датчики, различные по физическим принципам измерения, а также разные средства цифровой обработки и регистрации сигналов.

---

Смотрите также файлы

• Пособие по беременности и родам.docx

• Задача оценка 3, две задачи 4, три задачи 5.docx

• .docx

• Темпераментті анытауа арналан Я. Стреляу тесті.docx

• Рынок цифровой торговли союза.docx