LÉGZÉSI TÉRFOGATOK MÉRÉSE I. Háttér A légzési térfogatok meghatározása a be- és kilégzett levegő áramlásának és térfogatának mérésével történhet. A nyugalmi légzési térfogat, a maximális be- és kilégzési erőfeszítéssel meghatározható be- és kilégzési tartaléktérfogatok, valamint ezek viszonyai a légzőrendszer normális vagy kóros működéséről informálnak. Az 1. ábra a nyugodt légzési manőverek során felvett térfogatgörbe (spirogram) segítségével illusztrálja a jellegzetes tüdőtérfogatokat. 1. ábra: Spirogram és a jellemző légzési térfogatok definíciója 2. ábra: Az erőltetett kilégzési manőver térfogatai Orvosi fizika laboratóriumi gyakorlatok 1 spirometria
II. Mérési elvek A légzési térfogatok mérésének két alaptípusa a zártrendszerű és a nyíltrendszerű spirométer. Az előbbi közvetlenül a légzési térfogatot méri pl. egy kettősfalú alsó edény vízszigetelésében lebegő, kiegyensúlyozott felső edény (harang) elmozdulásával (3. ábra), amely belégzéskor emelkedik, kilégzéskor süllyed a térfogatváltozások arányában. A nyíltrendszerű spirométer áramlást mér a környezeti levegő belégzése ill. az atmoszférás környezetbe való kilégzés közben. Az áramlásmérés (pneumotachográfia) egyik gyakori megoldása esetén (3. ábra) az áramlásjelet (V') egy fém- vagy műanyagszitán mért nyomáskülönbség mérésével határozzuk meg. A szitán eső, különbségi nyomásmérővel mért nyomás lamináris áramlás esetén egyenesen arányos az áramlásjellel (Hagen-Poiseuille törvény). A térfogatjel előállítása integrálással történik: V= V dt. 3. ábra: A zártrendszerű (harangos) spirométer és egy pneumotachográf (áramlásmérő: nyíltrendszerű spirométer) sémája III. Kísérletes célkitűzések 1. A nyugalmi légzési térfogat (TV), a belégzési és kilégzési tartaléktérfogatok (IRV és ERV) és a vitálkapacitás (VC) meghatározása; a mért VC érték összehasonlítása a nem, testmagasság, és a kor alapján jósolt normálértékekkel. 2. A maximális belégzést követő erőltetett kilégzési vitálkapacitás (FVC) és az első másodpercben kifújt levegőtérfogat (FEV1) meghatározása egymást követő három manőver során; a FEV1 és FVC értékek hányadosának kiszámítása. Orvosi fizika laboratóriumi gyakorlatok 2 spirometria
IV. A mérés menete 1. A mérést végző számítógépen a BSL Lessons 3.7 indítása és a Lesson 12 (Pulmonary Function I) kiválasztása 2. A páciens ETR azonosítójának megadása fájlnévként, a.sze nélkül, a VC hozzácsatolásával (pl. ABCDEFG_VC). 3. Kalibráció: a nulla áramlás felvétele, majd a baktériumszűrőn keresztül csatlakoztatott 600 ml-es kalibrációs pumpa kihúzása-benyomása kb. 1-1 s alatt, kb. 2 s szünetekkel összesen 5 alkalommal. A pneumotachográf karja végig függőleges marad. 4. Az orrcsipesz felhelyezése a vizsgált személyre, majd a mérés indítása (Record). Legalább 5 nyugodt be- és kilégzés után maximális mély belégzés, majd maximális mély kilégzés, aztán visszatérés a nyugodt légzéshez legalább 5 ciklus erejéig. A szájrész kivétele és az orrcsipesz eltávolítása csak a felvétel befejezése után történhet meg. A protokolltól eltérő vagy hibás felvétel megismételendő (Redo). 5. A felvétel elmentése (Done). 6. Erőltetett kilégzési manőver. A Record from another Subject választása, de további mérés ugyanazon a személyen, módosított fájlnév megadása (ABCDEFG_F1). A kalibráció ekkor már csak a nullavonalak felvételéből áll. 7. Legalább 5 nyugodt be- és kilégzés után maximális mély belégzés, majd erőltetett tempójú, robbanásszerűen indított maximális mély kilégzés, aztán visszatérés a nyugodt légzéshez legalább 5 ciklus erejéig. 8. Az 5.-7. lépések ismétlésével két további erőltetett kilégzési manőver felvétele, ABCDEFG_F2 és ABCDEFG_F3 fájlnevekkel. 9. A méréssorozat befejezése (Quit), a BSL Lessons 3.7 program bezárása. V. Adatelemzés a statikus tüdőtérfogatok 1. A BSL Pro 3.7 program elindítása és egy VC regisztrátum megnyitása a C:\TEMP\MEASURE mappából (fájltípus LDD, név: ETR azonosító_vc-l12). 2. Az Excel jegyzőkönyv megnyitása a C:\TEMP\MEASURE mappából (JKV XLS). 3. A képernyő alján található Journal elrejtése ( Hide journal az eszköztáron), az Airflow csatorna függőleges méretének csökkentése. 4. A mély belégzést megelőző 3 nyugodt légvétel térfogatának (TV1, TV2 és TV3) lemérése a p-p funkcióval, a középső érték jegyzőkönyvezése (4. ábra). 5. A mély belégzés térfogatának (TV+IC) lemérése (5. ábra) és jegyzőkönyvezése. 6. A maximális és minimális tüdőtérfogat közötti érték (VC) lemérése (6. ábra) és jegyzőkönyvezése. 7. A kilégzési tartalék meghatározása a VC és a mély belégzés térfogata (TV+IC) különbségeként. 8. A vizsgált személy adatainak behelyettesítésével a VC normálértékének jegyzőkönyvi kiszámítása, a mért értékkel való összevetés szöveges értékelése. VI. Adatelemzés az erőltetett kilégzési manőverek Orvosi fizika laboratóriumi gyakorlatok 3 spirometria
1. Az első erőltetett kilégzési regisztrátum megnyitása a C:\TEMP\MEASURE mappából (fájltípus LDD, név: ETR azonosító_f1-l12). 2. A képernyő alján található Journal elrejtése ( Hide journal az eszköztáron). 3. A mély belégzés és az azt követő gyors, mély kilégzés szakaszának kinagyítása, a teljes erőltetett kilégzési térfogat (FVC) lemérése (7. ábra) és jegyzőkönyvezése. 4. Az erőltetett kilégzés kezdete (az áramlás nulla körüli értéke) után 1 s (Delta T) alatt kilégzett térfogat (FEV1) leolvasása (8. ábra) és jegyzőkönyvezése. 5. A két további erőltetett kilégzési manőver (F2 és F3)kiértékelése a 2.-4. lépések ismétlésével. 6. Az FVC és FEV1 értékek és hányadosuk (FEV1/FVC) reproducibilitásának szöveges értékelése. 7. A regisztrátumok bezárása, a változások mentése nélkül. 4. ábra: Három nyugodt légzési ciklus belégzési térfogatának leolvasása Orvosi fizika laboratóriumi gyakorlatok 4 spirometria
5. ábra: A mély belégzés térfogatának (TV+IC) leolvasása 6. ábra: A maximális belégzési és a maximális kilégzési állapotok közötti térfogat (VC) leolvasása Orvosi fizika laboratóriumi gyakorlatok 5 spirometria
7. ábra: Az erőltetett kilégzési manőver teljes térfogatának (FVC) leolvasása 8. ábra: Az erőltetett kilégzési manőver első másodpercben kilégzett térfogatának (FEV1) leolvasása Orvosi fizika laboratóriumi gyakorlatok 6 spirometria