C 2 - Pomiary czynności mechanicznej układu oddechowego Program ćwiczenia 1. Zapoznanie się ze stanowiskiem pomiarowym, 2. Badanie spirometryczne, 3. Badanie przepływ objętość, 4. Badanie MVV, 5. Badanie NEP, 6. Procedura mycia, dezynfekcji głowic pneumotachograficznych i ustników, 7. Kapnografia. Instrukcja wykonania ćwiczenia Ad. 1. Zapoznanie się ze stanowiskiem pomiarowym Stanowisko pomiarowe do badań spirometrycznych wyposażone jest w spirometr LUNGTEST 1000SB będący stacjonarnym urządzeniem do badań czynnościowych układu oddechowego. Składa się z trzech zasadniczych elementów: modułu pomiarowego, komputera z drukarką oraz pakietu oprogramowania. Dodatkowo stanowisko wyposażone jest w kompresor, który jest częścią składową systemu do pomiaru NEP (Negative Expiratory Pressure). Zadaniem modułu pomiarowego jest przetworzenie parametrów ciśnienia oraz przepływu wdychanego i wydychanego przez pacjenta powietrza na sygnały elektryczne, przesyłane za pomocą interfejsu RS232, rejestrowane i przetwarzane w komputerze. W skład modułu wchodzą następujące elementy: głowica pneumotachograficzna, czujnik przepływu, czujnik ciśnienia. Sposób montażu głowicy oraz ustnika w uchwycie do pomiaru spirometrycznego oraz badania przepływ-objętość przedstawiono na rysunku 1. Rys. 1. Od lewej: Uchwyt do głowicy pneumotachograficznej; Uchwyt z zamontowaną głowicą oraz ustnikiem. Po zmontowaniu systemu pomiarowego zgodnie z rysunkiem 1 należy uruchomić program Lungtest 1000. Instrukcja obsługi programu oraz spirometru znajduje się na stanowisku pomiarowym.
Ad. 2. Badanie spirometryczne W celu wykonania badania spirometrycznego należy zapoznać się z instrukcją obsługi programu obsługującego spirometr LUNGTEST 1000, umieszczoną na stanowisku pomiarowym. Osoba badana oddycha przez ustnik i głowicę pneumotachograficzną (rys. 1). Po wykonaniu minimum 6 spokojnych oddechów należy wykonać spokojnie, maksymalnie głęboki wdech i również powoli maksymalnie głęboki wydech. Po zakończeniu manewru należy dalej oddychać swobodnie przez układ pomiarowy. Pomiary wykonywane są w grupach dwuosobowych. Jedna osoba wykonuje badanie, natomiast druga wydaje polecenia osobie badanej, zgodnie z komunikatami pojawiającymi się w programie (lewy dolny róg monitora). Podstawowe parametry wyznaczane podczas badania przedstawiono w tabeli 1. Obrazowo zostały one zaprezentowane na rysunku 2. Pozostałe parametry nie opisane w instrukcji można znaleźć w [1,8]. Nazwa param. VC Tabela 1 Podstawowe parametry wyznaczane podczas badania spirometrycznego. Opis (Vital Capacity) pojemność życiowa płuc: największa zmiana pojemności płuc mierzona pomiędzy maksymalnym wydechem a maksymalnym wdechem. Jednostka: [l] IC ERV IRV TV FEV 1 MV (Inspiratory Capacity) pojemność wdechowa płuc: największa ilość powietrza wciągnięta do płuc podczas powolnego wdechu z poziomu spokojnych wydechów do szczytu największego wdechu. Jednostka: [l] (Expiratory Reserve Volume) Wydechowa objętość zapasowa, największa objętość powietrza, która może być wydmuchana z płuc po zakończeniu spokojnego wydechu. Jednostka: [l] (Inspiratory Reserve Volume) Wdechowa objętość zapasowa, największa objętość powietrza, która może być wciągnięta do płuc po zakończeniu spokojnego wdechu. Jednostka: [l] (Tidal Volume) Objetość pojedyńczego oddechu: objętość powietrza wciąganego do płuc i wydmuchiwanego podczas wydechu w czasie spoczynkowego, spokojnego, jednostajnego oddychania. Jednostka: [l] (Forced Expiratory Volume in 1 second) Jednosekundowa objętość forsownego wydechu: Największa objętość gazu jaką można wydmuchać z płuc w czasie 1 sekundy. Jednostka: [l] (Minute Ventilation) Objętość wentylacji minutowej: ilość gazu wentylowanego przez płuca w czasie jednej minuty. Jednostka: [l/min] Badanie spirometrii uznaje się za prawidłowo wykonane jeżeli spełnione są następujące warunki: osoba badana oddychała spokojnie i w żadnym momencie nie było elementów natężonego oddechu, ale równocześnie oddech nie był nienormalnie wolny ponieważ może to doprowadzić do przeszacowania wartości VC, osoba badana wykonuje kilka, około 5-6 spokojnych oddechów przed manewrami, w których wyznacza się: VC, IC, ERV, polecenie wykonania spokojnego wydechu musi nastąpić na początku spokojnego wydechu (patrz: rys. 2), Rys. 2. Przykładowy spirogram.
należy wykonać minimum trzy testy spirometrii wolnej, a maksymalnie 4, tzn. po czwartej próbie zaleca się przerwanie badania; przerwa powinna wynosić co najmniej 1 min., spokojny maksymalny wdech i wydech powinny się odbyć przy relatywnie stałym przepływie, dla zdrowej osoby poziomy maksymalne osiągane są w czasie 5-6 sekund; manewr maksymalnego wdechu lub wydechu jest uznawany za prawidłowy w momencie uzyskania plateau (komunikat programu), uzyskanie plateau na końcu maksymalnego wdechu i wydechu jest warunkiem otrzymania prawdziwych i powtarzalnych wartości: VC, IC, ERV, spirometria jest wykonana prawidłowo, jeżeli różnica pomiędzy dwiema maksymalnymi, uzyskanymi wartościami VC jest mniejsza niż 150ml. Ad. 3. Badanie przepływ objętość Badanie mające na celu wyznaczenie krzywych przepływ objętość wykonuje się w następujących etapach: 1) osoba badana wykonuje spokojne, równe, stabilne oddechy; 2) na początku spokojnego wydechu polecamy osobie badanej wykonanie maksymalnego wydechu do poziomu objętości zalegającej; 3) osoba badana wykonuje forsowny, maksymalny wdech o wartości FVC IN; 4) osoba badana wykonuje forsowny, maksymalny wydech o wartościach FVC EX; po wydechu w płucach pozostaje jedynie objętość zalegająca. Osoba wydająca polecenia powinna śledzić komunikaty pojawiające się w programie, informujące o momentach rozpoczęcia poszczególnych manewrów. Najważniejsze parametry wyznaczane z krzywej przepływ objętość przedstawiono na rysunku 3 oraz w tabeli 2. Nazwa param. FVC FVC IN FVC EX PEF MEF 25 Tabela 2 Podstawowe parametry wyznaczane z krzywej przepływ-objętość. Opis (Forced Vital Capacity) - natężona pojemność życiowa: największa objętość powietrza wydmuchnięta przy maksymalnym wysiłku wydechowym po uprzednim możliwie największym wdechu. Jednostka: [dm 3 ] (Forced Inspiratory Vital Capacity) Forsowna wdechowa pojemność życiowa: maksymalna ilość powietrza jaką można wciągnąć do płuc w czasie mocnego i dynamicznego wdechu, od pozycji jak najgłębszego wydechu do najgłębszego wdechu. Jednostka: [dm 3 ] (Forced Expiratory Vital Capacity) Forsowna wydechowa pojemność życiowa płuc: maksymalna ilość powietrza jaką można wydmuchać z płuc w czasie mocnego i dynamicznego wydechu, od pozycji jak najgłębszego wdechu do najgłębszego wydechu. Jednostka: [dm 3 ] (Peak Expiratory Flow) Szczytowy przepływ wydechowy: Największy przepływ jaki można osiągnąć podczas forsownego wydechu po uprzednim największym wdechu. Jednostka: [dm 3 /s] (Maximal Expiratory Flow AT 25% FVC) Maksymalny przepływ wydechowy w momencie, gdy do końca forsownego wydechu pozostało jeszcze 25% FVC. Jednostka: [dm 3 /s]
Rys. 3. Przykładowa krzywa przepływ objętość. Kryteria prawidłowej współpracy i akceptowalności badania natężonej krzywej przepływ objętość można znaleźć w [1]. Ad. 4. Badanie MVV Osoba badana oddycha przez ustnik i głowicę pneumotachograficzną (analogicznie jak w badaniu spirometrycznym). W badaniu wyróżnia się dwie fazy: fazę spoczynkową oraz fazę MVV. W pierwszej fazie osoba badana oddycha swobodnie, natomiast w ściśle określonym czasie fazy drugiej (komunikat w programie), oddycha maksymalnie szybko i głęboko. Badanie kończy się wraz z zakończeniem fazy drugiej. Parametry wyznaczane z badania MVV przedstawiono w tabeli 3. Tabela 3 Parametry wyznaczane w badaniu MVV. Nazwa param. MVV BF MVV BR Opis (Maximal Voluntary Ventilation) maksymalna wentylacja swobodna: największa objętość gazu jaką można przewentylować płuca w ciągu jednej minuty. Jednostka: [dm 3 /min] (Breathimg Frequency Turing MVV) Częstość oddechów podczas badania MVV: liczba cykli oddechowych w jednostce czasu podczas badania MVV. Jednostka: [1/min] (Breath Reserve) Rezerwa oddechowa: MVV MV. Jednostka: [%] MVV Ad. 5. Badanie NEP Przed przystąpieniem do badania NEP należy skontrolować poziom skroplonej wody w kompresorze (rys. 4). W sytuacji, gdy poziom przekracza połowę należy zawiadomić prowadzącego ćwiczenia o konieczności usunięcia wody.
Rys. 4. Wskaźnik poziomu wody kompresora. Aby wykonać badanie NEP należy zmontować system pomiarowy zgodnie z rysunkiem 5, oraz włączyć kompresor. Następnie w menu Badanie należy wybrać polecenie NEP. Procedurę badania można przedstawić w następujących punktach: skontroluj opcje badania ([2] rozdz. 12.2), wybierz polecenie Rozpocznij badanie z menu Narzędzia, rozpoczęcie badania: o osoba badana wykonuje 3-5 spokojnych oddechów (rozgrzewka), o następuje start badania, o osoba badana nadal spokojnie oddycha (każdy oddech jest rejestrowany i dodawany do okna z krzywymi badania). Liczba rejestrowanych spokojnych oddechów jest ustawiana w opcjach badania, o faza NEP, osoba badana kontynuuje spokojny oddech, lecz co ustaloną wcześniej liczbę oddechów (częstotliwość NEP) podawane jest ujemne ciśnienie. Liczba manewrów NEP w tej fazie jest 3 krotnością Liczby wyświetlanych krzywych ustawianych w Opcjach badania. Parametry wyznaczane można znaleźć w [2]. Po wykonaniu wszystkich badań otrzymane wyniki należy zapisać w formacie PDF lub wyeksportować do formatu xls. Rys. 5. Fragment systemu pomiarowego do badania NEP. Ad. 6. Procedura, mycia, dezynfekcji głowic pneumotachograficznych i ustników Po wykonaniu badania, ustnik, łączniki oraz głowicę pneumotachograficzną należy umieścić w pojemniku z płynem myjącym w celu usunięcia białka, a następnie starannie przepłukać w zimnej wodzie. Pozbawione białka
elementy umieścić w pojemniku z płynem dezynfekcyjnym i pozostawić na czas minimum 6 godzin. Po wyjęciu z płynu dezynfekującego, głowicę i ustnik należy wypłukać w wodzie destylowanej. UWAGA: Mycie i dezynfekcja akcesoriów połączonych na czas badania może być wykonywana tylko po ich wcześniejszym rozłączeniu. Ad.7. Kapnografia Kapnograf jest urządzeniem, które mierzy i wyświetla częstość oddechów oraz zawartość dwutlenku węgla w wydychanym powietrzu (EtCO 2 ). Kapnograf jest przeznaczony do nieinwazyjnego, ciągłego monitorowania tych parametrów w szpitalach i innych placówkach medycznych, w czasie opieki pooperacyjnej, w trakcie transportu pacjentów, podczas opieki w domu i w ratownictwie medycznym [3]. Podczas zajęć proszę, za pomocą dołączonego oprogramowania (komunikacja RS 232) zarejestrować przykładowe pomiary obrazujące zawartość CO 2 oraz częstości oddechów. Zakres wymaganych wiadomości Metody pomiaru przepływu, czujniki ciśnienia, budowa spirometru, podstawowe parametry wyznaczane podczas badań spirometrycznych, mechaniczne właściwości układu oddechowego oraz ich fizyczna interpretacja. Literatura [1] Instrukcja obsługi spirometru LUNGTEST. System Lungtest, MES, www.mes.com.pl. [2] Instrukcja obsługi spirometru LUNGTEST. Instrukcja posługiwania się programem: System Lungtest, MES, www.mes.com.pl. [3] J. Gajda. Biopomiary. Wydawnictwa AGH, Kraków, 2010. [4] J. Kowalski, A. Koziorowski, L. Radwan. Ocena czynności płuc w chorobach układu oddechowego. Borgis, 2004. [5] K. Kuziemski (red.), Ewa Jassem: Ocena czynności układu oddechowego w codziennej praktyce lekarskiej. VIA MEDICA, 2005. [6] P. Piwowar. Pomiar mechanicznych parametrów dróg oddechowych metodą wymuszania krótkotrwałych, ujemnych impulsów ciśnienia. Rozprawa doktorska, 2006, http://winntbg.bg.agh.edu.pl/rozprawy/9767/full9767.pdf. [7] B. Juroszek. Metrologiczne aspekty badania czynności mechanicznej układu oddechowego. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2004. [8] Zalecenia Polskiego Towarzystw Ftyzjopneumonologicznego dotyczące wykonywania badań spirometrycznych, http://www.igichp.edu.pl/uzup/pochp/htmspiro/index.htm. Wykaz aparatury 1. Spirometr Lungtest 1000SB, 2. Kompresor, 3. Komputer PC z monitorem oraz drukarką, 4. Zestaw do dezynfekcji, 5. Oprzyrządowanie do pomiaru NEP, 6. Głowice pneumotachograficzne, 7. Ustniki, 8. Kapnograf wraz z oprogramowaniem.