5 курс / Пульмонология и фтизиатрия / Перельман_Ю_М_,_Приходько_А_Г_Спирографическая_диагностика_нарушений

УДК 612.216.2-073.173 ББК 52.527.2

53.43.37

Ю.М. Перельман, А.Г. Приходько.

Спирографическая диагностика нарушений вентиляционной функции легких:

Пособие для врачей: Издание 2-е, доп. Благовещенск, 2013. 44 с.

В настоящем пособии подробно изложены требования к спирографической аппаратуре, основные принципы работы и алгоритм диагностики нарушений вентиляционной функции легких. Пособие предназначено для врачей функциональной диагностики, пульмонологов, терапевтов, а также для слушателей циклов тематического усовершенствования.

Утверждено к печати Ученым советом ФГБУ «ДНЦ ФПД» СО РАМН (протокол №11 от 27.12.2012), Проблемной комиссией 55.11 «Физиология и патология дыхания» РАМН (протокол № 4 от 15.10.2012).

Ю.М. Перельман, А.Г. Приходько, 2013ФГБУ «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания» СО РАМН, 2013

Спирографическая диагностика нарушений вентиляционной функции легких

Исследование вентиляционной функции легких составляет основу функциональной диагностики в пульмонологии. Базисный метод оценки вентиляционной способности – спирография.

Спирографический метод исследования позволяет получить информацию об объемах легких и их изменении во времени, т.е. об объемной скорости дыхания. Для диагностики типа и степени вентиляционных нарушений можно ограничивать спирографическое исследование двумя тестами: измерением жизненной емкости легких (ЖЕЛ) и маневром максимального форсированного выдоха. Измерения статического легочного объема (ЖЕЛ) дают представление о рестриктивных (ограничительных) нарушениях, связанных с изменениями растяжимости легочной ткани, подвижности грудной клетки, а также с утомлением дыхательных мышц. Измерения скоростных параметров форсированного выдоха обеспечивают информацию о нарушениях проходимости дыхательных путей.

На сегодняшний день существуют два основных типа устройств для проведения спирографического исследования: у одних (пневмотахометр, пневмотахограф) первично с помощью расходомеров измеряется поток (объемная скорость) воздуха, а объем рассчитывается путем интегрирования потока, у других (спирометр, спирограф) – первично измеряется объем, а поток рассчитывается путем дифференцирования объема. Наиболее востребованными в мире являются 4 типа спирометров, в которых в качестве измеряющего устройства используются: пневмотахографическая трубка (тип Лилли, Флейша), вращающаяся турбина, ультразвуковой датчик либо анемометр с нитью накаливания (рис.

1).

Принцип работы пневмотахографов основан на оценке перепада давления вентилируемого воздуха: при типе Лилли регистрируется разность давления до и после прохождения воздуха через сетчатую мембрану с заведомо известным сопротивлением, при типе Флейша используется серия параллельно расположенных капилляров. Эти спирометры чувствительны к перепадам атмосферного давления, температуры и влажности окружающего воздуха. Для более точного измерения они снабжены термостатом, обеспечивающим подогрев мембраны во избежание образования на ней конденсата. Данные спирометры требуют ежедневной калибровки при включении прибора, а также после перемещения. При значительных перепадах скоростей потока возможны проблемы с линейностью.

В спирометрах, оснащённых турбиной, измеряется скорость её вращения (обычно при помощи инфракрасного излучения). Чем сильнее выдыхает пациент, тем быстрее турбина вращается. Турбины, изготовленные из карбона или кевлара, не требуют калибровки и подогрева. Они чаще используются в маленьких офисных спирометрах и в приборах для эргоспирометрии. Недостат-

3

Спирографическая диагностика нарушений вентиляционной функции легких

ком является частая поломка вращающихся лепестков турбины. Кроме того, при высокой скорости потока вследствие инерции лепестки продолжают движение даже после прекращения потока.

К последним разработкам относят вид спирометров, у которых для оценки скорости потока используются ультразвуковые сенсоры. Два ультразвуковых датчика, расположенные напротив друг друга в специальной дыхательной трубке, испускают короткие ультразвуковые импульсы, которые проходят вдоль пути направляемого сигнала к противоположному ультразвуковому приёмнику. Измерение времени прохождения позволяет точно определить скорость движения потока вне зависимости от влияния температуры, влажности и молекулярной массы газа. Они имеют низкое сопротивление и хорошие частотные характеристики. Поскольку принцип замера базируется на технике цифрового измерения, калибровка аппарата проводится однократно производителем прибора. Калибровка сенсора не меняется в течение всего времени его работы при правильном использовании.

А

Рис.1 Измерительные устройства (пневмотахографические трубки (А), вращающаяся турбина (Б), ультразвуковой датчик (В).

4

Спирографическая диагностика нарушений вентиляционной функции легких

В спирометрах, оснащённых анемометром с нитью накаливания, измеряется сопротивление этой нити, которое напрямую зависит от температуры вентилируемого воздуха. Этот вид спирометров менее надёжен, поскольку не известно направление потока (выдох-вдох), требуют частой калибровки прибора.

Для получения надежных, воспроизводимых результатов спирографическое исследование должно быть строго стандартизировано. Ниже представлены необходимые требования к условиям проведения исследования, измерительной аппаратуре, процедуре измерения, наиболее полно сформулированные Американским торакальным обществом (ATS, 1994), Европейским респираторным обществом (ERS, 1993), совместным ATS/ERS пересмотром в 2005 году и дополненные нами с учетом нормативных документов Министерства здравоохранения РФ.

Требования к кабинету спирографии

1.Стандартная комната площадью 18 м2.

2.Заземление розетки. Отсутствие тройников и удлинителей. Отдельное заземление для каждого аппарата.

3.Наличие кварцевой лампы или рециркулятора.

4.Наличие вытяжного устройства, если предусмотрено проведение ингаляционных проб.

5.Наличие раковины.

6.Наличие двух маркированных емкостей для многоразовых загубников и носовых зажимов (чистых и использованных), пинцета, салфеток для обработки пневмотахографической (дыхательной) трубки (в работе нельзя использовать вату).

7.Наличие аптечки для оказания экстренной медицинской помощи (в которой обязательно должен находиться нашатырный спирт).

8.Термометр, барометр, гигрометр.

9.Ростомер, весы.

10.Журнал калибровки аппарата.

11.Журнал регистрации пациентов и данных их исследований.

12.Журнал регистрации поверок аппаратуры, информации о всех неисправностях оборудования.

Квалификационные требования к специалисту

Требования к квалификации медицинской сестры, проводящей спирометрическое исследование, включают специальное образование, подразумевающее:

1.Теоретическое понимание и владение практическими навыками проведения спирометрического исследования, включая знание аппаратуры, обработку и гигиену.

2.Базовые знания по физиологии и патофизиологии органов дыхания.

5

Спирографическая диагностика нарушений вентиляционной функции легких

3.Знание общих симптомов легочных заболеваний.

4.Базовые знания основных лекарственных препаратов, назначаемых легочным больным, и механизмов их действия.

5.Владение навыками оказания экстренной медицинской помощи больному.

6.Навыки работы на компьютере.

Рекомендуемые сроки для усовершенствования специалиста: каждые 3–5 лет в специализированных учреждениях, ежегодное внутреннее обучение медицинского персонала врачом функциональной диагностики.

Требования к аппаратуре

Техническая характеристика используемого прибора должна быть полностью представлена в руководстве по эксплуатации аппарата. В прилагаемом паспорте должны быть указаны окружающие условия, при которых гарантируется бесперебойная работа, рабочие характеристики прибора: емкость (для спирометров, первично измеряющих объемы), точность и амплитуда измерения, его длительность, а также меры безопасности при использовании прибора и средства дезинфекции. Спирометр должен иметь емкость не менее 8 л (условия BTPS), с точностью измерения объема ±3% или ±0,050 л. Амплитуда измерения потока от 0 до 14,0 л/с с точностью ±3,5%, или ±0,050 л/с. Минимальные инерционность и динамическое сопротивление прибора (общее сопротивление при потоке 14 л/с должно быть менее 1,5 см H2O·л–1·с–1 (0,15 кПа·л–1·с–1). Любые дополнительные части устройств, находящиеся между ртом пациента и датчиком потока (бактерицидные фильтры, загубники и т.д.), должны иметь минимальное сопротивление, которое должно учитываться при расчете общего сопротивления. Накопление конденсата в системе не должно оказывать влияния на точность измерений. Требуемая точность расчета времени 1%. Разрешающая способность прибора (точность измерения низких потоков) 25 мл. Время, отведенное на выполнение одного маневра, указывается производителем прибора (не менее 15 с).

Температура окружающего воздуха, относительная влажность, атмосферное давление, время суток - важные переменные, которые должны постоянно регистрироваться, и поправка должна вноситься в течение дня. Способ, которым будет производиться измерение и будут внесены изменения, не принципиален. Например, показатели могут быть измерены при помощи простых инструментов (термометра, гигрометра, барометра), прошедших метрологическую поверку, либо использованы встроенные в спирограф датчики. Независимо от используемого метода, ежедневная проверка, регистрация вышеописанных параметров и внесение поправок - ответственность работающего исследователя.

Современные требования к аппаратуре включают представление регистрируемых во время исследования переменных (измеряемые показатели объема и потока) в графической форме и в цифровом выражении. Программ-

6

Спирографическая диагностика нарушений вентиляционной функции легких

ное обеспечение электронного спирографа должно производить запоминание и отбор выполненных маневров, выдачу показателей, приведенных к условиям BTPS, подсчет степени отклонения от должных величин показателей объема и потока. Полученные результаты объединяются в заключительный протокол исследования, в котором содержатся паспортные данные пациента, данные окружающей среды, значения калибровочного коэффициента, должные величины, значения измеренных показателей, представленные в абсолютных величинах и в процентах от должных величин.

Требования к калибровке.

Контроль качества и надежности проводимых измерений осуществляется путем калибровки. Калибровку по объему необходимо проводить ежедневно непосредственно перед началом исследования, если аппарат выключали в течение дня, через каждые 4 часа непрерывной работы, при изменении параметров окружающей среды, либо когда оборудование перемещалось в другую комнату. Калибровка может проводиться калибровочным шприцем объемом от одного до трех литров. Точность объема воздуха в шприце должна составлять ±15 мл или 0,5% от полного объема нагнетаемого воздуха (для 3 л шприца). Движения поршня при калибровке выполняются с полной амплитудой. Допустимая ошибка при калибровке объема составляет 3,5%, или 65 мл, включая погрешности измерения прибора и объема шприца. Для спирометров, регистрирующих поток, при калибровке объем нагнетается с различной скоростью от 0,5 л/с до 12 л/с. Оценка линейности измерения скорости потока проводится поэтапно и состоит из трех серий. Во время первой серии производится измерение объема воздуха, нагнетаемого шприцем с малой скоростью; во время второй серии измерений скорость воздушного потока средняя; во время последней серии – воздух нагнетается в датчик с высокой скоростью. Производитель оборудования указывает в инструкции по эксплуатации рекомендуемый вариант процедуры проверки линейности измерения объема. Объемы, измеренные при разных скоростях потока, не должны различаться и соответствовать вышеописанным требованиям с точностью ±3,5%.

Если в процессе работы предусмотрено использование бактерицидных фильтров вместо загубника, калибровку аппарата осуществляют через фильтр. В опциях программы отмечается функция «установлен фильтр». Устойчивость потока должна быть определена для действующих фильтров. Поскольку некоторые из них могут вызывать небольшие, но существенные изменения в ОФВ1 (- 44 мл) и ПОС (-0,47 л/с), особенно для больных с выраженными нарушениями функции внешнего дыхания, производители фильтров обязаны указывать погрешность измерения. Применение фильтров не является обязательным, когда соблюдены все гигиенические требования и меры предосторожности, описанные в предыдущих разделах.

7

Спирографическая диагностика нарушений вентиляционной функции легких

Во избежание погрешности измерений калибровочный шприц необходимо хранить рядом с измерительным прибором, исключив попадание прямых солнечных лучей и далеко от источника высокой температуры. Необходимо, чтобы процесс калибровки был доступен визуальному контролю и в графической форме отображался на экране дисплея. В процессе калибровки автоматически рассчитывается калибровочный коэффициент для вдоха и выдоха, поправочный коэффициент BTPS, проводится их оценка. При завершении процедуры калибровки на экран выводятся данные окружающей среды, значения калибровочного коэффициента и поправочный коэффициент BTPS.

BTPS – условия при температуре тела (37°С), окружающем давлении и полном насыщении воздуха водяными парами. Приведение к ним необходимо для стандартизации объемов, измеряемых в разных условиях. В связи с тем, что реальные измерения выполняют при условиях ATPS (при температуре и влажности воздуха в кабинете, где проводят исследование и окружающем давлении), для перевода в систему BTPS вносят две поправки: первая учитывает изменение объема при понижении температуры, вторая – изменение объема в связи с конденсацией водяных паров при охлаждении газа. Существуют уже заранее рассчитанные поправочные коэффициенты для различных температурных условий.

Перевод значений показателей из одной системы в другую осуществляется электронными спирометрами автоматически при расчете окончательного протокола. Независимо от используемой техники температура окружающего воздуха должна всегда регистрироваться с точностью ±1°C. В ситуациях, когда температура окружающего воздуха меняется быстро (более 3°C примерно за 30 минут), требуется постоянное внесение исправлений. Изменения в температуре могут стать источником вариабельности показателей и достигать 6% различий у спирометров, калиброванных по объему. Пользователи спирометров должны помнить о потенциальной проблеме, что 17°C – самый низкий предел температуры среды, при которой может работать спирометр. Одним из важных моментов является включение и прогрев аппарата не менее чем за 15 мин. перед предполагаемой калибровкой и проведением исследования. Производитель прибора обязан указать в руководстве приемлемый интервал между калибровками аппарата.

Технический контроль

1.Полная поверка спирометра должна производиться ведомственными метрологическими органами один раз в год при эксплуатации прибора, а также при длительном хранении и после текущего ремонта.

2.Проверка качества проводится техническим персоналом и включает в себя контроль процедуры калибровки, тестовую работу аппарата, проверку расчетов, критериев, анализ отчетов аномальных событий (раз в месяц).

8

Спирографическая диагностика нарушений вентиляционной функции легких

3.Точность объема калибровочного шприца проверяется с рекомендуемой производителем частотой или чаще, в случае предполагаемого повреждения (допустима предварительная оценка целостности устройства – попытка задвинуть поршень при закрытом выходном отверстии шприца).

4.Проверка точности показаний встроенных в прибор часов с использованием механического секундомера (1 раз в квартал). Точность в пределах 2%.

5.Для аппаратов на базе персональных компьютеров рекомендуется регистрация даты инсталляции новой версии программного обеспечения и тестирование пациента в качестве «биологического» контроля (по мере обновления).

Биологический контроль

Биологический контроль осуществляется сотрудником (либо другим лицом, не страдающим хроническим заболеванием органов дыхания, не курящим, старше 25 лет) имеющим навыки выполнения спирометрических маневров. Исследование проводиться по возможности одним и тем же сотрудником, приблизительно в одно и то же время суток. Датчик потока, если он съемный (например: сетка Лилли, турбинка) должен быть сохранен для этого пациента и не использоваться для других лиц. Вначале использования аппарата спирометрию проводят ежедневно на протяжении 10-20 дней, затем по необходимости и не реже 1 раза в месяц (в идеале еженедельно). Вычисляется средний диапазон показателей (ФЖЕЛ, ОФВ1, ОФВ6) за 10-20 дней, при дальнейшем контроле вариабельность значений указанных параметров не должна превышать 5% (±SD). Если ФЖЕЛ, ОФВ1 ОФВ6 выходят за указанные пределы при соблюдении всех условий (правильной калибровки, обработки либо после замены датчика потока на новый), необходима поверка спирометра специалистом.

Основные ошибки, встречающиеся в процессе работы и влекущие за собой погрешность в измерении:

Технические:

1.Отсутствие ежедневной калибровки (для приборов, требующих таковой).

2.Загрязнение пневмотахографической (дыхательной) трубки и самого датчика в процессе неправильной ежедневной санитарной обработки или изза её отсутствия.

3.Повреждение измерительного устройства.

4.Переувлажнение измерительного устройства в процессе работы.

5.Загрязнение измерительного устройства биологическими средами (мокротой, слюной) в процессе форсированного выдоха.

Методические:

1.Неправильный инструктаж больного перед проводимым измерением.

9

Спирографическая диагностика нарушений вентиляционной функции легких

2.Неадекватность команд медицинской сестры.

3.Неадекватность выполнения дыхательных манёвров пациентом.

4.Неправильное присоединение пациента к пневмотахографической (дыхательной) трубке.

Требования гигиены

Обязательное соблюдение санитарно-эпидемиологического режима и проведение инфекционного контроля с целью предотвращения передачи инфекции пациентам и медперсоналу в течение спирометрического исследования в соответствии с СанПиН 2.1.3.2630 – 10. Неизвестны факты передачи болезней через приборы, предназначенные для исследования функции легких. Тем не менее, гигиенические мероприятия должны быть неотъемлемой частью повседневной работы. Существует два пути передачи инфекции. Прямой путь передачи инфекций верхних дыхательных путей, кишечных инфекций, заболеваний, передающихся через кровь – непосредственный контакт с объектом/предметом. Передача гепатита и ВИЧ-инфекции через слюну маловероятна, она становится возможной, если есть открытые раны на слизистой оболочке ротовой полости или кровоточащие десны. Наиболее вероятные поверхности для контакта – загубники, рядом расположенные поверхности клапанов, шланг пневмотахографической трубки.

Непрямой путь передачи туберкулеза, различных вирусных инфекций, условно-патогенной и патогенной инфекций, госпитальной пневмонии – воз- душно-капельный. Наиболее вероятные поверхности для возможного загрязнения этим путем - загубники, зажимы для носа, ближайшие клапаны, поверхности измерительных устройств и соединительные шланги пневмотахографических трубок.

Требования гигиены в общем виде сводятся к следующему:

1.Ежедневная обработка аппарата проводится в соответствии с требованиями производителя, указанными в техническом паспорте по эксплуатации прибора. Производителем прибора должны быть полностью прописаны методы очистки и дезинфекции оборудования, включая рекомендованные химические вещества и их концентрации, а также требования к безопасности использования для медицинских сестер.

2.С целью предотвращения передачи инфекции медицинскому персоналу обязательное 15-минутное проветривание и кварцевание перед началом работы кабинета, через каждые два часа работы и после завершения работы кабинета (если невозможна установка рециркулятора).

3.Влажная уборка кабинета 3 раза в день.

4.Медицинская сестра должна выполнять все исследования в маске и ла-

10