НТУУ «КПИ» ММИФ каф. БМИ

ЛЕКЦИИ 9. СПИРОГРАФИЯ.

Ч.3. Спирограмма в норме и при патологиях.

(для специальности «Биомедицинская инженерия»)

С.В.Зубков

Цель: изучить влияние обструктивных и деструктивных изменений на основные параметры спирограммы

Вопросы:

1. Проба форсированного выдоха.

2. Обструктивные и деструктивные нарушения..

3. Типы водушных потоков в лёгких.

4. Сопротивление дыхательных путей.

5. Изменения вида диаграммы «объём потока - время» при нарушениях функии дыхания.

6. Матмоделирование дыхательных функций.

7. Принципы моделирования патологически изменённых спирограмм в МС-9.

Литература:

1. Медицинские приборы. Разработка и применение.Джон г. Вебстер, Джон в. Кларк мл., Майкл р. Ньюман, Валтер х. Олсон и др. 652 стр., 2004 г., глава 9.

2. Трифонов Е.В. Пневмапсихосоматология  человека Русско-англо-русская энциклопедия 15-е изд., 2012г.

Forced Expiration

Forced expiration is a simple but extremely useful pulmonary function test. A spirometry tracing is obtained by having a person inhale to total lung capacity and then exhaling as hard and as completely as possible. These tracings are a very effective way of separating normal ventilatory states from obstructive and restrictive states.

In a normal forced expiration curve, the volume that the subject can expire in one second (referred to as FEV₁) is usually about 80% of the total forced vital capacity (FVC), or something like four liters out of five.

In an obstructive condition, however, such as asthma, bronchitis or emphysema, the forced vital capacity is not only reduced, but therate of expiratory flow is also reduced. Thus, an individual with an obstructive defect might have a forced vital capacity of only 3.0 liters, and in the first second of forced expiration, exhale only 1.5 liters, giving a FEV₁/FVC of 50%. With a restrictive disease, such as fibrosis, forced vital capacity is also compromised. However, due to the low compliance of the lung in such conditions, and the high recoil, the FEV₁/FVC ratio may be normal or even greater than normal. For example, a patient with a restrictive condition might have a FVC of 3.0 liters, as was seen in the obstructive cases, but the FEV₁ might be as high as 2.7 liters, giving a FEV₁/FVC ratio of 90%.

FVC = ФЖЕЛ жизненная ёмкость лёгких, оцененная при форсированном выдохе FEV1 =ОФВ1  объём потока за первую секунду форсированного выдоха

Forced expiration curves are particularly useful because they are so reproducible. At every lung volume there exists a maximal rate of flow which cannot be exceeded. When an individual tries to exceed his maximal flow rate, he forcefully contracts his abdominal muscles to increase his already positive pleural pressure. This increases the driving pressure for air flow from the alveoli to the mouth but also causes the bronchi (whose pressure lies somewhere between that in the alveoli and that at the mouth, but is less than pleural pressure) to collapse. Thus the airways become occluded and flow is slowed until the pressure difference across the airways drops a bit, the airways can reopen, and flow can continue.

Table 64-2. Characteristic changes in several disorders

Normal spirogram.	Normal lung volumes.
FEF25–75% = forced expiratory flow during expiration of 25 to 75% of the FVC; FEV1 = forced expiratory volume in the first second of forced vital capacity maneuver; FVC = forced vital capacity (the maximum amount of air forcibly expired after maximum inspiration).	ERV = expiratory reserve volume; FRC = functional residual capacity; IC = inspiratory capacity; IRV = inspiratory reserve volume; RV = residual volume; TLC = total lung capacity; VC = vital capacity; VT = tidal volume. FRC = RV + ERV; IC = VT + IRV; VC = VT + IRV + ERV.

Схема. Спирограмма: объём потока - время. Отрезок спирограммы, включающий нормальное дыхание, максимальный вдох и форсированный выдох.

     Спирометрия (1681, лат.: spiro - дышать; 14 в.  +  греч.: μέτρον - мера, мера длины) - это измерение показателей внешнего дыхания. Устройство, использующееся для этих целей, называется  спирометром.  Иногда спирометр, позволяющий фиксировать результаты измерения на каком-либо носителе информации, называют  спирографом.      Главными переменными, использующимися для отображения наблюдаемых показателей внешнего дыхания и для построения показателей-конструктов являются: объём потока  V , (л) дыхательных газов, и время  t  (c). Отношения между этими переменными могут быть представлены в виде графиков или диаграмм. Все они по существу являются спирограммами. График зависимости объёма потока смеси дыхательных газов от времени называют спирограмма: объём потока - время.      График взаимозависимости объёмной скорости потока смеси дыхательных газов и объёма потока называют спирограмма: объёмная скорость потока - объём потока. Очевидно, что эти графики содержат взаимно дополняющую информацию. Обозначения на схеме.      Ёмкости:            TLC -  общая ёмкость лёгких,            FVC -  жизненная ёмкость лёгких, оцененная при форсированном выдохе,            MRC -  минимальная остаточная ёмкость лёгких,            IC -  ёмкость вдоха,            FRC -  функциональная остаточная ёмкость лёгких.      Объёмы:            IRV -   резервный объём вдоха,            VT -  объём нормального вдоха/выдоха,            ERV -  резервный объём выдоха,            RV -  минимальный остаточный объём газовой смеси лёгких.      Показатели максимального форсированного выдоха:            25 ÷ 75% FEV -  объёмная скорость потока в среднем интервале форсированного выдоха (между 25% и 75%            жизненной ёмкости лёгких),            FEV1 -  объём потока за первую секунду форсированного выдоха.

Различают два типа нарушений вентиляции лёгких: рестриктивные нарушения и обструктивные нарушения.

     Рестриктивными (restriction - ограничение свободы действий) называют нарушения вентиляции, обусловленные снижением возможностей дыхательных экскурсий лёгких, снижением их податливости. Рестриктивные нарушения наблюдаются при как при патологии паренхимы лёгких (фиброз лёгких), так и при внелёгочной патологии: спайки в плевральной полости, нарушения подвижности грудной клетки различной этиологии.      Обструктивный (obstruction - непроходимость) тип нарушений вентиляции обусловлен сужением дыхательных путей и повышением динамического сопротивления потокам дыхательных смесей газов. Обструктивные нарушения могут наблюдаться при накоплении в дыхательных путях слизи, при набухании слизистой оболочки дыхательных путей, при спазме бронхиальных мышц (бронхиальная астма). У больных с обструктивными нарушениями может быть увеличено сопротивление выдоху. При затяжных обструктивных нарушениях у таких больных увеличиваются ёмкость лёгких и их функциональная остаточная ёмкость. Нарушения, проявляющиеся в чрезмерном растяжении лёгких, с их морфологическими изменениями (снижение числа эластических волокон, исчезновение альвеолярных перегородок, обеднение капиллярной сети), характерны для эмфиземы лёгких.