Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Спирометр
Спирометрия NIH.jpg
Спирометр тест
Цельизмерение объема воздуха, вдыхаемого и выдыхаемого легкими

Спирометр представляет собой устройство для измерения объема из воздуха вдохновлены и истек в легких . Спирометр измеряет вентиляцию, движение воздуха в легкие и из легких. Спирограмма идентифицирует два разных типа паттернов вентиляции: обструктивную и ограничительную. Существуют различные типы спирометров, в которых используется ряд различных методов измерения (датчики давления, ультразвуковые, водомеры).

Легочные функциональные пробы [ править ]

Основная статья: Тестирование функции легких

Спирометр - это основное оборудование, используемое для основных тестов функции легких (PFT). Заболевания легких, такие как астма , бронхит и эмфизема, могут быть исключены из тестов. Кроме того, спирометр часто используется для поиска причины одышки, оценки влияния загрязняющих веществ на функцию легких, воздействия лекарств и оценки прогресса в лечении заболеваний. [1]

Причины тестирования [ править ]

История [ править ]

Простой поплавковый спирометр, используемый на школьной научной демонстрации

Раннее развитие [ править ]

Самые ранние попытки измерить объем легких относятся к периоду 129–200 гг. Нашей эры. Клавдий Гален, римский врач и философ, провел объемный эксперимент по вентиляции человека. Он заставил ребенка вдыхать и выдыхать мочевой пузырь и обнаружил, что объем не изменился. Эксперимент оказался безрезультатным. [2]

  • В 1681 году Борелли попытался измерить объем воздуха, вдыхаемого за один вдох. Он собрал цилиндрическую трубу, частично заполненную водой, с открытым источником воды, входящим в нижнюю часть цилиндра. Он закрыл ноздри, вдохнул через выпускное отверстие в верхней части цилиндра и измерил объем воздуха, вытесненного водой. В настоящее время эта методика очень важна при определении параметров объема легких. [2]

Девятнадцатый век [ править ]

  • 1813 г. Кентиш Э. использовал простой «Пульмометр» для изучения влияния болезней на объем легких. Он использовал перевернутый колпак с градуировкой, стоящий в воде, с выпускным отверстием в верхней части колпака, управляемым краном. Объем воздуха измерялся в пинтах . [2]
  • 1831 г. Такра, штат Коннектикут, описал «пульмометр», подобный пульмометру Кентиша. Он изобразил устройство как колпак с отверстием для входа воздуха снизу. Поправки на давление не было. Таким образом, спирометр измерял не только дыхательный объем, но и силу дыхательных мышц. [2]
  • В 1845 году Виерордт в своей книге «Physiologie des Athmens mit besonderer Rücksicht auf die Auscheidung der Kohlensäure» обсудил свой интерес к точному измерению объема выдоха. Он также выполнил точные измерения других параметров объема, используя свой «Expirator». Некоторые из описанных им параметров используются сегодня, в том числе остаточный объем и жизненная емкость легких . [2]
  • 1846 год. Водяной спирометр, измеряющий жизненную емкость легких, был разработан хирургом Джоном Хатчинсоном . Он изобрел перевернутый в воду калиброванный колокол, который использовался для измерения объема выдыхаемого человеком воздуха. Хатчинсон опубликовал свою статью о своем водном спирометре и измерениях, которые он сделал у более чем 4000 субъектов [2], описывая прямую связь между жизненной емкостью и ростом и обратную связь между жизненной емкостью и возрастом. Он также показал, что жизненная емкость тела не связана с весом на любом заданном росте. Хатчинсон считается изобретателем жизненной емкости, потому что он обнаружил, что с каждым дюймом высоты жизненная емкость тела увеличивается на восемь кубических дюймов. [3]Он также использовал свою машину для предсказания преждевременной смертности. Он ввел термин «жизненная емкость», который был признан сильным прогнозом сердечных заболеваний в исследовании Framingham. Он считал, что его машину следует использовать для актуарных прогнозов для компаний, продающих страхование жизни. [4]
  • 1854 г. Доктор М. Альтон Винтрич разработал спирометр, который был проще в использовании, чем спирометр Хатчинсона. Он провел эксперимент с 4000 испытуемых и пришел к выводу, что есть три параметра, влияющие на жизненную емкость легких: рост, вес и возраст. Его эксперимент дал результаты, аналогичные результатам исследования Хатчинсона.
  • 1859 г. Э. Смит разработал портативный спирометр, который использовал для измерения газового обмена.
  • 1866 Генри Хайд Солтер (1823-1871) добавил к спирометру кимограф , чтобы регистрировать время при измерении объемов воздуха.
  • 1879 г. Гэд Дж. Опубликовал статью под названием «Пневматограф», в которой описал аппарат, позволяющий регистрировать изменения объема легких. [2]

Двадцатый век [ править ]

  • 1902 г., Brodie TG первым применил клиновой спирометр с сухим сильфоном.
  • 1904 Tissot представляет спирометр замкнутого цикла.
  • 1939 г. Комптон С.Д. разработал лёгкометр для использования в нацистской Германии.
  • 1959 Райт BM и McKerrow CB представили измеритель пикового расхода.
  • 1969 DuBois AB и van de Woestijne KP экспериментируют на людях с использованием плетизмографа всего тела.
  • 1974 Кэмпбелл и др. усовершенствовал предыдущий измеритель пикового расхода, разработав более дешевую и легкую версию [2]

Интерпретация спирометрии [ править ]

Даже с числовой точностью, которую может обеспечить спирометр, определение легочной функции основывается на дифференциации отклонения от нормы. Измерения функции легких могут варьироваться как внутри, так и между группами людей, отдельными лицами и спирометрами. Например, емкость легких может изменяться во времени, увеличиваясь, а затем уменьшаясь в течение жизни одного человека. В результате представления о том, что является «нормальным», основаны на понимании источников изменчивости и могут быть оставлены на усмотрение.

Традиционно источники вариации понимались в отдельных категориях, таких как возраст, рост, вес, пол, географический регион (высота) и раса или этническая принадлежность. В начале двадцатого века были предприняты глобальные усилия по стандартизации этих источников, чтобы обеспечить правильную диагностику и точную оценку легочной функции. Однако вместо того, чтобы стремиться к дальнейшему пониманию причин таких вариаций, основным подходом к устранению наблюдаемых различий в емкости легких было их «исправление». Используя результаты сравнительных популяционных исследований, атрибуты эмпирически объединяются в «поправочный коэффициент». Это число затем используется для формирования персонализированного «эталонного значения», которое определяет, что считается нормальным для одного человека.Таким образом, практикующие врачи могут найти процентное отклонение от этого прогнозируемого значения, известное как «процент от прогнозируемого», и определить, является ли у кого-то функция легких ненормально плохой или отличной.[5]

В частности, «коррекция расы» или «этническая адаптация» эффективно запрограммирована на компьютере в современный спирометр. Предвзятые представления о том, что у «белых» людей лучше легочная функция, встроены в интерпретацию измерений спирометром и только укрепились благодаря этому медицинскому стереотипу. В США спирометры используют поправочные коэффициенты 10–15% для тех, кто определен как «черный», и 4–6% для тех, кто определен как «азиат». [6]

Стандартные правила [ править ]

В 1960 году Европейское сообщество угля и стали (ECCS) впервые рекомендовало руководство по спирометрии. [7] Затем организация опубликовала прогнозируемые значения для параметров, таких как спирометрические индексы, остаточный объем, общая емкость легких и функциональная остаточная емкость в 1971 году. [8] Американское торакальное общество / Европейское респираторное общество также рекомендует эталонные значения для конкретных рас, если они доступны. . [9] Даже сегодня в Руководстве по обучению спирометрии Национального института охраны труда и здоровья, которое связано с веб-сайтом Центров по контролю и профилактике заболеваний, отмечается использование поправки на расу и эталонное значение для конкретной расы на четвертом шаге «нормальной» спирометрии. . [10]

Мотивации [ править ]

Использование эталонных значений и дискретной категоризации источников изменчивости было мотивировано идеями антропометрии и жизненной емкости. Исследования специально изучали взаимосвязь между антропометрическими переменными и параметрами функции легких. [11]

Последствия [ править ]

Использование эталонных значений до сих пор не учитывает социальную маркировку расы и этнической принадлежности. Часто определения являются субъективными или негласно приписываются практикующим врачом. Еще одна проблема, связанная с использованием справочных значений, - это неправильный диагноз. [12] Это был важный фактор в управлении и контроле над компенсациями для шахтеров в Великобритании в межвоенный период. В этом политически загруженном контексте, в котором нельзя было полностью доверять новой рентгеновской технологии, спирометр представлял надежное свидетельство респираторного заболевания в числовом выражении, которое можно было использовать в сложной системе компенсации. [13]

Оценка жизненной емкости легких повлияла и на другие сферы жизни, помимо медицины, в том числе на оценку кандидатов на страхование жизни и диагностику туберкулеза. [5]

Что касается пола, некоторые исследования населения не выявили никаких различий по полу. [11] Примечательно, что спирометры использовались для оценки жизненной емкости легких в Индии с 1929 года, регистрируя статистически значимую разницу между мужчинами (21,8 мл / см) и женщинами (18 мл / см). [14] Кроме того, к 1990 году около половины программ тренировки легких в США и Канаде были скорректированы с учетом расы и этнической принадлежности. [15]

Спирометр популяризировал понятия «расовые поправки» и «этнические приспособления», которые предполагали, что у чернокожих людей легкие слабее, чем у белых. Например, Томас Джефферсон отметил физические различия между разными расами, такие как «различие в строении легочного аппарата», которое делало чернокожих «более терпимыми к жаре и менее к холоду, чем у белых». [16] Теории Джефферсона поощряли предположения о естественной подготовке черных к сельскохозяйственному труду на южных плантациях в США. [17] Сэмюэл Картрайт, апологет рабства и владелец плантации, использовал спирометр, чтобы заявить, что черные люди потребляют меньше кислорода, чем белые люди [18]в дополнение к расовым «особенностям» он изложил в New Orleans Medical and Surgical Journal, в котором описываются расовые различия в дыхательной системе и их влияние на роды. [19]

Южноафриканские исследования также использовали спирометр для определения расовых и классовых различий. Юстас Х. Клувер провел исследование по измерению жизненной емкости в Университете Витватерсранда [20] и обнаружил, что бедные белые люди физически непригодны, но это связано с экологическими проблемами, а не с генетикой. Используя эти исследования, Клувер доказывал Южноафриканской ассоциации развития науки во время Второй мировой войны, что улучшение программ питания и физической подготовки может помочь увеличить богатство и выиграть войну за счет повышения работоспособности людей всех рас, поскольку их труд необходимо для достижения этих целей. [21]Расизм и спирометр снова пересеклись в этих исследованиях, когда были проведены дальнейшие исследования воздействия физических тренировок на бедных белых новобранцев; Исследования жизненной емкости показали, что «белые бедняки биологически здоровы и могут быть превращены в ценных граждан» [22], но никаких комментариев по поводу исхода чернокожих южноафриканцев сделано не было.

За пределами США и Южной Африки спирометр использовался в расовых исследованиях в Индии в 1920-х годах. Исследователи обнаружили, что жизненная емкость индийцев была меньше, чем у жителей Запада. [23]

Изменение интерпретаций [ править ]

Многие сомневаются, являются ли существующие стандарты достаточными и точными. [24] [25] По мере развития полиэтнического общества расовое и этническое происхождение как фактор становится все более проблематичным для использования. [26] Идеи, связывающие этническую принадлежность с недостатком питания и местом рождения в бедной стране, становятся недействительными, поскольку люди иммигрируют в более богатые страны или могут родиться в них. [26]

Типы спирометров [ править ]

Плетизмограф всего тела [ править ]

Основная статья: плетизмография тела

Этот тип спирометра обеспечивает более точное измерение компонентов объема легких по сравнению с другими стандартными спирометрами. Во время измерения человек заключен в небольшое пространство.

Пневмотахометр [ править ]

Этот спирометр измеряет скорость потока газов, определяя разницу давления на мелкой ячейке. Одним из преимуществ этого спирометра является то, что во время эксперимента испытуемый может дышать свежим воздухом. [27]

Полностью электронный спирометр [ править ]

Были разработаны электронные спирометры, которые вычисляют скорость воздушного потока в канале без необходимости использования мелких сеток или движущихся частей. Они работают путем измерения скорости воздушного потока с помощью таких методов, как ультразвуковые преобразователи, или путем измерения разности давлений в канале. Эти спирометры обладают большей точностью, поскольку исключают ошибки импульса и сопротивления, связанные с движущимися частями, такими как ветряные мельницы или клапаны потока для измерения потока. Они также обеспечивают улучшенную гигиену за счет полностью одноразовых каналов для воздушного потока.

Стимулирующий спирометр [ править ]

Основная статья: Поощрительный спирометр

Этот спирометр специально разработан для улучшения функции легких.

Пиковый расходомер [ править ]

Основная статья: Пиковая скорость выдоха

Это устройство полезно для измерения того, насколько хорошо легкие человека выводят воздух.

Спирометр ветряной мельницы [ править ]

Этот тип спирометра используется специально для измерения форсированной жизненной емкости легких без использования воды; он имеет широкий диапазон размеров от 1000 мл до 7000 мл. Он более портативный и легкий, чем традиционные спирометры с резервуаром для воды. Этот спирометр следует держать горизонтально во время измерения из-за наличия вращающегося диска.

См. Также [ править ]

  • Спирометрия
  • Дыхательная система
  • Объемы легких
  • Кардиопульмональная физиотерапия

Сноски [ править ]

  1. ^ Тесты легочной функции URL оценены 27 декабря 2009 г.
  2. ^ a b c d e f g h URL истории спирометра, оценка проведена 21 ноября 2009 г.
  3. ^ Макгуайр, Корин (2019). « „ X-лучи не соврать“: Совет по медицинским исследованиям и измерение дыхательной недостаточности, 1936-1945» . Британский журнал истории науки . 52 (3): 447–465. DOI : 10.1017 / S0007087419000232 . ISSN  0007-0874 . PMC  7136074 . PMID  31327321 .
  4. ^ Таинственная машина Revisited Джона Хатчинсона URL оценивается по 21 ноября 2009
  5. ^ a b Браун, Ланди (осень 2015). «Раса, этническая принадлежность и функция легких: краткая история». Канадский журнал респираторной терапии . 51 (4): 99–101.
  6. ^ Хэнкинсон, JL; Odencrantz, JR; Федан, КБ (1999). «Контрольные спирометрические значения из выборки населения США в целом» . Американский журнал респираторной медицины и реанимации . 159 (1): 179–87. DOI : 10,1164 / ajrccm.159.1.9712108 . PMID 9872837 . 
  7. ^ Jouasset, D (1960). "Normalization des épreuves fonctionnelles respiratoires dans les pays de la Communauté Européenne du Charbon et de l'Acier". Poumon Coeur . 16 : 1145–1159.
  8. ^ Кара, М; Хентц, П. (1971). «Памятка по спирографической практике для исследования дыхательной функции, 2-е изд.». Серия «Промышленное здоровье и медицина» . 11 : 1–130.
  9. ^ Пеллигрино, R; Viegi, G; Bursaco, V; Crapo, RO; Бургос, Ф; Касабури, Р. (2005). «Стратегии интерпретации для тестов функции легких» . Европейский респираторный журнал . 26 (5): 948–68. DOI : 10.1183 / 09031936.05.00035205 . PMID 16264058 . 
  10. ^ "CDC - Публикации и продукты NIOSH - Учебное пособие по спирометрии NIOSH (2004-154c)" . cdc.gov . Декабрь 2003 . Проверено 14 апреля 2017 года .
  11. ^ a b Мохаммед, Джибриль; Майвада, Саадату Абубакар; Сумаила, Фарида Гарба (2015). «Взаимосвязь между антропометрическими переменными и параметрами функции легких у детей младшего школьного возраста». Анналы нигерийской медицины . 9 (1): 20–25. DOI : 10.4103 / 0331-3131.163331 .
  12. ↑ О'Брайен, Мэтью Дж. (Апрель 2016 г.). «Практикуйте безопасную спирометрию». RT | для лиц, принимающих решения в области респираторной помощи : 10–12.
  13. ^ Mcguire, Coreen (22 июля 2019). « „ X-лучи не соврать“: Совет по медицинским исследованиям и измерение дыхательной недостаточности, 1936-1945» . Британский журнал истории науки . 52 (3): 447–465. DOI : 10.1017 / S0007087419000232 . ISSN 0007-0874 . PMC 7136074 . PMID 31327321 .   
  14. ^ Дикшит, МБ; Raje, S; Агравал, MJ (2005). «Функции легких с помощью спирометрии: индийская перспектива - II: жизненная емкость индийцев». Индийский J Physiol Pharmacol . 3 : 257–70.
  15. ^ Ghio AJ, Крапо RO, Эллиот CG (1990). «Справочные уравнения, используемые для прогнозирования легочных функций». Сундук . 97 (2): 400–403. DOI : 10,1378 / chest.97.2.400 . PMID 2298065 . CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  16. ↑ Томас Джефферсон, «Заметки о штате Вирджиния», в книге «Раса и просвещение: читатель» , изд. Эммануэль Эз (Молден, Массачусетс и Лондон: Blackwell Publishing, 1997), 98.
  17. ^ Браун, Ланди. Дышащая гонка в машине: удивительная карьера спирометра от плантации до генетики . Миннеаполис: Университет Миннесоты, 2014, стр. 28.
  18. ^ Браун, Ланди. Дышащая гонка в машине: удивительная карьера спирометра от плантации до генетики . Миннеаполис: Университет Миннесоты, 2014, стр. 29.
  19. ↑ Картрайт Сэмюэл (1851). « » Отчет о заболеваниях и физических особенностях гонки Negro, « Новый Орлеан ». Медико-хирургический журнал . 7 : 691–715.
  20. ^ "Юстас Генри Клувер", Медицинский журнал SA 62 (1982): 144.
  21. ^ Браун, Ланди. Дышащая гонка в машине: удивительная карьера спирометра от плантации до генетики . Миннеаполис: Университет Миннесоты, 2014, стр. 126.
  22. ↑ «Жизненно важное открытие по проблеме бедных белых», Johannesburg Sunday Times , 31 мая 1941 г.
  23. ^ Bhatia SL (1929). «Жизненная емкость легких». Индийский медицинский вестник . 62 : 520.
  24. ^ Eng, Квентин Лефевр; и другие. (Декабрь 2014 г.). «Тестирование спирометров: достаточно ли стандартных кривых Американского торакального общества?» . Респираторная помощь . 59 (12): 1895–1904. DOI : 10.4187 / respcare.02918 . PMID 25185146 . 
  25. ^ Купер, Брендан G (сентябрь 2007 г.). «Контрольные значения при тестировании функции легких: все за одного и один за всех?» . Int J Chron Obstruct Pulmon Dis . 2 (3): 189–190. PMC 2695193 . PMID 18229558 .  
  26. ^ а б Мур, VC (2012). «Спирометрия: шаг за шагом» . Дыши . 8 (3): 232–240. DOI : 10.1183 / 20734735.0021711 .
  27. ^ ПНЕВМОАХОМЕТР / ГРАФИК URL-адрес, оценка 26 декабря 2009 г.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Ланди Браун, « Дыхание в машине: удивительная карьера спирометра от плантации до генетики». Миннеаполис, Миннесота: Университет Миннесоты, 2014.