Θεματολόγιο Πνευμονολογίας

  Η μέτρηση της FRC με τη μέθοδο της πληθυσμογραφίας βασίζεται σε μια εφαρμογή του νόμου Boyle (à932). Η πληθυσμογραφία σώματος δεν μετράει απόλυτους όγκους και πιέσεις (P₂ και V₂).  Αντ΄αυτού, το ποσόν της διαφοράς στην πίεση του αέρα (ΔΡ) και του όγκου (ΔV) κατά τη διάρκεια αναπνοής στον πληθυσμογράφο μετριέται και χρησιμοποιείται στην εξίσωση, επί της οποίας μπορεί να εκτελεστούν οι ακόλουθες τροποποιήσεις.

P₁·V₁ = P₂·V₂à P1·V1=[P₁+ΔP] · [+ΔV₁]à P₁·V₁=[ P₁·V₁] +[P₁·ΔV] + [ΔP·V₁]+[ΔP·ΔV]             {1}

Αφαιρώντας το μέγεθος P₁·V₁ και από τις δύο πλευρές της ισότητας έχουμε:   

0=[P₁·ΔV] + [ΔP·V₁]+[ΔP·ΔV]

Ακολούθως, απομονώμουμε το μέγεθος V₁ στην αριστερή πλευρά της ισότητας, εκτελώντας σχετικούς μετασχηματισμούς, αφαιρώντας το μέγεθος ΔP X V₁ και από τις δύο πλευρές:

-[ΔP·V₁] =  [P₁·ΔV] + [ΔP·V₁]+ [ΔP·ΔV]à -V₁=([P1·ΔV] + [ΔP·ΔV])/-ΔPà

à -V₁=(ΔV·[P₁+ΔP])/-ΔP

Εφόσον, η ατμοσφαιρική πίεση χρησιμοποιείται στη δοκιμασία για το μέγεθος P₁ και η ΔP είναι πολύ μικρή και αμελητέα, μπορούμε να δεχτούμε ότι P₁+ΔP= P₁, οπότε οι μετασχηματισμοί συνεχίζονται ως εξής:

  V₁=ΔV·P₁ /ΔPà V₁=P₁/[ΔP/ΔV]                  {2}

Η πληθυσμογραφία σώματος έχει ένα πλεονέκτημα έναντι των τεχνικών αραιώσεως αερίων: επειδή ο θωρακικός όγκος και  οι μεταβολές των πιέσεων μετριούνται κατ΄ευθείαν, μπορεί να μετρηθεί ολόκληρη η ποσότητα αέρος που ευρίσκεται μέσα στο θώρακα. Αντίθετα με τη μέθοδο αραιώσεως, στην πληθυσμογραφική μέθοδο μετρώνται και ο αέρας που ευρίσκεται σε επικοινωνία μέσω βατών αεραγωγών, αλλά και ο αέρας που έχει εγκλωβιστεί, ως παγίδευση, σε μη επικοινωνούντα μέρη του θωρακικού κλωβού, όπως π.χ., οι αερώδεις κύστεις ή οι διευρισμένοι αεροχώροι, επί πνευμονικού εμφυσήματος. Για τους λόγους αυτούς, ο μετρούμενος όγκος με την τεχνική της πληθυσμογραφίας σώματος ονομάζεται θωρακικός όγκος αέρος, thoracic gas volume, V_ΤG (à559, 560, 892, 955, 1041, 1046, 1088). Επειδή, κατά κανόνα δεν υφίσταται εξωπνευμονικός, θωρακικός αέρας, στους περισσότερους εξεταζόμενους, ο V_TG αντανακλά τον ενδοπνευμονικό όγκο αέρος.

Κατά τη διάρκεια της εξετάσεως, ζητείται από τον εξεταζόμενο να υιοθετήσει έναν τύπο επιπόλαιης και γρήγορης αναπνοής, (λαχάνιασμα, panting), με τη γλωττίδα ανοικτή, υπό ρυθμό 1-2 αναπνοές ανά δευτερόλεπτο και να συγκρατεί τα μάγουλά του για να αποφευχθούν παρεμβολές θορύβου στις μετρήσεις. Ενώ συνεχίζει τις επιπόλαιεςς αναπνευστικές κινήσεις, ενεργοποιείται αιφνίδια το κλείστρο του πληθυσμογράφου στη φάση μιας εκπνοής, αμέσως πριν από την επόμενη επιπόλαια εισπνοή. Το ”λαχάνιασμα” συνεχίζεται, έναντι του κλειστού κλείστρου για μερικές αναπνοές. 

 Η ροή αέρος δεν είναι δυνατή μετά την ενεργοποίηση του κλείστρου. Επομένως, οι μεταβολές της πιέσεως, που καταγράφονται στο στόμα μπορούν να θεωρηθούν ότι οφείλονται σε μεταβολές της κυψελιδικής πιέσεως (ΔP_A). Οι μεταβολές του θωρακικού πνευμονικού όγκου  (ΔV_A) κατά τη διάρκεια του ”λαχανιάσματος”, παράγουν μεταβολές του όγκου του αέρος, που ευρίσκεται μέσα στο θάλαμο του πληθυσμογράφου. Μειώσεις του όγκου αέρος μέσα στο θάλαμο του πληθυσμογράφου έχουν ως φυσικό αποτέλεσμα ανάλογες αυξήσεις του όγκου στο θώρακα του εγκλεισμένου στο θάλαμο (έξω από το σώμα του ασθενούς). Οι μεταβολές της πιέσεως στο στόμα του εξεταζόμενου και οι μεταβολές του όγκου αέρος στο θάλαμο του πληθυσμογράφου καταγράφονται από το πληθυσμογράφο. Για τις καταγραφές αυτές έχουν ενσωματωθεί στο θάλαμο κατάλληλοι ασιθητήρες πιέσεως και ένα σπιρόμετρο.

Η μέτρηση του V_ΤG γενικά διενεργείται από το επίπεδο της FRC, ώστε η τιμή είναι ο όγκος V₁ της 1043.1. Η κυψελιδική πίεση, που αμέσως προηγείται της επόμενης εισπνοής, (P₁) μπορεί να θεωρηθεί ότι ισούται με την ατμοσφαιρική (P_ATM). Η P_ATM πρέπει να έχει ρυθμισεί για την υγρασία (πίεση υδρατμών, 47 mmHg) και γενικά μετατρέπεται σε συνθήκες BTPS και εκφέρεται σε μονάδες cmH₂O, αντί mmHg.

Οι μεταβολές της πιέσεως, ΔP_A, και του όγκου, ΔV_A, μπορούν να μετρηθούν από τον πληθυσμογράφο κατά τη διάρκεια της επιπόλαιης αναπνοής,  μπορεί να μετασχηματισθεί, ως εξής:

 V_TG= P_ATM/ ΔP_A/ΔV_A      {3}

  Στην οθόνη του οργάνου απεικονίζεται το γράφημα των μεταβολών της πιέσεως (απεικονίζεται στην τεταγμένη, της καρτεσιανής διατάξεως), προς τις μεταβολές του όγκου (που απεικονίζονται στην τετμημένη) που καταγράφονται κατά τη διάρκεια της εκτελέσεως των επιπόλαιων, συχνών αναπνοών. Η εφαπτομένη της γωνίας τους ισούται με το παρονομαστή του κλάσματος της {1043.2}, η οποία μπορεί να αναδιατυπωθεί ως:

V_TG= P_ATM/ εφαπτομένη      {4}

Η εφαπτόμενη μπορεί να βρεθεί σε κατάλληλα νομογράμματα ή να υπολογιστεί από τον υπολογιστή της συσκευής, εφόσον φέρει κατάλληλο λογισμικό. Όπως με όλες τις μετρήσεις λειτουργικού ελέγχου αναπνοής, τουλάχιστον τρεις προσπάθειες πρέπει να διενεργούνται, που να ικανοποιούν τα κριτήρια αποδοχής. Επίσης, για λόγους αποδοχής του αποτελέσματος της εξετάσεως, η διακύμανση της εφαπτομένης της γωνίας, μεταξύ των προσπαθειών διενέργειας της δοκιμασίας του εξετάζόμενου, δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερη του 10%. Η διακύμανση των εφαπτομένων των γωνιών πρέπει να καταγράφεται μαζί με το αποτέλεσμα.

Για τον υπολογισμό του V_TG απαιτούνται τρεις σημαντικές διορθώσεις προκειμένου η εκδοθείσα τιμή FRC να είναι αξιόπιστη. [α] ένας παράγων υπολογισμού του κλάσματος ΔP/ΔV για το θάλαμο του πληθυσμογράφου. [β] μια διόρθωση που αφορά την απώλεια όγκου του θαλάμου, V_CAB όταν ο εξεταζόμενος ευρίσκεται μέσα σε αυτόν (όγκος θαλάμου-μείον όγκος εξεταζόμενου).  Ο όγκος του εξεταζομένου ευρίσκεται με διαίρεση του βάρους του σε Kgs, (W_SUB) δια της πυκνότητας του ανθρώπινου σώματος (1.07 Kg/L). Η επόμενη εξίσωση παρέχει τη περιγραφόμενη διόρθωση:

V_SUB= (V_CAB-(W_SUB/1.07))/V_CAB                 {5}

[γ] πρέπει, τέλος να αφαιρεθεί ο νεκρός χώρος του σωλήνος συνδέσεως, V_MD, του εξεταζόμενου με το σπιρόμετρο, που είναι έξω από τον θάλαμο.

Τελικά, ο V_TG  παρέχεται από την εξίσωση:

          V_TG={[(P_ATM-47 mmHg ) X 1.36 cm H₂O / mmHg ) X F_CAB X F_SUB]/ εφαπτ. ίχνους}-V_MD                 {6}

Η τιμή 1.36 cm H₂O / mmHg παρεμβλήθηκε για τη διόρθωση από mmHg  σε cmH₂O.

Επειδή όλες οι μετρήσεις τελέστηκαν σε συνθήκες BTPS, δεν χρειάζεται μετατροπή των εξαγομένων τιμών. Συνήθως χρησιμοποιούνται πληθυσμογράφοι πιέσεως, που προϋποθέτουν σταθερή θερμοκρασία μέσα στο θάλαμο. Ο ασθενής πρέπει να παραμείνει στο κλειστό θάλαμο επί μερικά λεπτά προκειμένου να επέλθει θερμική εξισορρόπιση, πριν την έναρξη της δοκιμασίας. Σημειώνεται ότι η εκπνοή του εξεταζόμενου μπορεί, επιπλέον, να μεταβάλλει τη θερμοκρασία του θαλάμου του πληθυσμογράφου. Η υιοθέτηση μικρής ταχείας, επιπόλαιης αναπνοής, μπορεί να διορθώσει αυτό το πρόβλημα. Συνήθως χρησιμοποιούνται πληθυσμογράφοι πιέσεως, που προϋποθέτουν σταθερή θερμοκρασία μέσα στο θάλαμο.

βλέπε:

Πληθυσμογραφική μέθοδος για τη μέτρηση του ενδοθωρκικού όγκου αέρος