Spirometria, Explorari Functionale ale Plamanilor

Medicina

Spirometria, Explorari Functionale ale Plamanilor

Byadmin ianuarie 1, 2024

Cuprins

Introducere ………………………………

Capitolul I. Elemente structurale și funcționale ale aparatului respirator ……..

Capitolul II. Spirometria

Tipuri de spirometre …………………….

Parametri ………………………..

Caractere tehnice ………………

Indicații ………………………….

Contraindicații …………………

Efectuarea spirometriei ……….

Criterii de calitate ……………..

Interpretarea spirometriei …….

Spirograful ……………

Analiza gazelor respiratorii …….

Spirometru electronic ……….

Capitolul III. Analiza gazelor sanguine

Determinarea transcutanată a presiunii oxigenului ………….

Monitor de respirație ……………………

Monitor de pat asistat de microprocesor ……………………….

Hemoglobinometrul electronic ………………….

Presiunea sanguină …….

Concluzii ……………….

Bibliografie ……………..

Introducere

Măsurarea funcției pulmonare oferă o evaluare obiectivă a stării sistemului respirator și informații utile pentru diagnosticarea și monitorizarea afecțiunilor respiratorii, la copil și la adult.

Cel mai frecvent test de evaluare a funcției respiratorii este spirometria. Acesta este un test ușor de efectuat, care permite măsurarea cantității de aer pe care pacientul o poate inspira sau expira voluntar, furnizând informații obiective și rapide privind volumul plămânilor și diametrul căilor respiratorii. Dacă se dorește măsurarea întregului volum al plămânilor, este necesară utilizarea unor tehnici mai complexe.

Testele de evaluare a funcției respiratorii sunt utile pentru diagnosticarea și urmărirea în mod obiectiv a evoluției afecțiunilor respiratorii, ca și pentru documentarea eficacității intervențiilor terapeutice.

Spirometria este necesară la copiii cu:

Boli respiratorii

Boli ale cutiei toracice

Boli cardio‐vasculare

Boli sistemice cu răsunet asupra funcției respiratorii (boli ale țesutului conjunctiv, vasculite, boli hemato‐oncologice, deficit imunitar, afecțiuni neuromusculare).

Spirometria este la fel de importantă pentru diagnosticul bolilor pulmonare cronice ca și măsurarea tensiunii arteriale pentru hipertensiunea arterială. Bronșita cronică, emfizemul pulmonar și bronhopneumonia obstructivă sunt afecțiuni pulmonare cronice care afectează în principal fumătorii. Aceștia, de multe ori, ignoră primele simptome ale bolii și se prezintă târziu la medic.

Este cea mai utilizată metodă dintre testele de funcționare pulmonară (PFT) care măsoară funcțiile plămânilor, mai precis volumul și/sau viteza (fluxul) aerului care poate fi inhalat sau expirat. Este simplă, rapidă și nedureroasă. Medicii recomandă ca orice tip de tratament prescris pentru afecțiunile bronșice să fie urmate de spirometrie.

Ghidul European GOLD și ghidul național GLOBO recomandă spirometria tuturor persoanelor care sunt expuse riscului de a face BPOC. Adică tuturor persoanelor care au peste 40 ani, fumează sau au fost expuși la fumul de țigară, precum și la alte tipuri de fum, au fost expuși pulberilor sau altor noxe la locul de muncă, cât și celor care prezintă simptome specifice BPOC, cum ar fi tusea cronică, producția cronică de spută (flegmă sau spută mucoasă) în majoritatea zilelor (tusea matinală a “fumătorului”) și dispnee (senzația de lipsă bruscă de aer).

Testarea prin spirometrie poate identifica bolile pulmonare în stadiile de început, înainte ca simptomele să devină severe și deranjante și abia atunci să determine pacientul să se prezinte la medic pentru o consultație. Cu cât afecțiunea pulmonară este depistată mai devreme, cu atât există posibilitatea unor tratamente mai eficiente, care să încetinească sau să prevină degradarea funcției pulmonare în viitor.

Capitolul I. Elemente structurale și funcționale ale aparatului respirator

Aparatul respirator cuprinde căile respiratorii și plămânii. Căile respiratorii sunt reprezentate de cavitatea nazală, faringe, laringe, trahee și bronhii.

Figură. Aparatul respirator

Cavitatea nazală

Reprezintă primul segment al căilor respiratorii. Ea este situată sub baza craniului și deasupra cavității simetrice (fozele nazale) orientate antero-posterior. Comunică cu exteriorul prin nări și cu rinofaringele prin coane. Anterior, fosele nazale sunt protejate de piramida nazală. Vârful piramidei este situat sub osul frontal, se numește rădăcina nasului, iar baza prezintă orificiile narinare.

Cavitatea nazală: este calea de trecere a aerului spre plămâni; încălzește aerul aducându-l mai aproape de temperatura corpului; umidifică erul până la saturare completă; filtrează aerul.

Faringele

Este un conduct musculo-membranos, dispus de la baza craniului până în dreptul vertebrei C6 și este divizat în trei etaje: nasofaringe, buco-faringe și larino-faringe. Are rolul de a separa cele două căi: calea digestivă și calea respiratorie.

Laringele

Este format din cartilagii legate între ele prin ligamente și articulații și are formă triunghiulară. Baza laringelui este în sus și prin intermediul ei comunică cu larino-faringele printr-un orificiu care anterior este delimitat de epiglotă și posterior de cartilagiile aritenoide. Vârful laringelui se continuă în jos cu traheea în jos. În structura sa intră un număr de trei cartilagii nepereche și patru pereche. Dintre acestea, cartilajul tiroid este cel mai mare, fiind situate în regiunea mediană și anterioară în raport cu glanda tiroidă – “mărul lui Adam”. În timpul deglutiției, prin mișcarea laringelui, epiglota închide intrarea în laringe și dirijează lichidele și bolul alimentar către faringe. Conduce aerul pătruns în faringe către trahee. Este organul principal al fonației.

Traheea

Este un tub cilindric de 10-12 cm care continuă laringele și este format din 15-20 de inele cartilaginoase incomplete posterior. Se întinde de la certebra C6 până la vertebra T4 unde se împarte în cele două bronhii principale. Are două porțiuni: cervicală, care vine în contact cu esofagul (posterior) și cu tiroida (anterior); toracică, care este situată în mediastinul superior unde vine în contact anterior cu arcul aortei și ramurile sale și lateral cu plămânii.

Permite trecerea aerului către bronhii și plămâni. Continuă procesul de incălzire și de umidificare a aerului început în fosele nazale.

Bronhiile

La nivelul T4 traheea se divide în două bronhii principale (dreaptă și stângă) care pătrund în hilul pulmonar unde se ramifică formând arborele bronșic. Între cele două bronhii există deosebiri: cea dreaptă este verticală, mai scurtă (2,5 cm) și are un calibru mai mare decât cea stângă care are un traseu aproape orizontal și are un calibru mai mic. Structura bronhiilor principale este asemănătoare cu traheii formate din inele cartilaginoase incomplete posterior. Bronhiile principale împreună cu formațiunile care pătrund sau ies din plămâni (arterele pulmonare, venele pulmonare, nervii pulmonare și limfaticele) alcătuiesc pediculul pulmonar care leagă plămânul de mediastin. Acesta este un spațiu cuprins între stern și coloana vertebrală în sens antero-posterior și între orificiul superior al toracelui și diafragm în sens supero-inferior.

Plămânii

Reprezintă principalele organe ale respirației. Sunt în număr de doi, ocupă cavitatea toracică și sunt acoperiți fiecare de pleura viscerală. Au formă de jumătate de con, sunt așezați simetric în cavitatea toracică de o parte și de alta a mediastinului și au o culoare care variază în funcție de vârstă și de substanțele depuse în țesutul conjunctiv (cenușiu negricioasă la fumători și roz la copil).

Lobulația. În greutate de 1100-1300 g, cu o capacitate totală de 4500-5000 cm3, au o consistență elastică care permite plămânului să urmeze mișcările coastelor în respirație.

Fața externă a plămânilor vine în contact cu coastele și prezintă niște șanțuri adânci numite scizuri care împart plămânii în lobi. Plămânul drept are două scizuri care formează trei lobi, în timp ce plămânul stâng are o singură scizură care îl împarte în doi lobi.

Fața internă a plămânilor vine în contact cu mediastinul. Pe fața internă se află hilul plămânului pe unde intră și ies din plămân vasele, nervii și bronhia principală.

Baza plămânilor este concavă și vine în contact cu diafragma.

Structura plămânilor. Plămânii sunt constituiți din: arborele bronșic, lobuli (formațiuni piramidae situate la nivelul ultimelor ramificații ale arborelui bronșic), ramificațiile vaselor pulmonare, limfatice și nervi, toate cuprinse în țesut conjunctiv.

Arborele bronșic. Bronhia principală se împarte în bronhii lobare, în număr de trei pentru plămânul drept și de două pentru plămânul stâng. Bronhiile lobare se divid la rândul lor în bronhii segmentare, care asigură aerația segmentelor bronho-pulmonare, care sunt unitățile anatomice și patologice ale plămânilor. Plămânul drept are zece segmente iar cel stâng nouă segmente. La rândul lor bronhiile segmentare se divid în bronhii lobulare și apoi în bronhiole respiratorii care se termină în alveolele pulmonare.

Alveolele pulmonare au un perete extrem de subțire adaptat schiburilor gazoase, înconjurat de o bogată rețea de capilare cu care formează bariera alveolo-capilară la nivelul căreia schimburile de gaze au loc, dintre alveole și sânge.

Vascularizația plămânului. Plămânul are o dublă vascularizație:

Vascularizația nutritivă este asigurată de arterele bronșice, care aduc la plămân sânge cu oxigen. Ea face parte din marea circulație;

Vascularizația funcțională face parte din mica circulație, este asigurată de trunchiul pulmonar ce are originea în ventriculul drept și aduce la plămân sânge încărcat cu CO2. Arterele pulmonare se divid în ramuri care însoțesc ramificațiile arborelui bronșic până la nivelul alveolelor unde formează rețeaua capilară perialveolară. Aici au loc schimburile gazoase, sângele cedează CO2 și primește O2. De la acest nivel sângele este colectat în rețeaua venoasă și prin venele pulmonare (câte două pentru fiecare plămân) ajunge în atriul stâng.

Pleura. Este formată din două foițe seroase, una care căptușește pereții toracelui – pleura parietală, și alta care acoperă plămânul pătrunzând și în scizuri – pleura viscerală. Între cele două foițe există o cavitate virtuală – cavitatea pleurală – cu o ușoară presiune negativă și o lamă fină de lichid, ce obligă cele două foițe să stea lipite între ele și permite o ușoară alunecare una față de cealaltă.

Mecanica respirației

Schimburile gazoase pulmonare se realizează datorită succesiunii ritmice a două procese: inspirația și expirația până la nivelul alveolelor pulmonare, iar în expirație o parte din aerul alveolar este expulzat la exterior. Acest proces, prin care se face circulația alternativă a aerului între mediul extern și alveolele pulmonare constituie ventilația pulmonară.

Figură. Mecanica respirației

Inspirația este un proces activ care constă în contracția mușchilor inspiratori și are drept rezultat creșterea volumului cutiei toracice și consecutiv o creștere a volumului pulmonar. Creșterea volumului cutiei toracice se realizează ca o consecință a creșterii celor trei diametre: longitudinal, antero-posterior și transversal. Creșterea volumului pulmonar are loc prin pătrunderea aerului atmosferic, datorită presiunii negative existente în plămân, odată cu destinderea acestora (odată cu cutia toracică), inspirația forțată are loc și contracția mușchilor inspiratori accesori ce contribuie la ridicarea suplimentară a coastelor.

Expirația este procesul în sens contrar inspirației prin care are loc revenirea la volumul inițial a cutiei toracice și a plămânului face ca o parte din aerul introdus anterior să fie expulzat. În condiții de repaus expirația este un act pasiv și nu necesită contracția musculaturii respiratorii. În timpul efortului și în anumite condiții patologice expirația devine activă, anumite grupa de mușchi toracici micșorând volumul cutiei toracice. Frecvența mișcărilor respiratorii în stare de rapaus este de 16 rnar. Creșterea volumului cutiei toracice se realizează ca o consecință a creșterii celor trei diametre: longitudinal, antero-posterior și transversal. Creșterea volumului pulmonar are loc prin pătrunderea aerului atmosferic, datorită presiunii negative existente în plămân, odată cu destinderea acestora (odată cu cutia toracică), inspirația forțată are loc și contracția mușchilor inspiratori accesori ce contribuie la ridicarea suplimentară a coastelor.

Expirația este procesul în sens contrar inspirației prin care are loc revenirea la volumul inițial a cutiei toracice și a plămânului face ca o parte din aerul introdus anterior să fie expulzat. În condiții de repaus expirația este un act pasiv și nu necesită contracția musculaturii respiratorii. În timpul efortului și în anumite condiții patologice expirația devine activă, anumite grupa de mușchi toracici micșorând volumul cutiei toracice. Frecvența mișcărilor respiratorii în stare de rapaus este de 16 respirații / minut la bărbat și 18 respirații / minut la femeie. Frecvența și amplitudinea mișcărilor variază în funcție de necesitățile organismului în oxigen.

Volumele și capacitățile pulmonare

Prin inspirația normală se introduce în plămân un volum de 500 ml aer care este eliminat prin expirație, volum curent (VC). Peste volumul curent o inspirație forțată poate introduce încă aproximativ 1500 ml aer în plămân, volum inspirator de rezervă (VIR), iar printr-o expirație forțată care urmează după o expirație obișnuită se mai pot elimina din plămâni aproximativ 1000-1500 ml aer, volum expirator de rezervă (VER).

Figură. Reprezentarea grafică a volumelor și capacităților pulmonare

VC + VIR + VER = CV (capacitatea vitală)

Valoarea CV variază în funcție de vârstă, sex, înălțime și gradul de antrenament. Volumul de aproximativ 1500 ml aer rămas în alveole, care poate fi expulzat din plămâni prin deschiderea toracelui poartă numele de volum rezidual (VR).

CV + VR = CPT (capacitate pulmonară totală)

Debitul ventilator reprezintă capacitatea de aer mobilizată pe minut, în repaus și are valoarea produsului dintre volumul curent și frecvența respiratorie (500 ml x 16 respirații / minut).

Difuziunea și schimbul de gaze la nivelul membranei alveolo – capilare

La nivelul plămânului are loc în permanență un schimb de gaze între aerul din alveole și gazele dizolvate în sângele venos ce ajunge la acest nivel pe calea venelor capilare. În cadrul acestui schimb, oxigenul trece din aerul alveolelor. Schimbul de gaze se face la nivelul membranei alveolo – capilare prin procesul de difuziune. Astfel, în aerul alveolelor presiunea parțială a O2 este mult mai mare (100 mm Hg), deci O2 va trece prin aerul alveolelor în sânge până ce se echilibrează cu presiunea O2 din aerul alveolelor. Dioxidul de carbon va trece din sângele venos, unde se găsește la o presiune de aproximativ 47 mm Hg, în aerul alveolar, unde presiunea este de 40 mm Hg.

Dioxidul de carbon are un coeficient de solubilitate de două ori mai mare comparativ cu cel al oxigenului și o viteză de difuziune de 25 de ori mai crescută.

Oxigenarea sângelui din capilarele pulmonare se numește hematoză pulmonară. Ea este favorizată de suprafața de contact mare, de stratul subțire de sânge și de grosimea minimă a membranei alveolo – capilare.

Transportul gazelor în sânge

Transportul sanguin al O2 se face în proporție de 1% sub formă dizolvată în plasmă și restul sub forma unei combinații labile cu hemoglobina numită oxihemoglobină (HbO2). Datorită Fe bivalent pe care îl conține hemoglobina se combină rapid cu O2, fiecare dintre cei patru atomi de Fe ai grupărilor hemoglobinei putând fixa o moleculă de O2. În repaos, sângele arterial transportă sub formă de oxihemoglobină 97,5% din cantitatea totală de O2. Deși minimă, forma dizolvată este cea mai importantă din punct de vedere funcțional, deoarece se află în schimburi directe cu lichidele interstițiale, și prin acestea, cu celulele.

Transportul sanguin al dioxidului de carbon se face sub formă dizvolvată în plasmă (8%) și sub forma unor combinații chimic labile (bicarbonați, carboxihemoglobină). Atât în plasmă cât și în eritrocite sub influența anhidrazei carbonice, CO2 se hidratează, rezultând H2CO3, care se disociază rapid, echilibrând HCO¯3 care se combină cu K+ în eritrocite și cu Nc + în plasmă sub formă de bircarbonați. Se transportă prin sânge 80% din CO2, din care 10% în eritrocite și 70% în plasmă.

Etapa tisulară. La nivelul capilarelor tisulare, sângele arterial cedează O2 necesar activităților celulare și se încarcă cu CO2 rezultat din metabolismul celular.

Disocierea oxihemoglobinei depinde de mai mulți factori, dintre care cei mai importanți sunt: presiunea parțială a O2 și a CO2, temperatura și pH-ul.

Schimburile de gaze la nivel tisular au loc prin difuziune, ele trecând din țesuturi și invers prin intermediul lichidului. În lichidul interstițial, presiunea oxigenului este de aproximativ de 40 mm Hg, iar în sângele capilar de 97mm Hg, gradientul presional, pH-ul scăzut și creșterea temperaturii favorizând disocierea oxihemoglobinei.

Utilizarea oxigenului de către celule are loc în mitocondriile acestora, în care se desfășoară procese de oxidoreducere complexe, sub acțiunea enzimelor, rezultând dioxid de carbon, apă și energie.

Aportul de O2 spre țesuturi depinde de cantitatea de O2 pătrunsă în organism prin ventilație, eficiența schimbului gazos la nivel pulmonar, aportul sanguin tisular și capacitatea sângelui de transport pentru O2.

Fluxul sanguin tisular depinde la rândul său de vasomotricitatea patului vascular tisular și de debitul cardiac. Cantitatea de O2 din sânge (dizolvat și combinat cu Hb) depinde de PO2 din sângele arterial (PaO2).

Oxigenul pătruns în sânge va fi transportat sub două forme: sub formă solvită (dizolvată) în plasmă (3%) și sub formă combinată cu hemoglobina (97%).

Forma solvită a oxigenului:

Cantitatea dizolvată este direct proporțională cu PO2 conform legii lui Henry. În sângele arterial, corespunzător PO2 de 100 mmHg, cantitatea de O2 solvită este de 0,29 ml/dl, iar în sângele venos corespunzător PO2 de 40 mmHg, cantitatea de O2 solvită este de 0,12 ml/dl.

Deși cantitatea de O2 solvită este foarte redusă, ea este foarte importantă din punct de vedere funcțional, fiind în schimb direct cu lichidul interstițial și, prin acesta, cu celulele.

Forma combinată a oxigenului cu hemoglobină

Funcția de transportator al O2 de către Hb se datorește Fe2+ forma feroasă fiind singura capabilă să fixeze labil O2, prin procesul de oxigenare.

Fixarea oxigenului molecular (O2) are loc pe una din cele 6 valențe coordinative sau covalente ale fierului din hem. Fixarea și respectiv eliberarea O2 pe molecula de Hb, formată din 4 unități, pentru cei 4 atomi de fier ai moleculei are loc succesiv, nu simultan, și poate fi redată în forma:

Hb4 + O2 → Hb4O2 (25%)

Hb4O2 + O2 → Hb4O4 (50%)

Hb4O4 + O2 → Hb4O6 (75%)

Hb4O6 + O2 → Hb4O8 (97%)

Capacitatea de oxigenare a sângelui (CO) reprezintă volumul maxim de O2 ce poate fi fixat de 1 g Hb. S-a constatat că 1 mol Hb poate fixa 4 moli O2, respectiv 1 g Hb pură poate fixa 1,39 ml O2. Corespunzător cantității de 15 g Hb/dl (conținutul mediu de Hb din sânge), capacitatea de oxigenare este de 20,85 ml O2/dl.

Saturația cu oxigen a sângelui (SO2) exprimă raportul între cantitatea de O2 combinată cu hemoglobina (HbO2) și capacitatea de oxigenare a sângelui (CO) și are o valoare de 95-97% în sângele arterial și 75% în sângele venos.

Pentru saturația de 97,5% a Hb în sângele arterial, corespunzător PO2 de 97 mmHg, cantitatea de O2 combinată cu Hb este de 19,5 ml/dl, iar cea solvită este de 0,29 ml/dl.

În sângele venos, pentru saturația de 75% a Hb, corespunzător PO2 de 40 mmHg, cantitatea de O2 combinată cu Hb este de 15,1 ml/dl, iar cea solvită este de 0,12 ml/dl.

Capitolul II. Spirometria

II.1. Tipuri de spirometre

Figură. Spirometru

Spirometrele sunt dispozitive care măsoară cantitatea de aer pe care un subiect o poate inspira sau expira voluntar. Aparatele se bazează pe două sisteme de măsură:

a. măsurarea directă a volumului ventilat

b. măsurarea debitului aerului ventilat

Câteva dintre aceste aparate au fost miniaturizate și costul lor s‐a redus. În acest fel pot fi utilizate ambulatoriu sau, în faza experimentală, pentru monitorizarea la domiciliu efectuată direct de către pacient.

a. Măsurarea directă a volumului ventilat se efectuează cu dispozitive (clopot, piston sau burduf) puse în mișcare de respirația pacientului; variația de poziție a dispozitivului, imprimată de inspirația și expirația pacientului, sunt transformate în variație de volum. Este posibilă conectarea la un computer care integrează semnalul de volum în format digital și permite vizualizarea în timp real a curbelor volum/timp și flux/volum. Spirometrul cu clopot cu apă, cu circuit închis, reprezintă etalonul, termenul de comparație în domeniul măsurătorilor spirometrice.

b. Măsurarea debitului aerului ventilat se realizează cu debitmetre (senzori de flux). Integrând debitul (fluxul) de aer măsurat în fiecare unitate de timp, se poate calcula volumul de aer mobilizat. Senzorii de flux utilizează principii diferite, folosind diverse proprietăți fizice:

Pneumotahograful: măsoară diferența de presiune printr‐o rezistență fixă: variația de presiune între cele două capete ale rezistenței este direct proporțională cu debitul aerului care trece prin rezistență;

Turbina: debitmetrul este constituit dintr‐o turbină bidirecțională și dintr‐un cititor pentru măsurarea întreruperilor razelor infraroșii, determinate de rotația unei palete în interiorul turbinei; perioada impulsurilor este invers proporțională cu fluxul de aer care traversează turbina;

Anemometrul (debitmetrul la cald): funcționează prin răcirea unor filamente calde de către fluxul de aer care trece prin interiorul acestuia, flux care îi modifică impedanța electrică;

Debitmetrul cu ultrasunete: măsoară timpul de trecere a unui fascicul de ultrasunete de la un emitent la un senzor; schimbarea intensității undelor este proporțională cu debitul aerului ventilat.

Variația de presiune, de temperatură, de intensitate etc. caracteristică fiecărui tip de senzor de flux este convertită în semnal electronic și înregistrată.

II.2. Parametri

Dintre volumele și capacitățile pulmonare, prin spirometrie se pot măsura doar volumele care nu au în componență volumul rezidual:

Capacitatea vitală (lentă sau forțată, inspiratorie sau expiratorie); între valorile CV măsurată prin manevre diferite nu trebuie să existe diferențe mai mari de 5%; la pacienții cu obstrucție bronșică, CV forțată < CV lentă și CV expiratorie < CV inspiratorie;

Volumul curent;

Volumele de rezervă, inspirator și expirator;

Capacitatea inspiratorie.

Scăderea volumelor pulmonare caracterizează sindromul restrictiv.

Viteza cu care circulă aerul în bronșii în timpul respirației forțate dă informații esențiale asupra calibrului căilor aeriene: îngustarea acestora (obstrucția bronșică) determină scăderea debitelor ventilatorii, în special în timpul manevrelor forțate.

Din analiza volumului expirat în funcție de timp se obțin mai mulți parametri:

VEMS;

FEV3, FEV6;

FEV 0,5.

Se calculează și debitul aerului expirat în diverse momente ale expirației forțate (debite instantanee sau medii):

PEF (poate fi măsurat și prin instrumente portabile simple, numite peakflowmetre)

FEF25, FEF50, FEF75

FEF25-75

Unii din acești parametri depind foarte mult de gradul de cooperare a pacientului: parametrii obținuți din analiza la volume mari (adică până la eliminarea a 25% din CVF) sunt considerați dependenți de efort (VEMS, PEF și FEF25), în timp ce fluxurile măsurate la volume mai mici (FEF50, FEF75 și FEF25-75) nu depind de cooperarea voluntară; depind, însă, foarte mult de corectitudinea expirației, care trebuie să fie suficient de lungă.

Figură: Curba flux-volum în cazul unui subiect normal

Raportul VEMS/CVF (indicele Tiffeneau) este un parametru foarte sensibil; valoarea lui scăzută asigură diagnosticul obstrucției bronșice. Este esențial în diferențierea afecțiunilor obstructive de cele restrictive: dacă scăderea VEMS se datorează scăderii de volum (de exemplu, în cazul unei rezecții pulmonare), raportul dintre VEMS și CVF va fi normal.

VEMS reprezintă 75-85% din capacitatea vitală (adică se elimină 75-85% din CV în prima secundă a expirului forțat (figura 2), fiind astfel un bun indicator integrat al permeabilității căilor respiratorii, care variază invers proporțional și liniar cu gradul de obstrucție bronșică. Raportul are o ușoară tendință de scădere (naturală) la adolescență și apoi odată cu îmbătrânirea, de aceea este mai scăzut la adulți decât la copii.

Debite asemănătoare celor expiratorii se calculează și pentru ramura inspiratorie a curbei flux/volum:

VIMS

PIF

FIF50

Parametri ventilatori esențiali sunt:

Capacitatea vitală (CV)

VEMS, care este parametrul cel mai reproductibil dintre indicii spirometrici (la măsurători repetate, același subiect obține valori asemănătoare)

VEMS/CVF (indicele Tiffeneau), care diferențiază disfuncția ventilatorie obstructivă de cea restrictivă.

II.3. Caractere tehnice

Instrumentele utilizate în cazul copiilor trebuie concepute astfel încât să asigure măsurarea corectă a fluxurilor și volumelor reduse. Societățile internaționale de boli respiratorii (American Thoracic Society, ATS și European Respiratory Society, ERS) au pus la punct câteva recomandări minimale privind caracteristicile spirometrelor, referitoare la:

Acuratețea măsurătorii volumului și fluxului

Rezistența mică a tubulaturii

Corecția tuturor volumelor în condiții BTPS

Posibilitatea de afișare grafică a curbelor spirometrice în timp real, fundamentală pentru a putea verifica pe loc dacă mișcările ventilatorii se realizează corect

Posibilitatea de tipărire la imprimantă a graficelor și a măsurătorilor, care pot fi accesibile astfel pentru comparații pe termen lung, sau pot fi păstrate în arhivă.

II.4. Indicații

Detectarea prezenței sau absenței disfuncției respiratorii sugerate de anamneză, examenul clinic și alte teste diagnostice (radiografia toracică, dozarea gazelor sanguine);

Evaluarea unei boli pulmonare cunoscute;

Evaluarea în timp a funcției pulmonare;

Evaluarea tratamentului administrat în afecțiuni asociate cu tulburarea funcției pulmonare;

Evaluarea efectelor noxelor profesionale sau de mediu (screeningul indivizilor cu risc de a dezvolta boli pulmonare);

Evaluarea riscului unor intervenții chirurgicale, ce afectează funcția pulmonară;

Evaluarea stării sănătății generale, înaintea începerii programelor ce implică activitate fizică intensă;

Monitorizarea efectelor adverse ale anumitor medicamente asociate cu toxicitate pulmonară.

II.5. Contraindicații

Spirometria este o procedură neinvazivă, sigură pentru majoritatea pacienților. Complicațiile sunt rare și se datorează manevrelor ventilatorii forțate:

Lipotimie, datorită hiperventilației

Sincopă, datorită expirului forțat prelungit

Criză de bronhospasm declanșată de expirul profund, la pacienții cu astm bronșic.

Contraindicații absolute ale spirometriei sunt:

Hemoptizia

Pneumotoraxul

Bolile cardio‐vasculare necontrolate

Intervențiile chirurgicale recente.

II.6. Efectuarea spirometriei

Jumătate dintre copiii de 3-4 ani pot colabora pentru efectuarea corectă a spirometriei.

În cazul copiilor, mediul în care se efectuează spirometria trebuie să fie liniștit și lipsit de elemente care să distragă atenția. Părinții pot să fie prezenți, însă atenția copilului trebuie să fie concentrată asupra persoanei care efectuează testul și care trebuie să aibă experiență în lucrul cu copiii.

Înainte de efectuarea spirometriei se înregistrează datele pacientului:

Înălțimea

Greutatea

Vârsta

Etnia.

Înregistrarea corectă a acestor parametri este esențială, întrucât pe baza lor se calculează valorile spirometrice de referință (prezise, normale) la care se raportează cele măsurate în cazul pacientului.

Este foarte important să i se explice copilului în detaliu cum trebuie efectuată manevra expiratorie. Mișcările ventilatorii necesare înregistrării spirometriei trebuie demonstrate direct copilului, încurajându-l să le efectueze la rândul său și permițând încercări repetate. Este nevoie de încurajare permanentă, pe toată durata manevrelor respiratorii, pentru a fi siguri că ele sunt forțate și complete.

Spirometria se realizează cu pacientul în poziție ortostatică, având capul și trunchiul drept; și poziția șezând este acceptată, dar se înregistrează volume pulmonare mai mici. Nasul trebuie pensat, prin aplicarea unei cleme nazale.

Pentru a putea discuta despre efectuarea propriu-zisă este util să ne raportăm la Clasificarea volumelor pulmonare, care este reprezentată în figura 2:

Figura 1: Reprezentarea volumelor pulmonare. Se observă variația volumelor în timpul unei respirații de repaus (la volum curent) și în timpul inspirației și expirației forțate.

Volumele pulmonare și debitele ventilatorii se pot măsura spirometric folosind tehnici diferite:

Prin manevre respiratorii lente (care înregistrează capacitatea vitală lentă)

Prin manevre respiratorii forțate (care înregistrează capacitatea vitală forțată și debitele ventilatorii): măsurare prin manevre forțate, în inspirație și în expirație (bidirecțional); măsurare doar a expirației forțate (expirogramă forțată).

Mișcările respiratorii descrise mai sus se pot înregistra grafic în coordonate diferite: sub forma unui grafic volum-timp sau a unuia flux-volum:

Graficele volum-timp înregistrează variația volumului ventilat (pe verticală) în funcție de timp (măsurat pe orizontală, vezi figura 6, dar și figura 3 sau figura 5).

Graficele flux-volum înregistrează variația debitului aerului (pe verticală) în funcție de volumul ventilat (pe orizontală) (figura 4). Acest tip de grafic nu poate arăta și timpul; spirometrele calculează volumul expirat în funcție de timp (ex.: VEMS) și îl pot dispune într-un grafic volum-timp, concomitent sau alternativ cu cel flux-volum.

Spirometria lentă: subiectul respiră liniștit prin piesa bucală (volumul curent); după câteva respirații este rugat să inspire lent, cât de mult posibil, până la umplerea completă a plămânilor, apoi să expire lent tot aerul, până la golirea completă a plămânilor.

În acest fel se pot măsura volumele pulmonare în condiții de debit scăzut, la pacienții cu obstrucție bronșică, la care manevrele forțate duc la creșterea presiunii intratoracice și la închiderea precoce a căilor aeriene; volumul de aer mobilizat forțat va fi mult scăzut față de cel mobilizat prin manevre lente.

Spirometria forțată: subiectul respiră liniștit prin piesa bucală (volumul curent); după câteva respirații este rugat să inspire lent, cât de mult posibil, până la umplerea completă a plămânilor, apoi să expire cât mai rapid posibil, până la golirea completă a plămânilor.

Pentru înregistrarea unei inspirații forțate, subiectul trebuie, apoi, să inspire rapid și complet. Înregistrarea grafică va conține o curbă expiratorie forțată și o curbă inspiratorie forțată (buclă flux-volum).

Înregistrarea exclusivă a expirației forțate (expirograma forțată) constă într-o inspirație maximală până la atingerea capacității pulmonare totale (TLC) (în timpul căreia subiectul nu este conectat la aparat), urmată de o expirație maximală rapidă printr-o piesă bucală legată la spirometru, expirație continuată până la atingerea volumului rezidual (RV).

Rezultatele obținute pot fi mai puțin corecte, datorită ezitărilor în momentul prinderii piesei bucale, la sfârșitul inspirației complete. Nu se pot înregistra datele măsurabile în inspirație, obligatorii în cazul pacienților cu obstrucție a căilor respiratorii superioare (stenoză traheală sau laringeală de diverse cauze, disfuncții ale corzilor vocale etc).

II.7. Criterii de calitate

Curbele înregistrate spirometric trebuie să îndeplinească anumite condiții, pentru a fi siguri că parametrii măsurați pot fi interpretați corect. Calitatea se referă la acceptabilitatea curbelor (analiza caracteristicilor morfologice ale curbelor, detalii tehnice) și la reproductibilitatea lor (asemănarea parametrilor înregistrați în curbe diferite).

Curbele spirometrice sunt considerate acceptabile pentru interpretare dacă sunt îndeplinite următoarele criterii:

Efortul expirator este maximal (încă de la debutul expirului): fluxul expirator crește brusc, cu atingerea precoce a valorii maxime (de vârf, PEF); se înscrie grafic o curbă aproape verticală

Reducerea treptată a fluxurilor pe măsură ce expirația continuă: se înregistrează un traseu continuu, fără întreruperi sau incizuri (care se pot datorita tusei, de exemplu).

Durata expirației active de cel puțin două 2-3 secunde la copiii mai mici, iar la copiii mai mari și la adolescenți de cel puțin 6 secunde; efectuarea unei expirații complete este indicată de atingerea unui mic platou la finalul curbei flux-volum (figura 4) sau al curbei volum-timp.

Trebuie obținute cel puțin trei teste care să satisfacă criteriile de acceptabilitate.

Cele mai mari două valori ale capacității vitale forțate (CVF) măsurate pe curbe diferite nu trebuie să difere între ele cu mai mult de 5% sau 100 ml. Aceleași valori se aplică și pentru cele mai mari două valori ale volumului expirat în prima secundă (VEMS) măsurat pe curbe diferite. Această diferență foarte mică între parametri măsurați pe curbe diferite arată că acele curbe sunt reproductibile.

Cea mai bună curbă (dintre cele care îndeplinesc criteriile de acceptabilitate) este cea la care se calculează suma cea mai mare între CVF și VEMS.

Dacă nu se obțin curbe acceptabile și reproductibile, nu se recomandă efectuarea a mai mult de 8 încercări, unul din motive fiind acela că la pacienții astmatici, în urma unor eforturi repetate, se poate manifesta o scădere progresivă a valorilor spirometrice.

II.8. Interpretarea spirometriei

Spirometriile care respectă criteriile de calitate furnizează valori corecte pentru interpretare. Parametrii ventilatori înregistrați spirometric se raportează la valorile considerate normale pentru un copil cu vârsta, sexul, înălțimea și etnia pacientului/pacientei care efectuează spirometria.

Spirometria este considerată normală dacă valorile parametrilor funcționali se încadrează în limitele așteptate pentru un subiect sănătos cu aceleași caracteristici antropometrice. Valorile la limita inferioară a normalului trebuie interpretate cu grijă.

Scăderea parametrilor ventilatori se poate încadra în câteva categorii mari de disfuncții ventilatorii: restrictivă, obstructivă sau mixtă.

Disfuncțiile ventilatorii au drept semn caracteristic reducerea VEMS și a ventilației maxime indirecte, la valori subnormale, redudcere care se poate produce prin două mecanisme diferite:

Disfuncția ventilatorie restrictivă, rezultat al amputării capacității vitale prin pierderea de parenchim respirator funcțional (exereze pulmonare, leziuni tuberculoase, emfizem grav, procese parenchimatoase condensante sau distructive) sau prin limitarea expansiunii pompei toracopulmonare (simfize pleurale și pahipleurite, fibroze pulmonare, stază pulmonară circulatorie, paralizie sau pareze musculare respiratorii etc.)

Disfuncția ventilatorie obstructivă, datorită diminuării calibrului căilor aeriene (astm, bronșite spastice, emfizem obstructiv, bronhobronșiolite cronice etc.) Prezența factorilor obstructivi nu afectează capacitatea vitală (valori +/- normale), dar sporește rezistența la fluxul aerian a căilor respiratorii și, ca urmare, reduce viteza cu care poate fi mobilizată capacitatea vitală.

În disfuncțiile restrictive, curba înregistrată are aspectul de miniatură a curbei normale Capacitatea vitală și VEMS sunt reduse în măsură egală, astfel încât raportul VEMS/CV rămâne normal. La fel ca normalul bolnavul prezentând o tulburare ventilatorie restrictivă, beneficiază de bună permeabilitate a căilor aeriene și, în consecință, poate realiza o modificare rapidă a capacității vitale, exprimată prin profilul nealterat al curbei și prin valoarea înaltă a raportului VEMS/CV.

Figură. Curba flux-volum în cazul unui subiect normal.

Dimpotrivă, în disfuncțiile obstructive capacitatea vitală rămâne normală, dar profilul curbei se schimbă, datorită faptului că obstrucția respiratorie nu permite decât o evacuare lentă a aerului din plămâni. În consecință, VEMS scade la valori subnormale, iar raportul VEMS/CV scade și el la valori patologice.

În sfârșit, disfuncțiile ventilatorii mixte se caracterizează prin prezența concomitentă a amputării CV și a raportului VEMS/CV.

Din cele spuse rezultă că disfuncțiile ventilatorii au drept semn comun amputarea VEMS și a ventilației maxime indirecte, iar ca semne diferențiale: amputarea capacității vitale, caracteristică disfuncțiilor restrictive și scăderea raportului VEMS/CV, caracteristică disfuncțiilor obstructive.

II.9. Spirograful

Spirograful folosește același principiu, dar permite înregistrarea mișcărilor respiratorii.

Volumele si capacitățile pulmonare care formează valorile respiratorii sunt:

Volumul curent (VC=500ml);

Volumul inspirator de rezerve, numit si aer complementar(VIR=in medie 2000 ml);

Volumul expirator de rezervă (VER=1500 ml);

Capacitatea vitală (CV=3600-4000 ml).

Pe langa acestea mai exista volumul rezidual (VR=cca.1500 ml); capacitatea totala(CT); adica suma CV si a VR(CV+VR); capacitatea inspiratorie (CI), adica suma VC+VIR; capacitatea reziduala functionala (CRF), care reprezinta cantitatea de aer care ramane in plaman in timpul respiratiei normale, constand in VER si VR. Aceste constante exprima limitele intre care se desfasoara procesul ventilator; scaderea lor, in special a CV confirma restrictia pulmonara.

Capacitatea vitala. Scaderea cu 20% a valorii ideale este patologica, la scaderea cu 40% apare dispneea. In compozitia sa intra VC,VER,VIR. Desi este un test statistic, cand valoarea ei scade sub 1500 ml, arata o disfunctie ventilatorie restrictiva. Scaderea apare in afectiuni care micsoreaza mobilitatea cutiei toracice (toracoplastii) si in reducerea directa sau indirecta a parenchimului pulmonar (lobectomii, astm bronsic).

Dintre celelalte volume si capacitati, volumul rezidual este extrem de important pentru diagnostic: cresterea in obstructii (stenoze) bronsice , mai ales cand obstacolul intereseaza branhiile.

Este crescut si in emfizemul pulmonar.

Debitele ventilatorii si testele de dinamica ventilatorie exploreaza modalitatea in care sunt utilizate volumele si capacitatile pulmonare in timp. Astfel:

Volumul respirator sau debitul ventilator de repaus (DVR) reprezinta cantitatea de aer ventilat de plămân intr-un minut in conditie de respiratie linistita. DVR este de 6-8 l/minut (16×500) rezultand din inmultirea numarului respiratiilor pe minut cu CV;

Debitul respirator maxim (DRM) reprezinta volumul maxim de aer care poate fi respirat intr-un minut. Este foarte important pentru aprecierea functiei respiratorii. Se calculeaza dupa formula VEMS x 30.

Volumul respirator maxim pe secunda (VEMS) reprezinta testul de baza al ventilatiei si arata gradul de permeabilitate bronsica si elasticitatea alveolara, deci disfunctiile obstructive, spastice sau organice.

Debitul respirator maxim DRM este una dintre cele mai valoroase probe ale functiei pulmonare. Normal, variaza intre 100-140 l/minut, la barbati 80-100 l/minut la femei. Marcheaza limita superioara a posibilitatilor vebntilatorii si este functie de frecventa si amplitudine. Frecventa optima este de 80-90 l/minut. Reducerea DRM poate fi determinata fie de reducerea CV, fie de scaderea VEMS-ului.

VEMS are valoarea normala de peste 70% din CV. Scaderea sub aceasta limita exprima o disfunctie distructiva, provocata fie de o permeabilitate bronsica alterata, fie de o elasticitatea pulmonara reduse.

Spirograful cu clopot și posibilități de "condiționare" a aerului este cel mai frecvent utilizat. El este adecvat investigațiilor cu durată variabilă, de la câteva minute, la mai multe ore.

Spiragraful de tip Eutest măsoară capacitatea vitală în expirație forțată. Traseul înregistrat cu ajutorul spirografului cu clopot este o spirogramă completă (ambele faze ventilatorii: inspirație și expirație) cel înregistrat cu spirograful de tip Eutest nu este decât o expirogramă forțată.

Tehnica înregistrării:

Condiții prealabile: înainte de înregistrare, subiectul nu are voie să fumeze cel puțin o oră și trebuie să se afle în repaus cel puțin 15 minute (ideal). Măsurătorile nu se fac imediat după mese. Îmbrăcămintea pacientului trebuie să fie lejeră pentru a permite mișcări respiratorii ample. Protezele dentare nu se îndepărtează decât în condiții excepționale, ele având rolul de a asigura suportul buzelor, al obrajiolor și de a preveni pierderile de aer pe la colțurile gurii.

Pregătirea înregistrării. Manevra este descrisă atent de tehnician, cu accent pe necesitatea efortului respirator maxim (inspirator și expirator), fără limită de timp și pe evitarea pierderilor de aer la nivelul piesei bucale; eventual, în prealabil, se fac 2 încercări de probă la subiecții neexperimentați. Se preferă înregistrările în picioare, eventual șezând, cu trunchiul la 9o grade (nu aplecat pe spate). Se evită aplecarea trunchiului înaine, mai ales în expir, pentru a nu se introduce salivă în aparat. Alte poziții sunt obligatoriu menționate. CV și subdiviziunile ei scad în clinostatism, la persoane de vârstă mijlocie, CV este în medie cu 7o ml. mai mică în poziția șezând decât în picioare. Se adaptează piesa bucală la înălțimea subiectului, pentru a evita flexia gâtului ce poate genera compresia traheei. Piesa bucală este plasată între dinți și susținută cu buzele. Nasul se pansează cu ajutorul cu ajutorul unei pense nazale, astfel încât subiectul să respire numai pe gură.

Se lasă pacientul să se acomodeze cu spirograful și cu respirația pe gură (robinetul cu 2 căi al spirografului fiind în comunicare cu exteriorul, iar pacientul respiră de câteva ori în cameră).

Înregistrarea. Cu ajutorul robinetului cu 2 căi se stabilește comunicarea cu aparatul. Subiectul respiră în spirograf. Kimograful se rotește cu viteza de 3 cm.țmin. Se înregistrează inițial câteva mișcări ventilatorii de repaus (VT); Acuratețea înregistrării CV și a subdiviziunilor acesteia depinde de determinarea poziției expiratorii de repaus Aceasta se obține dacă cel puțin 3 înregistrăi succesive ale VT nu diferă între ele cu mai mult de 1oo ml. CV este cea mai frecvent înregistrată.

Manevra se efectuează lent, fără limită de timp, condiția esențială fiind ca expirația și inspirația să fie maxime, complete. Se notează momentul zilei în care se face măsurătoarea (variațiile diurne sunt maedicația administrată în prealabil, complianța subiectului, eventuale reacții neprevăzute (ex. tusea). Pentru a putea compara rezultatele obținute la același subiect în momente diferite este bine ca examenul să fie efectuat în condiții similare, cu același aparat și cu același tehnician. La final se controlează înregistrarea din punct de vedere tehnic (Criteriile de validitate).

Pe expirograma forțată la spirograful de tip Eutest se măsoară capacitatea vitală forțată (CVF).În înregistrarea CVF se pune accent nu numai pe manevra completă, precum la CV lentă, ci și pe viteza de expulzie a aerului. Durata execuției este însă mai puțin importantă în comparație cu rezoluția și acuratețea înregistrării.

De aceea se cere ca efortul respirator să fie susținut până când expirația este completă (timpul de expulzie să fie de cel puțin 6 secunde); se acordă astfel timp suficient golirii plămânului de aer mai ales la volume pulmonare mici.

Tehnica de înregistrare a CVF trebuie să fie standardizată: între inspirația la CPT și expirația forțată există o tranziție ușoară marcată de o pauză de până la 2 secunde (plafon fără modificare de volum), la sau aproape de CPT; începutul testului să fie abrupt și fără ezitări.

La subiecții normali inspirația profundă poate avea efect bronhodilatator. La astmatici, spre deosebire de obstructivii cronici, s-au raportat atât efecte bronhodilatatoare cât și bronhoconstrictoare (după bronhoconstricție se pare că survine un răspuns bronhodilatator).

Înregistrarea CVF este dependentă de efort. În cursul ei se realizează o compresie a aerului alveolar. De aceea, volumul de aer eliminat în expirația forțată este mai mic decât cel prin manevre respiratorii lente. Diferența dinre CVF și CV lentă este nesemnificativă la subiecții normali, dar devine importantă la obstructivi.

În cazul marilor dispneici se poate încerca înregistrarea CVF cu un efort expirator submaximal. Această metodă se recomandă excepțional, deoarece acest tip de expirație se reproduce rareori exact. Este recomandabil ca rezultatul CVF să se bazeze pe minim trei încercări executate corect, cu efort expirator maxim. În cazul persoanelor vârstnice, CVF (și alți parametri funcționali înregistrați prin expirație maximă și forțată) poate fi subestimată, deoarece, în general, nu se realizează presiunea intratoracică necesară manevrei.

Măsurarea CV: se determină pe verticală înălțimea maximă (în cm.) a traseului obținut în cursul manevrei inspirație-expirație completă și se transformă în volum înmulțind cu factorul de conversie al spirografului (ex: 1 cm. = o,3 l). CV se exprimă în litri, corectată BTPS (body teperature and pressure saturated with water vapor) respectiv la temperatura corpului uman și la presiunea barometrică (PB) diminuată cu presiunea parțială a vaporilor de apă de la temperatura corpului (temperatura este de obicei 37 grade Celsius, dar în perioada de febră sau hipotermie, ea se modifică considerabil). Corecția BTPS este necesară deoarece valoarea CV măsurată pe spirogramă reprezintă volumul de aer la temperatura spirografului (ATPS), diferită de cea din plămâni.

Valoarea CV luată în considerare este cea mai mare din 3 înregistrări satisfăcătoare din punt de vedere tehnic; ea nu trebuie să varieze cu mai mult de 5% (sau o,1 l) față de valoarea imediat inferioară. Astfel măsurătorile sunt reproductibile. Dacă reproductibilitatea înregistrărilor nu este obținută din 8 încercări, se alege CV cea mai mare și se face specificarea că măsurătorile nu sunt reproductibile.

La unii subiecți, mai ales la cei obstructivi, există posibilitatea ca manevra de înregistrare a CV lentă să inducă bronhoconstricție, astfel încât CV ulterior măsurate sunt mai mici. Această tendință se consemnează și se ia în considerare valoarea cea mai mare a CV.

O scădere a CV cu mai mult de 3o% față de valoarea standard determină o capacitate vitală patologică. Scăderea CV exprimă limitarea posibilității de creștere a expansiunii toracice, pulmonare sau a ambelor, deci imposibilitatea creșterii ventilației. Scăderea CV caracterizează sindromul restrictiv care apare în următoare afecțiuni: afectare cerebrală prin traumatism cranian sau diferite intoxicații care suprimă parțial comanda ventilatorie, afectarea mușchilor toracici, rigiditatea toracică produsă de cifoscolioze, spondiloze, procese pleurale, pleurezii, fibroză pleurală, procese abdominale care limitează mișcarea diafragmului, scăderea elasticității pulmonare în fibroza pulmonară, pneumonii și în cazul suprimării de țesut pulmonar.

Scăderea CV caracterizează sindromul restrictiv care apare în următoare afecțiuni: afectare cerebrală prin traumatism cranian sau diferite intoxicații care suprimă parțial comanda ventilatorie, afectarea mușchilor toracici, rigiditatea toracică produsă de cifo-scolioze, spondiloze, procese pleurale, pleurezii, fibroză pleurală, procese abdominale care limitează mișcarea diafragmului, scăderea elasticității pulmonare în fibroza pulmonară, pneumonii și în cazul suprimării de țesut pulmonar.

II.10. Analiza gazelor respiratorii

Presiunea parțială a CO2 (PCO2 )

Se determina presiunea exercitata de CO2 dizolvat in sânge, valoare proporțională cu PCO2 din aerul alveolar. Parametrul evaluează eficienta ventilației alveolare si este actualmente acceptata ca fiind cea mai fiziologica determinare a gazelor sanguine.

Valori normale: PaCO2 (sânge arterial) = 35 – 45 torr

PvCO2 (sânge venos) = 41- 51 torr

Utilitate clinica: Se utilizeaza ca test de rutina pentru: detectarea anomaliilor respiratorii; determinarea reactiei alcaline/acide a sângelui. Pentru a menține CO2 sanguin in limite normale, frecventa si profunzimea respiratiei se modifica automat cu modificarile metabolice.

Creșterea PCO2 este asociata cu hipoventilatia, scăderea – cu hiperventilatia.

a) cauze de scădere a PCO2 :

Hipoxia;

Nervozitate;

Anxietate;

Embolie pulmonara;

Sarcina;

Durere.

b) cauze de creștere a PCO2 :

Afecțiuni pulmonare obstructive: bronșita cronica, emfizem pulmonar;

Depresia centrului respirator: traumatisme cerebrale, anestezia;

Alte cauze rare de hipoventilatie (sdr. Pickwick).

Reducerea PCO2 scade reabsorbția renala a bicarbonatului prin efectul pe concentrația plasmatica a acestuia. Pentru fiecare 1 mEq/l de scădere a HCO3 , PCO 2 cade cu 1 – 1, 3 mmHg.

Conținutul in CO2 (CO2 total, TCO2)

Testul realizeaza o evaluare generala a reactiei alcaline / acide a sângelui arterial, venos sau capilar, determinind CO2 existent sub urmatoarele forme: CO2 solvit in plasma; H2CO3 total; radical HCO3 ; carbaminohemoglobina (CO2 Hb).

In plasma normala, peste 95 % din CO2 total se afla sub forma de bicarbonat (HCO3), a carui concentratie este reglata de rinichi. Restul de 5% CO2 este reprezentat de CO2 dizolvat si de acidul carbonic (H2CO3).

Bioxidul de carbon dizolvat, a carui concentratie este reglata de plamini, contribuie cu putin la continutul total de CO2 . Radicalul bicarbonat din spatiul interstitial exista mai intii ca CO2, apoi ca acid carbonic, dupa care o mare parte este transformat in NaHCO3 prin mecanisme- tampon plasmatice si eritrocitare.

Formula de calcul:

CO2 total = HCO3 – + 0, 03 x PCO2

Valori normale : 23 – 30 mmol / L

Utilitate clinica:

a) Conținut crescut de CO2 se intilneste in: vărsături severe; emfizem; hiperaldosteronism; utilizare a diureticelor mercuriale.

b) Conținut scăzut de CO2 apare in: diareee severa; inaniție; insuficienta renala acuta; intoxicație cu salicilati; acidoza diabetica; terapia cu diuretice clortiazidice.

Presiunea parțială a oxigenului (PO2)

Testul determina presiunea exercitata de O2 solvit in plasma. Oxigenul este transportat in sânge sub doua forme: dizolvat si in combinație cu hemoglobina. Majoritatea oxigenului arterial este transportat de catre hemoglobina. Difuzia sa la nivelul membranei alveolare este realizata pe baza gradientului de presiune partiala alveolo- sanguina.

PO2 reflecta cantitatea de oxigen care trece din alveola pulmonara in sânge si este direct influentata de cantitatea de oxigen inhalat.

Valori normale: PaO2 = minim 80 torr PvO2 = 30 – 40 torr .

Utilitate clinica:

PO2 evalueaza eficienta pulmonului in oxigenarea sângelui si este utilizat pentru a confirma eficienta utilizarii oxigenoterapiei. Indica severitatea afectării pulmonare in ceea ce priveste difuzia oxigenului alveolar.

a) Valori crescute se asociază cu: policitemie; procent de O 2 crescut in aerul inspirat;

b) Valori scăzute apar in: respirație in atmosfera rarefiata; anemie; decompensare cardiaca; sunt intracardiac; afecțiuni restrictive sau obstructive cronice; afecțiuni neuromusculare cu hipoventilatie.

c) Presiune parțială O2 scăzută cu flux arterial normal/scazut: infiltrat interstițial; edem pulmonar; embolie pulmonara; circulație extracorporeală post-operatorie.

Saturația in oxigen (SO2)

Testul determina raportul procentual dintre conținutul actual in O2 al hemoglobinei si capacitatea maxima de transport a hemoglobinei. SO2 este o măsură a relației dintre O2 si hemoglobina si nu indica conținutul in O2 al sângelui arterial. Determinări combinate ale SO2, , PO2 si hemoglobinei vor evalua cantitatea de O2 disponibil pentru țesuturi (oxigenarea tisulara). Cantitatea maxima de O 2 care se poate lega de Hb este denumit capacitate de O2.

Oximetria este o tehnica non-invaziva prin care se realizează in mod curent monitorizarea SO2 . Avantaje suplimentare ale tehnicii: simplitatea; echipamentul nu necesita calibrare.

Se utilizează doua metode:

a) proba de sânge arterial se introduce in oximetru (spectrofotometru pentru oxigen) si se face o determinare directa;

b) saturația in oxigen este determinata prin calcul din conținutul in oxigen si capacitatea de fixare a oxigenului:

saturația (%) = 100 x O2 (in volume %) / capacitatea de oxigenare ( in volume )

saturația = vol de O2 real combinat cu Hb / vol. de O2 care ar putea fi combinat cu Hb

Valori normale: SaO2 = minim 95 %; SvO 2 = 75 %.

Puls-oximetria utilizează un traductor plasat pe falanga distala/ lobul urechii, care va urmări saturația in oxigen a sângelui arterial. Limitele metodei:

Măsoară doar procentajul de oxigen transportat de hemonglobina, nu întreaga cantitate de oxigen disponibil pentru tesuturi;

Multipli factori interfera cu precizia determinării: deplasarea extremitatii; modificari locale ale fluxului sanguin; scăderea hemoglobinei (anemie) sau prezenta de hemoglobine anormale (carboxihemoglobina, methemoglobina).

Conținutul in oxigen

Termenul definește cantitatea actuala de O2 din sânge, mai mica decât capacitatea maxima de transport sanguin.

Peste 98 % din cantitatea de O2 este transportat in combinație chimica cu Hb: 1 g Hb poate transporta (cupla) 1,34 ml O2 , in timp ce 100 ml de plasma sanguina pot transporta doar 0, 3 ml O2 dizolvat. Conținutul in oxigen se obține prin formula matematica: O2 = (SaO2 x Hb x 1, 34) + (PaO2 x 0, 03).

Valori normale: sânge arterial = 15 – 22 vol %; sânge venos = 11 – 16 vol % (vol % = ml/100 ml sânge)

Utilitate clinica :

Scăderea conținutului in O2 se asociază cu creșterea conținutului in CO2 si se întâlnește in:

Afecțiuni pulmonare cronice obstructive (BPOC) sau restrictive (cifoscolioza);

Complicații postoperatorii respiratorii;

Disfuncții neuromusculare;

Hipoventilația din obezitate.

Gradientul alveolo-arterial al O2 (A-aDO2)

Testul dă o valoare aproximativă a O2 în alveole și sânge arterial. Rezultatele permit să identificăm cauza unei hipoxemii/șunt intrapulmonar: alveole ventilate dar neperfuzate; alveole neventilate dar perfuzate; colaps simultan alveolo-capilar.

Formula de calcul:

A- aDO2 = PAO2 – PaO2

PAO2 = (BP – 47) FIO2 – PaCO2 x 1, 25 ,

unde BP = presiune atmosferică; 47 = presiunea vaporilor de apă; FIO2 = concentrația parțială a O2 inspirat (21 pentru aerul obișnuit); PaCO2 = presiune partiala a CO2 ; 1, 25 = factor de conversie pentru citul respirator; A = alveolar; a = arterial; D = diferenta.

Valori normale: maxim 9 torr pentru respirație in aer obișnuit (camera).

Utilitate clinică:

a) Valori crescute pot apare în:

Obstrucție cu dopuri de mucus;

Bronhospasm;

Colaps al căilor aeriene (astm, bronșita, emfizem).

b) Hipoxemia (A- aDO2 crescuta) mai poate apare în:

Defect septal atrial;

Pneumotorax, atelectazie, embolism, edem pulmonar

II.11. Spirometrul electronic

Spirometrul electronic măsoară parametrii specifici aparatului respirator uman, pe baza calcularii debitelor de aer cu un traductor de presiune diferentială. Semnalul de la iesirea traductorului, amplificat, se aplica unui integrator digital.

Figură. Aparatul Spirotest

Aparatul SPIROTEST măsoară 14 parametrii fiziologici prin programe implementate hardware. În regim de lucru, blocul SPIR selecteaza parametrul ce va fi calculat, iar etajul SAP alege programul de investigatie. Semnalul de la traductorul de debit este amplificat în amplificatorul A si redresat în blocul R.

Tensiunea rezultată este convertită în semnal numeric de catre CTF și aplicata integratorului BIN. Daca se măsoară un volum, la SAP se aplică doar semnalele generate de BIN si SPIR. Dacă se determină debitul de vârf, la blocul SAP se aplică și semnalul de la BDM și valoarea maximă a debitului convertită numeric de către CAN. Blocul de calcul, BC, este necesar pentru determinarea debitului inspirat/expirat la 50% din capacitatea vitală forțată. CAN este util când aparatul se cuplează cu un osciloscop cu memorie (DSP) sau cu un inscriptor grafic X-Y (PLT). Afisarea rezultatelor este realizata cu afisajul numeric (AN).

O varianta perfectionată a spirometrului descris anterior este aparatul pentru măsurarea și controlul respirației, THETASPIR. Traductorul și modulul de achiziție sunt comune cu cele ale aparatului SPIROTEST. Interfața numerică (IN) permite cuplarea cu un microsistem de calcul, care permite reducerea duratei investigației și creșterea numărului de parametri analizati (toti cei 62 specifici sistemului respirator).

Figură. Aparat pentru controlul respirației

Sunt posibile reprezentari grafice ale debitului si volumelor, spirograme, calculul valorilor teoretice (prescrise), corectii, memorarea si arhivarea datelor, calcule statistice etc. Achizitia se face în timp real iar spirograma este afisata pe ecranul microcalculatorului. Programul general de calcul are trei niveluri: 1 – protocolul de achizitie a datelor; 2 – calibrarea aparatului si masurarea celor 62 de parametri; 3 – dialogul cu perifericele.

Capitolul III. Analiza gazelor sanguine

III.1. Determinarea transcutanată a presiunii oxigenului

Determinarea presiunii parțiale a oxigenului din sânge oferă informații despre descompunerea enzimatică a combinațiilor oxigenului cu diferite substraturi, prin care energia solară este folosită de celulele organismelor. Practic se calculează presiunea parțială a O2 în țesuturile nervoase, musculare ș.a., curba de disociere a oxihemoglobinei, consumul tisular de O2 pe baza diferenței arterio-venoase și se studiază echilibrul acido-bazic.

Un oximonitor transcutanat determină în mod neinvaziv presiunea parțială a oxigenului (pO2) la suprafața pielii folosind un traductor special termostatat (tip Clark). Monitorizarea pO2 transcutane arată legătura cu pO2 arterial, ambele indicând funcționarea aparatului respirator și circulator, anume difuzia prin membrana alveocapilară, procentajul hemoglobinei sanguine sau o serie de tulburări circulatorii.

Principiul aparatului are la bază constatarea ca pO2 transcutan se apropie, în anumite condiții, de valoarea pO2 arterial. Dacă în condiții normale de temperatură (37°C) difuzia O2 din capilare spre exterior este foarte redusă (< 7 mmHg), provocând o hipertermie (43-45°C) în locul aplicării traductorului, O2 difuzează prin piele mult mai bine și devine accesibil măsurarii.

Blocul de comutatoare (BC) realizeaza selectarea manuala a unitatii de masura a presiunii partiale de oxigen. Blocul comparator (C) compara tensiunea de la iesirea amplificatorului cu ajutorul unor rezistoare reglabile de pe panoul frontal al aparatului. Pentru termostatarea traductorului se utilizeaza ca senzor de temperatura termistorul (TE) iar ca element de incalzire o dioda ZENER. Puterea de incalzire a traductorului (P) si temperatura masurata pot fi afisate numeric cu ajutorul convertorului analog numeric si a blocului de afisaj.

Traductorul de oxigen este o celula electro-chimica functionand pe principiul analizei amperometrice ca varianta a polarografiei; se compune din anodul de argint, catod de platina cu diametrul de 20 micrometrii si un electrolit continand KOH si KCl in solutie apoasa dispus in camera de electrolit. Asigurarea membranei de difuzie de corpul traductorului se realizeaza prin inelul de cauciuc iar montarea si demontarea membranei de difuzie se efectueaza cu ajutorul unui dispozitiv special. Tipul si grosimea membranei influenteaza atat timpul de raspuns al traductorului cat si acuratetea masurarii datorita consumului propriu de oxigen al traductorului.

Figură. Schema bloc a unui oximonitor transcutanat

III.2. Monitor de respirație

Monitorizarea frecvenței respiratorii, ale cărei limite de alarmare superioară și inferioară pot fi stabilite de utilizator, este foarte utilă mai ales în secțiile de chirurgie și de noi născuți.

Semnalul produs de traductorul capacitiv este amplificat de amplificatorul de c.a. (A), care poate decela semnalul util de impulsurile Aparate pentru monitorizare și pentru laborator clinic ce provin din mișcarea pacientului, tuse etc. Un detector de vârf transformă semnalul analogic în impulsuri tip “respirație”, care sunt transmise prin optocuplorul OC2 catre unitatea centrala de prelucrare, UC.

Impulsurile parazite, tip “agitatie”, au aceeasi destinatie, via OC3. Optocuplorul OC1 reda aproximativ pneumograma subiectului investigat. UC monitorizeaza un timp prestabilit (de exemplu 1 min.) toate semnalele, dupa care afiseaza valorile de interes (medie, maxima, minima etc.). Aceeasi UC compara numarul de impulsuri de respiratie si timpul de apnee cu cele prestabilite si la nevoie declanseaza alarma optica si apoi pe cea acustica.

Traductorul, de tip capacitiv, este montat sub pacient. Valoarea instantanee a capacitatii traductorului, care depinde de pozitia centrului de greutate al corpului sau într-un ciclu de respiratie, este data de formula:

C =C0 + CS + CR sin ωRt,

În care ωR este pulsatia respiratiei, C0 este capacitatea traductorului netensionat, CS – modificarea capacitatii datorata greutatii pacientului iar CR – amplitudinea variatiei capacitatii datorata respiratiei. Traductorul poate fi dublat si de unul de tip rezistiv, realizat cu un termistor care sesizeaza variatiile de temperatura ale aerului inspirat / expirat.

Monitorul de respirație este un aparat electronic destinat supravegherii continue a respiratiei. Parametrul fiziologic controlat de aparat este frcventa respiratorie, ale carei limite superioara si inferioara, de alarma, pot fi stabilite din exterior de catre utilizator; in cazul depasirii acestor limite aparatul furnizeaza un semnal de alarma dupa o intarziere programabila de catre utilizator.

Semnalul furnizat de traductorul (TR) este amplificat de amplificatorul A unde se mai face un minim de prelucrare a semnalului pentru a sesiza impulsurile mult mai mari ca amplitudine decat cele determinate de miscarile respiratorii provocate de miscarea pacientului, tuse. Un detector de varf transforma semnalul analogic in impulsuri logice care vor fi transmise impreuna cu semnalul „agitatie” prin intermediul optocuploarelor (OC2 respectri OC3) spre unitatea centrala (UC); aceasta controleaza impulsurile timp de un minut, dupa care le afiseaza pe sistemul de afisaj (AS).

Totodata UC compara numarul de impulsuri cu rata maxima sau minima prescrisa de utilizator, se compara timpul scurs de la ultimul impuls de respiratie cu timpul de apnee si daca este cazul se declanseaza alarma optica si acustica (AL). Semnalul electric furnizat de traductor este amplificat si transformat in impulsuri dreptunghiulare.

Aceste impulsuri sunt numarate pe intervalul de 1 minut si apoi afisate. Alte caracteristice tehnice ale monitorului de respiratie sunt: domeniul frecventei respiratorii: 0-199 resp/min; valori programabile: limita superioara a frecventei respiratorii: 0-199 resp/min; limita inferioara a frecventei respiratorii: 0-199 resp/min; timp de asteptare la declansarea alarmei de apnee :0-199 s viteza de crestere/scadere la programare: aprox.10/s (cu exceptia primilor 5 pasi la care viteza este de 1/s) alarma optica si acustica, distincte pentru: depasirea limitelor fixate pentru frecventa respiratorie, instalarea situatiei de apnee si instalarea situatiei de agitatie a pacientului, alimentarea de la reteaua de curent alternativ: 220V 50Hz; putere consumata: 30 V.

Figură. Schema bloc a unui monitor de respirație

III.3. Monitor de pat asistat de microprocesor

În sectiile de anestezie si terapie intensiva (ATI) monitorizarea pacientilor este o activitate primordiala. Functie de specificul clinicii, echipamentele de monitorizare pot urmari, în afara parametrilor uzuali (ECG, ritmurile cardiac si respirator, presiunea, temperatura), si o serie de parametri specifici, cum sunt pO2, pCO2, EEG s.a.

Echipamentele de monitorizare includ doua tipuri de aparate: monitoarele de pat si centrala de supraveghere. Monitoarele de pat achizitioneaza si prelucreaza semnalele electrofiziologice de la fiecare pacient în parte, iar centrala cumuleaza datele de la monitoarele pe care le serveste si permite observarea simultana a pacientilor întregii sectii. În plus, calculatorul din componenta centralei permite calcule statistice si de predictie asupra starii bolnavilor, pe diferite perioade de timp.

Monitorul de pat contine o parte flotanta si una neflotanta. Ansamblul etajelor flotante cuprinde:

Amplificatorul ECG;

Amplificatorul de semnal respirator;

Canalul de presiune, care contine un traductor tensiometric, amplificatorul tensiunii de dezechilibru a traductorului, un detector sensibil la faza si un amplificator final;

Canalul de temperatura, care cuprinde surse de curent pentru alimentarea traductoarelor rezistive cu termistor, un multiplexor analogic si un amplificator de curent continuu;

Multiplexorul analogic, care selecteaza marimea ce va fi convertita, o memoreaza analogic si asigura frecventele de esantionare pentru semnalul ECG (400 Hz) si pentru ceilalti parametri (100 Hz);

Convertorul A/D pe 10 biti, un circuit specializat.

Aparate pentru moniorizare si pentru laborator clinic:

Convertorul paralel – serie transforma informatia din structura paralel în una seriala în vederea transmisiei spre sistemul de calcul;

Blocul de control este o masina asincrona care produce comenzile pentru MUX analogic si pentru convertorul paralel-serie;

Alimentatorul partii flotante, un generator de impulsuri cu transformator pe iesire, al carui secundar se afla în partea flotanta.

Partea neflotanta contine un sistem biprocesor “master / slave”, precum si interfete standard (tastatura, afisaj).

Sistemul “master” are urmatoarele functii: preia datele referitoare la biosemnale din memoria sistemului “slave”, gestioneaza interfata cu tastatura de comanda, produce semnalele de deflexie X, Y, Z pentru afisare pe osciloscop, ordoneaza prioritatile (citire tastatura, calcul ritm cardiac, calcul ritm respirator, afisare semnale analogice, afisare tabele de date) si asigura interfatarea seriala cu un microcalculator. Sistemul “master” contine, în varianta standard, o unitate centrala, o memorie EPROM pentru programe, o memorie RAM (memorie operativa si pentru afisarea celor trei semnale), circuite de decodificare, de interfatare, controlorul de întreruperi si de sistem, blocul generarii bazelor de timp si afisarii datelor, toate pilotate de un generator de ceas.

Sistemul “slave” achizitioneaza datele, reconstruieste semnalele analogice ECG si respirator pentru monitorul TV, liniarizeaza caracteristica termistorului-traductor de temperatura si încarca memoria de lucru a blocului de transmisie pentru afisare prin standard TV.

Circuitele fizice sunt similare sistemului “master”. În plus, el mai contine convertorul serie-paralel si doua porturi I/E: portul 1 preia datele si le transfera în memoria de lucru; portul 2 – de iesire – transfera datele spre convertorul D/A si, cu semnalele de control, actioneaza comutatorul analogic care separa semnalul ECG de cel respirator. La iesirile circuitelor de esantionare/memorare (S&H) se obtin cele doua unde anterioare.

Blocul de transmisie, optional cu interfata seriala RS 232C, asigura codificarea TV a informatiei. Un calculator extern transmite un semnal complex de sincronizare (pe linii, cadre si de sincronizare). Datele sunt intercalate între impulsurile de sincronizare, permitându-se astfel cuplarea prin înseriere a opt monitoare de pat care îsi afiseaza datele în zone rezervate pe ecran. Pot fi transmise astfel patru derivatii ECG, semnalul respirator, de presiune si patru temperaturi.

III.4. Hemoglobinometrul electronic

Figură. Hemoglobina

Hemoglobina este o hemoproteina, cu masa moleculara de 64500 D, la limita superioara a capacitatii de filtrare a membrane glomerulare renale (ceea ce inseamna ca hemoglobin libera in plasma se filtreaza la nivelul nefronilor si trece in urina)

Este o proteina tetramerica, alcatuita din:

Globina: este formata din 4 lanturi de aminoacizi aranjati intr-o structura aproape sferica, aceasta reprezentand 90% din hemoglobina

Hem (feroprotoporfirina): alcatuit din fier bivalent Fe2+ si un inel tetrapirolic, protoporfirina IX

Lanturile de aminoacizi sunt de mai multe tipuri:α,β,γ,λ,ε,δ.Sinteza lor se realizeaza sub controlul genelor specifice din AND-ul aflat aflat in nucleul celulelor care sintetizeaza hemoglobina. Genele care asigura sinteza lanturilor α sunt situate pe cromozomul 16, iar cele care controleaza sinteza lanturilor β sunt situate pe cromozomul 11 si sunt active toata viata. Genele care codifica informatia necesara sintezei celorlalte tipuri de lanturi de globina sunt situate tot pe cromozomul 11, dar sunt active doar in scurte perioade ale dezvoltarii embrio-fetale.

In functie de lanturile continute, hemoglobina poate fi:

Hb Gower I=4ε; este prezenta in primele 25-30 de zile ale vietii embrionare;

Hb Gower II=2α,2ε; este prezenta in primele 3 luni ale vietii embrionare;

Hb Portland I=4λ; se gaseste in cantitati foarte mici la embrioni;

Hb F (fetala)=2α,2γ; apare in primele luni de viata intrauterine, coexistand cu Hb Gower II, iar in lunile 3-6 este forma majoritara de Hb. Dupa nastere scade rapid si la varsta de un an nu reprezinta decat 0.5-1% din Hb totala. La adult raman urme de Hb fetala.

Hb A=2α,2β; începe să se sintetizeze din săptămâna a 7a-a9a a vietii embrionare si inlocuieste rapid Hb F dupa naștere.

Hemoglobinometru electronic determină procentul de hemoglobină din probele de sânge prin măsurare fotometrică. El măsoară transmitranta T pe scara liniară, procentuală a aparatului iar densitatea optică A pe scara logaritmică a aceluiași aparat.

Figură. Hemoglobinometru

Secundarul transformatorului de alimentare compus din 2 sectiuni separate furnizeaza tensiunea pentru stabilizatorul de tensiune al becului si pentru alimentarea circuitului de masurare. Circuitul de masurare contine celula fotovoltaica (CF) care genereaza un semnal electric proportional cu fluxul luminos pe care il primeste de la becul B prin intermediul eprubetei M ce contine solutia la care se masoara concentratia.

Figură. Schema bloc a homoglobinometrului electronic: ST-stabilizator de tensiune; B-bec 12V / 0.2A F-filtru optic; M-eprubeta cu proba a carei concentratie se masoara (proba de sange); CF-Celula fotovoltaica; AD-amplificator operational; I-instrumentup pentru afisarearezultatelor; P1 potentiometru pentru reglajul deb 0%; P2-potentiometru pentru reglajul de 100%.

Semnalul este amplificat de catre amplificatorul operational (AD), iar la iesirea amplificatorului se obtine un curent ce se masoara cu instrumentul I; acest instrument are doua scale de masurare: pentru transmitanta T care este o scala liniara si pentru densitatea optica A reprezentata printr-o variatie logaritmica. Amplificatorul circuitului de masurare este realizat cu circuitul integrat ROB 101.

Pe intrarea inversoare este aplicat semnalul de la celula fotovoltaica iar pe intrarea neinversoare se aplica tensiunea culeasa de pe cursorul potentiometrului P1. Potentiomatrul P1 compenseaza efectul iluminarii parazite iar cu potentiometrul P2 se regleaza curentul maxim ce trece prin instrument.

Caracteristica spectrala a celulei fotovoltaice are lungimea de unda la sensibilitatea maxima de 540 nm pe un interval spectral de 480-600nm. Lungimile de unda mentionate corespund domeniului cuprins intre albastru-verzui si portocaliu iar lungimea de unda pentru sensibilitatea maxima este plasata in banda verde-galbui.

Metoda Sahli

Aparatul folosit este hemometrul Sahli, format dintr-un support cu 3 eprubete: doua laterale care contin standardul (solutie de clorhemina) si una centrala, gradate in unitati Sahli (US), de la 10 la 140 US si uneori si in grame Hb/100 ml sange. In spatele eprubetelor se afla un geam mat care usureaza compararea nuantelor solutiilor de clorhemina.

Aparatul are anexata o pipeta capilara pentru recoltarea sangelui, asemanatoare cu pipeta Potain, dar care nu prezinta portiunea dilatata si are doar un reper la diviziunea 20 μl (0,02 ml).

Principiu: se compara Solutia de clorhemina (hematina) obtinuta din sangele din care se face dozarea (Hb+HCl) cu clorhemina standard a aparatului. Metoda este subiectiva, depinde mult de sensibilitatea vizuala a persoanei care lucreaza.

Spectroscopul

Principiul spectroscopiei: Razele de lumina care trec prin lentilele spectroscopului sunt descompuse in cele 7 culori care compun lumina alba:rosu, orange, galben, verde, albastru,indigo, violet.

Hb si derivatii ei au spectre de absorbtie diferite, adica absorb razele luminoase cu o anumita lungime de unda (λ). Astfel, una sau mai multe culori vor fi acoperite de benzi intunecate, negre, care corespund lungimii de unda in care acea substanta absoarbe razele luminoase.

III.5. Presiunea sanguină

Presiunea sângelui este o mărime fiziologică importantă a sistemului cardiovascular al unui pacient. Succesiunea ritmică a contracției și relaxării mușchilor inimii dezvoltă o curgere oscilantă a sângelui prin corpul uman.

Presiunea sângelui este măsurată atât în momentul contracției inimii (sistola), cât și în momentul relaxării (diastola). Măsurarea presiunii sângelui este deosebit de importantă pentru monitorizarea pacienților în timpul anesteziei și terapiei intensive, precum și în cazul disfuncțiilor sistemului cardiovascular.

În general, presiunea sângelui este presiunea exercitată de către sânge asupra pereților vaselor de sânge. Astfel, se pot determina presiunile arterială, venoasă, intrapulmonară, intraoculară, etc.

Dintre presiunile menționate, cel mai des măsurată este presiunea arterială, respectiv presiunea în arterele mari (artera brahială – în braț). Presiunea sângelui în celelalte vase de sânge este mai mică decât presiunea arterială.

Mărimile caracteristice presiunii arteriale sunt:

PA sistolică este valoarea maximă a presiunii în cadrul unui ciclu cardiac, corespunzând sistolei ventriculare, depinzând de forța de contracție și volumul corespunzător bătăii vetriculului stâng. Valoarea normală este în intervalul 100-140 mm Hg.

PA diastolică este valoarea minimă în cadrul unui ciclu cardiac, corespunzând sfârșitului diastolei ventriculare, depinzând de rezistența periferică opusă de sistemul arterial. Valoarea normală este în intervalul 60-90 mm Hg.

PA medie (efectivă) înlocuiește valorile instantanee (sistolică și diastolică) cu o valoare unică, la care s-ar realiza același debit circulator în condițiile în care curgerea ar fi continuă și nu pulsatilă.

PA diferențială (presiunea pulsului) este dată de diferența dintre PA sistolică și PA diastolică.

Măsurarea PA se face atât în clino- cât și în ortostatism, la ambele brațe, repetat de 2-3 ori, pentru înlăturarea erorilor date de reactivitatea vasomotorie datorată anxietății.

Aparatele pentru măsurarea indirectă a presiunii sângelui au diferite variante constructive, de la cele mecanice, clasice, la cele electronice sau pentru monitorizarea presiunii arteriale.

Sfigmomanometrul cu mercur constă dintr-un manometru cu mercur, o manșetă de presiune, o pompă de mână, din cauciuc, cu o supapă de reglare a presiunii și un stetoscop pentru ascultarea zgomotelor Korotkoff.

Sfigmomanometrul aneroid este asemănător sfigmomanometrului cu mercur, cu deosebirea că manometrul este aneroid și nu cu mercur. Manometrul aneroid poate fi momtat pe masă sau atașat pompei de cauciuc. Prezintă avantajul unei calibrări ușoare, dar se uzează repede și este sensibil la șocurile mecanice. Din acest motiv, necesită calibrări dese.

Aparatele pentru măsurarea presiunii arteriale pot fi semiautomate sau automate, după cum pompa de mână este înlocuită cu una automată, electrică, manometrul este înlocuit cu un traductor de presiune, stetoscopul este înlocuit cu un microfon, etc.

Măsurarea presiunii poate fi realizată printr-o comandă manuală sau automat, la intervale de timp prestabilite. De asemenea, valorile înregistrate pot fi memorate și prelucrate ulterior.

Dispozitivele semiautomate includ un monitor electronic cu un senzor de presiune, un afișaj digital, o manșetă de presiune și o pompă de mână, din cauciuc. Presiunea este crescută manual cu ajutorul pompei de cauciuc.

Dispozitivul decomprimă automat manșeta și afișează valorile presiunilor sistolică și diastolică. De asemenea, poate fi afișat și pulsul. Aceste dispozitive sunt alimentate cu baterii și utilizează tehnica oscilometrică. Sunt compacte, portabile, având greutate mică.

Sunt utilizate în special la domiciliul pacientului, dar nu sunt recomandate celor care au aritmii. Sunt mai dificil de calibrat și necesită atenție la decontaminare pentru manșetă.

Figură. Monitor de presiune semiautomat digital

Dispozitivele automate includ un monitor electronic cu un senzor de presiune, un afișaj digital, o manșetă de presiune. Presiunea din manșetă este crecută cu o pompă electrică. Aceste dispozitive pot avea un sistem de ridicare a presiunii setat de pacient sau automat (presiunea este ridicată cu 30 mmHg peste presiunea sisteolică estimată).

În timpul funcționării, dispozitivul crește și scade automat presiunea din mașetă și afișează valorile sistolică și diastolică, precum și pulsul. De asemenea, pot avea facilități de memorare a ultimei măsurări sau până la ultimele 10 citiri. Aceste dispozitive sunt alimentate cu baterii și utilizează tehnica oscilometrică.

Dispozitivele pentru încheietura mâinii includ un monitor electronic cu un senzor de presiune, o pompă electrică, o manșetă de presiune pentru mână. Dispozitivul însuși poate fi poziționat pe mână. Funcționarea este asemănătoare cu cea a dispozitivelor automate. Utilizează tehnica oscilometrică. De preferat, aparatul este poziționat pe mâna stângă.

Dispozitivele pentru deget includ monitorul electronic și manșeta pentru deget, sau pot fi fixate pe deget. Utilizează una din metodele oscilometrică, pulse-wave sau pletismografică.

Monitoarele automate neinvazive pentru presiunea sângelui sunt variante mai sofisticate ale dispozitivelor automate care permit suplimentar înregistrarea presiunii pacientului în intervale de timp stabilite, în mod automat, periodic. Pot avea și opțiunea de înregistrare a temperaturii, precum și semnalizare sonoră (alarmă pentru asistente) când au fost depășite anumite limite.

Figură. Monitorizare automată a presiunii

Aceste dispozitive sunt alimentate cu baterii și utilizează tehnica oscilometrică. Sunt destinate utilizării în clinici, pentru monitorizarea pacienților.

Monitoarele pentru măsurarea ambulatorie a presiunii sângelui includ manșeta pentru braț și monitorul electronic cu senzorul de presiune, precum și o pompă electrică atașată la centura pacientului.

Dispozitivul este programat să înregistreze presiunea sângelui pacientului timp de peste 24 ore, în condiții de activitate normală și să memoreze datele pentru prelucrări ulterioare. Aceste dispozitive sunt alimentate cu baterii și utilizează tehnica oscilometrică și ascultatorie.

Concluzii

Cel mai frecvent test de evaluare a funcției respiratorii este spirometria. Acesta este un test ușor de efectuat, care permite măsurarea cantității de aer pe care pacientul o poate inspira sau expira voluntar, furnizând informații obiective și rapide privind volumul plămânilor și diametrul căilor respiratorii.

Spirometria este un test simplu, folosit, de regulă, în medicina muncii, care măsoară cantitatea de aer pe care o persoană o poate inspira sau expira într-o unitate de timp. Testul se face cu ajutorul unui aparat numit spirometru. Durează două minute, nu este dureros și se poate efectua în orice cabinet de pneumologie. Iar avantajele sunt enorme.

Testul oferă informații importante despre daunele ireversibile pe care fumul de țigară, pulberile industriale, noxele chimice ar putea să le cauzeze plămânilor.

Testele de evaluare a funcției respiratorii sunt utile pentru diagnosticarea și urmărirea în mod obiectiv a evoluției afecțiunilor respiratorii, ca și pentru documentarea eficacității intervențiilor terapeutice.

Spirometria este necesară la persoanele cu:

Boli respiratorii

Boli ale cutiei toracice

Boli cardio‐vasculare

Boli sistemice cu răsunet asupra funcției respiratorii (boli ale țesutului conjunctiv, vasculite, boli hemato‐oncologice, deficit imunitar, afecțiuni neuromusculare).

Instrumentele utilizate în cazul copiilor trebuie concepute astfel încât să asigure măsurarea corectă a fluxurilor și volumelor reduse.

Spirometria se poate înregistra ușor începând cu vârsta de 5 ani, când majoritatea copiilor pot coopera corect în vederea efectuării unor manevre respiratorii forțate. Jumătate dintre copiii de 3‐4 ani pot colabora pentru efectuarea corectă a spirometriei.

Spirometria aduce informații esențiale pentru diagnosticarea și monitorizarea copiilor cu afecțiuni respiratorii. Se poate efectua folosind tehnici diferite și spirometre cu principii de funcționare diferite.

Majoritatea copiilor cu vârste de peste 6 ani pot efectua corect spirometria, într-o atmosferă prietenoasă și răbdătoare.

Valorile obținute pentru parametrii spirometrici nu pot fi interpretați corect decât dacă spirometrele sunt corect calibrate și sunt respectate criteriile de calitate tehnică a înregistrării.

Diagnosticul corect al disfuncțiilor ventilatorii și al răspunsului bronhodilatator este esențial pentru un diagnostic clinic corect și pentru o atitudine terapeutică adecvată.

Spirometria ar trebui să devină o analiză de rutină. Ea este o investigație cu costuri reduse și ar fi ideal să poată fi efectuată în cabinetele tuturor medicilor de familie. Din nefericire însă, accesul este îngrădit de dotare. În prezent, există mult mai puține spirometre decât electrocardiografe în România.

Spirometria este o investigație nedureroasă, ieftină și care durează puțin. Ea poate fi realizată la orice vârstă pentru verificarea sănătății plămânilor, însă are câteva indicații precise.

Bărbații și femeile care au peste 40 de ani și fumează ori se expun la diverse noxe profesionale, adică cei care au un risc crescut de boli pulmonare, ar trebui să efectueze această investigație o dată la șase luni sau măcar o dată pe an.

Spirometrul are o piesă care se introduce în gură, legată la un sistem de măsurare a fluxului și volumului de aer, care la rândul ei este legat la un aparat, de obicei, la un computer, ce inregistreaza rezultatele si le reprezintă grafic (curbe) și numeric.

Analiza gazelor sangvine (gazometrie arterială) măsoară concentrațiile sangvine ale gazelor respiratorii. Este utilă în aprecierea globală a funcției respiratorii și a echilibrului acido-bazic. pCO2 este determinată de presiunea parțială a CO2 dizolvat în plasmă.

Bibliografie

T. D. Gligor, A. Poliacec, D. Bartor, V. Goia, Aparate electronice medicale, Ed. Dacia, 1988

Rodica Srungaru, Electronica medicala, E.D.P. 1992

H. Costin, Electronică Medicală, Editura Cantes, Iași, 2000 sau Electronică Medicală, Litografia U.M.F., 2000

R.Strungaru , Electronică Medicală, Editura Didactica si pedagogica, București, 1982

Policec A., Aparate electronice aplicate in medicina, Inst. Pol. Traian Vuia, Timisoara, 1978

A.Policec, T.D.Gligor, Gh. Ciocloda ,Electronică medicală, Editura Dacia, 1983

P. Borza, I. Matlac, Aparatura biomedicala –M.D. Nicu, Editura Tehnica, 1996;

R. Negoescu, Instrumentatie electronica medicala –Editura Tehnica, Bucuresti, 1985;

F. Topoliceanu, S. Lozneanu, Bioelectrometria – Editura Tehnica, Bucuresti, 1985;

R.V. Ciupa, Introducere în Electronică Biomedicală, Inst. Politehnic Cluj- Napoca,1992.

A. Gheorghiu, M. Olaroiu, Investigatii functionale –Editura All, 1998

Al. Nicula, Gh. Cristea, S. Simon. Electricitate si magnetism, E.D.P. 1982

Georgeta Scipcaru, M. Covic, G. Ungureanu – Electrocardiografie – EDPBuc. 1993;

John G. Webster(editor), John W., Jr Clark, Michael R. Neuman, Medical Instrumentation: Application and Design, John Wiley&Sons, 1997;

M. Lazăr, Prelucrarea Discretă a Semnalelor Biomedicale Unidimensionale, Volum I, Editura “Gh. Asachi” Iași, 2005

Metin Akay, Biomedical Signal Processing, Academic Press, 1994;

Dubovy, J., Introduction to Biomedical Electronics, Mc.Graw-Hill, Inc., New-York,1987;

H.N. Teodorescu – “Electronică Medicală”, Note de curs, UT Iași, 2001

M. Todica, Metode aplicative de rezonanta magnetica nucleara, Presa Universitara Clujeana, 2001.

Gh. Cristea, Biofizica cu orientare medicala, Vol. 1, Univ. De Vest Vasile Goldis, Arad, 2005.

Simu Calin, Electronica Medicala, UPT, 2002

Radu Ciorap, Introducere în electronică biomedicală, Editura “PIM” Iași, 2007

Y. Ikada, Tissue engineering: Fundamentals and Applications, Elsevier ltd., 2006

Wei-Yun Sheng & Leaf Huang, Cancer Immunotherapy and Nanomedicine, Pharm Res DOI 10.1007/s11095-010-0258-8

http://www.intechopen.com/articles/show/title/nanomedicine-in-cancer

http://grinding.be/2009/05/29/virob-a-cavities-crawler/

E. Brian, Chemical Sensors and Biosensors, John Wiley & Sons,2002

M. Mascini, I. Palchetti, G. Marrazza, DNA electrochemical biosensors, Fresenius J Anal Chem (2001) 369 :15–22