اسپيرومتري

اسپیرومتر دستگاهی است برای اندازه‌گیری حجم هوای دم و بازدم. این دستگاه تنفس جهت اندازه گرفتن اکسیژن از هوای محیط و انتشار آن به سلول‌های بدن برای انجام فعالیت‌های متابولیک بدن و همچنین دفع دی‌اکسیدکربن حاصل از متابولیسم بدن است. ریه‌ها اعضای اصلی این دستگاه هستند. این دستگاه فعالیت‌های دیگری نیز از قبیل گرم و تازه کردن گازها در تماس با سطح (سطح تهویه‌ای)، محافظت غشاء‌های سطحی از عوامل مخرب محیطی مانند اجزاء سمی معلق در هوا، میکرو ارگانیسم‌ها، خشکی و دمای بسیار زیاد و همچنین خنثی کردن ناگهانی PH و مایعات بدن به کار می رود. جهت درک بهتر رفتار گازها در این دستگاه از قوانین رابرت بویل، چالز و هنری استفاده می شود.تنفس تنفس را می توان این گونه تعریف کرد: تبادل گازها بین موجود و محیطی که در آن زندگی می کند. با این تعریف دو نوع تنفس در موجود زنده خواهیم داشت:· تنفس داخلی (سلولی) · تنفس خارجی (ریوی) تنفس داخلی تنفس داخلی، تبادل گازها بین جریان خون و سلول های مجاور صورت می گیرد. خون در طی عبور از میان بافتای بدن، تقریبا به اندازه ۵ تا ۷ درصد از حجم خود، اکسیژن دست می‌دهد و ۴ تا ۶ درصد دی‌اکسید کربن دریافت می کند هنگامی که دما با اسیدیته، افزایش پیدا می‌کند، اکسیژن بیشتری به بافت‌ها می رسد. قسمت اعظم اکسیژن به وسیله گویچه‌های سرخ خون (Red Blood Cell) و همگلوبین، حل می شود. اما تنها ۳۰ درصد دی‌اکسید کربن توسط این سلول‌ها حل شده، بقیه آن در پلاسما حل می شود.تنفس خارجی تنفس خارجی، تبادل گازها بین ریه و جریان خون است. بسیاری از تجهیزات تنفسی، با اندازه گیری یا درمان وضعیت های ناهنجار تنفس خارجی سروکار دارند. تنفس خارجی دو مرحله دارد : دم و بازدم اعضای تنفس اعضای تنفسی به دو بخش تقسیم بندی می‌شود:1. بخش هدایتی: شامل سوراخ های بینی، حلق، حنجره، نای، برونس و برونشیول هاست. این اعضا دارای دیواره های ضخیم است و هیچ تبادل گازی با مویرگ ندارد. 2. بخش تنفسی: شامل برونشیول های تنفسی، مجراهای آلوئدلی، دهلیزها و کیسه های آلوئول می شود. دیواره های این بخش نازک است و با مویرگهای خونی، تبادل گازی دارد. عضلات تنفسی شامل دیافراگم و عضلات بین دنده ای یا سینه ای، دنده ها و جناغ، عملکرد، هر دو بخش را سبب می شود. پارامترهای تنفسي نمودار حجمها و ظرفیت های ریوی پارامترهای تنفسی، اندازه گیری‌هایی هستند که از بررسی آنها می توان، وضعیت عملکرد تنفس را نشان داد. این پارامترها شامل حجم های ریوی، ظرفیت های ریوی، مقاومت راه های هوایی. پذیرش و الاستیسیته ریوی و فشار داخل سینه ای است. تنها قسمتی از هوایی که به داخل دستگاه تنفس وارد می شود، به آلوئل ها می رسد و قسمتی از آن در فضای هدایتی باقی می ماند که در نتیجه برای تبادل گازی، با خون در دسترس نیست. به این هوا، هوای مرده گفته می شود. دلیل وجود چنین حجمی این است که همواره مقداری هوا در سیستم تنفسی وجود دارد که سیستم را باز نگه می دارد در نتیجه هربار نیروی زیادی برای باز کردن راه های هوایی و بخش تنفسی لازم نیست.حجم های ریوی حجم های مهم ریوی عبارت است از : حجم جاری، حجم ذخیره دمی، حجم ذخیره بازدمی و حجم باقی مانده حجم گاز استنشاق شده یا خارج شده در هر سیکل تنفسی است. حجم ذخیره دمی، میزان گازی است که می تواند از وضعیت انتهایی دم، پس از یک حجم جاری، عادی می توان از ریه خارج کرد. حجم باقی مانده نیز، مقدار هوایی است که در هر حالت، در ریه باقی می ماند.ظرفیت‌های ریوی· ظرفیت حیاتی، مقدار هوایی که در یک بازدم عمیق پس از یک دم عمیق می توان از ریه خارج کرد. · ظرفیت دمی، حداکثر میزان گازی است که می توان پس از بازدم، وارد ریه کرد. · ظرفیت باقی مانده عملی، میزان گازی است که در زمان استراحت بازدمی در ریه‌ها باقی می‌ماند. · ظرفیت کل ریوی، مقدار هوایی است که پس از انتهای دم حداکثر، وارد ریه می‌شود. نمای یک اسپیرومتر بسیار ساده از این دستگاه برای اندازه‌گیری برخی از حجم‌ها و ظرفیت‌های ریوی استفاده می شود. یک اسپیرومتر ساده در شکل نشان داده شده است. این دستگاه از طرفی به زنگی شبیه است که بالای یک ظرف آب قرار گرفته است. یک لوله خرطومی هوا، از یک قطعه دهانی به فضای بالای سطح آب در داخل زنگ، کشیده می شود.یک نمونه از ریسمان آویزان شده است که نیروی کششی روی سیمان پدید آورده و وزن رنگ را دقیقا در فشار یک اتمسفر متعادل نگه می‌دارد. به این ترتیب، وقتی شخص در داخل قطعه دهانی نفس نمی‌کشد، زنگ در بالای سطح آب در حالت سکون خواهد بود. اما در زمان بازدم، فشار داخل زنگ به بالای فشار اتمسفر، افزایش می یابد که در نتیجه آن زنگ بالا می رود. به طور مشابه در هنگام عمل دم، فشار داخل زنگ، کاهش می یابد. به طور کلی، در هنگام افزایش فشار، زنگ بالا رفته و در زمان کاهش فشار، پایین می‌آید. همراه با تغییر فشار زنگ، حجم داخل ان تغییر می کند. این کاهش حجم، موقعیت وزنه مقابل تغییر می‌کند. با اتصال قلم به وزنه، تغییرات حجم بر روی کاغذ قابل ثبت است. روش توصیف شده ابتدایی روش ثبت حجم‌های ریوی است که با توجه به دستوری که کاربر سیستم به بیمار می‌دهد و انواع روش های تنفسی که اعمال می‌شود، منحنی‌های مورد نظر پزشک ثبت می‌شود. برخی از اسپیرومترها یک خروجی الکتریکی دارند به این شکل که وقتی تک قسمتی در قطعه دهانی وجود ندارد پتانسیل الکتریکی صفر و در نتیجه سیگنالی نداریم اما در هنگامی که بیمار در داخل لوله نفس می‌کشد، پتانسیل الکتریکی مثبت و منفی متناسب با حجم به دو انتهای پتانسیومتر، متصل می‌شود و سیگنال الکتریکی حاصل بیانگر حجم مورد نظر است. فلومترهای التراسونیک هم به صورت تجاری موجود است که بر اساس اختلاف تغییر داپلر که روی امواج التراسونیک ثبت شده کار می‌کند. از ترانسدیوسر Pinwheel نیز جهت اندازه گیری حجم‌های ریوی، استفاده شده است.