Плетизмограф

Плетизмограф
Плетизмограф
	Плетизмограф или «корпус для тела», используемый при измерениях легких.
МеШ	D010991
Медлайн Плюс	003771

Современный бодиплетизмограф с использованием ультразвука

Плетизмограф — это инструмент для измерения изменений объема внутри органа или всего тела (обычно в результате колебаний количества содержащейся в нем крови или воздуха). Это слово происходит от греческого «plethysmos» (увеличение, расширение, наполнение) и «graphein» (писать). ^[1]

Органы изучены

Легкие

Легочные плетизмографы обычно используются для измерения функциональной остаточной емкости (ФОЕ) легких — объема легких при расслаблении дыхательных мышц — и общей емкости легких. ^[2]

В традиционном плетизмографе (или «коробке для тела») испытуемый или пациент помещается в герметичную камеру размером с небольшую телефонную будку с одним мундштуком. В конце нормального выдоха мундштук закрывается. Затем пациента просят сделать вдох. Когда пациент пытается вдохнуть (прием, который выглядит и ощущается как удушье), легкие расширяются, давление внутри легких снижается и объем легких увеличивается. Это, в свою очередь, увеличивает давление внутри коробки, поскольку это закрытая система и объем отсека коробки уменьшился, чтобы вместить новый объем субъекта.

При бескабинной плетизмографии пациента садят рядом с настольным тест-устройством и вставляют мундштук в рот. Пациент делает серию нормальных вдохов-выдохов в течение примерно одной минуты. Во время этого приливного дыхания происходит серия быстрых перерывов с открытием и закрытием затвора, измерением давления и объема. ^[3] Измерения объема легких, выполненные с помощью бескабинной плетизмографии, считаются эквивалентными бодиплетизмографии. ^[4]

Методологический подход

Закон Бойля используется для расчета неизвестного объема легких. Сначала рассчитывается изменение объема грудной клетки. Начальное давление коробки, умноженное на ее объем, считается равным известному давлению после расширения, умноженному на неизвестный новый объем. Как только новый том найден, исходный объем за вычетом нового объема представляет собой изменение объема в коробке, а также изменение объема в сундуке. Используя эту информацию, закон Бойля снова используется для определения исходного объема газа в грудной клетке: начальный объем (неизвестный), умноженный на начальное давление, равен конечному объему, умноженному на конечное давление. Исходя из этого принципа, можно показать ^[5] что функциональная остаточная емкость является функцией изменений объема и давления следующим образом:

$FRC=K_{V}{\frac {\Delta V_{box}}{\Delta P_{mouth}}},K_{V}\approx P_{Barometric}$

Разницу между полными и пустыми легкими можно использовать для оценки заболеваний и ограничений проходимости дыхательных путей. При обструктивном заболевании будет наблюдаться увеличение FRC, поскольку некоторые дыхательные пути не опорожняются нормально, тогда как при рестриктивном заболевании будет наблюдаться снижение FRC. Бодиплетизмография особенно подходит пациентам, у которых воздушные пространства не сообщаются с бронхиальным деревом; у таких пациентов разбавление гелием даст неправильно заниженные показания.

Еще одним важным параметром, который можно рассчитать с помощью бодиплетизмографа, является сопротивление дыхательных путей. Во время вдоха грудная клетка расширяется, что увеличивает давление внутри коробки. Наблюдая за так называемой петлей сопротивления (давление в салоне и расход), можно легко распознать заболевания. Если петля сопротивления становится плоской, это указывает на плохую податливость легкого. Например, ХОБЛ можно легко обнаружить благодаря уникальной форме соответствующей петли сопротивления. ^[5]

Конечности

Некоторые устройства плетизмографа прикрепляются к рукам , ногам или другим конечностям и используются для определения способности кровообращения.При водной плетизмографии конечность, например рука, помещается в камеру, заполненную водой, где можно обнаружить изменения объема. Воздушная плетизмография использует аналогичный принцип, но основана на использовании длинной манжеты, наполненной воздухом, что более удобно, но менее точно.Еще одним практичным устройством являются тензодатчики, наполненные ртутью, которые используются для непрерывного измерения окружности конечностей, например, до середины икры. Импедансная плетизмография — неинвазивный метод, используемый для выявления венозного тромбоза в этих областях тела.

Гениталии

Другой распространенный тип плетизмографа — плетизмограф полового члена . Это устройство используется для измерения изменений кровотока в половом члене . Хотя некоторые исследователи используют это устройство для оценки сексуального возбуждения и сексуальной ориентации , суды, рассматривавшие плетизмографию полового члена, обычно признают, что этот метод недостаточно надежен для использования в суде. ^[6] Приблизительным женским эквивалентом плетизмографии полового члена является вагинальная фотоплетизмография , которая оптически измеряет кровоток во влагалище. ^[7]

Использование в доклинических исследованиях

Плетизмография — широко используемый метод в фундаментальных и доклинических исследованиях по изучению дыхания. Используются несколько методик:

Параметры дыхания свободно движущихся животных, находящихся в сознании: плетизмография всего тела

Плетизмография всего тела используется для измерения параметров дыхания у находящихся в сознании субъектов, находящихся без ограничений, включая количественную оценку бронхоконстрикции .

Стандартные размеры плетизмографа предназначены для исследования мышей, крыс и морских свинок. По запросу могут быть изготовлены плетизмографы большего размера для других животных, таких как кролики, собаки, свиньи или приматы.

Плетизмограф имеет две камеры, каждая из которых оснащена пневмотахографом . В одну из них помещается испытуемый (предметная камера), а другая остается пустой (эталонная камера).

Изменение давления измеряется датчиком дифференциального давления, один порт которого обращен к исследуемой камере, а другой - к эталонной камере. ^[8]

Параметры дыхания у удерживаемых в сознании животных: двухкамерная/головная плетизмография

Двухкамерный плетизмограф (ДКП) измеряет параметры дыхания у удерживаемого в сознании субъекта, включая сопротивление и проводимость дыхательных путей. Существуют плетизмографы разных размеров для изучения мышей, крыс или морских свинок.

Конфигурация выпускного отверстия идентична стандартной конфигурации, описанной выше, за исключением того, что в нем отсутствует головная камера.

Конечно, воротниковое уплотнение ^{[ нужны дальнейшие объяснения ]} по-прежнему применяется, так что камера тела остается герметичной. Используя только торакальный сигнал, можно получить все параметры, за исключением удельного сопротивления дыхательных путей (SRaw) и удельной проводимости дыхательных путей (Sgaw).

Сопротивление/податливость у седативных животных

При плетизмографии под наркозом сопротивление легких и динамическая податливость измеряются непосредственно, поскольку субъект находится под наркозом.

В зависимости от уровня седации субъект может дышать самостоятельно (конфигурация SB) или находиться на искусственной вентиляции легких (конфигурация MV).Сигнал потока и сигнал давления необходимы для расчета податливости и сопротивления.

Церебральный кровоток

В последнее время церебральный венозный кровоток изучают с целью установить связь между хронической цереброспинальной венозной недостаточностью и рассеянным склерозом . Небольшое исследование недостаточно велико, чтобы сделать вывод, но некоторая связь была продемонстрирована. ^[9]

См. также

Ссылки

^ население , пишут они . Лидделл, Генри Джордж ; Скотт, Роберт ; Греко-английский лексикон в проекте «Персей» .
^ Физиология Берна и Леви . Кеппен, Брюс М., Стэнтон, Брюс А. (Седьмое изд.). Филадельфия, Пенсильвания. 18 января 2017 г. стр. 447–450. ISBN 9780323523400 . ОСЛК 970041996 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) CS1 maint: другие ( ссылка )
^ Фредберг, Джеффри Дж.; Коэн, Инон; Адам, Ори; Ага, Вай-Ки; Шайнер, Роберт; Пелеш, Зачи; Израильтянин, Чен; Калверли, Питер М.; Даган, Йони (01 мая 2014 г.), «Определение общей емкости легких (TLC) без бодиплетизмографии» , B41. КВАНТ СПИРОМЕТРИИ: ДОСТИЖЕНИЯ В ТЕСТИРОВАНИИ ФУНКЦИОНАЛЬНОСТИ ЛЕГО , Тезисы Международной конференции Американского торакального общества, Американское торакальное общество, стр. A2933, doi : 10.1164/ajrccm-conference.2014.189.1_meetingabstracts.a2933 (неактивно 31 января 2024 г.) , получено в 2020 г. 6- 04 {{citation}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на январь 2024 г. ( ссылка )
^ Бергер, Кеннет И.; Адам, Ори; Даль Негро, Роберто Уолтер; Каминский, Дэвид А.; Шайнер, Роберт Дж.; Бургос, Фелип; де Йонг, Франс ХК; Коэн, Инон; Фредберг, Джеффри Дж. (2021). «Валидация новой компактной системы для измерения легочных объемов» . Грудь . 159 (6): 2356–2365. дои : 10.1016/j.chest.2021.01.052 . ПМЦ 8411450 . ПМИД 33539839 .
^ Перейти обратно: ^а ^б CP Criée (24 октября 2015 г.). «Бодиплетизмография – ее принципы и клиническое применение» . Респираторная медицина . 105 (7): 959–971. дои : 10.1016/j.rmed.2011.02.006 . ПМИД 21356587 .
^ Майерс ДЖЕБ (2005). Майерс о доказательствах по делам о жестоком обращении с детьми, дома и пожилыми людьми. Издатели Аспена онлайн ISBN 0-7355-5668-7
^ Дэниел Бергнер (22 января 2009 г.). «Чего хотят женщины?» . Нью-Йорк Таймс .
^ Хонг Ван, Венкатраман Сиддхартхан, Кайл К. Кеслер, Джеффри О. Холл, Нил Э. Моттер, Джастин Г. Джуландер и Джон Д. Морри (2013). Среди вирусных энцефалитов часто встречается фатальная неврологическая дыхательная недостаточность (полный текст)
^ Замбони П., Менегатти Э., Конфорти П., Шеперд С., Тессари М., Беггс К. (сентябрь 2012 г.). «Оценка церебрального венозного возврата новым методом плетизмографии» . Дж. Васк. Сург . 56 (3): 677–85.e1. дои : 10.1016/j.jvs.2012.01.074 . ПМИД 22521804 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

Дальнейшее чтение

Глааб Т., Таубе С., Браун А., Мицнер В. (2007)Инвазивные и неинвазивные методы изучения функции легких у мышей. Респираторные исследования 8:63 ( бесплатная полнотекстовая статья )

Внешние ссылки

[1] население , пишут они . Лидделл, Генри Джордж ; Скотт, Роберт ; Греко-английский лексикон в проекте «Персей» .

[2] Физиология Берна и Леви . Кеппен, Брюс М., Стэнтон, Брюс А. (Седьмое изд.). Филадельфия, Пенсильвания. 18 января 2017 г. стр. 447–450. ISBN 9780323523400 . ОСЛК 970041996 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) CS1 maint: другие ( ссылка )

[3] Фредберг, Джеффри Дж.; Коэн, Инон; Адам, Ори; Ага, Вай-Ки; Шайнер, Роберт; Пелеш, Зачи; Израильтянин, Чен; Калверли, Питер М.; Даган, Йони (01 мая 2014 г.), «Определение общей емкости легких (TLC) без бодиплетизмографии» , B41. КВАНТ СПИРОМЕТРИИ: ДОСТИЖЕНИЯ В ТЕСТИРОВАНИИ ФУНКЦИОНАЛЬНОСТИ ЛЕГО , Тезисы Международной конференции Американского торакального общества, Американское торакальное общество, стр. A2933, doi : 10.1164/ajrccm-conference.2014.189.1_meetingabstracts.a2933 (неактивно 31 января 2024 г.) , получено в 2020 г. 6- 04 {{citation}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на январь 2024 г. ( ссылка )

[4] Бергер, Кеннет И.; Адам, Ори; Даль Негро, Роберто Уолтер; Каминский, Дэвид А.; Шайнер, Роберт Дж.; Бургос, Фелип; де Йонг, Франс ХК; Коэн, Инон; Фредберг, Джеффри Дж. (2021). «Валидация новой компактной системы для измерения легочных объемов» . Грудь . 159 (6): 2356–2365. дои : 10.1016/j.chest.2021.01.052 . ПМЦ 8411450 . ПМИД 33539839 .

[:0-5] Перейти обратно: ^а ^б CP Criée (24 октября 2015 г.). «Бодиплетизмография – ее принципы и клиническое применение» . Респираторная медицина . 105 (7): 959–971. дои : 10.1016/j.rmed.2011.02.006 . ПМИД 21356587 .

[myers-6] Майерс ДЖЕБ (2005). Майерс о доказательствах по делам о жестоком обращении с детьми, дома и пожилыми людьми. Издатели Аспена онлайн ISBN 0-7355-5668-7

[7] Дэниел Бергнер (22 января 2009 г.). «Чего хотят женщины?» . Нью-Йорк Таймс .

[8] Хонг Ван, Венкатраман Сиддхартхан, Кайл К. Кеслер, Джеффри О. Холл, Нил Э. Моттер, Джастин Г. Джуландер и Джон Д. Морри (2013). Среди вирусных энцефалитов часто встречается фатальная неврологическая дыхательная недостаточность (полный текст)

[ReferenceA-9] Замбони П., Менегатти Э., Конфорти П., Шеперд С., Тессари М., Беггс К. (сентябрь 2012 г.). «Оценка церебрального венозного возврата новым методом плетизмографии» . Дж. Васк. Сург . 56 (3): 677–85.e1. дои : 10.1016/j.jvs.2012.01.074 . ПМИД 22521804 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]