Введение

Медицинский прибор для измерения изменений объема.

Плетизмограф – это прибор для измерения изменений объема внутри органа или всего тела (обычно вызванных колебаниями количества содержащейся в нем крови или воздуха). Слово происходит от греческих слов "плетисмос" (увеличение, расширение, наполнение) и "графейн" (писать).

Легкие

Племональные плетизмографы обычно используются для измерения функциональной остаточной емкости легких (ФРОЕл) – объема воздуха в легких в состоянии расслабления дыхательных мышц – и общей емкости легких. В традиционном плетизмографе (или "боди-боксе") испытуемый или пациент помещается в герметичную камеру размером с небольшую телефонную будку, оснащенную одним мундштуком. После нормального выдоха мундштук закрывается. Затем пациента просят совершить вдох. Когда пациент пытается вдохнуть (маневр, который выглядит и ощущается как одышка), легкие расширяются, что приводит к уменьшению давления внутри легких и увеличению их объема. Это, в свою очередь, повышает давление внутри камеры, поскольку это замкнутая система, и объем камеры уменьшается, чтобы приспособиться к новому объему испытуемого. При безкамерной плетизмографии пациент сидит рядом с настольным аппаратом для тестирования и вставляет мундштук в рот. Пациент выполняет серию нормальных дыхательных циклов в течение примерно одной минуты. Во время этого дыхания происходит серия быстрых прерываний, с открытием и закрытием затвора, для измерения давления и объема. Измерения объема легких, полученные с помощью безкамерной плетизмографии, считаются эквивалентными измерениям, полученным с помощью плетизмографии тела.

Методологический подход

Закон Бойля используется для расчета неизвестного объема в легких. Сначала вычисляется изменение объема грудной клетки. Начальное давление в боксе, умноженное на его объем, считается равным известному давлению после расширения, умноженному на неизвестный новый объем. Как только новый объем найден, исходный объем минус новый объем – это изменение объема в боксе, а также изменение объема в грудной клетке. Используя эту информацию, закон Бойля применяется повторно для определения исходного объема газа в грудной клетке: исходный объем (неизвестный), умноженный на исходное давление, равен конечному объему, умноженному на конечное давление. Исходя из этого принципа, можно показать, что функциональная остаточная емкость является функцией изменений объема и давления следующим образом:

Разница между полными и пустыми легкими может быть использована для оценки заболеваний и сужений дыхательных путей. При обструктивном заболевании функциональная остаточная емкость (ФОЕ) увеличивается, поскольку некоторые дыхательные пути не опорожняются нормально, в то время как при рестриктивном заболевании ФОЕ снижается. Плетизмография тела особенно подходит для пациентов с воздушными полостями, не сообщающимися с бронхиальным деревом; у таких пациентов метод разбавления гелием даст некорректно заниженные результаты. Другой важный параметр, который можно рассчитать с помощью плетизмографа тела, – это сопротивление дыхательных путей. Во время вдоха грудная клетка расширяется, что увеличивает давление внутри бокса. Наблюдая так называемую петлю сопротивления (давление и поток в кабине), можно легко выявить заболевания. Если петля сопротивления становится плоской, это свидетельствует о плохой эластичности легких. Например, ХОБЛ можно легко обнаружить по уникальной форме соответствующей петли сопротивления. Приблизительным женским аналогом плетсизмографии полового члена является вагинальная фотоплетсизмография, которая оптически измеряет кровоток во влагалище.

Использование в доклинических исследованиях

Плетисмография — широко используемый метод в фундаментальных и доклинических исследованиях для изучения дыхания. Применяется несколько техник:

Параметры дыхания у сознательных животных, свободно передвигающихся: плетсисмография всего тела

Плетисмография всего тела используется для измерения параметров дыхания у сознательных, не ограниченных в движениях субъектов, включая количественную оценку бронхоконстрикции. Стандартные размеры плетсисмографа предназначены для исследования мышей, крыс и морских свинок. По запросу могут быть изготовлены плетсисмографы большего размера для других животных, таких как кролики, собаки, свиньи или приматы. Плетсисмограф состоит из двух камер, каждая из которых оснащена пневмотахографом. Субъект помещается в одну из камер (камера для субъекта), а другая остается пустой (контрольная камера). Изменение давления измеряется дифференциальным датчиком давления, один порт которого соединен с камерой для субъекта, а другой – с контрольной камерой.

Параметры дыхания у животных, находящихся в сознании: двойно-камерная / выходящая голова плетхисмография

Двухкамерный плетсисмограф (dcp) измеряет параметры дыхания у сознательного, но зафиксированного животного, включая сопротивление и проводимость дыхательных путей. Существуют плетсисмографы разных размеров для исследования мышей, крыс или морских свинок. Конфигурация с выведенной головой идентична стандартной конфигурации, описанной выше, за исключением отсутствия камеры для головы. Разумеется, герметизирующий ошейник всё равно надевается, чтобы камера для тела оставалась герметичной. При использовании только сигнала от грудной клетки можно получить все параметры, кроме удельного сопротивления дыхательных путей (SRaw) и удельной проводимости дыхательных путей (Sgaw).

Сопротивление/соответствие от успокаиваемых животных

При анестезируемой плетизмографии сопротивление легких и динамическая податливость измеряются непосредственно, поскольку испытуемый находится под анестезией. В зависимости от уровня седации, испытуемый может дышать спонтанно (конфигурация SB) или находиться на искусственной вентиляции легких (конфигурация MV). Для расчета податливости и сопротивления необходимы сигнал расхода воздуха и сигнал давления.

Кровоток в мозге

Недавно изучался мозговой венозный кровоток с целью установления связи между хронической цереброспинальной венозной недостаточностью и рассеянным склерозом. Это небольшое исследование недостаточно масштабно для формулирования окончательных выводов, однако некоторая взаимосвязь была выявлена.