Przedmowa
Szanowni Państwo
Przedstawiamy pierwszy w Polsce podręcznik poświęcony badaniu oscylometrycznemu, czyli metodzie diagnostycznej, która - pomimo udokumentowanej wysokiej czułości oraz prostoty wykonania przez pacjenta - pozostaje niedoceniana i rzadko stosowana w codziennej praktyce klinicznej. W wielu sytuacjach stanowi ona alternatywę dla powszechnie wykorzystywanej spirometrii.
Badanie spirometryczne, które od wielu lat jest najczęściej wykorzystywanym narzędziem w diagnostyce i monitorowaniu chorób układu oddechowego, ma liczne ograniczenia istotnie zmniejszające jego przydatność kliniczną. Ograniczenia spirometrii wynikają głównie z konieczności aktywnej współpracy pacjenta i zdolności do wykonywania forsowanych manewrów oddechowych - co w wielu sytuacjach klinicznych - np. w okresie zaostrzenia duszności lub w szczególnych populacjach, takich jak dzieci, pacjenci w wieku podeszłym, jest utrudnione. Z tego względu poszukiwano alternatywnych metod umożliwiających ocenę mechaniki układu oddechowego podczas spokojnego oddychania. Pierwsze wzmianki o badaniu oscylometrycznym pojawiły się już 70 lat temu, jednak do dziś (prawdopodobnie z powodu złożoności podstaw fizycznych i trudności interpretacyjnych) technika ta nie cieszy się dużą popularnością.
Publikacja nie jest typowym podręcznikiem. To propozycja dla klinicystów poszukujących alternatywy diagnostycznej w sytuacjach, w których pacjent zgłasza dolegliwości oddechowe, a konwencjonalne badania czynnościowe płuc są niedostatecznie czułe do detekcji dyskretnych zmian w układzie oddechowym. Książka powstała z myślą o lekarzach, którzy w codziennej praktyce nie chcą ograniczać się wyłącznie do obrazu klinicznego - zwłaszcza w sytuacjach gdy wykonanie standardowej spirometrii jest niemożliwe.
Treści zawarte w książce dotyczą najnowszej dostępnej literatury. Powstały we współpracy z lekarzami wykorzystującymi badanie oscylometryczne w codziennej praktyce. Poza niezbędną częścią teoretyczną, dokładnie zgłębiającą technikę oscylometryczną, podręcznik zawiera bogaty zbiór przypadków klinicznych, umożliwiający wdrożenie nabytej wiedzy w codziennej praktyce. Badania przedstawione w części praktycznej wykonano u leczonych przez nas pacjentów, a każdy wynik opatrzono dokładną interpretacją.
Głęboko wierzymy, że lektura dostarczy Państwu dodatkowego narzędzia w postępowaniu diagnostyczno-terapeutycznym.
Zapraszamy na wspólną przygodę z oscylometrią.
Redaktorzy naukowi
Słownik pojęć
?X; ?Xrs - wydechowe ograniczenie przepływu
Ax - obszar reaktancji ("trójkąt Goldmana", reactance area)
C - podatność całkowita układu oddechowego (compliance)
Cbronchial - podatność oskrzeli (bronchial compliance)
Ccw - podatność ścian klatki piersiowej (compliance of the chest wall)
Ce - podatność zewnątrzpiersiowa (extrathoracic compliance)
Cl - podatność płuc (lung compliance)
CoV - współczynnik zmienności (coefficient of variation)
E - elastancja, sprężystość (elastance)
EFL - ograniczenia przepływu wydechowego (expiratory flow limitation)
FOT - technika wymuszonych oscylacji (forced oscillation technique)
Fres - częstotliwość rezonansowa (resonant frequency)
I - inertancja, bezwładność (inertia)
IOS - oscylometria impulsowa (impulse oscillometry)
R; R5 - rezystancja, opór całkowity układu oddechowego (resistance)
R0 - rezystancja przechwytu
R19; R20; Rc - rezystancja/opór centralnych dróg oddechowych (central resistance)
R5-19; R5-20; Rp - rezystancja/opór obwodowych dróg oddechowych (peripheral resistance)
Raw - rezystancja/opór dróg oddechowych (airway resistance)
Rcw - rezystancja/opór ścian klatki piersiowej i przepony (resistance of the chest wall)
Rtis - rezystancja/opór składników tkankowo-miąższowych (tissue resistance)
SNR - stosunek sygnał-szum (signal to noise ratio)
X - reaktancja (reactance)
Z - impedancja (impedance)
Zin - impedancja wejścia (input impedance)
Ztr - impedancja przejścia (transfer impedance)
Rozdział 1Historia oscylometrii w badaniachHenryk Mazurek, Eliza Wasilewska, Grzegorz Brożek
Zapamiętaj:
W połowie XX wieku Otis i wsp. przeprowadzili pierwsze pomiary z wykorzystaniem oscylacji niskiej częstotliwości.
Pierwsze badania techniki wymuszonych oscylacji w Polsce prowadzono w latach 70. XX wieku w Instytucie Gruźlicy i Chorób Płuc oraz w Centralnym Ośrodku Techniki Medycznej w Warszawie.
Na początku lat 90. XX wieku pojawiły się pierwsze komercyjne systemy oscylometrii impulsowej.
Wprowadzenie
Od końca XIX wieku podstawową metodą oceny czynności płuc jest spirometria, która początkowo umożliwiała ocenę objętości płuc, a z czasem także przepływów oddechowych. Pomimo dużej wartości diagnostycznej metoda ta wymaga aktywnej współpracy pacjenta oraz wykonywania natężonych manewrów oddechowych. W wielu sytuacjach klinicznych - szczególnie u dzieci, osób starszych oraz pacjentów z ciężką niewydolnością oddechową - wykonanie badania jest utrudnione. Z tego względu rozwijano metody umożliwiające ocenę mechaniki układu oddechowego podczas spokojnej wentylacji. Jedną z takich metod jest technika wymuszonych oscylacji (forced oscillation technique, FOT), która stanowi podstawę współczesnej oscylometrii impulsowej (impulse oscillometry, IOS). Początki badań oscylometrycznych sięgają połowy XX wieku. Pierwsze pomiary z wykorzystaniem oscylacji niskiej częstotliwości, uzyskanych za pomocą respiratora, przeprowadzili Otis i wsp.
Kolejnym etapem rozwoju było wprowadzenie techniki pomiarów z wykorzystaniem wyższych częstotliwości oscylacji (1-15 Hz). Technika ta została po raz pierwszy szczegółowo opisana przez DuBois i wsp. w 1956 roku jako metoda oceny impedancji mechanicznej układu oddechowego w warunkach relaksacji mięśni oddechowych, przy wdechu zatrzymanym na poziomie czynnościowej pojemności zalegającej (functional residual capacity, FRC). Analiza odpowiedzi układu oddechowego na wymuszone oscylacje umożliwiła wyznaczenie impedancji oddechowej, składającej się z dwóch podstawowych komponentów: oporu (resistance, R) oraz reaktancji (reactance, X), odzwierciedlającej właściwości sprężyste i bezwładnościowe układu oddechowego.
Początkowo pomiary wykonywano głównie przy częstotliwościach zbliżonych do częstotliwości rezonansowej układu oddechowego. W badaniach stosowano sygnał sinusoidalny generowany za pomocą specjalnej pompy stanowiącej zmodyfikowaną wersję respiratora. Oscylacje ciśnienia aplikowano wokół klatki piersiowej badanego, natomiast odpowiedź układu oddechowego rejestrowano na poziomie ust jako impedancję przejścia (transfer impedance, Ztr). Pomiary wykonywano początkowo u osób dorosłych, jednak metoda ta znalazła również zastosowanie w badaniach eksperymentalnych nad mechaniką oddychania u zwierząt laboratoryjnych.
Pod koniec lat 60. XX wieku wprowadzono głośnik jako źródło sygnału aplikowanego bezpośrednio na poziomie ust, co umożliwiło pomiar tzw. impedancji wejścia (input impedance, Zin). W odróżnieniu od wcześniejszych pomiarów Ztr w tej konfiguracji sygnał oscylacyjny podawano bezpośrednio do dróg oddechowych badanego. Rozwiązanie to umożliwiło wykonywanie pomiarów podczas spokojnego oddychania, bez konieczności utrzymywania bezdechu, co znacznie zwiększyło możliwości praktycznego zastosowania tej metody w badaniach fizjologicznych oraz w diagnostyce klinicznej. W kolejnych dekadach rozwój elektroniki i metod analizy sygnałów znacząco przyspieszył rozwój oscylometrii. W latach 70. wprowadzono automatyzację obliczeń oraz filtrację sygnałów, natomiast rozwój komputerów osobistych w latach 80. umożliwił szybszą analizę danych. Pojawiły się nowe generacje przetworników ciśnienia oraz pneumotachometrów.
Istotnym krokiem było wprowadzenie sygnałów impulsowych lub o charakterze losowego szumu, które umożliwiły jednoczesną analizę wielu częstotliwości dzięki zastosowaniu transformacji Fouriera. Rozwiązanie to stało się podstawą współczesnej oscylometrii impulsowej. Podejmowano również próby ograniczenia artefaktów pomiarowych, które wynikają z podatności ścian górnych dróg oddechowych. Jednym z przykładów był system Pulmosfor wykorzystujący hełm obejmujący głowę badanego, co pozwoliło na zmniejszenie wpływu artefaktów. Na początku lat 90. pojawiły się pierwsze komercyjne systemy oscylometrii impulsowej, które umożliwiły wprowadzenie tej metody do rutynowej diagnostyki pulmonologicznej.
Pomimo postępu technologicznego oscylometria rozwijała się wolniej niż spirometria, głównie z powodu trudności w standaryzacji pomiarów oraz interpretacji wyników. W ostatnich latach obserwuje się jednak ponowny wzrost zainteresowania tą metodą wynikający z rozwoju technologii i rosnącej liczby badań klinicznych.
Rozwój badań oscylometrycznych w Polsce
Pierwsze badania nad zastosowaniem techniki wymuszonych oscylacji w Polsce prowadzono w latach 70. XX wieku w Instytucie Gruźlicy i Chorób Płuc oraz w Centralnym Ośrodku Techniki Medycznej w Warszawie. Jednym z pierwszych polskich doniesień naukowych dotyczących tej metody była praca M. Żółtowskiego, opisująca pomiar oporu całkowitego płuc metodą oscylacji wymuszonych.
Istotną rolę w rozwoju badań nad metodami oscylacyjnymi w Polsce odegrał Instytut Gruźlicy i Chorób Płuc, w szczególności jego oddział w Rabce-Zdroju. W ośrodku tym prowadzono badania nad zastosowaniem techniki FOT w diagnostyce chorób układu oddechowego u dzieci oraz nad interpretacją parametrów impedancji układu oddechowego. Na początku lat 90. współpraca ośrodka w Rabce-Zdroju z Uniwersytetem w Nancy zaowocowała wspólnymi publikacjami dotyczącymi analizy impedancji oddechowej i zakupem pierwszych w Polsce komercyjnych urządzeń pomiarowych. Metodę stosowano w diagnostyce dzieci z chorobami układu oddechowego oraz podejmowano próby upowszechnienia wiedzy na temat jej przydatności diagnostycznej.
W kolejnych latach opracowano wartości referencyjne wskaźników oscylometrycznych dla populacji dzieci.
Rozdział 2Podstawy fizyczne oscylometriiJakub Radliński, Mariusz Kowaliński, Adam Białas
Zapamiętaj:
Oscylometria polega na dostarczeniu przez usta pacjenta sygnału opartego na zmianach ciśnienia i pomiarze wywołanych nim zmian przepływu powietrza.
Najważniejszym parametrem podlegającym pomiarowi w badaniu oscylometrycznym jest impedancja wejścia, na którą składają się rezystancja i reaktancja układu oddechowego.
Rezystancja (R) pozwala oszacować te części energii fali ciśnieniowej, które ulegną rozproszeniu podczas przepływu głównie z powodu działania sił tarcia, a jej największy wzrost obserwujemy przy zmniejszeniu średnicy dróg oddechowych. Pod względem interpretacyjnym rezystancja odpowiada oporowi.
Reaktancja (X) jest odzwierciedleniem tej części fali ciśnieniowej, która zostaje przekształcona w odkształcenia sprężyste oraz przyspieszenie kolumny powietrza w drogach oddechowych. Na potrzeby interpretacyjne najważniejszą cechą reaktancji jest dostarczanie informacji o sztywności/sprężystości płuc.
Zastosowanie sygnału pozwalającego na analizę impedancji w szerokim spektrum częstotliwości umożliwia uzyskanie informacji o różnych własnościach mechanicznych układu oddechowego oraz na jego poszczególnych poziomach.
Wprowadzenie
Zasada działania FOT opiera się na ocenie właściwości mechanicznych układu oddechowego (dróg oddechowych, miąższu płuc, ściany klatki piersiowej) poprzez pomiar zmian przepływu w odpowiedzi na nałożenie na spokojne oddechy sygnału ciśnieniowego (fluktuacji ciśnienia). W ten sposób możliwe jest zmierzenie impedancji układu oddechowego - związku pomiędzy zaaplikowanym sygnałem ciśnieniowym a wywołaną przez niego zmianą przepływu powietrza.
W badaniu oscylometrycznym miejscem wprowadzenia do układu oddechowego impulsu ciśnieniowego oraz pomiaru wywołanych nim zmian przepływu są usta pacjenta. Wynik takiego badania określa się mianem impedancji wejścia, ponieważ jest impedancją mierzoną na wejściu do układu oddechowego. Należy wspomnieć, że sygnał oscylacyjny może być również dostarczony do układu oddechowego poprzez powierzchnię klatki piersiowej - wówczas wynikiem badania jest impedancja przejścia, gdyż pomiar obu wartości odbywa się w dwóch niezależnych od siebie miejscach; metoda ta jest jednak rzadko stosowana i na potrzeby podręcznika terminy "impedancja wejścia" i "impedancja układu oddechowego" będą stosowane zamiennie.
Istnieją różne warianty techniki oscylacji wymuszonych różniące się między sobą sposobem wygenerowania sygnału ciśnieniowego:
1. Fala o przebiegu sinusoidalnym - jest historycznie najstarsza, badanie można wykonać w jednej konkretnej częstotliwości, ograniczeniem metody jest pomiar impedancji wejścia wyłącznie dla oscylacji o jednej częstotliwości - pomiar może być powtórzony kilkukrotnie dla fal o różnej charakterystyce, ale jest to proces czasochłonny i obarczony wyższym ryzykiem błędu.
2. Superpozycja fal najczęściej o przebiegu sinusoidalnym o różnych częstotliwościach dobranych tak, aby umożliwić analizę odpowiedzi w oczekiwanych częstotliwościach.
3. Szum biały - czyli szum o płaskim widmie (moc sygnału we wszystkich częstotliwościach w zakresie jest taka sama).
4. Impulsy ciśnieniowe - to serie krótkich, najczęściej prostokątnych impulsów.
Spektrum sygnału wymuszającego jest zwykle tak dobierane, aby analiza impedancji w zakresie częstotliwości od około 4 Hz do 50 Hz była możliwa.
Poszczególne sposoby dają zbliżone wyniki, ale nie są bezpośrednio porównywalne między sobą. Wynika to głównie z różnego stosunku sygnał-szum (signal to noise ratio, SNR) oraz realizacji przetwarzania sygnałów. Najczęściej stosowanymi rozwiązaniami są metody wykorzystujące fale sinusoidalne (FOT) oraz impulsy ciśnieniowe (IOS).
Rycina 2.1. Przykłady generowania sygnału wymuszającego.
Rycina 2.2. Schemat aparatury.
V - przepływ; P - ciśnienie.
Typowym rozwiązaniem technicznym jest generowanie oscylacji przez głośnik, a zmiany przepływu odczytywane są przez pneumotachograf. Zarejestrowane zmiany przepływu wraz z zarejestrowanym sygnałem wymuszającym są następnie poddane analizie matematycznej, dostarczając informacji o impedancji dla różnych częstotliwości.
Impedancja układu oddechowego
Impedancja jest wielkością fizyczną będącą uogólnieniem oporu dla przebiegów zmiennych, określającym zależność ciśnienia i przepływu podczas oscylującego przepływu powietrza o danej częstotliwości.
gdzie:
Z - impedancja, P - ciśnienie, V - przepływ, ? = 2?f, f - częstotliwość.
Impedancja jest liczbą zespoloną, czyli pewnym konstruktem matematycznym składającym się niejako z dwóch składowych, nazywanych częścią rzeczywistą i urojoną (Termin "urojona" nie znaczy "nieprawdziwa". Nazwa ta jest zaszłością historyczną - odpowiada liczbie równej , która - jak wiemy - nie istnieje w zbiorze liczb rzeczywistych i nie można jej przedstawić na klasycznej jednowymiarowej osi liczbowej. Same liczby zespolone możemy sobie wyobrazić jako punkty na klasycznej płaszczyźnie XY, wówczas wartościom części rzeczywistej odpowiadają wartości na osi X, natomiast części urojonej - osi Y. W naszym przypadku część urojona odpowiada składowej przesuniętej w fazie względem przepływu).
Z perspektywy interpretacji badania kluczowe jest rozróżnienie tych dwóch składowych impedancji układu oddechowego: rezystancji (część rzeczywista) i reaktancji (część urojona). Ich związek przedstawia się następująco:
Z(?) = R(?) + jX(?)
gdzie:
Z - impedancja, R - rezystancja, X - reaktancja, j - jednostka urojona, ? = 2?f, f - częstotliwość.
Użycie liczb zespolonych pozwala zamienić trudne równania różniczkowe (z pochodnymi w czasie) na dużo prostsze równania algebraiczne, jak powyższe.
Rezystancja jest analogiem intuicyjnie pojmowanego oporu układu oddechowego, czyli sytuacji, kiedy rozważamy przepływ powietrza w rurze. Im jest ona większa, tym więcej energii ciśnieniowego sygnału wymuszającego (kiedy fala ciśnieniowa porusza się zgodnie z przepływem powietrza) jest tracona na pokonanie oporu przepływu oraz w niewielkiej części na rozproszenie w otaczających tkankach i ścianie klatki piersiowej, a tym samym finalny przepływ będzie mniejszy. Należy podkreślić, że ze względu na specyfikę badania oscylometryczny opór układu oddechowego, zawierający komponenty tkankowe i ściany klatki piersiowej, jest większy od mierzonego innymi metodami oporu dróg oddechowych.
Zgodnie z prawem Hagena-Poiseuille'a opór przepływu strumienia powietrza zależy w głównej mierze od geometrii naczynia, rosnąc najbardziej istotnie przy zmniejszeniu jego średnicy. Dlatego zmniejszenie nawet w niewielkim stopniu średnicy dróg oddechowych prowadzi do istotnego wzrostu oporu. Rezystancja zatem stanowi odzwierciedlenie średnicy dróg oddechowych, a wzrost tego parametru będzie najbardziej charakterystyczny dla chorób przebiegających ze zwężeniem oskrzeli. Na całkowitą rezystancję wpływ będą miały również takie czynniki, jak: długość oskrzeli, charakterystyka ściany oskrzeli (np. zaleganie śluzu) oraz właściwości tkanki płucnej i ściany klatki piersiowej, ale należy podkreślić, że średnica oskrzeli jest głównym punktem odniesienia w analizie badania.
Drugą składową impedancji jest reaktancja układu oddechowego. W przeciwieństwie do rezystancji, reaktancja reprezentuje reakcję na tą część zmian ciśnienia, których efekty ulegają przesunięciu fazowemu, a więc nie są zgodne w czasie ze zmianą przepływu, natomiast są zgodne ze zmianami objętości spowodowanymi impulsem ciśnieniowym. Reaktancja jest więc miarą tej części fali ciśnieniowej, która zostaje zmagazynowana w dwóch postaciach - przyspieszenia strumienia powietrza w drogach oddechowych oraz odkształcenia sprężystego układu oddechowego. Reaktancję można przedstawić w formie wzoru:
gdzie:
X - reaktancja, I - inertancja (bezwładność), E - elastancja (sprężystość), ? - pulsacja (proporcjonalna do częstotliwości), ? = 2?f , f - częstotliwość, j - jednostka urojona.
Termin "bezwładność", czyli inertancja, użyty w kontekście gazów w drogach oddechowych, oznacza, że powietrze - mimo bardzo małej masy - nie może natychmiast zmienić prędkości. Aby je rozpędzić lub zatrzymać, potrzebna jest siła, co powoduje, że przepływ "nie nadąża" za zmianami ciśnienia. Zmiany przepływu wymagają zatem jego przyspieszenia lub wyhamowania, co powoduje przesunięcie fazowe między ciśnieniem a przepływem. Z powyższego wzoru wynika, że bezwładność gazów w drogach oddechowych oraz sprężystość układu oddechowego działają w przeciwnych kierunkach - elastancja jest opóźniona w czasie, natomiast inertancja poprzedza przepływ strumienia powietrza. Co więcej, im wyższa częstotliwość, tym większą składową we wzorze stanowić będzie bezwładność i odwrotnie - dla niskich częstotliwości elastancja stanie się dominującym elementem reaktancji. Można również wnioskować, że dla pewnej częstotliwości obie wartości się zrównoważą, a reaktancja wyniesie 0. Częstotliwość oscylacji, dla których reaktancja przyjmuje wartość 0, określa się mianem częstotliwości rezonansowej (Fres) i może stanowić ona punkt odniesienia podczas analizy parametrów spektralnych uzyskanych w czasie badania oscylometrycznego; dotychczasowe badania wskazują, że u zdrowych dorosłych częstotliwość rezonansowa występuje przy częstotliwościach oscylacji 8-12 Hz. Wyższe wartości, a więc sytuacje kliniczne, w których dochodzi do przesunięcia Fres w prawo wykresu częstotliwości, będą sugerować zwiększenie sztywności układu oddechowego.
Jak wcześniej wspomniano, inertancja jest miarą tej części fali ciśnieniowej, która zostaje utracona poprzez przyspieszenie gazów w drogach oddechowych. Z uwagi na niewielką masę powietrza inertancja zazwyczaj przyjmuje niskie wartości, ale będzie stanowić dominującą część reaktancji dla wysokich częstotliwości, ponieważ powodują one znacznie większe przyspieszenie kolumny gazu. Jednak z punktu widzenia interpretacji wyników znacznie większe znaczenie ma elastancja. Typowo elastancja dominuje przy pomiarach wykonywanych dla niskich częstotliwości, czemu odpowiadają ujemne wartości reaktancji. Jednak, gdy fala ciśnieniowa napotyka na swojej drodze ośrodek o wysokiej sztywności, jak ma to miejsce, np. w śródmiąższowych chorobach płuc (zwiększona sztywność tkanki płucnej) lub w otyłości (zwiększona sztywność klatki piersiowej), ujemne wartości reaktancji mogą być obserwowane również przy wyższych częstotliwościach, a niekiedy dla całego spektrum badanych częstotliwości.
Warto podkreślić, że omawiane parametry nie są wartościami, które faktycznie istnieją (są mierzalne innymi metodami) w układzie oddechowym. Do opisu układu oddechowego używa się prostego modelu R-I-E, a opór, inertancja czy elastancja służą do interpretacji modelu, a tym samym w sposób uproszczony charakteryzują stan układu oddechowego osoby badanej.
Wpływ częstotliwości oscylacji na wynik badania
Analiza impedancji jest zazwyczaj dokonywana w częstotliwościach od 4-5 Hz do 25-30 Hz, co determinuje dobór charakterystyki sygnału wymuszającego. Dobór częstotliwości nie jest przypadkowy - oscylacje o niższych częstotliwościach mogą wchodzić w interakcję z przebiegiem oddychania (który sam w sobie jest sygnałem sinusoidalnym), a także wraz ze spadkiem częstotliwości poniżej 2 Hz dominujące stają się własności wiskoelastyczne układu oddechowego (czyli zależne zarówno od sprężystości, jak i lepkości). Pomiar impedancji oddechowej staje się więc możliwy jedynie podczas wstrzymania oddychania, co może stanowić wyzwanie dla pacjenta, dlatego jest rzadko stosowane, a komercyjne urządzenia zazwyczaj nie są przystosowane do tego typu badań. Częstotliwości wyższe niż 30 Hz mogą być natomiast niekomfortowe dla pacjenta i dostarczają informacji ograniczonych wyłącznie do wyżej położonych dróg oddechowych. W częstotliwościach tych istotny wpływ mają również zjawiska związane z propagacją fali w centralnych drogach oddechowych.
Fale ciśnieniowe o różnej częstotliwości będą penetrować w głąb układu oddechowego w różny sposób i na różną głębokość. W większości przypadków fale ciśnieniowe o wysokiej częstotliwości będą docierać płycej niż fale o niższej częstotliwości - im mniejsza długość fali (większa częstotliwość), tym szybciej ulegnie ona rozproszeniu w ośrodku. Pewną analogią, która ułatwia wyobrażenie sobie procesów zachodzących podczas badania oscylometrycznego, może być propagacja fali ultradźwiękowej generowanej przez różne głowice ultrasonograficzne. Głowice ultrasonograficzne wypukłe (convex), charakteryzujące się niską częstotliwością drgań kryształów piezoelektrycznych i pozwalają na obrazowanie struktur anatomicznych położonych kilkadziesiąt centymetrów pod miejscem przyłożenia instrumentu. Z kolei głowice liniowe, ze względu na znacznie wyższą częstotliwość drgań mechanicznych, pozwalają jedynie na zobrazowanie struktur znajdujących się kilka centymetrów poniżej.
Analogiczne zjawiska obserwowane są w czasie oscylometrii. Podczas badania oscylometrycznego zastosowanie niskich częstotliwości oscylacji (najczęściej 5 Hz) będzie skutkowało propagacją fali ciśnieniowej głęboko wzdłuż całych dróg oddechowych, dostarczając informacji o rezystancji i reaktancji całego układu oddechowego. Fale ciśnieniowe o wysokiej częstotliwości (zazwyczaj 19-30 Hz w zależności od urządzenia) ulegną rozproszeniu w centralnych drogach oddechowych, dostarczając przede wszystkim informacji o właściwościach mechanicznych tchawicy i oskrzeli głównych (ryc. 2.3). Po odjęciu wartości rezystancji dla centralnych dróg oddechowych od rezystancji całego układu oddechowego (R5-20) otrzymujemy - w pewnym uproszczeniu - rezystancję dla obwodowych dróg oddechowych, stanowiąc tym samym metodę diagnostyki i monitorowania chorób dotykających obwodowych partii płuc.
Należy jednak pamiętać, że na zależność rezystancji i reaktancji od częstotliwości oscylacji wpływa wiele różnych czynników, takich jak: właściwości sprężyste tkanek, heterogenność przepływu (znacznie nasilona w chorobach obturacyjnych), połączenia pomiędzy oskrzelami oraz zjawisko pułapki powietrznej. Dla niskich częstotliwości oscylacji dominującymi parametrami, które mają wpływ na wynik badania, są sprężystość płuc i ściany klatki piersiowej (impulsy nie zatrzymują się na drogach oddechowych), natomiast przy wysokich częstotliwościach - właściwości dróg oddechowych (impulsy ulegają szybkiemu rozproszeniu). Należy zatem zachować ostrożność podczas interpretacji badania, ponieważ na jego wynik wpływają właściwości mechaniczne całego układu oddechowego, a nie wyłącznie średnica dróg oddechowych.
Fragment
Słownik pojęć
Część I. Podstawy fizyczne, interpretacja wyniku czynnościowych układu oddechowego
Rozdział 1. Historia oscylometrii w badaniach - Henryk Mazurek, Eliza Wasilewska, Grzegorz Brożek
Wprowadzenie
Rozwój badań oscylometrycznych w Polsce
Rozdział 2. Podstawy fizyczne oscylometrii - Jakub Radliński, Mariusz Kowaliński, Adam Białas
Wprowadzenie
Impedancja układu oddechowego
Wpływ częstotliwości oscylacji na wynik badania
Rozdział 3. Parametry wyliczane z modelu układu oddechowego - Henryk Mazurek
Opór całkowity układu oddechowego (R)
Składowe niezgodne z fazą: I i C
Bezwładność oddechowa (I)
Podatność całkowita układu oddechowego (C)
Modele złożone
Rozdział 4. Wskaźniki oscylometryczne - Jakub Radliński, Mariusz Kowaliński
Rezystancja
Reaktancja
Sytuacje typowe
Rozdział 5. Zasady wykonywania badania oscylometrycznego - Karolina Gwoździewicz
Przygotowanie sprzętu
Przygotowanie pacjenta
Przeprowadzanie badania
Prezentacja wyniku
Rozdział 6. Wskazania i przeciwwskazania do badania oscylometrycznego - Karolina Gwoździewicz
Wskazania
Przeciwwskazania
Rozdział 7. Kryteria poprawności technicznej wykonania badania oscylometrycznego - Sabina Kostorz-Nosal
Rozdział 8. Interpretacja wyniku badania oscylometrycznego
Wartości referencyjne - Jakub Radliński, Henryk Mazurek
Czynniki wpływające na wyniki oscylometryczne - Eliza Wasilewska, Henryk Mazurek
Porównanie wyników oscylometrycznych ze standardowymi badaniami czynnościowymi płuc - Sabina Kostorz-Nosal
Próba rozkurczowa - Henryk Mazurek
Próba prowokacyjna - Henryk Mazurek
Rozdział 9. Dotychczasowe obszary zastosowania badania oscylometrycznego
Oscylometria w pediatrii - Henryk Mazurek, Karolina Gwoździewicz, Eliza Wasilewska
Oscylometria w pulmonologii - Sabina Kostorz-Nosal
Oscylometria w narażeniu zawodowym, środowiskowym oraz narażeniu na dym tytoniowy - Mariusz Kowaliński
Oscylometria w chorobach nerwowo-mięśniowych - Eliza Wasilewska
Zastosowanie oscylometrii w transplantologii - Eliza Wasilewska, Sławomir Żegleń
Oscylometria w innych dziedzinach medycyny - Sabina Kostorz-Nosal
Wpływ wysiłku fizycznego na wyniki oscylometryczne - Sabina Kostorz-Nosal
Oscylometria a otyłość - Adam Białas
Rozdział 10. Ograniczenia badania oscylometrycznego - Henryk Mazurek
Piśmiennictwo
Część II. Przypadki kliniczne - Sabina Kostorz-Nosal, Henryk Mazurek, Szymon Skoczyński, Eliza Wasilewska, Grzegorz Brożek, Jakub Radliński, Mariusz Kowaliński, Adam Białas, Karolina Gwoździewicz, Sławomir Żegleń
Rozdział 11. Interpretacja badania oscylometrycznego - algorytm i przypadki kliniczne
Wykaz przypadków
Przypisy
Pozostałe rozdziały dostępne w pełnej wersji e-booka.
