ספירומטר

ספירומטר (בלועזית: Spirometer) הנקרא גם מד נשימה, הוא מכשיר רפואי המשמש למדידת תפקודי הריאות בגוף. המכשיר מאפשר מדידת נפחי הריאות, ובכך מתאפשר אבחון קשיי נשימה שונים כגון חסמים בקנה הנשימה, בעיות ספיקה של הריאות (אסתמה, סטרידור, מחלת ריאות), וסיבוכים הנובעים מטיפולים וניתוחים שונים במערכת הנשימה.

מהלך הבדיקה 
תחילה הנבדק שואף אוויר דרך המכשיר, למלוא תכולת הריאות (נפח זה נקרא TLC), ולאחר מכן נושף אותו במלוא כוחו אל תוך המכשיר, עד לריקון מקסימלי של חלל הריאות מאוויר (נפח זה נקרא "נפח שאריתי" - RV). מכשיר הספירומטר מתוכנן כך שהתנגדותו לספיקת האוויר תהיה מינימלית, כך שמבדיקה זו מתקבלת מדידה של נפחי הריאה, והתנגדות דרכי האוויר של הנבדק לספיקת האוויר (התנגדות מכשיר המדידה לזרימה זניחה).

מדידה נוספת מתבצעת על ידי נשימה של הנבדק אל תוך המתקן, המבצע מדידת הנפח הכולל של האוויר הננשף (נפח זה נקרא FVC), וכן מדידת הנפח הננשף במהלך השנייה הראשונה (נפח זה נקרא FEV1). יחס בין הנפחים הללו מאפשר לאבחן אם קיימת חסימה ביציאת אוויר מן הריאות.

כמו כן מבוצעת מדידה של משרעת זרם האוויר בעת הנשיפה (ערך זה נקרא FEV). על ידי מדידת מהירות זרימת האוויר ניתן לאבחן מחלות אשר גורמות להאטה בספיקת האוויר (כגון מחלת האסתמה).

סוגי בדיקות 
ישנם שני סוגי בדיקות אשר מתבצעות באמצעות מכשיר הספירומטר:
 דינאמיות - במהלכן מבוצעות המדידות לאורך זמן, במטרה לנטר שינויים בנפח הריאות לאורך זמן, דבר המעיד פעמים רבות על מחלות היצרות בדרכי הנשימה.
 סטטיות - במהלכן מבוצעות המדידות ללא תלות בזמן, במטרה לבדוק את הגבלת הריאות.

מדידות המתבצעות במהלך הבדיקה 
 VC - הפרש הנפחים בין שאיפה לנשיפה.
 SVC - הוצאה איטית של האוויר מן הריאות, ללא תלות בזמן.
 FVC - שאיפה מקסימלית ונשיפה במהירות האפשרית, לשם אבחון לכידת אוויר.
 FEV1 - הוצאה מהירה של האוויר, ומדידת ספיקת האוויר במהלך השנייה הראשונה (תלויה בזמן).
 MVV - נפח ננשף מקסימלי של הנבדק, תוך כדי נשימה עמוקה.
 MV - נפח ננשף של הנבדק, תוך כדי נשימה רגילה.

חיישני מכשיר המדידה 
במכשיר הספירומטר נעשה שימוש במגוון חיישנים ומבצעים מדידה אנלוגית של נתונים שונים:
 מד לחץ הפרשי - המדידה נעשית באמצעות קרומית (ממברנה) אלסטית המשנה את צורתה כתוצאה מהפרש הלחץ בין הלחץ החיצוני (שנוצר מנשימת הנבדק), לבין לחץ מדוד אחר. את השינוי מתרגם החיישן לשינוי מתח חשמלי או לשינוי בהתנגדות חשמלית, אשר ניתנים לניטור.
 מד לחץ פיאזואלקטרי - גביש פיאזואלקטרי (כדוגמת קוורץ) אשר משנה את מטענם החשמלי כתוצאה מלחץ חיצוני המופעל עליו (כתוצאה מנשימת הנבדק), המתח החשמלי בין הדקי האלקטרודות המחוברות אל גבישים אלו ניתן לניטור.
 גלאי אופטי - כדוגמת ברקוד או גלאי אינפרא אדום (IR), מנטרים את מיקומה של מסה בצורת כדור. על כדור זה פועלים כוח הכבידה (התלוי במסת הכדור) וכוח הגרר (התלוי מהירות ספיקת האוויר כתוצאה מנשימת המטופל, וכן בגאומטריות הכדור והצינור בעל החתך המשתנה בו הוא נע). ניטור מיקום וגובה הכדור מאפשר לחשב את ספיקת האוויר.

רכיבי המערכת 
רכיבי מכשיר הספירומטר הנפוצים:
 צינור מעבר אוויר - בעל קוטר משתנה.
 מסנני הפרעות חישנים - להקטנת שגיאות המדידה.
 מסננים אנטיבקטריאלים - המיועדים לסטריליזציה של המכשיר.
 חיישנים - מתרגמים את הנתונים הפיזיקליים האנלוגיים לאות חשמלי אנלוגי.
 ממיר ADC - הממיר את האותות האנלוגיים המתקבלים מן החיישנים לאותות דיגיטליים.
 גופי חימום - אשר מקטינים את ריכוז הלחות במכשיר ומשפרים את דיוק המדידות.
 מחשב/יחידת עיבוד - לשם עיבוד הנתונים הנמדדים.

ראו גם 
 פיזיולוגיה של מערכת הנשימה
 מחלות חסימתיות של הריאה
 כח גרר

לקריאה נוספת 
  Rachel Booker, 2006, "Vital Lung Function", Class Publishing Ltd

קישורים חיצוניים 

 Pulmonary function tests, באתר MedlinePlus

מערכת הנשימה
ציוד רפואי
מכשירי מדידה
מכשירי חשמל רפואיים