اسپیرومتری یا نوار ریه چیست، چگونه انجام می‌شود و چه کاربردی دارد؟

اسپیرومتری ساده‌ترین روش اندازه‌گیری عملکرد ریه است و می‌توان آن را در مطب انجام داد. اسپیرومتر دستگاهی است که حجم‌های دمی و بازدمی را اندازه می‌گیرد. سرعت جریان را می‌توان با رسم نمودار حجم در برابر زمان محاسبه کرد. به طور معمول، ظرفیت حیاتی (VC) به صورت تفاوت یک دم کامل تا ظرفیت کل ریه (TLC) با یک بازدم کامل تا حجم باقی مانده (RV) اندازه‌گیری می‌شود.

سرعت جریان پس از واداشتن بیمار به انجام یک بازدم قوی از TLC به RV اندازه‌گیری می‌شود. چنین مانور بازدمی قوی ما را قادر می‌سازد تا حجم بازدمی با فشار در یک ثانیه (FEV₁) و ظرفیت حیاتی با فشار (FVC) را اندازه‌گیری کنیم.

مقادیر ۸۰ تا ۱۲۰ درصد میزان تخمین زده شده برای PVC طبیعی تلقی می‌شود. به طور طبیعی، افراد می‌توانند بیش از ۷۵ تا ۸۰ درصد FVC را در ثانیهٔ اول، و قسمت اعظم مابقی را در عرض ۳ ثانیه از ریه‌ها خارج کنند. نسبت این دو متغیر به طور طبیعی بیش از 8.0 می‌باشد.

اسپیرومتری قادر به نشان دادن ناهنجاری‌هایی است که قابل طبقه‌بندی به دو الگو می‌باشند: انسدادی و محدود کننده. اختلالات انسدادی با کاهش نسبت FEV_I/TVC تعریف می‌شوند. بیماری‌هایی که مشخصهٔ آنها یک الگوی انسدادی است عبارتند از آسم، برونشیت مزمن، آمفیزم، فیبروز کیستیک، و برخی ضایعات در مجاری هوایی مرکزی، مقدار کاهش FEV₁ به صورت درصدی از FEV₁ تخمینی بیان می‌شود) برای تعیین شدت انسداد در برابر جریان هوا به کار می‌رود. حداکثر سرعت جریان بازدمی peak expiratory flow rate (PEFR) را می‌توان به صورت حداکثر سرعت جریان بازدمی اندازه‌گیری شده در حین اسپیرومتری یا با استفاده از یک اندازه‌گیری کننده دستی حداکثر جریان به دست آورد. هر چه حداکثر سرعت جریان بازدمی پایین‌تر باشد شدت انسداد بیشتر است. اندازه‌گیری کنندهٔ دستی حداکثر جریان را می‌توان در منزل یا در بخش اورژانس برای ارزیابی وجود انسداد به کار برد. برای مثال حملات شدید آسم معمولاً با حداکثر سرعت جریان بازدمی کمتر از ۲۰۰ لیتر در دقیقه همراه هستند (مقدار طبیعی 500 تا 600 لیتر در دقیقه می‌باشد). یک الگوی محدود کننده با از دست رفتن حجم ریه مشخص می‌گردد. در اسپیرومتری هم FVC و هم FEV₁ کاهش پیدا می‌کنند و نسبت FEV_I/FVC طبیعی می‌باشد. الگوی تعیین کننده باید با اندازه‌گیری حجم‌های ریوی مسجل شود.

حجم‌های ریوی با استفاده از پلتیسموگرافی بدن یا توسط رقیق شدن یک گاز خنثی مثل هلیوم قابل اندازه‌گیری می‌باشند. حجم‌های ریوی که از این تکنیک‌ها قابل اندازه‌گیری هستند شامل TLC، FRC و RV می‌باشند. چنانچه پیشتر نیز اشاره شد، FRC حجمی از ریه است که در آن برگشت ارتجاعی ریه‌ها به داخل با برگشت ارتجاعی دیوارهٔ قفسهٔ سینه به خارج مساوی می‌شود. تغییرات FRC منعکس کنندهٔ ناهنجاری‌های برگشت ارتجاعی ریه می‌باشند. بیماری‌هایی مثل فیبروز ریه که با افزایش برگشت ارتجاعی ریه همراه هستند با کاهش FRC و بیماری‌هایی مثل آمفیزم که با کاهش قابلیت ارتجاعی ریه همراه هستند با افزایش FRC. همراه می‌باشند TLC مقدار هوای موجود در قفسهٔ سینه پس از یک دم عمیق می‌باشد و با تعادل بین نیروهای به وجود آمده توسط برگشت ارتجاعی سیستم تنفسی تعیین می‌گردد. بیماری محدود کنندهٔ ریه بر طبق تعریف TLC کمتر از ۸۰ درصد میزان تخمین زده شده می‌باشد در حالی که مقادیر بیش از ۱۲۰ درصد تخمین زده شده با پر هوایی (hyperinflation) مطابقت دارند. هر چه مقدار اندازه‌گیری شده TLC نسبت به درصد تخمین زده شده کمتر باشد شد تا اختلال محدود کننده بیشتر است. محدودیت ممکن است ناشی از اختلالات ریه، دیوارهٔ قفسهٔ سینه، عضلات تنفسی، یا فضای جنبی باشد. بیماری‌های ریوی که باعث فیبروز ریه می‌شوند به علت افزایش برگشت ارتجاعی سیستم تنفسی منجر به الگوی محدود کننده خواهند شد. بیماری‌های دیوارهٔ قفسهٔ سینه مثل کیفواسکولیوز، چاقی، و اسپوندیلیت انکیلوزان نیز با کاهش قابلیت ارتجاعی دیوارهٔ قفسهٔ سینه می‌توانند باعث محدودیت شوند. ضعف عضلات تنفسی با کاهش نیروی در دسترس برای متسع کردن سیستم تنفسی باعث محدودیت می‌شوند. میاستنی گراو، اسکلروز جانبی آمیوتروفیک (amyotrophic lateral sclerosis)، فلج دیافراگم و سندرم گیلن – باره می‌توانند با ایجاد ضعف ] عضلانی] باعث بیماری محدود کنندهٔ ریوی شوند. نهایتاً، ضایعات فضاگیر درگیر کنندهٔ فضای جنبی مثل تراوشی‌های جنبی، پنوموتوراکس، یا تومورهای جنب می‌توانند محدودیت ایجاد کنند. گهگاه ممکن است بدون افزایش ظرفیت کل ریه، RV و FRC افزایش یابند. این الگو را به دام افتادن هوا (air trapping) می‌گویند و در COPD یا آسم قابل مشاهده است.

مانور بازدم با فشار را می‌توان از نظر جریان و حجم، تجزیه و تحلیل کرد یعنی با رسم یک حلقهٔ جریان – حجم (flow-volume loop). حلقه‌های جریان – حجم در شناسایی الگوهای انسدادی و محدود کننده مفید هستند. نمای مشخص کنندهٔ اختلال انسدادی تقعر (گود افتادن) حلقه بازدمی است. در اختلال محدود کننده، حلقه‌ها شبیه حالت طبیعی هستند اما اندازه آنها کوچک‌تر شده است.

مضافاً، حلقه‌های جریان – حجم ابزار تشخیصی اصلی انسداد مجاری هوایی فوقانی هستند. انسداد مجاری هوایی فوقانی با حلقهٔ دمی یا بازدمی بدون سر (کوتاه شده) مشخص می‌گردد. انسداد متغیر مجاری هوایی فوقانی داخل قفسه سینه، کوتاه شدگی حلقهٔ بازدمی را نشان می‌دهد در حالی که انسداد متغیر در خارج قفسه سینه کوتاه شدگی حلقه دمی را نشان می‌دهد.