1

ปฏบตการสรรวทยา ปรมาตรและความจปอดในคน (Lung Volume and Capacity in Man)

วตถประสงค เพอใหนกศกษาสามารถ 1. อธบายคาศพทเฉพาะทใชเรยกปรมาตรปอด 2. อธบายหลกการและวธการทดสอบการทางานของปอด 3. คานวณหาคาปรมาตรปอด การวดปรมาตรปอดเปนการทดสอบการทางานของปอดวธหนงซงมประโยชนในทางการแพทยเปนอยางยง ซงจะชวยในการวนจฉยโรค วเคราะหรปแบบ ระดบความรนแรง และตดตามการดาเนนโรคของระบบหายใจ ปรมาตรปอดแบงเปนปรมาตรสถตยของปอดและปรมาตรพลวตของปอด เครองมอทใชสาหรบวดปรมาตรปอดจะถกเตรยมใหอยในสภาพพรอมทจะทาการทดลองไดทนท ระหวางการทดลองถามเหตขดของหรอสงสยเกยวกบการทางานของเครองมอตองปรกษาอาจารยประจากลมเสมอ

อปกรณทใชสาหรบการวดปรมาตรและความจปอด 1. Computer Set พรอมกบ LabTutor Experiments 2. เครอง PowerLab 3. Spirometer Pod 4. Respiratory flow head (1000 L/min) with connection tubes 5. Clean bore tubing 6. Disposable filters 7. Disposable vinyl mouthpieces 8. Nose clip

2

รปท 1 แสดงอปกรณทใชในการวดปรมาตรปอด โดยตอเขากบเครอง PowerLab

ขนตอนการเตรยมอปกรณ 1. เมอเชอมตออปกรณเขากบเครอง PowerLab26T ดงรปท 1 เปดเครอง PowerLab26T (โดยปม

สวตซปด-เปดของเครองอยดานหลง) ทงไวประมาณ 5 -10 นาท เพออนเครอง 2. เปดโปรแกรม “LabTutor Expeiments” ทหนาจอ 3. คลก “Enter” แลวเลอก “Respiratory Air Flow and Volume” จาก “List of Experiments” ถา

ตองการขยายหนาจอใหกด ctrlF11

3

4. ถาตองการศกษารายละเอยดเกยวกบ “Airflow” และ “Lung volumes” ใหคลกท “Background” ทมมซายของหนาจอ

5. คลก “Next” ทมมบนขวาของหนาจอจะเหน “Equipment Setup” ซงจะเหนภาพแสดงอปกรณทใชในการวดปรมาตรปอด ดงรปท 1

6. ตอจากนนคลก “Next” อกครงจะเหน “Zeroing Spirometer Pod” ใหอปกรณทงหมดวางอยนงบนโตะ

7. กอนทจะเรมบนทก (อานรายละเอยดทหนาจอทางดานขวามอ) ตอจากนนคลก “Zero Pod” ทดานลางซายของหนาจอ แลวคลก “Start” ทมมบนขวา จะเหนเสนกราฟของ channel ท 1 (Flow Channel) อยทตาแหนง 0

4

8. ถาตองการขยายหรอยอสเกล ใหคลกทเครองหมาย + หรอ – ทมมลางซายของ Flow Channel 9. เมอปรบ Zero เรยบรอยแลว ใหอาสาสมครอม mouthpiece และปดรมฝปากใหแนน และหนบ

จมกดวย nose clip เพอใหแนใจวาไมมอากาศรวออกจากปาก พรอมกบถออปกรณโดยใหอปกรณทงหมดอยในแนวนอนดงแสดงในรปท 2 รปท 2 แสดงอปกรณทใชวดการไหลของอากาศและปรมาตรปอด

10. ใหอาสาสมครเปาลมเขาทอ 1 ครง แลวสงเกต tracing ใน Flow Channel โดย tracing จะตองลงขางลาง ถา tracing ขนขางบนใหสลบ Plastic tubes ทตอกบ Flow head

11. ทา Volume Correction โดยคลก “Next” หลงจากนนคลก “Zero Pod” 12. คลก “Start” เมอเรมบนทกบอกใหอาสาสมครถอและหายใจผาน Flow head 13. ใหอาสาสมครหายใจออกใหมากทสด 1 ครง แลวหายใจตามปกตเปนเวลา 1 นาท หลงจากนน

ใหอาสาสมครหายใจออกใหมากทสดอก 1 ครง ขณะบนทกผลใหเขยนตรง Comment ทอยดานลางวา “Volume correction procedure” แลวคลก “Add”

หมายเหต - ถาตองการลบขอมลใหเลอกขอมลทตองการลบโดยคลกเมาสคางไว แลวคลกเครองหมายกากบาททมมบนดานซาย - ถาตองการใหอาสาสมครหายใจใหมจะตองใหอปกรณทงหมดวางอยบนโตะ ตอจากนนคลก “Zero Pod” แลวคลก “Start”

5

14. ใชเมาสชไปทแกน x ซงแสดงเวลาแลว double click จะไดคา default สาหรบ volume correction factor คอ ประมาณ 1-1.5 ซงเปนคาทยอมรบ (ในกรณทคา volume correction factor ไมไดอยในชวงดงกลาว ใหหาโดยวาง Waveform Cursor ทจดเรมหายใจออกมากทสดของครงแรกแลวลากไปจนถงจดเรมหายใจออกครงทสอง)

15. คลก “Apply”

Experiment 1: Lung volumes and capacities ปฏบตการนเปนการวดปรมาตรสถตยของปอด อาสาสมครตองไมควบคมการหายใจ โดยใหหนหนาออกจากจอคอมพวเตอร ผอนคลายรางกายและจตใจใหมากทสดเทาทจะทาได

วธทาการทดลอง 1. เลอก “Exercise 1: Lung volumes and capacities” โดยคลก “Next” 2. Re-zero Spirometer Pod ดวยการคลก “Zero Pod” โดยใหอปกรณทงหมดวางอยนงบนโตะ แลว

คลก “Start” 3. ใหอาสาสมครอม mouthpiece และปดรมฝปากใหสนท ทาความคนเคยกบการหายใจทางปาก

โดยใชทหนบจมก (nose clip) บบจมกใหแนน โดยใหอาสาสมครหายใจปกตไปประมาณ 1-2 นาท หมายเหต ขณะบนทกผลการทดลอง สามารถเขยนปรมาตรปอดตางๆ เชน normal tidal breathing

ท Comment แลวคลก “Add” 4. ตอจากนนใหอาสาสมครหายใจเขาลกทสดตามดวยหายใจออกลกทสดเทาทจะทาได แลวกลบมา

หายใจปกต 3-4 ครง 5. เอา nose clip และ mouthpiece ออก

6

6. คลก “Stop” เพอจบการบนทก

หมายเหต ถาจะทาการทดลองใหมจะตอง Re-zero Spirometer Pod โดยอปกรณทงหมดตองวาง

อยนงบนโตะ หลงจากนนใหคลก “Zero Pod” แลวคลก “Start” การวเคราะหผลการทดลอง 1. เลอก “Analysis-lung volume and capacities” โดยคลก “Next” 2. แลวทาตามขนตอนดงตอไปน (หากตองการทบทวนปรมาตรและความจตางๆใหคลก “here”) จะ

ไดกราฟแสดงปรมาตรและความจปอดดงรปท 3

รปท 3 แสดงปรมาตรและความจปอด

7

คาจากดความของปรมาตรสถตยของปอดมดงน - Tidal volume (VT) คอ ปรมาตรอากาศหายใจเขาหรอออกแตละครง - Inspiratory reserve volume (IRV) คอ ปรมาตรอากาศสารองเพอการหายใจเขาเตมท - Expiratory reserve volume (ERV) คอ ปรมาตรอากาศสารองเพอการหายใจออกเตมท - Residual volume (RV) คอ ปรมาตรอากาศเหลอคางอยในปอดหลงจากหายใจออกเตมท - Inspiratory capacity (IC) คอ ปรมาตรอากาศหายใจเขาเตมทหลงจากหายใจออกปกต - Expiratory capacity (EC) คอ ปรมาตรอากาศหายใจออกเตมทหลงจากหายใจเขาปกต - Functional residual capacity (FRC) คอ ปรมาตรอากาศเหลอคางอยในปอดหลงจากหายใจออก

ปกต - Vital capacity (VC) คอ ปรมาตรอากาศทงหมดทหายใจออกเตมทหลงจากหายใจเขาเตมท - Total lung capacity (TLC) คอ ปรมาตรทงหมดของอากาศภายในปอดเมอมการหายใจเขาเตมท - Minute ventilation (MV) คอ ปรมาตรอากาศหายใจเขาหรอออกตอนาท

การคานวณคา 2.1 อตราการหายใจ (respiratory rate, RR) โดยลากตวอกษร M (marker) ทอยทางดานลางซาย

ของกราฟไปวางไวทจดเรมตนของการหายใจเขา แลวลากไปหาเวลา 1 นาท แลวนบ peak ของการหายใจเขาหรอออกแตละครง พอไดคาอตราการหายใจ แลวใหใสตวเลขลงในตาราง “Lung Volumes and

8

Capacities” 2.2. VT โดยลากตวอกษร M (marker) ไปวางไวทจดเรมตนของการหายใจเขาและวาง

Waveform Cursor ทจดสงสดของการหายใจเขา จะไดคา VT หลงจากนนใหลากคาปรมาตรลงไปในตาราง “Lung Volumes and Capacities”

2.3. IRV โดยลากตวอกษร M (marker) ไปวางไวทยอดของการหายใจเขาปกตและวาง Waveform Cursor ทจดสงสดของการหายใจเขา จะไดคา IRV หลงจากนนใหลากคาปรมาตรลงไปในตาราง “Lung Volumes and Capacities”

9

2.4. ERV โดยลากตวอกษร M (marker) ไปวางไวทจดสนสดของการหายใจออกปกตและวาง Waveform Cursor ทการหายใจออกมากทสด จะไดคา ERV หลงจากนนใหลากคาปรมาตรลงไปในตาราง “Lung Volumes and Capacities”

สาหรบคา MV หรอ Expired minute volume, IC, EC และ VC จะถกคานวณโดย LabTutor และจะปรากฏในตาราง “Lung Volumes and Capacities”

2.5 คาคาดคะเน (predicted value) ของคา RV โดยการคลกท “click on this link” ในหวขอ 5 ของ “Analysis” หลงจากนนใสเพศ สวนสง อาย ลงในตาราง “Predicted Residual Volume” เมอใสขอมลเสรจ รอสกครจะปรากฏคา Predicted RV ขนมา ซงคา Predicted RV จะไปปรากฏในตาราง “Lung Volumes and Capacities” เชนกนพรอมทงคา FRC และ TLC

10

2.6 บนทกคาทไดจากการวเคราะหผลการทดลองลงในตารางท 1 ตารางท 1 คาปรมาตรสถตยของปอด

VT (ลตร) RR (ครง/นาท) MV (ลตร/นาท) IRV (ลตร) ERV (ลตร) IC (ลตร) EC (ลตร) RV (ลตร) FRC (ลตร) VC (ลตร) TLC (ลตร)

Experiment 2: Pulmonary Function Tests

ปฏบตการนเปนการประเมนกลศาสตรของการหายใจ โดยวดอตราการไหลของอากาศหายใจเขาหรอออก หรอปรมาตรลมหายใจทมากทสดเทาทจะทาไดตอหนวยของเวลา การประเมนนมประสทธภาพในการตรวจประเมนความตานทานของทางเดนอากาศและกลามเนอในการหายใจ

1. การวดอตราการไหลของลมหายใจเขาหรอออก ประกอบดวย peak inspiratory flow (PIF), peak expiratory flow (PEF), forced vital capacity (FVC) และ forced expiratory volume in one second (FEV1) ทาใหทราบถงสมรรถภาพของปอดและกลามเนอในการหายใจออก และความตานทานในทางเดนอากาศ

PIF คอ การไหลของอากาศในการหายใจเขาสงสด PEF คอ การไหลของอากาศในการหายใจออกสงสด

FVC คอ ปรมาตรอากาศทงหมดทหายใจออกเตมทอยางเรวและแรงทสดและนานอยางนอย 6 วนาท หลงจากหายใจเขาเตมท อาจเรยกอกชอหนงวา forced expiratory volume หรอ total forced expiratory volume FEV1 คอ ปรมาตรอากาศหายใจออก ในวนาทแรกของ FVC นยมคดเปนรอยละหรอสดสวนของ FVC (FEV1/FVC ratio)

11

วธทาการทดลอง ใหทาตามลาดบดงน เตรยมเครองมอ และอาสาสมครเชนเดยวกบ experiment 1 และทาการทดสอบตามลาดบดงน 1. เลอก “Exercise 2: Pulmonary Function Tests” โดยคลก “Next” 2. Re-zero Spirometer Pod ดวยการคลก “Zero Pod” โดยใหอปกรณทงหมดวางอยนงบนโตะ 3. คลก “Start” เมอการบนทกเรมขน ใหอาสาสมครอม mouthpiece และปดรมฝปากใหสนท ทา

ความคนเคยกบการหายใจทางปากโดยใชทหนบจมก (nose clip) บบจมกใหแนน 4. เขยน FVC procedure ท Comment แลวคลก “Add” 5. ใหอาสาสมครหายใจปกตประมาณ 10-20 วนาท ตอจากนนใหอาสาสมครหายใจเขาลกทสดและ

เรวทสดเทาทจะทาไดแลวหายใจออกเรวทสดและแรงทสดเทาทจะทาได จนแนใจวาไมสามารถหายใจออกไดอกตอไปแลว (อยางนอย 6 วนาท) ตามเกณฑของ ATS (American Thoracic Society) หรอ ERS (European Respiratory Society)

6. ใหอาสาสมครหายใจปกต 3-4 ครง 7. ทาการทดลองตามขอ 4-7 อก 2 ครง 8. เมอทาการทดลองเสรจแลวใหคลก “Stop” เอา nose clip และ mouthpiece ออก

การวเคราะหผลการทดลอง 1. เลอก “Analysis-Pulmonary Function Tests” โดยคลก “Next” 2. ใหทาตามขนตอนขางลางเพอกรอกขอมลในตาราง “Pulmonary Function Variables”

12

2.1 ใช Waveform Cursor และ M (Marker) เพอตรวจด recording ทง 3 ครงแลวเลอก recording ทใหคา FVC สงสด

2.2 ท Flow Channel ใหเลอก recording ทใหคา PIF สงสด แลวลากตวอกษร M (marker) ไปวางไวทการหายใจออกปกตและวาง Waveform Cursor ทจดสงสดของการหายใจเขา จะปรากฏคาในตาราง Flow ซงเปนคา PIF หลงจากนนใหลากคา PIF ลงไปในตาราง “Pulmonary Function Variables”

2.3 ท Flow channel ใหเลอก recording ทใหคา PEF สงสด แลวลากตวอกษร M (marker) ไปวาง

ไวทการหายใจออกปกตและวาง Waveform Cursor ทจดตาสดของการหายใจออก จะปรากฏคาในตาราง Flow ซงเปนคา PEF หลงจากนนใหลากคา PEF ลงไปในตาราง “Pulmonary Function Variables”

13

2.4 ท Volume Channel ใหเลอก recording ทมคา FVC สงสด 2.5 ลากตวอกษร M (Marker) ไปวางไวทจดสงสดของการหายใจเขา และเลอน Waveform

Cursor ไปยงจดทหายใจออกมากทสด แลวคลกจะปรากฏคาในตาราง Volume ซงเปนคา FVC หลงจากนนใหลากคา FVC ลงไปในตาราง “Pulmonary Function Variables”

2.6 ใช recording อนเดยวกบขอ 2.4 เพอหาคา FEV1 โดยลากตวอกษร M ไปวางไวทจดสงสดของการหายใจเขา และเลอน Waveform Cursor ไปยงเวลาท 1 วนาทจากจดสงสด แลวคลกจะปรากฏคาในตาราง Volume ซงเปนคา FEV1 หลงจากนนใหลากคา FEV1 ลงไปในตาราง “Pulmonary Function Variables”

2.7 คา FEV1/FVC จะถกคานวณโดย LabTutor และจะปรากฏในตาราง “Pulmonary Function Variables”

2.8 บนทกคาทไดจากการวเคราะหผลการทดลองลงในตารางท 2

2. การวด Maximal voluntary ventilation (MVV) หรอ maximal breathing capacity (MBC) คอ การวดปรมาตรอากาศสงสดทสามารถหายใจไดใน 1 นาท เปนการทดสอบความตานทานของทางเดนอากาศวธหนง และเปนการประเมนกลศาสตรในการหายใจทงหมด

วธทาการทดลอง ใหทาตามลาดบดงน 1. เตรยมเครองมอ และอาสาสมครเชนเดยวกบปฏบตการท 1 2. เลอก “Exercise 1: Lung volumes and capacities” โดยคลก “Previous”

14

3. Re-zero Spirometer Pod ดวยการคลก “Zero Pod” โดยใหอปกรณทงหมดวางอยนงบนโตะ 4. เพมความเรวโดยคลกปม + ทมมลางซายของกราฟ เทากบ 5:1 5. คลก “Start” เมอการบนทกเรมขน ใหอาสาสมครอม mouthpiece และปดรมฝปากใหสนท ทา

ความคนเคยกบการหายใจทางปากโดยใชทหนบจมก (nose clip) บบจมกใหแนน โดยใหอาสาสมครหายใจปกต

6. เขยน MVV ท Comment แลวคลก “Add” 7. ตอจากนนออกคาสงเนนใหอาสาสมครหายใจดวยอตรา 40-70 ครงตอนาทหรอประมาณ 1 ครง

ตอวนาท และ ความลกประมาณ 1/2 ของ vital capacity (โดยคานวณมาจากปฏบตการท 1) เปนเวลา 12 หรอ 15 วนาท และตองกระตนเสรมเพอใหแนใจวาอาสาสมครออกแรงเตมทตลอดระยะเวลานน ทาซาอก 2 ครง โดยใหเวนระยะพกประมาณ 5 นาท

8. เมอทาการทดลองเสรจแลวใหคลก “Stop” เอา nose clip และ mouthpiece ออก

การวเคราะหผลการทดลอง 1. เลอก “Analysis-lung volume and capacities” โดยคลก “Next” 2. การคานวณหาคาอตราการหายใจ โดยลากตวอกษร M (marker) ทอยทางดานลางซายของกราฟ

ไปวางไวทจดเรมตนของการหายใจเขา แลวลากไปหาเวลา 12 หรอ 15 วนาท แลวนบ peak ของการหายใจเขาหรอออกแตละครง พอไดคาอตราการหายใจแลวใหใสตวเลขลงในตาราง “Lung Volumes and Capacities”

15

3. การคานวณหาคา VT โดยลากตวอกษร M (marker) ไปวางไวทจดเรมตนของการหายใจเขาและวาง cursor ทจดสงสดของการหายใจเขา จะไดคา VT หลงจากนนใหลากคาปรมาตรลงไปในตาราง “Lung Volumes and Capacities”

16

4. คา MVV จะถกคานวณโดย LabTutor และจะปรากฏในตาราง “Lung Volumes and Capacities” ตรงตาแหนง Expired minute volume

5. บนทกคาทไดจากการวเคราะหผลการทดลองลงในตารางท 2

ตารางท 2 คาปรมาตรพลวตของปอด

PIF (ลตร/นาท) PEF (ลตร/นาท) FEV1 (ลตร) FVC (ลตร) FEV1/ FVC (%) MVV (ลตร/นาท)

คาปรมาตรปอดทไดจากการทดลองนเปนคา ณ BTPS คาปรมาตรปอดทวดไดนนจะมการ

เปรยบเทยบกบคาคาดคะเน (predicted value) และรายงานผลคา VC, MVV, FVC และ FEV1 เปน % ของคาคาดคะเน โดยคานวณแลวกรอกในตารางท 3

สาหรบคาคาดคะเนของ VC, FEV1, FVC และ PEF สามารถหาไดโดยใชสมการสาหรบคนไทยตอไปน VC (เพศชาย) = -2.601+0.122A-0.00046A2+0.00023H2-0.00061AH

(เพศหญง) = -5.914+0.088A+0.056H-0.0003A2-0.0005AH FEV1 (เพศชาย) = -7.697+0.123A+0.067H -0.00034A2-0.0007AH

(เพศหญง) = -10.6+0.085A+0.12H-0.00019A2-0.00022H2-0.00056AH FVC (เพศชาย) = -2.601+0.122A-0.00046A2+0.00023H2-0.00061AH

(เพศหญง) = -5.914+0.088A+0.056H-0.0003A2-0.0005AH PEF (เพศชาย) = -16.859+0.307A+0.141H-0.0018A2-0.001AH (เพศหญง) = -31.355+0.162A+0.391H -0.00084A2-0.00099H2-0.00072AH H = ความสง (เซนตเมตร) A = อาย (ป) แหลงทมา: Dejsomritrutai W, Nana A, Maranetra N, et al. Reference spirometric values for healthy lifetime nonsmokers in Thailand. J Med Assoc Thai 2000; 83: 457-466.

17

MVV (เพศชาย) = 3.39H - 1.26A - 21.4 (เพศหญง) = -0.77A + 138 H = ความสง (นว) A = อาย (ป) สมการคาคาดคะเนของ MVV เปนสมการคาคาดคะเนสาหรบคนผวขาว (Caucasian) สวนคาคาดคะเนสาหรบชาวเอเซยจะมคาประมาณ 85 เปอรเซนตของคาคานวณจากสมการขางบนน ตารางท 3 การเปรยบเทยบกบคาคาดคะเน

คาจรง คาคาดคะเน % คาคาดคะเน VC (ลตร) FEV1 (ลตร) FVC (ลตร) PEF (ลตร/วนาท) MVV (ลตร/นาท)

สตรการหาเปอรเซนตคาคาดคะเน

% คาคาดคะเน = คาทวดไดจรง x 100 คาคาดคะเน การแปลผลคาปรมาตรปอด

เมอคาปรมาตรปอดทวดไดมคามากกวาหรอเทากบ 80 เปอรเซนตของคาคาดคะเนของคนๆ นนจงจะแสดงวามคาปรมาตรปอดปกต คาถาม 1. ในการทดลองน ทานคดวาจตใจหรออารมณมอทธพลตอการหายใจหรอไม อยางไร 2. จงเปรยบเทยบคาปรมาตรปอดตอไปน TV, IRV, IC, ERV, RV, FRC, VC, TLC ในภาวะอดกนทางเดนอากาศ (obstructive lung disease) และภาวะปอดจากดการขยายตว (restrictive lung disease) วาแตกตางกนหรอไม เพราะเหตใด 3. แปลผลคาปรมาตรปอดในตารางท 3 4. ในผปวยทมโรคทางเดนอากาศอดกนเรอรง (chronic obstructive pulmonary disease, COPD) ทานคดวาจะตรวจพบคา MVV, FEV1, FVC และ FEV1/FVC เปนอยางไร เพราะเหตใด แตกตางจากโรคปอดจากดการขยายตวหรอไม 5. คาปรมาตรปอดใดใชแยกโรคทางเดนอากาศอดกนเรอรงออกจากโรคปอดจากดการขยายตว