Sidonnaiset testit

TLC:n muodostava ilmamäärä voidaan laskea mittaamalla suoraan keuhkojen tilavuudet hengityssyklin eri vaiheissa ja mittaamalla keuhkoissa jäljellä oleva ilmamäärä maksimaalisen uloshengityksen jälkeen. Tämä suhde lasketaan niin, että keuhkojen kokonaiskapasiteetti on yhtä suuri kuin toiminnallisen jäännöskapasiteetin ja sisäänhengityskapasiteetin summa tai yhtälönä: TLC = FRC + IC. FRC on mitattavissa vain pletysmografialla, typpikaasun huuhtelu- tai heliumkaasun laimennusmenetelmällä tai tietokonetomografialla (CT). Kun FRC-kaasutilavuus on mitattu ja RV määritetty, voidaan käyttää seuraavia lisäyhtälöitä, joita voidaan käyttää TLC:n laskemiseen; neljän keuhkotilavuuden summa: TLC = RV + ERV + IRV + TV tai vitaalikapasiteetin ja jäännöstilavuuden summa: TLC = VC + RV.

Pletysmografia

Pletysmografialla mitataan paineen muutoksia vakiolämpötila- ja tilavuuskammiossa. Tässä testissä potilaan on suoritettava erilaisia hengitysliikkeitä ilmatiiviissä kammiossa hengittäessään spirometrin tai pneumotakografin läpi. Hengitysharjoitusten aikana rintakehän seinämän laajeneminen ja luhistuminen aiheuttavat muutoksia kammion sisäisessä paineessa, ja kammiossa oleva anturi mittaa näitä muutoksia. Nämä paineen muutokset hengityssyklin eri vaiheissa analysoidaan sitten FRC:n laskemiseksi, kun niitä verrataan spirometrian tuloksiin. FRC:n laskeminen pletysmografian avulla perustuu Boylen lakiin, jonka mukaan kaasun tilavuuden ja paineen välillä on käänteinen suhde, kun kaasun lämpötila pysyy vakiona. Boylen laki kaasujen yhtälö: P1V1 = P2V2 sovelletaan pletysmografiaan siten, että alkupaine kammiossa kerrottuna kammion alkutilavuudella on yhtä suuri kuin paine rintakehän laajentumisen lopussa kerrottuna kammion tilavuudella rintakehän laajentumisen lopussa. Pletysmografia on kultainen standardi ja tarkin testi keuhkojen tilavuuden mittaamiseen. Jos pletysmografiaa käytetään potilailla, joilla on obstruktiivinen keuhkosairaus, TLC saattaa yliarvioitua.

Heliumkaasulaimennus

Heliumkaasulaimennusmenetelmässä käytetään heliumkaasua, joka on keuhkojen keuhkorakkuloihin imeytymätön kaasu, FRC-keuhkotilavuuden mittaamiseen potilailla. Tämä testi alkaa siten, että potilas hengittää spirometriakammiosta potilaan suuhun kiinnitetyn putken kautta tunnetun määrän ja pitoisuuden heliumkaasuseosta. Tänä aikana kammion heliumkonsentraatio tasoittuu keuhkojen heliumkonsentraation kanssa, ja testi päättyy, kun muutos kaasupitoisuuksissa on alle 0,02 %. FRC lasketaan tietämällä, että heliumkaasun pitoisuus testin alkaessa vastaa samaa kaasupitoisuutta testin päättyessä massan säilymislain perusteella. Yhtälössä, jota käytetään FRC:n ratkaisemiseen heliumkaasun laimennuksessa, todetaan tällöin, että heliumkaasun FRC on yhtä suuri kuin testissä käytetyn kaasun tunnettu tilavuus kerrottuna heliumkaasun alkuosuuden ja testin lopussa olevan heliumkaasun loppuosuuden erotuksella. Tämä tulos jaetaan sitten heliumkaasun lopullisella osuudella testin lopussa tai tässä yhtälössä kuvatulla tavalla: FRC = V1(FHe1-FHe2) / FHe2. Helium- ja typpikaasun laimennusmenetelmät saattavat mitata pienempiä keuhkotilavuuksia tai TLC:tä potilailla, joilla on ilmavirtausobstruktio; tämä johtuu siitä, että kumpikaan näistä testeistä ei pysty mittaamaan keuhkojen huonosti ventiloituja alueita.

Typpikaasun huuhtelumenetelmä

Typpikaasun huuhtelumenetelmällä mitataan niin ikään FRC:n mittaamiseksi, jotta voidaan laskea TLC:tä antamalla potilaalle 100 %:n happea typpikaasun poistamiseksi keuhkoista. Tässä testissä potilaan on hengitettävä suukappaleen läpi, jossa on kaksi yksisuuntaista venttiiliä, joista toinen venttiili sallii potilaan hengittää 100-prosenttista happea sisään ja toinen venttiili sallii potilaan uloshengityksen pneumotakografiin, joka mittaa typpikaasupitoisuuden ja uloshengitysilman määrän. Testi aloitetaan leikkaamalla potilaan nenäontelot kiinni, minkä jälkeen potilas hengittää 1 minuutin ajan; sen jälkeen potilaalle annetaan 100-prosenttista happikaasua uloshengityksen loppuvaiheessa. Testi kestää noin 7 minuuttia, koska tämä on arvioitu aika, jonka kuluessa typpi huuhtoutuu keuhkoista, tai testi keskeytetään, kun typpikaasupitoisuus laskee alle 1,5 prosenttiin. Typpihuuhtelu toimii seuraavista kahdesta syystä: 1) Typpikaasu muodostaa noin 78 prosenttia ilmakehän kaasuista, ja hyvin vähäiset määrät typpikaasua voivat diffundoitua keuhkojen keuhkorakkuloiden läpi ja liueta vereen. 2) Keuhkoista huuhtoutuneen typpikaasun määrä vastaa keuhkoissa alun perin ollutta typpimäärää. Näin ollen FRC voidaan laskea ratkaisemalla ulos huuhtoutuneen typpitilavuuden ja typpikaasun kudoserityksen erotus jaettuna alkuperäisen ja lopullisen typpikaasupitoisuuden erotuksella tai yhtälöllä: FRC typpikaasu = (huuhtoutuneen typpikaasun määrä) – (typpikaasun kudoseritys) / alkuperäinen – lopullinen typpikaasun pitoisuus keuhkoissa. Typpikaasun huuhtoutumistesti on edelleen yksinkertaisempi ja helpompi testi potilaille, joilla voi olla vaikeuksia pletysmografian suorittamisessa. Obstruktiivista keuhkosairautta sairastavilla potilailla, joille tehdään typpikaasuhuuhtelu, on todettu keuhkojen tilavuusmittausten ja TLC:n aliarvioituvan

Tietokonetomografia (CT)

Rintakehän tietokonetomografiakuvaus on menetelmä, jossa keuhkojen tilavuuden laskemiseen tarvitaan radiologista kuvantamista. Tämä testi edellyttää, että potilas pidättää hengitystään täydellä sisäänhengityksellä makuuasennossa rintakehän tietokonetomografiakuvauksen aikana. Rintakehän tietokonetomografian valmistumisen jälkeen TLC lasketaan ratkaisemalla kunkin kuvan aksiaalisen poikkileikkauspinta-alan kokonaissumma kerrottuna viipaleen paksuudella. TT:n käytön keuhkojen tilavuuden mittaamiseen potilailla, joilla keuhkojen toimintakokeet olivat normaalit ja joilla oli restriktiivinen keuhkosairaus (joka johtui rintakehän seinämän vioista, keuhkovioista tai keuhkopussin sairaudesta), havaittiin olevan samanlaiset FRC-, RV- ja TLC-arvot, kun niitä verrattiin keuhkojen tilavuuteen, joka mitattiin pletysmografialla, sekä helium- että typpilaimennustekniikalla. Obstruktiivista keuhkosairautta sairastavilla potilailla pletysmografia ja tietokonetomografia antavat samankaltaisia keuhkotilavuuksien mittaustuloksia, kun taas kaasulaimennustekniikka heliumkaasulla obstruktiivisessa keuhkosairaudessa aliarvioi keuhkotilavuudet verrattuna tietokonetomografiamittauksiin. Keuhkojen tilavuuden mittaamiseen käytettävää tietokonetomografiamenetelmää ei käytetä laajalti kliinisessä ympäristössä, koska menetelmä on edelleen kallis ja altistaa potilaat tarpeettomalle säteilylle.

Spirometria

Spirometria on yleinen testi, jota käytetään kliinisessä ympäristössä keuhkojen toiminnan arviointiin ja keuhkosairauksien diagnosointiin mittaamalla pakotettua uloshengitystilavuutta sekunnissa (FEV1) ja pakotettua vitaalikapasiteettia (FVC). Pelkkää spirometriaa pidetään usein virheellisesti testinä, jota käytetään TLC:n laskemiseen, vaikka itse asiassa tällä testillä ei voida mitata RV:tä eli keuhkoihin maksimaalisen uloshengityksen jälkeen jäävää ilmamäärää. Lisäksi, jotta spirometriaa voitaisiin käyttää TLC:n laskemiseen, se olisi yhdistettävä pletysmografiaan, kaasulaimennukseen, kaasuhuuhteluun tai röntgenkuvaukseen RV:n arvioimiseksi.