LungeEdit
Plethysmographen werden üblicherweise zur Messung der funktionellen Residualkapazität (FRC) der Lunge – des Lungenvolumens, wenn die Atemmuskeln entspannt sind – und der Gesamtkapazität der Lunge verwendet.
Bei einem herkömmlichen Plethysmographen (oder „Body Box“) wird die Testperson oder der Patient in eine abgedichtete Kammer von der Größe einer kleinen Telefonzelle mit einem einzigen Mundstück gesetzt. Am Ende der normalen Ausatmung wird das Mundstück geschlossen. Der Patient wird dann aufgefordert, einen Einatmungsversuch zu unternehmen. Wenn der Patient versucht, einzuatmen (ein Manöver, das wie Hecheln aussieht und sich auch so anfühlt), dehnt sich die Lunge aus, wodurch der Druck in der Lunge sinkt und das Lungenvolumen steigt. Dadurch erhöht sich wiederum der Druck in der Box, da es sich um ein geschlossenes System handelt und sich das Volumen der Box verringert hat, um das neue Volumen der Testperson aufzunehmen.
Bei der kabellosen Plethysmographie sitzt der Patient neben einem Tischgerät und führt das Mundstück in seinen Mund ein. Der Patient macht eine Reihe normaler Tidalatmungen für etwa eine Minute. Während dieser Tidalatmung kommt es zu einer Reihe von schnellen Unterbrechungen, wobei sich ein Verschluss öffnet und schließt und Druck und Volumen gemessen werden.
Methodischer AnsatzBearbeiten
Zur Berechnung des unbekannten Volumens in der Lunge wird das Boyle’sche Gesetz verwendet. Zunächst wird die Volumenänderung des Brustkorbs berechnet. Der anfängliche Druck des Kastens mal sein Volumen wird als gleich dem bekannten Druck nach der Expansion mal dem unbekannten neuen Volumen betrachtet. Sobald das neue Volumen gefunden ist, ist das ursprüngliche Volumen minus das neue Volumen die Volumenänderung in der Box und auch die Volumenänderung im Brustkorb. Mit dieser Information wird das Boyle’sche Gesetz erneut angewandt, um das ursprüngliche Gasvolumen in der Truhe zu bestimmen: das (unbekannte) Anfangsvolumen mal dem Anfangsdruck ist gleich dem Endvolumen mal dem Enddruck. Ausgehend von diesem Prinzip lässt sich zeigen, dass die funktionelle Restkapazität eine Funktion der Volumen- und Druckänderungen ist, und zwar wie folgt:
F R C = K V Δ V b o x Δ P m o u t h , K V ≈ P B a r o m e t r i c {\displaystyle FRC=K_{V}{\frac {\Delta V_{box}}{\Delta P_{mouth}}},K_{V}\approx P_{Barometric}}
Der Unterschied zwischen voller und leerer Lunge kann zur Beurteilung von Krankheiten und Atemwegseinschränkungen verwendet werden. Bei einer obstruktiven Erkrankung ist die FRC erhöht, weil sich einige Atemwege nicht normal entleeren, während sie bei einer restriktiven Erkrankung verringert ist. Die Bodyplethysmographie eignet sich besonders für Patienten mit Lufträumen, die nicht mit dem Bronchialbaum kommunizieren; bei solchen Patienten würde die Heliumverdünnung einen falsch niedrigen Messwert ergeben.
Ein weiterer wichtiger Parameter, der mit einem Bodyplethysmographen berechnet werden kann, ist der Atemwegswiderstand. Beim Einatmen dehnt sich der Brustkorb aus, wodurch sich der Druck innerhalb der Box erhöht. Bei der Beobachtung der so genannten Widerstandsschleife (Kabinendruck und Fluss) lassen sich Krankheiten leicht erkennen. Wenn die Widerstandsschleife flach wird, zeigt dies eine schlechte Compliance der Lunge an. Eine COPD beispielsweise lässt sich aufgrund der einzigartigen Form der entsprechenden Widerstandsschleife leicht erkennen.
GliedmaßenBearbeiten
Einige Plethysmographen werden an Armen, Beinen oder anderen Extremitäten angebracht und zur Bestimmung der Kreislaufkapazität verwendet.Bei der Wasserplethysmographie wird eine Extremität, z. B. ein Arm, in eine wassergefüllte Kammer eingeschlossen, in der Volumenänderungen festgestellt werden können. Bei der Luftplethysmographie wird ein ähnliches Prinzip angewandt, das jedoch auf einer luftgefüllten langen Manschette beruht, die zwar bequemer, aber weniger genau ist.Ein weiteres praktisches Gerät sind mit Quecksilber gefüllte Dehnungsmessstreifen, mit denen der Umfang der Extremität, z. B. in der Wadenmitte, kontinuierlich gemessen wird.Die Impedanz-Plethysmographie ist eine nicht-invasive Methode zur Erkennung von Venenthrombosen in diesen Körperregionen.
GenitalienBearbeiten
Ein weiterer gängiger Plethysmograph ist der Penis-Plethysmograph. Dieses Gerät wird verwendet, um Veränderungen des Blutflusses im Penis zu messen. Obwohl einige Forscher dieses Gerät verwenden, um die sexuelle Erregung und die sexuelle Orientierung zu bewerten, „urteilen Gerichte, die sich mit der Penisplethysmographie befasst haben, im Allgemeinen, dass die Technik für den Einsatz vor Gericht nicht zuverlässig genug ist.“ Ein ungefähres weibliches Äquivalent zur Penis-Plethysmographie ist die vaginale Photoplethysmographie, die den Blutfluss in der Vagina optisch misst.