K mimořádně významným patří v lékařské praxi
spiroergometrická vyšetření. Výhodou je, že tento
způsob je neinvazivní. Princip je ten, že se při
různých způsobech fyzické zátěže měří fyziologické
parametry vyšetřované osoby. U zátěžových vyšetření
lze odhalit některé nemoci až o několik let
dříve, oproti klidovému vyšetření. Výsledkem je
posouzení reakce a adaptace kardiorespiračníních,
metabolických a jiných fyziologických a patofyziologických
funkcí na fyzické zatížení. Zátěžová
funkční diagnostika bývá součástí komplexního
vyšetření celé řady vnitřních nemocí, používá se
ale též pro zjištění stupně trénovanosti u sportovců,
pro předoperační a pooperační vyšetření a závěrem
vyšetření je též ordinace pohybové aktivity habituální,
léčebné, rehabilitační, případně rekreační
a doporučení aktivity u řady vnitřních nemocí.
Při spiroergometrickém vyšetření podstupuje vyšetřovaná
osoba fyzickou zátěž, nejčastěji na bicyklovém,
chodníkovém, rumpálovém nebo žebříkovém
ergometru, tedy na zařízeních, kde je možno přesně
nastavovat a měřit zátěž. Měří se tepová frekvence,
objem vydýchaného vzduchu a koncentrace kyslíku
(% O2) a oxidu uhličitého (% CO2), přesněji rozdíl
v koncentraci O2 vdechovaného a vydechovaného vzduchu.
Dále se snímá též EKG (kontinuálně nebo v určitých
pravidelných intervalech) a měří se také v intervalech
krevní tlak. Je nutno upozornit, že měření většiny
fyziologických parametrů probíhá za pohybu vyšetřované
osoby, např. jízdě na bicyklu nebo běhu na chodníkovém
ergometru a z toho vyplývají problémy s kvalitou
snímaných signálů, rušených periodickým rušením
nebo impulsními šumy. Naměřené údaje se zaznamenávají
a následně vyhodnocují pomocí počítače (bez
automatizační techniky by obsluha musela v průběhu
vyšetření zaznamenávat manuálně jednotlivé hodnoty
a z nich pak na konci vyšetření počítat výsledné parametry,
což by bylo značně časově náročné).
Celé pracoviště pro spiroergometrická vyšetření
je možné získat prostřednictvím zahraničních firem,
bývá však problém v tom, že řídicí systém není dostatečně
univerzální (např. pro připojení různých
typů ergometrů) a též s programovým vybavením
(úpravou dle požadavku lékařů) bývají problémy.
Výhodou zařízení, které vzniklo ve spolupráci Západočeské
univerzity a Lékařské fakulty Univerzity
Karlovy v Plzni je především to, že celý systém je
podstatně levnější, umožňuje další vývoj a modifikace
na základě požadavků lékařů a programové
vybavení (vyhodnocení vyšetření) bylo vyvinuto dle
požadavků lékařů.
Blokové schéma systému KARD pro spiroergometrická
vyšetření (s bicyklovým ergometrem) je
na obr. Rozměr řídicího systému KARD je 400 x 250
x 100 mm.
Kontinuální měření tepové frekvence je jednou
z nejdůležitějších činností při vyšetření. Lékař totiž
za určitých okolností (např. při opakovaném vyšetření
sportovců, nebo v případě tréninku) požadovat pouze
měření tepové frekvence jako odezvu na nastavenou
zátěž. Jak již bylo uvedeno, tepová frekvence se měří
Sporttesterem a je bezdrátově přenášena na přijímací
sondu, která musí být v blízkosti Sporttesteru (asi
do vzdálenosti 1,5 m).
Pro měření ventilace se používá turbínový měřič
průtoku. Vyšetřovaná osoba má na sobě masku s postranními
ventily pro nádech, výdech se provádí přes
výdechový ventil a turbínu, kde clona přerušuje infračervený
paprsek dopadající na fotodiodu. Elektrické
pulzy se vedou kabelem do systému KARD.
Plynový analyzátor je finančně nejnáročnější položkou
systému KARD. Analyzátor musí měřit CO2
a O2 pokud možno s nejkratší časovou odezvou, přičemž
časové odezvy obou senzorů (CO2 i O2) musí
být vyvážené (stejné doby odezvy). Dále musí být
zajištěna dlouhodobá stabilita celého analyzátoru,
protože kalibrace testovacími plyny se provádí pouze
2krát za rok. Senzory musí také pracovat v požadovaném
rozsahu. Pro analýzu CO2 se v současné době
používají téměř výhradně senzory pracující na principu
pohlcování infračerveného záření určité délky kysličníkem
uhličitým a tento typ je použit i v systému
KARD. Pro měřeni O2 je použit vytápěný zirkoniový
senzor. Rozsah měření CO2 je 0 až 10 %, rozsah měření
O2 je 0 až 25 % . Bicyklový ergometr umožňuje
řízení zátěže počítačem (nebo manuálně) až do 900 W
(s krokem po 5 W) a automatické měření systolického
a diastolického krevního tlaku.
Chodníkový ergometr umožňuje nastavení
rychlosti až do 25 km/h (s krokem po 0.1 km/h)
a sklonu do 25 % (po 1 %), spuštění chodníku, zastavení
chodníku atd. Není zde však automatické
měření krevního tlaku, vzhledem k pohybu
vyšetřované osoby. Je třeba poznamenat, že řízení
ergometrů pomocí počítače (za současného
měření fyziologických parametrů) umožňuje
programové nastavení zátěže (profil tratě), regulaci
na konstantní, předem nastavenou tepovou
frekvenci, řízení zátěže tak, aby se dosáhlo
předem požadovaného maxima tepové frekvence
atd. V případě testů nemocných osob je však
vždy přítomen lékař, který rozhodne o hodnotě
zátěže.
Po ukončení vyšetření jsou data uložená v tabulce
a program nabídne řadu dalších možností.
Pro zkušené uživatele je zde též možnost přenést
naměřené a vypočtené hodnoty do programu
excel a zpracovat výsledky dle svých požadavků.
Vyhodnocovací program kromě výpočtů provádí
též automatické hodnocení podle norem, které
jsou v programu implementovány. Program nabízí
zobrazení celé řady grafů, časových závislostí
i vzájemných závislostí. Program umožňuje také
hodnocení skupiny osob. Na základě výběru z řady
možností lze vybrat skupinu osob nebo jednu
osobu, která má několik vyšetření (lze tak sledovat
vývoj v čase). Program projde všechna uložená
data, vybere osoby, které splňují požadavky
na výběr a zpracuje jejich hodnoty do výsledného
souboru.
V příspěvku byly popsány základní vlastnosti
přístrojového a programového vybavení pro spiroergometrická
vyšetření a sportovní medicínu.
Kromě měření umožňuje program vyhodnocení
výsledků podle norem a doporučení pohybové aktivity
pro zdravé i nemocné osoby. Celý systém se
neustále vyvíjí. Ve vývoji je telemetrický systém,
který umožní testování osob i mimo ordinaci a při
jiných způsobech zátěže.
Na vývoji systému, především na lékařských požadavcích
na programové vybavení a vyhodnocení
vyšetření, se z Lékařské fakulty Univerzity Karlovy
podíleli prof. MUDr. Václav Zeman, CSc.,
a MUDr. Jaroslav Novák. Milan Štork
Katedra aplikované elektroniky
a telekomunikací, Západočeská univerzita v Plzni
