श्वसनमापी

स्पाइरोमीटर फेफड़ों द्वारा प्रेरित और समाप्त हुई हवा की मात्रा को मापने के लिए उपकरण है। स्पाइरोमीटर वेंटिलेशन फेफड़ों के अंदर और बाहर हवा की गति को मापता है। स्पाइरोग्राम दो अलग-अलग प्रकार के असामान्य वेंटिलेशन प्रतिरूप अवरोधक और प्रतिबंधात्मक की पहचान करता है। विभिन्न प्रकार के स्पाइरोमीटर हैं जो माप के लिए कई अलग-अलग विधियों का उपयोग करते हैं (दबाव ट्रांसड्यूसर, अल्ट्रासोनिक, वॉटर गेज)।

पल्मोनरी कार्य परीक्षण
स्पाइरोमीटर मूलभूत पल्मोनरी कार्य परीक्षण (पीएफटी) के लिए उपयोग होने वाला मुख्य उपकरण है। फेफड़ों के रोग जैसे दमा ब्रोंकाइटिस और वातस्फीति को परीक्षणों से बाहर रखा जा सकता है। इसके अतिरिक्त स्पाइरोमीटर का उपयोग अधिकांशतः सांस की अस्वस्थता का कारण पता लगाने के लिए किया जाता है, फेफड़ों के कार्य पर दूषित पदार्थों के प्रभाव का आकलन करने दवा के प्रभाव और रोग उपचार के लिए प्रगति का मूल्यांकन करने के लिए किया जाता है।

परीक्षण के कारण

 * कुछ प्रकार के फेफड़ों के रोग का निदान करें (जैसे कि कोविड-19, ब्रोंकाइटिस और वातस्फीति)
 * सांस फूलने के कारण का पता लगाएं
 * उपाय करें कि क्या काम पर रसायन के संपर्क में आने से फेफड़े की कार्यक्षमता प्रभावित होती है
 * किसी की ऑपरेशन होने से पहले फेफड़ों की कार्यक्षमता की जांच करें
 * दवा के प्रभाव का आकलन करें
 * रोग उपचार में प्रगति को मापें

प्रारंभिक विकास
फेफड़े की मात्रा को मापने का सबसे पहला प्रयास 129-200 ईस्वी की अवधि के लिए किया जा सकता है। गैलेन, रोमन चिकित्सक और दार्शनिक ने मानव वेंटिलेशन पर बड़ा प्रयोग किया है। उन्होंने बच्चे को मूत्राशय से अंदर और बाहर सांस लेने को कहा और पाया कि आयतन नहीं बदला जिससे प्रयोग अनिर्णायक सिद्ध हुआ।


 * 1681, बोरेली ने सांस में प्रेरित हवा की मात्रा को मापने की प्रयाश किया। उन्होंने आंशिक रूप से पानी से भरी बेलनाकार ट्यूब को संग्रह किया जिसमें खुला जल स्रोत सिलेंडर के नीचे प्रवेश कर रहा था। उन्होंने अपने नथुने को बंद कर लिया, सिलेंडर के शीर्ष पर आउटलेट के माध्यम से साँस ली और पानी द्वारा विस्थापित हवा की मात्रा को मापा आजकल, फेफड़ों की मात्रा के मापदंडों को निर्धारित करने में यह विधि बहुत महत्वपूर्ण है।

उन्नीसवीं सदी

 * 1813 केंटिश, ई. ने फुफ्फुसीय फेफड़े की मात्रा पर रोगों के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए साधारण पल्मोमीटर का उपयोग किया। उन्होंने पानी में खड़े विपरीत अंशांकित बेल जार का उपयोग किया जिसमें नल द्वारा नियंत्रित बेल जार के शीर्ष पर आउटलेट था। हवा की मात्रा को पिंट्स की इकाइयों में मापा गया था।
 * 1831 थाकराह, सी. टी. ने केंटिश के समान पल्मोमीटर का वर्णन किया उन्होंने उपकरण को नीचे से प्रवेश करने के लिए हवा के लिए उद्घाटन के साथ बेल जार के रूप में चित्रित किया था जिसमे दबाव के लिए कोई सुधार नहीं किया गया था। इसलिए स्पाइरोमीटर ने न केवल श्वसन मात्रा को मापा चूँकि श्वसन की मांसपेशियों की शक्ति भी मापी जाती है।
 * 1845 विएर्ड्ट ने अपनी पुस्तक फिजियोलॉजी डेस एथमेन्स मिट बेसोन्डरर रक्सिच्ट औफ डाई ऑशेडुंग डेर कोहलेनसौरे में समाप्ति की मात्रा को समाप्त रूप से मापने में उनकी रुचि पर चर्चा की और उन्होंने अपने एक्सपिरेटर का उपयोग करके अन्य आयतन पैरामीटरों के समाप्त माप भी पूरे किए उनके द्वारा वर्णित कुछ मापदंडों का आज उपयोग किया जाता है जिसमें फेफड़े की मात्रा और महत्वपूर्ण क्षमता सम्मिलित हैं।
 * 1846 जॉन हचिंसन (सर्जन) नामक सर्जन द्वारा महत्वपूर्ण क्षमता को मापने वाला वाटर स्पिरोमीटर विकसित किया गया था। उन्होंने पानी में विपरीत कैलिब्रेटेड बेल का आविष्कार किया जिसका उपयोग किसी व्यक्ति द्वारा छोड़ी गई हवा की मात्रा को पकड़ने के लिए किया जाता था। हचिंसन ने अपने जल स्पाइरोमीटर और 4,000 से अधिक विषयों से लिए गए मापों के बारे में अपना पेपर प्रकाशित किया है महत्वपूर्ण क्षमता और ऊंचाई के बीच सीधा संबंध और महत्वपूर्ण क्षमता और उम्र के बीच व्युत्क्रम संबंध का वर्णन किया जाता है उन्होंने यह भी दिखाया कि महत्वपूर्ण क्षमता किसी भी ऊंचाई पर वजन से संबंधित नहीं होती है। हचिंसन को महत्वपूर्ण क्षमता का आविष्कारक माना जाता है क्योंकि उन्होंने पाया कि ऊंचाई के प्रत्येक इंच के साथ महत्वपूर्ण क्षमता में आठ घन इंच की वृद्धि हुई है। उन्होंने अपनी मशीन का उपयोग समयपूर्व मृत्यु दर की भविष्यवाणी के लिए भी किया है। उन्होंने 'महत्वपूर्ण क्षमता' शब्द गढ़ा, जिसे फ्रामिंघम अध्ययन द्वारा हृदय रोग के लिए शक्तिशाली पूर्वानुमान के रूप में प्रमाणित किया गया था। उनका मानना ​​था कि जीवन बीमा बेचने वाली कंपनियों के लिए बीमांकिक पूर्वानुमान के लिए उनकी मशीन का उपयोग किया जाना चाहिए।
 * 1854 डॉ. एम. एल्टन विंट्रिच ने स्पाइरोमीटर विकसित किया जो हचिंसन की तुलना में उपयोग करना आसान था। उन्होंने 4,000 विषयों के साथ प्रयोग किया और निष्कर्ष निकाला कि महत्वपूर्ण क्षमता को प्रभावित करने वाले तीन पैरामीटर हैं: ऊंचाई वजन और उम्र को उनके प्रयोग ने हचिंसन के अध्ययन के समान परिणाम उत्पन्न किया जाता है ।
 * 1859 ई. में स्मिथ ने पोर्टेबल स्पाइरोमीटर विकसित किया जिसका उपयोग वे गैस उपापचय को मापने के लिए करते थे।
 * 1866 हेनरी हाइड साल्टर (1823-1871) ने वायु की मात्रा प्राप्त करते समय समय रिकॉर्ड करने के लिए स्पाइरोमीटर में कीमोग्राफ को जोड़ा जाता है ।
 * 1879 गैड जे ने न्यूमैटोग्राफ नामक पेपर प्रकाशित किया जिसमें मशीन का वर्णन किया गया था जो फेफड़ों की मात्रा में परिवर्तन की रिकॉर्डिंग की अनुमति देता है।

बीसवीं सदी

 * 1902, ब्रॉडी टी. जी. ड्राई-बोल्ड वेज स्पाइरोमीटर का उपयोग करने वाले पहले व्यक्ति थे
 * 1904 Tissot ने क्लोज-सर्किट स्पाइरोमीटर प्रस्तुत किया जाता है
 * 1939 कॉम्पटन एस.डी. ने नाजी जर्मनी द्वारा उपयोग के लिए लंगोमीटर विकसित किया जाता है
 * 1959 राइट बी.एम. और मैककेरो सी.बी. ने पीक फ्लो मीटर प्रस्तुत किया जाता है
 * 1969 डुबोइस ए.बी. और वैन डे वोएस्टीजेन के.पी. ने पूरे निकाय के प्लेथिस्मोग्राफ का उपयोग करके मनुष्यों पर प्रयोग किया जाता है
 * 1974 कैंपबेल एट अल सस्ता और हल्का संस्करण विकसित करते हुए, पिछले पीक फ्लो मीटर को परिष्कृत किया जाता है

स्पिरोमेट्री की व्याख्या
यहां तक ​​​​कि संख्यात्मक स्पष्टता के साथ जो स्पिरोमीटर प्रदान कर सकता है फुफ्फुसीय कार्य का निर्धारण सामान्य से असामान्य को अलग करने पर निर्भर करता है। फेफड़ों के कार्य के मापन लोगों में व्यक्तियों और स्पाइरोमीटर उपकरणों के समूहों के अंदर और उनके बीच भिन्न हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, फेफड़े की क्षमता अस्थायी रूप से भिन्न हो सकती है व्यक्ति के जीवनकाल में बढ़ती और फिर कम हो जाती है। परिणाम स्वरुप सामान्य क्या होता है इसके बारे में विचार परिवर्तनशीलता के स्रोतों के बारे में किसी की समझ पर आधारित होते हैं और व्याख्या के लिए छोड़े जा सकते हैं।

परंपरागत रूप से भिन्नता के स्रोतों को असतत श्रेणियों में समझा गया है जैसे आयु, ऊंचाई, वजन, लिंग, भौगोलिक क्षेत्र (ऊंचाई), और जाति या जातीयता फुफ्फुसीय कार्य के उचित निदान और समाप्त मूल्यांकन को सक्षम करने के लिए इन स्रोतों को मानकीकृत करने के लिए बीसवीं शताब्दी की प्रारंभिक में वैश्विक प्रयास किए गए थे। चूँकि इस तरह की विविधताओं के कारणों को समझने के अतिरिक्त फेफड़ों की क्षमता में देखे गए अंतरों से बचाव के लिए प्राथमिक दृष्टिकोण उनके लिए सही रहा है। तुलनात्मक जनसंख्या अध्ययनों के परिणामों का उपयोग करते हुए, विशेषताओं को अनुभवजन्य रूप से सुधार कारक में साथ रखा जाता है। इस संख्या का उपयोग तब व्यक्तिगत 'संदर्भ मूल्य' बनाने के लिए किया जाता है जो परिभाषित करता है कि व्यक्ति के लिए क्या सामान्य माना जाता है। इस प्रकार चिकित्सक इस अनुमानित मान से प्रतिशत विचलन का पता लगा सकते हैं, जिसे 'अनुमानित प्रतिशत' के रूप में जाना जाता है और यह निर्धारित करता है कि किसी के फेफड़ों का कार्य असामान्य रूप से खराब या उत्कृष्ट है या नहीं है ।

विशेष रूप से 'रेस करेक्शन' या 'एथनिक एडजस्टमेंट' को प्रभावी रूप से कंप्यूटर-प्रोग्राम किया गया है जो आधुनिक स्पाइरोमीटर में है। पूर्वकल्पित धारणा है कि 'श्वेत' लोगों में अधिक फेफड़े कार्यरत होता है जो स्पाइरोमीटर माप व्याख्या में अंतर्निहित है और केवल इस चिकित्सा स्टीरियोटाइपिंग के माध्यम से प्रबलित किया गया है। संयुक्त राज्य अमेरिका में, स्पाइरोमीटर 'काले' के रूप में पहचाने जाने वालों के लिए 10-15% और 'एशियाई' के रूप में पहचाने जाने वालों के लिए 4-6% के सुधार कारकों का उपयोग करते हैं।

मानक दिशानिर्देश
1960 में, यूरोपियन कम्युनिटी फॉर कोल एंड स्टील (ईसीसीएस) ने पहली बार स्पिरोमेट्री के लिए दिशानिर्देशों की पक्षसमर्थन की थी। संगठन ने 1971 में स्पिरोमेट्रिक सूचकांकों, अवशिष्ट आयतन, कुल फेफड़ों की क्षमता और कार्यात्मक अवशिष्ट क्षमता जैसे मापदंडों के लिए अनुमानित मानो को प्रकाशित किया जाता है । अमेरिकन थोरैसिक सोसाइटी / यूरोपियन रेस्पिरेटरी सोसाइटी भी उपलब्ध होने पर नस्ल-विशिष्ट संदर्भ मानो की पक्षसमर्थन करती है। आज भी नेशनल इंस्टीट्यूट फॉर ऑक्यूपेशनल सेफ्टी एंड हेल्थ की स्पिरोमेट्री ट्रेनिंग गाइड जो सेंटर फॉर डिजीज कंट्रोल एंड प्रिवेंशन की वेबसाइट से जुड़ी है, सामान्य स्पिरोमेट्री के चरण चार में रेस करेक्शन और रेस-विशिष्ट संदर्भ मान के उपयोग को सूचित करती है।

प्रेरणा
परिवर्तनशीलता के स्रोतों के संदर्भ मानो और असतत वर्गीकरण का उपयोग एंथ्रोपोमेट्री और महत्वपूर्ण क्षमता के विचारों से प्रेरित है। अध्ययनों ने एंथ्रोपोमेट्रिक चर और फेफड़े के कार्य मापदंडों के बीच संबंधों को विशेष रूप से देखा है।

निहितार्थ
इस प्रकार संदर्भ मानो का उपयोग अब तक जाति और जातीयता के सामाजिक लेबलिंग के लिए उत्तरदाई नहीं है। अधिकांशतः, निर्धारण व्यवसायी द्वारा व्यक्तिपरक या शान्तिपूर्वक आरोपित होते हैं। संदर्भ मानो का उपयोग करने की और चिंता गलत निदान है। युद्ध के बीच की अवधि में ब्रिटेन में खनिकों के क्षतिपूर्ति के प्रबंधन और नियंत्रण में यह महत्वपूर्ण कारक था। इस राजनीतिक रूप से भरे हुए संदर्भ में जिसमें नई एक्स-रे विधि पर पूरी तरह से विश्वाश नहीं किया जा सकता था, स्पाइरोमीटर ने संख्यात्मक शब्दों में श्वसन रोग के सुरक्षित साक्ष्य का प्रतिनिधित्व किया जिसका उपयोग जटिल मुआवजा नेटवर्क में किया जा सकता है।

महत्वपूर्ण क्षमता के मूल्यांकन ने चिकित्सा के अतिरिक्त जीवन के अन्य क्षेत्रों को भी प्रभावित किया है, जिसमें जीवन बीमा आवेदकों का मूल्यांकन और तपेदिक का निदान सम्मिलित है।

लिंग के संबंध में कुछ जनसंख्या अध्ययनों ने संकेत दिया है कि लिंग के आधार पर कोई अंतर नहीं है। विशेष रूप से 1929 से भारत में महत्वपूर्ण क्षमता का मूल्यांकन करने के लिए स्पाइरोमीटर का उपयोग किया गया है, जो पुरुषों (21.8 एमएल/सेमी) और महिलाओं (18 एमएल/सेमी) के बीच सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण अंतर दर्ज करता है। इसके अतिरिक्त 1990 तक, संयुक्त राज्य अमेरिका और कनाडा दोनों में लगभग आधे पल्मोनरी प्रशिक्षण कार्यक्रमों को नस्ल और जातीयता के लिए समायोजित किया गया।

स्पाइरोमीटर ने 'जाति सुधार' और 'जातीय समायोजन' की धारणाओं को लोकप्रिय बनाया जिसने सुझाव दिया कि काले व्यक्तियों के फेफड़े सफेद व्यक्तियों की तुलना में अशक्त होते हैं। उदाहरण के लिए थॉमस जेफरसन ने अलग-अलग जातियों के बीच भौतिक अंतरों को सूचित किया जैसे 'फुफ्फुसीय उपकरण की संरचना में अंतर' जिसने काले व्यक्तियों को 'गोरों की तुलना में गर्मी के प्रति अधिक सहिष्णु और ठंड के प्रति कम' बना दिया है ' जेफरसन के सिद्धांतों ने यू.एस. में दक्षिणी वृक्षारोपण पर कृषि श्रम के लिए अश्वेतों की प्राकृतिक कंडीशनिंग पर अटकलों को प्रोत्साहित किया जाता है । सैमुअल कार्टराईट, दासता समर्थक और वृक्षारोपण के मालिक, ने स्पाइरोमीटर का उपयोग यह प्रमाणित करने के लिए किया कि गोरे लोगों की तुलना में काले लोगों ने कम ऑक्सीजन का सेवन किया है। नस्लीय 'विशेषताओं' के अतिरिक्त उन्होंने न्यू ऑरलियन्स मेडिकल एंड सर्जिकल जर्नल में रखा है, जिसमें श्वसन प्रणाली में नस्लीय अंतर और श्रम पर उनके निहितार्थ का वर्णन किया गया था।

दक्षिण अफ़्रीकी अध्ययनों ने नस्लीय और वर्ग मतभेदों को संबोधित करने के लिए स्पाइरोमीटर का भी उपयोग किया है । यूस्टेस एच. क्लुवर ने यूनिवर्सिटी ऑफ विटवाटर्सरैंड में महत्वपूर्ण क्षमता मापन अनुसंधान किया है और पाया कि गरीब गोरे लोगों में शारीरिक अयोग्यता थी किंतु यह आनुवांशिकी के अतिरिक्त पर्यावरणीय उद्देश्यों के लिए उत्तरदाई था। इन अध्ययनों का उपयोग करते हुए, क्लुवर ने द्वितीय विश्व युद्ध के समय विज्ञान की उन्नति के लिए दक्षिण अफ़्रीकी संघ से तर्क दिया कि पोषण और शारीरिक प्रशिक्षण कार्यक्रमों दोनों में सुधार करने से धन उत्पन्न करने और युद्ध जीतने में सहायता मिल सकती है क्योंकि सभी जातियों में व्यक्तियों की कार्य क्षमता में वृद्धि हुई थी क्योंकि उनका श्रम था इन सिरों को प्राप्त करने के लिए आवश्यक है। जातिवाद और स्पाइरोमीटर इन अध्ययनों में फिर से जुड़ गए जब गरीब सफेद रंगरूटों पर शारीरिक प्रशिक्षण के प्रभावों पर और शोध किया गया; महत्वपूर्ण क्षमता के अध्ययन से पता चला है कि 'गरीब-गोरे जैविक रूप से स्वस्थ हैं और उन्हें मूल्यवान नागरिक बनाया जा सकता है' किंतु अश्वेत दक्षिण अफ्रीकियों के परिणाम पर कोई टिप्पणी नहीं की गई है ।

संयुक्त राज्य अमेरिका और दक्षिण अफ्रीका से परे, स्पाइरोमीटर का उपयोग 1920 के दशक में भारत में नस्लीय अध्ययन में किया गया था। शोधकर्ताओं ने पाया कि भारतीयों की जीवन शक्ति पश्चिमी लोगों की तुलना में कम थी।

व्याख्या बदलना
कई लोगों ने प्रश्न किया है कि क्या उपस्थित मानक पर्याप्त और समाप्त हैं। जैसे-जैसे बहुजातीय समाज विकसित होता है, नस्लीय और जातीय उत्पत्ति कारक के रूप में उपयोग करने के लिए अधिक से अधिक समस्याग्रस्त हो जाती है। गरीब देश में जातीयता को पोषण और जन्मस्थान की कमी से जोड़ने वाले विचार अमान्य हो जाते हैं क्योंकि लोग अमीर देशों में प्रवास करते हैं या उत्पन्न हो सकते हैं।

पूरे शरीर का प्लेथिस्मोग्राफ
इस प्रकार का स्पाइरोमीटर अन्य पारंपरिक स्पाइरोमीटर की तुलना में फेफड़े के आयतन के घटकों के लिए अधिक समाप्त माप देता है। माप लेने पर व्यक्ति छोटी सी जगह में बंद होता है।

न्यूमोटाचोमीटर
यह स्पाइरोमीटर महीन जाल में दबाव के अंतर का पता लगाकर गैसों के प्रवाह की दर को मापता है। इस स्पाइरोमीटर का लाभ यह है कि प्रयोग के समय विषय ताजी हवा में सांस ले सकता है।

पूरी तरह से इलेक्ट्रॉनिक स्पाइरोमीटर
इलेक्ट्रॉनिक स्पाइरोमीटर विकसित किए गए हैं जो ठीक जाल या चलती भागों की आवश्यकता के बिना चैनल में वायु प्रवाह दरों की गणना करते हैं। वे अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर जैसी विधि के साथ या चैनल में दबाव के अंतर को मापकर एयरफ्लो की गति को मापकर संचालित होते हैं। प्रवाह माप के लिए पवनचक्की या प्रवाह वाल्व जैसे गतिमान भागों से जुड़ी गति और प्रतिरोध त्रुटियों को समाप्त करके इन स्पाइरोमीटर में अधिक स्पष्टता होती है। वे पूरी तरह से डिस्पोजेबल वायु प्रवाह चैनलों की अनुमति देकर उत्तम स्वच्छता की भी अनुमति देते हैं।

प्रोत्साहन स्पाइरोमीटर
यह स्पाइरोमीटर विशेष रूप से किसी के फेफड़ों के कार्य में सुधार को प्रोत्साहित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

पीक प्रवाह मीटर
यह उपकरण यह मापने के लिए उपयोगी है कि किसी व्यक्ति के फेफड़े कितनी अच्छी तरह वायु प्रवाहित करते हैं।

विंडमिल-टाइप स्पाइरोमीटर
इस प्रकार के स्पाइरोमीटर का उपयोग विशेष रूप से पानी का उपयोग किए बिना विवश महत्वपूर्ण क्षमता को मापने के लिए किया जाता है; इसकी व्यापक माप 1000 मिली से 7000 मिली तक है। यह पारंपरिक पानी की टंकी के प्रकार के स्पाइरोमीटर की तुलना में अधिक पोर्टेबल और हल्का है। घूर्णन डिस्क की उपस्थिति के कारण माप लेते समय इस स्पाइरोमीटर को क्षैतिज रूप से रखा जाना चाहिए।

यह भी देखें

 * स्पिरोमेट्री
 * श्वसन प्रणाली
 * फेफड़े की मात्रा
 * फिजिकल थेरेपी या कार्डियोपल्मोनरी फिजियोथेरेपी

अग्रिम पठन

 * Lundy Braun, Breathing Race into the Machine: The Surprising Career of the Spirometer from Plantation to Genetics. Minneapolis, MN: University of Minnesota Press, 2014.

Spirometer