СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ОСНОВНОГО ОБМЕНА Российский патент 1995 года по МПК A61B5/08 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для определения величины основного обмена (обмена веществ в покое), т.е. количества тепла, образующегося при минимальных процессах обмена веществ человека в условиях полного покоя.

Известен способ определения величины основного обмена путем газового анализа выдыхаемого пациентом воздуха в течение 5-10 мин на аппаратах закрытого типа, например, Книппинга, "Метаболиметр", "Метатест", для количественного определения поглощенного кислорода и выделенной углекислоты за единицу времени, по которым устанавливают величину основного обмена, выраженную в килокаллориях за сутки (Справочник по функциональной диагностике, М., "Медицина", 1970-с. 695).

Недостатком известного способа является большое сопротивление дыханию в аппаратах закрытого типа, что ведет к ошибкам при определении величины основного обмена.

Известен способ определения величины основного обмена путем газового анализа выдыхаемого пациентом воздуха в течение 5-10 мин, на аппаратах открытого типа, например, "Спиролит-2" (ГДР) для количественного определения поглощенного кислорода и выделенной углекислоты за единицу времени, при этом пациент соединен с аппаратом шлангами, вдыхаемый воздух подают от компрессора, выдыхаемый воздух направляют в аппарат, а величину основного обмена определяют по формуле W = 10·F·A·Q·D, (1) где W - величина основного обмена (ккал/сутки);
D_O2 - недостаток кислорода в выдыхаемом воздухе по показаниям газоанализатора (в об.%);
Q - расход подаваемого компрессором воздуха, л/мин;
А - поправочный коэффициент пересчета расхода к стандартным условиям [STPD];
F - тепловой эквивалент кислорода , определяемый по таблице для найденной величины коэффициента дыхания R, по определению R = , где E - избыток углекислого газа в выдыхаемом воздухе по показаниям газоанализатора (в об.%).

Недостатком известного способа является при высокой точности газового анализа, равной 0,05% , малая достоверность полученных результатов, связанная с вынужденным нарушением требований для проведения данного исследования, а именно полного психического и физического покоя пациента после утреннего пробуждения из-за невозможности доставки стационарного газоанализатора с компрессором к кровати каждого пациента. Поэтому результаты исследования всегда оказываются завышенными до 50% и более, что связано прежде всего с физической и психической нагрузкой, получаемой пациентом при перемещении с места сна к месту проведения исследования. Таким образом, высокая точность газоанализатора оказывается бесполезной из-за наличия систематической ошибки, вызванной нарушением условий основного обмена. Кроме того, при известном способе проведения исследований ограничивается пропускная способность газоанализатора, так как для проведения анализа одного пациента требуется в итоге 25-30 мин.

Цель изобретения - повышение точности способа и эффективности работы прибора.

Цель достигается тем, что проводят предварительный отбор пробы в емкость объемом 35-50 л, при этом регистрируют время заполнения емкости и затем проводят ее анализ, а величину основного обмена (W) рассчитывают по формуле: W = 10·F·A· D, (2) где V - объем емкости, л;
Т - время заполнения емкости (мин), остальные величины совпадают с обозначенными в формуле (1).

На фиг. 1 и 2 изображены два этапа осуществления предлагаемого способа: этап взятия пробы выдыхаемого воздуха и этап проведения газового анализа соответственно.

Устройство для определения величины основного обмена по указанному способу содержит газоанализатор выдыхаемого воздуха, например, "Спиролит-2" (ГДР), двухклапанный тройник 1 вдоха-выдоха с тремя патрубками, емкость 2 шарообразной формы в виде легкой и гибкой оболочки, снабженную гибким широким патрубком 3 для поступления выдыхаемого воздуха и узким патрубком 4 для отбора воздуха на анализ, резиновую дыхательную маску 5 типа наркозной, причем один патрубок тройника 1 соединен с входным отверстием резиновой дыхательной маски 5, на второй патрубок тройника, содержащий клапан выдоха, надет гибкий патрубок 3 емкости 2 шарообразной формы, третий патрубок тройника 1, содержащий клапан вдоха, открыт для доступа атмосферного воздуха, при этом емкость 2 шарообразной формы выполнена из воздухонепроницаемого нерастяжимого пластика и имеет объем 35...50 л.

Устройство готовят к работе следующим образом: оболочка емкости 2 снимается и узкий патрубок 4 для отбора воздуха на анализ закрывается пробкой. Гибкий широкий патрубок 3 емкости 2, надетый на патрубок тройника 1, содержащий клапан выдоха, пережимается зажимом. Допускается нахождение остаточного атмосферного воздуха под оболочкой в объеме до 0,5 л. Изнутри оболочка должна быть сухой и чистой.

Способ осуществляется следующим образом. Пациент, находящийся в условиях основного обмена, начинает дышать через резиновую маску 5, легко, но плотно прижатую к лицу, сохраняя естественный характер дыхания. Время наполнения емкости 2 известного объема выдыхаемым воздухом определяется по обычным часам или секундомеру с точностью +5с. Затем маска 5 отнимается от лица, гибкий широкий патрубок 3 емкости 2 пережимается зажимом и снимается с маски 5. Емкость 2 с воздухом готова для транспортировки и проведения газового анализа.

Эта дыхательная часть способа может выполняться пациентом самостоятельно, что важно, если он находится в домашних условиях, либо с помощью другого лица, например, медсестры. Между моментами заполнения емкости воздухом и проведением ее газового анализа возможен интервал времени до 4 ч, в течение которого состав воздуха в емкости 2 по содержанию кислорода и углекислого газа практически не изменяется, если оболочка емкости 2 выполнена из пластика, а внутри была чистой и сухой.

Анализ воздуха в емкости 2 проводится с помощью газоанализатора, например, типа "Спиролит-2" (ГДР) путем отбора воздуха из емкости 2 через гибкую трубку. Анализ воздуха из емкости проводится в несколько раз быстрее, чем анализ при непосредственной связи пациента с газоанализатором с помощью шлангов (1 мин против 6...10 мин). Это объясняется тем, что из-за спонтанной неравномерности дыхания человека, когда один выдох по составу О₂ и СО₂ отличается от другого, нельзя добиться устойчивых показаний газоанализатора по концентрации О₂ и СО₂ в выдыхаемом пациентом воздухе при непосредственной связи пациента с газоанализатором. Спирограмма "живого" дыхания человека всегда является не прямой, а зигзагообразной линией. И, напротив, спирограмма воздуха из емкости сразу записывается в виде прямой линии как для О₂, так и для СО₂. Фактически емкость "интегрирует" дыхание пациента за определенный промежуток времени, необходимый для заполнения емкости воздухом в условиях основного обмена. Для емкости объемом 35-50 л время заполнения составляет примерно 5 мин. Это время не ограничивает производительность газоанализатора, поскольку первая часть способа (дыхание в емкость) производится отдельно от второй (газовый анализ). Следовательно, при наличии, например десяти готовых к анализу проб воздуха в десяти емкостях, полученных от разных пациентов, за 10 мин анализа проанализируем все пробы, на что при дыхании пациентов непосредственно на газоанализаторе потребовалось бы не менее 1 ч.Таким образом, пропускная способность газоанализатора увеличивается, т.е. увеличивается производительность труда при определении основного обмена.

После получения результатов газового анализа величина основного обмена определяется по формуле W = 10·F·A D, (3) где W - основной обмен, ккал/сутки;
D - недостаток кислорода по показаниям газоанализатора (в объемных % );
V - объем емкости, л;
Т - время заполнения емкости, мин;
F - тепловой эквивалент кислорода , определяется по известной таблице для найденного коэффициента (качества) дыхания R, который определяется отношением
R = , в котором E - избыток углекислого газа (в объемных %), А - поправочный коэффициент для пересчета условий АТРS (окружающая среда) в стандартные условия STPD, который определяется для известных температуры и давления окружающей среды по специальной таблице.

Указанная формула может быть упрощена, если не требовать точности выше 8%, что достаточно для практического использования. Действительно, воспроизводимость параметров считается хорошей, если она равна +7%.

Если принять F= 7, то для диапазона значений коэффициента дыхания R 0,77-0,93, которому удовлетворяет большинство пациентов, относительная ошибка в значении F не превысит 2%, так как эти значения в указанном диапазоне изменяются от F=6,86 до F=7,13.

С той же точностью 2% можно положить А=0,9, так как для диапазонов давлений 720-760 мм рт. ст. и температур 20-25^оС коэффициент А изменяется 0,89-0,92.

Для объема емкости V=50 л точность 2% означает, что его можно определять с ошибкой 1 л.

Время Т заполнения емкости такого объема примерно составляет 5 мин, т. е. для обеспечения двухпроцентной относительной точности его можно измерять с абсолютной ошибкой в 5 с.

Таким образом, если формулу (1) заменить на упрощенную формулу W = 63· ·D₂ (4) то по сравнению с (1) ее точность будет не хуже 4%, так как две табличные величины F и А заменили постоянными числами с точностью 2% каждую, а точность (4) не хуже 8%, которая складывается из 4-процентной точности коэффициента 63 и 2-процентных точностей V и Т.

Величина D определяется газоанализатором с точностью 0,05% и ее можно не учитывать при определении точности формулы (4).

Следовательно точность (4) не хуже 8%, что достаточно для ее практического использования, так как отклонение основного обмена от должного значения считается нормальным для здорового человека, если оно не превосходит 15%.

П р и м е р. Пациентка Т. 175 см, 70 кг, 28 лет.

Должная величина основного обмена W_д=1470 ккал/сутки. При дыхании утром дома в условиях полного покоя пластилиновая емкость (мяч) объемом V=37 л заполнилась за время Т=4,75 мин. Газовый анализ содержимого емкости показал, что недостаток кислорода составляет D=3,15%. Вычисленное по предложенной формуле значение основного обмена равно W = 63 ·3,15 = 1546 ккал/сутки .

Относительное отклонение по сравнению с должной величиной W_д равно +5%, следовательно, у пациентки Т. основной обмен в норме. При дыхании через шланги газоанализатора отклонение составляло +52%, так как значение осн. обмена было W=2234 ккал/сутки.

В известном способе при непосредственном дыхании человека на аппарате через шланги ошибка в определении величины основного обмена часто превышает 50%.

Использование: медицина, для определения величины основного обмена. Сущность изобретения: осуществляют предварительный отбор пробы выдыхаемого воздуха в емкость с последующим анализом его с помощью газового анализатора и расчетом величины основного обмена по формуле. 2 ил.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ОСНОВНОГО ОБМЕНА, включающий анализ пробы выдыхаемого воздуха с помощью газового анализатора с последующим расчетом, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения точности способа и эффективности прибора, проводят предварительный отбор пробы в емкость объемом 35 - 50 л, при этом регистрируют время заполнения емкости, затем проводят ее анализ, а величину W основного обмена рассчитывают по формуле

где V - объем емкости, л;
T - время заполнения емкости, мин;
- недостаток O₂ в воздухе емкости по показаниям газового анализатора, об.%.