СПОСОБ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЛЕГКИХ Российский патент 2002 года по МПК A61B5/00 

Изобретение относится к области медицины, в частности к способам исследования функционального состояния легких.

Известен способ регистрации электропневмограммы, который позволяет определить частоту и ритм дыхания (см. В.В. Кравцов. Использование электрического термометра для регистрации внешнего дыхания. Бюлл. экспер. биол. мед., 1971, 9, с.227). Перечисленные показатели регистрируются с помощью электрического термометра Темп-1, датчик которого укрепляется у входного отверстия дыхательной маски. В качестве термочувствительного элемента в устройстве используется полупроводниковый термистор, сигнал которого усиливается и подается на регистратор.

Недостаток данного способа состоит в том, что он не позволяет производить регистрацию изменений температуры выдыхаемого воздуха и определять количество выделяемого тепла, а лишь дает возможность определить наличие или отсутствие дыхательных циклов и регистрировать их частоту в единицу времени.

Ближайшим по технической сущности к заявляемому является способ исследования функции внешнего дыхания человека, состоящий в том, что в поток выдыхаемого воздуха устанавливают полую пироэлектрическую ловушку, потоки энергии каждого показателя моделируют по определенному закону и регистрируют пироэлектрическое сопротивление каждой грани (см. А. с. СССР, 693197, опубл. 28.10.79). Данный способ позволяет косвенно исследовать газовый состав, скорость воздушного потока, радиационную и конвективную составляющие теплового баланса, частоту и минутный объем дыхания.

Недостатком способа, выбранного в качестве прототипа, является невозможность непосредственной регистрации температуры вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, а следовательно, и тепла, выделяемого при дыхании, так как электрический сигнал, получаемый в пироэлектрических датчиках, пропорционален не температуре, а скорости ее изменения. То есть применение данного способа не позволяет определять количество тепла, выделяемого при дыхании, что в свою очередь не дает возможности всесторонне оценить функцию внешнего дыхания. Для его реализации необходим датчик, выполненный в виде полой пирамиды, основание которой должно быть установлено на плоскости, нормальной к вектору скорости исследуемого потока воздуха, причем должно соблюдаться равенство характерных размеров основания пирамиды и профиля поперечного сечения потока воздуха. Пирамида должна быть выполнена из диэлектрического материала, обладающего пироэлектрическими свойствами. Кроме того, необходим модулятор потока энергии каждого из показателей функции внешнего дыхания, а для расшифровки указанных данных - демодулятор каждого из потоков энергии.

Задачей данного изобретения является количественная оценка легочного теплообмена при упрощении измерений.

Поставленная задача достигается тем, что в способе оценки функционального состояния легких с помощью термодатчиков, помещенных на пути газового потока, одновременно регистрируют изменения температуры вдыхаемой и выдыхаемой газовой смеси в течение всего дыхательного цикла, его длительность и объем выдыхаемого воздуха.

Другим отличием предлагаемого способа является то, что количество тепла, выделяемого при дыхании, рассчитывается с учетом средней температуры дыхательного цикла и теплоемкости, плотности и объема газовой смеси по формуле

где Q_Е - среднее количество выделяемого тепла, кал;
С - средняя теплоемкость воздуха в температурном интервале 20-40^oС, кал/г/К;
ρ - средняя плотность воздуха в температурном интервале 20-40^oС, г/см³;
V - объем выдыхаемого воздуха, мл;
t₁-t₂ - длительность дыхательного цикла, с;
Т - температура дыхательной смеси, ^oС.

Количество выделяемого при дыхании тепла является важным показателем, характеризующим теплообменную функцию легких и позволяющим судить об их функциональном состоянии, так как имеет тесную корреляционную связь со многими показателями газообмена.

При сопоставлении количества выделяемого при дыхании тепла (показателя теплообменной функции легких) и потребления кислорода легкими (показателя функции внешнего дыхания) получена прямая корреляционная зависимость, свидетельствующая о тесной связи двух основных легочных функций, газообмена и теплообмена (r=0,73, р<0,05).

Осуществление предложенного способа не связано с эксплуатацией сложного и дорогостоящего оборудования, так как для параметрической оценки может быть использовано любое устройство, состоящее из чувствительного термодатчика, аналого-цифрового преобразователя и персонального компьютера, а также устройства для определения объема выдыхаемого воздуха.

Пример. Больная Е., 26 лет, ист. бол. N1546, поступила в НИИ скорой помощи им. И.И. Джанелидзе с диагнозом: Закрытая травма черепа, ушиб головного мозга тяжелой степени, закрытая травма груди, множественные переломы ребер, перелом бедра, шок III ст. Вскоре после поступления для исследования функции легочного теплообмена больной был измерен дыхательный объем и определена средняя температура выдыхаемого воздуха. Количество выделяемого при дыхании тепла рассчитывалось исходя из удельной теплоемкости воздуха, плотности и объема выдыхаемого воздуха. В данном примере количество выделяемого тепла составило 0,8 кал за дыхательный цикл, соответственно в 1 мин (при частоте 20 дыханий) его величина составила 16 кал. Таким образом, полученный результат свидетельствует о снижении количества тепла более чем в 2 раза по сравнению с данными контрольной группы, а значит, о сокращении площади функционирующей поверхности легких и ухудшении в них газообмена. Это подтверждается данными газового анализа артериальной и смешанной венозной крови.

После проведения комплексной противошоковой терапии измеренное аналогичным образом количество выделяемого при дыхании тепла увеличилось до 32 кал/мин, что свидетельствовало об увеличении площади функционирующей поверхности легких, а значит, и о восстановлении эффективного легочного газообмена.

Таким образом, динамический контроль количества выделяемого при дыхании тепла в процессе лечения пострадавших с травматическим шоком позволяет судить об эффективности проводимой противошоковой терапии.

Данный способ может быть использован в условиях реанимации и интенсивной терапии для диагностики нарушений дыхания и клеточного метаболизма у пострадавших с шокогенной травмой.

Принципиально важно, что способ является бескровным (неинвазивным), то есть не требует вскрытия просвета сосуда и заведения в кровеносную систему зондов-датчиков. Важно и то, что предлагаемый способ может быть использован для количественной оценки функционального состояния легких и эффективности лечебных мероприятий как при сохраненном самостоятельном дыхании, так и при различных режимах искусственной вентиляции легких.

Способ относится к медицине, а именно к способам исследования функционального состояния легких. У пациента с помощью термодатчиков, помещенных на пути газового потока, регистрируют изменения температуры вдыхаемой и выдыхаемой газовой смеси в течение всего дыхательного цикла, его длительность и объем выдыхаемого воздуха, а количество тепла, выделяемого при дыхании, рассчитывают по формуле

где Q_Е - среднее количество выделяемого тепла;
С - средняя теплоемкость воздуха в температурном интервале 20 - 40^oС, кал/г/К;
ρ - средняя плотность воздуха в температурном интервале 20 - 40^oС, г/см³;
V - объем выдыхаемого воздуха, мл;
t₁-t₂ - длительность дыхательного цикла, с;
Т - температура дыхательной смеси, ^oС.

Способ неинвазивен и может быть использован для количественной оценки функционального состояния легких.

Способ оценки функционального состояния легких с помощью термодатчиков, помещенных на пути газового потока, отличающийся тем, что одновременно регистрируют изменения температуры вдыхаемой и выдыхаемой газовой смеси в течение всего дыхательного цикла, его длительность и объем выдыхаемого воздуха, а количество тепла, выделяемого при дыхании, рассчитывают по формуле

где Q_Е - среднее количество выделяемого тепла, кал;
С - средняя теплоемкость воздуха в температурном интервале 20 - 40^oС, кал/г/К;
ρ - средняя плотность воздуха в температурном интервале 20 - 40^oС, г/см³;
V - объем выдыхаемого воздуха, мл;
t₁ - t₂ - длительность дыхательного цикла, с;
Т - температура дыхательной смеси, ^oC.