СПОСОБ ОЦЕНКИ РЕАКТИВНОСТИ СОСУДОВ МАЛОГО КРУГА Российский патент 2008 года по МПК A61B5/83 

Изобретение относится к медицине, в частности к пульмонологии, и может быть использовано для оценки реактивности сосудов малого круга у пациентов, страдающих хроническими заболеваниями органов дыхания, а также у лиц, по роду деятельности связанных с воздействием гипоксии.

Известно, что гипоксическая вазоконстрикция легочных артерий является ключевым механизмом в цепи патологических изменений сосудов малого круга кровообращения у лиц, страдающих дыхательной недостаточностью. Вместе с тем, современные методы клинической диагностики позволяют зарегистрировать нарушение кровообращения лишь на поздних стадиях, на фоне произошедших необратимых изменений, делающих клиническую ситуацию практически инкурабельной. Это диктует необходимость разработки неинвазивных диагностических методов, способных выявить избыточную легочную вазоконстрикцию в условиях транзиторной альвеолярной гипоксии.

Сложности в определении реактивности легочных артерий обусловлены невозможностью применения известных методов оценки легочного кровотока, поскольку почти все они предполагают введение в легкие, а следовательно, в кровоток различных меток (радионуклиды, СО).

Известен способ определения легочного кровотока методом позитронно-эмиссионной томографии (The Journal of Nuclear Medicine 1995; 36(3):371-377), который основан на введении в кровь 150 мл воды, что теоретически позволяет использовать его для решения поставленной задачи. Однако этот способ до сих пор находится в состоянии разработки, требует сложного дорогостоящего оборудования и не может быть скриннинговым.

Наиболее близким заявляемому способу являются способ и устройство для измерения легочного кровотока с помощью обмена кислородом и инертным газом между легкими и кровью, предложенный Робинсон Г. Дж. Бр. (патент номер 2000112927/14, дата публикации 2002.05.20), основанный на сравнении степени поглощения растворимого инертного газа и кислорода.

Недостатком данного способа являются, во-первых, необходимость интубации (раздельная интубация долевых бронхов), что определяет инвазивный характер процедуры, во-вторых, указанный способ не предназначен для оценки реакции легочного кровотока на различные концентрации кислорода во вдыхаемой газовой смеси.

Техническим результатом заявляемого способа является расширение диагностических возможностей путем неинвазивной оценки изменения легочного кровотока в условиях нормального состава вдыхаемого воздуха и альвеолярной гипоксии по потреблению кислорода при дыхании нормоксической и гипоксическими газовыми смесями с разным содержанием О₂ с построением графика зависимости потребления кислорода от степени гипоксии и длительности ее воздействия.

Технический результат достигается сравнением потребления кислорода за определенный интервал времени (1 мин) дыхания газовой смесью с содержанием кислорода, соответствующем атмосферному (20-21% - нормоксическая газовая смесь) с потреблением кислорода при дыхании газовыми смесями с постепенно снижающимся содержанием кислорода (дозированные гипоксические смеси) при постоянном, предельно низком, уровне углекислоты (нормокапнические условия).

В литературе неоднократно отмечалось, что в условиях прогрессивно нарастающей гипоксии снижение поглощения кислорода носит нелинейный характер, что указывает на зависимость этого процесса не столько от снижения содержания кислорода в дыхательной смеси, сколько от адаптации системы внешнего дыхания к кислородному голоданию. Известно, что поглощение кислорода определяется несколькими факторами: 1) содержанием кислорода во вдыхаемой газовой смеси, 2) интенсивностью внешнего дыхания, 3) проницаемостью альвеолярно-капиллярной мембраны, 4) эффективностью перфузии вентилируемых альвеол, 5) кислородной емкостью крови. В процессе проведения гипоксической дыхательной пробы, т.е. при исследовании параметров внешнего дыхания и потребления кислорода в условиях дыхания с постепенным дозированным снижением содержания кислорода в газовой смеси, изменению подвергаются лишь факторы 1 (концентрация кислорода в газовой смеси), 2 (внешнее дыхание), 4 (перфузия вентилируемых альвеол). Факторы 3 (проницаемость альвеолярно-капиллярной мембраны), 5 (кислородная емкость крови) остаются неизменными и в течение ограниченного (30-50 минут) периода проведения пробы практически не влияют на изменение поглощения кислорода.

С целью стандартизации результатов предлагается рассчитывать потребление кислорода из единицы альвеолярного объема за 1 минуту. Альвеолярный объем за минуту определяется вычитанием мертвого пространства за минуту из минутного объема дыхания. Учитывая то, что в процессе исследования снижение концентрации кислорода в дыхательной смеси на каждом последующем этапе четко дозируется и этот переменный фактор поддается надежному контролю, можно построить кривую зависимости поглощения кислорода из единицы альвеолярного объема за минуту от степени альвеолярной гипоксии. Характер дозозависимой кривой отразит изменение эффективности перфузии легочной ткани от степени альвеолярной гипоксии.

Авторы предлагают способ оценки параметра, ранее не учитываемого в клинической практике, не имеющий в связи с этим соответствующих аналогов и прототипов.

Предлагаемый автором способ состоит в одновременной спирографической регистрации параметров внешнего дыхания: частоты дыхания (ЧД), дыхательного объема (ДО) каждого дыхательного цикла с последующим расчетом минутного объема дыхания (МОД) и потребления кислорода в течение четко фиксированного периода времени (1 минута).

На первом этапе исследования дыхание осуществляют газовой смесью с составом, соответствующим атмосферному. На последующих этапах используют гипоксические смеси с пониженным, четко фиксированным содержанием кислорода. Каждый последующий этап исследования проводят в условиях более выраженной гипоксии. По данным, полученным при исследовании, рассчитывают потребление кислорода за 1 минуту из 1 мл альвеолярного объема. Сравнение результатов, полученных на разных этапах исследования, позволяет построить дозозависимую кривую, характеризующую изменение перфузии легочной ткани в условиях нарастающей альвеолярной гипоксии.

Источником гипоксической смеси может служить любой гипоксикатор, применяемый как с диагностической, так и с лечебной целью («Эверест-1», «Горный воздух» и др.), либо дозированная смесь азота и кислорода в соответствующих пропорциях. Мы в нашем исследовании в качестве источника гипоксической смеси использовали предложенный нами гипоксикатор (патент на полезную модель №32384 22.04.03), выполненный на основе стандартного спирографа Метатест-2, позволяющего помимо создания дыхательных смесей различного состава регистрировать параметры внешнего дыхания и потребления кислорода за определенные промежутки времени.

Объем мертвого пространства за минуту может быть определен любым из известных методов. В нашем исследовании расчет анатомического мертвого пространства проводился по существующему правилу, согласно которому у сидящего человека он, выраженный в миллилитрах, приблизительно равен массе тела в фунтах (1 фунт=453,6 г).

Методика проведения исследования:

1 этап. Пациент дышит в спирограф-гипоксикатор через загубник или лицевую маску. Дыхание в течение 2 минут (для адаптации к условиям исследования) газовой смесью, соответствующей атмосферному воздуху.

Регистрируют показатели спирографии и потребления кислорода в течение 1 минуты.

Проводят 2-3 исследования в условиях дыхания нормоксической смесью с интервалом 2 минуты для расчета в последующем среднего показателя.

Пауза в исследовании. Дыхательный контур, содержащий гипоксическую дыхательную смесь, герметизирован. Пациент отключен от аппарата для отдыха.

Гипоксикатор переводят в режим создания дыхательной смеси с концентрацией кислорода 14-16%. Пациент дышит в замкнутый контур без компенсации потребленного кислорода, что создает требуемую гипоксию.

Пауза в исследовании. Дыхательный контур, содержащий гипоксическую дыхательную смесь, герметизирован. Пациент отключен от аппарата для отдыха.

2 этап. Пациент дышит в спирограф-гипоксикатор, содержащий гипоксическую (14-16%), нормокапническую смесь в течение 2 минут для адаптации к условиям гипоксии. Регистрируют показатели спирографии и потребления кислорода в течение 1 минуты. Повторяют одноминутные периоды регистрации параметров внешнего дыхания с интервалами 2 минуты (всего 3-4 повторения).

Пауза в исследовании. Дыхательный контур, содержащий гипоксическую дыхательную смесь, герметизирован. Пациент отключен от аппарата для отдыха.

Гипоксикатор переводится в режим создания дыхательной смеси с концентрацие кислорода 9-12%. Пациент дышит в замкнутый контур без компенсации потребленного кислорода, что создает требуемую гипоксию.

Пауза в исследовании. Дыхательный контур, содержащий гипоксическую дыхательную смесь, герметизирован. Пациент отключен от аппарата для отдыха.

3 этап с содержанием кислорода в газовой смеси соответственно 9-12% проводят аналогичным образом.

Анализ полученных данных:

Определяют число дыхательных циклов на контрольном отрезке.

Определяют ДО каждого дыхательного цикла, рассчитывают МОД.

Проводят расчет мертвого пространства путем деления массы тела, выраженной в граммах на 453,6. Рассчитывают мертвое пространство за минуту путем умножения полученного результата на число дыхательных циклов.

Проводят расчет объема альвеолярной вентиляции путем вычитания мертвого пространства за минуту из минутного объема дыхания.

Среднее значение показателей, полученных при анализе дыхания нормоксической смесью, принимают за 100%. Каждое из полученных значений при дыхании гипоксической смесью с разной продолжительностью нагрузки выражают в процентном отношении к исходному. Строят дозозависимую кривую. Клиническую интерпретацию полученных результатов проводят с учетом контрольного исследования, причем в качестве контроля целесообразно проведение исследования у того же пациента, но в иных условиях (например, до и после медикаментозного воздействия для оценки индивидуальной чувствительности к лекарственному препарату).

Заявляемый способ позволяет определить реакцию сосудов малого круга кровообращения на воздействие дозированной гипоксии и по результатам оценки этого показателя оценить риск гемодинамических расстройств в легких при неблагоприятных условиях (острые или хронические заболевания легких с нарушением вентиляции и развитием гипоксемии или воздействия факторов внешней среды, например, высокогорье или ограничение поступления кислорода в силу особенностей производственной деятельности). Это, в свою очередь, облегчит прогнозирование темпов хронизации заболеваний бронхолегочной системы и развития дыхательной недостаточности.

Способ оценки реактивности сосудов малого круга относится к медицине, а именно к пульмонологии. В качестве критерия выраженности реакции сосудов на дозированную нагрузку дыхательной гипоксической смесью принимают изменение потребления кислорода за 1 минуту из 1 мл альвеолярного объема с построением кривой зависимости потребления О₂ от степени гипоксии и времени ее воздействия. Способ позволяет определить реакцию сосудов малого круга кровообращения на воздействие дозированной гипоксии и по результатам оценки этого показателя оценить риск гемодинамических расстройств в легких при неблагоприятных условиях (острые или хронические заболевания легких с нарушением вентиляции и развитием гипоксемии или воздействия факторов внешней среды, например высокогорье или ограничение поступления кислорода в силу особенностей производственной деятельности), что облегчит прогнозирование темпов хронизации заболеваний бронхолегочной системы и развития дыхательной недостаточности.

Способ оценки реактивности сосудов малого круга, заключающийся в том, что в качестве критерия выраженности реакции сосудов на дозированную нагрузку дыхательной гипоксической смесью принимают изменение потребления кислорода за 1 мин из 1 мл альвеолярного объема с построением кривой зависимости потребления О₂ от степени гипоксии и времени ее воздействия