СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ СУММАРНОЙ РАБОТЫ ДЫХАНИЯ ВНУТРИЛЕГОЧНОГО И ВНЕЛЕГОЧНОГО ИСТОЧНИКОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ПРИ СПОНТАННОМ ДЫХАНИИ Российский патент 2009 года по МПК A61B5/08 A61B5/85 

Изобретение относится к области медицины, конкретно к клинической физиологии дыхания, и касается способа определения величины суммарной работы дыхания, совершаемой внутрилегочным и внелегочным источниками механической энергии при спонтанном дыхании.

В проанализированной авторами литературе не найдено способа определения величины суммарной работы дыхания внутрилегочного и внелегочного источников механической энергии при спонтанном дыхании.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа измерения величины самостоятельной механической активности легких.

Для решения поставленной задачи в способе определения величины суммарной работы дыхания, совершаемой внутрилегочным и внелегочным источниками механической энергии при спонтанном дыхании, регистрируют транспульмональное давление и спирограмму при спонтанном дыхании, при этом прерывают воздушный поток клапаном на вдохе и на выдохе в середине дыхательного объема на 0,2 секунды, измеряют альвеолярное давление, измеряют его части, превышающие величину общего неэластического давления на вдохе и на выдохе, после чего суммируют эти части, производят построение эластического треугольника, катетами которого являются величина объема легких и сумма измеренных избыточных давлений на вдохе и на выдохе, вычисляют его площадь, принимают ее за величину работы дыхания внутрилегочного источника механической энергии при спонтанном дыхании за один дыхательный цикл, и по формуле А=А(1)×ЧД, где А(1) - работа дыхания внутрилегочного источника механической энергии при спонтанном дыхании за один дыхательный цикл и ЧД- частота дыханий в минуту, определяют величину работы дыхания внутрилегочного источника механической энергии при спонтанном дыхании, далее производят построение диаграммы величины работы дыхании, по стандартной методике(1) определяют величину работы дыхания внелегочного источника механической энергии, а величину суммарной работы дыхания определяют как сумму величин работ дыхания внутрилегочного и внелегочного источников механической энергии при спонтанном дыхании.

Изобретение обладает новизной и не вытекает явным образом из уровня техники для специалиста, прошло апробацию в ГОУВПО СибГМУ Росздрава в научной лаборатории кафедры пропедевтики внутренних болезней.

Таким образом, данное техническое решение соответствует критериям изобретения «новизна», «изобретательский уровень», «промышленно применимо».

Способ осуществляют следующим образом.

Исследования проводят по методике измерения показаний механики дыхания (1) с помощью пневмотахографа с интегратором ПТГ- 2М.

В условиях спонтанного дыхания при нормальной глубине и частоте дыхания регистрируют транспульмональное давление и спирограмму. В середине дыхательного объема на вдохе и на выдохе прерывают воздушный поток клапаном на 0,2 секунды с целью определения альвеолярного давления. Проводят эластическую ось легких АВ на кривой транспульмонального давления через точки начала и окончания вдоха и далее до начала следующего вдоха (фиг1). Альвеолярное давление в период прерывания воздушного потока выглядит в виде фигуры из двух линий, идущих от кривой транспульмонального давления к эластической оси легких, направленных вверх на вдохе и вниз на выдохе (фиг.2).Кратковременное прерывание воздушного потока исследуемый не ощущает.В тех случаях, когда фигура альвеолярного давления не достигает эластической оси легких, альвеолярное давление меньше общего неэластического давления на величину давления, которое затрачивается на преодоление тканевого трения. В таких случаях механическая активность внутрилегочного источника механической энергии не выявляется. В тех случаях, когда альвеолярное давление превышает величину общего неэластического давления на вдохе, выдохе или в обе фазы дыхания, проявляется активность внутрилегочного источника механической энергии. При этом более отрицательное альвеолярное давление на вдохе и более положительное на выдохе являются наиболее значимыми в середине вдоха и выдоха и исчезают в конце вдоха или его начале. В связи с этим дополнительное действие внутрилегочного источника механической энергии к действию дыхательной мускулатуры представляют в виде графика, где часть альвеолярного давления, превышающая общее неэластическое давление на вдохе и на выдохе (избыточное давление), располагают в конце вдоха и принимают за аналог эластического давления. Далее вычерчивают треугольник, в котором катетами являются величина объема легких V и сумма измеренного избыточного давления на вдохе и выдохе Р (фиг.3). Вычисляют площадь треугольника и принимают ее за величину работы дыхания внутрилегочного источника механической энергии за один дыхательный цикл А(1) и по формуле А=А(1)×ЧД, где ЧД-частота дыхания в минуту, рассчитывают работу дыхания внутрилегочного источника механической энергии.

Затем производят построение диаграммы работы дыхания и по общепринятой методике рассчитывают работу дыхания, соответствующую работе дыхания внелегочного источника механической энергии (фиг.4). Суммарную работу дыхания определяют путем сложения величин работ дыхания внелегочного и внутрилегичного источников механической энергии.

Конкретный пример выполнения способа.

Исследование проводилось у здорового мужчины 20 лет, рост 180 см, вес 76 кг. В результате расчета одновременно зарегистрированных дыхательного объема и транспульмонального давления в условиях прерывания воздушного потока клапаном на 0,2 секунды на вдохе и выдохе были получены следующие результаты:

- частота дыхания (ЧД)=15 в минуту;

- дыхательный объем (ДО)=0,45 л;

- минутный объем дыхания (МОД)=6,75 л/мин;

- величина давления, которое превышает общее неэластическое давление на вдохе (избыточное давление на вдохе) в условиях прерывания воздушного потока клапаном на 0,2 с (Р_{изб. вд}), составила 0,5 см вод. ст.;

- величина давления, которое превышает общее неэластическое давление на выдохе (избыточное давление на выдохе) в условиях прерывания воздушного потока клапаном на 0,2 с (Р_{изб. выд}) составила 1,3 см вод. ст.;

- площадь треугольника, катетами которого являются величина объема легких и сумма полученных отрезков Р_{изб. вд} и Р_{изб. выд} (эластическое давление) составила 0,0045 кг·м, что представляет собой работу внутрилегочного источника механической энергии по преодолению внутрилегочного сопротивления при спонтанном дыхании за 1 дыхательный цикл А.(1);

- работа дыхания внутрилегочного источника механической энергии по преодолению внутрилегочного сопротивления при спонтанном дыхании

А=А(1)×ЧД=0,0045(кг·м)×15(1/мин)=0,067 кг·м/мин;

- общая работа дыхания (ОРД), соответствующая работе внелегочного источника механической энергии, рассчитанная традиционным способом с помощью диаграммы работы дыхания, составила 0,126 кг·м/мин;

- суммарная работа дыхания

СРД=ОРД+А=0,126(кг·м/мин)+0,067(кг·м/мин)=0,193 кг·м/мин.

По предлагаемому способу было проведено обследование 8 практически здоровых пациентов в возрасте 19-22 лет в научной лаборатории кафедры пропедевтики внутренних болезней ГОУВПО СибГМУ Росздрава. В результате были получены следующие данные. Минутный объем дыхания варьировал от 6 до 13 л/мин и составлял в среднем 8±0,24 л/мин. Работа дыхания внутрилегочного источника механической энергии не определилась только у одного обследуемого пациента. В среднем работа дыхания за один дыхательный цикл составляла 0,081±0,012 кг·м/мин; общая работа дыхания составляла 0,204±0,064 кг·м/мин. Суммарная работа дыхания внутрилегочного и внелегочного источников механической энергии составляла в среднем 0,282±0,092 кг·м/мин.

Таким образом, работа дыхания внутрилегочного источника механической энергии у здоровых людей варьировала в широких пределах и составляла от 0 до 63,3% от суммарной работы дыхания.

Дополнительное пояснение сущности способа определения суммарной работы дыхания, совершаемой внутрилегочным и внелегочным источниками механической энергии при спонтанном дыхании

Плато возникает на кривой транспульмонального давления во время прерывания воздушного потока клапаном [1, 2]. Механизм возникновения плато состоит в следующем: во время вдоха происходит увеличение объема легких, а транспульмональное давление падает, становится более отрицательным. В момент прерывания воздушного потока сразу же прекращается изменение объема легких и транспульмональное давление повышается на величину динамического компонента транспульмонального давления (альвеолярного давления). Выравнивание давления в легких при этом происходит мгновенно, со скоростью звука. В нормальных условиях на кривой транспульмонального давления вычерчивается плато, которое соответствует плато на спирограмме. В этот момент всякое дополнительное усилие дыхательной мускулатуры, направленное на преодоление сопротивления клапана, не может отражаться на положении и форме плато транспульмонального давления. Транспульмональное давление - это разница между внутригрудным давлением (в пищеводе или в плевральной полости) и давлением в ротовой полости. Оно измеряется с помощью дифференциального датчика давления. Это означает, что зонд с внутрипищеводным баллоном подсоединен по одну сторону мембраны датчика давления, а с другой стороны мембраны подсоединяется трубка, по которой подается давление в полость рта (в пневмотахографической трубке прямо у рта исследуемого).

На вдохе, во время закрытого клапана, дополнительное усилие дыхательной мускулатуры дополнительно уменьшает внутригрудное давление. Однако воздух в легкие не поступает и давление в легких становится более отрицательным. Волна дополнительного отрицательного давления мгновенно (со скоростью звука) передается в трахею и в полость рта. При этом дополнительное падение внутригрудного давления является причиной смещения мембраны датчика давления в отрицательную сторону, а равное давление, более отрицательное, в ротовой полости, является причиной смещения мембраны датчика в зону более положительного давления. Таким образом, мембрана датчика давления остается в стабильном состоянии или без изменения и, соответственно, на кривой транспульмонального давления вычерчивается плато.

Кратковременное прерывание воздушного потока клапаном на 0,2 секунды не оказывает влияния на величины измеряемого давления и позволяет достаточно точно измерить альвеолярное давление, так как выравнивание альвеолярного давления и давления в полости рта в этих условиях происходит со скоростью звука [2].

Работу внешнего источника механической энергии измеряют традиционным способом из диаграммы работы дыхания, включающей величину эластической фракции работы дыхания и неэластической фракции работы дыхания на вдохе [1].

Предлагаемый способ определения суммарной работы дыхания, совершаемого внутрилегочным и внелегочным источниками механической энергии, является информативным показателем, характеризующим состояние механики дыхания легких у здоровых людей при спонтанном дыхании.

Литература

1. Тетенев Ф.Ф. Биомеханика дыхания / Ф.Ф.Тетенев. - Томск: изд-во Томск. ун-та, 1981. - 145 с.

2. Тетенев Ф.Ф. Новые теории - в XXI век / Ф.Ф.Тетенев. - 2-е изд., перераб. и доп. - Томск: изд-во Томск. ун-та, 2003. - 212 с.

Изобретение относится к медицине, конкретно к клинической физиологии дыхания, и может быть использовано для определения величины суммарной работы дыхания внутрилегочного и внелегочного источников механической энергии при спонтанном дыхании. Способ заключается в том, что измерения величины самостоятельной механической активности легких регистрируют транспульмональное давление и спирограмму при спонтанном дыхании, при этом прерывают воздушный поток клапаном на вдохе и на выдохе в середине дыхательного объема на 0,2 секунды, измеряют альвеолярное давление. Измеряют его части, превышающие величину общего неэластического давления на вдохе и на выдохе, после чего суммируют эти части. Производят построение треугольника, катетами которого являются величина объема легких и сумма измеренных давлений на вдохе и на выдохе. Вычисляют его площадь, принимают ее за величину работы дыхания внутрилегочного источника механической энергии при спонтанном дыхании за один дыхательный цикл. По формуле А=А(1)×ЧД, где А(1) - величина работы дыхания внутрилегочного источника механической энергии при спонтанном дыхании за один дыхательный цикл и ЧД - частота дыхания в минуту, определяют величину работы дыхания внутрилегочного источника механической энергии при спонтанном дыхании. Далее производят построение диаграммы величины работы дыхания. Измеряют величину работы дыхания внелегочного источника механической энергии, а величину суммарной работы дыхания определяют путем сложения величин работ дыхания внутрилегочного и внелегочного источников механической энергии при спонтанном дыхании. 4 фиг.

Способ определения величины суммарной работы дыхания внутрилегочного и внелегочного источников механической энергии при спонтанном дыхании, заключающийся в том, что по стандартной методике регистрируют транспульмональное давление и спирограмму при спонтанном дыхании, при этом прерывают воздушный поток клапаном на вдохе и на выдохе в середине дыхательного объема на 0,2 с, измеряют альвеолярное давление, причем измеряют его части, превышающие величину общего неэластического давления на вдохе и на выдохе, после чего суммируют эти части, производят построение треугольника, катетами которого являются величина объема легких и сумма измеренных избыточных давлений на вдохе и на выдохе, вычисляют его площадь, принимают ее за величину работы дыхания внутрилегочного источника механической энергии при спонтанном дыхании за один дыхательный цикл, и по формуле А=А(1)·ЧД, где А(1) - величина работы дыхания внутрилегочного источника механической энергии при спонтанном дыхании за один дыхательный цикл, и ЧД - частота дыхания в минуту, определяют величину работы дыхания внутрилегочного источника механической энергии при спонтанном дыхании, далее производят построение диаграммы величины работы дыхания по стандартной методике, определяют величину работы дыхания внелегочного источника механической энергии, а величину суммарной работы дыхания определяют как сумму величин работ дыхания внутрилегочного и внелегочного источников механической энергии при спонтанном дыхании.