СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ РАБОТЫ ВНУТРИЛЕГОЧНОГО ИСТОЧНИКА МЕХАНИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ Российский патент 2011 года по МПК A61B5/08 A61B5/85 

Изобретение относится к области медицины, конкретно к клинической физиологии дыхания, и касается способов определения максимальной работы внутрилегочного источника механической активности.

Известен способ определения интегральной работы внутрилегочного источника механической активности, который заключается в регистрации спирограммы и транспульмонального давления с последующим построением дыхательной петли. Наличие извращенной интегральной дыхательной петли свидетельствует о проявлении интегральной работы внутрилегочного источника механической активности. Однако недостатком известного способа является его малая точность и информативность, так как дыхательная петля - интегральный показатель, поэтому точность способа составляет менее 15% [1]. Кроме того, область применения способа ограничена, так как интегральная работа внутрилегочного источника механической активности не выявлялась у большинства исследуемых.

В проанализированной авторами литературе не найдено способа определения максимальной работы внутрилегочного источника механической активности.

Новая техническая задача - создание способа определения максимальной работы внутрилегочного источника механической активности по преодолению внутрилегочного сопротивления при комфортном глубоком дыхании.

Для решения поставленной задачи в способе определения максимальной работы внутрилегочного источника механической активности, заключающемся в регистрации транспульмонального давления и спирограммы при комфортном глубоком дыхании, причем проводят два дыхательных маневра, осуществляемых прерыванием воздушного потока клапаном на вдохе и выдохе трехкратно: при первом дыхательном маневре на 0,2 секунды, при втором - на 0,5 секунды, далее определяют альвеолярное давление, производят построение эластического гистерезиса на основании результатов первого и второго дыхательного маневров, определяют цифровые значения эластического гистерезиса, сравнивают полученные значения между собой и при уменьшении значений эластического гистерезиса, полученного при втором дыхательном маневре, считают это проявлением максимальной работы внутрилегочного источника механической активности, за числовое значение которого принимают величину значения эластического гистерезиса, полученного при втором дыхательном маневре.

Изобретение обладает новизной и не вытекает явным образом из уровня техники для специалиста, прошло апробацию в ГОУ ВПО СибГМУ Минздрава соцразвития РФ в научной лаборатории кафедры пропедевтики внутренних болезней.

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

Способ осуществляют следующим образом.

По общепринятой методике [2] в условиях комфортного глубокого дыхания - глубина дыхания близка к жизненной емкости легких и составляет около 65-75% максимального вдоха и выдоха - одновременно регистрируют транспульмональное давление и спирограмму. Затем в одном из дыхательных циклов на вдохе и выдохе прерывают воздушный поток трехкратно клапаном на 0,2 секунды, а затем (в одном из последующих дыхательных циклов) также трехкратно на 0,5 секунды и определяют альвеолярное давление. Кратковременное прерывание воздушного потока исследуемый практически не ощущает, и за период до 0,2 секунды на величину альвеолярного давления не оказывает влияние процесс адаптации легких к условиям прерывания воздушного потока. Прерывание воздушного потока длительностью 0,5 секунды вызывает возмущение адаптивных возможностей легких и способствует проявлению действия внутрилегочного источника механической активности. Далее определяют общий неэластический и эластический гистерезис легких при прерывании воздушного потока на 0,2 и 0,5 секунды [1]. Для этого проводят эластическую ось легких на кривой транспульмонального давления через точки начала и окончания вдоха и далее до начала следующего вдоха. Альвеолярное давление в период прерывания воздушного потока выглядит в виде фигуры из линий, идущих от кривой транспульмонального давления к эластической оси легких, направленных вверх на вдохе и вниз - на выдохе, соединенных между собой линией, отражающей величину альвеолярного давления в момент прерывания воздушного потока. 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 эластический гистерезис легких имеет положительные значения и работа внутрилегочного источника механической активности не выявляется. В тех случаях, когда альвеолярное давление превышает величину общего неэластического давления на вдохе, выдохе или в обе фазы дыхания, эластический гистерезис легких имеет отрицательные значения и, таким образом, проявляется работа внутрилегочного источника механической активности.

Величина (числовое значение) эластического гистерезиса определяется аналогично дыхательной работе, только в расчете используется не дыхательная петля, а петля эластического гистерезиса. Площадь этой петли равна произведению давления на объем и выражается в единицах работы. Если построить петлю эластического гистерезиса таким образом, чтобы 1 см по оси абсцисс соответствовал 1 литру, а 1 см по оси ординат - 1 см вод.ст., то размерность работы (площадь петли) будет выражаться в л/см вод.ст, для перевода ее в килограммометры необходимо полученную величину разделить на 100. Далее для определения величины работы, затраченной за минуту, нужно найденную величину умножить на частоту дыхания, в результате получим размерность кг·м/мин [4].

Затем производят сравнение значений эластического гистерезиса при прерывании воздушного потока на 0,2 и 0,5 секунды. При этом уменьшение значений эластического гистерезиса легких при прерывании воздушного потока на 0,5 секунды по сравнению с таковым при прерывании на 0,2 секунды является признаком проявления максимальной работы внутрилегочного источника механической активности. За числовое значение этого показателя принимают значения эластического гистерезиса, полученного при прерывании воздушного потока на 0,5 секунды.

Конкретные примеры выполнения способа.

Пример 1.

Исследование проводилось у здорового мужчины В. 20 лет, рост 175 см, вес 70 кг. В результате расчета одновременно зарегистрированных дыхательного объема и транспульмонального давления в условиях комфортного глубокого дыхания и прерывания воздушного потока клапаном на 0,2 секунды трехкратно на вдохе и трехкратно на выдохе были получены следующие результаты (фиг.1):

- частота дыхания (ЧД) = 9 в минуту,

- дыхательный объем (ДО) = 2,8 л,

- минутный объем дыхания (МОД) = 25,2 л/мин,

- величина эластического гистерезиса при прерывании воздушного потока на 0,2 секунды (Гэл_0,2) = 0,263 кг·м/мин.

В результате расчета одновременно зарегистрированных дыхательного объема и транспульмонального давления в условиях комфортного глубокого дыхания и прерывания воздушного потока клапаном на 0,5 секунды трехкратно на вдохе и трехкратно на выдохе были получены следующие результаты (фиг.2):

- частота дыхания (ЧД) = 8 в минуту,

- дыхательный объем (ДО) = 3,0 л,

- минутный объем дыхания (МОД) = 24 л/мин,

- величина эластического гистерезиса при прерывании воздушного потока на 0,5 секунды (Гэл_0,5) = -0,030 кг·м/мин.

При сравнении величин эластического гистерезиса легких, полученных в условиях комфортного глубокого дыхания и трехкратного прерывания воздушного потока клапаном на 0,2, а затем на 0,5 секунды, выявлено резкое уменьшение значений Гэл_0,5 по сравнению с Гэл_0,2, так что величина Гэл_0,5 приобрела отрицательные значения, уменьшение данного показателя составило 111,4%. Таким образом, была выявлена максимальная работа внутрилегочного источника механической активности, равная 0,030 кг·м/мин.

Дополнительное пояснение сущности метода выявления максимальной работы внутрилегочного источника механической активности путем определения отрицательного эластического гистерезиса двумя методами прерывания воздушного потока

Во время прерывания воздушного потока клапаном на кривой транспульмонального давления возникает плато [1, 3]. 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 [3]. 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 во рту. 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 во рту (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 стремится сместить мембрану датчика давления в отрицательную сторону, а равное давление во рту стремится сместить мембрану датчика в зону более положительного давления. Таким образом, мембрана датчика давления никуда не смещается, и соответственно на кривой транспульмонального давления вычерчивается плато.

Кратковременное трехкратное (с целью получения не менее трех значений статического и общего неэластического давления на вдохе и выдохе, необходимых для построения эластического и неэластического гистерезиса) 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 во рту в этих условиях происходит со скоростью звука. Прерывание воздушного потока длительностью 0,5 секунды вызывает возмущение адаптивных возможностей легких и способствует проявлению работы внутрилегочного источника механической активности.

Таким образом, предложенный способ определения максимальной работы внутрилегочного источника механической активности является информативным как для здоровых людей, так и для больных, страдающих острыми и хроническими заболеваниями легких, и позволяет наиболее точно оценить функциональное состояние бронхолегочной системы.

Источники информации

1. Тетенев Ф.Ф. Биомеханика дыхания. Томск, 1981, - с.85.

2. Физиология дыхания / под ред. Л.Л.Шика. - Л.: Наука, 1973. - 351 с.

3. Тетенев Ф.Ф. Новые теории - в XXI век. 2-е изд., испр. и дополн. - Томск: Томский государственный университет, 2003. - 212 с.

4. Дыхательная работа при бронхиальной астме /Н.А.Магазаник // Тер. архив. - 1964. - №2. - С.95-99/.

Приложение

Фиг. 1

Эластический гистерезис легких исследуемого В., полученный при прерывании воздушного потока трехкратно на 0,2 секунды на вдохе и выдохе. (Гэл_0,2=0,263 кг·м/мин)

Фиг. 2

Эластический гистерезис легких исследуемого В., полученный при прерывании воздушного потока трехкратно на 0,5 секунды на вдохе и выдохе. (Гэл_0,5=-0,030 кг·м/мин)

Изобретение относится к области медицины, конкретно к клинической физиологии дыхания. Регистрируют транспульмональное давление и спирограммы при комфортном глубоком дыхании. При этом проводят два дыхательных маневра, осуществляемых прерыванием воздушного потока клапаном на вдохе и выдохе трехкратно: при первом дыхательном маневре на 0,2 секунды, при втором - на 0,5 секунды, и определяют альвеолярное давление. Производят построение эластического гистерезиса на основании результатов первого и второго дыхательного маневров, определяют цифровые значения эластического гистерезиса, сравнивают полученные значения между собой. При уменьшении значений эластического гистерезиса, полученного при втором дыхательном маневре, считают это проявлением максимальной работы внутрилегочного источника механической активности, за числовое значение которого принимают величину значения эластического гистерезиса, полученного при втором дыхательном маневре. Способ расширяет арсенал средств для определения максимальной работы внутрилегочного источника механической активности. 2 ил.

Способ определения максимальной работы внутрилегочного источника механической активности, заключающийся в регистрации транспульмонального давления и спирограммы при комфортном глубоком дыхании, при этом проводят два дыхательных маневра, осуществляемых прерыванием воздушного потока клапаном на вдохе и выдохе трехкратно: при первом дыхательном маневре - на 0,2 с, при втором - на 0,5 с, далее определяют альвеолярное давление, производят построение эластического гистерезиса на основании результатов первого и второго дыхательного маневров, определяют цифровые значения эластического гистерезиса, сравнивают полученные значения между собой и при уменьшении значений эластического гистерезиса, полученного при втором дыхательном маневре, считают это проявлением максимальной работы внутрилегочного источника механической активности, за числовое значение которого принимают величину значения эластического гистерезиса, полученного при втором дыхательном маневре.