СПОСОБ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ЛЕГОЧНОГО СУРФАКТАНТА Российский патент 2013 года по МПК A61B5/08 G01N13/02 

Изобретение относится к медицине, а именно к нормальной физиологии, пульмонологии, фтизиатрии, неонатологии, и может быть использовано для диагностики достаточности антиателектатической функции легочного сурфактанта в разных возрастных группах при различной патологии легких.

Известен способ атравматичного прижизненного исследования поверхностно-активных свойств легочного сурфактанта, при котором у человека собирают конденсат выдыхаемого воздуха (КВВ) путем многократного выдыхания через U-образную трубку с Г-образным патрубком, охлаждаемую водой со льдом. При этом для сбора 1 мл КВВ требуется около 10 минут выдыхания. В полученном КВВ измеряют поверхностное натяжение методом Ребиндера, по измерению наибольшего давления, необходимого для проскока пузырька воздуха в исследуемой жидкости. У здоровых лиц наблюдается снижение поверхностного натяжения КВВ до 71,3 дин/см в сравнении с дистиллированной водой 73 дин/см. (Сидоренко Г.И., Зборовский Э.И., Левина Д.И. Поверхностно-активные свойства конденсата выдыхаемого воздуха (новый способ исследования функций легких) // Терапевтический архив. - 1980. - №3. - С.65-68).

К недостаткам указанного метода можно отнести следующие:

- низкая эффективность сбора поверхностно-активных веществ, так как конденсирование паров выдыхаемой влаги позволяет собрать только те вещества, которые испарились с поверхности альвеол, но вследствие большого молекулярного веса фосфолипиды легочного сурфактанта и сурфактантные апопротеины не могут испаряться в значимом количестве;

- для сбора КВВ требуется специальный охладитель;

- для накопления небольшого объема материала необходимо много времени и дыхательных усилий со стороны испытуемого;

- выбор метода Ребиндера для измерения поверхностного натяжения нерастворимых поверхностно-активных веществ не совсем корректен, так как проскок пузырьков воздуха происходит в объеме исследуемого КВВ, а легочный сурфактант адсорбирован на поверхности.

Предлагаемое изобретение направлено на решение следующих задач:

- повышение эффективности сбора аэрозоля легочного сурфактанта из выдыхаемого воздуха;

- снижение себестоимости способа;

- снижение времени испытаний и уменьшение дыхательных усилий со стороны испытуемого;

- повышение эффективности измерения поверхностного натяжения легочного сурфактанта.

Для решения поставленных задач предлагается способ оценки состояния легочного сурфактанта, заключающийся в том, что у здорового человека из выдыхаемого им воздуха неинвазивным образом собирают компоненты легочного сурфактанта и измеряют статическое поверхностное натяжение полученного в результате сбора материала, при этом сбор осуществляют путем барботации выдыхаемого воздуха через слой изотонического физиологического раствора, расположенного в стеклянной бюретке и/или лотке барьерной системы Ленгмюра; в бюретке измеряют статическое поверхностное натяжение полученного барботата выдыхаемого воздуха методом отрыва кольца, а в лотке барьерной системы Ленгмюра измеряют поверхностное давление Δσ методом Вильгельми с уменьшением площади между барьерами на 90%; и при снижении статического поверхностного натяжения до 37±8 дин/см после 5 минут барботации и/или при повышении поверхностного давления Δσ с 4,5±1,0 дин/см после первого выдоха до 17,0±3,0 дин/см после пятого диагностируется нормальная антиателектатическая функция легочного сурфактанта.

Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что сбор осуществляют путем барботации выдыхаемого воздуха через слой изотонического физиологического раствора, расположенного в стеклянной бюретке и/или лотке барьерной системы Ленгмюра; в бюретке измеряют статическое поверхностное натяжение полученного барботата выдыхаемого воздуха методом отрыва кольца, а в лотке барьерной системы Ленгмюра измеряют поверхностное давление Δσ методом Вильгельми с уменьшением площади между барьерами на 90%; и при снижении статического поверхностного натяжения до 37±8 дин/см после 5 минут барботации и/или при повышении поверхностного давления Δσ с 4,5±1,0 дин/см после первого выдоха до 17,0±3,0 дин/см после пятого диагностируется нормальная антиателектатическая функция легочного сурфактанта.

Основным источником легочного сурфактанта (ЛС) в выдыхаемом воздухе является микроаэрозоль, образующийся при дыхании человека вследствие различных механических дыхательных процессов. В основе предлагаемого способа лежит процесс барботации выдыхаемого воздуха через слой изотонического физиологического раствора. Образующаяся при таком процессе межфазная поверхность между выдыхаемым воздухом и жидкостью имеет большую площадь, что ведет к увеличению вероятности столкновения капелек аэрозоля легочной жидкости со стенками формирующихся пузырьков воздуха, где они механически адсорбируются. По мере всплывания пузырьков легочный сурфактант накапливается на границе раздела с воздухом.

Затем антиателектатическая функция легочного сурфактанта, т.е. способность легочного сурфактанта снижать поверхностное натяжение (ПН) на поверхности легочных альвеол на фазе выдоха, исследовалась с помощью статической и динамической тензиометрии.

На Рис.1 изображена система сбора легочного сурфактанта методом барботации. Система состоит из слюносборника 1, фторопластовой трубки 2, резиновой пробки 3, трубки оттока воздуха 4, стеклянной бюретки 5, заполненной изотоническим физиологическим раствором.

Испытуемый выдыхает воздух через слюносборник 1, соединенный с трубкой из фторопласта 2. Фторопластовая трубка 2 через отверстие в плотно закрывающейся резиновой пробке 3 с двумя отверстиями частично погружается в физиологический изотонический раствор объемом 5 мл, налитый до начала сбора в стеклянную бюретку 5 объемом 15 мл. Во второе отверстие в пробке 3 помещается трубка 4, которая обеспечивает отток проходящего воздуха. Слюна, выделяющаяся при выдохе, остается в слюносборнике, что позволяет исключить возможность изменения поверхностного натяжения за счет ПАВ, содержащихся в ней.

Полученный материал, т.е. физраствор, содержащий компоненты выдыхаемого микроаэрозоля, адсорбировавшиеся на поверхности в процессе барботации, называется барботатом выдыхаемого воздуха (БВВ) по аналогии с конденсатом выдыхаемого воздуха (КВВ).

У испытуемого здорового человека производится сбор БВВ путем выдыхания воздуха в физиологический раствор при комнатной температуре. Число выдохов может быть любым, но предварительные исследования показывают, что для измерения поверхностного натяжения (ПН) достаточно одного выдоха пациента. Для получения более достоверных результатов при измерении статического поверхностного натяжения сбор материала производился в течение 5 минут. При динамическом исследовании поверхностные свойства собранного материала измерялись после каждого выдоха пациента.

Для измерения статического (равновесного) поверхностного натяжения использован метод отрыва кольца на промышленном автоматизированном тензиометре Sigma 701 (KSV, Финляндия).

Обследовано 5 здоровых лиц. Методом отрыва кольца на тензиометре Sigma 701 установлено, что у здоровых людей в БВВ в течение 5 минут выдыхания ПН снижается до 37±8 дин/см (у воды ПН 72 дин/см), что свидетельствует о нормальной антиателектатической функции легочного сурфактанта (ЛС).

Для оценки антиателектатической функции ЛС имеет существенное значение не столько статическая тензиометрия, сколько динамическая, имитирующая процесс изменения площади пленки ЛС в процессе дыхания.

Для этого были проведены измерения поверхностного давления (разницы между начальным и конечным поверхностным натяжением - Δσ) БВВ на барьерной системе Ленгмюра.

На Рис.2 изображена система сбора легочного сурфактанта методом барботации в лоток барьерной системы Ленгмюра, которая состоит из слюносборника 1, фторопластовой трубки 2, лотка с углублением 6, заполненного изотоническим физиологическим раствором, барьеров 7, пластинки Вильгельми 8.

Испытуемый выдыхает воздух через слюносборник 1, соединенный с фторопластовой трубкой 2. Фторопластовая трубка 2 частично погружена в углубление лотка 6, заполненного изотоническим физиологическим раствором. После каждого выдоха измерялось поверхностное давление тензиометрическим методом. Пластинка Вильгельми 8, присоединенная к высокоточным весам (на рис.не показаны), также частично погружалась в углубление лотка 6. Поверхностное давление измерялось в процессе движения с постоянной скоростью барьеров 7, уменьшающих площадь пленки от 0 до 90%.

Обследовано 5 здоровых лиц. Установлено, что при уменьшении площади между барьерами на 90% Δσ после первого выдоха у здорового человека составляет 4,5±1,0 дин/см, после пятого - 17,0±3,0 дин/см.

Примеры использования:

Пример 1

Пациентка Л., 23 г, аспирантка, жительница города, не курит, на момент обследования практически здорова. При изучении состояния легочного сурфактанта собирался БВВ - 5 выдохов, в 5 мл физиологического раствора, в котором методом отрыва кольца определялось поверхностное натяжение 35 дин/см. В следующем исследовании барботат собирался непосредственно в лотке барьерной системы, при динамической тензиометрии БВВ установлено, что при уменьшении площади поверхности на 90% Δσ после первого выдоха составил 4,9 дин/см, после пятого - 16,2 дин/см. Следовательно, антиателектатическая функция легочного сурфактанта не нарушена.

Пример 2

Пациентка М., 21 год, студентка, жительница города, не курит, практически здорова. Проведена динамическая тензиометрия БВВ, при которой установлено, что при уменьшении площади поверхности на 90% Δσ после первого выдоха составил 4,9 дин/см, после пятого - 15,9 дин/см. Следовательно, антиателектатическая функция легочного сурфактанта в норме.

Пример 3

Пациент А., 40 лет, служащий, городской житель, курит, на момент исследования жалоб не предъявляет, практически здоров. При динамической тензиометрии в антиателектатической функции легочного сурфактанта не выявлено отклонений от нормы, так в БВВ при уменьшении площади поверхности на 90% Δσ после первого выдоха составил 4,8 дин/см, после пятого - 15,7 дин/см.

Метод барботации является быстрым, неинвазивным, физиологичным способом сбора нативного ЛС. БВВ адекватно отражает поверхностную активность легочного сурфакганта у здоровых лиц. При каждом выдохе выделялось достаточное количество микроаэрозоля для понижения поверхностного натяжения на 3-6 дин/см.

Изобретение относится к медицине, а именно к пульмонологии, и может быть использовано для оценки состояния легочного сурфактанта. Для этого собирают компоненты легочного сурфактанта путем барботации выдыхаемого воздуха через слой изотонического физиологического раствора, расположенного в стеклянной бюретке и лотке барьерной системы Ленгмюра. Затем в бюретке методом отрыва кольца измеряют статическое поверхностное натяжение полученного барботата выдыхаемого воздуха. Далее, в лотке барьерной системы Ленгмюра методом Вильгельми измеряют поверхностное давление Δσ с уменьшением площади между барьерами на 90%. При снижении статического поверхностного натяжения до 37±8 дин/см после 5 минут барботации и/или при повышении поверхностного давления Δσ с 4,5±1,0 дин/см после первого выдоха до 17,0±3,0 дин/см после пятого выдоха диагностируют нормальную антиателектатическую функцию легочного сурфактанта. Способ обеспечивает повышение эффективности сбора аэрозоля легочного сурфактанта из выдыхаемого воздуха при снижении времени проведения исследования. 2 ил., 3 пр.

Способ оценки состояния легочного сурфактанта, заключающийся в том, что у здорового человека из выдыхаемого им воздуха неинвазивным образом собирают компоненты легочного сурфактанта и измеряют статическое поверхностное натяжение полученного в результате сбора материала, отличающийся тем, что сбор осуществляют путем барботации выдыхаемого воздуха через слой изотонического физиологического раствора, расположенного в стеклянной бюретке и/или лотке барьерной системы Ленгмюра; в бюретке измеряют статическое поверхностное натяжение полученного барботата выдыхаемого воздуха методом отрыва кольца, а в лотке барьерной системы Ленгмюра измеряют поверхностное давление Δσ методом Вильгельми с уменьшением площади между барьерами на 90%; и при снижении статического поверхностного натяжения до 37±8 дин/см после 5 мин барботации и/или при повышении поверхностного давления Δσ с 4,5±1,0 дин/см после первого выдоха до 17,0±3,0 дин/см после пятого диагностируется нормальная антиателектатическая функция легочного сурфактанта.