способ диагностики нарушений внешнего дыхания

Формула изобретения

Способ диагностики нарушений внешнего дыхания, включающий определение зависимости концентрации углекислого газа от объема выдыхаемого воздуха, отличающийся тем, что измерение концентрации СО₂ производят в воздухоносных путях, при этом осуществляют синхронную регистрацию спирограммы и капнограммы, формируют кривую объемной капнограммы по отношению к объему вдыхаемого и выдыхаемого воздуха и, если СО₂ в инспираторную фазу не достигает значения углекислоты в атмосферном воздухе, диагностируют неэффективность вдоха, а при снижении крутизны падения концентрации CO₂ относительно объема вдыхаемого воздуха диагностируют инспираторную обструкцию.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, а именно к способам диагностики нарушений внешнего дыхания с помощью измерения концентрации углекислого газа в выдыхаемом и вдыхаемом пациентом воздухе.

Известен способ диагностики нарушений внешнего дыхания посредством измерения концентрации углекислого газа (СО₂) в выдыхаемом и вдыхаемом пациентом воздухе от времени (капнография во времени) [1].

Указанный способ имеет ряд недостатков. Фаза альвеолярного плато капнограммы неточно отражает вентиляционно-перфузионные отношения в легких из-за недостаточного уклона фазы выхода альвеолярного газа. Капнограмма во времени не позволяет измерять компоненты физиологического мертвого пространства. Кроме того, оценка начала фазы очередного вдоха является недостаточно точной.

Указанные недостатки снижают точность и информативность способа диагностики нарушений внешнего дыхания.

В качестве ближайшего технического решения к заявляемому выбран способ диагностики внешнего дыхания, заключающийся в измерении зависимости концентрации углекислого газа от объема выдыхаемого пациентом воздуха (объемная капнография), производимом вне воздухоносных путей пациента [2].

Недостатками известного способа являются недостаточная точность и информативность, обусловленные следующими причинами. На кривой зависимости концентрации углекислого газа от объема выдыхаемого пациентом воздуха отсутствует инспираторный сегмент (поскольку регистрируется объем только выдыхаемого воздуха), что не позволяет измерять отношение концентрации CO₂ к объему вдоха. Кроме того, измерение концентрации углекислого газа вне воздухоносных путей пациента не обеспечивает регистрации тонкой структуры капнограммы, так как при таком подходе возникают искажения из-за турбулентности газовой смеси при ее прохождении из воздухоносных путей пациента в измерительное устройство, расположенное на некотором расстоянии от указанных путей, что, в конечном итоге, снижает точность измерения.

Задача, решаемая изобретением, - повышение информативности и точности способа диагностики нарушений внешнего дыхания.

Указанная задача решается тем, что измерение концентрации CO₂ производят в воздухоносных путях, при этом осуществляют синхронную регистрацию спирограммы и капнограммы, формируют кривую объемной капнограммы по отношению к объему вдыхаемого и выдыхаемого воздуха и, если СО₂ в инспираторную фазу не достигает значения углекислоты в атмосферном воздухе, диагностируют неэффективность вдоха, а при снижении крутизны падения концентрации CO₂ относительно объема вдыхаемого воздуха диагностируют инспираторную обструкцию.

Способ согласно изобретению осуществляется следующим образом. Измерение концентрации СО₂ производят непосредственно в воздухоносных путях пациента посредством размещаемых в указанных путях датчиков. Исходное положение пациента - сидя или лежа. В течение одной минуты проводят синхронную регистрацию спирограммы и капнограммы, а затем осуществляют математическую обработку спирографического и капнографического сигналов, в результате чего формируют кривую объемной капнограммы по отношению к объему вдыхаемого и выдыхаемого пациентом воздуха.

Анализ кривой объемной капнограммы включает исследование 4-х фаз экспираторной объемной капнограммы и 2-х фаз - инспираторной объемной капнограммы (фиг.1).

Фаза I соответствует объему функционального мертвого пространства, не содержащего CO₂ (чисто анатомическое мертвое пространство);

Фаза II соответствует объему воздуха, выходящего из воздухоносных путей обеих легких и альвеол (часть анатомического и функционального пространства);

Фаза III - альвеолярное плато с небольшим повышением CO ₂, отражающим неравномерность вентиляции и перфузии;

Фаза IV - объем закрытия дистальных воздухоносных путей, определяемый по максимальному приросту концентрации CO₂ ;

Фаза V - объем смеси выдыхаемого и атмосферного воздуха при очередном вдохе;

Фаза VI - объем поступающего атмосферного воздуха во время вдоха.

Измерение дыхательных объемов, характеризующих смесь выдыхаемого и атмосферного воздуха (фаза V), а также поступление атмосферного воздуха во время вдоха без примесей выдыхаемого воздуха (фаза VI), позволяет изучить объемную структуры емкости вдоха по соотношению составляющих ее объемов (объем вдоха и резервный объем вдоха).

Оценка эффективности вдоха осуществляется по уровню (концентрации) углекислого газа, достигаемому во время вдоха. При нормальном дыхании этот уровень равен концентрации CO₂ в атмосферном воздухе (т.е. близок к нулю). При некоторых состояниях, например, связанных с ускоренным дыханием (частота дыхательных движений больше 30 в минуту), концентрация CO₂ в инспираторную фазу может не достигать значения углекислоты в атмосферном воздухе, что характеризует неэффективность вдоха.

Наличие инспираторной обструкции характеризуется снижением крутизны падения концентрации CO₂ относительно объема вдыхаемого воздуха.

Возникновение возвратного дыхания при искусственной вентиляции легких характеризуется тем, что экспираторный сегмент капнограммы продолжается на протяжении объема вдоха (часть экспираторного плато и объем закрытия), а переход на фазы V и VI осуществляется при некоторой величине объема вдоха.

Измерение концентрации СО₂ по отношению как к объему выдоха, так и объему вдоха позволяет повысить информативность способа диагностики нарушений внешнего дыхания за счет обеспечения возможности измерения дыхательных объемов, характеризующих смесь выдыхаемого и атмосферного воздуха (фаза V), а также поступление атмосферного воздуха во время вдоха без примесей выдыхаемого воздуха (фаза VI), оценки эффективности вдоха, выявления инспираторной обструкции, определения наличия возвратного дыхания при искусственной вентиляции легких.

Кроме того, измерение концентрации CO₂ непосредственно в воздухоносных путях пациента позволяет повысить точность способа диагностики нарушений внешнего дыхания за счет регистрации тонкой структуры капнограммы.

Способ рекомендуется пациентам с заболеваниями легких, сердечно-сосудистой системы, больным, находящимся на искусственной вентиляции легких.

Пример 1. Больная К., 43 лет, находилась в палате интенсивной терапии ЛОР отделения по поводу отогенного абсцесса задней черепной ямки.

После оперативного вмешательства (удаления капсулы абсцесса) развилась клиника менингоэнцефалита. На фоне интенсивной терапии проводился мониторинг дыхания с помощью объемной капнографии объемов вдоха и выдоха. В ходе наблюдения на фоне выраженного тахипноэ возникли признаки дыхательной недостаточности, которые не купировались кислородотерапией. На объемной капнограмме отмечались изменения инспираторного сегмента (фиг.2).

В связи с неффективностью вдоха (связанного с отсутствием VI фазы), по-видимому, причиной дыхательной недостаточности является тахипноэ, повлекшее резкое сокращение длительности вдоха. На основании данного обследования больная была переведена на аппаратное управляемое дыхание, после чего отмечено купирование признаков дыхательной недостаточности.

Пример 2. Больной Л., 56 лет, находился в реанимационном отделении по поводу черепно-мозговой травмы закрытого типа. В связи с нарушениями функции дыхания был подключен к аппарату искусственной вентиляции легких (ИВЛ). Проводилось мониторирование концентрации углекислого газа с помощью обычной капнографии во времени и объемной капнографии относительно объема вдоха и выдоха:

13 января 2006 года из-за неисправности аппарата ИВЛ возникла ситуация возвратного дыхания пациента. При этом капнограмма во времени не показывала ощутимых изменений, кроме некоторого увеличения концентрации CO₂, что указывает на низкую информативность метода.

При анализе объемной капнограммы, зарегистрированной заявляемым способом (фиг.3), сразу отмечались существенные изменения, связанные как с экспираторной (фаза III, IV), так и с инспираторной частью капнограммы (фаза V и VI) - фиг.3. Как видно из представленной фиг.3, экспираторный сегмент капнограммы продолжается на протяжении объема вдоха (часть экспираторного плато и объем закрытия), а переход к V фазе осуществляется при значительной величине (порядка 40-50%) объема вдоха.

Такая необычная картина объемной капнограммы позволила сразу заподозрить и быстро устранить возвратное дыхание.

ЛИТЕРАТУРА

1. Berengo A., Cutillo A. - Single-breath analysis of carbon dioxide concentration records.J. Appl. Physiol., 1961; 16: 522-530.

2. Fletcher R. The single breath test for carbon dioxide (Thesis). Lund, Sweden, 1980 (прототип).