Спосіб оцінки вентиляційної функції легенів

Спосіб оцінки вентиляційної функції легенів, який включає реєстрацію хвилинного об'єму дихання під час зворотного дихання, який відрізняється тим, що одночасно вимірюють концентрацію і об'ємну швидкість приросту вуглекислого газу у позалегеневому замкнутому об'ємі і показник вентиляційної функції легенів розраховують за формулою: Корисна модель відноситься до області медицини, а саме до пульмонології і може бути використана для діагностики функціонального стану легенів. Відомий спосіб оцінки вентиляційної функції легенів дозволяє виявити їхні резервні можливості шляхом виміру максимальної вентиляції легенів [Г.Л. Хасис. Показатели внешнего дыхания у здоровых людей. Кемерово, 1975, часть 1. - С.176.]. Відомий спосіб заснований на вимірі об'ємної швидкості проходження повітря через легені в умовах максимально можливого вольового форсованого режиму. Ознакою, що збігається з істотними ознаками пропонованого способу, є вимір хвилинного об'єму дихання під час функціонального навантаження. Спосіб-аналог має наступні недоліки. Довільна гіпервентиляція є стомлюючою і вимагає повного сприяння з боку випробувача. Виникаюча під час дослідження різка гіпокапнія небезпечна для здоров'я. Погана переносимість обмежує процедуру в часі, що позначається на точності виміру. Як прототип обраний спосіб оцінки вентиляційної функції (вентиляційної реакції), що включає вимір хвилинного об'єму дихання й визначення концентрації вуглекислого газу в альвеолярному повітрі під час зворотнього дихання об стежуваного. Як показник вентиляційної функції використовують величину приросту хвилинного об'єму дихання на кожний мм рт.ст. збільшення вмісту вуглекислого газу в альвеолярному повітрі [И.С. Бреслав, В.Д. Глебовский. Регуляция дыхания. - Л. "Наука", 1981. - С.165-172.]. Ознакою, що збігається з істотними ознаками пропонованого способу є вимір динаміки хвилинного об'єму дихання під час зворотнього дихання. Недоліком способу-прототипу є те, що динаміку хвилинного об'єму дихання реєструють залежно від концентрації вуглекислого газу в альвеолярному повітрі, вимір якого пов'язаний із забором і газовим аналізом кінцевих порцій форсованого видихуваного повітря. Це ускладнює дослідження. Крім того, реєстрована при зворотному диханні величина концентрації вуглекислого газу кінцевої порції видихуваного повітря не завжди відповідає такій в альвеолярному повітрі [Е.В. Гладков, А.А. Пенкович. К определению СО2 в альвеолярном воздухе и смешанной венозной крови при помощи аппарата ГУМ-2. В кн.: Новые приборы газового анализа в современной медицине и физиологии. Казань, 1971. - С.38-40.]. Ця обставина може служити джерелом помилок при оцінці залежності рівня вентиляції від гіперкапничного стимула. (19) UA (11) 15488 (13) U (n ( x ln y ) ( x ) (ln y )) /(n ( x 2 ) ( x )2 ) , де - показник вентиляційної функції легенів, n - число вимірювань концентрації СО2 у позалегеневому замкнутому об'ємі, проведені під час зворотного дихання, x - зареєстровані значення концентрації СО2 у позалегеневому замкнутому об'ємі (%), y - кількісне відношення хвилинного об'єму дихання до хвилинного об'ємного приросту СО2 у позалегеневому замкнутому об'ємі, що відповідає кожному значенню х. 3 Іншим недоліком способу-прототипу є те, що при його використанні не розкривається взаємозв'язок вентилюємого потоку (хвилинний об'єм дихання) з досягаємим результатом вентиляції - потоком виводженого вуглекислого газу з альвеолярного простору у позалегеневий замкнутий об'єм. В основу корисної моделі поставлене завдання вдосконалення способу оцінки вентиляційної функції легенів шляхом виміру співвідношення вентилюємого потоку (хвилинний об'єм дихання) і потоку вуглекислого газу з легенів залежно від концентрації вуглекислого газу у вдихуваному повітрі при зворотному диханні. Пропонована технологія способу спрощує процедуру виміру, підвищує точність і інформативність дослідження. Поставлене завдання вирішується тим, що в пропонованому способі оцінки вентиляційної функції легенів, що включає реєстрацію хвилинного об'єму дихання під час зворотнього дихання, одночасно вимірюють концентрацію і об'ємну швидкість приросту вуглекислого газу у позалегеневому замкнутому об'ємі і показник вентиляційної функції розраховують по формулі: к=(n* (х*ln y)- (ln x)* (ln y))/(n* (x2)-( x)2), де к - показник вентиляційної функції легенів n - число вимірів концентрації СО2 у позалегеневому замкнутому об'ємі, проведених під час зворотнього дихання х - зареєстровані значення концентрації СО2 у позалегеневому замкнутому об'єму(%) у - кількісне відношення хвилинного об'єму дихання до хвилинного об'ємного приросту СО2 у позалегеневому замкнутому об'ємі, що відповідає кожному значенню х. Між сукупністю істотних ознак заявленого способу і технічним результатом, що може бути досягнутий, проявляється наступний причиннонаслідковий зв'язок. Спрощення й підвищення точності забезпечується відмітною істотною ознакою вимір концентрації вуглекислого газу у позалегеневому замкнутому об'ємі. Динаміка хвилинного об'єму дихання (ХОД) залежить від концентрації вуглекислого газу в альвеолярному повітрі, що при зворотному диханні перебуває в тісному зв'язку із прогресуючим ростом концентрації цього газу у позалегеневому замкнутому об'ємі і зв'язок цей односпрямований. Вимір вмісту вуглекислого газу в замкнутому об'ємі може бути забезпечено прямим підключенням газоаналізатора до замкнутого позалегеневого об'єму. Безперервна реєстрація концентрації вуглекислого газу в повітрі позалегеневого об'єму за допомогою газоаналізатора виключає необхідність періодичних трудомістких заборів проб повітря наприкінці форсованого видиху. Підвищення інформативності в пропонованому способі забезпечується відмітною істотною ознакою - вимір об'ємної швидкості приросту вуглекислого газу у позалегеневому замкнутому об'ємі. До початку зворотнього дихання в системі замкнутий простір - легені у позалегеневому об'ємі вуглекислого газу немає. У процесі зворотнього дихання частина вуглекислого газу, виведена з альвеоляр 15488 4 ного простору при видиху, знову повертається в легені при вдиху. Це призводить до нагромадження вуглекислого газу в організмі, що викликає компенсаторну прогресуючу гіпервентиляцію. Формуються два газових потоки: вентилюючий потік хвилинний об'єм дихання (ХОД) і залежний від нього потік вуглекислого газу з легенів (без урахування його шунтуючої частини) у позалегеневий замкнутий простір (МСО2). Їхнє співвідношення дає якісно нову інформацію, що залежить не тільки від величини вентилюючого потоку, але й від результату досягаємої вентиляції. При відсутності перерахованих ознак технічний результат недосяжний. У процесі зворотнього дихання кількісне співвідношення ХОД/МСО2 збільшується, тому що в міру накопичення вуглекислого газу в замкнутій системі розвивається гіпервентиляція, а ефективний потік вуглекислого газу з легенів у позалегеневий замкнутий простір (без урахування шунтуючої його фракції) зменшується. Кожному значенню прогресуючої концентрації вуглекислого газу у позалегеневому замкнутому об'ємі (% СО2) буде відповідати своє співвідношення ХОД/МСО2. Регресійний аналіз емпіричних даних показав, що між прогресуючим збільшенням концентрації вуглекислого газу у позалегеневому замкнутому просторі й відповідної їй відношенням ХОД/МСО2 існує експонентна залежність. Математичним вираженням такого взаємозв'язку служить константа експонентної лінії тренда, проведеної через емпіричні точки. У пропонованому способі константа служить кількісним показником вентиляційної функції й може бути розрахована за допомогою відомої формули [А.Н. Кудрин, Г.Т. Пономарева. Применение математики в экспериментальной и клинической медицине. М., Медицина, 1967. - С. 138]: к=(n* (x*ln y)- (x)* (ln y))/(n* (x2)- x)2), де к - показник вентиляціної функції легенів n - число вимірів концентрації СО2 у позалегеневому замкнутому об'ємі, проведені під час зворотнього дихання х - зареєстровані значення концентрації СO2 у позалегеневому замкнутому об'ємі (%) у - кількісне відношення хвилинного об'єму дихання до хвилинного об'ємного приросту СО2 у позалегеневому замкнутому об'ємі, що відповідає кожному значенню х Приклад конкретного виконання пропонованого способу. Зручно проводити пропоновану оцінку вентиляційної функції при аналізі навантажувальної вентилографії [А.А. Ковганко, С.И. Ковальчук, В.М. Савченко, А.Ф. Пьянков, И.Я. Хорошило, А.В. Постников, А.П. Яковлєв. Нагрузочная вентилография // Вестник физиотерапии и курортологии, Евпаторія. - 2002. - №2. - С.83-86]. Суть методу навантажувальної вентилографії полягає в тім, що обстежуваний підключається до дихання в спірограф з виключеним поглиначем вуглекислого газу. Створюється замкнутий об'єм, у якому під час зворотнього дихання відбувається накопичення вуглекислого газу. Гіперкапнія призводить до прогресуючої гіпервентиляції. 5 15488 Накопичення вуглекислого газу в спірографі безупинно реєструється газоаналізатором. Рухи дзвона спірографа підсумовуються й перетворюються в електричний сигнал кожні 30 секунд. Після закінчення 30 секунд автоматично відбувається скидання електричного сигналу до нуля й цикл повторюється. Одержувана інформація записується на двухкоординатному самописі. По осі "Y" записується сигнал від спірографа, по осі "X" - сигнал від газоаналізатора. На реєстрованій діаграмі малюється крива (навантажувальна вентилограма) у вигляді "пилки", висота кожного зубця якої характеризує рівень хвилинного об'єму дихання через кожні 30 секунд зворотнього дихання. "Розгорнення" по осі "X" відбуваються по 6 вимірюваній прогресуючій концентрації вуглекислого газу в повітрі спірографа. Таким чином, горизонтальна вісь графіка несе подвійну інформацію за часом (кожний зубець "пилки" займає 30 секунд) і по концентрації вуглекислого газу у позалегеневому об'ємі. Приклад навантажувальної вентилограми поданий на Фіг.1. Висота кожного зубця вентилограми відбиває рівень хвилинного об'єму дихання через кожні 30 секунд. Кожній зареєстрованій точці рівня хвилинного об'єму дихання відповідає конкретна величина концентрації вуглекислого газу в спірографі. За даними наведеної навантажувальної вентилограми складена таблиця 1. Таблиця 1 Т (хв.) 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 % CO2 0,9 1,8 2,6 3,4 4,1 4,6 5,1 5,6 6,1 6,5 6,9 ХОД 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 12,0 15,0 19,0 26,0 33,0 40,0 А % СО2 0,9 0,9 0,8 0,8 0,7 0,6 0,5 0,5 0,5 0,4 0,4 Значення % СО2 і ХОД виміряються через кожні 30 секунд безпосередньо на вентилограмі (Фіг.1). Інші графи є розрахунковими. Показник Л% СО2 (процентний приріст вуглекислого газу за кожні 30 секунд) розраховується по різниці між значеннями в графі % СО2. З його допомогою можна розрахувати швидкість хвилинного об'ємного приросту вуглекислого газу в спірографі з відомим об'ємом по формулі: МСО2=2* % СО2*Vсп/100, де МСО2 - хвилинний об'ємний приріст вуглекислого газу в спірографі (л/хв.) МСО2 0,18 0,18 0,16 0,16 0,14 0,12 0,10 0,10 0,10 0,08 0,08 ХОД/МСО2 27,7777 33,3333 43,7500 50,0000 64,2886 100,0000 150,0000 190,0000 250,0000 412,5000 500,0000 % СО2 - приріст концентрації вуглекислого газу в спірографі за 30сек. (%) Vсп - об'єм спірографа (у нашому випадку він дорівнює 10л). Частки від розподілу ХОД на МСО2 подані в графі ХОД/МСО2. Дані цієї графи є функцією від відповідних значень у графі % СО2 і є основою для обчислення показника вентиляційної функції. Як було відзначено вище, зв'язок цих показників носить експонентний характер. Графічне вираження цього зв'язку в нашому прикладі представлено на Фіг.2, де через емпіричні точки проведена експонентна лінія тренда. Докладний розрахунок показника вентиляційної функції наведений у таблиці 2. Таблиця 2 N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Усього: Т (хв) 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 х % СО2 0,9 1,8 2,6 3,4 4,1 4,6 5,1 5,6 6,1 6,5 6,9 47,6 у ХОД/MCO2 27,7777 33,3333 43,7500 50,0000 64,2886 100,0000 150,2000 190,0000 250,0000 412,5000 500,0000 1821,8496 log (y) 3,3242 3,5066 3,7785 3,9120 4,1634 4,6052 5,0120 5,2470 5,5215 6,0222 6,2146 61,3072 х2 0,8100 3,2400 6,7600 11,5600 16,8100 21,1600 26,0100 31,3600 37,2100 42,2500 47,6100 244,7800 x*log (y) 2,9918 6,3118 9,8241 13,3009 17,0699 21,1838 25,5610 29,3833 33,6809 39,1445 42,8808 241,3328 7 15488 к=(n* (x*ln y)- (x)* (ln у))/(n* (x2)-( x) )=(11*241,3328-47,6*51,3072)/(11*244,7847,6^2)=(2654,6608-2442,2227)/(2692,58-1 2265,76)=212,4381/426,82=0,4977% . Позитивний ефект. Запропонований спосіб оцінки вентиляційної функції виключає необхідність забору кінцевих порцій повітря при глибокому видиху, що спрощує проведення 2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 8 дослідження й виключає можливі помилки при вимірі концентрації вуглекислого газу. Використання способу підвищує інформативність діагностики за рахунок виміру динаміки взаємовідношень вентилюємого потоку повітря й потоку вуглекислого газу, що вимивається з альвеолярного простору легенів. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601