способ определения величины работы дыхания внутрилегочного источника механической энергии при спонтанном дыхании

Формула изобретения

Способ определения величины работы дыхания внутрилегочного источника 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 и 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.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области медицины, конкретно к клинической физиологии дыхания, и касается способа определения величины работы дыхания внутрилегочного источника механической энергии при спонтанном дыхании.

В проанализированной авторами литературе не найдено способа определения величины работы дыхания внутрилегочного источника 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 работы дыхания внутрилегочного источника механической энергии 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 секунды, измеряют альвеолярное давление, причем 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 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 определяют величину работы дыхания внутрилегочного источника механической энергии при спонтанном дыхании 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 дыхания в минуту.

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», «промышленная применимость».

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 (фиг.1). 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 практически 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, и механическая активность внутрилегочного источника механической энергии не выявляется. 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 является наиболее значимым в середине вдоха и выдоха и исчезает 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 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 на 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 величину работы дыхания внутрилегочного источника механической энергии.

Конкретный пример выполнения способа.

Исследование проводилось у здорового мужчины 20 лет, рост 180 см, вес 74 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.,

- работа дыхания, рассчитанная из площади треугольника, катетами которого являются величина дыхательного объема V и сумма полученных отрезков Р избыточного на вдохе и Р избыточного на выдохе составила 0,067 кг м/мин., что представляет собой работу внутрилегочного источника механической энергии по преодолению внутрилегочного сопротивления при спонтанном дыхании за один 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.

По предлагаемому способу было проведено обследование 8 практически здоровых пациентов в возрасте 19-22 лет в научной лаборатории кафедры пропедевтики внутренних болезней ГОУ ВПО СибГМУ Росздрава. В результате были получены следующие данные. Минутный объем дыхания (МОД) варьировал от 6 до 13 л/мин и составлял в среднем 8±0,24 л/мин. Работа дыхания внутрилегочного источника механической энергии не определялась только у одного обследуемого лица. В среднем она составляла 0,081±0,0190 кгм/мин.

Дополнительное пояснение сущности способа определения работы дыхания внутрилегочного источника механической энергии по преодолению внутрилегочного сопротивления при спонтанном дыхании.

Дыхание является информативным показателем механической активности легких. На кривой транспульмонального давления плато возникает 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 расположенным внутри пищеводным баллоном подсоединен по одну сторону мембраны датчика давления, а с другой стороны мембраны подсоединяется трубка, по которой подается давление в ротовую полость (в пневмотахографической трубке прямо у рта исследуемого).

На вдохе, при закрытом клапане, 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 ротовой полости в этих условиях происходит со скоростью звука [2].

Предлагаемый способ определения работы дыхания внутрилегочного источника механической энергии по преодолению внутрилегочного сопротивления при спонтанном дыхании является информативным показателем механической активности легких у здоровых людей.

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 Том. ун-та, 2003. - 212 с.