способ определения нарушения бронхиальной проходимости

Формула изобретения

Способ определения нарушения бронхиальной проходимости, заключающийся в проведении пневмотахографии при спокойном дыхании, отличающийся тем, что регистрируют площадь -пик объем - потока вдоха при прерывании воздушного потока на 0,5 с, определяют рост человека, вычисляют индекс нарушения бронхиальной проходимости по формуле FEVIPr= 0,606Р-665Spi, где FEVIPr - показатель форсированного выдоха за его первую секунду, выраженный в процентах к его должному значению (%), Р - рост (см), Spi - площадь -пик объем - потока вдоха пневмотахограммы после прерывания воздушного потока и при значении FEVIPr > 70% оценивают как норму, а при FEVIPr 70% - как нарушение бронхиальной проходимости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, конкретно к пульмонологии, и касается способа, предназначенного для определения нарушения бронхиальной проходимости по данным пневмотахограммы спокойного вдоха во время прерывания воздушного потока.

Наиболее близким (прототипом) является способ определения нарушения бронхиальной проходимости, заключающийся в проведении пневмотахографии спокойного выдоха во время прерывания воздушного потока на 0,1 с, регистрации показателей выдоха (Рис. 1): максимального объем - потока (Нет), -пик объем - потока (Нер), площади -пик объем потока (Shep) и при значениях Неm больше 1,152 л/с, Нер больше 0,532 л/с и Shep больше 0,0106 л говорят о нарушении бронхиальной проходимости [5].

Однако данный способ является неудобным в эксплуатации, не позволяет точно и качественно провести определение нарушения бронхиальной проходимости, что снижает диагностическую эффективность данного способа:

Перекрытие воздушного потока в течение 0,1 с не всегда может вызвать значимое изменение пневмотахограммы, адекватное имеющемуся нарушению бронхиальной проходимости.

Для расчета показателей оценки нарушения бронхиальной проходимости используется только эмпирически выбранная фаза спокойного выдоха с прерыванием воздушного потока, не была оценена роль фазы вдоха с прерыванием воздушного потока в определении нарушения бронхиальной проходимости.

Для определения нарушения бронхиальной проходимости используются эмпирически выделенные показатели пневмотахограммы спокойного выдоха с прерыванием воздушного потока.

Определение нарушения бронхиальной проходимости предлагается проводить путем сравнения результатов обследования пациента с эталонными показателями, полученными у лиц с нарушением бронхиальной проходимости, которые имеют широкие диапазоны значений.

Нет математической привязки, на основе создания аппроксимирующей регрессионной модели, показателей пневмотахограммы к каким-либо стандартным показателям определения нарушения бронхиальной проходимости, позволяющей соотносить с прогностической целью результаты исследования, полученные данным способом, с результатами стандартных методов исследования бронхиальной проходимости.

Не было проведено определения чувствительности и специфичности данного способа определения нарушения бронхиальной проходимости, расчет которых является обязательным стандартом для диагностических методов исследования [4].

Нет однозначной системы оценки наличия у исследуемых нарушений бронхиальной проходимости.

В результате вышеперечисленного существует большая вероятность получения неточного результата исследования, что делает данный способ диагностики нарушения бронхиальной проходимости низкоэффективным.

Задачей, решаемой предлагаемым способом, является повышение точности исследования, качества оценки, удобства пользования, повышение эффективности диагностики нарушения бронхиальной проходимости в условиях скринингового (массового) исследования.

Поставленная задача решается путем проведения пневмотахографии спокойного вдоха во время прерывания воздушного потока на вдохе на 0,5 с, регистрации площади -пик объем - потока вдоха (Spi), определения роста человека и вычисления индекса нарушения бронхиальной проходимости по формуле: EVlPr=0, 606Р-665Spi, где FEVlPr - показатель форсированного выдоха за его первую секунду, выраженный в процентах к его должному значению (%), Р - рост (см), Spi - площадь -пик объем - потока вдоха пневмотахограммы после прерывания воздушного потока (л), и при значении FEVlPr > 70% оценивают как норму, а FEVlPr70% - как нарушение бронхиальной проходимости.

Новым в изобретении является то, что пневмотахографию проводят при спокойном вдохе, с прерыванием воздушного потока на вдохе на 0,5 с, регистрируют площадь -пик объем - потока вдоха (Spi), определяют рост человека и вычисляют индекс нарушения бронхиальной проходимости по формуле: FEVlPr=0, 606Р-665Spi, где FEVlPr - показатель форсированного выдоха за его первую секунду, выраженный в процентах к его должному значению (%), Р - рост (см), Spi - площадь -пик объем - потока вдоха пневмотахограммы после прерывания воздушного потока (л), и при значении FEVlPr > 70% оценивают как норму, а FEVlPr 70% - как нарушение бронхиальной проходимости.

Авторами не найдено в проанализированной ими литературе данных существенных признаков, приводящих к поставленной авторами задаче.

Данный способ апробирован в клинике пропедевтики внутренних болезней Сибирского медицинского университета.

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

Способ осуществляют следующие образом: больному проводят пневмотахографию спокойного вдоха, во время прерывания воздушного потока на вдохе на 0,5 с регистрируют площадь -пик объем - потока (Spi), определяют рост человека и вычисляют индекс нарушения бронхиальной проходимости по формуле: EVlPr= 0,606Р-665Spi, где FEVlPr - показатель форсированного выдоха за его первую секунду, выраженный в процентах к его должному значению (%), Р - рост (см), Spi - площадь -пик объем - потока вдоха пневмотахограммы после прерывания воздушного потока (л), и при значении FEVlPr > 70% оценивают как норму, а FEVlPr70% - как нарушение бронхиальной проходимости.

Обоснование способа

Нами были проведены клинико-экспериментальные исследования по определению нарушения бронхиальной проходимости по данным пневмотахографии спокойного дыхания во время прерывания воздушного потока, основанные на расчете показателя форсированного выдоха за его первую секунду, выраженного в процентах к его должному значению (FEVlPr), являющегося стандартным показателем оценки бронхиальной проходимости [1, 2]. Применялось прерывание воздушного потока на 0,5 с, по сравнению с 0,1 с, за счет развития большего возбуждения дыхательного центра, возникающего в период задержки дыхания во время прерывания воздушного потока, что приводит к более выраженным изменениям пневмотахограммы, которые в большей степени отражают состояние бронхиальной проходимости [2, 3].

Исследование было проведено на одной группе лиц с различными значениями FEVlPr, определенными методом общей плетизмографии тела (плетизмограф фирмы Erich Jeger), состоящей из здоровых (15 чел.), больных бронхиальной астмой (30 чел. ), хроническим бронхитом (16 чел.) и острой пневмонией (17 чел.), всего 78 человек, из них мужчин - 40, женщин - 38, возраст 15-64 лет. В результате этого в исследуемой группе были представлены все возможные варианты вентиляции легких: норма (здоровые), рестриктивная патология (больные пневмонией), бронхообструктивная патология - динамическая бронхообструкция (больные бронхиальной астмой), постоянная бронхообструкция (больные хроническим бронхитом), смешанная (больные с острой пневмонией, имеющие нарушение бронхиальной проходимости). Такой подход был обусловлен стремлением повысить валидность определения FEVlPr во время скрининговых исследований лиц с неизвестным состоянием вентиляции легких, но с известными возможными вариантами вентиляции легких (норма, динамическая и постоянная бронхообструкция, рестриктивные и смешанные нарушения).

Формула расчета FEVlPr была определена математической моделью, построенной методом множественного регрессионного анализа. Для построения математической модели использовались все возможные показатели пневмотахограммы спокойного дыхания во время прерывания воздушного потока в фазу вдоха и выдоха (фиг. 1): амплитуды пиков (Н), длительности пиков (L), площади -пик объем - потока (Sp) и углы наклона пиков (А) в фазу вдоха (Li) и выдоха (Le). Для уточнения математической модели также использовались дополнительные данные: рост (Р), возраст (Аgе), пол (Sex), вес (W), диагноз (DS) - в виде индексов.

В таблице 1 приводится промежуточный результат апроксимации FEVlPr методом множественной регрессии (Multiple Regression Analysis) всеми вышеперечисленными показателями пневмотахограммы и дополнительными данными (рост, возраст, пол, вес, диагноз), проведенный при помощи статистической программы Statgraphpics v. 3.0 (приводится оригинальный результат, выдаваемый Statgraphpics).

В таблице 2 приводится результат выбора финальной модели апроксимации FEVlPr (приводится оригинальный результат, выдаваемый Statgraphpics). В результате проведенного множественного регрессионного анализа было отобрано всего два значимых показателя для аппроксимации FEVlPr: рост (Р) и площадь -пик объем - потока вдоха пневмотахограммы после прерывания воздушного потока (Spi): FEVlPr= 0,606Р-665Spi. Соответствие подобранной финальной модели фактическим данным составило 93,63% (Р<0,00001). Распределение остатков данных являлось случайным и независимым (показатель Durbin-Watson=2,27), что дополнительно подтверждало значимое соответствие подобранной финальной модели фактическим данным.

На основании этих данных нами была предложена формула для определения нарушения бронхиальной проходимости: EVlPr=0, 606P-665Spi, где FEVlPr - показатель форсированного выдоха за его первую секунду, выраженный в процентах к его должному значению (%), Р - рост (см), Spi - площадь -пик объем - потока вдоха пневмотахограммы после прерывания воздушного потока (л).

Следующим вопросом, требующим решения, было установление точного значения FEVlPr, разделяющего норму и патологию. В таблице 3 приводятся данные по исследуемой группе с указанием фамилии исследуемых, пола (Sex, 1 - муж, 2 - жен,), возраста (Аgе), роста (Р), веса (W), диагноза болезни (DS, больные: 1 - бронхиальной астмой, 2 - хроническим бронхитом, 3 - острой пневмонией; 4 - здоровые), AFEVlPr - показатель FEVlPr, определенный методом общей плетизмографии, являющийся стандартом оценки наличия нарушения бронхиальной проходимости (%), PFEVlPr - показатель FEVlPr, рассчитанный по формуле, предложенной нами (%), А74% - показатель наличия нарушения бронхиальной проходимости, определенный по AFEVlPr - если значение AFEVlPr 74% - то это рассценивается как нарушение бронхиальной проходимости [2] и обозначается (+), если значение AFEVlPr > 74% - оценивается как норма [2] и обозначается (-). Р70%, Р74%, Р85% - показатели наличия нарушения бронхиальной проходимости, определяемые по PFEVlPr при различных прогнозируемых критериях нормы: для Р70% - PFEVlPr > 70%, Р745 - PFEVlPr > 74%, Р85% - PFEVlPr > 85% и обозначающиеся как (-), нарушение бронхиальной проходимости определяется при различных прогнозируемых уровнях: Р70% - PFEVlPr 70%, Р745 - PFEVlPr 74%, Р85% - PFEVlPr 85% и обозначающиеся как (+). По данным таблицы 3 определялись варианты сочетаний А74% с Р70%, Р74%, Р85% по значениям (+) и (-). При этом возможны четыре варианта сочетаний: если значение А74% определялось как (-), а Р70%, или Р74%, или Р85% как (+), то такое сочетание определялось как ложно положительное (л+), если Р70%, или Р74%, или Р85% определялись как (-), то такое сочетание определялось как истинно отрицательное (и-), если значение А74% определялось как (+), а Р70%, или Р74%, или Р85% как (+), то такое сочетание определялось как истинно положительное (и+), если Р70%, или Р74%, или Р85% определялись как (-), то такое сочетание определялось как ложно отрицательное (л-). Затем нами рассчитывались [4] чувствительность: (и+)100/(и+)+(л-), специфичность: (и-)100/(и-)+(л+), негативная предсказывающая ценность: (и-)100/(и-)+(л-), позитивная предсказывающая ценность: (и+)100/(и+)+(л+) для уровней оценки Р70%, Р74%, Р85%.

В таблице 4 приводятся значения чувствительности (Ч), специфичности (С), негативной (Н) и позитивной (П) предсказывающей ценности уровней оценки Р70%, Р74%, Р85% для PFEVlPr, рассчитанной по формуле, предложенной нами. Как видно из таблицы 4, наилучшие параметры специфичности (95,8%) и позитивной предсказывающей ценности (86,6%) наблюдаются на уровне оценки границы нормы и патологии при PFEVlPr, равном Р70%. При этом значения PFEVlPr > Р70% оценивают как норму, значения PFEVlPr Р70% оценивают как нарушение бронхиальной проходимости.

Таким образом, путем клинико-экспериментального исследования нами точно определена формула рассчета индекса нарушения бронхиальной проходимости: FEVlPr= 0,606Р-665Spi, где FEVlPr - показатель форсированного выдоха за его первую секунду, выраженный в процентах к его должному значению (%), Р -рост (см), Spi - площадь -пик объем - потока вдоха пневмотахограммы после прерывания воздушного потока (л) и при значении FEVlPr > 70% оценивают как норму, а FEVlPr 70% - как нарушение бронхиальной проходимости.

Контрольный пример

Приводятся данные исследования двух пациентов мужского пола: П., 25 лет, практически здорового, и Т., 35 лет, страдающего бронхиальной астмой в течение 3 лет.

Перед началом исследования проверяется работа устройства и обрабатывается спиртом загубник устройства. Исследование проводится каждому пациенту следующим образом.

Пациент, сидя, берет в рот загубник устройства, плотно обхватывает его губами и спокойно дышит. На нос пациента надевается специальный зажим для прекращения носового дыхания. На регистрирующем устройстве, со скоростью 100 мм/с, записывается (фиг. 2) кривая пневмотахограммы, где (а) - точка перехода выдоха во вдох, (б) - точка перехода вдоха в выдох. Как только на пневмотахограмме начинается фаза вдоха (прохождение точки а), исследователь, не предупреждая пациента, при помощи устройства вызывает прерывание воздушного потока в течение 0,5 с (точка в). При этом на пневмотахограмме регистрируется изолиния (отрезок в-г). Через 0,5 с прерывание воздушного потока устройством прекращается и пациент рефлекторно продолжает делать вдох. В этот момент на пневмотахограмме регистрируется пик (г-д-б), вершина которого представлена в виде небольшого треугольника (л-д-к). Точка (л) находится в месте пересечения отрезка (д-г) с горизонтальной линией (е-з), проведенной через точку (к). Затем пациент отсоединяется от загубника устройства и с носа снимается зажим. После этого измеряют рост пациента и рассчитывают индекс нарушения бронхиальной проходимости по формуле: FEVlPr=0,606Р-665Spi, где FEVlPr - показатель форсированного выдоха за его первую секунду, выраженный в процентах к его должному значению (%), Р - рост (см), Spi - площадь -пик объем - потока вдоха пневмотахограммы после прерывания воздушного потока (л). (л-д-к) (фиг. 2). Spi рассчитывается по формуле площади треугольника: Spi= 0,5|л-д||л-к|К₁К₂, где: (фиг. 2) |л-д|, |л-к|-отрезки пика (л-д-к), выраженные в мм, а K1 - коэффициент калибровки пневмотахограммы (л/смм), а К2 - коэффициент перевода значения отрезка (л-к) в секунды (с/мм). Значения FEVlPr > 70% оценивают как норму, а FEVlPr 70% - как нарушение бронхиальной проходимости.

Данные исследования пациента П. : площадь -пик объем - потока вдоха после прерывания воздушного потока (Spi) равна 0,005 л. Измеряют рост пациента П. , он равен 175 см. Затем рассчитывают значение FEVlPr по формуле: FEVlPr= 0,606175-6650,005= 102,75%. Полученное значение FEVlPr > 70%, следовательно, у П. наблюдается норма. Контрольное исследование функции внешнего дыхания, проведенное П. в клинической лаборатории функциональной диагностики, подтвердило, что у него нет нарушения бронхиальной проходимости, а значение FEVlPr, определенное методом общей плетизмографии, составило 101,2%, что является нормой [1, 2].

Данные исследования пациента Т. : площадь -пик объем - потока вдоха после прерывания воздушного потока (Spi) равна 0,061 л. Измеряют рост пациента Т. , он равен 172 см. Затем рассчитывают значение FEVlPr по формуле: FEVlPr= 0,606172-6650,061= 63,7%. Полученное значение FEVlPr 70%, следовательно, у Т. есть нарушение бронхиальной проходимости. В дальнейшем Т. был направлен в клинику, где ему было проведено исследование функции внешнего дыхания, результаты которого свидетельствовали о нарушении бронхиальной проходимости. Так, например, FEVlPr, определенное методом общей плетизмографии составил 61,3%, что свидетельствовало о наличии у Т. обструктивного типа нарушения вентиляции легких I степени [1, 2].

Предлагаемый способ диагностики позволяет:

повысить точность диагностики за счет более длительного перекрытия фазы вдоха;

повысить точность диагностики за счет определенной нами формулы расчета индекса нарушения бронхиальной проходимости: FEVlPr=0,606^.P-665^.Spi, где FEVlPr - показатель форсированного выдоха за его первую секунду, выраженный в процентах к его должному значению (%), Р - рост (см), Spi - площадь -пик объем - потока вдоха пневмотахограммы после прерывания воздушного потока (л). Специфичность формулы расчета FEVlPr составила 95,8%, позитивная предсказывающая ценность - 86,6%;

повысить точность диагностики за счет использования в формуле расчета индекса нарушения бронхиальной проходимости FEVlPr показателей роста (Р) и площади -пик объем - потока вдоха (Sp) после прерывания воздушного потока, выбор которых был научно обоснован результатами множественного регрессионного анализа;

повысить качество диагностики за счет точной оценки результатов расчета FEVlPr - показателя форсированного выдоха за его первую секунду, выраженного в процентах к его должному значению, при FEVlPr > 70% оценивают как норму, а FEVlPr 70% - как нарушение бронхиальной проходимости;

повысить удобство и упростить исследование;

использовать в скрининговых (массовых) исследованиях.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кваньер Ф. и др. Легочные объемы и форсированные вентиляционные потоки // Пульмонология. Приложение.- 1993.- С. 6-45.

2. Руководство по клинической физиологии дыхания / Под ред. Л.Л. Шика, Н.Н. Канаева.- Л.: Медицина, 1980.- 376 с.

3. Уэст Дж. Физиология дыхания. Основы. - пер. с англ. - М.: Мир, 1988. - С. 132-133.

4. Geerling J. О значении результатов лабораторного исследования // Русский медицинский журнал.- 1995.- 5.- С. 7-8.

5. Hage R. et al. Detection of flow limitation during tidal breathing by the interrupter technique // Eur. Respir. J.-1995.- 8. - P. 1910-1914.