способ лечения дыхательных расстройств у больных с патологией кардиореспираторной системы

Формула изобретения

1. Способ лечения дыхательных расстройств у больных с патологией кардиореспираторной системы, включающий определение с помощью капнографа, подключенного к компьютеру, концентрацию СО ₂ в конечной порции выдыхаемого воздуха до и в процессе лечения; выполнение пациентом в ходе компьютерной игры, управляемой на основе биологической обратной связи параметрами дыхания пациента, дыхательных упражнений, направленных на достижение нормативных значений параметров дыхания; выведение на экран монитора в режиме реального времени результатов тренировки в виде достижений в компьютерной игре, отличающийся тем, что дополнительно определяют и одновременно контролируют коэффициент вариации продолжительности фазы выдоха, частоту дыхания, относительную продолжительность фазы вдоха; при исходном отклонении от нормы по одному параметру дыхания тренировку проводят с использованием сюжета компьютерной игры, управляемой данным параметром дыхания пациента; при исходном отклонении от нормы по двум и более параметрам дыхательную тренировку проводят последовательно по каждому из параметров с использованием сюжета компьютерной игры, управляемой соответствующим параметром дыхания пациента, или одновременно по двум и более параметрам с использованием сюжета компьютерной игры, одновременно управляемой данными параметрами; на экране монитора демонстрируют успешность участия пациента в компьютерной игре в зависимости от степени достижения и длительности поддержания пациентом нормативных значений параметров дыхания.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при исходном значении коэффициента вариации продолжительности выдоха (CV) выше 15% пациенту рекомендуют привести свой ритм дыхания в соответствие с заданным плавно изменяющимся ритмом дыхания с фиксированным значением CV в интервале нормативных значений 7-15%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине и может найти применение при реабилитации психосоматической патологии, сопровождающейся или осложняющейся расстройствами дыхания.

Известен способ лечения дыхательных расстройств у больных с патологией кардиореспираторной системы, а именно бронхиальной астмой, включающий самообучение пациента волевой регуляции дыхания в межприступном периоде с помощью устройства для проведения дыхательной гимнастики, подающего сигналы-команды, по длительности соответствующие фазе вдоха 2-3 с, фазе выдоха 3-4 с и дыхательной паузы 3-4 с, при этом занятия с устройством проводят не менее 2-3 раз в день общей продолжительностью не менее трех часов, а интенсивные занятия прекращают при достижении величины контрольной паузы, равной 60 с. [1]. Недостатком известного способа является то, что он не учитывает разнообразия типов дыхательных расстройств и соответственно не позволяет адекватно выбрать индивидуальный режим для проведения дыхательной гимнастики, что ограничивает возможности его применения и эффективность способа. Другим недостатком известного способа является то, что необходимость жесткого подчинения в течение достаточно длительного времени тренировки пациента сигналам-командам устройства в процессе дыхательной гимнастики приводит к напряжению внимания пациента и вызывает быстрое утомление в процессе тренинга.

Известен также способ лечения дыхательных расстройств у больных с патологией кардиореспираторной системы, а именно бронхолегочного аппарата, включающий определение в режиме реального времени на основе пневмограммы параметров брюшного дыхания и потоков воздуха пациента, самообучение пациента синхронизации движения брюшной стенки и потока воздуха через дыхательные пути с помощью тренажера в режиме биологической обратной связи, предъявление пациенту на блоке индикации информации об общем количестве дыханий и количестве правильных дыханий [2]. Указанный способ обладает теми же недостатками, что и предыдущий.

Известен способ коррекции психологических и соматических нарушений, включающий определение до, в процессе и после лечения содержания СО ₂ в последней порции выдыхаемого воздуха (FetCO ₂), регистрация параметров электроэнцефалограммы, ритма дыхания, выполнение пациентом глубокого диафрагмального дыхания в состоянии релаксации в режиме биологической обратной связи до достижения нормативных значений FetCO₂ [4]. Недостатком известного способа является ограниченность его применения для лечения дыхательных расстройств, так как они не исчерпываются отклонением от нормы ритма дыхания и FetCO ₂.

Наиболее близким к заявленному является способ лечения дыхательных расстройств у больных с патологией кардиореспираторной системы, включающий определение с помощью капнографа, подключенного к компьютеру, концентрации СО₂ в конечной порции выдыхаемого воздуха, продолжительности дыхательного цикла, продолжительности фазы выдоха до и в процессе тренировки дыхания в ходе участия в компьютерной игре, управляемой на основе биологической обратной связи величиной концентрации СО₂ в конечной порции выдыхаемого пациентом воздуха; при этом при первоначальной концентрации СО₂ в конечной порции выдыхаемого воздуха <4,3 об.% пациенту предлагают увеличить продолжительность фазы выдоха; при первоначальной концентрации СО₂ в конечной порции выдыхаемого воздуха 4,3-4,5 об.% и наличии у того же пациента первоначального аритмичного дыхания - привести в соответствие свой ритм дыхания заданному; при достижении нормативной величины концентрации СО ₂ в конечной порции выдыхаемого воздуха пациент получает виртуальные призы в компьютерной игре. Недостатком известного способа является его низкая эффективность. Это обусловлено часто встречающейся у больных с дыхательными расстройствами рассогласованностью параметров дыхания. В этих случаях лечение гипервентиляционного синдрома, характеризующегося снижением концентрации СО ₂ в конечной порции выдыхаемого воздуха, не всегда приводит к нормализации других параметров дыхания и, следовательно, в успешному лечению дыхательных расстройств. Другой причиной низкой эффективности прототипа является быстрое развитие психологического утомления в процессе дыхательного тренинга, т.к. пациенту предлагается один и тот же сюжет компьютерной игры, в котором успешность не зависит от времени, в течение которого пациенту удается удержать параметр дыхания на уровне нормативных значений, что делает известный способ малопригодным в педиатрии.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности лечения дыхательных расстройств. Решение поставленной задачи достигается тем, что дополнительно определяют и одновременно контролируют коэффициент вариации продолжительности фазы выдоха, частоту дыхания, относительную продолжительность фазы вдоха; при исходном отклонении от нормы по одному параметру дыхания тренировку проводят с использованием сюжета компьютерной игры, управляемой данным параметром дыхания пациента; при исходном отклонении от нормы по двум и более параметрам дыхательную тренировку проводят последовательно по каждому из параметров дыхания с использованием сюжета компьютерной игры, управляемой соответствующим параметром дыхания пациента, или одновременно по двум и более параметрам с использованием сюжета компьютерной игры, одновременно управляемой данными параметрами; на экране монитора демонстрируют успешность участия пациента в компьютерной игре в зависимости от степени достижения и длительности поддержания пациентом нормативных значений параметров дыхания. При этом при исходном значении коэффициента вариации продолжительности выдоха (CV) выше 15% пациенту рекомендуют привести свой ритм дыхания в соответствие с заданным плавно изменяющимся ритмом дыхания с фиксированным значением CV в интервале нормативных значений 7-15%.

Описание сущности изобретения

Способ лечения дыхательных расстройств у больных с патологией кардиореспираторной системы включает определение до и в процессе лечения с помощью капнографа, подключенного к компьютеру, концентрации СО ₂ в конечной порции выдыхаемого воздуха, относительной продолжительности (по отношению к полному дыхательному циклу вдох - выдох - дыхательная пауза) фазы вдоха, частоты дыхания, коэффициента вариации продолжительности выдоха (CV). После купирования острого периода заболевания до начала лечения по заявленному способу определяют тип дыхательных расстройств у пациента при условии, что набор дыхательных циклов для статистического анализа проводят в течение не менее 5 минут. Затем пациенту дают рекомендации по выполнению в ходе компьютерной игры, управляемой на основе биологической обратной связи параметрами дыхания пациента, дыхательных упражнений, направленных на достижение нормативных значений параметров дыхания. Меняющиеся в процессе дыхательной тренировки показатели дыхания пациента каждые 0,05 секунды передаются от капнографа по последовательному цифровому каналу в компьютер, где эти данные используются в качестве сигналов, управляющих компьютерной игрой. Компьютерная игра сопровождается световыми и звуковыми сигналами, помогающими пациенту привести свои дыхательные параметры в соответствие с нормативными. На экран монитора в режиме реального времени выводятся результаты выполнения пациентом дыхательного тренинга в виде достижений в компьютерной игре. Одновременно врач-методист ведет наблюдение за динамикой четырех параметров дыхания пациента и осуществляет при необходимости перевод пациента на другой вид дыхательных упражнений и соответствующий им сюжет компьютерной игры.

При исходной концентрации СО₂ в конечной порции выдыхаемого воздуха ниже 4,5 объемных % (1-й тип дыхательных расстройств - гипервентилляционный синдром) пациенту предлагают постепенно увеличивать продолжительность выдоха до достижения нормативного значения 4,5-5,5 объемных %.

При исходной частоте дыхания более 20 в минуту (2-й тип дыхательных расстройств - тахипноэ) пациенту рекомендуют уменьшить ее до нормативных значений 10-20 в минуту при одном и том же ритме дыхания.

При исходном значении коэффициента вариации продолжительности выдоха (CV) выше 15% (3-й тип дыхательных расстройств) пациенту рекомендуют привести свой ритм дыхания в соответствие с заданным плавно изменяющимся ритмом дыхания с фиксированным значением CV в интервале нормативных значений 7-15%. Коэффициент вариации продолжительности фазы выдоха определяют по формуле: CV _exp= ·/М, где М - среднее значение относительной продолжительности фазы выдоха, - среднее квадратичное отклонение.

При относительной продолжительности фазы вдоха (F_insp) более 40% (4-й тип дыхательных расстройств), пациенту рекомендуют увеличить продолжительностью фазы дыхательной паузы за счет уменьшения относительной продолжительности фазы вдоха до 10-40% от длительности всего дыхательного цикла (вдох - дыхательная пауза - выдох).

При исходном отклонении от нормы по одному параметру дыхания тренировку проводят с использованием сюжета компьютерной игры, управляемой данным параметром дыхания пациента.

При наличии у пациента отклонений от нормы по двум и более параметрам (смешанный тип дыхательных расстройств) дыхательную тренировку проводят последовательно по каждому из параметров дыхания с использованием соответствующего сюжета компьютерной игры, управляемой данным параметром, или одновременно по двум и более параметрам с использованием сюжета компьютерной игры, одновременно управляемой этими параметрами.

Для осуществления способа используют компьютерные программы, которые могут управляться по капнограмме выдыхаемого воздуха. Основой используемых компьютерных игр является поддержание успешного развития сюжета при условии выполнения пациентом задания врача-методиста. Успешность выполнения пациентом дыхательного тренинга и, следовательно, участия в компьютерной игре зависит от двух условий. Первое задается перед началом игры врачом-методистом, который оценивает степень обнаруженных отклонений от нормы (например, степень отклонения концентрации СО₂ в конечной порции выдыхаемого воздуха от нормативной величины 4,5-5,5 объемных%). Второе условие зависит от того, как долго пациент сможет поддерживать значение заданного параметра на уровне нормативных значений в ходе дыхательной тренировки. Например, чем выше концентрация СО ₂ в конечной порции выдыхаемого воздуха (при исходном пониженном значении) и чем дольше она поддерживается пациентом на нормативном уровне, тем выше достижения пациента в компьютерной игре. Таким образом, успешность участия пациента в компьютерной игре зависит от степени достижения им нормативного значения параметра дыхания и длительности его поддержания на данном уровне в процессе тренировки.

Ведение одновременного контроля по 4-м параметрам дыхания пациента позволяет врачу-методисту не только изменять режим тренировок в зависимости от индивидуальных вариантов дыхательных расстройств у пациента, но и своевременно предотвратить нежелательные последствия тренировки, в частности развитие гиперкапнической перегрузки, которая нередко бывает при интенсивных дыхательных тренингах, осуществляемых, например, по методу Бутейко К.П., либо гипокапнии в ответ на длительно продолжающееся волевое ограничение вентиляции.

Длительность сеанса тренировки - 20-30 мин. Занятия проводят ежедневно в течение 6-12 дней, повторные курсы - через 2-3 месяца.

Участие пациента в игровых сюжетах позволяет сделать дыхательный тренинг менее монотонным, что особенно важно в педиатрии, а привязка каждого вида дыхательных упражнений к своему игровому сюжету позволяет быстрее закрепить приобретенные навыки дыхания. Это увеличивает эффективность лечения, особенно у пациентов со смешанным типом дыхательных расстройств, которые встречаются значительно чаще, чем указанные выше типы 1-4.

Перечень таблиц

Таблица 1. Концентрация СО₂ в конечной порции выдыхаемого воздуха (FetCO₂, об.%) у детей с астмой в группе наблюдения после лечения по заявленному способу в сравнении с группой контроля.

Таблица 2. Частота дыхания (дых./мин) у детей с астмой в группе наблюдения после лечения с применением игрового биоуправления в сравнением с группой контроля.

Таблица 3. Сравнительная характеристика тяжести клинических проявлений бронхиальной астмы в контроле и в группе наблюдения до и после лечения по заявленному способу.

Таблица 4. Частота встречаемости детей с отсутствием потребности в бронхолитиках (%) до и после лечения по заявленному способу.

Таблица 5. Результаты лечения пациента Александра Д. (пример 1) со смешанным типом дыхательных расстройств по заявленному способу (9 сеансов).

Таблица 6. Результаты лечения пациента Насти С. (пример 2) со смешанным типом дыхательных расстройств (6 сеансов).

Таблица 7. Результаты лечения пациента Владика М. (пример 3) со смешанным типом дыхательных расстройств по заявленному способу (10 сеансов).

Таблица 8. Результаты лечения пациента Андрея С. (пример 4) со смешанным типом дыхательных расстройств по заявленному способу (7 сеансов).

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Оценку клинической эффективности способа проводили при лечении детей, больных астмой. В группу наблюдения было включено 75 детей 7-15 летнего возраста, больных атопической бронхиальной астмой в сочетании с различного типа расстройствами дыхания. Контрольную группу составили 30 детей с этой же патологией. Медикаментозное лечение основного заболевания в обеих группах проводили согласно национальной программе «Бронхиальная астма. Стратегия и профилактика», утвержденной на национальном конгрессе по болезням органов дыхания (Москва, 1997 год). Дыхательный тренинг в группе наблюдения проводили согласно заявленному способу после купирования острого периода заболевания на 5-7 день пребывания в стационаре. Средняя длительность лечения составляла 10 дней с небольшими индивидуальными вариациями в пределах 6-12 дней в зависимости от типа и тяжести дыхательных расстройств. Все это время больные обеих групп проходили лечение в стационаре. В группе контроля больных обследовали дважды и в те же сроки, что и в группе наблюдения.

Для реализации заявленного способа использовали компьютерные игры «Марсианское вторжение» и «Полет дыхания». В игре «Марсианское вторжение» конечная цель - попасть в передвигающийся с определенной скоростью марсианский корабль. Успешность участия пациента в компьютерной игре (меткость «стрелка») зависела от степени приближения параметров его дыхания к нормативным значениям и длительности поддержания их на данном уровне. В игре «Полет дыхания» конечная цель заключалась в том, чтобы летящий над океаном орел долетел до острова. Длительность (расстояние до острова) полета определялась врачом-методистом и, как правило, соответствовала продолжительности дыхательного тренинга. Скорость полета орла, высота полета зависела от взмахов крыльев орла, которые управлялись дыханием пациента по параметрам дыхания, соответствующим определенному типу дыхательных расстройств. Одним из важных результатов реализации способа для пациента было научиться контролировать свое дыхания с целью профилактики развития паники и тревоги, сопряженных с развитием приступов удушья.

Как следует из таблицы 1, лечение дыхательных расстройств по заявленному способу привело к нормализации концентрации СО ₂ в конечной порции выдыхаемого воздуха, причем в группе наблюдения по окончанию терапии выявлено достоверное увеличение значения данного параметра по сравнению с контрольной группой больных, прошедшей только медикаментозное лечение.

Как следует из таблицы 2, частота дыхания в группе наблюдения также достоверно снизилась в среднем на 28%, то есть на 5 дыханий в минуту. Таким образом, достигнута коррекция двух основных составляющих гипервентилляционного синдрома, наблюдающегося при дыхательных расстройствах: гипокапнии и тахиаритмии дыхания.

В таблице 3 дана сравнительная характеристика тяжести клинических проявлений бронхиальной астмы в контроле и в группе наблюдения до и после лечения по заявленному способу. Как следует из таблицы, большинство детей (78,8%), прошедших курс лечения по заявленному способу, не имели по его окончании клинических симптомов заболевания вообще (0 баллов), в то время как у большинства детей, лечившихся только медикаментозно (контрольная группа), такие же результаты лечения достигнуты только у 26,7% больных. Тяжесть течения заболевания, оцениваемая соответственно в 1 и 2 балла, встречалась после лечения в группе наблюдения с частотой 18,2 и 3,0%, в контроле - 60,0 и 13,3% соответственно. Эти данные согласуются с результатами, представленными в таблице 4, отражающими отсутствие потребности в бронхолитиках после лечения. В группе наблюдения с тяжестью течения заболевания 0 она полностью отпала у 82% детей, в то время как в группе контроля - только у 50% детей. Те же закономерности прослеживаются и в группах с более тяжелым течением заболевания (1-4 балла).

Конкретные примеры применения заявленного способа у больных в зависимости от типа дыхательных расстройств

Пример 1. Александр Д., 18 лет. Диагноз: бронхиальная астма смешанной формы в стадии ремиссии, дыхательная недостаточность (ДН)-0, расстройство дыхания по смешанному типу: у больного наблюдается пониженная концентрация СО₂ в конечной порции выдыхаемого воздуха (3,84 объемных %) и повышенная относительная продолжительность фазы вдоха (63%). Проведено 6 сеансов лечения по заявленному способу. На первом этапе дыхательные упражнения были направлены на нормализацию концентрации СО ₂ в конечной порции выдыхаемого воздуха (FetCO ₂). Пациенту было рекомендовано увеличить относительную продолжительность фазы выдоха за счет сокращения фазы вдоха. Одновременно врач-методист отслеживал на экране компьютера значения других параметров дыхания. В результате лечения по заявленному способу с привлечением компьютерной игры «Полет дыхания», управляемой на данном этапе величиной FetCO₂, через 6 сеансов произошло увеличение FetCO₂ до 4,5 об.%, однако относительная продолжительность фазы вдоха все еще несколько превышала норму (45%). На следующем этапе пациента перевели на дыхательный тренинг, направленный на дальнейшее снижение относительной продолжительности фазы вдоха за счет увеличения продолжительности фазы дыхательной паузы с использованием сюжета компьютерной игры «Полет дыхания», управляемого величиной относительной продолжительности фазы вдоха пациента. Результаты успешного лечения пациента в течение 9 сеансов приведены в таблице 5. Пациенту рекомендовано повторить курс лечения через 2 мес.

Пример 2. Настя С. 7 лет. Диагноз: бронхиальная астма атопической формы в стадии ремиссии, внеприступный период, ДН-0. В результате обследования на основе капнографии установлен смешанный тип дыхательных расстройств: повышены исходное значение коэффициента вариации продолжительности фазы выдоха CV=17,5%, частота дыхания - 25,6 в минуту, снижена концентрация CO₂ в конечной порции выдыхаемого воздуха FetCO₂=4,33 об.%. Проведен курс дыхательного тренинга по заявленному способу с использованием компьютерной игры «Марсианское вторжение», управляемой частотой дыхания пациента. Пациенту рекомендовали снизить частоту дыхания до нормативных значений 10-20 в минуту при одном и том же ритме дыхания. Одновременно в течение 6 сеансов дыхательного тренинга наблюдалось стойкое восстановление и других показателей - FetCO ₂ и CV (таблица 6). Рекомендовано повторение курса лечения через 3 мес.

Пример 3. Владик М., 11 лет. Диагноз: бронхиальная астма атонической формы в стадии ремиссии, внеприступный период, ДН-0. В результате обследования на основе капнографии (в течение 5 мин) установлен смешанный тип дыхательных расстройств: исходное увеличение относительной продолжительности фазы вдоха до 45%, коэффициента вариации продолжительности фазы выдоха CV=19,7%, несколько пониженное значение FetCO₂=4,38 (таблица 7). Проведен курс дыхательного тренинга по заявленному способу с использованием компьютерной игры «Полет дыхания», управляемой на первом этапе величиной параметра CV. Пациенту рекомендовали привести ритм своего дыхания в соответствие с заданным плавно изменяющимся ритмом дыхания со значением CV=10%. После 6 сеансов успешного тренинга по данному параметру два другие не достигли нормативных значений. Пациенту рекомендовали перейти на дыхательные упражнения, направленные одновременно на увеличение дыхательной паузы за счет уменьшения фазы вдоха и увеличения относительной продолжительности фазы выдоха. При этом был использован сюжет компьютерной игры «Полет дыхания», одновременно управляемый величинами концентрации СО₂ в конечной порции выдыхаемого пациентом воздуха и относительной продолжительности фазы вдоха. В течение последующих 4-х сеансов все параметры дыхания достигли нормативных значений (таблица 7). Рекомендовано повторное лечение через 2 мес.

Пример 4. Андрей С, 7 лет. Диагноз: бронхиальная астма атопической формы в стадии ремиссии, внеприступный период, ДН-0. В результате обследования на основе капнографии (в течение 5 мин) установлен смешанный тип дыхательных расстройств:

повышение коэффициента вариации продолжительности фазы выдоха CV=16,6% и увеличение частоты дыхания до 22,1 в мин. Проведен курс дыхательного тренинга согласно заявленному способу (7 сеансов), ориентированный на нормализацию частоты дыхания с использованием компьютерной игры «Марсианское вторжение», управляемой частотой дыхания пациента. Снижение частоты дыхания, до 20,1 в минуту одновременно привело к достижению нормативных значений CV=7,6% (таблица 8).

На экране монитора все пациентам демонстрировали успешность их участия в компьютерной игре в зависимости от степени достижения нормативных значений параметра дыхания и длительности их поддержания на данном уровне в процессе тренировки.