Патент на изобретение №2324508

(54) СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ОБСТРУКТИВНЫХ НАРУШЕНИЙ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ С ПОМОЩЬЮ КАПНОГРАФИИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к медицине. Определяют индекс CO₂ по формуле индекс CO₂=tg/tg, где – угол наклона кривой выдоха смешанного воздуха, а – угол наклона альвеолярного плато и индекс Ван Мертена по формуле где R_e – радиус экспоненциальной части капнограммы, r₁ радиус закругления перехода нисходящей части кривой в горизонтальную линию и угол – угол гамма между прямыми, являющимися продолжениями восходящей ветви капнограммы и ветви альвеолярного плато. Используют дыхательные циклы с такой формой кривой капнограммы, в которой отношение фазы выдоха к длительности дыхательного цикла не меньше 0,5, амплитуда инцизур на участке альвеолярного плато не больше 5% от величины максимального значения концентрации выдыхаемого углекислого газа на анализируемом участке капнограммы, относительная разность максимального значения концентрации выдыхаемого углекислого газа предыдущего и последующего дыхательного цикла не превышает 10%. Рассчитывают суммарный показатель вероятности обструкции К по формуле К=(К₁+К₂+К₃)/3, где K₁=19 – Индекс СО₂, К₃=-103, и при значении показателя К>1 судят о наличии обструктивных нарушений внешнего дыхания. Способ повышает точность диагностики.

Изобретение относится к медицине, а именно к способам диагностики нарушений внешнего дыхания.

Известен способ диагностики обструктивных нарушений внешнего дыхания с помощью капнографии, в котором в качестве критерия обструкции используют индекс Ван Мертена где R_e – радиус экспоненциальной части капнограммы, a r₁, радиус закругления перехода нисходящей части кривой в горизонтальную линию. в норме 0,5 секунды. Если превышает 0,5 секунды, то это говорит о бронхиальной обструкции [1].

Известен способ диагностики обструктивных нарушений внешнего дыхания с помощью капнографии, в котором в качестве критерия обструкции используется угол – угол гамма между прямыми, являющимися продолжениями восходящей ветви капнограммы и ветви альвеолярного плато. Среднее значение угла у здоровых людей равно 102,92±2,62°. У курильщиков он составляет 106±1,38°. При легкой бронхиальной обструкции значение больше 109°. При значительной бронхиальной обструкции величина угла r превышает 120° [2].

Ближайшим техническим решением к заявляемому является способ диагностики обструктивных нарушений внешнего дыхания с помощью капнографии, в котором в качестве критерия обструкции (т.н. «индекса СО₂») используют отношение тангенсов углов и :

Инд.CO₂=tg/tg,

где – угол наклона кривой выдоха смешанного воздуха (восходящая инфлексия), а – угол наклона альвеолярного плато. Если значения индекса CO₂ меньше 19 ед, это считается признаком бронхиальной обструкции [3].

По сравнению со способами [1, 2] способ [3] является более информативным, однако точность диагностики обструктивных нарушений внешнего дыхания остается невысокой.

Задача, решаемая изобретением, – повышение точности диагностики обструктивных нарушений внешнего дыхания с помощью капнографии.

Указанная задача решается тем, что в способе диагностики обструктивных нарушений внешнего дыхания с помощью капнографии, в котором определяют индекс СО₂ по формуле:

индекс CO₂=tg/tg,

где – угол наклона кривой выдоха смешанного воздуха, а – угол наклона альвеолярного плато, дополнительно определяют индекс Ван Мертена R_CO2 по формуле

где R_e – радиус экспоненциальной части капнограммы, а r₁ – радиус закругления перехода нисходящей части кривой в горизонтальную линию, и угол между прямыми, являющимися продолжениями восходящей ветви капнограммы и ветви альвеолярного плато; в качестве анализируемого участка капнограммы используют дыхательные циклы, где отношение фазы выдоха к длительности дыхательного цикла не меньше 0,5; амплитуда инцизур на участке альвеолярного плато не больше 5% от величины максимального значения концентрации выдыхаемого углекислого газа на анализируемом участке капнограммы; относительная разность максимального значения концентрации выдыхаемого углекислого газа предыдущего и последующего дыхательного цикла не превышает 10%; рассчитывают суммарный показатель вероятности обструкции К по формуле

К=(К₁+К₂+К₃)/3,

где K₁=19 – Индекс CO₂; К₃=-103, и судят о наличии обструктивных нарушений внешнего дыхания при значении показателя К>1.

Выбор анализируемого участка капнограммы согласно указанным выше критериям позволяет провести адекватные графические построения (построить прямые, являющиеся продолжением ветвей капнограммы, вписать окружности в закругления углов капнограммы), и как следствие – повысить точность определения критериев обструкции – индекса CO₂, индекса Ван Мертена и угла .

Условие, при котором отношение фазы выдоха к длительности дыхательного цикла не должно быть меньше 0,5, означает, что снижение длительности экспираторной фазы менее 50% от продолжительности дыхательного цикла, существенно искажает форму альвеолярного плато. При этом альвеолярная фаза капнограммы становится завышенной (круто возрастающей), что заведомо увеличивает капнографические показатели обструкции (преимущественно показатель Ван-Мертена и индекс CO₂), т.е. приводит к гипердиагностике. Такая ситуация возникает, например, при поверхностном учащенном дыхании, когда наблюдаются серии неполноценных для вентиляции дыхательных циклов, в течение которых регистрируется отсутствие альвеолярного плато (признак короткого и столь же поверхностного выдоха).

Условие, при котором амплитуда инцизур на участке альвеолярного плато не превышает 5% от величины максимального значения концентрации выдыхаемого углекислого газа (ETCO₂) на анализируемом участке капнограммы, означает, что альвеолярное плато должно иметь правильные очертания. При наличии глубоких ицизур (выемок и острых зубцов) на фазе плато затрудняется графическое построение прямой, являющейся продолжением этой фазы, что приводит к повышению положения данной прямой и увеличивает капнографические показатели обструкции (преимущественно индекс CO₂ и угол -), т.е. возникает гипердиагностика. В норме альвеолярное плато четко выделяется в виде ровного, почти горизонтального отрезка. Чаще всего осцилляции (острые зубцы и инцизуры) на фазе плато связаны с артефактами регистрации (обычно из-за накопления конденсата в элементах регистрирующего устройства).

Условие, при котором относительная разность максимального значения концентрации выдыхаемого углекислого газа (ETCO₂) предыдущего и последующего дыхательного цикла не превышает 10%, означает, что относительное постоянство амплитуды волн капнограммы обуславливает и постоянство их формы. При аритмии дыхания нарушается регулярность чередования капнографических волн. Если нерегулярность дыхательного ритма сочетается с изменчивостью глубины вдохов и выдохов (что характерно для неврологической патологии, наркотической депрессии дыхательного центра и периода восстановления дыхания после длительной искусственной вентиляции легких), волны капнограммы неодинаковы по форме. При этом различие в форме волны касается и наклона кривой выдоха смешанного воздуха (восходящая инфлексия), наклона альвеолярного плато, а также радиуса закругления перехода восходящей части кривой в альвеолярную фазу. Это означает увеличение капнографических показателей обструкции (индекс СО₂, индекс Ван Мертена и угол гамма) и приводит к гипердиагностике.

Способ согласно изобретению осуществляется следующим образом. Исходное положение пациента – сидя. В течение 2 минут проводят запись капнограммы. По завершении записи осуществляют выбор участка капнограммы для определения капнографических показателей обструкции. Условия выделения участка капнограммы сводятся к поиску циклов с определенной формой дыхательной кривой, отвечающей указанным выше критериям.

Такими критериями являются:

– отношение фазы выдоха к длительности дыхательного цикла не должно быть меньше 0,5;

– амплитуда инцизур на участке альвеолярного плато не должна превышать 5% от величины максимального значения концентрации выдыхаемого углекислого газа (ETCO₂) на анализируемом участке капнограммы;

– относительная разность максимального значения концентрации выдыхаемого углекислого газа (ЕТСО₂) предыдущего и последующего дыхательного цикла не должна превышать 10%.

Если у больного параметры формы дыхательной кривой выходят за указанные выше допустимые значения, данный участок кривой исключается из обработки.

Выбранный участок кривой подвергается дополнительной графической обработке, заключающейся в построении прямых, являющихся продолжениями восходящего, нисходящего колен капнограммы, а также альвеолярного плато; измерении соответствующих углов и радиусов. Затем определяют индексы СО₂ и Ван Мертена, угол и рассчитывают суммарный показатель вероятности обструкции К по формуле:

К=(К₁+К₂+К₃)/3,

где K₁ определяется как разность между 19 и измеренным значением индекса CO₂, т.е. K₁=19 – Индекс CO₂; К₂ определяется как тридцатикратная разность между значением измеренного индекса Ван Мертена и 0,5, т.е. К₃ определяется как разность между измеренным углом гамма и 103, т.е. К₃=угол -103.

Значение суммарного показателя вероятности обструкции К является критерием для диагностики нарушений внешнего дыхания посредством капнографии. Если значение К>1, это свидетельствует о достоверном наличии бронхиальной обструкции. В том случае, если значение К+1, наличие обструктивных нарушений у пациента сомнительно.

Способ рекомендуется пациентам с обструкцией воздухоносных путей.

Пример 1. Больная Б., 54 лет, находилась на амбулаторном обследовании по поводу хронического бронхита с обструктивным синдромом, ДНО. При обследовании предъявляла жалобы на кашель, одышку, слабость, потливость.

Во время осмотра: АД – 160/100 мм рт.ст., ЧСС – 88 в мин, в легких дыхание жесткое, в прикорневой области – единичные сухие хрипы. Рентгенография органов грудной клетки:

уплотнение корней бронхов. Больной проведено капнографическое обследование на компьютерном ультразвуковом проточном капнометре КП-01 «ЕЛАМЕД». На автоматически выделенном по заявляемым критериям участке капнограммы (длительность дыхательного цикла не меньше 0,5; амплитуда инцизур на участке альвеолярного плато не превышает 5% от величины максимального значения концентрации выдыхаемого углекислого газа (ETCO₂) в данном участке капнограммы; относительная разность максимального значения концентрации выдыхаемого углекислого газа (ETCO₂) предыдущего и последующего дыхательного цикла не превышает 10%), оценивались известные капнографические показатели. Значения данных показателей у больной Б. составили: индекс CO₂, – 22 ед, при этом частный показатель наличия бронхиальной обструкции (К1) оценен в -3,0; показатель Ван Мертена равен 0,85 сек, при этом частный показатель наличия бронхиальной обструкции (К2) равен +10,5; угол гамма был равен 100 град, что обеспечивает частный показатель наличия бронхиальной обструкции (К3) в -3,0. При этом суммарный показатель вероятности обструкции К=+4,5, что согласно заявляемому способу является достоверным признаком наличия бронхиальной обструкции.

С помощью компьютерного спирографа Fucuda-002A у больной Б. проведено измерение вентиляционных показателей. При этом значение FEV1 (в % от должного значения) составило 67%, что является достоверным признаком бронхиальной обструкции средней тяжести.

Предложенный способ по сравнению со способом-прототипом позволяет повысить точность диагностики обструктивных нарушений внешнего дыхания с помощью капнографии и полнее использовать ее преимущества (отсутствие волевых усилий пациента при производстве дыхательных маневров, независимость от дыхательных объемов, неинвазивность и т.д.) для диагностики нарушений бронхиальной проходимости.

ЛИТЕРАТУРА

1. Van Meerten R.J. Concentration curves of expired gases. Thesis, Nijmegen, 1966.

2. Z.Kalenda Mastering Infrared Capnograpy. Netherlands, 1989. – 268.

Формула изобретения

Способ диагностики обструктивных нарушений внешнего дыхания с помощью капнографии, в котором определяют индекс СО₂ по формуле индекс CO₂=tg/tg, где – угол наклона кривой выдоха смешанного воздуха, а – угол наклона альвеолярного плато, отличающийся тем, что дополнительно определяют индекс Ван Мертена по формуле

где R_e – радиус экспоненциальной части капнограммы,

r₁ – радиус закругления перехода нисходящей части кривой в горизонтальную линию и угол – угол гамма между прямыми, являющимися продолжениями восходящей ветви капнограммы и ветви альвеолярного плато, в качестве анализируемого участка капнограммы используют дыхательные циклы с такой формой кривой капнограммы, в которой отношение фазы выдоха к длительности дыхательного цикла не меньше 0,5, амплитуда инцизур на участке альвеолярного плато не больше 5% от величины максимального значения концентрации выдыхаемого углекислого газа на анализируемом участке капнограммы, относительная разность максимального значения концентрации выдыхаемого углекислого газа предыдущего и последующего дыхательного цикла не превышает 10%, рассчитывают суммарный показатель вероятности обструкции К по формуле К=(К₁+К₂+К₃)/3, где K₁=19 – индекс CO₂, и при значении показателя К>1 судят о наличии обструктивных нарушений внешнего дыхания.