Способ определения функции внешнего дыхания легких и дыхательной системы

 

Способ предназначен для исследований функционального состояния легких, дыхательной мускулатуры и может быть использован в области фтизиатрии, пульмонологии, педиатрии, хирургии, неврологии, реабилитации больных. Измерение параметров дыхательных движений грудной клетки осуществляют бесконтактно с помощью датчиков, расположенных слева и справа на экране, устанавливаемом над передней поверхностью грудной клетки обследуемого. Пациента размещают в кресле, снабженном излучателем электромагнитных колебаний. Регистрацию измеренных параметров осуществляют одновременно в персональном компьютере. В качестве параметров используют амплитуду движений грудной клетки на уровне верхне-средних и нижних ее отделов, передней стенки живота и диафрагмы. Полученные данные экстраполируют на общие объемы легких и на объемы каждого легкого раздельно. При повышении информативности способа в нем исключены травматичность и вероятность заряжения инфекцией. 5 ил.

Предлагаемое изобретение относится к медицине, в частности, к исследованиям функционального состояния дыхательной системы, легких, дыхательной мускулатуры, может быть использовано в области фтизиатрии, пульмонологии, педиатрии, хирургии, неврологии, реабилитации больных фтизиопульмонологического и неврологического профиля.

Известен способ - радионуклидных исследований функции легких (Габуния Р. И. Радионуклидные исследования при заболеваниях легких /Клиническая рентгенорадиология. М. , : Медицина, 1985, т. 4, с. 79-102; Зубовский Г.А. Радионуклидная диагностика в педиатрии. Л.: Медицина, 1983, 167 с. Лясс Ф.М. Радионуклидная диагностика. М.,: Медицина, 1983, 304 с.) Недостатками радионуклидного способа является: - введение радиоизотопного вещества в кровяное русло, - проведение исследования длительно по времени, обследуемый находится в фиксированном положении около 1 ч и поэтому данное исследование нагрузочно для больного, - исследование дорогостоящее.

Известен способ-раздельной бронхоспирометрии - (Т.М.Высокова //Методические указания., 1971. - 32 с.).

Недостатками раздельной бронхоспирометрии является: - травматичность, - исследование длительно по времени, - предварительная премедикация препаратами атропина и промедола, - местная анестезия p-ром дикаина (смазывание глотки и голосовых связок), - сложная процедура интубации, проведение которой связано с определенным риском,
- для регистрации используется водяной спирометр, недостатками которого является наличие "мертвого пространства прибора" (шланги, колокол), дезинфекционные мероприятия по обработке спирометра очень трудоемки,
- при исследовании этим методом важно правильно установить интубационную трубку, в противном случае возможны ошибки измерений,
- для проведения этого исследования требуется высококвалифицированный врач, в случае осложнений-помощь реаниматолога.

Известен способ: дистанционной электрометрии дыхательной мускулатуры в диагностике обструктивных болезней легких (ОБЛ) - авторы: Дубынина В.П., Соколова В.С. Заявка N 5018669/14 (082011) приоретет от 26 декабря 1991 г.

Недостатками способа является:
- невозможность измерения общепринятых параметров вентиляции легких,
- объем правого и левого легкого раздельно не измеряются,
- функциональная состоятельность каждого легкого и их резервные возможности не оцениваются,
- регистрация региональных объемов в каждом легком не проводится,
- разработанные диагностические критерии характеризуют только функцию дыхательной мускулатуры у больных с обструктивными заболеваниями легких.

Наиболее близким аналогом является способ дистанционной электрометрии функции дыхательной мускулатуры.

Взят нами за прототип.

Целью изобретения являются: снижение травматичности исследования, сокращение сроков проведения обследования, повышение уровня информативности, выявление функциональных резервов вентиляции для определения объема оперативного вмешательства и проведения реабилитационных мероприятий в раннем послеоперационном периоде.

Для реализации заявленного способа автором применяется установка дистанционной спирометрии.

Принцип действия установки основан на бесконтактном измерении дыхательных движений и фиксации их системой датчиков.

Исследования проводятся в утренние часы. Пациент удобно располагается в специальном кресле, снабженном излучателем электромагнитных колебаний, вмонтируемым в спинку кресла. Над передней поверхностью грудной клетки на расстоянии 5-6 см устанавливается экран с воспринимающими датчиками, симметрично расположенными слева и справа.

После адаптации обследуемого начинают с записи спокойного дыхания в течение 3-5 мин минутный объем дыхания (МОД), далее, обследуемый делает максимально глубокий вдох и выдох- измерение жизненной емкости легких (ЖЕЛ), затем проводится проба форсированной жизненной емкости легких- (ФЖЕЛ)-максимально глубокий вдох и выдох с максимальной скоростью. После кратковременного отдыха исследование заканчивается регистрацией максимальной вентиляции легких - дыхание с максимальной глубиной и частотой.

Информация об акте дыхания с экрана (с воспринимающими датчиками) поступает в персональный компьютер, где обрабатывается по специальной математической модели. Перемещения грудной клетки во время акта дыхания экстраполируются на общие объемы легких и на объемы каждого легкого раздельно.

Полученные результаты исследований представляются в нескольких вариантах: а) графиках дыхательного цикла на уровне верхне-средних, нижних участков легких; б) проекции диафрагмы и передней брюшной стенки; в) спирометрических кривых, цифровых выражениях спирометрических кривых, с расчетом фактических, должных величин и их процентного соотношения; г) в виде статических и динамических карт движений грудной клетки с экстраполяцией на легкие, позволяющих охарактеризовать работу обоих легких и каждого легкого раздельно с оценкой их функционального состояния.

Одномоментная регистрация движений грудной клетки и брюшной стенки позволяет выявить синхронность или асинхронность их движений, что важно для характеристики работы респираторной мускулатуры.

Способ апробирован в Московском научно-исследовательском институте туберкулеза МЗ и МП РФ.

Обследовано 198 человек, из них 30 здоровых лиц, 40 с саркаидозом легких, 58 фтизиохирургических и 44 фтизиопульмонологических больных в возрасте от 19 до 67 лет.

Пример 1.

Б-й Н. 41 г. Диагноз: фиброзно-кавернозный туберкулез оперированного правого легкого в фазе инфильтрации. Правосторонняя пострезекционная эмпиема плевральной полости с бронхоплевральным свищем.

Из анамнеза: в 1988 году впервые выявлен инфильтративный туберкулез верхней доли правого легкого в фазе распада, ВК+, длительно лечился стационарно. В 1992 году ухудшение состояния. При рентгенологическом обследовании диагностирован фиброзно-кавернозный туберкулез правого легкого, проводимое консервативное лечение результатов не дало. Больному произведена билобэктомия справа. В 1994 году состояние резко ухудшилось. Больной поступил в Московский НИИ туберкулеза. При поступлении состояние средней тяжести, боли в правой половине грудной клетки, кашель с мокротой, субфибрильная температура, слабость.

При рентгенологическом обследовании: в оставшихся отделах правого легкого определяется каверна с перикавитарной инфильтрацией и многочисленными полиморфными очагами; в верхних отделах остаточная полость. В средних отделах левого легкого немногочисленные плотные очаги.

Данные общей спирографии: значительное снижение вентиляционной способности легких по рестриктивно-обструктивному типу (2 степень), значительное снижение ЖЕЛ (2 степень), нарушение проходимости на уровне проксимальных отделов бронхов.

Больному произведена правосторонняя пульмонэктомия.

Больной обследован на дистанционном спирометре через 3 недели после операции.

При оценке полученных данных помимо спирометрических кривых информативными являются "статические карты", характеризующие интенсивность движений грудной клетки во время акта дыхания (вдоха и выдоха) (см. фиг. 1-В). Наибольшая амплитуда движений грудной клетки соответствует максимальному объему легких.

Как видно из фиг. 1: А-1, 2, 3 - графики движений грудной клетки на уровнях верхне-средних, нижних отделов грудной клетки, проекции диафрагмы, передней брюшной стенки - распадаются на 2 кривых, соответственно движениям правой и левой половины грудной клетки, амплитуда их резко снижена, больше справа; Б - спирографическая кривая жизненной емкости легких (ЖЕЛ), Г - цифровое отображение ЖЕЛ - 2,20 л или 39,7% от должной величины, объем правого легкого - 0,01 л оставшегося левого легкого - 2,20 л; на статической карте В - максимальная амплитуда движений грудной клетки сконцентрирована слева и соответствует объему легких = 2.20 л.

Данный метод позволяет зарегистрировать объемы на уровне верхне-средних, нижних отделов грудной клетки, передней стенки живота и проекции диафрагмы, что дает возможность оценки функционального состояния каждого легкого. Эта информация помогает определить компенсаторные и резервные возможности легких в дооперационном периоде и после операции.

Пример 2.

Б-ная К. 30 лет. Диагноз: фиброзно-кавернозный туберкулез верхней доли левого легкого в фазе распада (разрушенное легкое), ВК+.

Из анамнеза впервые выявлен инфильтративный туберкулез легких в 1993 году, лечилась стационарно. В октябре 1993 года перенесла тяжелый грипп, после чего обострение туберкулезного процесса - лечилась стационарно без положительного результата. Процесс прогрессировал, так как присоединилась лекарственная непереносимость. В январе 1994 года поступила в МНИИТ, лечилась консервативно с коротким положительным эффектом. В августе при повторной госпитализации поставлен вопрос об оперативном лечении. При поступлении состояние средней тяжести, кашель с небольшим количеством гнойной мокроты, незначительная одышка, субфибрильная температура.

По данным рентгенологического обследования: в верхней доле левого легкого определяются каверны различного размера, в среднем отделе нельзя исключить наличие бронхоэктаз, множественные очаги по всему легкому. Тень средостения смещена влево за счет фиброзных изменений в верхней доле левого легкого. Тень сердца развернута. В правом легком в средней доле единичный очаг.

Больная обследована на дистанционном спирометре (фиг.2).

До операции показатели общей дистанционной спирометрии в пределах возрастной нормы, однако раздельная спирометрия дала возможность выявить разные объемы правого и левого легкого (прав.=2.48-67%, лев.=1.24-33%) и определить функциональную состоятельность и резервы здорового и пораженного легкого.

При обследовании на дистанционном спирометре через 28 дней после операции определяется, что объемы вентиляции резко снижены по сравнению с исходными данными в связи с наличием болевого синдрома и рубца на стороне операции (фиг. 3).

Повторное исследование через 3 недели показало увеличение объема легкого (ЖЕЛ) на 1.03 л, что составило 2.76 л.

Таким образом, способ дистанционной спирометрии позволяет регистрировать все параметры традиционной спирографии, с раздельной бронхоспирометрией и определением объемов правого и левого легкого с расчетом процентного их соотношения, что дает возможность оценить функциональное состояние каждого легкого и их резервных возможностей. Проведенные исследования позволяют расширить вопрос об объеме операции, операционного риска и прогнозировать развитие осложнений в раннем послеоперационном периоде.

Пример 3.

Б-ная Н. 39 лет. Поступила в МНИИТ с диагнозом фиброзно-кавернозный туберкулез оперированного правого легкого (билобэктомия справа), множественные бронхоэктазы правого легкого. Больная поступила для проведения оперативного лечения.

Данные рентгенологического обследования подтвердили клинический диагноз.

По данным общей спирографии: нарушения легочной вентиляции по смешанному типу 2-3 степени.

Больная обследована на дистанционном спирометре (фиг. 4).

Информация о полном дыхательном цикле представлена в виде "динамических карт" - (30 компьютерных фигур), полученных в реальном масштабе времени при дыхании с различных точек грудной клетки, обработанных по специальной математической модели с экстраполяцией движений грудной клетки на объемы легких.

С их помощью характеризуется дыхательный цикл от начала вдоха (а), максимального объема (б), до конца выдоха (в) по регионам соответственно 1-верхние, 2-средние, 3-нижние отделы легких и диафрагма. Компьютерные фигуры демонстрируют развитие дыхательного цикла и прослеживают заполнение воздухом легких по мере их растяжения (см. фиг. 4 и 5).

Как видно из фиг. 4, воздухонаполненность правого легкого снижена по сравнению с левым легким, эффективность вентиляции правого легкого снижена. Объем жизненной емкости легких 2.34 л, правого 0.95 л, левого 1.39 л.

Исследования на приборе показали возможности оценки воздухонаполненности легких, эффективности вентиляции. Мониторирование акта дыхания позволяет выявить нарушения дыхательного стериотипа и правильно подобрать комплекс лечебных и реабилитационных мероприятий.

Таким образом, применение предлагаемого способа определения функции дыхательной системы с помощью дистанционного спирометра позволит снизить травматичность, повысить информативность, исключить вероятность заражения инфекцией. Метод легковоспроизводим, высокочувствителен, с отсутствием дыхательной нагрузки.

Оценивает функциональные резервы каждого легкого, что особенно важно при решении вопроса об объеме оперативного вмешательства, развитии послеоперационной дыхательной недостаточности и других осложнений. Мониторирование дыхания позволит правильно охарактеризовать дыхательный стериотип и целенаправленно выбрать комплекс лечебных и реабилитационных мероприятий.

Предлагаемый способ найдет широкое применение в клинической практике фтизиатрии, пульмонологии, хирургии, неврологии, реабилитационной терапии.

Формула изобретения

Способ определения функции внешнего дыхания легких и дыхательной системы, включающий измерение параметров дыхательных движений грудной клетки пациента и их регистрацию, отличающийся тем, что измерение параметров дыхательных движений грудной клетки осуществляют бесконтактно с помощью системы датчиков, расположенных слева и справа на экране, устанавливаемом над передней поверхностью грудной клетки пациента, которого размещают в кресле, снабженном излучателем электромагнитных колебаний, а регистрацию измеряемых параметров осуществляют одномоментно в персональном компьютере, при этом в качестве этих параметров используют амплитуду движений грудной клетки на уровне верхне-средних и нижних ее отделов, передней стенки живота и диафрагмы с последующей экстраполяцией полученных данных на общие объемы легких и на объемы каждого легкого раздельно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5