The possibilities of some modern devices in the clinical assessment of the function of external respiration

Abstract

The study of various aspects of the function of external respiration is becoming increasingly important in determining the functional abilities of the body of a healthy and sick person. In recent years, the possibilities of such research have increased, as our industry has established the production of modern equipment that allows us to study various aspects of the function of external respiration both at rest and during physical exertion.

Full Text

Изучение различных сторон функции внешнего дыхания приобретает все большее значение при определении функциональных способностей организма здорового и больного человека. В последние годы возможности такого исследования возросли, так как наша промышленность наладила выпуск современной аппаратуры, позволяющей в комплексе изучать различные стороны функции внешнего дыхания как в покое, так и при физической нагрузке.

В нашей лаборатории проводится опробование ряда приборов, разрабатываемых Казанским СКТБ «Медфизприбор» и других. В настоящем сообщении дается итоговый обзор возможностей этих приборов в клинической оценке функции внешнего дыхания.

Определение статических легочных объемов — общей емкости, ее компонентов, включая остаточный объем — имеет огромное значение в оценке функции внешнего дыхания вообще и в диагностике заболеваний системы дыхания, особенно эмфиземы легких, в частности. До последнего времени этим занимались мало, так как такое исследование представляло кропотливую сложную процедуру из-за отсутствия соответствующей аппаратуры.

Новые отечественные газоаналитические приборы — азотограф А-1 и прибор для определения остаточного объема легких ПООЛ-1—делают определение этого объема простым и доступным.

Азотограф А-1 представляет собою эмиссионный спектральный газоанализатор азота в смеси газов с фотоэлектрической регистрацией его концентрации. Определение остаточного объема на этом приборе производится при дыхании исследуемого в закрытой или открытой системе, первоначально заполненной О₂. При использовании закрытой системы спирограф заполняют О₂, и при дыхании происходит постепенное выравнивание концентрации азота в системе легкие — спирограф. Ход этого процесса фиксирует записывающий прибор азотографа. Исследование продолжается до выравнивания концентрации азота между легкими и спирографом, что на кривой определяется почти прямой линией (рис. 1).

Рис. 1. Кривая выравнивания концентрации азота при дыхании в закрытой системе.

При использовании варианта методики с дыханием в открытой системе исследуемый вдыхает чистый О₂. При этом азот, находившийся до начала исследования в легких, полностью «вымывается» и поступает в отдельную емкость. По объему «вымытого» азота рассчитывают величину остаточного объема легких. Об окончании «вымывания» свидетельствует выравнивание кривой, вычерчиваемой самописцем азотографа (рис. 2). Вычисление остаточного объема легких производится с помощью простой формулы.

Сравнение обеих методик определения остаточного объема на азотографе не дает преимуществ какой-либо из них в точности измерения. Однако подготовка и проведение самого исследования, с нашей точки зрения, более просты и удобны при варианте с дыханием в закрытой системе.

Рис. 2. Кривая вымывания азота при дыхании в открытой системе.

На приборе ПООЛ-1 определение остаточного объема основывается на принципе, используемом при азотографическом измерении остаточного объема при дыхании в закрытой системе. В начале исследования весь контрольный газ (гелий) находится в спирографе. В процессе дыхания его концентрация становится одинаковой в системе легкие — спирограф. Конечная концентрация гелия зависит от величины остаточного объема: чем он больше, тем меньше конечная концентрация гелия в системе легкие — спирограф. Следует указать, что ПООЛ-1 не имеет записывающей системы, фиксирующей концентрацию гелия в каждый данный момент, и показания газоанализатора определяются визуально.

Более существенными являются различия в возможностях этих приборов при определении такого важного признака, характеризующего функцию вентиляции, как ее равномерность. Равномерность вентиляции может быть определена несколькими способами. При исследовании методом множественных вдохов в открытой системе о разномерности вентиляции судят по степени совпадения теоретически рассчитанной концентрации контрольного газа в выдыхаемом воздухе после известного количества вдохов чистого O₂ с фактической концентрацией этого газа в выдыхаемом воздухе. Этот метод точен, но требует кропотливых расчетов. Метод одиночного вдоха в открытой системе состоит в том, что после одного вдоха O₂ делается плавный выдох, в течение которого анализируется концентрация азота (рис. 3). У здоровых людей эта концентрация в конечной порции выдыхаемого воздуха, равной 500 см³, не увеличивается больше чем на 1,5—2,0%, при нарушении равномерности вентиляции прирост достигает 10—12% и более. Метод удобен, точен и прост.

Рис. 3. Синхронная запись объема выдыхаемого воздуха (А) и концентрации в нем азота (Б) при методе одиночного вдоха кислорода

Мы не упоминаем о методе множественных вдохов в закрытой системе, потому что хотя он и прост, но недостаточно точен, так как на оценку равномерности вентиляции влияют индивидуальные колебания минутного объема и глубины дыхания.

Исследование равномерности вентиляции легких с помощью азотографа доступно всеми указанными способами, в то время как прибор. Давая сравнительную характеристику возможностям азотографа А-1 и ПООЛ-1 в клинической оценке функции внешнего дыхания, следует констатировать некоторые преимущества азотографа, заключающиеся в том, что хотя количество параметров, измеряемых обоими приборами, одно и то же, азотограф дает все варианты методики и имеет записывающую систему.

В изучении вентиляции легких широкое применение находят спирографы различных типов. Мы не имеем возможности остановиться на этом подробно, заметим только, что данные проведенной нами экспериментальной проверки спирографов 5 различных типов (спирометаболограф венгерский типа 35, отечественные спирографы СГ-1, СГ-1М, оксиспирограф переносный Мета 1-25, оксибронхоспирограф двойной Мета 2-40), а также обзор литературы по некоторым другим типам таких приборов позволяют прийти к заключению, что наиболее удачным из них является оксибронхоспирограф двойной Мета 2-40 Казанского СКТБ «Медфизприбор». К достоинствам этого прибора следует отнести надежное и точное автоматическое устройство по поддержанию постоянства объема системы и, следовательно, состава вдыхаемого воздуха или смеси. Это позволяет проводить длительные исследования. Большая величина объемной скорости принудительной циркуляции воздуха в системе делает возможным исследование при физической нагрузке довольно большой мощности. Прибор снабжен интегратором, автоматически подсчитывающим МОД и поглощение кислорода.

Определение газообмена по-прежнему остается одним из наиболее важных исследований в изучении функционального состояния системы дыхания, кровообращения, основного обмена и энергетики двигательного акта. Следует отдать должное аппарату Холдена, который сыграл выдающуюся роль в исследованиях, проводившихся в различных отраслях медицины; однако в последнее время ощущалась острая необходимость в более совершенном и вместе с тем простом в обращении приборе, обеспечивающем непрерывную графическую регистрацию данных о газообмене и вентиляции.

Созданный Казанским СКТБ прибор для газоаналитических исследований (ПГИ-1) отвечает всем этим требованиям. ПГИ-1 представляет собою легкоподвижную лабораторную установку, питающуюся от сети переменного тока. Газоанализ выдыхаемого воздуха проводится с большой точностью. Пределы измерения для O₂ 13—21%, для СО₂—0—8%. Определение концентрации О₂ основано на изменении парамагнитных свойств смеси газов в зависимости от содержания в ней О₂. Для изменения концентрации СО₂ используется регистрация теплопроводности газовой смеси, зависящей от концентрации СО₂. Газовая схема ПГИ-1 представляет собой систему открытого типа, снабженную воздуходувкой. Сопротивление дыханию (при спокойном дыхании) удалось свести всего до 2—4 мм водяного столба. Большое удобство представляет система, записывающая концентрации О₂ и СО₂. График концентрации этих газов в выдыхаемом воздухе позволяет определить состояние газообмена за любой промежуток времени и в любой отдельно взятый момент. Объем выдыхаемого воздуха регистрируется также графически и подсчитывается просто.

Такое исследование газообмена и вентиляции в покое и при выполнении физической нагрузки делает ПГИ-1 незаменимым в самых различных отраслях медицины.

Говоря о новой отечественной газоаналитической аппаратуре, следует особо сказать о целой серии экспресс-анализаторов, созданной также Казанским СКТБ «Медфизприбор». Часть из них представляет собою портативные приборы, а часть — легкоподвижные лабораторные установки.

К первым относится газоанализатор СО₂ химический — ГУХ-1. Это переносный прибор весом в 1,5 кг. Процедура определения процента СО₂ в любой пробе воздуха занимает 1—1,5 мин. Диапазон измерения — 0—10% объема. Проведенная нами проверка показаний ГУХ-1 на всем диапазоне его шкалы позволяет утверждать, что точность этого прибора равноценна точности аппарата Холдена. Портативность, отсутствие необходимости в электрическом питании позволяют использовать этот прибор как у постели больного, так и в полевых условиях.

Для непрерывного анализа выдыхаемого воздуха на СО₂ предназначена легкоподвижная лабораторная установка ГУФ-2, в которой инерционность показаний доведена до 1 мин. Непрерывность анализа и записи показаний делает этот прибор, питаемый от сети переменного тока, очень ценным, особенно в изучении динамики газообмена под влиянием физической нагрузки.

Совсем недавно нами был опробован разработанный Казанским СКТБ новый совершенный прибор — переносный газоанализатор кислорода ММГ-7. Он непрерывно определяет содержание О₂ в процентах объема, так же как и парциальное давление в миллиметрах рт. ст. в выдыхаемом воздухе или любой смеси газов. Инерционность прибора составляет всего 20—25 сек., диапазон измерений — от 0 до 800 мм рт. ст. Питание от сети переменного тока. Вес 6,5 кг.

Проведенные нами многочисленные серии контрольных параллельных измерений концентрации О₂ в различных газовых смесях, в выдыхаемом и альвеолярном воздухе на аппарате Холдена и газоанализаторе ММГ-7 показали, что он обладает весьма высокой точностью.

Давая общую высокую оценку группе приборов по экспресс анализу СО₂ и О₂, следует сказать, что в настоящее время представляет большую актуальность создание одного прибора такого же типа, т. е. портативного экспресс анализатора, который был бы способен определять концентрации обоих газов — О₂ и СО₂. Попытки создания такого прибора уже предпринимались Казанским СКТБ «Медфизприбор», и, надо надеяться, они увенчаются успехом.

В нашем кратком сообщении мы могли остановиться только на некоторых новых отечественных приборах. Работа в этом направлении продолжается, что не оставляет сомнений в том, что все основные современные методы исследования функции внешнего дыхания станут в лечебных учреждениях столь же обычными, как ЭКГ, ФКГ и другие современные методы исследования сердца.