Express method in determination of CO2 content in the exhaled air

Abstract

In a series of devices, allowing to determine the content of carbon dioxide in the exhaled air in order to study alveolar ventilation, so far used low-inertia carbon dioxide gas analyzers GUM-1 and GUM-2.
At present the new apparatus BAUG-LV is developed in NPO "Medinstrument" on the basis of recommendation of expert commission on the devices, used for gas exchange, gas analysis and research of gases of blood, and Committee on new medical equipment. Since April 1985, the device has been undergoing clinical trials.

Full Text

В серии приборов, позволяющих определять содержание углекислого газа в выдыхаемом воздухе с целью изучения альвеолярной вентиляции, до настоящего времени использовались малоинерционные газоанализаторы углекислого газа ГУМ-1 и ГУМ-2.

В настоящее время в НПО «Мединструмент» разработан новый аппарат БАУГ-ЛВ на основании рекомендации экспертной комиссии по приборам, применяемым для газообмена, газоанализа и исследования газов крови, и Комитета по новой медицинской технике. С апреля 1985 года аппарат проходит клинические испытания.

Целью настоящей работы являлась апробация данного прибора при исследовании углекислого газа в выдыхаемом воздухе в клинической практике. Быстродействующий анализатор углекислого газа с линейным выходом (БАУГ-ЛВ) предназначен для измерения содержания СО₂ в выдыхаемом воздухе при функциональных исследованиях легких, а также для изучения вентиляционно-перфузионных отношений. В отличие от аппаратов ГУМ-1 и ГУМ-2, БАУГ-ЛВ одновременно вычисляет частоту дыхания за минуту, выдает световой сигнал при выходе СО₂ за пределы, установленные врачом, определяет и индуцирует на цифровом индикаторе показатели максимального и минимального содержания СО₂ в выдыхаемом воздухе за весь период исследования.

В основу работы прибора положено физическое явление возникновения акустических колебаний в газе при поглощении им прерывистого потока лучистой энергии в инфракрасной области спектра в диапазоне 2—6 мкм. Показания регистрируются быстродействующим самопишущим прибором типа Н3021-1 в виде кривой на бумаге, а также на цифровом индикаторе. Аппарат калибруется с помощью тарировочного углекислого газа, баллон с которым прилагается к прибору.

Ширина диаграммной ленты составляет 8 см. Целесообразно калибровать прибор таким образом, чтобы высота записи в 8 см соответствовала 8% СО₂, тогда 1 см на диаграммной ленте по высоте будет означать 1 % СО₂.

Обследуемый дышит через газоприемник (мундштук) при отключенном носовом дыхании. Вначале запись ведется со скоростью 1 мм/с, затем с некоторым перерывом несколько раз после спокойного вдоха обследуемый делает быстрый глубокий выдох, при этом скорость записи составляет 10 мм/с.

Расчет капнограмм производится по методике P. С. Винницкой и соавт. [2] в модификации В. М. Андреева и Э. Ф. Пичугиной [1] следующим способом (см. рис.). Содержание СО₂ (в %) в атмосферном воздухе — точка А, в выдыхаемом воздухе в конце свободного выдоха — В, в начале и конце альвеолярной фазы выдоха — точки С и Д.

Рис. 1.

На капнограмме: по вертикали 1 см соответствует 1% СО₂, по горизонтали 1 см — 1с.

Для расчета отношения вентиляция/кровоток определяют скорость прироста парциального давления СО₂ в альвеолярном воздухе. Предварительно процентное содержание СО₂ в точках С и Д переводят в РАСО₂ по формуле:

${\mathrm{РАСО}}_2=\frac{(\mathrm{В} - 47) · {\mathrm{СО}}_2\%}{100},$

где В — барометрическое давление в мм рт. ст. в момент исследования, СО₂% — концентрация СО₂ по показаниям прибора, 47 — величина постоянная (давление водяных паров выдыхаемого воздуха).

Таким образом, прирост парциального давления СО₂ в альвеолярном воздухе между точками С и Д составляет:

$∆{\mathrm{РАСО}}_2={\mathrm{РАСО}}_2\mathrm{Д} - {\mathrm{РАСО}}_2\mathrm{С}$,

а прирост РАСО₂ в альвеолярную фазу определяют за единицу времени:

ΔPACO₂/t_А,

где t_A —продолжительность альвеолярной фазы выдоха (между точками С и Д).

На представленной капнограмме, рассчитанной таким образом, СО₂ в точке С равняется 4,4%, в точке Д — 4,7%. Время выдоха альвеолярного воздуха — 4,6 с. Барометрическое давление в момент исследования — 747 мм рт. ст.

${\mathrm{РАСО}}_2\mathrm{С}=\frac{(747 - 47) · 4,4\%}{100}=30,80 \mathrm{мм} \mathrm{рт}. \mathrm{ст}.$

${\mathrm{РАСО}}_2\mathrm{Д}=\frac{(747 - 47) · 4,7\%}{100}=32,90 \mathrm{мм} \mathrm{рт}. \mathrm{ст}.$

$∆{\mathrm{РАСО}}_2/\mathrm{tA}=\frac{32,90 - 30,80}{4,6}=0,45 \mathrm{мм} \mathrm{рт}. \mathrm{ст}./\mathrm{с}$

Нами были исследованы капнограммы здоровых и больных бронхитом, бронхиальной астмой, острой пневмонией (см. табл.).

Как видно из таблицы, парциальное давление СО₂ в альвеолярном воздухе при различных заболеваниях легких в среднем хотя и изменяется, но не достигает статистической достоверности. Однако достоверно ухудшаются вентиляционноперфузионные отношения, что особенно характерно для больных бронхиальной астмой.

Результаты наших исследований совпадают с данными, полученными на аналогичных приборах [1]. Это позволяет рекомендовать БАУГ-ЛВ для широкого внедрения в повседневную практику.