СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ОБСТРУКТИВНЫХ НАРУШЕНИЙ ПРОХОДИМОСТИ ДЫХАТЕЛЬНЫХ ПУТЕЙ У ПАЦИЕНТОВ, НАХОДЯЩИХСЯ НА АППАРАТНОМ ДЫХАНИИ
METHOD OF DIAGNOSING OBSTRUCTIVE IMPAIRMENT OF PATENCY OF AIRWAYS IN PATIENTS ON APPARATUS BREATHING

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано в реаниматологии.
Восстановление и поддержание проходимости дыхательных путей, адекватное обеспечение организма кислородом - основополагающие этапы реанимации и интенсивной терапии. В повседневной практике отделений реанимации возникают клинико-физиологические проблемы респираторной терапии, связанные с развитием обструктивных осложнений и увеличением аэродинамического сопротивления дыхательных путей (resistance, Raw). У пациентов, находящихся на аппаратной вентиляции, величина Raw зависит не только от состояния дыхательных путей, но и от параметров проводимой искусственной вентиляции легких (ИВЛ). В этой связи важное значение приобретает контроль за показателем аэродинамического сопротивления дыхательных путей Raw - важнейшим критерием обструктивного механизма дыхательной недостаточности (ДН) у пациентов на ИВЛ. Мониторинг Raw позволяет врачу не только определить наличие обструкции трахеи и бронхов, но и своевременно провести необходимые действия (санация дыхательных путей, бронходилатирующая терапия, смена эндотрахеальной трубки) [О.Е.Сатишур «Механическая вентиляция легких».- М.: Медицинская литература, 2007 г., с.215].
Сопротивление дыхательных путей подвержено значительным возрастным колебаниям с максимумом в период новорожденности и с постепенным снижением к зрелому возрасту. Высокая величина аэродинамического сопротивления в дыхательных путях у детей раннего возраста носит относительный характер (поскольку у них снижена объемная скорость воздушного потока) и не имеет отрицательного физиологического значения в норме. Возрастная динамика бронхиального сопротивления обусловлена увеличением площади поперечного сечения воздухоносных путей в процессе роста человека.
Для определения обструкции дыхательных путей используются различные методы.
Одним из методов выявления обструктивной патологии является общая плетизмография [«Справочник по функциональной диагностике в педиатрии»: М.: Медицина, 1979 г., стр.281-282]. При этом методе испытуемого помещают в герметически закрытую кабину и исследуют колебания давления в кабине, ротовое давление и дыхательный поток во время спокойного дыхания и при выполнении специальных маневров. Колебания давления в кабине при дыхании в ней пациента пропорциональны колебаниям альвеолярного давления, что позволяет, измеряя кабинное давление и учитывая коэффициент пропорциональности, получить кривую альвеолярного давления. Записывая на двухкоординатном самописце альвеолярное давление в сопоставлении с дыхательным потоком, получают кривую аэродинамического сопротивления дыхательных путей.
Несмотря на высокую информативность, данный метод имеет ряд недостатков:
1. Общая плетизмография требует сложной и точной электронной аппаратуры, высокочувствительных электроманометров и термокомпенсации для устранения теплового дрейфа давления в кабине, возникающего после помещения туда пациента;
2. Оборудование является громоздким, что неприемлемо в условиях отделения реанимации;
3. Данный способ диагностики Raw неприемлем у пациентов на аппаратной вентиляции.
Известен способ диагностики аэродинамического сопротивления дыхательных путей - пневмотахография (метод регистрации скорости воздушного потока в дыхательных путях) [«Справочник по функциональной диагностике в педиатрии»: М.: Медицина, 1979 г., стр.278]. По величине объемной скорости дыхания и альвеолярного давления вычисляют бронхиальное аэродинамическое сопротивление. Измерение сопротивления дыхательных путей проводится двумя методами: метод прерывания воздушного потока, метод форсированных осцилляции. К недостаткам обоих методов можно отнести:
1. Сложность использования данных методов у реанимационных больных, находящихся на аппаратной ИВЛ.
2. Наличие погрешностей в определении сопротивления дыхательных путей, обусловленных влиянием тонуса дыхательной мускулатуры;
3. Необходимость наличия дорогостоящей аппаратуры.
Известен способ определения нарушений проходимости дыхательных путей, основанный на качественной оценке спирограммы [«Функциональная диагностика в пульмонологии». Практическое руководство под ред. Чучалина А.Г. - М.: Атмосфера, 2009 г., с.20]. Спирография - способ графической регистрации изменений объема легких при выполнении различных дыхательных маневров. Особое значение приобретают относительные, по отношению к должным величинам, показатели, так как именно с их помощью можно уточнить природу имеющихся нарушений дыхания.
Несмотря на простоту данной методики, следует констатировать сложность ее использования у пациентов на аппаратном дыхании вследствие невозможности спонтанного форсированного дыхания у данной категории пациентов.
Известен способ диагностики нарушений проходимости дыхательных путей, основанный на рентгеновском исследовании легких. О наличии обструктивных осложнений свидетельствует увеличение прозрачности легочной ткани, изменение хода ребер с вертикального на горизонтальный и увеличение объема грудной полости в целом.
Данная методика имеет ряд недостатков:
1. Частота проведения рентгенографии ограничивается величиной дозы рентгеновского облучения. В связи с этим значительно снижается значимость данной методики в постоянном мониторинге динамики показателей проходимости дыхательных путей;
2. Метод не дает количественной оценки выявленных изменений, зависит от качества рентгеновского снимка и квалификации рентгенолога, в связи с чем имеет высокую вероятность субъективной оценки рентгенологической картины;
3. Интерпретация данных рентгенологического исследования легких при обструктивных осложнениях значительно снижается ввиду низкой специфичности выявляемых изменений. Наиболее близким к заявляемому способу диагностики нарушений проходимости дыхательных путей является метод определения аэродинамического сопротивления дыхательных путей (Raw) современными сервовентиляторами [Лебединский К.М., Мазурок В.А., Нефедов А.В. «Основы респираторной поддержки», Краткое руководство для врачей: СПб, 2006 г., стр.50-51]. При наличии аппарата ИВЛ высокого класса с функцией определения аэродинамического сопротивления дыхательных путей значительно облегчается диагностика обструктивных нарушений. Данная функция позволяет количественно оценивать нарушение проходимости дыхательных путей у конкретного пациента и оперативно принимать необходимые действия с их динамическим контролем.
Но и этот достаточно простой способ диагностики имеет существенный недостаток, ограничивающий его использование в отделениях реанимации: количественные показатели определяемого этим методом аэродинамического сопротивления дыхательных путей не позволяют оценить степень нарушений проходимости дыхательных путей. Способ не связан с антропометрическими параметрами пациента, с должными значениями Raw, поэтому не позволяет определять относительные величины сопротивления или проходимости дыхательных путей.
Задачей настоящего изобретения является повышение качества диагностики нарушений проходимости дыхательных путей у пациентов, находящихся на аппаратном дыхании.
должное
Задача решается способом диагностики обструктивных нарушений проходимости дыхательных путей у пациентов, находящихся на аппаратном дыхании, путем измерения аэродинамического сопротивления дыхательных путей (Raw). Учитывают рост пациента (h) и возраст пациента (а), рассчитывают должное аэродинамическое сопротивление дыхательных путей (Raw ) по формулам:
должное
2
Raw =250/(10h+а+3), для пациентов от 0 до 30 лет,
должное
2
Raw =250/(10h+а+3)+(а-30)/10, для пациентов старше 30 лет,
где:
должное
Raw  - должное аэродинамическое сопротивление дыхательных путей, см вод.ст./л/с;
h - рост пациента, в метрах;
а - возраст пациента, в годах. У пациентов в возрасте до 1 года величина «а» принимается равной единице 1;
250, 10 и 3 - коэффициенты, установленные на основе математического анализа.
должное
Проводят измерение аэродинамического сопротивления дыхательных путей (Raw), находят отношение Raw /Raw и при величине соотношения более 0,8 диагностируют отсутствие обструктивных нарушений, от 0,8 до 0,5 диагностируют 1 степень обструктивных нарушений, при величине соотношения от 0,49 до 0,3 диагностируют 2 степень обструктивных нарушений, при величине соотношения от 0,29 и менее диагностируют 3 степень обструктивных нарушений.
Новизна изобретения заключается в следующем:
1. При диагностике обструктивных нарушений у вентилируемых пациентов впервые индивидуально учитываются такие антропометрические характеристики пациента, как возраст и рост.
должное
2. В качестве маркера обструктивных нарушений дыхания впервые используется отношение должного аэродинамического сопротивления дыхательных путей к истинному аэродинамическому сопротивлению дыхательных путей Raw /Raw.
3. Должная величина аэродинамического сопротивления дыхательных путей впервые рассчитывается по формулам.
4. Рассчитаны величины отношения должного аэродинамического сопротивления к истинному аэродинамическому сопротивлению дыхательных путей, соответствующие нормальному физиологическому состоянию воздухопроводящих путей и их обструкции.
должное
5. Предложены степени тяжести обструктивных нарушений в зависимости от величины отношения Raw /Raw на основе клинических данных и с учетом тяжести дыхательной недостаточности.
должное
должное
Предлагаемое нами отношения Raw /Raw и определяемые на его основе степени тяжести обструктивных нарушений позволяют получить новый технический результат, заключающийся в повышении качества диагностики нарушений проходимости дыхательных путей у пациентов, находящихся на аппаратном дыхании. Определение степени тяжести обструктивных нарушений на основе отношения Raw /Raw помогает практикующему врачу-реаниматологу ориентироваться в генезе ДН и объеме необходимой помощи.
В результате достигается расширение круга обследуемых больных за счет повышения специфичности выявления обструктивных расстройств у пациентов на аппаратном дыхании на основе учета индивидуальных антропометрических данных и расчета отношения должного аэродинамического сопротивления дыхательных путей к истинному аэродинамическому сопротивлению дыхательных путей.
должное
Более ценным в диагностике обструктивных нарушений нам представляется не учет абсолютной величины аэродинамического сопротивления дыхательных путей, а учет отношения должного аэродинамического сопротивления дыхательных путей к истинному (Raw /Raw). В результате этого несложного вычисления удается получить величину, отражающую индивидуальные антропометрические особенности механики дыхания у конкретного пациента, находящегося на аппаратной вентиляции легких.
Мы предлагаем использовать отношение должного аэродинамического сопротивления дыхательных путей к истинному сопротивлению в шкале тяжести обструктивных нарушений дыхания в качестве маркера (критерия) тяжести обструктивной патологии легких вместо показателя абсолютной величины аэродинамического сопротивления дыхательных путей.
Рост и возраст включены в формулу определения должного аэродинамического сопротивления дыхательных путей по следующим соображениям:
4
1. В соответствии с законом Пуазейля-Гагена сопротивление воздушному потоку R в трубе прямо пропорционально длине этой трубы (l) и обратно пропорционально четвертой степени ее радиуса (r): R=l/r. По мере роста человека одновременно увеличиваются размеры легких, длина и ширина дыхательных путей. Согласно закону Пуазейля-Гагена расширение просвета трахеи и бронхов вносит гораздо более существенный вклад в снижение аэродинамического сопротивления дыхательных путей, чем их удлинение. В связи с этим максимальное Raw у новорожденного, а минимальное в зрелом возрасте, приблизительно в 30 лет, когда размеры и функциональные возможности легких достигают своего пика. Косвенно судить о длине и ширине дыхательных путей позволяет рост пациента (длина тела, h). Рост пациента включен в формулу в качестве компонента, снижающего аэродинамическое сопротивление дыхательных путей.
2. Возрастная динамика бронхиального сопротивления обусловлена увеличением радиуса и общей площади поперечного сечения дыхательных путей (r) со снижением аэродинамического сопротивления в них в процессе роста человека от рождения до 30 летнего возраста. В связи с этим возраст пациента включен в формулу расчета аэродинамического сопротивления дыхательных путей в качестве компонента, снижающего аэродинамическое сопротивление дыхательных путей.
должное
3. Однако после 30 лет просвет дыхательных путей не увеличивается и наблюдается прямо пропорциональная возрасту динамика Raw. Поэтому для пациентов старше 30 лет для вычисления Raw  используется другая формула, в которой возраст является одним из компонентов, повышающих аэродинамическое сопротивление дыхательных путей.
должное
4. Динамика отношения Raw /Raw отражает изменение показателя обструкции дыхательных путей и может являться маркером нарушения проходимости дыхательных путей.
СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ
У пациента, находящегося на аппаратной вентиляции легких, определяют рост (h, м) и фиксируют возраст (а, лет).
Рассчитывают должное аэродинамическое сопротивление дыхательных путей по формулам:
должное
2
Raw =250/(10h+а+3), для пациентов от 0 до 30 лет,
должное
2
Raw =250/(10h+а+3)+(а-30)/10, для пациентов старше 30 лет,
где:
должное
Raw  - должное аэродинамическое сопротивление дыхательных путей в см вод.ст./л/с;
h - рост пациента, в метрах;
а - возраст пациента, в годах;
250, 10 и 3 - коэффициенты, установленные на основе математического анализа.
Синхронизируют больного с респиратором путем анальго-седации или миорелаксации для исключения спонтанной дыхательной активности, измеряют истинное аэродинамическое сопротивление дыхательных путей Raw, см вод.ст./л/с с помощью аппарата ИВЛ высокого класса или дыхательного монитора. Для более точного определения сопротивления дыхательных путей пациента, последний должен быть интубирован эндотрахеальной трубкой (ЭТТ) максимального диаметра в соответствии с диаметром трахеи. В этом случае сопротивлением ЭТТ можно пренебречь. Традиционно выбор интубационной трубки осуществляется по шкале размеров трубок в зависимости от возраста [Лебединский К.М., Мазурок В.А., Нефедов А.В. «Основы респираторной поддержки», Краткое руководство для врачей: СПб, 2006 г., стр.134]. У пациентов в возрасте до 1 года величина «а» принимается равной единице.
должное
Рассчитывают отношение должного аэродинамического сопротивления дыхательных путей к истинному: Raw /Raw.
должное
По величине Raw /Raw диагностируют степень обструктивных нарушений дыхания:
должное
1. При Raw /Raw больше 0,8 диагностируют отсутствие обструктивных нарушений;
должное
2. При Raw /Raw от 0,8 до 0,5 диагностируют 1 степень обструктивных нарушений;
должное
3. При Raw /Raw от 0,49 до 0,3 диагностируют 2 степень обструктивных нарушений;
должное
4. При Raw /Raw от 0,29 и менее диагностируют 3 степень обструктивных нарушений.
При диагностике обструктивных нарушений, соответствующих 1 и 2 степеням, экстренные незамедлительные меры восстановления дыхательных путей не требуются. При диагностике обструктивных нарушений, соответствующих 3 степени, необходимо незамедлительно предпринять экстренные меры восстановления проходимости дыхательных путей.
ПРИМЕР №1
i
Пациент С., возраст (а) 1 г., поступил в отделение реанимации с диагнозом: обструктивный бронхит. Общее состояние ребенка тяжелое за счет дыхательной недостаточности, что потребовало перевода пациента на аппарат ИВЛ: Maquet Servo в режиме принудительной вентиляции (CMV) с контролем по объему. Был определен рост пациента (h) - 0,78 м.
должное
должное
2
2
Вычислено должное аэродинамическое сопротивление дыхательных путей (Raw ) по формуле: Raw =250/(10h+а+3)=250/(10×0,78+1+3)≈25 см вод.ст./л/с.
i
должное
должное
В результате проводимой терапии основного заболевания состояние пациента стабилизировалось и явления дыхательной недостаточности были купированы. Однако через 6 часов от начала ИВЛ отмечено резкое ухудшение состояния в виде рецидива дыхательной недостаточности. С помощью аппарата ИВЛ Maquet Servo было измерено истинное аэродинамическое сопротивление дыхательных путей Raw - 150 см вод.ст./л/с. Определено отношение Raw /Raw=25/150=0,17. Поскольку Raw /Raw менее 0,29, то у больного диагностирована 3 степень обструктивных нарушений, что потребовало проведения экстренных мер по восстановлению проходимости дыхательных путей. Пациенту была выполнена смена ЭТТ. Была диагностирована обтурация последней вязкой мокротой.
должное
должное
После смены ЭТТ вновь было измерено истинное аэродинамическое сопротивление дыхательных путей Raw - 55 см вод.ст./л/с. Определено отношение Raw /Raw=25/55=0,45. Поскольку Raw /Raw менее 0,49 и более 0,3, то у больного диагностирована 2 степень обструктивных нарушений, что не требовало проведения экстренных мер по восстановлению проходимости дыхательных путей. В дальнейшем на фоне плановой терапии основного заболевания состояние пациента улучшилось, он был отключен от аппарата ИВЛ и переведен в отделение пульмонологии.
ПРИМЕР №2
i
Больная П., возраст (а) 7 лет, поступила в отделение реанимации с диагнозом: острый вирусный энцефалит. Тяжесть состояния ребенка определялась тяжелой неврологической симптоматикой: кома. В связи с нарушением сознания ребенок был переведен на искусственную вентиляцию легких аппаратом Maquet Servo в режиме принудительной вентиляции (CMV) с контролем по давлению. Был определен рост пациента (h) - 1,2 м.
должное
должное
2
2
Вычислено должное аэродинамическое сопротивление дыхательных путей (Raw ) по формуле: Raw =250/(10h+а+3)=250/(10×1,2+7+3)≈10,2 см вод.ст./л/с.
i
должное
должное
На фоне длительной ИВЛ, в течение >1,5 мес., у ребенка развился гнойный эндобронхит. С помощью аппарата ИВЛ Maquet Servo было измерено истинное аэродинамическое сопротивление дыхательных путей (Raw) - 17 см вод.ст./л/с. Определено отношение Raw /Raw=10,2/17=0,6. Поскольку Raw /Raw менее 0,8 и более 0,5, то у больного имелась 1 степень обструктивных нарушений, что не требовало проведения экстренных мер по восстановлению проходимости дыхательных путей. Была назначена консервативная терапия. В дальнейшем на фоне проводимой плановой терапии основного заболевания пациентка была экстубирована и переведена в неврологическое отделение.
ПРИМЕР №3
i
Больной К., возраст (а) 18 лет, поступил в отделение реанимации с диагнозом: острый миелобластный лейкоз, аплазия кроветворения; двусторонняя госпитальная пневмония. Тяжесть состояния пациента при поступлении в отделение реанимации определялась дыхательной недостаточностью (ДН) на фоне тяжелого двустороннего поражения легких. В связи с тяжестью ДН пациент был переведен на искусственную вентиляцию легких аппаратом Maquet Servo в режиме принудительной вентиляции (CMV) с контролем по давлению. Был определен рост пациента (h) - 1,75 м.
должное
должное
2
2
Вычислено должное аэродинамическое сопротивление дыхательных путей (Raw ) по формуле: Raw =250/(10h+а+3)=250/(10×1,75+18+3)≈4,8 см вод.ст./л/с.
i
должное
должное
На фоне проводимой респираторной поддержки состояние пациента улучшилось, но явления ДН средней тяжести сохранялись. С целью диагностики причин ДН с помощью аппарата ИВЛ Maquet Servo было измерено истинное аэродинамическое сопротивление дыхательных путей Raw - 5,5 см вод.ст./л/с. Определено отношение Raw /Raw=4,8/5,5=0,9. Поскольку Raw /Raw более 0,8, то у больного было диагностировано отсутствие обструктивных нарушений. Была установлена причина ДН - основное заболевание легких.
В дальнейшем, на фоне проводимой терапии основного заболевания и респираторной терапии, пациента удалось отключить от аппарата ИВЛ, и он был переведен в отделение детской онкологии и гематологии.
ПРИМЕР №4
i
Больной С., возраст (а) 40 лет, поступил в отделение реанимации после хирургического вмешательства по поводу панкреонекроза. В отделении реанимации пациент находился на продленной ИВЛ апп. MaquetServo в режиме принудительной вентиляции (CMV) с контролем по давлению. Был определен рост пациента (h) - 1,8 м.
2
2
Вычислено должное аэродинамическое сопротивление дыхательных путей (Raw должное) по формуле: Raw должное=250/(10h+а+3)=250/(10×1,8+40+3)≈3,3 см. вод.ст/л/с.
i
На фоне продленной ИВЛ, на 5-е сутки пребывания в отделении реанимации, был отмечен подъем температуры тела, появилась гнойная мокрота при санации эндотрахеальной трубки и десинхронизация с аппаратом ИВЛ. С помощью аппарата ИВЛ MaquetServo было измерено истинное аэродинамическое сопротивление дыхательных путей Raw - 7,2 см. вод.ст/л/с. Определено отношение Raw должное/Raw=3,3/7,2=0,46. Поскольку Raw должное/Raw менее 0,49 и более 0,3, то у больного была диагностирована 2 степень обструктивных нарушений, что не требовало проведения экстренных мер по восстановлению проходимости дыхательных путей. Пациенту была выполнена лечебно-диагностическая трахеобронхоскопия, в ходе которой диагностирован гнойный эндобронхит с обтурацией просвета бронхов гнойной мокротой, как причина ДН и десинхронизации с аппаратом ИВЛ. После проведения санации бронхов и восстановления проходимости дыхательных путей пациенту вновь было измерено истинное аэродинамическое сопротивление дыхательных путей Raw - 5,1 см вод.ст/л/с. Определено отношение Raw должное/Raw=3,3/5,1=0,65. Поскольку Raw должное/Raw менее 0,8 и более 0,5, то у больного диагностирована 1 степень обструктивных нарушений, что не требовало проведения экстренных мер по восстановлению проходимости дыхательных путей. В дальнейшем на фоне плановой терапии основного заболевания и сопутствующей патологии отмечена положительная динамика, что позволило отключить пациента от аппарата ИВЛ и перевести в хирургическое отделение.
По заявляемому способу обследовано 25 пациентов, находящихся на длительной искусственной вентиляции легких (ИВЛ). Показаниями к длительной ИВЛ была дыхательная недостаточность, развившаяся в результате пневмонии, других интерстициальных поражений легких, на фоне инфекционного и аллергического воспаления бронхов и т.д.
должное
должное
В первые сутки с момента перевода на аппарат ИВЛ определяли должное и истинное аэродинамическое сопротивление дыхательных путей, отношение Raw /Raw. На основании соотношения Raw /Raw определяли степень тяжести обструктивных нарушений.
должное
должное
Результаты исследования свидетельствуют, что предлагаемое нами отношения Raw /Raw и определяемые на его основе степени тяжести обструктивных нарушений повышают качество диагностики нарушений проходимости дыхательных путей у пациентов, находящихся на аппаратном дыхании. Определение степени тяжести обструктивных нарушений на основе отношения Raw /Raw помогает практикующему врачу-реаниматологу ориентироваться в генезе ДН и объеме необходимой помощи.
должное
Таким образом, определение отношения Raw /Raw у больных с дыхательной недостаточностью различного генеза является высокоспецифичным и высокочувствительным диагностическим тестом при определении нарушений проходимости дыхательных путей и может быть использовано в качестве критерия тяжести обструктивных нарушений.