RU2129405C1 - Method for evaluating regional ventilation and pulmonary blood circulation - Google Patents

Abstract

FIELD: medicine. SUBSTANCE: method involves placing a patient into electromagnetic field of 100-500 mW power and 5-30 MHz frequency. Field intensity in lung projection is measured all the time during reserved inhalation. Three zones are identified on each side: one from clavicle to the second rib, one between the second and the sixth rib and one between the sixth rib and costal arch. Measurements are carried out at least in 10 points in each zone. An A index is calculated for each zone from the data obtained. The index magnitudes are compared in symmetrical regions of the right and left lung. The difference being up to 15%, normal state of regional ventilation pulmonary and blood circulation is considered to be the case. The difference being higher than 15%, drop in regional ventilation and pulmonary blood circulation proportional to the difference magnitude is considered to be detected. EFFECT: high accuracy of estimation.

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к пульмонологии, и может быть использовано для исследования функционального состояния легких. The invention relates to medicine, namely to pulmonology, and can be used to study the functional state of the lungs.

В настоящее время изучение функционального состояния легких входит в число необходимых и обязательных исследований у большинства пульмонологических больных, особенно у тех из них, кому предполагается выполнение хирургических вмешательств по поводу органических заболеваний легких, в том числе и туберкулеза. Результаты исследований функции легких способствуют раннему выявлению легочной патологии, позволяют объективно оценить функциональные возможности пораженного органа, контролировать в динамике его состояние на различных этапах лечения. Существенный вклад вносят функциональные исследования легких и в уточнение показаний и противопоказаний к хирургическому лечению и проведению реабилитационных мероприятий. At present, the study of the functional state of the lungs is one of the necessary and mandatory studies in most pulmonary patients, especially those who are supposed to undergo surgical interventions for organic lung diseases, including tuberculosis. The results of studies of lung function contribute to the early detection of pulmonary pathology, allow you to objectively assess the functionality of the affected organ, to monitor its state in dynamics at various stages of treatment. Functional studies of the lungs also make a significant contribution to clarifying the indications and contraindications for surgical treatment and rehabilitation measures.

Наиболее близким к предложенному является способ оценки регионарной вентиляции и кровотока, основанный на проведении сцинтиграфических исследований (Сигаев А.Т., Юсупова М.М., Мурсалова Г.Х. Сцинтиграфические исследования в постановке диагноза кавернозного туберкулеза легких. - Проблемы туберкулеза, 1992, с. 5-6, 33-35). Известный способ предполагает изучение функции легких по 6 зонам и включает введение радиоизотопных препаратов в организм обследуемого. Данный способ выбран нами в качестве прототипа. Closest to the proposed one is a method for assessing regional ventilation and blood flow based on scintigraphic studies (Sigaev AT, Yusupova MM, Mursalova G.Kh. Scintigraphic studies in the diagnosis of cavernous pulmonary tuberculosis. - Problems of Tuberculosis, 1992, p. 5-6, 33-35). The known method involves the study of lung function in 6 zones and includes the introduction of radioisotope drugs into the body of the subject. This method is chosen by us as a prototype.

Однако получение достоверной информации о состоянии вентиляции и кровотока при проведении известного способа возможно только при создании оптимальных соотношений между активностью радиоизотопного препарата, чувствительностью системы, разрешающей способностью прибора, количеством радиоактивного препарата с учетом его срока годности. However, obtaining reliable information about the state of ventilation and blood flow during the implementation of the known method is possible only when creating optimal ratios between the activity of the radioisotope drug, the sensitivity of the system, the resolution of the device, the amount of radioactive drug, taking into account its shelf life.

Кроме того, проведение радиоизотопных исследований требует наличия специально оборудованной лаборатории, а также специально обученного медицинского персонала для выполнения внутривенных инфузий, которые в свою очередь могут сопровождаться развитием осложнений. In addition, the conduct of radioisotope studies requires a specially equipped laboratory, as well as specially trained medical personnel for intravenous infusions, which in turn can be accompanied by the development of complications.

Нами разработан бесконтактный, неинвазивный способ комплексного исследования функционального состояния легких. Эмпирически подобранные нами условия проведения обследования позволяют произвести одновременную точную оценку как регионарной вентиляции, так и регионарного кровотока легких. Простота и доступность способа позволяют широко использовать его при проведении скрининговых исследований. We have developed a non-contact, non-invasive method for a comprehensive study of the functional state of the lungs. The empirically selected survey conditions allow us to simultaneously evaluate both regional ventilation and regional pulmonary blood flow. The simplicity and accessibility of the method allows it to be widely used when conducting screening studies.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Пациент располагается в кресле в положении, обеспечивающем расслабление передней брюшной стенки. В спинке кресла находится излучатель электромагнитных колебаний, генерирующих поле мощностью 100-500 мВт и частотой 5-30 МГц. Поле с указанными характеристиками не оказывает вреда на обследуемого, оно разрешено для использования в лечебно-диагностических целях. Экран с датчиками, позволяющими измерять напряженность поля в проекции легких, располагается над передней поверхностью грудной клетки. Расстояние от генератора до зоны, в которой производят измерения напряженности, выбирают таким, чтобы измерение производить при отношении сигнал/шум 10-15 дБ. Наиболее часто оно составляет от 5 до 30 см. Экран состоит из 64-256 датчиков, которые расположены симметрично над левым и правым легкими, равномерно охватывая всю поверхность грудной клетки. The patient is located in a chair in a position that provides relaxation of the anterior abdominal wall. In the back of the chair is an emitter of electromagnetic waves generating a field with a power of 100-500 mW and a frequency of 5-30 MHz. A field with the specified characteristics does not harm the subject, it is allowed for use in medical and diagnostic purposes. A screen with sensors that allow you to measure field strength in the projection of the lungs is located above the front surface of the chest. The distance from the generator to the zone in which the intensity measurements are made is chosen so that the measurement is made at a signal-to-noise ratio of 10-15 dB. Most often it is from 5 to 30 cm. The screen consists of 64-256 sensors, which are located symmetrically above the left and right lungs, evenly covering the entire surface of the chest.

В каждом легком выделяют по три зоны, располагающиеся от ключицы до второго ребра, между вторым и шестым ребрами и от шестого ребра до края реберной дуги. Датчики располагают таким образом, чтобы в каждой из шести выделенных зон измерять напряженность электромагнитного поля не менее чем в 10 точках. Измерение осуществляют постоянно во время выполнения пациентом резервного вдоха в реальном масштабе времени. In each lung, three zones are distinguished, located from the clavicle to the second rib, between the second and sixth ribs and from the sixth rib to the edge of the costal arch. The sensors are positioned so that in each of the six selected zones to measure the intensity of the electromagnetic field at least 10 points. The measurement is carried out continuously while the patient performs a backup breath in real time.

Понятие резервного вдоха традиционно используется для обозначения дополнительного вдоха, который может сделать обследуемый после спокойного вдоха. Резервный объем вдоха соответствует тому объему газа, который можно вдохнуть после спокойного вдоха, то есть во время резервного вдоха. Указанный объем составляет часть жизненной емкости легких. The concept of reserve inspiration is traditionally used to mean the additional inspiration that the subject can take after a calm inspiration. The reserve volume of inspiration corresponds to the volume of gas that can be inhaled after a calm inhalation, that is, during the reserve inspiration. The indicated volume is part of the vital capacity of the lungs.

Вся информация с датчиков поступает в персональный компьютер, где ее обрабатывают и вычисляют показатель A, соответствующий единицам кровенаполнения легких, он рассчитывается по определенной формуле
A = K_п • ЖЕЛ_долж/K_д,
где K_п - коэффициент преобразования (константа в интервале от 1000 до 2000), зависящий от количества разрядов АЦП;
ЖЕЛ_долж. - значимая емкость легких (должная величина);
K_д - количество датчиков.All information from the sensors goes to a personal computer, where it is processed and the indicator A is calculated, which corresponds to the units of blood supply to the lungs, it is calculated by a certain formula
A = K _n • VC _Dolj / K _d,
where K _p - conversion coefficient (constant in the range from 1000 to 2000), depending on the number of bits of the ADC;
JELL _due. - significant lung capacity (proper value);
K _d - the number of sensors.

Максимальное значение A равно 100, что соответствует полному кровенаполнению легких. The maximum value of A is 100, which corresponds to full blood supply to the lungs.

Сравнивают значения показателя A для симметричных зон правого и левого легкого между собой. Рассчитывают разницу в процентах между указанными показателями, принимая в каждом случае за 100% больший показатель симметричных участков. Compare the values of indicator A for the symmetric zones of the right and left lung with each other. The difference in percentages between the indicated indices is calculated, taking in each case for 100% a larger indicator of symmetrical sections.

Диагностические критерии для вентиляции и кровотока в норме и при их нарушениях: при разнице величин показателя A симметричных зон обоих легких до 15% устанавливают нормальные регионарные вентиляцию и кротовок в сравниваемых зонах, а при разнице свыше 15% - делают вывод о снижении регионарной вентиляции и кровотока в той зоне, в которой величина показателя A меньше. При этом степень выявляемого снижения регионарных вентиляции и кровотока прямо пропорционально разнице величин показателя A сравниваемых зон, то есть чем больше разница величин показателей сравниваемых зон, тем более выражено снижение регионарных вентиляции и кровотока. Diagnostic criteria for ventilation and blood flow are normal and in violation: if the difference in the values of the A indicator of the symmetrical zones of both lungs is up to 15%, normal regional ventilation and blood flow in the compared zones are established, and if the difference is more than 15%, they conclude that regional ventilation and blood flow are reduced in the zone in which the value of A is less. Moreover, the degree of detectable decrease in regional ventilation and blood flow is directly proportional to the difference in the values of indicator A of the compared zones, that is, the greater the difference in the values of the indicators of the compared zones, the more pronounced is the decrease in regional ventilation and blood flow.

Благодаря тому что обследование пациентов проводят в определенный период дыхательного цикла, а именно во время резервного вдоха, удается получить комплексную информацию, одновременно характеризующую как легочную регионарную вентиляцию, так и регионарный кровоток. Due to the fact that patients are examined during a certain period of the respiratory cycle, namely during the backup inspiration, it is possible to obtain comprehensive information that simultaneously characterizes both pulmonary regional ventilation and regional blood flow.

Действительно, при максимально глубоком вдохе происходит полное раскрытие капиллярного русла легкого. По мере выдоха объем легкого уменьшается за счет эластичных свойств легочной ткани, при этом сосудистое русло закрывается. Учитывая этот факт, во время глубокого вдоха регистрируют максимальную напряженность электромагнитного поля в проекции легких. Нами установлено, что указанный показатель одновременно характеризует и легочную вентиляцию, и легочной кровоток. Indeed, with the deepest possible inspiration, the capillary bed of the lung opens completely. As you exhale, the lung volume decreases due to the elastic properties of the lung tissue, while the vascular bed closes. Given this fact, during a deep breath, the maximum electromagnetic field intensity in the projection of the lungs is recorded. We found that this indicator simultaneously characterizes both pulmonary ventilation and pulmonary blood flow.

Способ поясняется конкретным клиническим примером его осуществления. The method is illustrated by a specific clinical example of its implementation.

Больной М., поступил 08.02.95 в отдел торакальной хирургии с диагнозом: множественные туберкуломы правого легкого в фазе уплотнения, хронический бронхит в стадии ремиссии, хронический гастродуаденит. Из анамнеза: туберкулез правого легкого выявлен при флюорографическом обследовании в конце 1994 года. Лечился в ПТД без клинического и рентеноглогического эффекта. Patient M., was admitted 02/08/95 to the department of thoracic surgery with a diagnosis of multiple tuberculomas of the right lung in the compaction phase, chronic bronchitis in remission, chronic gastroduodenitis. From the anamnesis: tuberculosis of the right lung was revealed during fluorographic examination at the end of 1994. He was treated in a PDD without a clinical and radiological effect.

Состояние при поступлении удовлетворительное, жалоб на общее самочувствие нет. При аускультации дыхание ослаблено. Тоны сердца ритмичные, 68 сердечных сокращений в минуту, границы сердца в пределах нормы, печень и селезенка не пальпируются. Анализ крови без патологии. The condition at admission is satisfactory, there are no complaints about the general state of health. During auscultation, breathing is weakened. Heart sounds are rhythmic, 68 heartbeats per minute, heart borders within normal limits, the liver and spleen are not palpable. A blood test without pathology.

При рентгенологическом обследовании справа субплеврально в 6 выявлена фокусная тень до 1,5 см в диаметре с четкими контурами и очаговая тень размером менее 1 см с четкими контурами на фоне обогащенного легочного рисунка. В 1 обнаружена очаговая тень до 1 см в диаметре. Левое легкое без особенностей. An X-ray examination on the right subpleural at 6 revealed a focal shadow of up to 1.5 cm in diameter with clear contours and a focal shadow of less than 1 cm in size with clear contours on the background of an enriched pulmonary pattern. In 1, a focal shadow up to 1 cm in diameter was detected. Left lung without features.

Данные радиоизотопного исследования: нарушение микроциркуляции выявлены в верхних отделах правого легкого, объем микроциркуляции справа составил 39%, слева - 61%. Data from a radioisotope study: microcirculation disorders were detected in the upper parts of the right lung, the volume of microcirculation on the right was 39%, on the left - 61%.

Больному проведено исследование регионарной вентиляции и кровотока по предложенному способу. Для этого его расположили в положение полулежа в кресле, в спинку которого вмонтирован генератор электромагнитного поля с указанными выше параметрами. Напряженность поля в течение резервного вдоха измеряли 128 датчиками, расположенными симметрично над левым и правым легкими на расстоянии 23 см от поверхности грудной клетки. Измерение проводили при отношении сигнал/шум 12 дБ. The patient underwent a study of regional ventilation and blood flow according to the proposed method. To do this, he was placed in a reclining position in a chair in the back of which an electromagnetic field generator with the above parameters is mounted. Field strength during the backup inspiration was measured by 128 sensors located symmetrically above the left and right lungs at a distance of 23 cm from the surface of the chest. The measurement was carried out at a signal to noise ratio of 12 dB.

В результате расчета величины A усредненные значения напряженности электромагнитного поля по зонам легких справа составили: в верхних отделах (от ключицы до второго ребра) - 6 мкВ/м, в средних отделах (между вторым и шестым ребрами) - 20 мкВ/м и в нижних отделах (от шестого ребра до края реберной дуги) - 20 мкВ/м. В тех же зонах слева получены следующие показатели: в верхних отделах - 10 мкВ/м, в средних отделах - 20 мкВ/м, в нижних отделах - 20 мкВ/м. Принимая за 100% большую величину показателя симметричных зон правого и левого легкого и сравнивая их между собой, выявляем, что в верхней зоне правого легкого показатель снижен на 40%, а в других зонах нет разницы между величинами показателей. As a result of calculating the value of A, the average values of the electromagnetic field strength in the zones of the lungs on the right were: 6 μV / m in the upper sections (from the clavicle to the second rib), 20 μV / m in the middle sections (between the second and sixth ribs) and in the lower departments (from the sixth rib to the edge of the costal arch) - 20 μV / m. In the same areas on the left, the following indicators were obtained: in the upper sections - 10 μV / m, in the middle sections - 20 μV / m, in the lower sections - 20 μV / m. Taking for 100% a large value of the indicator of the symmetric zones of the right and left lung and comparing them with each other, we find that in the upper zone of the right lung the indicator is reduced by 40%, and in other zones there is no difference between the values of the indicators.

Результаты проведенных обследований и расчет показывают, что в верхнем отделе правого легкого снижены регионарные вентиляция и кровоток. Показатели кровотока и вентиляции в средних и нижних отделах обоих легких в пределах нормальных значений. The results of the examinations and the calculation show that in the upper part of the right lung, regional ventilation and blood flow are reduced. Blood flow and ventilation in the middle and lower parts of both lungs are within normal values.

Полученные данные полностью коррелируют с данными радиоизотопного исследования. The data obtained completely correlate with the data of the radioisotope study.

Claims (1)

Способ оценки регионарной вентиляции и кровотока легких, включающий количественное определение вентиляции и кровотока по зонам обоих легких, отличающийся тем, что пациента располагают в электромагнитном поле мощностью 100 - 500 мВт и частотой 5 - 30 МГц, во время резервного вдоха постоянно измеряют напряженность поля в проекции легких, выделяя по три зоны с каждой стороны, располагающиеся от ключицы до второго ребра, между вторым и шестым ребрами и от шестого ребра до края реберной дуги, при этом в каждой зоне измерение ведут не менее чем в 10 точках, равномерно распределяя их по исследуемой области, усредняют измеренные показатели напряженности электромагнитного поля по указанным зонам и вычисляют по ним показатель A, сравнивают величины показателя A симметричных регионов правого и левого легких между собой и при разнице между ними до 15% по отношению к региону с большей величиной A устанавливают нормальные регионарные вентиляцию и кровоток в зонах, а при разнице свыше 15% - сниженные регионарные вентиляцию и кровоток, пропорциональные величине разницы. A method for assessing regional ventilation and pulmonary blood flow, including the quantitative determination of ventilation and blood flow in the zones of both lungs, characterized in that the patient is placed in an electromagnetic field with a power of 100-500 mW and a frequency of 5-30 MHz, during a backup inspiration, the field strength in the projection is constantly measured lungs, highlighting three zones on each side, located from the clavicle to the second rib, between the second and sixth ribs and from the sixth rib to the edge of the costal arch, while at least 10 points are measured in each zone kach, evenly distributing them over the studied area, average the measured indicators of the electromagnetic field intensity over the indicated zones and calculate the indicator A from them, compare the values of the indicator A of the symmetric regions of the right and left lungs with each other and with a difference between them of up to 15% with respect to the region with with a larger value of A, normal regional ventilation and blood flow in the zones are established, and with a difference of more than 15%, reduced regional ventilation and blood flow proportional to the difference.