RU2487662C2 - METHOD OF DIAGNOSING RESPIRATORY FUNCTION BY MEANS OF IMPEDANCE SPIROGRAPHY AND COMPUTER APPLIANCE "BIA-lab Spiro" FOR ITS REALISATION - Google Patents

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention relates to medicine and medical equipment. Bipolar method of poly-frequency impedancemetry . Module value of impedance (Z) and phase angle (φ) at frequencies 20, 98, 1000, 5000, 10000, and 20000 Hz of alternating electric current of low power during inhalation of 0.9% of sodium chloride solution. In the process of measurement the first electrode is installed into mouthpiece of ultrasound nebuliser, the second is placed on chest skin or in the region of examination, or joining electrodes, installed on symmetrical sections of chest. If deviations of Z and/or φ values are less than 5 or more than 95 percentiles from the normal values, impairment of respiratory function is diagnosed. To carry out diagnostics computer appliance, which contains measurement unit, mouthpiece, nebuliser inhalator, as well as electrodes, one of which is installed on patient's chest, the other is installed in mouthpiece of ultrasound nebuliser inhalator.

EFFECT: invention makes it possible to increase reliability of respiratory function diagnostics.

2 cl, 2 dwg, 18 tbl, 3 ex

Description

Translated fromRussian

Изобретение относится к медицине, а именно к пульмонологии и предназначено для повышения точности диагностики функции внешнего дыхания.The invention relates to medicine, namely to pulmonology and is intended to improve the accuracy of diagnosis of the function of external respiration.

Наиболее близким аналогом для предлагаемого способа является метод спирографии, основанный на измерении объемных во времени и расчете скоростных показателей функции легких и дыхательных путей (Смирнов И.В. Функциональная диагностика. ЭКГ, реография, спирография / И.В.Смирнов, A.M.Старшов. - М.: Эксмо, 2008. - С.83-130). Метод спирографии выполняется путем регистрации скоростных показателей вдыхаемого и выдыхаемого воздуха и оценки времени фазы дыхания. Метод основан на применении турбины в качестве регистрирующего устройства, вращение которой регистрируется электромагнитным методом, а также воздуховода, в котором расположена турбина, и персонального компьютера, оснащенного соответствующим программным обеспечением.The closest analogue to the proposed method is the method of spirography, based on the measurement of volumetric in time and the calculation of speed indicators of lung and respiratory tract function (Smirnov I.V. Functional diagnostics. ECG, rheography, spirography / I.V.Smirnov, AMStarshov. - M .: Eksmo, 2008 .-- P.83-130). The method of spirography is performed by recording the speed indicators of the inhaled and exhaled air and estimates the time of the breathing phase. The method is based on the use of a turbine as a recording device, the rotation of which is detected by the electromagnetic method, as well as the duct in which the turbine is located, and a personal computer equipped with appropriate software.

Недостатки способа-прототипа: существующий метод спирографии недостаточно информативный: предназначен для исследования скоростных и объемных показателей функции внешнего дыхания, что требует выполнения трех дыхательных маневров: максимального вдоха и выдоха для регистрации жизненной емкости легких (ЖЕЛ), теста форсированного выдоха после максимального вдоха - для регистрации кривой поток-объем и определения форсированной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ), а также теста минутной вентиляции легких. Выполнение названных тестов предъявляет повышенные требования к резервным возможностям аппарата дыхания больного человека, затруднительно у тяжелых больных, стариков и детей, что ограничивает область применения метода.The disadvantages of the prototype method: the existing spirography method is not sufficiently informative: it is designed to study the speed and volume indicators of the function of external respiration, which requires three breathing maneuvers: maximum inspiration and expiration to register vital capacity of the lungs (VC), forced expiration test after maximum inspiration - for recording the flow-volume curve and determining the forced vital capacity of the lungs (FVC), as well as the minute ventilation test. The implementation of these tests makes increased demands on the reserve capabilities of the respiratory apparatus of a sick person, it is difficult in severe patients, the elderly and children, which limits the scope of the method.

Наиболее близким аналогом для предлагаемого устройства является спирометр портативный цифровой «Минитест» (Смирнов И.В. Функциональная диагностика. ЭКГ, реография, спирография / И.В.Смирнов, A.M.Старшов. - М.: Эксмо, 2008. - С.113-114). Спирометр портативный цифровой «Минитест» состоит из блока измерительного, блока питания, мундштука. Диапазон измеряемых объемов 1,0-9,9 л. Погрешность измерений в диапазоне 1,0-4,0 л - 0,2 л, в диапазоне 4,0-9,9 л - 5,0%. Питание прибора осуществляется от выносного блока питания или от батареи «Крона», напряжением 8-9 В. Как и другие спирографы, «Минитест» оснащен преобразователем потока воздуха в электрический сигнал. Спирограф предназначен для определения дыхательных объемов путем регистрации электрического сигнала, величина которого зависит от времени движения воздуха в преобразователе, т.е. регистрируется время движения воздуха в трубке определенного диаметра и рассчитываются объем и скорость движения воздуха. Расчет форсированной жизненной емкости легких и объема форсированного выдоха за 1 секунду осуществляется программным методом.The closest analogue to the proposed device is a portable digital spirometer "Minitest" (Smirnov I.V. Functional diagnostics. ECG, rheography, spirography / I.V. Smirnov, AMStarshov. - M .: Eksmo, 2008. - P.113- 114). Portable digital spirometer “Minitest” consists of a measuring unit, a power unit, a mouthpiece. The range of measured volumes is 1.0-9.9 liters. The measurement error in the range of 1.0-4.0 l - 0.2 l, in the range of 4.0-9.9 l - 5.0%. The device is powered from an external power supply unit or from a Krona battery with a voltage of 8-9 V. Like other spirographs, the Minitest is equipped with a converter for air flow into an electric signal. The spirograph is designed to determine tidal volumes by recording an electrical signal, the magnitude of which depends on the time of air movement in the transducer, i.e. the time of air movement in a tube of a certain diameter is recorded and the volume and speed of air movement are calculated. The calculation of the forced vital capacity of the lungs and the forced expiratory volume in 1 second is carried out by the software method.

Недостатки устройства-прототипа: существующий спирограф не позволяет регистрировать изменения, связанные с состоянием микроциркуляции легких, альвеолярно-капиллярной мембраны и оценка нарушения бронхиальной проходимости осуществляется косвенным путем по результатам изменения объема выдыхаемого воздуха. Эти особенности являются причиной недостаточной точности исследования функции внешнего дыхания.The disadvantages of the prototype device: the existing spirograph does not allow you to register changes associated with the state of microcirculation of the lungs, alveolar-capillary membrane and the assessment of bronchial obstruction is carried out indirectly by the results of changes in the volume of exhaled air. These features are the reason for the insufficient accuracy of the study of the function of external respiration.

Изобретение направлено на решение задачи: повышение информативности точности диагностики и расширение области применения способа, а также применение программно-аппаратного комплекса для измерения электрического импеданса дыхательных путей, патенхимы легких и грудной клетки и оценки функции внешнего дыхания.The invention is aimed at solving the problem: increasing the information content of diagnostic accuracy and expanding the scope of the method, as well as the use of a hardware-software complex for measuring the electrical impedance of the respiratory tract, lung and chest pathways and evaluating the function of external respiration.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в 1-м пункте формулы изобретения, таких как способ диагностики функции внешнего дыхания с помощью электроимпедансной спирографии, в котором используют биполярный метод поличастотной импедансометрии с определением модульного значения импеданса (|Z|) и фазового угла (φ) на частотах 20, 98, 1000, 5000, 10000, и 20000 Гц переменного электрического тока малой мощности во время ингаляции 0,9% раствора хлорида натрия с помощью программно-аппаратного комплекса «БИА-лаб Спиро», первый электрод устанавливают в мундштук ультразвукового небулайзера, второй располагается на коже грудной клетки либо в регионе исследования, либо объединяя электроды, установленные на симметричных участках грудной клетки, например, по средним подмышечным линиям на уровне VI межреберья, проводят измерение, и при отклонении модульного значения импеданса (|Z|) и/или фазового угла (φ) менее 5 или более 95 персентилей от нормальных значений диагностируют нарушение функции внешнего дыхания.The problem is solved using the signs specified in the 1st paragraph of the claims, such as a method for diagnosing the function of external respiration using electro-impedance spirography, which uses the bipolar method of polyfrequency impedance measurement with determination of the modular value of the impedance (| Z |) and phase angle (φ ) at frequencies of 20, 98, 1000, 5000, 10000, and 20,000 Hz of an alternating electric current of low power during inhalation of a 0.9% sodium chloride solution using the BIA-Lab Spiro hardware-software complex, the first electrode was installed they are inserted into the mouthpiece of an ultrasonic nebulizer, the second is located on the skin of the chest either in the region of study, or by combining electrodes installed on symmetrical sections of the chest, for example, along the middle axillary lines at level VI of the intercostal space, a measurement is made, and if the modulus of the impedance is deviated (| Z |) and / or phase angle (φ) of less than 5 or more than 95 percentiles of normal values diagnose a violation of the function of external respiration.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных во 2-м пункте формулы изобретения, таких как программно-аппаратный комплекс для диагностики функции внешнего дыхания, характеризующийся тем, что содержит измерительный блок, включающий ноутбук и электроды, один из которых расположен на груди пациента, а другой - в мундштуке, который подключен к ультразвуковому небулайзерному ингалятору.The problem is solved using the signs indicated in the 2nd paragraph of the claims, such as a hardware-software complex for diagnosing the function of external respiration, characterized in that it contains a measuring unit including a laptop and electrodes, one of which is located on the patient’s chest, and the other is in the mouthpiece, which is connected to an ultrasonic nebulizer inhaler.

Вышеперечисленная совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат: увеличение информативности способа и повышение точности диагностики.The above set of essential features allows to obtain the following technical result: an increase in the information content of the method and an increase in the accuracy of diagnosis.

Программно-аппаратный комплекс, названный авторами «БИА-лаб Спиро», для реализации предложенного способа диагностики изображен на схемах, где на фиг.1 дана его общая блок-схема, на фиг.2 - схема измерительного блока.The hardware-software complex, named by the authors of “BIA-lab Spiro”, for implementing the proposed diagnostic method is shown in the diagrams, where in Fig. 1 its general block diagram is given, in Fig. 2 is a diagram of the measuring unit.

Программно-аппаратный комплекс «БИА-лаб Спиро» состоит (фиг.1) из измерительного блока, в качестве которого используется ноутбук 1, электродов 2 и 3, один из которых расположен на грудной клетке пациента 4, а другой - в мундштуке 5, соединенном с ультразвуковым небулайзерным ингалятором 6.The hardware and software complex “BIA-lab Spiro” consists (Fig. 1) of a measuring unit, which is used as a laptop 1, electrodes 2 and 3, one of which is located on the chest of the patient 4, and the other in the mouthpiece 5 connected with ultrasonic nebulizer inhaler 6.

Схема измерительного блока показана на фиг.2, где поз.7 - аккумулятор, поз.8 - оригинальная программа для ЭВМ «БИА-лаб», Свидетельство на пр. ЭВМ №2011611135 Роспатента, поз.9 - поличастотный генератор, поз.10 - регистратор электрического сигнала и поз.11 - мост Уитстона.The measuring unit diagram is shown in figure 2, where pos. 7 is the battery, pos. 8 is the original program for the BIA-lab computer, Certificate on computer avenue No. 2011611135 of Rospatent, pos. 9 is a multi-frequency generator, pos. 10 - electrical signal recorder and pos.11 - Wheatstone bridge.

Программно-аппаратный комплекс «БИА-лаб Спиро» работает следующим образом (фиг.1).The hardware-software complex "BIA-lab Spiro" works as follows (figure 1).

Включают ноутбук 1 (фиг.1) в режиме работы от аккумулятора 7 (фиг.2) и запускают оригинальную программу «БИА-лаб» 8 (фиг.2), затем подключают генератор переменного электрического тока 9, мост Уитстона 11 и накладывают пластины первого объединенного электрода 2 на грудную клетку пациента 4 по средней подмышечной линии на уровне VI межреберья либо с какой-либо одной, либо одновременно с двух сторон. Второй объединенный электрод 3 располагается в мундштуке 5, соединенном с ингалятором 6, который предварительно заправляется 0,9% раствором хлорида натрия и используется для непрерывной ингаляции во время проведения исследования. При этом пациент осуществляет дыхание ртом через мундштук ингалятора с установленным электродом. Через 1-2 минуты от начала ингаляции 0,9% раствором хлорида натрия при непрерывном наблюдении за показателями импеданса на частоте 20000 Гц, отображаемыми на экране монитора, запускают запись измерений. В течение 18 секунд программа ЭВМ проводит поличастотное зондирование легких и дыхательных путей пациента на 20, 98, 1000, 5000, 10000 и 20000 Гц, записывая по 576000 измерений амплитуды сигнала на каждой частоте, на основе которых вычисляются анализируемые параметры (модульное значение импеданса |Z| и фазовый угол сдвига φ) на каждой из 6 частот зондирующего переменного тока. Полученные данные помещаются в 36 отдельных файлах, при этом каждой секунде проведения измерения соответствует два файла - по одному на канал, рассчитываются средние величины анализируемых параметров (медиана вариационного ряда), которые записываются в отдельный 37-й файл. Все записи полученных результатов автоматически помещаются в отдельную электронную папку, названную по фамилии пациента. Затем исследователь рассчитывает значение спирометрических показателей по формулам соответствия.Turn on the laptop 1 (figure 1) in battery mode 7 (figure 2) and run the original program "BIA-lab" 8 (figure 2), then connect the alternatingcurrent generator 9, the Wheatstonebridge 11 and lay the plates of the first the combined electrode 2 on the chest of patient 4 along the mid-axillary line at level VI of the intercostal space, either from one or both sides. The second combined electrode 3 is located in the mouthpiece 5, connected to the inhaler 6, which is pre-charged with 0.9% sodium chloride solution and is used for continuous inhalation during the study. In this case, the patient breathes through the mouth through the mouthpiece of an inhaler with an installed electrode. After 1-2 minutes from the start of inhalation with a 0.9% sodium chloride solution, continuous monitoring of the impedance at a frequency of 20,000 Hz displayed on the monitor screen starts recording measurements. Within 18 seconds, the computer program conducts polyfrequency sounding of the patient’s lungs and respiratory tract at 20, 98, 1000, 5000, 10000 and 20,000 Hz, recording 576,000 measurements of the signal amplitude at each frequency, based on which the analyzed parameters are calculated (modular impedance value | Z | and the phase shift angle φ) at each of the 6 frequencies of the probing alternating current. The obtained data is placed in 36 separate files, with each second of measurement taking two files - one per channel, the average values of the analyzed parameters (median of the variation series) are calculated, which are recorded in a separate 37th file. All records of the results are automatically placed in a separate electronic folder, named after the patient's last name. Then the researcher calculates the value of spirometric indicators according to the correspondence formulas.

Существенное, по сравнению с ранее использовавшимися методами, повышение точности измерений (до 1%) достигается тем, что в широком диапазоне частот (от 20 Гц до 20000 Гц) производят измерение не только модуля, но и фазы биоэлектрического импеданса, что позволяет разделить его омическую и емкостную составляющие, а регистрацию сигнала осуществляют в течение времени, достаточного для получения посредством аналого-цифрового преобразования массива измеренных значений, содержащего 576000 экспериментальных точек (в течение 3 секунд), статистическая обработка которых проводится с использованием компьютера, оснащенного соответствующим оригинальным программным обеспечением. Кроме этого производится поличастотное электрическое исследование не только дыхательных путей, но и грудной стенки, плевральных листков, а также паренхимы легких в области наложения пластин первого объединенного электрода, что позволяет выявлять характеристики микроциркуляции малого круга кровообращения и состояние альвеолярно-капиллярной мембраны.Significant, in comparison with previously used methods, increasing the accuracy of measurements (up to 1%) is achieved by the fact that in a wide range of frequencies (from 20 Hz to 20,000 Hz), not only the module, but also the phase of the bioelectric impedance is measured, which makes it possible to separate its ohmic and capacitive components, and the signal is recorded for a time sufficient to obtain, by analog-to-digital conversion, an array of measured values containing 576,000 experimental points (within 3 seconds), statistical whose work is carried out using a computer equipped with appropriate original software. In addition, a polyfrequency electrical study is performed not only of the respiratory tract, but also of the chest wall, pleural sheets, and lung parenchyma in the area of application of the plates of the first combined electrode, which makes it possible to identify microcirculation characteristics of the pulmonary circulation and the state of the alveolar-capillary membrane.

Ниже приведены примеры осуществления предлагаемого способа. Способ осуществляют следующим образом.The following are examples of the proposed method. The method is as follows.

Тестирование проводят утром перед завтраком или через 2 часа после еды. Первый объединенный (токовый и измерительный) электрод располагают на определенном участке кожи грудной клетки или используют одновременное расположение разделенного электрода с наложением на симметричные участки грудной клетки, например, по средней подмышечной линии на уровне VI межреберья. Второй объединенный электрод располагается в мундштуке ультразвукового небулайзера. Электроды подключают к программно-аппаратному комплексу «БИА-лаб Спиро», включают прибор в режиме посекундной визуализации результатов на частоте 20000 Гц. Начинают ингаляцию 0,9% раствором хлорида натрия, на фоне которого осуществляют запись результатов исследования на частотах 20, 98, 1000, 5000, 10000 и 20000 Гц. Общая продолжительность записи 18 секунд (программа свид. №2011611135 автоматически меняет режимы регистрации биоэлектрического импеданса на 6 частотных частотах, записывая результаты измерений по 3 секунды на каждой частоте зондирующего переменного электрического тока, что соответствует 576000 измерениям регистрируемых параметров). Результат записывается автоматически в электронную папку, названную по фамилии пациента. Общее время выполнение исследования не превышает 1 минуты.Testing is carried out in the morning before breakfast or 2 hours after a meal. The first combined (current and measuring) electrode is placed on a specific area of the skin of the chest or use the simultaneous location of a divided electrode overlaid on symmetrical sections of the chest, for example, along the mid axillary line at the level of the VI intercostal space. The second combined electrode is located in the mouthpiece of an ultrasonic nebulizer. The electrodes are connected to the BIA-lab Spiro hardware-software complex, turn on the device in the mode of per second visualization of the results at a frequency of 20,000 Hz. Inhalation begins with a 0.9% sodium chloride solution, against the background of which the results of the study are recorded at frequencies of 20, 98, 1000, 5000, 10000 and 20,000 Hz. The total recording time is 18 seconds (program certificate No. 20111611135 automatically changes the modes of recording bioelectric impedance at 6 frequency frequencies, recording the measurement results for 3 seconds at each frequency of the probing alternating electric current, which corresponds to 576000 measurements of the recorded parameters). The result is automatically recorded in an electronic folder named after the patient's last name. The total time to complete the study does not exceed 1 minute.

Нормальные параметры регионального биоэлектрического импеданса легких и дыхательных путей представлены в табл.1-6.The normal parameters of the regional bioelectric impedance of the lungs and respiratory tract are presented in Table 1-6.

Таблица 1Table 1Средние значения нормальных величин биоэлектрического импеданса легких и дыхательных путей при наложении электродов на уровне VI межреберья по средним подмышечным линиям (M±σ)Average values of normal values of bioelectrical impedance of the lungs and respiratory tract when electrodes are applied at the level of VI intercostal space along the middle axillary lines (M ± σ)№ п/пNo. p / pЧастота зондирующего переменного электрического тока (Гц)Probing AC Frequency (Hz)|Z|| Z |φφ1one20twenty73822,2±14522,6073822.2 ± 14522.60-41,2±12,11-41.2 ± 12.1122989834055,7±3888,5634055.7 ± 3888.56-30,5±7,28-30.5 ± 7.28331000100018816,8±3410,6918816.8 ± 3410.69-13,8±2,90-13.8 ± 2.904four5000500016072,6±3586,5816072.6 ± 3586.58-6,0±1,15-6.0 ± 1.15551000010,00015254,4±3837,9315254.4 ± 3837.93-6,5±1,15-6.5 ± 1.1566200002000014741,5±3848,3114741.5 ± 3848.31-6,6±0,82-6.6 ± 0.82

Таблица 2table 2Границы 5 и 95 персентилей нормальных значений биоэлектрического импеданса легких и дыхательных путей при наложении электродов на уровне VI межреберья по средним подмышечным линиямThe boundaries of the 5th and 95th percentiles of the normal values of the bioelectrical impedance of the lungs and respiratory tract when electrodes are applied at the level of the VI intercostal space along the middle axillary lines№ п/пNo. p / pЧастота зондирующего переменного электрического тока (Гц)Probing AC Frequency (Hz)|Z|| Z |φφ(5%; 95%)(5%; 95%)(5%; 95%)(5%; 95%)1one20twenty58051,8; 86644,758051.8; 86644.7-55,2; -33,7-55.2; -33.722989831685,8; 38543,531,685.8; 38543.5-38,9; -26,1-38.9; -26.1331000100015567,2; 22368,515567.2; 22368.5-16,7; -10,9-16.7; -10.94four5000500013099,6; 20056,013099.6; 20056.0-6,9; -4,7-6.9; -4.7551000010,00012219,6; 19568,612,219.6; 19568.6-7,6; -5,3-7.6; -5.366200002000011758,3; 19085,311758.3; 19085.3-7,5; -5,9-7.5; -5.9

Таблица 3Table 3Средние значения нормальных величин биоэлектрического импеданса легкого и дыхательных путей при наложении электродов на уровне VI межреберья по левой средней подмышечной линии (M±σ)Average values of normal values of the bioelectrical impedance of the lung and respiratory tract when electrodes are applied at the level of VI intercostal space along the left middle axillary line (M ± σ)№ п/пNo. p / pЧастота зондирующего переменного электрического тока (Гц)Probing AC Frequency (Hz)|Z|| Z |φφ1one20twenty83669,9±57652,8983669.9 ± 57652.89-40,2±3,68-40.2 ± 3.6822989835692,1±19465,8035,692.1 ± 19,465.80-35,3±12,73-35.3 ± 12.73331000100016599,0±2659,2916599.0 ± 2659.29-17,1±11,67-17.1 ± 11.674four5000500012745,3±107,9012745.3 ± 107.90-8,0±3,54-8.0 ± 3.54551000010,00011732,7±43,6311732.7 ± 43.63-8,5±2,97-8.5 ± 2.9766200002000010959,9±41,0710959.9 ± 41.07-7,7±1,63-7.7 ± 1.63

Таблица 4Table 4Границы 5 и 95 персентилей нормальных значений биоэлектрического импеданса легкого и дыхательных путей при наложении электродов на уровне VI межреберья по левой средней подмышечной линииThe boundaries of the 5th and 95th percentiles of the normal values of the bioelectrical impedance of the lung and respiratory tract when electrodes are applied at the level of the VI intercostal space on the left middle axillary line№ п/пNo. p / pЧастота зондирующего переменного электрического тока (Гц)Probing AC Frequency (Hz)|Z|| Z |φφ1one20twenty42903,1; 124436,642,903.1; 124,436.6-42,8; -37,6-42.8; -37.622989821927,7; 49456,521,927.7; 49456.5-44,3; -26,3-44.3; -26.3331000100014718,6; 18479,414718.6; 18479.4-25,3; -8,8-25.3; -8.84four5000500012669,0; 12821,612,669.0; 12,821.6-10,5; -5,5-10.5; -5.5551000010,00011701,9; 11763,611701.9; 11763.6-10,6; -6,4-10.6; -6.466200002000010860,2; 11059,710,860.2; 11059.7-8,9; -6.6-8.9; -6.6

Таблица 5Table 5Средние значения нормальных величин биоэлектрического импеданса легкого и дыхательных путей при наложении электродов на уровне VI межреберья по правой средней подмышечной линии (M±σ)Average values of normal values of the bioelectrical impedance of the lung and respiratory tract when electrodes are applied at the level of the VI intercostal space on the right middle axillary line (M ± σ)№ п/пNo. p / pЧастота зондирующего переменного электрического тока (Гц)Probing AC Frequency (Hz)|Z|| Z |φφ1one20twenty91611,2±53460,6091611.2 ± 53460.60-40,4±15,12-40.4 ± 15.1222989840704,4±20713,0440704.4 ± 20713.04-38,6±15,06-38.6 ± 15.06331000100016785,4±5209,2516785.4 ± 5209.25-21,6±16,58-21.6 ± 16.584four5000500013120,2±6361,0113120.2 ± 6361.01-9,3±6,32-9.3 ± 6.32551000010,00012096,7±6737,5012096.7 ± 6737.50-10,7±7,69-10.7 ± 7.6966200002000011451,8±6961,6011451.8 ± 6961.60-9,2±4,64-9.2 ± 4.64

Таблица 6Table 6Границы 5 и 95 персентилей нормальных значений биоэлектрического импеданса легкого и дыхательных путей при наложении электродов на уровне VI межреберья по правой средней подмышечной линииThe boundaries of the 5th and 95th percentiles of the normal values of the bioelectrical impedance of the lung and respiratory tract when electrodes are applied at the level of the VI intercostal space on the right middle axillary line№ п/пNo. p / pЧастота зондирующего переменного электрического тока (Гц)Probing AC Frequency (Hz)|Z|| Z |φφ1one20twenty40807,1; 147381,740,807.1; 147,381.7-56,3; -26,2-56.3; -26.222989821394,8; 62581,521,394.8; 62581.5-55,7; -27,2-55.7; -27.2331000100012055,3; 22368,512055.3; 22368.5-40,7; -10,9-40.7; -10.94four500050008467,1; 20368,58467.1; 20368.5-16,5; -4,7-16.5; -4.7551000010,0006484,1; 19568,66484.1; 19568.6-19,5; -5,3-19.5; -5.36620000200005453,0; 19085,35,453.0; 19085.3-14,5; -5,9-14.5; -5.9

Диагностика нарушений функции внешнего дыхания осуществляется при отклонении измеренных параметров менее 5 или более 95 персентилей. Увеличение |Z| установлено у больных бронхообструктивными заболеваниями. Воспаление легочной ткани вызывает снижение модуля угла фазового сдвига зондирующего переменного электрического тока на стороне поражения. Примеры апробации предлагаемого способа диагностики.Diagnosis of disturbances in the function of external respiration is carried out when the deviation of the measured parameters is less than 5 or more than 95 percentiles. Increase | Z | established in patients with bronchial obstructive diseases. Inflammation of the lung tissue causes a decrease in the modulus of the angle of phase shift of the probing alternating electric current on the affected side. Examples of testing the proposed diagnostic method.

Пример 1.Example 1

Пациент Я., 22 лет, практически здоров. Показатели спирограммы:Patient I., 22 years old, practically healthy. Spirogram indicators:

Таблица 7Table 7Показатель ФВДFVD indicatorЗначение (%)Value (%)Показатель ФВДFVD indicatorЗначение (%)Value (%)ЖЕЛJELL8989ПОСPic8787ФЖЕЛFZHEL9898МОС₂₅MOS₂₅8989ОФВ₁FEV₁9191МОС₅₀MOS₅₀8484ОФВ₁/ЖЕЛFEV₁ / ZHEL8282МОС₇₅MOS₇₅7575ОФВ₁/ФЖЕЛFEV₁ / FVC80,580.5МВЛMVL9696СОС_25-75SOS_25-757878  

При измерении параметров биоэлектрического импеданса легких и дыхательных путей получены следующие значения:When measuring the parameters of the bioelectric impedance of the lungs and respiratory tract, the following values were obtained:

1. Симметричное расположение 2-го электрода по средним подмышечным линиям на уровне VI межреберья (1-й электрод расположен в мундштуке ингалятора).1. Symmetrical arrangement of the 2nd electrode along the mid axillary lines at the level of the VI intercostal space (the 1st electrode is located in the mouthpiece of the inhaler).

Таблица 8Table 8№ п/пNo. p / pЧастота зондирующего переменного электрического тока (Гц)Probing AC Frequency (Hz)|Z|| Z |φφ1one20twenty58051,858051.8-33,7-33.722989831658,831658.8-26,5-26.5331000100018514,818514.8-13,8-13.84four5000500015062,215062,2-6,9-6.9551000010,00013974,913974.9-7,6-7.666200002000013381,013381.0-7,5-7.5

2. Расположение 2-го электрода по средней подмышечной линии слева на уровне VI межреберья (1-й электрод расположен в мундштуке ингалятора).2. The location of the 2nd electrode in the middle axillary line on the left at the level of the VI intercostal space (the 1st electrode is located in the mouthpiece of the inhaler).

Таблица 9Table 9№ п/пNo. p / pЧастота зондирующего переменного электрического тока (Гц)Probing AC Frequency (Hz)|Z|| Z |φφ1one20twenty42903,142903.1-37,6-37.622989821927,721927.7-26,3-26.3331000100014718,614718.6-8,8-8.84four5000500012821,612,821.6-5,5-5.5551000010,00011763,611763.6-6,4-6.466200002000010860,210,860.2-6,6-6.6

3. Расположение 2-го электрода по средней подмышечной линии слева на уровне VI межреберья (1-й электрод расположен в мундштуке ингалятора).3. The location of the 2nd electrode in the middle axillary line on the left at the level of the VI intercostal space (the 1st electrode is located in the mouthpiece of the inhaler).

Таблица 10Table 10№ п/пNo. p / pЧастота зондирующего переменного электрического тока (Гц)Probing AC Frequency (Hz)|Z|| Z |φφ1one20twenty40807,140807.1-26,2-26.222989821394,821394.8-27,2-27.2331000100012055,312055.3-13,2-13.24four5000500010524,910524.9-6,7-6.7551000010,00010237,310237.3-7,3-7.36620000200009817,29817.2-7,2-7.2

Представленный пример демонстрирует основные характеристики биоэлектрического импеданса легких и дыхательных путей у практически здорового молодого человека, имеющего нормальные величины спирографических показателей.The presented example demonstrates the main characteristics of the bioelectrical impedance of the lungs and respiratory tract in an almost healthy young man with normal spirographic values.

Пример 2.Example 2

Пациент К., 20 лет. Диагноз: Бронхиальная астма, легкое неконтролируемое течение заболевания. ДН I ст. Показатели спирограммы:Patient K., 20 years old. Diagnosis: Bronchial asthma, mild uncontrolled course of the disease. DN I Art. Spirogram indicators:

Таблица 11Table 11Показатель ФВДFVD indicatorЗначение (%)Value (%)Показатель ФВДFVD indicatorЗначение (%)Value (%)ЖЕЛJELL8686ПОСPic8282ФЖЕЛFZHEL8181МОС₂₅MOS₂₅8585ОФВ₁FEV₁7777МОС₅₀MOS₅₀7878ОФВ₁/ЖЕЛFEV₁ / ZHEL8989МОС₇₅MOS₇₅6969ОФВ₁/ФЖЕЛFEV₁ / FVC8888МВЛMVL8383СОС_25-75SOS_25-756767  

При измерении параметров биоэлектрического импеданса легких и дыхательных путей получены следующие значения:When measuring the parameters of the bioelectric impedance of the lungs and respiratory tract, the following values were obtained:

1. Симметричное расположение 2-го электрода по средним подмышечным линиям на уровне VI межреберья (1-й электрод расположен в мундштуке ингалятора).1. Symmetrical arrangement of the 2nd electrode along the mid axillary lines at the level of the VI intercostal space (the 1st electrode is located in the mouthpiece of the inhaler).

Таблица 12Table 12№ п/пNo. p / pЧастота зондирующего переменного электрического тока (Гц)Probing AC Frequency (Hz)|Z|| Z |φφ1one20twenty64184,664184.6-33,1-33.122989841268,041268,0-19,6-19.6331000100029197,729197.7-7,7-7.74four5000500025426,225426,2-5,0-5.0551000010,00024838,024838.0-6,2-6.266200002000022259,722259.7-8,2-8.2

2. Расположение 2-го электрода по средней подмышечной линии слева на уровне VI межреберья (1-й электрод расположен в мундштуке ингалятора).2. The location of the 2nd electrode in the middle axillary line on the left at the level of the VI intercostal space (the 1st electrode is located in the mouthpiece of the inhaler).

Таблица 13Table 13№ п/пNo. p / pЧастота зондирующего переменного электрического тока (Гц)Probing AC Frequency (Hz)|Z|| Z |φφ1one20twenty86547,486,547.4-36,8-36.822989845262,045,262.0-26,6-26.6331000100030577,330577.3-9,2-9.24four5000500026384,926384.9-5,3-5.3551000010,00026931,926931.9-6,5-6.566200002000025306,125306.1-8,5-8.53. Расположение 2-го электрода по средней подмышечной линии справа на уровне VI межреберья (1-й электрод расположен в мундштуке ингалятора).3. The location of the 2nd electrode in the middle axillary line on the right at the level of the VI intercostal space (the 1st electrode is located in the mouthpiece of the inhaler).

Таблица 14Table 14№ п/пNo. p / pЧастота зондирующего переменного электрического тока (Гц)Probing AC Frequency (Hz)|Z|| Z |φφ1one20twenty116983,6116983.6-43,5-43.522989856992,056992.0-31,0-31.0331000100032794,332794.3-13,2-13.24four5000500028265,928265.9-6,3-6.3551000010,00028522,928522.9-7,1-7.166200002000026383,726383.7-9,4-9.4

Представленный пример демонстрирует основные характеристики биоэлектрического импеданса легких и дыхательных путей у больного легким течением бронхиальной астмы, имеющего умеренное снижение вентиляционных показателей по обструктивному типу.The presented example demonstrates the main characteristics of the bioelectric impedance of the lungs and respiratory tract in a patient with mild bronchial asthma, which has a moderate decrease in obstructive ventilation parameters.

Пример 3.Example 3

Пациентка К., 29 лет. Диагноз: Пневмония, очаговая, в нижних долях справа и слева, не тяжелое течение. ОДН. Показатели спирограммы:Patient K., 29 years old. Diagnosis: Pneumonia, focal, in the lower lobes on the right and left, not a severe course. ONE. Spirogram indicators:

Таблица 15Table 15Показатель ФВДFVD indicatorЗначение (%)Value (%)Показатель ФВДFVD indicatorЗначение (%)Value (%)ЖЕЛJELL7878ПОСPic7676ФЖЕЛFZHEL7171МОС₂₅MOS₂₅8181ОФВ₁FEV₁6565МОС₅₀MOS₅₀7575ОФВ₁/ЖЕЛFEV₁ / ZHEL9191МОС₇₅MOS₇₅5454ОФВ₁/ФЖЕЛFEV₁ / FVC8989МВЛMVL7171СОС_25-75SOS_25-756969  

При измерении параметров биоэлектрического импеданса легких и дыхательных путей получены следующие значения:When measuring the parameters of the bioelectric impedance of the lungs and respiratory tract, the following values were obtained:

4. Симметричное расположение 2-го электрода по средним подмышечным линиям на уровне VI межреберья (1-й электрод расположен в мундштуке ингалятора).4. The symmetric location of the 2nd electrode along the mid axillary lines at the level of the VI intercostal space (the 1st electrode is located in the mouthpiece of the inhaler).

Таблица 16Table 16№ п/пNo. p / pЧастота зондирующего переменного электрического тока (Гц)Probing AC Frequency (Hz)|Z|| Z |φφ1one20twenty92564,192564,1-18,5-18.522989861599,761599.7-15,7-15.7331000100040299,540299.5-13,4-13.44four5000500032745,732,745.7-9,1-9.1551000010,00032311,532311.5-11,4-11.466200002000030072,430072,4-14,3-14.3

5. Расположение 2-го электрода по средней подмышечной линии слева на уровне VI межреберья (1-й электрод расположен в мундштуке ингалятора).5. The location of the 2nd electrode in the middle axillary line on the left at the level of the VI intercostal space (the 1st electrode is located in the mouthpiece of the inhaler).

Таблица 17Table 17№ п/пNo. p / pЧастота зондирующего переменного электрического тока (Гц)Probing AC Frequency (Hz)|Z|| Z |φφ1one20twenty77410,177410.1-7,6-7.622989859998,059998.0-17,8-17.8331000100039616,839616.8-12,8-12.84four5000500033411,733411.7-8,7-8.7551000010,00033291,433,291.4-11,6-11.666200002000024009,124009.1-12,5-12.5

6. Расположение 2-го электрода по средней подмышечной линии справа на уровне VI межреберья (1-й электрод расположен в мундштуке ингалятора).6. The location of the 2nd electrode in the middle axillary line on the right at the level of the VI intercostal space (the 1st electrode is located in the mouthpiece of the inhaler).

Таблица 18Table 18№ п/пNo. p / pЧастота зондирующего переменного электрического тока (Гц)Probing AC Frequency (Hz)|Z|| Z |φφ1one20twenty91263,591263.5-6,2-6.222989866967,566967.5-20,4-20.4331000100039934,339934.3-16,9-16.94four5000500029676,429676.4-10,1-10.1551000010,00028289,228289.2-11,5-11.566200002000025739,625,739.6-13,3-13.3

Представленный пример демонстрирует основные характеристики биоэлектрического импеданса легких и дыхательных путей у больной очаговой двухсторонней нижнедолевой пневмонией, имеющей умеренное снижение вентиляционных показателей по смешанному типу. Выявлено увеличение модуля импеданса и уменьшение угла фазового сдвига на частотах зондирующего переменного электрического тока 20, 98 и 1000 Гц.The presented example demonstrates the main characteristics of the bioelectric impedance of the lungs and respiratory tract in a patient with focal bilateral bilateral lower lobar pneumonia, which has a moderate decrease in ventilation indicators of a mixed type. An increase in the impedance modulus and a decrease in the phase shift angle were detected at the frequencies of the probing alternating electric current of 20, 98, and 1000 Hz.

Предлагаемый способ отличается от известного следующими особенностями. В предлагаемом способе используется определение биоэлектрического импеданса легочной ткани и дыхательных путей, имеется возможность оценить как общий импеданс органов дыхания, так и региональные изменения, осуществляется исследование в режиме поличастотного анализа, что позволяет оценить компоненты кровотока, альвеолярно-капиллярного барьера и различного калибра дыхательных путей.The proposed method differs from the known following features. The proposed method uses the determination of the bioelectric impedance of the lung tissue and respiratory tract, it is possible to assess both the total impedance of the respiratory system and regional changes, the study is carried out in the mode of polyfrequency analysis, which allows to evaluate the components of the blood flow, alveolar-capillary barrier and various caliber airways.

Данное описание и примеры рассматриваются как материал, иллюстрирующий изобретение, сущность которого и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле изобретения, совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.This description and examples are considered as material illustrating the invention, the essence of which and the scope of patent claims are defined in the following claims, a combination of essential features and their equivalents.

Claims (2)

Translated fromRussian

1. Способ диагностики функции внешнего дыхания с помощью электроимпедансной спирографии, отличающийся тем, что используют биполярный метод поличастотной импедансометрии с определением модульного значения импеданса (Z) и фазового угла (φ) на частотах 20, 98, 1000, 5000, 10000 и 20000 Гц переменного электрического тока малой мощности во время ингаляции 0,9%-ного раствора хлорида натрия, первый электрод устанавливают в мундштук ультразвукового небулайзера, второй располагается на коже грудной клетки, либо в регионе исследования, либо объединяя электроды, установленные на симметричных участках грудной клетки, например по средним подмышечным линиям на уровне VI межреберья, проводят измерение и при отклонении модульного значения импеданса (Z) и/или фазового угла (φ) менее 5 или более 95 персентилей от нормальных значений диагностируют нарушение функции внешнего дыхания.1. A method for diagnosing the function of external respiration using electro-impedance spirography, characterized in that the bipolar method of multifrequency impedance measurement is used with determining the modular value of the impedance (Z) and phase angle (φ) at frequencies of 20, 98, 1000, 5000, 10000, 20,000 and 20,000 Hz low-current electric current during inhalation of a 0.9% sodium chloride solution, the first electrode is installed in the mouthpiece of an ultrasonic nebulizer, the second is located on the skin of the chest, either in the region of study or by combining the electrodes, installed on symmetrical sections of the chest, for example along the middle axillary lines at level VI of the intercostal space, they measure and if the modulus of the impedance (Z) and / or phase angle (φ) deviates from less than 5 or more than 95 percentiles from normal values, they diagnose a violation of the function of external respiration .2. Программно-аппаратный комплекс для электроимпедансной спирометрии, содержащий измерительный блок и мундштук, отличающийся тем, что включает нейбулайзерный ингалятор, а также электроды, один из которых устанавливается на грудной клетке пациента, а другой - в мундштуке ультразвукового небулайзерного ингалятора.2. A hardware-software complex for electrical impedance spirometry containing a measuring unit and a mouthpiece, characterized in that it includes a nebulizer inhaler, as well as electrodes, one of which is installed on the patient’s chest and the other in the mouthpiece of an ultrasonic nebulizer inhaler.

Images