Устройство для оптимизации газообмена при дыхании гипоксическим воздухом
Оптимизацию газообмена при дыхании гипоксическим воздухом, генерируемым гипоксикатором, заключающуюся в поддержании концентрации углекислого газа в альвеолярном воздухе на близком к физиологическому уровне, осуществляют возвратным дыханием через дополнительное мертвое пространство, встраиваемое в дыхательный контур гипоксикатора между маской и клапанным тройником.
Оптимальный объем дополнительного мертвого пространства в пределах 75, 100, 125 или 150 мл определяют по величине легочной вентиляции и концентрации углекислого газа в последней порции выдыхаемого альвеолярного воздуха. Необходимый объем дополнительного мертвого пространства устанавливают сменой цилиндра емкости дополнительного мертвого пространства при неизменных ее крышках.
Нормализация концентрации углекислого газа в альвеолярном воздухе обеспечивает нормальный переход кислорода от оксигемоглобина в ткани, что улучшает переносимость гипоксии и позволяет достигать потенциально возможный ее терапевтический или тренировочный эффект.
Предлагаемое изобретение относится к способам и устройствам создания гипоксически-гиперкапнического состава вдыхаемого воздуха возвратным дыханием через дополнительное мертвое пространство с целью лечения больных хроническими обструктивными болезнями легких и тренировки различных контингентов здоровых людей. Известно большое количество подобных устройств (Закощиков К.Ф., Катин С.О., 2005 г.). Одним из таких устройств является дыхательный тренажер ТДИ-01 (Тренажер Фролова). Такие устройства применяются автономно в нормоксических условиях и имеют ограниченные возможности создания терапевтических величин гипоксии и гиперкапнии.
Отличительной особенностью предлагаемого изобретения является применение по новому назначению дополнительного дыхательного мертвого пространства в дыхательном контуре гипоксикаторов генераторного типа «Эверест-1», « Био-Нова» и др. Емкость дополнительного мертвого пространства врезается в дыхательный контур гипоксикатора между маской и клапанным тройником, соединенным с дыхательным мешком. Оптимизация газообмена при дыхании генерируемым гипоксикатором гипоксическим воздухом осуществляется возвратным дыханием через емкость дополнительного мертвого пространства. При этом вдыхаемый гипоксический воздух обогащается углекислым газом последней порции выдыхаемого альвеолярного воздуха. Тем самым концентрация углекислого газа в альвеолярном воздухе поддерживается на близком к физиологическому уровне, обеспечивается нормальная передача кислорода от оксигемоглобина в ткани, уменьшается вероятность развития компенсаторной гипервентиляции и дыхательного алкалоза из-за избыточного вымывания углекислоты из организма. Таким образом, создаются физиологичные условия реакции на гипоксию, позволяющие достигать потенциально возможный терапевтический эффект.
Изобретение гипоксикаторов генераторного типа, которыми вдыхаемый воздух может обедняться кислородом до 9%, является значительным достижением использования гипоксии для лечения и профилактики многих заболеваний, оздоровления и тренировок различных контингентов людей. При известных достоинствах и возможностях создаваемой гипоксикатором чистой гипоксии ее недостатком является воздействие на одно звено взаимосвязанного механизма «кислород - углекислота» - кислород. В то время как сопутствующие изменения обмена углекислоты могут приобретать неблагоприятный характер, так как при дыхании гипоксическим воздухом часто развивается
компенсаторная гипервентиляция с избыточным вымыванием из организма углекислоты. Вследствие гипокапнии, дыхательного алкалоза, может возникать вазоконстрикция со снижением коронарного и церебрального кровотока, а вследствие сдвига кривой диссоциации оксигемоглобина влево кислород хуже отдается тканям, нарушаются многие звенья метаболизма, не достигается ожидаемый потенциально возможный терапевтический, оздоровительный и тренировочный эффект гипоксии. Для преодоления этой неблагоприятной ситуации, уменьшения гипервентиляции, и предназначаются предлагаемые способ и устройство.
Блок дыхательного контура гипоксикатора (Фиг.1, Фиг.2), с помощью которого осуществляют дыхание гипоксическим воздухом и возвратное дыхание последней порции выдыхаемого воздуха из дополнительного мертвого пространства, состоит из следующих взаимосвязанных частей: маски 1, емкости дополнительного мертвого пространства 2, клапанного тройника 3, дыхательного мешка 4, трубки 5, подводящей гипоксический воздух от гипоксикатора в дыхательный мешок, надетых последовательно на выдыхательную трубку клапанного тройника 3, датчиков волюметра 6 и капнографа 7, волюметра 8.
Собственно устройство дополнительного мертвого пространства (Фиг.3) представляет собой полый цилиндр 9, закрывающийся с обеих сторон крышками со штуцерами для соединения с маской с одной стороны 10 и с клапанным тройником 11 - с другой. Изменение объема дополнительного мертвого пространства осуществляют сменой цилиндра с внутренним диаметром 5 см и длиной 3,5, 4,7, 5,9 и 7,0 см, что соответствует объему 75, 100, 125 и 150 мл.
Механизм дыхания через блок дыхательного тракта гипоксикатора осуществляют следующим образом. Устанавливают начальный объем дополнительного мертвого пространства 75 мл. Гипоксическим воздухом от гипоксикатора заполняют дыхательный мешок. Вдох производят из дыхательного мешка через клапанный тройник, дополнительное, мертвое пространство и маску, а выдох - через маску, дополнительное, мертвое пространство, клапанный тройник, датчики волюметра и капнографа. При следующем вдохе последняя порция выдыхаемого воздуха возвращается в легкие. Таким образом, увеличивается концентрация углекислого газа во вдыхаемом гипоксическом воздухе. В процессе дыхания гипоксическим воздухом измеряют объем легочной вентиляции и концентрацию углекислого газа в выдыхаемом воздухе. При появлении гипервентиляции и снижении концентрации углекислого газа в выдыхаемом воздухе
увеличивают объем дополнительного мертвого пространства вплоть до 150 мл. Сеанс терапии или тренировки проводят при величине объема дополнительного мертвого пространства, обеспечивающей поддержание концентрации углекислого газа и легочной вентиляции на близком к физиологическому уровне.
При отсутствии волюметра и капнографа объем дополнительного мертвого пространства подбирают по видимой легочной вентиляции, насыщению артериальной крови кислородом и субъективной переносимости гипоксии.
Опыт применения дополнительного мертвого пространства в дыхательном тракте гипоксикатора «Эверест-1», ООО «Климби», Россия, показал улучшение переносимости гипоксии как больными, так и здоровыми людьми. Поддержание концентрации углекислого газа в альвеолярном воздухе на близком к физиологическому уровне обеспечивает нормальный переход кислорода оксигемоглобина в ткани, что уменьшает вероятность развития компенсаторной гипервентиляции и, соответственно, дыхательного алкалоза. Тем самым применение дополнительного мертвого пространства в дыхательном контуре гипоксикатора генераторного типа позволяет достигать потенциально возможный терапевтический или тренировочный эффект гипоксии.
Литература
1. Закощиков К.Ф., Катин С.О. Гипокситерапия - «Горный воздух», М., 2005 г.
2. Фролов В.Ф., Кустов Е.Ф. Индивидуальный дыхательный тренажер ТДИ-01 (Тренажер Фролова). Патент России №1790417 от 22.09.1992 г.
Устройство для оптимизации газообмена при дыхании генерируемым гипоксикатором гипоксическим воздухом, включающее емкость мертвого пространства, соединенную с маской и датчиками, отличающееся тем, что емкость представляет собой заменяемый цилиндр объемом 75, 100, 125 или 150 мл, закрываемый с обеих сторон крышками, при этом емкость мертвого пространства размещена между маской и клапанным тройником, который через трубку для подведения гипоксического воздуха соединен с дыхательным мешком, а датчики представляют собой датчик капнографа и волюметра.
