Панин М.В., магистр ОмГТУ

Теоретические аспекты способов измерения частоты дыхания

Дыхание представляет собой сложный процесс газообмена между внешней средой и организмом. В организм из внешней среды поступает кислород, а наружу выделяется углекислый газ. Кислород – необходимый элемент обмена веществ. Дыхание является процессом периодическим, колебательным и по своей природе имеет определенное сходство с механическими колебательными процессами, в частности, имея такую характеристику, как частота дыхания.

Таким образом, прибор для измерения частоты дыхания – одно из важнейших и востребованных устройств в медицинской области. Хотя и указано, что он измеряет только частоту – на самом деле, спектр возможностей данного устройства намного шире.

Частота дыхания (ЧД) – это динамический показатель вентиляции лёгких. Данный показатель выражается как число циклов дыхательных движений в единицу времени[1].

Области применения измерения частоты дыхания являются следующие: 1) применение в диагностике:...объективное влияние заболеваний на функциональное состояние легких; объективные изменения функционального состояния легких; при первичном обследовании и наличии определенных клинических (одышка, кашель, свистящее дыхание, изменение перкуторного тона и характера дыхания, выявления хрипов и др.); .определение риска развития заболевания легких (у курильщиков, работников вредных производств, при работе с определенным типом напряжений); определение операционного риска; оценка прогноза заболевания; оценка состояния здоровья; 2) применение в динамическом наблюдении (мониторинг): оценка эффективности терапевтических мероприятий; оценка динамики развития заболеваний (легочных, сердечно-сосудистых, нервно-мышечной системы); оценка воздействий пребывания во вредных условиях или контактов с вредными веществами; оценка эффективности реабилитационных программ; 3) применение при экспертной оценки: временной утраты трудоспособности; пригодности к работе в определенных условиях; трудоспособности; 4) применение при оценке здоровья населения: эпидемиологические исследования; сравнение здоровья населения в разных географических, климатических и прочих условиях; массовые обследования.

Большинство патологических состояний, связанных с дыханием характеризуется определенными клиническими проявлениями. Постановка диагноза требует не только оценки симптомов, но и объективного подтверждения их наличия. Точность диагноза зависит как от ясности клинической картины и квалификации врача, так и от используемых для подтверждения диагностических технологий.

Актуальность данного исследования основывается на том, в настоящее время среди врачей возрастает осознание ценности правильной диганостики ЧД. Однако проведенные опросы показали, что многие из медработников, которые выполняют подобную диагностику, не уверены в правильности выполнения и интерпретации результатов тестов. Всё большую актуальность приобретает использование специальных приборов для регистрации параметров дыхания. Хотя, класс подобных устройств достаточно обширен и разнообразен, функциональность, экономичность и надёжность многих из них находятся под большим вопросом. И в последнее время, на отечественном рынке медицины наблюдается увелечиние спроса на устройства данного класса.

Прежде чем приступить к разработке устройства измерения частоты дыхания, необходимо исследовать основные используемые методы диагностики ЧД, определить их основные принципы, достоинства, недостатки и сделать выбор в пользу одного из них [2]. На основании произведённого выбора будет проведена дальнейшая разработка устройства.

Существует два основных метода диагностики для измерения параметров дыхания: пневмография (пневмометрия) и спирометрия.

Пневмография__–__метод исследования внешнего дыхания, заключающийся в графической или цифровой регистрации дыхательных движений. Принцип пневмографии состоит в том, что механическая энергия дыхательных движений грудной клетки переводится в электрический ток датчика-проводника с последующей преформацией его в работу регистрирующего устройства. В приборах-пневмографах в качестве преобразователя (датчика) используются заполненные токопроводящим порошком или раствором резиновые трубки (одна или несколько), закреплённые на поверхности грудной клетки пациента с помощью эластичного бинта или жилета. Существуют также другие типы пневмографов, где вместо резиновых трубок используются закрепляемые на груди электроды.

Спирометрия__–__метод исследования функции внешнего дыхания, включающий в себя измерение объёмных и скоростных показателей дыханиях[3]. Принцип спирометрии состоит в том, что поток воздуха, фиксируемый датчиком, регистрируется и анализируется в электронном устройстве. Иначе говоря, приборы-спирометры – это цифровые устройства, которые состоят из датчика потока воздуха и электронного устройства, которое преобразует показания датчика в цифровую форму и производит необходимые вычисления.

Проведём сравнение этих двух методов, чтобы выяснить – на основе какого из них будет функционировать разрабатываемое устройство.

Достоинства пневмографии: простой принцип регистрации измерений; распространённость на рынке устройств-пневмографов.

Недостатки пневмографии: громоздкость оборудования – начиная от 500 х 100 х 500 мм,без учёта нагрудного пояса, жилета или электродов; малое количество по сравнению измеряемых параметров, по сравнению с методом спирометрии; большое время на подготовку и проведение процедуры; относительно высокая погрешность измерений – до 10%; наличие противопоказаний к проведению процедуры – дети до 5 лет и люди с некоторым сердечными заболеваниями не могут проходить пневмографию.

Достоинства спирометрии: малые размеры оборудования; многофункциональность и многозадачность; малое время регистрации сигнала и обработки информации; возможность проведения диагностических процедур у животных. Недостаток спирометрии: высокая стоимость спирометров (от 6 000 р.).

На основании проведённого сравнения мы можем сделать вывод, что имеется острая необходимость в разработке устройства, принцип измерения частоты дыханий которого основывается на методе спирометрии.

Литература

1. ГОСТ 23751-86. Платы печатные. Основные параметры конструкции.

2. Антропов А. Н. Интерактивное проектирование РЭС: Учеб. пособие. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2003. 56с.

3. Минаев А. В. Измерения дыхания. Нижний Новгород, НГТУ, 2002. 120с.