FI67997B - Foerfarande foer maetning av respirationskvotienten - Google Patents

Description

1 67997

MENETELMÄ HENGITYSOSAMÄÄRÄN MITTAAMISEKSI - FÖRFARANDE FÖR MÄTNING AV RESPIRATIONSKVOTIENTEN

Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan 5 mukaiseen menetelmään.

Hengitysosamäärä (RQ) määritellään organismin hiilidioksidi-tuoton suhteena hapen kulutukseen:

V

C02 10 (1) RQ = -

S

Tämän suureen arvo vaihtelee tavallisesti välillä 0,7...1,0 ja se riippuu aineenvaihdunnan luonteesta (kuluttaako organismi 1 5 proteiinia, rasvaa vai hiilihydraattia). Hengitysosamäärällä on merkitystä lääketieteessä ennen kaikkea tehostetussa hoidossa parenteraalisen ravitsemisen ja ventilaattorihoidon tulosten arvioinnissa.

20 Mikäli käytettävissä on virtausmittari (pneumotakometri), nopea CC>2-niittari ja nopea 02-mittari, joiden avulla kaasupitoisuuksien hetkellinen arvo on jatkuvasti mitattavissa, RQ voidaan määrittää suoraan määritelmän (1) mukaan: 25 VC°2 -n'T f dt .

(2) RQ = - - -2-,-

Vn /T f F dt °2 ° °2 30 f = f(t) = virtaus (ml/min)

Fn , F = kaasukonsentraatio (osapaineen suhde kokonaispaineeseen) 35 Tällainen mittauslaitteisto on kallis ja teknisesti vaikea toteuttaa, sillä käytännössä tarkoitukseen soveltuvien, tunnettujen (^-mittausvälineiden vasteaika ei ole riittävä tähän tarkoitukseen.

2 67997

Mikäli käytettävissä on säiliö, johon mitattavan kohteen hengityskaasut kerätään, tai mikäli objekti voidaan sijoittaa suljettuun kammioon, jonka kaasupitoisuudet ja -tilavuudet voidaan mitata, RQ on myös laskettavissa. Menetelmä ei vaadi 5 nopeita mittausvälineitä, mutta se on hankala varsinkin jatkuvassa valvonnassa.

Keksinnön tarkoituksena on luoda uusi, yksinkertainen menetelmä henkilön hengitysosamäärän mittaamiseksi, jonka soveltami-0 nen ei vaadi kallista laitteistoa ja joka on edullinen nimen omaan jatkuvassa valvonnassa. Keksinnön tarkoitus saavutetaan patenttivaatimuksessa 1 ja aiivaatimuksissa esitetyllä tavalla.

Seuraavassa esitetään keksinnön perusteet ja selostetaan 15 keksintöä tarkemmin viitaten oheiseen piirustukseen, jonka - kuvio 1 esittää CC>2 - ja 02~konsentraatioita ajan funktiona, ja - kuvio 2 esittää erästä laitteistoratkaisua, jonka avulla keksintöä voidaan edullisesti soveltaa 20

Kuviossa 1 tarkoittaa F-akseli hengitysilman CO2- ja (^-pitoisuuksia ja T-akseli aikaa. On tunnettua (vrt. esim. artikkeli " The respiratory dead space measured by single breath analysis of oxygen, carbon dioxide, nitrogen or 25 helium", J. Bartels, J.W. Severinghaus, R.E. Forster, W.A.

Briscoe, D.V. Bates; J. Clin. Invest, vol. 33, 1954, ss. 41 -48),että CO2- ja 02-konsentraatiot hengitysilmassa ajan funktiona kuvattuna muodostavat kuvion 1 mukaisesti peilikuvat toisistaan, koska käyrien muoto määräytyy ennen kaikkea 30 keuhkorakkuloista tulevan (kaasuvaihdantaan osallistuneen) kaasun sekoittumisesta hengitysteiden ns. kuolleen tilan kaasuun. Voidaan olettaa, että C02:n ja 02=n sekoittuminen noudattaa samoja lakeja, jolloin käyristä tulee peilikuvia.

Jos merkitään Fcc>2-käyrän amplitudia a:11a ja Fq^ -käyrän 35 amplitudia b:llä, on oletettavissa, että a | b ja että a:n ja b:n suhde, jota merkittäköön Ailia, riippuu RQ:sta. Kirjoittamalla F02 peilikuvaoletuksen perusteella muotoon 67997 r.^ (3) F~ = F --— F , F = sisäänhengityskaasun °2 I02 a C02 IU2 02-pitoisuus (vakio) saadaan yhtälö (1) muotoon 5 τ (4) rq = < .1Fffla·at- c/ <FI02 A FC02) dt' 1 o josta edelleen / F yT \ ~ ^ j 10? oJ f at \ 15 (5) RQ = A-----

V °/if FC02 dtJ

Kun otetaan huomioon, että

JT

20 (6) o fdt = nettovirtaus = -V^ , saadaan lopullinen muoto

1-F

25 (7) rn _ I02 I02

Suhteen A määrittäminen suoritetaan keksinnön mukaisesti käyttämällä hyväksi mainittujen Fqq - ja Fq -käyrien (kuvio 1) _ 2 2 30 yhdenmuotoisuutta seuraavasti: - mitataan ensin F -j-q^ - mitataan Fg^n ja F :n aikakeskiarvot 35 2 F°2 ^ F(:o2 - lasketaan suhteen A arvo: 67997 4 Γιο7 - fo9 (8) A = -2 fco2 Tällöin saadaan RQ yksinkertaisesti määritettyä sijoittamalla 5 A:n arvo kaavaan (7): 1-fio2 Tco, (1-fio,' (9) RQ = --- = ---^-=— (Fjo2 'fo2)-Fi°2 fio2 «’-fco2> -fo2

10 J

C02

Keksinnön mukaisesti siis amplitudien a ja b arvoja ei tarvitse eksplisiittisesti määrittää, vaan niiden suhteen A arvon määrittäminen edellä kuvatulla tavalla mitattujen 15 suureiden avulla riittää, mikä yksinkertaistaa huomattavasti menetelmän soveltamista tunnettuihin ratkaisuihin verrattuna.

Kuviossa 2 on esitetty eräs laitteistoratkaisu, jota voidaan edullisesti käyttää keksinnön mukaisen menetelmän 20 soveltamiseen. Laitteistoon kuuluu kapnometri 1 (infrapuna-C02~mittari), joka on varustettu hitaalla esimerkiksi kemiallisella 02-anturilla. Potilaan hengitystiehen viedystä intubaatioputkesta 2 on otettu sivuvirtaus liittimen 3a avulla kaasunäytteiden imemiseksi ja 25 johtamiseksi kapnometriin 1. Intubaatioputki 2 haarautuu sisäänhengitysputkeen 4 ja uloshengitysputkeen 5. Sisäänhengityskaasu voi olla joko haluttua kaasuseosta tai ilmaa. Sisäänhengitysputkesta 4 on otettu sivuvirtaus 6. Laitteistoon kuuluu myös kolmitiehana tai vastaava 30 kytkentälaite 7 eri kaasunäytteiden syöttämiseksi kapnometriin 1. Lisäksi laitteistoon kuuluu prosessoriyksikkö 8 mitattujen kaasupitoisuuksien tallentamiseksi Fq^, Fc02' A RQ arvojen laskemiseksi sekä tietojen muokkaamiseksi halutulla tavalla tulostamista varten esimerkiksi piirturilla 9.

35 67997

Keksinnön mukaisen menetelmän soveltamiseen kuvion 2 laitteistoa voidaan soveltaa seuraavasti: koska RQ:n valvontaa potilaan tehostetussa hoidossa ei tarvitse suorittaa jatkuvasti, CO2/O2 -monitori 1 voi suurimman osan ajasta toimia 5 jatkuvana CO2- ja 02-pitoisuustason valvojana useiden hengitys- jaksojen ajan sinänsä tunnetulla tavalla, jolloin C02-mittari seuraa CC>2-pitoisuuden hetkellisiä vaihteluita ja 02-mittari mittaa keskimääräistä 02-pitoisuutta. Säännöllisin väliajoin, mieluimmin automaattisesti esim. prosessoriyksiköllä 8, kolmi-10 tiehana 7 käännetään siten, että saadaan näyte Fjo2:n määrittämiseksi. Sen jälkeen prosessoriyksikkö tulostaa RQ-arvon mieluimmin trendinäyttönä piirturilla 9.

Mikäli halutaan välttää kaksi liitäntää ventilaattoripiiriin, 15 voidaan ottaa FjQ2:ta edustava näyte liittimestä 3a ja käyttää näytteenoton ohjaamiseen CC>2:n hetkellisarvoa, siten kuin on esitetty FI-patenttihakemuksessa no. 821491. Koska C02~mittarilla pystytään seuraamaan ©^-pitoisuuden hetkellisiä arvoja, voidaan tällöin hengitysjaksosta valita tietty 2° rajoitettu osa, josta useammalta hengitysjaksolta otetaan näytteitä 02-pitoisuuden aikakeskiarvon määrittämiseksi. Kun vastaavilta jakson rajoitetuilta osilta määritetään ja tallennetaan C02-pitoisuudet, voidaan suhde A laskea. Otettaessa edelleen jonkin hengitysjakson sisäänhengitysvaiheesta näyte 25 FI02:n niäärittämiseksi voidaan RQ laskea. Tässä tapauksessa ei siis tarvita erillistä sivuvirtausta 6 ja kytkentälaitetta 7.

Eräs vaihtoehto on käyttää erillistä happianturia 10 sisään-hengitysputkessa 4 sisäänhengityskaasun 02-pitoisuuden määrit-30 tämiseksi. Myöskään tällöin ei tarvita erillistä sivuvirtausta 6 eikä kytkentälaitetta 7. Käytännössä sen sijaan on tarpeen kalibroida happianturi 10 ja C02/02-monitorin 1 happianturi keskenään yhtäpitäviksi ennen jokaista mittausta, esimerkiksi käyttäen huoneilmaa tunnettuna kaasuna.

Keksintö ei rajoitu esitettyihin sovellusmuotoihin vaan useita keksinnön muunnelmia on ajateltavissa oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

35

Claims (6)

6 67997 PATENTTIVAATIMU KS ET

1. Menetelmä henkilön ns. hengitysosamäärän (RQ) eli hiili-dioksidituoton ja hapen kulutuksen suhteen määrittämisek-5 si, tunnettu siitä, että suoritetaan seuraavat toimenpiteet: - mitataan sisäänhengityskaasun 02-pitoisuus, - mitataan hengitystiestä O2- ja co2-pitoisuuksien aikakeskiarvot oleellisesti samanaikaisesti otetuista 10 näytteistä, - määritetään mainittujen hengitystiestä otettujen 02~ ja C02-pitoisuuksia vastaavien käyrien amplitudien suhde A mitattujen suureiden avulla seuraavasti: 15 f -F I02 °2 A = -=--- , jossa F co2 F= sisäänhengityskaasun 02-pitoisuus 20 F02 = hengityskaasun 02-pitoisuuden aikakeskiarvo Fco2 = hengityskaasun C02-pitoisuuden aikakeskiarvo, 25. määritetään sinänsä tunnetulla tavalla RQ = f (A) ja lasketaan hengitysosamäärän arvo halutuin välein, - tulostetaan hengitysosamäärä mieluimmin trendinäyttönä esimerkiksi piirturilla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että henkilön hengitystiestä (2) otetaan jatkuva sivuvirtaus (3) mainittujen aikakeskiarvojen määrittämiseksi yhden tai useamman hengitysjakson ajalta.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu sivuvirtaus keskeytetään halutuin välein näytteen ottamiseksi sisäänhengityskaasusta toisella sivuvirtauksella (6) ja johtamiseksi 02-pitoisuuden mittaamista varten. > 40 67997

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että henkilön hengitystiestä (2) otetaan sivuvirtauksen (3) avulla toistuvasti näytteitä useamman hengitysjakson ajalta samalta rajoitetulta 5 hengitys jakson osalta O2- ja CC^-pitoisuuksien aikakeski- arvojen määrittämiseksi.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että mainitun sivuvirtauksen (3) 10 avulla otetaan sisäänhengitysvaiheesta aika ajoin näytteitä sisäänhengityskaasun 02-pitoisuuden määrittämiseks i.

6. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 4 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että sisäänhengityskaasun 02"Pitoisuus mitataan hengityskaasun mainittujen O2- ja CC>2-pitoisuuksien aikakeskiarvojen määrittämisestä riippumatta erikseen olennaisesti jatkuvasti henkilön hengitystiehen yhdistettävästä sisäänhengityskaasutilasta 20 tai -tiehyestä (4). 25 30 35 i i 8 67997