Перспективы измерений эндогенного монооксида углерода (СО) в выдыхаемом воздухе
Аннотация
Резюме. В отличие от СО2, при последовательных задержках дыхания с возрастающим временем концентрация СО стремится к некоторому равновесному значению (равновесной концентрации), зависящему от содержания карбоксигемоглобина в крови. Показано, что диффузионная способность легких, рассчитанная по скорости нарастания концентрации СО в альвеолярном объеме, примерно вдвое превышает их общую диффузионную способность, определенную известным методом single breath, т. е. соответствует диффузионной способности альвеолярно-капиллярной мембраны. На основе математического моделирования процесса газообмена СО в легких человека получена формула для расчета интегральной измеряемой концентрации СО в выдыхаемом воздухе с учетом влияния на результаты измерений "мертвого" (анатомического и приборного) объема. Влияние "мертвого" объема учитывалось в предположении, что в нем не происходит газообмен, но в выдыхаемый объем из него сначала поступает СО, содержащийся во вдыхаемом воздухе, а за тем выдыхаемая часть альвеолярного СО. При этом учитывалось, что в начале вдоха "мертвый" объем заполнен конечной порцией альвеолярного воздуха, поступившего в него в результате предыдущего выдоха. Рассмотрены 2 модели: линейная модель (ЛМ), когда газообмен СО в изменяющемся альвеолярном объеме происходит при постоянном коэффициенте переноса, и модель эластичной оболочки (МЭО), когда коэффициент переноса при дыхании изменяется пропорционально площади поверхности мембраны и обратно пропорционально ее толщине. В результате анализа полученных результатов показано, что расчеты в приближении МЭО более адекватно описывают экспериментальные данные и могут быть использованы для решения обратной задачи, т. е. расчета диффузионной способности альвеолярно-капиллярной мембраны, альвеолярного объема легких и равновесной концентрации СО, по 3 значениям измеряемой концентрации СО при различных режимах дыхания. Таким образом, предлагаемый метод, в отличие от single breath, позволяет определять указанные важные физиологические параметры без использования тестовых газовых смесей.
Об авторах
Е. В. БабарсковРоссия
к. т. н., ведущий научный сотрудник лаборатории функциональных и ультразвуковых методов исследования
105077, Москва, ул. 11-я Парковая ул., 32, корп. 4. Тел.: (495) 396-53-09.
Е. В. Степанов
Россия
д. ф.-м. н., проф., зав. отделом экологических и медицинских приборов
119991, Москва, ул. Вавилова, 38. Тел.: (499) 135-01-58.
Ю. А. Шулагин
Россия
к. б. н., ведущий научный сотрудник лаборатории систем формирования искусственной газовой среды
123007, Москва, Хорошевское шоссе, 76а. Тел.: (499) 195-67-46.
А. В. Черняк
Россия
к. м. н., зав. лабораторией функциональных и ультразвуковых методов исследования
105077, Москва, ул. 11-я Парковая ул., 32, корп. 4. Тел.: (495) 465-53-84.
З. Р. Айсанов
Россия
д. м. н., проф., зав. отделом клинической физиологии и клинических исследований
105077, Москва, ул. 11-я Парковая ул., 32, корп. 4. Тел.: (495) 965-34-66.
А. Г. Чучалин
Россия
д. м. н., акад. РАМН, проф., директор
105077, Москва, ул. 11-я Парковая ул., 32, корп. 4. Тел.: (495) 465-52-64.
Список литературы
1. Zayasu K., Sekizawa K., Okinaga S. et al. Increased carbon monoxide in exhaled air of asthmatic patients. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 1997; 156: 1140–1143.
2. Horvath I., Barnes P.J. Exhaled monoxides in asymptomatic atopic subjects. Clin. Exp. Allergy 1999; 29: 1276–1280.
3. Zetterquist W., Marteus H., Johannesson M. et al. Exhaled carbon monoxide is not elevated in patients with asthma or cystic fibrosis. Eur. Respir. J. 2002; 20: 92–99.
4. Степанов Е.В. Диодная лазерная спектроскопия и анализ молекул-биомаркеров. М.: Физматлит; 2009.
5. Шулагин Ю.А., Степанов Е.В., Чучалин А.Г. и др. Лазерный анализ эндогенной моноокиси углерода в выдыхаемом воздухе. Труды ИОФАН (Института общей физики РАН). Т. 61. М.: Наука; 2005. 135–188.
6. Babarskov E., Shulagin Yu., Cherniak A. et al. Diagnostic value of lung diffusion asymmetry for carbon monoxide (CO). Eur. Respir. J. 2010; 36 (Suppl. 54: Abstracts of 20-th ERS annual congress. Barcelona, Spain, 2010): 504s.
7. Бабарсков Е.В. Математическое моделирование новых методов исследования диффузионной способности легких. Труды ИОФАН (Института общей физики РАН). Т. 68. М.: Наука; 2012. 81–135.
8. Graham B., Mink J., Cotton D. Effects of increasing carboxyhemoglobin on the single breath carbon monoxide diffusing capacity. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2002; 165: 1504–1510.
9. Diederen P., van der Grinten Ch. Diffusion capacity of the lung for nitric oxide and carbon monoxide: influence of alveolar volume. Eur. Respir. J. 2010; 36 (Suppl. 54: Abstracts of 20-th ERS annual congress. Barcelona, Spain; 2010): 503s.
Для цитирования:
Бабарсков Е.В., Степанов Е.В., Шулагин Ю.А., Черняк А.В., Айсанов З.Р., Чучалин А.Г. Перспективы измерений эндогенного монооксида углерода (СО) в выдыхаемом воздухе. Пульмонология. 2013;(3):56-61. https://doi.org/10.18093/0869-0189-2013-0-3-56-61
For citation:
Babarskov E.V., Stepanov E.V., Shulagin Yu.A., Cherniak A.V., Aisanov Z.R., Chuchalin A.G. Prospects of endogenous carbon monoxide (CO) measurements in exhaled air. PULMONOLOGIYA. 2013;(3):56-61. (In Russ.) https://doi.org/10.18093/0869-0189-2013-0-3-56-61