ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОПТИКО-АКУСТИЧЕСКОГО ЛАЗЕРНОГО ГАЗОАНАЛИЗАТОРА ПРИ ДИАГНОСТИКЕ ХРОНИЧЕСКОЙ ОБСТРУКТИВНОЙ БОЛЕЗНИ ЛЕГКИХ.
, , 1
Сибирский государственный медицинский университет
1Институт оптики атмосферы имени СО РАН
E-mail: *****@***com
Одним из самых пагубных последствий курения является развитие хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ). На сегодняшний день ХОБЛ является одной из ведущих причин заболеваемости и смертности людей не только в нашей стране, но и во всем мире.[1] По прогнозам ведущих специалистов распространенность и экономический ущерб от ХОБЛ в ближайшие десятилетия будут только расти. [2]
Сегодня большое внимание уделяется разработке новых простых и неизвазивных методов диагностики. Одним из таких методов является анализ выдыхаемого воздуха. Данный метод не требует дополнительного оборудования и пробоподготовки, а объем необходимой для анализа воздуха может составлять всего несколько миллилитров, что соответствует 2-3 секундам спокойного дыхания.
Оптико-акустический метод является одним из наиболее чувствительных методов газоанализа. [3] В данной работе для регистрации спектра поглощения пробы выдыхаемого воздуха использовался лазерный оптико-акустический газоанализатор ILPA на основа СО2-лазера [8]. Были зарегистрированы сканы спектров поглощения выдыхаемого воздуха в области 9-11 мкм. Для математического анализа использовался метод, основанный на вычислении интегральной оценки состояния объекта. Интегральная оценка состояния заключается в сопоставлении с каждым объектом некоторого числа, позволяющего количественно оценить близость данного, исследуемого, объекта к заданному множеству объектов – референтной группе. Объектом в данном случае является скан спектра поглощения выдыхаемого воздуха здорового лица или пациента с ХОБЛ. Расчет интегральных оценок состояния как для пациентов, так и для группы контроля проводился с помощью пакета программ StatSys [4] по спектрам поглощения проб выдыхаемого воздуха в двух спектральных диапазонах, соответствующих 10p и 10r ветвям генерации CO2-лазера (ИО1 и ИО2 соответственно).[5]
В исследование было включено 2 группы: первая - 10 здоровыми добровольцами в возрасте от 18 до 30 лет, вторая группа - это 26 пациентов с ХОБЛ II-IV стадий, согласно спирометрическим данным, в стадии обострения, в возрасте от 30 до 75 лет.
На рисунке 1 представлено сравнение интегральных оценок состояния объекта, полученных при анализе сканов спектров поглощения выдыхаемого воздуха здоровых добровольцев и больных ХОБЛ. Выявлено, что интегральные оценки состояния здоровых добровольцев и пациентов с ХОБЛ несколько различаются (рис.1). Это указывает на различия в составе выдыхаемого воздуха двух данных групп и открывает потенциальную возможность использования данного метода при скрининговой диагностике.
Следующим этапом работы было более тщательное исследование работоспособности метода для диагностики ХОБЛ. Сканы спектров всех 26 пациентов с ХОБЛ были включены в референтную группу. На рисунке 2 представлены значения интегральной оценки для каждого из них. Также, рассчитаны значения интегральной оценки для всей группы пациентов в целом. Как видно на графике (рис.2) точки, соответствующие большинству пациентов с ХОБЛ, оказались вблизи точки, соответствующей референтной группе (с учетом разброса), то есть у большинства пациентов данный метод позволяет диагностировать ХОБЛ.
Для 2х пациентов были получены значения интегральной оценки, существенно отличающиеся от значений, соответствующих референтной группе. Причины этого требуют дальнейшего изучения. Также на графике не выявлено достаточных различий в значениях интегральной оценки в зависимости от пола и возраста, что согласуется с данными литературы.[6,7]
При проведении корреляционного анализа между значениями интегральной оценки пациентов с ХОБЛ и частотой сердечных сокращений была выявлена обратная зависимость в первом диапазоне спектра. (r1=-0,61623, p = 0,00381). Наблюдается корреляция средней степени между значениями интегральной оценки состояния пациента и значениями форсированной жизненной емкости легких в обоих используемых диапазонах спектра (r1=0,4255, p1= 0,12931, r2=0,57727, p2=0,03065 соответственно).
Подводя итоги проведенной работы, можно говорить о том, что данный метод позволяет проводить диагностику ХОБЛ и более детально изучать особенности данной болезни.
Библиографический список
1. Глобальная стратегия диагностики, лечения и профилактики хронической обструктивной болезни легких (пересмотр 2011 г.) / Пер. с англ. под ред. . — М.: Российское респираторное общество, 2012. — 80 с., ил.
2. http://www. who. int/topics/global_burden_of_disease
World Bank/WHO Global Burden of Disease Study. Обращение к ресурсу 24.08.2013
3. Методы высокочувствительного газового анализа молекул-биомаркеров в исследованиях выдыхаемого воздуха //Труды института общей физики им. А.М. Прохорова. 2005.Т. 61. С.5-47.
4. Свид. № РФ. Программа для ЭВМ «StatSys». , И. С Хакимов, ; Заявка № ; Заявлено 29.09.2006; Опубл. 22.11.2006.
5. , , С, , Применение интегральной оценки состояния объекта для анализа выдыхаемого воздуха и диагностики заболеваний человека // Оптика атмосферы и океана. 2010. 23, №7. – С. 570-579.
6. Horvath, J. Hunt and P. J. Barnes Exhaled breath condensate:methodological recommendations and unresolved questions // European Respiratory Journal, 20P 523–548
7. Dragonieri S, Schot R, Mertens BJ, Le Cessie S, Gauw SA, Spanevello A, Resta O, Willard NP, Vink TJ, Rabe KF, Bel EH, Sterk PJ. An electronic nose in the discrimination of patients with asthma and controls // The Journal of allergy and clinical immunology, 20P.856-62
8. Внутрирезонаторный лазерный оптико-акустический сенсор ILPA-1. Паспорт. Техническое описание. Руководство по эксплуатации. ЗАО "ЭльСиЭс Фасилити Менеджмент". Новосибирск
Сведения об авторах
– аспирантка
- д. м.н., профессор
- д. ф.-м. н., профессор
- к. ф.-м. н.
Вид доклада: устный /стендовый
