Analýza dýchacích okruhů pro experimenty s dýcháním v lavinovém sněhu

Abstract

Při experimentech v lavinovém sněhu jsou často pro sledování stavu probanda používány přístroje, které měří koncentraci CO2 ve vydechovaném plynu a z koncentrační křivky následně vypočítávají koncentraci CO2 ve vydechovaném plynu na konci výdechu (EtCO2). Cílem této práce je zjistit, zda v případě pacientského monitoru Datex-Ohmeda S/5 vzniká při vyhodnocování parametru EtCO2 odchylka od skutečné hodnoty tohoto parametru. V případě, že k této odchylce dochází, tak kvantifikovat s jakou četností. V neposlední řadě je cílem zjistit, co je příčinou nesprávné funkce monitoru. Pro kvantifikaci vzniku odchylky byla použita data z experimentu, při kterém autoři zjišťovali velikost dechové práce v závislosti na přítomnosti ve sněhu uměle vytvořené vzduchové kapsy. Data z experimentu byla analyzována v programu Matlab a bylo zjištěno, že v případě dýchání do sněhu s uměle vytvořenou vzduchovou kapsou nastávala chyba určení EtCO2 průměrně v 39 % času experimentu, v případě bez vzduchové kapsy v 30 % času, po který probíhal experiment. Ke zjištění příčiny vzniku této chyby byly provedeny respirační experimenty s modelem sněhu. Bylo zjištěno, že se odchylka objevuje vždy ihned po zvýšení koncentrace CO2 v dýchacím okruhu, a to nezávisle na změně tvaru koncentrační křivky vlivem změny dechových parametrů způsobené změnou dechového vzorce. Při těchto experimentech bylo rovněž potvrzeno, že se chybný výpočet parametru EtCO2 projevuje i u novějšího modelu monitoru CARESCAPE B650. Pro ověření, zda k tomuto jevu dochází i při standardních podmínkách, byl proveden experiment s použitím standardního anesteziologického přístroje, ze kterého byl vyjmut absorbér CO2. Tímto experimentem bylo dokázáno, že ke vzniku chyby určení EtCO2 dochází i při standardních podmínkách, což by v praxi mohlo zapříčinit špatnou diagnostiku až ohrožení probanda či pacienta.

During breathing experiments in avalanche snow, measurement of CO2 is often conducted in order to monitor the volunteers. From the measured CO2 curves, the monitor used calculates end-tidal CO2 concentrations (EtCO2). The aim of the study is to investigate, whether Datex-Ohmeda S/5 monitor evaluates EtCO2 correctly, otherwise to characterize the occurrence of the error and to find out the possible cause of error. Data from a real experiment aimed at investigation of work of breathing into snow in the presence of an artificial air pocket were used to study precision of the monitor. The data were evaluated in Matlab environment. The analysis confirmed that the error of EtCO2 evaluation occurred in 39 % and in 30 % of the total experimental time during breathing with and without the air pocket respectively. Breathing experiments with simulated snow were conducted in order to find the cause of the error. The error occurs immediately after a significant increase of CO2 in the breathing circuit and is independent on other breathing parameters related to a change in breathing pattern. The experiment confirmed that a newer model CARESCAPE B650 monitor is prone to this error as well. The last experiment conducted with a standard anesthesia machine but with removed CO2 absorber confirmed, that the error occurs even in a standard clinical setup, which might cause a wrong diagnoses or might harm a volunteer or a patient.