Автореферат и диссертация по медицине (14.00.43) на тему:Изменения центральной регуляции реактивности дыхательных путей у больных бронхиальной астмой

ЕРМАКОВА Елена Владимировна

ИЗМЕНЕНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ РЕАКТИВНОСТИ ДЫХАТЕЛЬНЫХ ПУТЕЙ У БОЛЬНЫХ БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМОЙ

14.00.43 - пульмонология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Благовещенск - 2007

003055551

Работа выполнена в Государственном учреждении Дальневосточном научном центре физиологии и патологии дыхания Сибирского отделения Российской академии медицинских наук (директор - д.м.н., профессор В.П.Колосов).

Научный руководитель: доктор медицинских наук,

профессор Ю.М.Перельман Научный консультант: доктор медицинских наук,

профессор В.П.Колосов Официальные оппоненты: доктор медицинских наук,

профессор А.ВЛеншин доктор медицинских наук Т.А.Савинова

Ведущая организация: ГОУ ДПО Иркутский государственный институт усовершенствования врачей

Защита состоится « ¿ » (Zf^p-Ы-Я- 2007 года в Ю00 часов на заседании совета Д 208.003.01 río защите докторских и кандидатских диссертаций при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Амурской государственной медицинской академии Росздрава по адресу: 675000, г.Благовещенск, ул.Горького, 95.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Амурской государственной медицинской академии по адресу: г.Благовещенск, ул. Горького, 101.

Автореферат разослан " 3 " _2007 года.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор медицинских наук, профессор С.В.Нарышкина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность исследования. В последние годы во всем мире, в том числе и в России, прогрессивно увеличивается число больных, страдающих бронхиальной астмой (БА) (Г.Б.Федосеев и соавт., 1995; А.Г.Чучалин, 19992003; Ю.С.Ландышев, 2006; Global initiative for asthma, 2006). Неблагоприятная динамика заболеваемости, тяжести течения и летальности одновременно с увеличением потребления лекарственных препаратов больными БА обусловливают постоянно растущее внимание ученых к мало изученным аспектам этой проблемы и в частности к измененной реактивности дыхательных путей (Е.И.Лютина и соавт., 2003; Л.Н.Можина, 2005; D.W.Cockcroft et al., 2003; D.C.Grootendorst, K.F.Rabe, 2004; E.F.Hansen, J.Vestbo, 2005).

У больных БА при воздействии широкого спектра экзогенных и эндогенных факторов возникает бронхоконстрикция, приводящая к нарушению бронхиальной проходимости и, в целом, газообменной функции легких (П.П.Горбенко соавт., 1996; G.De Меег et al., 2002; D.W.Cockcroft et al., 2003). В настоящее время можно считать доказанной четкую взаимосвязь изменений бронхиальной реактивности с возникновением хронических неспецифических заболеваний легких, что позволяет рассматривать гиперреактивность дыхательных путей в качестве одного из ведущих патофизиологических механизмов обструкции бронхов (L.-P.Boulet, 2003; P.J.Sterk, 2004).

Гиперреактивность дыхательных путей у больных бронхиальной астмой является облигатным признаком болезни (Г.Б.Федосеев, 1995; D.W.Emprey et al., 1982; Ch.G.Murlas et al., 1988; J.Lotvall et al., 1998). Механизмы ее формирования гетерогенны и еще мало изучены. В формировании повышенной реактивности дыхательных путей большую роль играют продукты воспаления (про-воспалительные цитокины и др.). Вместе с тем, тонус гладких мышц бронхиальной стенки находится под контролем центральных механизмов регуляции (А.М.Вейн и соавт., 1981).

Среди множества экзогенных факторов, определяющих специфичность формирования и особенности клинических проявлений гиперреактивности ды-

хательных путей, наиболее интересна роль низкой температуры окружающего воздуха в возникновении бронхоконстрикторной реакции, центральные механизмы которой до настоящего времени не изучены (А.Г.Приходько и соавт., 2006; М.Ь.МсЬапе й а1„ 2000; О-БЛооб еЛ а1., 2003).

Патогенез любых форм бронхиальной астмы включает в себя ряд основных и второстепенных механизмов, в частности неврогенных. Органические поражения нервной системы, травмы головного мозга, диэнцефальные и стволовые расстройства могут оказаться предрасполагающими и причинными факторами, приводящими к заболеванию бронхиальной астмой (П.К.Булатов, Г.Б.Федосеев, 1975; 1.81арке, 1988). Известно, в частности, что при Б А происходит искажение биоритмологических закономерностей в динамике пространственной электроэнцефалограммы (ЭЭГ), кардиоритма и ритма дыхания, нарушение симпатова-гусного баланса. Возникают изменения функциональной значимости, локализации и пространственной координации основных ритмов ЭЭГ и их поддиапазонов, изменения внутри- и межцентрального баланса основных нервных процессов (Н.Б.Суворов, Н.Л.Фролова, 2002).

Среди причин дисфункции нервных центров, модулирующих бронхиальный тонус, существенную роль могут играть изменения церебральной гемодинамики. Имеющиеся данные о роли нарушений мозгового кровотока в ряде сосудистых бассейнов при БА немногочисленны и противоречивы (С.А.Кара-щуров, 1996, Н.Н.Федосова, 2005).

Таким образом, изучение влияния центральных механизмов регуляции и состояния церебральной гемодинамики на формирование БА и холодовой гиперреактивности дыхательных путей является актуальным и требует дальнейших исследований.

Цель исследования состояла в определении роли центральных механизмов регуляции в патогенезе измененной реактивности дыхательных путей и функции внешнего дыхания у больных бронхиальной астмой и разработке способов диагностики холодовой гиперреактивности дыхательных путей по нейрофизиологическим параметрам.

Задачи исследования:

1. Изучить особенности изменений биоэлектрической активности головного мозга у больных БА в зависимости от степени тяжести заболевания и наличия холодовой гиперреактивности дыхательных путей.

2. Выявить особенности церебральной гемодинамики у больных бронхиальной астмой различной степени тяжести с измененной реактивностью дыхательных путей.

3. Изучить взаимосвязь электроэнцефалографических изменений с показателями церебральной гемодинамики и нарушениями реактивности дыхательных путей.

4. Разработать новые подходы к прогнозированию функциональных нарушений дыхательной системы на основе критериев оценки электрической активности и гемодинамических характеристик головного мозга.

Научная новизна исследования.

Впервые проведено комплексное изучение показателей биоэлектрической активности головного мозга и церебральной гемодинамики у больных БА с признаками холодовой гиперреактивности дыхательных путей. Описаны взаимосвязи между основными нейрофизиологическими показателями и изменениями реактивности дыхательных путей. Новизна исследования заключается в определении модулирующей роли церебральной гемодинамики в генезе формирования и прогрессирования нарушений реактивности и проходимости дыхательных путей у больных БА. В работе показана высокая значимость нарушений механизмов центральной регуляции в формировании холодовой гиперреактивности дыхательных путей. На основании установленных закономерностей с использованием математического аппарата адаптивной нейро-нечеткой сети доказана возможность прогнозирования БА и холодовой гиперреактивности дыхательных путей на основе интегральной оценки биоэлектрической активности головного мозга и церебральной гемодинамики.

Практическая значимость работы.

Практическая значимость результатов исследования заключается в обос-

новании целесообразности внедрения в клиническую практику исследования мозгового кровотока и биоэлектрической активности головного мозга у больных БА. Предложены критерии выявления нарушений церебральной гемодинамики и электроэнцефалографических изменений, характерных для БА и синдрома гиперреактивности дыхательных путей.

Существенное практическое значение имеют разработанные с помощью дискриминантных уравнений способы прогнозирования бронхиальной астмы и холодовой гиперреактивности дыхательных путей у больных БА. Разработаны компьютерные технологии диагностики БА, степени ее тяжести и холодовой гиперреактивности дыхательных путей с применением адаптивной нейро-нечеткой сети.

Практические рекомендации могут быть использованы в работе пульмонологических, терапевтических и функционально-диагностических отделений и кабинетов.

Положения, выносимые на защиту.

1 .Бронхиальная астма сопровождается нарушениями биоэлектрической активности головного мозга, проявляющимися диффузными изменениями различной степени выраженности и дисфункцией срединно-стволовых структур мозга, взаимосвязанными с изменениями реактивности дыхательных путей.

2.Электроэнцефалографические изменения при БА связаны с нарушениями церебральной гемодинамики, пропорциональными степени тяжести заболевания и состоящими в снижении объемного кровотока в каротидных и вертеб-ральных бассейнах.

3.В формировании холодовой гиперреактивности дыхательных путей у больных БА существенная роль принадлежит нарушениям центральных механизмов регуляции.

4. Выявление нарушений мозгового кровотока и биоэлектрической активности головного мозга позволяет на основе дискриминантных уравнений и адаптивной нейро-нечеткой сети осуществлять диагностику БА, степени ее тяжести и холодовой гиперреактивности дыхательных путей.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на 15 Национальном конгрессе по болезням органов дыхания (Москва,

2005); 16 Национальном конгрессе по болезням органов дыхания (Санкт-Петербург, 2006); итоговой научной конференции ГУ ДНЦ ФПД СО РАМН «Молодые учёные - науке» (Благовещенск, 2005); XIX международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (Воронеж,

2006); итоговой научной конференции ГУ ДНЦ ФПД СО РАМН «Молодые учёные - науке» (Благовещенск, 2007).

Публикация результатов исследования. По материалам диссертации опубликовано 14 научных печатных работ, зарегистрированы 3 программы для ЭВМ (№2006612637 от 26 июля 2006 г.; №2007610144 от 9 января 2007г.; №2007610145 от 9 января 2007), подана заявка на изобретение №2006128951/14(031459) от 9 августа 2006 г.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 146 страницах машинописного текста, содержит 36 таблиц и 16 рисунков. Работа состоит из введения, обзора литературы, двух глав собственных исследований, обсуждения результатов, выводов и практических рекомендаций. Библиографический указатель включает 240 источников: 123 отечественных и 117 зарубежных авторов.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Обследование больных проводилось на базе клиники ГУ ДНЦ ФПД СО РАМН с учетом требований Хельсинской декларации (Рекомендации для врачей по биомедицинским исследованиям на людях, 1964, 1975). Диагноз и степень тяжести БА выставляли в соответствии с пакетом Международного соглашения «Глобальная стратегия лечения и профилактики бронхиальной астмы. Пересмотр 2002, 2006». Комплексное обследование проведено 102 пациентам, из них 56 (55%) женщин и 46 (45%) мужчин. Средний возраст пациентов составил 35,4+9,1 лет. Критериями исключения были: наличие в анамнезе черепно-мозговых травм, органических заболеваний головного мозга, заболеваний нервной и сердечно-сосудистой систем. Контрольную группу составили 30 практически здоровых лиц: 11 (36%) мужчин и 19 (64%) женщин, средний воз-

раст 33,5±11,9 лет. В своей работе мы выделили 5 групп больных смешанной формой бронхиальной астмы, обследованных в стадии легкого обострения. В первую группу, состоявшую из 59 (57,8%) человек, вошли пациенты с легкой степенью БА. Вторую группу составили 25 (24,5%) пациентов со средней степенью тяжести БА. Третью группу составили 18 (17,7%) пациентов с тяжелой степенью БА. Из группы больных БА легкой степени тяжести были дополнительно выделены 2 группы пациентов: группу А составили 44 (74,5%) больных с диагностированной холодовой гиперреактивностью дыхательных путей. Группу Б составили 15 (25,4%) больных Б А без признаков холодовой гиперреактивности дыхательных путей.

В соответствии с поставленными задачами программа обследования включала: общеклинические, функциональные, рентгенологические, бронхо-логические, нейрофизиологические и статистические методы исследования.

Вентиляционную функцию легких оценивали по данным спирометрии форсированного выдоха с анализом кривой «поток-объем» на аппарате «Ultras-creen» (Erich Jaeger, Германия). Об обратимости нарушений судили по уменьшению функциональных признаков обструкции после ингаляционных проб с фенотерола гидробромидом и ипратропиума бромидом.

Исследование газового состава артериализированной крови проводили с использованием компьютерной системы электрохимического экспресс-анализа газового состава и кислотно-основного состояния «Chiron/diagnostics 865» (Германия).

Изокапническую гипервентиляцию холодным воздухом (ИГХВ) проводили с помощью инструментального комплекса для кардиореспираторных исследований (Erich Jaeger, Германия) путем 3-минутной гипервентиляции охлажденной до -20°С воздушной смесью, содержащей 5% С02. Вентиляционную функцию до и после холодовой провокации оценивали по данным кривой "поток-объем" форсированного выдоха. При анализе использовали следующие показатели: ФЖЕЛ, ОФВ), ПОС, МОС50, МОС75, рассчитывали разницу между их абсолютными значениями до и после ИГХВ в процентах от исходной величины.

Контрольные исследования выполнялись перед началом холодовой провокации и после нее на 1, 5, 30-й минутах восстановительного периода. Критерием диагностики гиперреактивности дыхательных путей служило падение ОФВ1 сразу после пробы более чем на 10% от исходной величины, либо через 5 минут после ингаляции более чем на 15%. Дополнительными критериями служили уменьшение величины ФЖЕЛ, ПОС, МОС50, МОС75.

Электроэнцефалографическое исследование проводили с помощью компьютерного анализатора электрической активности мозга ЭЭГА-21/26 «Энце-фалан-131-03» (Россия) с размещением электродов на поверхности головного мозга по Международной схеме отведений «10-20». Проводилась визуальная оценка электроэнцефалограмм. Методом автоматизированного количественного частотного анализа ЭЭГ оценивалась мощность спектра по частотным диапазонам в процентах для а-, Р-, 0-, 5-активности в обоих полушариях (Л.Р.Зенков, 1990; М.Я.Кишег, 1992). Интерпретация данных и формулировка диагностического заключения осуществлялась согласно системы классификаций клинических заключений по электроэнцефалографии «ЭЭГ-тезаурус, 2002», а также согласно рекомендациям Е.А.Жирмунской (1980, 1984).

Ультразвуковую допплерографию сосудов шеи и головного мозга проводили на аппарате «Сономед» (Россия) по стандартной методике с оценкой спектра кровотока, линейной скорости кровотока в систолу, в диастолу, индекса циркуляторного сопротивления.

Для комплексного исследования параметров мозгового кровообращения проводили реоэнцефалографическое обследование на компьютерном реографе-полианализаторе РГПА-6/12 («РЕАН-ПОЛИ», Россия). Статистический анализ полученного материала проводили с помощью экспертной системы «Автоматизированная система для научных исследований в области физиологии и патологии дыхания человека» (Н.В.Ульянычев, 1993) на основе стандартных методов вариационной статистики с оценкой достоверности различий по критериям Стьюдента (0, Вилкоксона, с использованием корреляционного, регрессионного и дискриминантного анализов. Анализ распространенности признака в срав-

ниваемых группах (частота альтернативного распределения) проводили по критерию х2 (Пирсона) для четырехпольной таблицы. Значение полученного критерия х2 сравнивали с г раничными значениями 3,84 для 5%-ой вероятности и 6,63 для 1%'ОЙ вероятности нулевой гипотезы.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Проведенный анализ фоновой записи электроэнцефалограмм у больных БА показал, что у подавляющего большинства пациентов выявлялись диффузные изменения биоэлектрической активности головного мозга различной степени выраженности (рис. 1).

I группа 2 группа 3 группа Кокгроль

И норма □ легкие Ш умеренные □ тяжелые

Рис, 1. Степень выраженности диффузных изменений биоэлектрической активности головного мозга у больных БА (%).

В группе пациентов с легким течением БА в 17% регистрировался вариант условно нормальной электроэнцефалограммы, в то время как у пациентов со средним и тяжелым течением заболевания вариант нормальной ЭЭГ не встречался, Леткие диффузные тменения биоэлектрической активности головного мозга были выявлены у 40,6% больных БА с легким течением заболевания, у 36% — со среднетяжелым и у 27,7% - с тяжелым течением БА. Гораздо чаще регистрировались умеренные обще мозговые изменения, выявляемые больше у пациентов со средним и тяжелым течением заболевания. У подавляющего большинства больных БА была выявлена дисфункция срединных структур головного мозга. Так, у больных БА с легким течением заболевания

дисфункция срединных структур головного мозга гипоталамического уровня регистрировалась у 16%, диэнцефального уровня у 41,6%, мезенцефального уровня у 16%. В группе пациентов со среднетяжелым течением БА на фоне легких диффузных изменений биоэлектрической активности головного мозга в 55,5% случаев отмечались признаки дисфункции срединно-стволовых структур на уровне гипоталамуса и у 11,1% на уровне диэнцефальных структур.

Умеренные диффузные изменения биоэлектрической активности головного мозга были выявлены у 56% больных среднетяжелой астмой, из них у 71,4% отмечались признаки поражения срединных структур мозга диэнцефального уровня и у 21,4% - мезенцефального уровня. Выраженные диффузные изменения биоэлектрической активности головного мозга были выявлены у 8% больных среднетяжелым течением БА и проявлялись грубыми диффузными эпилептиформными изменениями с признаками вовлечения неспецифических срединных структур мозга диэнцефально-мезенцефального уровня.

Исследование показателей электроэнцефалограмм в группе больных с тяжелым течением БА выявило у 27,7% легкие диффузные изменения биоэлектрической активности головного мозга, из них у 40% выявлялась дисфункция срединно-стволовых структур мозга на гипоталамическом уровне и у 40% - на диэнцефальном уровне. В 72,3% случаев регистрировались умеренные общемозговые изменения биоэлектрической активности, из них признаки дисфункции срединно-стволовых структур мозга на гипоталамическом уровне выявлены у 61,1%, на диэнцефальном уровне у 38,4% больных.

Проведенное топографическое картирование спектральной мощности основных ритмов ЭЭГ с большей точностью, чем при визуальном анализе позволило выявить изменения биоэлектрической активности головного мозга у больных БА (рис. 2-4). Достоверное повышение индекса мощности а-ритма выявлялось у пациентов с тяжелым течением заболевания, в то время как у остальных больных БА мощность а-ритма существенно не отличалась от контрольной группы. Данные изменения у больных с тяжелым течением БА свидетельствуют о подавлении деятельности ретикулярной формации ствола, заднего гипота-

ламуса, неспецифических ядер таламуса и хвостатого ядра и о доминировании восходящих влияний на кору со стороны переднего гипоталамуса.

Рис, 2. Изменение спектра мощности основных ритмов ЭЭГ у больных БД легкой степени тяжести (%)

Рис. 3. Изменение спектра мощности основных ритмов ЭЭГ у больных БА средней степени тяжести (%)

Рис. 4. Изменение спектра мощности основных ритмов ЭЭГ у больных БД тяжелой степени (%).

Уровень мощности р-ритм а был достоверно снижен в группе больных с

легким и тяжелым течением БА, в то время как у пациентов со среднетяжелым течением заболевания отмечалось увеличение этого показателя. Разнонаправленные изменения мощности Р-ритма свидетельствуют о возбуждении ретику-ло-кортикальных систем у пациентов со среднетяжелым течением БА.

Наиболее выраженные изменения электроэнцефалографической картины у больных БА мы выявили при анализе мощности 6-ритма. Так, у больных с легким течением БА отмечалось достоверное увеличение этого показателя во всех отведениях, у пациентов со среднетяжелым течением БА достоверное увеличение отмечалось лишь в лобной и передне-височной областях правого полушария, а у больных с тяжелым течением астмы мощность 0-активности достоверно возрастала в лобных и височных областях как правого, так и левого полушарий. Полученные данные свидетельствуют о поражении диэнцефальной области головного мозга, главным образом гиппокампа. Преобладание мощности 6-колебаний в группах больных БА с легким и среднетяжелым течением заболевания указывало на поражение стволовых структур головного мозга на уровне среднего мозга.

Проведенные исследования церебрального кровотока методом реоэнцефа-лографии показали, что в группах больных БА отмечалась тенденция к повышению тонуса церебральных сосудов. Данные изменения выявлялись во всех группах. Так, у 55% больных легким, 85% среднетяжелым и 93% тяжелым течением БА регистрировалось повышение тонуса церебральных сосудов в бассейне сонных и позвоночных артерий. По мере нарастания тяжести течения заболевания отмечалось достоверное снижение пульсового кровенаполнения, затруднение венозного оттока и увеличение периферического сосудистого сопротивления.

Исследование состояния мозгового кровотока у больных БА методом УЗДГ показало, что при легком течении заболевания выявлялась тенденция к снижению систолической скорости кровотока в бассейнах ВСА, НСА и ПА. Статистически достоверные изменения выявлены у пациентов со среднетяжелым и тяжелым течением заболевания. Данные изменения прослеживались и

при исследовании сосудов основания головного мозга (табл. 1).

Изменение систолической скорости кровотока в

Таблица 1

Артерия Группы обследованных

Контроль п=30 1 п=59 2 п=25 3 п=18

НБА Я 38,64±1,52 35,21±1,32 33,1712,34* 33,4811,93*

НБА Ь 35,32±1,07 37,43±2,68 35,20+2,33 33,4412,40

СМА Я 96,96±3,25 96,61 ±3,05 89,9014,80 86,7212,77*

СМА 1 98,38±2,24 96,25±3,49 87,2614,40* 86,9613,06***

ПМАЯ 71,70±2,16 76,17±1,76 71,3314,70 71,7512,10

ПМАЬ 73,35±2,13 77,65±2,02 71,9814,36 74,4912,58

ЗМАЛ 66,43±2,00 62,61±1,74 58,8312,80** 56,9612,76***

ЗМАЬ 64,11±1,79 62,99±1,47 59,5012,34 56,6812,84**

ПА У4Я 55,95±2,83 49,2412,04* 49,1412,06* 43,7512,83***

ПАУ4Ь 52,14±1,27 50,41±2,37 46,2712,75* 46,5812,24**

ОА 70,13±2,86 65,61+2,33 54,4813,13* 53,59+1,96***

Примечание: * - р < 0,05 ; ** - р < 0,01; *** - р < 0,001 в сравнении с контрольной группой

У больных БА с легким течением заболевания снижение систолической ЛСК преобладало в бассейне ПА сегмента У4 справа. По мере нарастания степени тяжести течения БА вовлекались и другие бассейны. Так, перфузия в НБА, ЗМА, СМА, ПА У4 и ОА достоверно снижалась у пациентов со средним и тяжелым течением заболевания.

Проведенный корреляционный анализ позволил выявить множество корреляционных связей, отражающих зависимость электроэнцефалографических феноменов от показателей мозгового кровотока у больных БА. По мере про-грессирования тяжести заболевания уменьшалось количество корреляционных связей между показателями ЭЭГ и показателями кровотока по основным сосу-

дам шеи, и увеличивалась зависимость ЭЭГ-феноменов от скоростных показателей кровотока по артериям основания головного мозга. Одновременно у больных БА выявлялась тесная положительная корреляционная зависимость между напряжением кислорода в артериализированной крови и мощностью Р-ритма в лобно-центральных областях мозга (г=0,81-Ю,92; р<0,01), и отрицательная корреляционная связь с мощностью а-ритма в лобных областях мозга (г=-0,78-^-0,88; р<0,01). Также мы выявили тесную взаимосвязь напряжения углекислого газа в крови с индексом циркуляторного сопротивления и систолической скоростью кровотока в бассейнах ВСА и ПА сегмента У4 (г=0,65-Ю,81; р<0,05).

Таким образом, у больных БА наряду с выявленными диффузными изменениями биоэлектрической активности головного мозга отмечается регионарная привязанность гемодинамических изменений, оказывающих непосредственное влияние на нейроны коры, что подтверждается наличием тесных корреляционных связей.

Вторым этапом настоящей работы было изучение роли изменений центральных механизмов регуляции и церебрального кровотока в патогенезе неспецифической гиперреактивности дыхательных путей у больных БА.

Электроэнцефалографическое исследование в группе пациентов с диагностированной ХГРДП показало, что только в 13,6% случаев регистрировался вариант условно-нормальной ЭЭГ (в контрольной группе 66,6%; х= 19,74; р<0,001). У 32,2% больных регистрировались легкие диффузные изменения биоэлектрической активности головного мозга, из них дисфункция срединно-стволовых структур на гипоталамическом уровне встречалась у 66,6%, на диэн-цефальном уровне у 33,4% больных. Следует отметить, что у 45,6% больных БА с ХГРДП диффузные изменения на электроэнцефалограммах были умеренно выражены (в контрольной группе 6,6%; %2=11,05; р<0,001). Из них у 27,8% по данным ЭЭГ можно было определить вовлечение в патологический процесс срединно-стволовых структур головного мозга гипоталамического уровня, и у 72,2% определялась дисфункция срединно-стволовых структур мозга диэнце-

фального уровня.

В группе пациентов без признаков ХГРДП вариант нормальной ЭЭГ регистрировался у 26,6% больных, легкие диффузные изменения биоэлектрической активности головного мозга регистрировались у 40% больных, из них дисфункция срединно-стволовых структур головного мозга на уровне гипоталамуса встречалась в 40% случаев, на диэнцефальном уровне в 16,6% случаев. Умеренные диффузные изменения биоэлектрической активности головного мозга выявлены у 33,3% больных с ХГРДП, из них на фоне умеренных общемозговых изменений признаки дисфункции срединных структур мозга на гипоталамиче-ском уровне определялись у 66,6%, на диэнцефальном уровне у 33,4% больных.

Проведенный спектральный анализ основных ритмов электроэнцефалограммы в обследованных группах не выявил достоверных различий со стороны мощности а- и 5-ритма как в сравнении с контрольной группой, так и при сравнении групп между собой. Однако при анализе индекса мощности р-диапазона в группе больных БА с ХГРДП отмечалось достоверное снижение этого показателя, в то время как в группе больных БА без ХГРДП (3-актквность преобладала (рис. 5).

А группа -■—Б группа

Рис. 5. Изменения индекса мощности Р-ритма (%) Достоверно более высокий уровень мощности 0-диапазона регистрировался у больных БА с наличием холодовой гиперреактивности дыхательных путей (рис. 6).

¿V 0\ 0л. ^ ^ с(ч ¿> ^ <> Чл

-*- А группа -о- Б группа

Рис.6. Изменение индекса мощности б-ритма (%)

Выявленные изменения биоэлектрической активности головного мозга у больных БА с ХГРДП подтверждались наличием тесных корреляционных связей между АОФВ, после пробы ИГХВ с электроэнцефалографическими показателями мощности Р-ритма в отведениях Т4 (г=-0,64; р<0,05) и (г=-0,68; р<0,05), и положительной корреляционной связью с мощностью 5-ритма в отведении Т6 (г=0,62; р<0,05).

Установлено, что указанные группы пациентов изначально, с достоверностью 99,5%, различались по электроэнцефалографическим показателям. На основании установленных закономерностей разработан способ прогнозирования холодовой гиперреактивности дыхательных путей. Выведено дискриминантное уравнение вида:

с!=3,332х аТ6-2,504х аРр2+4,510*аР7-4,782хаРЗ+2,825хЮ1, где с! - дискриминантная функция, граничное значение которой составляет 51,97. При с! меньше 51,97 на основании предложенного уравнения может прогнозироваться холодовая гиперреактивность дыхательных путей. Вероятность ошибочной классификации составляет 17,55%.

Реоэнцефалографическое исследование церебральной гемодинамики у пациентов с ХГРДП позволило выявить нарушения тонуса сосудов головного мозга. В большинстве случаев (65,7%) преобладало выраженное повышение тонуса церебральных сосудов. Гораздо реже отмечалось умеренное (17%) и слабое (11,4%) повышение сосудистого тонуса, лишь у очень небольшой груп-

пы пациентов (5,8%) тонус сосудов головного мозга незначительно понижался или не изменялся совсем. На фоне ангиотонических изменений у больных БА с наличием ХГРДП отмечалось снижение пульсового кровенаполнения как в ка-ротидном, так и в вертебральном бассейнах. Математический анализ реоэнце-фалограмм показал, что величина реографического индекса в бассейне сонных артерий у больных с ХГРДП была достоверно ниже относительно лиц контрольной группы. Одноименный показатель у пациентов без ХГРДП был снижен, достоверно отличаясь в каротидном бассейне слева. Данные изменения часто сочетались с расстройствами венозной гемодинамики.

Проведенный корреляционный анализ у больных БА с наличием холодо-вой гиперреактивности дыхательных путей показал, что имелась тесная положительная корреляционная связь между ДОФВ, после пробы ИГХВ с реогра-фическим индексом правой позвоночной артерии (г=0,65; р<0,01), с реографи-ческим индексом левой позвоночной артерии (г=0,59; р<0,05), и отрицательная корреляционная связь с показателем периферического сосудистого сопротивления в бассейне левой позвоночной артерии (г=-0,45; р<0,05).

На основании этого построено уравнение линейной регрессии, позволяющее прогнозировать степень холодовой бронхоконстрикции у больных БА по рео-энцефалографическим данным:

ДОФВ, =-34+0,10хБИ 011+0,00011+03 х РИОЬ-0,22 х ППСС ОЬ где ДОФВ) - максимальное снижение ОФВ, после пробы ИГХВ (в % от исходного значения), БИ ОГ1 - базовый импеданс бассейна правой позвоночной артерии (в Ом), РИ ОЬ - реографический индекс бассейна левой позвоночной артерии (в Ом), ППСС ОЬ - показатель периферического сосудистого сопротивления в бассейне левой позвоночной артерии (%). Регрессия значима с вероятностью 98% (р<0,01).

Результаты исследования церебральной гемодинамики методом УЗДГ у больных БА с ХГРДП также показали снижение кровотока в бассейнах ВСА и ПА сегмента У4. Проведенный корреляционный анализ в группе пациентов с диагностированной ХГРДП позволил выявить наличие тесной положительной

корреляционной связи между ДОФВ] после ИГХВ и допплерографическими показателями скорости кровотока: НС А Я Ш (г=0,64; р<0,01) и ЗМАЯ Ус1 (г=0,63; р<0,05). Построено уравнение линейной регрессии, позволяющее прогнозировать степень холодовой бронхоконстрикции по показателям УЗДГ правой наружной сонной артерии и правой задней мозговой артерии: ДОФВ, =-66+48хНСАЯ ^+0,52* ЗМАЯ \7с1 где ДОФВ, - максимальное снижение ОФВ1 после пробы ИГХВ (в % от исходного значения), НСА ЯШ- резистивный индекс, ЗМАЯ Ус1 - диастолическая скорость кровотока в (см/с). Регрессия значима с вероятностью 98,9% (р<0,01).

При сопоставлении электроэнцефалографических данных с реоэнцефало-графическими показателями нами выявлены существенные различия по характеру корреляционных связей в зависимости от наличия ХГРДП. У больных БА с ХГРДП не было выявлено корреляций между ритмами ЭЭГ и кровотоком в каротидных бассейнах. Корреляции появлялись при сопоставлении ЭЭГ-показателей и показателей реоэнцефалограммы, отражающих кровоток в вер-тебральных бассейнах. Мощность р-ритма в теменной и в центральной областях правого полушария была прямо пропорционально связана с реографиче-ским индексом бассейна правой позвоночной артерии: соответственно, г=-0,54 (р<0,05) и г=-0,57 (р<0,05). Идентичные связи выявлены и у больных БА без ХГРДП, но корреляция носила обратный характер, и ведущим оказалось левое полушарие.

Показатели биоэлектрической активности головного мозга в исследуемых группах по-разному коррелировали и с допплерографическими параметрами, отражающими мозговой кровоток. Так, мы не выявили достоверных корреляций а-активности с показателями гемодинамики брахиоцефального уровня в группе больных БА без ХГРДП, в то время как в группе больных БА с ХГРДП выявлялась обратно пропорциональная зависимость между а-ритмом в 02, 01 и Ш ВСАЬ и а-ритмом в 01, Р4 и Ш НСАЬ. При последующем корреляционном анализе нами установлено множество статистически значимых корреляционных связей между мощностью а-ритма и показателями церебральной гемо-

динамики интракраниального уровня. Количество их значительно преобладало в группе пациентов с холодовой гиперреактивностью дыхательных путей.

Мощность ß-ритма в теменно-центральных и лобных областях мозга находилась в обратной зависимости от систолической скорости кровотока по левой НБА, ПМА, ОСА в группе больных БА с ХГРДП.

Найденные корреляции спектра мощности 6-ритма и брахиоцефального кровотока имели место только у пациентов с ХГРДП. Наиболее заинтересованными областями являлись теменные, центральные и задневисочные зоны мозга, а мощность 0-ритма зависела от максимальной систолической скорости кровотока по общей, внутренней, наружной сонным артериям и позвоночным артериям сегмента V3. Нами найдены также множественные корреляционные связи мощности 9-ритма со скоростными показателями кровотока по сосудам основания головного мозга у больных БА с ХГРДП.

Кроме того, в группе пациентов с диагностированной ХГРДП мы выявили обратно пропорциональную зависимость напряжения кислорода в артериа-лизированной крови с резистивным индексом бассейнов ВСА и НБА, свидетельствующую о роли циркуляторной гипоксии в генезе повышения сопротивления церебральных сосудов и последующего нарушения биоэлектрической активности головного мозга.

Дискриминантным анализом были выявлены наиболее отличающиеся нейрофизиологические параметры, по которым вероятность различий выборок была 99,7% и разработано дискриминантное уравнение вида:

d = 0,031х а Т6 + 45,400 х РИ FR + 0,179 х ИБО FR-0,427 х ВСА R Vd, где d - дискриминантная функция.

При d меньше -2,15 на основании предложенного уравнения с высокой степенью вероятности может диагностироваться холодовая гиперреактивность дыхательных путей. Вероятность ошибочной классификации составляет 12,4%.

С целью разработки автоматизированной системы поддержки принятия решения (СППР) для диагностики бронхиальной астмы в пакет прикладных программ «Medical Toolbox», использующий математический аппарат адаптив-

ных нейро-нечетких сетей (АОТК), введена база данных комплексного нейрофизиологического обследования (табл. 2). Данная сеть представляет собой синтез нечеткой логики и нейронных сетей и способна принимать решение, основываясь на выявляемых скрытых закономерностях в многомерных данных. Построенная по выявленным отклонениям нейрофизиологических признаков система поддержки принятия решений помогает диагностировать БА, степень ее тяжести и холодовую гиперреактивность дыхательных путей.

Таблица 2

Структура базы данных нейрофизиологических исследований.

Метод обследования Кол-во признаков Название файла в базе Кол-во данных Описание файла

УЗДГ 57 и500_гс1огоу 30 Здоровые

ШПО_ВА1 59 Больные с легким течением

и800_ВА2 25 Больные со среднетя-желым течением

РЭГ 28 ИЕС_гс1огоу 30 Здоровые

ЫЕС_ВА1 59 Больные с легким течением

ЯЕО_ВА2 25 Больные со среднетя-желым течением

ЭЭГ 84 ЕЕС_гс1огоу 30 Здоровые

ЕЕОВА1 59 Больные с легким течением

ЕЕОВА2 25 Больные со среднетя-желым течением

При построении подсистемы диагностики БА по данным ЭЭГ, УЗДГ и РЭГ выбирались наиболее значимые показатели, и затем на их основе создавалась подсистема диагностики (и800_ВА) (табл. 3). Предлагаемая СППР обладает гибкостью — для диагностики БА и ее степени тяжести не нужно проводить все три обследования. На основе ошибок СППР врач может организовывать стратегию обследования, т.е. проводить вначале те обследования, где ошибка

обучения меньше. Используемые в СППР методы обследования пациента не имеют ограничений по применению, что позволяет применять СППР для всех пациентов без риска для их здоровья.

Таблица 3

Компоненты системы диагностики БА_

Файл с системой диагностики Файлы Размер обучающей выборки Ошибка обучения Диагностические признаки Статистика

Класс(-1) Класс(1) t и х2

USDG ВА USDG_ zdorov. USDG BAI USDG BA2 92 14% ВСА Ь УБ р<0,001 р<0,001 р<0,001

НСА Ь р<0,001 р<0,01 р<0,001

НБА Ь Ш р<0,19 р<0,001 р<0,001

ЗМАЯУЗ р<0,001 р<0,01 р<0,001

REG ВА REG_ zdorov REG BAI REG BA2 92 11% РИ OR р<0,001 р<0,001 р<0,001

РИ ОЬ р<0,001 р<0,001 р<0,001

ППСС РЬ р<0,001 р<0,001 р<0,001

ДСИ FR р<0,02 р<0,001 р<0,001

EEG ВА EEG_ zdorov EEG BAI EEG BA2 101 18% А№-01 р<0,01 р<0,01 р<0,06

А^а-СЗ р<0,01 р<0,01 р<0,01

Ве1а-Р7 р<0,03 р<0,01 р<0,04

Те1а-Рр2 р<0,001 р<0,05 р<0,001

Таким образом, полученные результаты комплексного нейрофизиологического исследования показали, что уже на ранних этапах формирования БА, когда изменения в стенке бронхов еще не выражены, имеются изменения в системе церебральной гемодинамики, центральной нервной системе, подтверждающиеся достоверным различием особенностей биоэлектрической активности головного мозга у больных БА и наличием тесных корреляционных связей с показателями функции внешнего дыхания и газового состава крови, позволяющие рассматривать нарушения функционального состояния ЦНС в качестве одного из основных звеньев патогенеза гиперреактивности дыхательных путей и заболевания в целом.

ВЫВОДЫ

1. У абсолютного большинства больных БА (свыше 80%) отмечаются нарушения функционального состояния ЦНС, проявляющиеся на ЭЭГ диффузными изменениями биоэлектрической активности головного мозга различной степени выраженности.

2. По мере нарастания степени тяжести бронхиальной астмы отмечается вовлечение срединно-стволовых структур мозга, и уровень вовлекаемых структур прямо пропорционален степени тяжести заболевания.

3. При бронхиальной астме возникают и прогрессируют по мере нарастания тяжести заболевания нарушения церебральной гемодинамики в бассейнах сонных и позвоночных артерий, которые проявляются снижением систолического кровотока вследствие повышения сосудистого сопротивления и затруднением венозного оттока, достоверно взаимосвязанными с основными ритмами ЭЭГ.

4. Изменения биоэлектрической активности головного мозга и церебральной гемодинамики у больных бронхиальной астмой тесно взаимосвязаны с холодовой гиперреактивностью дыхательных путей, что свидетельствует о важной роли центральных механизмов регуляции в формировании данного синдрома.

5. Интегральная оценка биоэлектрической активности головного мозга и параметров мозгового кровотока позволяет прогнозировать холодовую гиперреактивность дыхательных путей и степень ее выраженности у больных БА с помощью разработанных дискриминантных и регрессионных уравнений.

6. Разработанные автоматизированные системы поддержки принятия решения на основе адаптивной нейро-нечеткой сети с использованием параметров электроэнцефалографии, реоэнцефалографии и ультразвуковой допплеро-графии обеспечивают диагностику БА, степени ее тяжести и холодовой гиперреактивности дыхательных путей.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 1. Обследование больных Б А целесообразно дополнить исследованием цереб-

ральной гемодинамики и биоэлектрической активности головного мозга.

2. С целью прогнозирования холодовой гиперреактивности дыхательных путей у больных БА по параметрам ЭЭГ рекомендуется использовать дискрими-нантное уравнение:

О = 3,332 х аТ6 - 2,504 х аРрг + 4,510 х аР7 - 4,782 х аБЗ + 2,825 х Ь01 При Б<51,97 с точностью 99,5% можно прогнозировать холодовую гиперреактивность дыхательных путей.

3. С целью прогнозирования холодовой гиперреактивности дыхательных путей

у больных БА по параметрам ЭЭГ, РЭГ и УЗДГ рекомендуется использовать дискриминантное уравнение (О):

Б = 0,031 х а Т6 + 45,4 х ри И1 + 0,179 х ИБО РЯ - 0,427 х ВС А Я Ус1, При Э<-2,15 с точностью 99,7% можно прогнозировать холодовую гиперреактивность дыхательных путей.

4. С целью диагностики БА по параметрам реоэнцефалографии рекомендуется использовать математический аппарат нечеткой логики на основе алгоритма гибридной сети, реализованной в среде МаНаЬ.

5. Для диагностики Б А по параметрам электроэнцефалографии рекомендуется использовать автоматизированную систему, построенную на основе адаптивной нейро-нечеткой сети ЛИП Б.

6. Рекомендуется использовать систему поддержки принятия решения для диагностики БА и определения степени ее тяжести по нейрофизиологическим параметрам на основе адаптивной нейро-нечеткой сети.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Изменения церебрального кровотока у больных Б А //Пульмонология: 15 Национальный конгресс по болезням органов дыхания. 1-й Учредительный конгресс Евроазиатского Респираторного Общества. Москва, 29 ноября-2 декабря 2005: Сб.тезисов.-М., 2005.-Реф.500 (соавт. Ю.М.Перельман).

2. Прогнозирование бронхиальной астмы по параметрам реоэнцефалографии на основе гибридной сети//Математические методы в технике и технологиях

- ММТТ-19. [Текст]: сб.трудов XIX Международ, науч.конф. в 10-и т. Т.7. Секция 7 / под общ. ред. В.С.Балакирева. - Воронеж: Воронеж, гос. технол. акад., 2006 - С.211-214 (соавт. Н.С.Безруков).

3. Психофизиологические особенности эмоциональной сферы у больных бронхиальной астмой//Бюллетень физиологии и патологии дыхания.-2006.-Вып.23.-С.23-26. (соавт. Ю.М.Перельман, Л.В.Боговин).

4. Автоматизированная система «Medical Toolbox» для диагностики бронхиальной астмы по показателям реоэнцефалографии//Информатика и системы управления. - 2006. - №1(11). - С.73-80 (соавт. Е.Л.Еремин, В.П.Колосов, Ю.М.Перельман, Н.С.Безруков).

5. Психофизиологические особенности депрессивных состояний при бронхиальной астме//16 Национальный конгресс по болезням органов дыхания. 2 конгресс Евроазиатского Респираторного Общества. Санкт-Петербург, 14-17 ноября 2006: Сб. трудов.-СПб., 2006.-С.13.-Реф.44 (соавт. Ю.М.Перельман, Л.В.Боговин).

6. Особенности биоэлектрической активности головного мозга у больных бронхиальной астмой с холодовой гиперреактивностью дыхательных путей//! 6 Национальный конгресс по болезням органов дыхания. 2 конгресс Евроазиатского Респираторного Общества. Санкт-Петербург, 14-17 ноября 2006: Сб. трудов.-СПб., 2006 ,-С.55.-Реф.202.

7. Ультразвуковая допплерография и реоэнцефалография в оценке нарушений церебральной гемодинамики у больных бронхиальной астмой с измененной реактивностью дыхательных путей//16 Национальный конгресс по болезням органов дыхания. 2 конгресс Евроазиатского Респираторного Общества. Санкт-Петербург, 14-17 ноября 2006: Сб. трудов. - СПб., 2006.-С.56,-Реф.203 (соавт. Ю.М.Перельман).

8. Диагностирование холодовой гиперреактивности у больных бронхиальной астмой по параметрам ультразвуковой допплерографии на основе гибридной сети //XIV Всероссийский семинар «Нейроинформатика и ее приложения». -Красноярск, 2006,- С. 16-18 (соавт.Н.С. Безруков).

9. Диагностика бронхиальной астмы по параметрам электроэнцефалограммы на основе адаптивной нейро-нечеткой сети// Вестник АмГУ. - 2006. - №35. -С.34-36 (соавт Н.С. Безруков).

10.Система поддержки принятия решения для диагностики бронхиальной астмы по нейрофизиологическим параметрам на основе адаптивной нейро-нечеткой сети// Информатика и системы управления. - 2006. - №2 (12). -С.29-36 (соавт. Н.С. Безруков, В.П. Колосов, Ю.М. Перельман).

11. Система поддержки принятия решения для диагностики бронхиальной астмы и хронической обструктивной болезни легких//Бюллетень физиологии и патологии дыхания. — 2006. - Вып.23 (приложение). - С.32-34 (соавт. Н.С.Безруков, А.Г.Приходько, Е.Л.Еремин, Ю.М.Перельман).

12. Программа имитационного моделирования системы диагностики бронхиальной астмы по реографическим показателям. - Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2006612637. - Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 26 июля 2006 г. (соавт. Н.С.Безруков, Е.Л.Еремин, В.П.Колосов, Ю.М.Перельман).

13. Программа имитационного моделирования системы диагностики бронхиальной астмы по параметрам электроэнцефалографии. - Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2007610144. - Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 9 января 2007 г. (соавт. Н.С.Безруков, Е.Л.Еремин, В.П.Колосов, Ю.М.Перельман).

14. Программа имитационного моделирования системы диагностики холодовой гиперреактивности дыхательных путей у больных бронхиальной астмой по параметрам ультразвуковой допплерографии. - Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2007610145. - Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 9 января 2007 г. (соавт. Н.С.Безруков, Е.Л.Еремин, В.П.Колосов, Ю.М.Перельман).

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ и

ОБОЗНАЧЕНИЙ

БА Бронхиальная астма

ИГХВ Инспираторная гипервентиляция холодным воздухом

JTCK Линейная скорость кровотока

ОА Основная артерия

РЭГ Реоэнцефалография

УЗДГ Ультразвуковая допплерография

ХГРДП Холодовая гиперреактивность дыхательных путей

ЭЭГ Электроэнцефалография

ОСА R,L Общая сонная артерия правая, левая

ВСА R,L Внутренняя сонная артерия правая, левая

НСА R,L Наружная сонная артерия правая, левая

ПАУЗ R,L Позвоночная артерия, сегмент V3, правая, левая

НБА R,L Надблоковая артерия правая, левая

СМА R,L Средняя мозговая артерия правая, левая

ПМА R,L Передняя мозговая артерия правая, левая

ЗМА R,L Задняя мозговая артерия правая, левая

ПАУ4 R,L Позвоночная артерия, сегмент У4, правая, левая

Ri Резистивный индекс

Автореферат Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1.1. Тираж 100 экземпляров. Заказ № 28. Отпечатано в ЦИТ Амурского Государственного Университета

Актуальность исследования. В последние годы во всем мире, в том числе и в России, прогрессивно увеличивается число больных, страдающих бронхиальной астмой (БА) (Г.Б.Федосеев и соавт., 1995; А.Г.Чучалин, 19992003; Ю.С.Ландышев, 2006; Global initiative for asthma, 2006). Неблагоприятная динамика заболеваемости, тяжести течения и летальности одновременно с увеличением потребления лекарственных препаратов больными БА обусловливают постоянно растущее внимание ученых к мало изученным аспектам этой проблемы и, в частности, к измененной реактивности дыхательных путей (Е.И.Лютина с соавт., 2003; Л.Н.Можина, 2005; D.W.Cockcroft et al., 2003; D.С.Grootendorst, K.F.Rabe, 2004; E.F.Hansen, J.Vestbo, 2005).

У больных БА при воздействии широкого спектра экзогенных и эндогенных факторов возникает бронхоконстрикторная реакция, приводящая к нарушению бронхиальной проходимости и, в целом, газообменной функции легких (П.П.Горбенко и соавт., 1996; G.De Meer et al., 2002; D.W.Cockcroft et al., 2003). В настоящее время можно считать доказанной четкую взаимосвязь изменений бронхиальной реактивности с возникновением хронических неспецифических заболеваний легких, что позволяет рассматривать гиперреактивность дыхательных путей в качестве одного из ведущих патофизиологических механизмов обструкции бронхов. (L.-P.Boulet, 2003; P.J.Sterk, 2004).

Механизмы формирования неспецифической и специфической реактивности дыхательных путей гетерогенны и еще мало изучены. В формировании повышенной реактивности дыхательных путей большую роль играют продукты воспаления (провоспалительные цитокины и др.). Вместе с тем, тонус гладких мышц бронхиальной стенки находится под контролем центральных механизмов регуляции (А.М.Вейн и соавт., 1981). Среди множества экзогенных факторов, определяющих специфичность формирования и особенности клинических проявлений гиперреактивности дыхательных путей, наиболее интересна роль низкой температуры окружающего воздуха в возникновении бронхоконстрикторной реакции, центральные механизмы которой до настоящего времени не изучены (M.L.McLane et ah, 2000; G.F.Joos et al., 2003; А.Г.Приходько и соавт., 2006).

Патогенез любых форм бронхиальной астмы включает в себя ряд основных и второстепенных механизмов, в частности неврогенных. Органические поражения нервной системы, травмы головного мозга, диэнцефальные и стволовые расстройства могут оказаться предрасполагающими и причинными факторами, приводящими к заболеванию бронхиальной астмой (П.К.Булатов, Г.Б.Федосеев, 1975; J.Slapke, 1988). Известно, в частности, что при нейро-психической форме БА происходит искажение биоритмологических закономерностей в динамике пространственной электроэнцефалограммы (ЭЭГ), кардиоритма и ритма дыхания, нарушение симпатовагусного баланса. Возникают изменения функциональной значимости, локализации и пространственной координации основных ритмов ЭЭГ и их поддиапазонов, изменения внутри- и межцентрального баланса основных нервных процессов (Н.Б.Суворов, Н.Л.Фролова, 2002), а факторами, вызывающими эти нарушения, предположительно являются нарушения в системах ликворообращения и кровообращения.

Сведения о взаимосвязи нарушений церебральной гемодинамики и хо-лодовой гиперреактивности дыхательных путей отсутствуют. Таким образом, изучение влияния центральных механизмов регуляции и состояния церебральной гемодинамики на формирование Б А и холодовой гиперреактивности дыхательных путей является актуальным и требует дальнейших исследований.

Цель исследования состояла в определении роли центральных механизмов регуляции в патогенезе измененной реактивности дыхательных путей и функции внешнего дыхания у больных бронхиальной астмой и разработке критериев диагностики бронхиальной гиперреактивности по нейрофизиологическим параметрам.

Задачи исследования:

1. Изучить особенности изменений биоэлектрической активности головного мозга у больных Б А в зависимости от степени тяжести заболевания и наличия холодовой гиперреактивности дыхательных путей.

2. Выявить особенности церебральной гемодинамики у больных бронхиальной астмой различной степени тяжести с измененной реактивностью дыхательных путей.

3. Изучить взаимосвязь электроэнцефалографических изменений с показателями церебральной гемодинамики и нарушениями реактивности дыхательных путей.

4. Разработать новые подходы к прогнозированию функциональных нарушений дыхательной системы на основе критериев оценки электрической активности и гемодинамических характеристик головного мозга.

Научная новизна исследования.

Впервые проведено комплексное изучение показателей биоэлектрической активности головного мозга и церебральной гемодинамики у больных БА с признаками холодовой гиперреактивности дыхательных путей. Описаны взаимосвязи между основными нейрофизиологическими показателями и изменениями реактивности дыхательных путей. Новизна исследования заключается в определении модулирующей роли церебральной гемодинамики в генезе формирования и прогрессирования нарушений реактивности и проходимости дыхательных путей у больных Б А. В работе показана высокая значимость нарушений механизмов центральной регуляции в формировании холодовой гиперреактивности дыхательных путей. На основании установленных закономерностей с использованием математического аппарата адаптивной нейро-нечеткой сети доказана возможность прогнозирования БА и холодовой гиперреактивности дыхательных путей на основе интегральной оценки биоэлектрической активности головного мозга и церебральной гемодинамики.

Практическая значимость работы.

Практическая значимость результатов исследования заключается в обосновании целесообразности внедрения в клиническую практику исследования мозгового кровотока и биоэлектрической активности головного мозга у больных БА. Предложены критерии выявления нарушений церебральной гемодинамики и электроэнцефалографических изменений, характерных для БА и синдрома гиперреактивности дыхательных путей.

Существенное практическое значение имеют разработанные с помощью дискриминантных уравнений способы прогнозирования бронхиальной астмы и холодовой гиперреактивности дыхательных путей у больных БА. Разработаны компьютерные технологии диагностики БА, степени ее тяжести и холодовой гиперреактивности дыхательных путей с применением адаптивной нейро-нечеткой сети.

Практические рекомендации могут быть использованы в работе пульмонологических, терапевтических и функционально-диагностических отделений отделений и кабинетов.

Положения, выносимые на защиту.

1. Бронхиальная астма сопровождается нарушениями биоэлектрической активности головного мозга, проявляющимися диффузными изменениями различной степени выраженности и дисфункцией срединно-стволовых структур мозга, взаимосвязанными с изменениями реактивности дыхательных путей.

2. Электроэнцефалографические изменения при БА связаны с нарушениями церебральной гемодинамики, пропорциональными степени тяжести заболевания и состоящими в снижении объемного кровотока в каротидных и вертебральных бассейнах.

3.В формировании холодовой гиперреактивности дыхательных путей у больных БА существенная роль принадлежит нарушениям центральных механизмов регуляции.

4. Выявление нарушений мозгового кровотока и биоэлектрической активности головного мозга позволяет на основе дискриминантных уравнений и адаптивной нейро-нечеткой сети осуществлять диагностику БА, степени ее тяжести и холодовой гиперреактивности дыхательных путей.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на 15 Национальном конгрессе по болезням органов дыхания (Москва, 2005); 16 Национальном конгрессе по болезням органов дыхания (Санкт-Петербург, 2006); итоговой научной конференции ГУ ДНЦ ФПД СО РАМН «Молодые учёные - науке» (Благовещенск, 2005); XIX международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (Воронеж, 2006); итоговой научной конференции ГУ ДНЦ ФПД СО РАМН «Молодые учёные - науке» (Благовещенск, 2007).

Публикация результатов исследования. По материалам диссертации опубликовано 14 научных печатных работ, зарегистрированы 3 программы для ЭВМ (№2006612637 от 26 июля 2006 г.; №2007610144 от 9 января 2007г.; №2007610145 от 9 января 2007), подана заявка на изобретение №2006128951/14(031459) от 9 августа 2006 г.

ВЫВОДЫ

1. У абсолютного большинства больных бронхиальной астмой (свыше 80%) отмечаются нарушения функционального состояния ЦНС, проявляющиеся на ЭЭГ диффузными изменениями биоэлектрической активности головного мозга различной степени выраженности.

2. По мере нарастания степени тяжести бронхиальной астмы отмечается вовлечение срединно-стволовых структур мозга, и уровень вовлекаемых структур прямо пропорционален степени тяжести заболевания.

3. При бронхиальной астме возникают и прогрессируют по мере нарастания тяжести заболевания нарушения церебральной гемодинамики в бассейнах сонных и позвоночных артерий, которые проявляются снижением систолического кровотока вследствие повышения сосудистого сопротивления и затруднением венозного оттока, достоверно взаимосвязанными с основными ритмами ЭЭГ.

4. Изменения биоэлектрической активности головного мозга и церебральной гемодинамики у больных Б А тесно взаимосвязаны с холодовой гиперреактивностью дыхательных путей, что свидетельствует о важной роли центральных механизмов регуляции в формировании данного синдрома.

5. Интегральная оценка биоэлектрической активности головного мозга и параметров мозгового кровотока позволяет прогнозировать холодовую гиперреактивность дыхательных путей и степень ее выраженности у больных БА с помощью разработанных дискриминантных и регрессионных уравнений.

6. Разработанные автоматизированные системы поддержки принятия решения на основе адаптивной нейро-нечеткой сети с использованием параметров электроэнцефалографии, реоэнцефалографии и ультразвуковой доп-плерографии с учетом клинико-функциональных данных способствуют определению степени тяжести БА, и прогнозированию течения БА и холодовой гиперреактивности дыхательных путей.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Обследование больных БА целесообразно дополнить исследованием церебральной гемодинамики и биоэлектрической активности головного мозга.

2. С целью прогнозирования холодовой гиперреактивности дыхательных путей у больных БА по параметрам ЭЭГ рекомендуется использовать дискриминантное уравнение:

D=+3,332x аТ6-2,504х aFpz+4,510xaF7-4,782xaF3+2,825xb01 При D<51,97 с точностью 99,5% можно прогнозировать холодовую гиперреактивность дыхательных путей.

4. С целью прогнозирования холодовой гиперреактивности дыхательных путей у больных БА по параметрам ЭЭГ, РЭГ и УЗДГ рекомендуется использовать дискриминантное уравнение (D):

D - 0,031 х а Т6 +45,400 х РИ FR +0,179 х ИБО FR-0,427 х ВСА R Vd, При D<-2,15 с точностью 99,7% можно прогнозировать холодовую гиперреактивность дыхательных путей.

5. С целью диагностики Б А по параметрам реоэнцефалографии рекомендуется использовать математический аппарат нечеткой логики на основе алгоритма гибридной сети, реализованной в среде Matlab.

6. Для диагностики БА по параметрам электроэнцефалографии рекомендуется использовать автоматизированную систему, построенную на основе адаптивной нейро-нечеткой сети ANFIS.

7. Рекомендуется использовать систему поддержки принятия решения для диагностики БА и определения степени ее тяжести по нейрофизиологическим параметрам на основе адаптивной нейро-нечеткой сети.