Кардиореспираторная вариабельность при заболеавниях органов дыхания

Зулкарнеев, Рустэм Халитович

Диссертации по медицине → Пульмонология

Автореферат и диссертация по медицине (14.00.43) на тему:Кардиореспираторная вариабельность при заболеавниях органов дыхания

АВТОРЕФЕРАТ

Зулкарнеев, Рустэм Халитович Москва 2007 г.

Ученая степень: доктора медицинских наук

ВАК РФ: 14.00.43

Автореферат диссертации по медицине на тему Кардиореспираторная вариабельность при заболеавниях органов дыхания

На правах рукописи

Зулкарнеев Рустэм Халитович

КАРДИОРЕСПИРАТОРНАЯ ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ ПРИ ЗАБОЛЕВАНИЯХ ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ

14.00.43 - пульмонология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук

Москва - 2007

003054706

Рабата выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Башкирский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию"

Научный консультант: доктор медицинских наук, профессор

Загидуллин Шамиль Зарифович

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор

Абросимов Владимир Николаевич, доктор медицинских наук, профессор, академик РАМН Баранов Виктор Михайлович, доктор медицинских наук, профессор Исхаков Эдуард Робертович

Ведущая организация - Центральный НИИ туберкулёза Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию, г.Москва.

Защита состоится "21 "февраля 2007 г. в 1022 часов на заседании диссертационного совета Д 208.053.01 НИИ пульмонологии Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию по адресу: 105077, г.Москва, ул.11-ая Парковая, 32/61.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИ пульмонологии Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию по адресу: 105077, г.Москва, ул.11-ая Парковая, 32/61.

Автореферат разослан 20 января 2007 года..

Ученый секретарь диссертационного совета доктор медицинских наук

Васильева О.С.

Актуальность проблемы

Болезни органов дыхания - наиболее распространённые заболевания человека как России, так и во всём мире (Чучалин А.Г., 2003). Течение и прогноз таких заболеваний, как бронхиальная астма, хроническая обструктивная болезнь лёгких и внебольничная пневмония, определяются в первую очередь совместным вовлечением в патологический процесс дыхательной и сердечно-сосудистой систем, составляющих целостную кардиореспираторную систему (Дмитриева Н.В. и др.,

1995). Комплексное исследование кардиореспираторной системы имеет важное значение не только в пульмонологии, но и в других областях медицины, в частности, в космической медицине (Баранов В.М., 2002).

Практически все физиологические параметры организма характеризуются существенной вариабельностью во времени, которую составляют постоянные разнонаправленные колебания - флуктуации. Этот факт в определённой степени противоречит положениям классической теории гомеостаза (Goldberger А., 1994). В практике функциональной диагностики вариабельность показателей традиционно рассматривается как помеха, для устранения которой используется усреднение данных. При таком подходе теряется ценная диагностическая информация о динамике функциональных систем организма. Данное противоречие может быть разрешено с позиций синергетики - науки о самоорганизации, где флуктуации рассматриваются как важный инструмент самоорганизации и развития всего окружающего мира, в том числе и живых систем (Пригожин И., 1985).

В последние десятилетия хронобиологические принципы анализа вариабельности биомедицинских сигналов интенсивно внедряются в клиническую практику. Значительный вклад в этой области принадлежит Р.М.Баевскому, который в 1960-х гг. предложил метод оценки вариабельности сердечного ритма (ВСР) с помощью вариационной статистики. Разработаны международные рекомендации по клиническому применению анализа ВСР для прогноза инфаркта миокарда (Malik М. et al.,

1996). Серийные комплексы для суточного мониторинга ЭКГ и артериального давления оснащены модулем анализа вариабельности данных с помощью методов вариационной статистики и спектрального анализа (Рябыкина Г.В., Соболев A.B.,

1998, Макаров Л.М., 2000). Анализ вариабельности ЭЭГ с вычислением биспек-трального индекса и энтропии (Elerkmann R.K. et al., 2006) применяется в современных мониторах глубины наркоза. В пульмонологии для диагностики бронхиальной астмы используется оценка суточной вариабельности скоростных показателей выдоха (Федосеев Г.Б. и др., 1987, Barnes P. et al., 1982, Global Initiative for Asthma - GINA, 2002). Проведены исследования вариабельности сердечного ритма при бронхиальной астме (Марченко В.Н., 2004), хронической обструктивной болезни лёгких (ХОБЛ), внебольничной пневмонии (Лышова О.М., Провоторов В.М., 2006). В то же время комплексный анализ вариабельности непрерывной последовательности дыхательных и сердечных циклов, составляющих так называемый кар-диореспираторный паттерн, пока не нашёл применения в клинической медицине. На сегодняшний день сложились клинические, патофизиологические, математические и технические предпосылки для клинического применения анализа вариабельности кардиореспираторной динамики в норме и патологии.

Цель исследования

Повышение эффективности функциональной диагностики у больных бронхиальной астмой, хронической обструктивной болезнью лёгких и внебольничной пневмонией с помощью комплексного анализа кардиореспираторной вариабельности.

Задачи исследования

1. Разработать инструментальное и методическое обеспечение анализа кардиореспираторной вариабельности с применением неинвазивных методов исследования и возможностью количественной оценки лёгочной вентиляции.

2. Провести исследование основных параметров вариабельности дыхательной и сердечной ритмики у здоровых лиц.

3. Исследовать вариабельность кардиореспираторного паттерна у больных бронхиальной астмой с различной тяжестью течения, в динамике стационарного лечения и при проведении функциональных проб с ингаляционными бронхолити-ками.

4. Исследовать вариабельность кардиореспираторного паттерна у больных ХОБЛ с различными стадиями заболевания, в динамике стационарного лечения и при проведении функциональной ортоклиностатической пробы.

5. Исследовать вариабельность кардиореспираторного паттерна у больных внебольничной пневмонией с различной тяжестью течения, в динамике стационарного лечения и при проведении функциональной ортоклиностатической пробы.

6. Провести сравнительную оценку кардиореспираторной вариабельности при заболеваниях органов дыхания с использованием автокорреляционного, спектрального анализа и методов нелинейной динамики, позволяющих оценить такие основополагающие свойства физиологических процессов, как частотный состав, динамическую сложность, наличие кратко- и долгосрочных взаимосвязей в структуре процесса.

7. Разработать диагностическую систему для выявления, оценки тяжести и дифференциальной диагностики заболеваний дыхательной системы на основе анализа кардиореспираторной вариабельности.

Научная новизна

В ходе решения поставленных задач получены следующие новые научные результаты:

1. Проведен комплексный анализ вариабельности кардиореспираторного паттерна у больных бронхиальной астмой, ХОБЛ и внебольничной пневмонией по синхронной записи лёгочной вентиляции и сердечного ритма, осуществлённой с помощью неинвазивных методов - количественной импедансной пневмографии и ЭКГ. Это повысило точность оценки дыхательного паттерна за счёт исключения искажений, возникающих при использовании спирографии.

2. Проведена сравнительная оценка динамики сердечного и дыхательного ритмов с точки зрения устойчивости и адаптивности. Показано, что ритмика дыхания обладает меньшей устойчивостью, но большей адаптивностью, чем сердечный ритм.

3. Установлена общая закономерность снижения интенсивности флуктуации кардиореспираторного паттерна и тяжести течения бронхиальной астмы, ХОБЛ и внебольничной пневмонии.

4. Выявлено раннее снижение интенсивности флуктуации кардиореспираторного паттерна у больных с нетяжёлым течением заболеваний органов дыхания.

5. Установлено, что в ходе стационарного лечения изученных заболеваний нормализация вариабельности кардиореспираторного паттерна происходит существенно позже, чем нормализация основных клинико-функциональных и лабораторных данных.

6. Определён ряд новых закономерностей, связывающих структуру дыхательного паттерна и параметры функции внешнего дыхания. В частности, определена взаимосвязь величины отношения времени достижения пиковой скорости выдоха к продолжительности выдоха ТрсОТе и рестриктивных нарушений функции внешнего дыхания. Также показано, что в структуре дыхательного паттерна наиболее чувствительным маркером напряжения дыхательной системы является продолжительность постэкспираторной паузы Тр и ее коэффициент вариации ТрСУ.

7. На основе анализа нелинейной динамики с определением энтропии и фрактальной размерности динамических рядов выявлены закономерности изменения уровня динамической сложности сердечного и дыхательного ритмов в качестве косвенной оценки информационного потока в функциональной кардиореспиратор-ной системе.

Научно-практическая значимость

1. Разработан автоматизированный метод анализа вариабельности кардиореспираторного паттерна. Применение неинвазивной, без присоединения к дыхательным путям обследуемого различных масок и загубников, записи легочной вентиляции позволило избежать побочного влияния процедуры регистрации на кардиорес-пираторный паттерн. Метод может быть использован для контактного и дистанционного мониторинга кардиореспираторной системы в различных областях медицины, а также для контроля за состоянием человека-оператора.

2. Предложена модифицированная методика спектрального анализа вариабельности сердечного ритма с целью исключения систематической ошибки измерения спектральной мощности дыхательной аритмии у больных с тахипноэ. Рекомендовано увеличить с 0,4 Гц до 1,0 Гц верхнюю границу высокочастотного спектрального диапазона, что позволяет проводить анализ вариабельности сердечного ритма при частоте дыхания вплоть до 60 /мин.

3. Установлена целесообразность выделения в структуре дыхательного цикла трёх последовательных фаз - "вдох - выдох - постэкспираторной пауза". Трёхфазная модель дыхательного цикла обладает существенными диагностическими преимуществами по сравнению с часто используемый на практике двухфазной моделью дыхательного цикла "вдох - выдох".

4. Разработан улучшенный алгоритм количественной объёмной калибровки импедансной пневмограммы с пошаговым поиском оптимальной задержки сигнала импедансного пневмографа относительно спирограммы, обеспечивающий повышение точности калибровки в 1,5 раза.

5. Предложена модификация функциональной пробы с ингаляционными бронхолитиками на основе оценки вариабельности кардиореспираторного паттерна.

6. Проведена модификация функциональной ортоклиностатической пробы путём замены вызывающего утомление длительного стояния на положение сидя, что позволило обследовать контингент больных с тяжёлой лёгочно-сердечной недостаточностью.

7. Определены критерии ранней диагностики нарушений кардиореспиратор-ной системы при неспецифических заболеваниях лёгких по результатам анализа вариабельности кардиореспираторного паттерна. Предложены критерии оценки тяжести течения неспецифических заболеваний лёгких, адаптационных сдвигов при проведении функциональной ортоклиностатической пробы, ингаляционных проб с бронхолитиками. Предложены критерии дифференциальной диагностики обструктивных и рестриктивных изменений на основе анализа паттерна естественного спонтанного дыхания.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Разработана оригинальная диагностическая методика анализа вариабельности кардиореспираторного паттерна с применением неинвазивных методов исследования дыхания и кровообращения на основе оценки количественных и качественных характеристик кардиореспираторной динамики.

2. Флуктуации кардиореспираторной динамики являются неотъемлимым свойством организма человека. Дыхательная ритмика отличается от сердечной меньшей устойчивостью, но большей адаптивностью.

3. Показатели вариабельности дыхательного паттерна и сердечного ритма обладают сравнимой информативностью при оценке тяжести функциональных нарушений при заболеваниях органов дыхания. Продолжительность постэкспираторной паузы является наиболее чувствительным маркером функционального напряжения дыхательной системы.

4. У больных с бронхиальной астмой происходит существенное снижение кардиореспираторной вариабельности на фоне нормальных параметров дыхательного паттерна и сердечного ритма. В динамике стационарного лечения бронхиальной астмы в первую очередь нормализуются параметры вариабельности сердечного ритма. Анализ кардиореспираторной вариабельности позволяет углублённо оценить эффекты ингаляционных бронхолитиков на кардиореспираторную динамику у больных бронхиальной астмой.

5. Для ХОБЛ характерно наиболее значительное изменение структуры дыхательного паттерна вследствие усиления центральной инспираторной активности, а также выраженное снижение вариабельности сердечного ритма. Адаптационная реакция кардиореспираторной системы на изменение положения тела у больных ХОБЛ снижена в наибольшей степени, вплоть до полной ареактивности.

6. При внебольничной пневмонии значительно снижена вариабельность всех параметров кардиореспираторного паттерна. В динамике стационарного лечения пневмонии на фоне существенного улучшения клинико-лабораторных показателей происходит отсроченная нормализация вариабельности кардиореспираторного паттерна, что указывает на сохранение активности патологического процесса.

7. Дифференциальная диагностика преобладающих тяжёлых обструктивных и рестриктивных нарушений внешнего дыхания может быть проведена по величине отношения времени достижения пиковой скорости выдоха к продолжительности выдоха ТреГ/Те. в структуре паттерна спонтанного дыхания.

8. Кардиореспираторная вариабельность у больных с заболеваниями органов дыхания существенно отличается от показателей здоровых людей по количественным и качественным характеристикам.

Низкая вариабельность, или повышенная стабильность кардиореспираторной динамики в масштабе секунд взаимосвязана с повышенным риском нестабильности в масштабе часов и суток. Под нестабильностью понимается высокий риск различных осложнений, отражающих тяжёлое течение заболеваний органов дыхания.

Качественные отличия у больных с легочной патологией заключаются в более низком уровне динамической сложности сердечного ритма, как проявление функциональной изоляции сердца, и более высоком уровне динамической сложности дыхательного паттерна. Этот феномен, возможно, отражает повышение информационного потока в дыхательной системе за счёт усиления патологической афферентной импульсации с рецепторов лёгких.

Апробация работы и публикации

Основные положения работы доложены и обсуждены на конференциях молодых ученых Башкирского государственного медицинского университета (Уфа, 1995, 1996 гг.), республиканских научно-практических конференциях "Современные аспекты профилактической и клинической медицины" (Уфа, 1995), "Актуальные вопросы клиники внутренних болезней" (Уфа, 1996), "Проблемы клинической медицины" (Уфа, 1998), "Актуальные вопросы диагностики, лечения и профилактики заболеваний органов дыхания" (Уфа, 1999), I республиканской научно-практической конференции по функциональной диагностике (Москва, 1996), Всероссийской научно-практической конференции "Проблемы терапевтической и хирургической пульмонологии" (С.-Петербург, 1997), Конгрессе "Неинвазивная кардиология" (Москва, 2001), 1 республиканской научно-практической конференции по функциональной диагностике " Новые диагностические технологии" (Москва,

2002), IX национальном конгрессе "Человек и лекарство" (Москва, 2002), молодёжной научно-технической конференции "Интеллектуальные системы управления и обработки информации" (Уфа, 2003), VI, VIII, XII, XIII, XIV, XV, XVI Российских национальных Конгрессах по болезням органов дыхания, международных семинарах по компьютерным информационным технологиям CSIT (Уфа, 2000, Кипр, 2001, Уфа, 2003, Будапешт, 2004, Уфа, 2005), II Всероссийской конференции с международным участием "Мехатроника, автоматизация, управление" (Уфа, 2005), межрегиональных научно-практических конференциях "Актуальные вопросы внутренних болезней" (Челябинск, 2003, 2006), ежегодных конгрессах Европейского респираторного общества (2003, 2005, 2006). По материалам диссертации опубликовано 52 научных работы, издано 3 методические рекомендации для врачей, получен 1 патент. Результаты диссертации внедрены в практику работы Республиканской клинической больницы им Г.Г.Куватова и городских больниц №13 и №21 г.Уфы.

Объём и структура диссертации Диссертация изложена на 351 странице машинописи, содержит 64 рисунка, 53 таблиц, состоит из введения, обзора литературы, глав описания материалов и методов исследования, результатов собственных исследований, обсуждения, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы из 335 наименований, в том числе 86 отечественных и 249 зарубежных источника.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В исследование было включено 383 взрослых больных заболеваниями органов дыхания, в том числе с бронхиальной астмой (БА) —197 чел., хронической об-структивной болезнью лёгких (ХОБЛ) - 72 чел., внебольничной пневмонией (ВП) -114 чел., проходивших курс стационарного лечения в пульмонологическом и ал-лергологическом отделениях городской многопрофильной больницы №21 г.Уфы за период с 1993 по 2005 гг. и давших информированное согласие. В качестве контроля обследовано 137 здоровых лиц. Общее количество исследований вариабельности кардиореспираторного паттерна - 1680.

Клинический диагноз, тяжесть течения БА и ВП, стадия ХОБЛ и основные направления терапии определялись в соответствии с международными и нацио-

нальными клиническими рекомендациями: Глобальная стратегия лечения и профилактики бронхиальной астмы (GINA, 2002), Глобальная стратегия диагностики, лечения и профилактики ХОБЛ (GOLD, 2003), рекомендациями Всероссийского научного общества пульмонологов "Внебольничная пневмония у взрослых: практические рекомендации по диагностике, лечению и профилактике" (2003).

Критериями исключения были: приступ бронхиальной астмы в момент обследования, перенесённый в течение данной госпитализации астматический статус, гормонозависимость, потребность в искусственной вентиляции лёгких, септический шок, инфузия препаратов с положительным инотропным действием, вазопрес-соров, нарушение сознания, острая и хроническая почечная и печёночная недостаточность, инфаркт миокарда в анамнезе, частые или постоянные нарушения сердечного ритма, гипертоническая болезнь II-III ст., приём ß-адреноблокаторов, беременность, сахарный диабет, язвенная болезнь желудка и двенадцатипёрстной кишки, анемия тяжёлой степени, злокачественные новообразования, туберкулёз.

Для анализа вариабельности кардиореспираторного паттерна использовались 10-минутные синхронные записи ЭКГ и импедансной пневмограммы. Применение количественной импедансной пневмографии (Ярмолинский В.И.,1985) позволило регистрировать вентиляцию лёгких без использования лицевых масок и загубников, искажающих паттерн естественного свободного дыхания (Askanazi J., Silverberg P.A., Foster R.J., 1980; Perez W., Tobin M.J., 1985). Электроды импедансного пневмографа располагались симметрично по задним подмышечным линиям на уровне VI-VII рёбер (Kuratomi Y. et al., 1995). Для измерения объёма вентиляции проводилась предварительная калибровка импедансной пневмограммы относительно спирограммы. Стандартное положение обследуемого - сидя, при проведении ор-токлиностатической пробы - лёжа на спине.

Распознавание узловых точек начала вдоха, окончания вдоха - начала выдоха и окончания выдоха определялись по достижении сглаженной первой производной пневмограммы порога близости к нулевой линии в соответствии с рекомендациями Европейского респираторного общества (Bates J.H.T. et al., 2000). В каждом сердечном и дыхательном цикле измерялись базовые параметры кардиореспираторно-

го паттерна (рис.1): на ЭКГ - интервал ЯК - продолжительность сердечного цикла (мс), на пневмограмме - Тим - общая продолжительность дыхательного цикла (с), П - продолжительность вдоха (с), Те - продолжительность выдоха (с), Тр - продолжительность постэкспираторной паузы (с), Тр!^ Тре!'- время достижения пиковой скорости вдоха/выдоха от начала

Пневмограмма

вдоха/выдоха (с), Vt - дыхательный объём (мл). Вычислялись производные параметры кардиореспираторного паттерна: Tie = Ti + Те - продолжительность активного дыхательного цикла, Ti / Tie — фракция вдоха в активном дыхательном цикле (%), Те / Tie - фракция выдоха в активном дыхательном цикле (%), Тр / Ttot -фракция постэкспираторной паузы в общей продолжительности дыхательного цикла (%), Vt / Ti - средняя скорость вдоха (мл/с), Vt / Те - средняя скорость выдоха (мл/с), Tpif / Ti , Tpef / Те - отношения продолжительности достижения пиковой скорости вдоха(выдоха) к продолжительности вдоха (выдоха). Последнее отношение рассматривается как маркер бронхиальной обструкции в паттерне естетствен-ного спонтанного дыхания (Morris M.J., 1998).

Сформированные динамические вариационные ряды параметров кардиореспираторного паттерна (рис.2) подвергались математической обработке методами линейной динамики с вычислением средней арифметической, стандартного отклонения и индивидуального для каждого обследуемого коэффициента вариации. Так как распределения большинства показателей дыхательного паттерна значительно

отличались от нормального, то для их оценки использовались непараметрические показатели - медиана, интерквартильный размах и их отношение, обозначенное как непараметрический коэффициент вариации.

а) б)

Рис. 2 - Принцип формирования динамических вариационных рядов последовательных кардиоинтервалов (а) и последовательных интервалов между дыхательными циклами (б).

Частотные составляющие кардиореспираторных флуктуации определялись с помощью спектрального анализа методом быстрого преобразования Фурье. Оценивалась спектральная мощность низкочастотного диапазона LF 0,04-0,15 Гц, отражающая совместное симпатическое и парасимпатическое влияние, и спектральная мощность высокочастотного диапазона HF 0,15-1,0 Гц, отражающая дыхательную аритмию и модулируемая парасимпатическим отделом вегетативной нервной системы. Вычислялись автокорреляционные функции динамических рядов с определением первого незначащего коэффициента автокорреляции. Оценивались показатели нелинейной динамики: энтропия динамического ряда АрЕп с "вложенной" размерностью 2 и порогом фильтрации 0,2 от стандартного отклонения ряда (Pin-cus S.M. et al., 1994) и фрактальная размерность ряда (Кроновер P.M., 2000).

Общеклинические методы исследования включали: субъективную оценку одышки по шкале MRC при ХОБЛ и по шкале Borg при ВП, вычисление индекса массы тела, индекса курения "пачка-лет", измерение артериального давления по

методу Короткова, ЭКГ в 12-ти отведениях, спирографию, функциональную пробу с ингаляцией бронхолитика у больных БА и ХОБЛ, Эхо-КГ у больных ХОБЛ, пуль-соксиметрию, рентгенографию органов грудной клетки, общий анализ крови, определение лейкоцитарной формулы и С-реактивного белка с сыворотке крови у больных пневмонией, биохимический анализ крови.

Данные приведены в виде "среднее (стандартное отклонение)". Статистические методы исследования включали однофакторный дисперсионный анализ, двухфакторный дисперсионный анализ, метод доверительных интервалов, линейный корреляционный анализ, анализ приёмной операционной характеристики теста ROC - "Receiver Operating Characteristic" (Metz C.E. et al., 1973), учёт множественных сравнений по уровню ложных обнаружений FDR - "False Discovery Rate" (Benjamin Y., Hohberg Y., 1995).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБСУЖДЕНИЕ

Аппаратно-программный комплекс "Респикард 1.3" для исследования вариабельности кардиореспираторного паттерна (рис.3) был разработан на кафедре пропедевтики внутренних болезней Башкирского государственного медицинского университета совместно с лабораторией моделирования биомедицинских систем (зав.лабораторией — кандидат технических наук, доцент Л.М.Бакусов) Уфимского государственного авиационно-технического университета.

Для получения первичных данных использовались серийно выпускаемые медицинские приборы с сертифицированной метрологической характеристикой и электробезопасностью: электрокардиограф ЭК1Т, импедансный пневмограф на базе плетизмографического канала тетраполярного реографа РПГ2-02, автоматизированный пневмотахометр ЭТОН-01 (Болгария). Аналоговые выходы приборов

Рис.3 - Блок-схема аппаратно-программного комплекса "Респикард 1.3" .

соединены с трёхканальным 10-разрядным аналого-цифровым преобразователем NVL-03 (фирма "Сигнал", г.Москва), частота оцифровки 500 Гц. Цифровой выход АЦП соединен с шиной персонального компьютера IBM PC Pentium II. Комплекс функционирует в следующих режимах: 1) предварительная объёмная калибровка импедансного пневмографа, 2) синхронная регистрация ЭКГ и пневмограммы в течение заданного промежутка времени, 3) обработка данных в режиме off-line.

Модификация методики объёмной калибровки импедансной пневмограммы проведена для повышения точности измерения лёгочной вентиляции. Основное ограничение импедансной пневмографии состоит в невозможности непосредственно измерить объем легочной вентиляции из-за индивидуального характера зависимости изменения электрического импеданса грудной клетки AZ и объема воздуха в легких AV (Анохин М.И и др., 1981). Вследствие этого необходима предварительная калибровка сигнала импедансного пневмографа относительно референтного сигнала спирографа (Itoh A. et al., 1982).

Ранее при проведении объемной калибровки не учитывался факт запаздывания сигнала импедансной пневмограммы относительно спирограммы (Larsen V.H. et al., 1984). В рамках данного исследования предложен специальный пошаговый алгоритм для поиска минимальной ошибки калибровки. Эго снизило погрешность

измерения дыхательного объёма в 1,5 раза, которая у здоровых лиц составила в среднем 6%, у больных БА - 12%.

Объёмная калибровка импедансной пневмограммы проводилась следующим образом: пациент фиксировал губами загубник спирографа, на его грудную клетку накладывались электроды импедансного пневмографа. Обследуемый свободно дышал в обычном ритме в течение 20 с, регистрировались от 4 до 9 дыхательных циклов. Методом наименьших квадратов вычислялся индивидуальный коэффициент калибровки к, имеющий размерность л /Ом. После калибровки возможна непрерывная регистрация объема лёгочной вентиляции ДУ по изменению электрического импеданса грудной клетки А7., согласно равенству :

Для дистанционного исследования кардиореспираторной вариабельности может быть использовано устройство (Патент РФ 1Ш 2005458 С1 от 25.12.90), разработанное совместно с лабораторией моделирования биомедицинских систем Уфимского государственного авиационно-технического университета. Принцип действия прибора основан на модуляции радиочастотного излучения генератора процессами дыхания и кровообращения. Особенностью монитора является отсутствие в его составе батарейного источника электропитания. Блок-схема устройства представлена на рисунке 4. Электропитание генератора (1) осуществляется сле-

ду = к х дг.

Рис.4 - Схема телеметрического кардиореспираторного монитора.

дующим образом: на поверхность грудной клетки накладываются два электрода из разных металлов, например, меди и цинка, которые образуют вместе с тканями организма микромощный источник электрического тока. Радиочастотные колебания модулируются изменением электрического импеданса грудной клетки, отражающим дыхательные и пульсовые волны. Радиосигнал принимается радиоприёмным устройством (2), усиливается и подвергается частотной фильтрации, разделяющей дыхательные и пульсовые составляющие.

Модификация спектрального анализа вариабельности сердечного ритма при заболеваниях органов дыхания была проведена с целью уменьшения погрешности измерения мощности дыхательной аритмии при дыхательной недостаточности. Согласно международным рекомендациям (Malik М. et al., 1996) оценка спектральной мощности высокочастотной компоненты HF, отражающей дыхательную аритмию, производится в частотном диапазоне 0,15-0,40 Гц. Верхняя частота диапазона соответствует максимальной частоте дыхания 25/мин., в то время как у больных с выраженной дыхательной недостаточностью частота дыхания может доходить до 3540 /мин. и выше. Это несоответствие вносит систематическую ошибку в оценку вариабельности сердечного ритма у больных с тахипноэ. В рамках данного исследования нами предложено использовать расширенные диапазон высокочастотной спектральной мощности HF ВСР в пределах 0,15-1,0 Гц, что обеспечивает измерение спектральной мощности дыхательной аритмии у пациентов с частотой дыхания вплоть до 60/мин.

Модификация методики измерения параметров дыхательного паттерна проведена с целью повышения точности измерения фаз дыхательного цикла. Выделение в структуре дыхательного цикла постэкспираторной паузы Тр не является общепринятым. Большинство исследователей ограничивается делением дыхательного цикла на две фазы - "вдох - выдох". Но если у обследуемого наблюдаются существенные паузы после выдоха перед следующим вдохом, то происходит кажущееся увеличение продолжительности выдоха Те (рис.5).

Ttot=Ti+Te

а) —

Ь)

Ttot=Ti+Te+Tp

Рис.5. Сравнение двухфазной "вдох(Т1)-выдох (Те)" (а) и трёхфазной "вдох(Т1)-выдох(Те) - постэкспираторная пауза (Тр)" (Ь) моделей дыхательного цикла.

Ряд исследователей (Porges S.W., Byrne Е.А., 1992, Wu Н. et al., 2004) указывает на информативность продолжительности постэкспираторной паузы Тр для оценки функционального состояния дыхательной системы. В данном исследовании нами была также использована трёхфазная модель дыхательного паттерна - "вдох -выдох -постэкспираторная пауза". Для распознавания постэкспираторной паузы использовалась сглаженная первая производная пневмограммы, отражающая скорость воздушного потока. Точки начала и окончания постэкспираторной паузы соответствовали пороговым величинам, составляющим соответственно 0,1 от максимальной скорости выдоха предшествующего дыхательного цикла и 0,1 от максимальной скорости вдоха следующего дыхательного цикла.

Модификация ортоклиностатической кардиореспираторной пробы была проведена для обеспечения обследования больных с тяжёлой лёгочно-сердечной недостаточностью, у которых проведение ортостатической пробы затруднено или невозможно из-за необходимости достаточно длительного стояния. Нами предложено вместо положения стоя использовать менее утомительное для больных положение сидя. Кардиореспираторная ортоклиностатическая проба проводилась следующим образом: 10-минутный период адаптации в положении сидя, регистрация сердечного ритма и лёгочной вентиляции в течение 10 мин., плавный переход в положение

лёжа, адаптация в течение 5 мин., повторная запись сердечного ритма и вентиляции в течение 10 мин., вычисление относительного прироста параметров кардио-респираторного паттерна.

КАРДИОРЕСПИРАТОРНАЯ ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ ПРИ БОЛЕЗНЯХ ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ. Особенности вариабельности кардиореспираторного паттерна у больных бронхиальной астмой

Дизайн исследования: проспективное, обсервационное, контролируемое. В таблице 1 приведена характеристика групп больных БА и контрольной группы (КГ). Больным проводилась комплексная терапия в условиях стационара, включающая ингаляционные бронхолитики, кортикостероиды, по показаниям -внутривенные инфузии солевых растворов и глюкозы, теофиллин, антибиотики, оксигенотерапия и др.

Таблица 1 - Характеристика больных бронхиальной астмой

Показатели КГ БА I БАП БАШ

п, чел. 39 46 34 29

Возраст, лет 28(4) 30,4(12,2) 33,0(14,3) 37,8(11,5)

Пол М/Ж, % 48/52 52/48 59/41 45/55

BMI, кг/м2 22,2(2,7) 24,0 (3,7) 22,7 (6,3) 25,8 (4,2)

ЖЕЛ, % 97,0(12,7) 95,2(13,8) 84,6(15,5) 62,1 (15,5)

ОФВ,, % 95,8(11,8) 89,9 (8,9) 69,4 (5,3) 46,1 (7,4)

ЧСС, /мин. 76,7 (9,6) 80,4(11,3) 81,6(12,1)* 91,9 (18,3)*t+

ЧД, /мин. 15,7 (3,3) 16,1 (4,4) 17,0 (4,6) 19,0(4,3)* t

МОД, л/мин. 5,57(1,54) 7,41(0,52)* 6,9(0,43)* t 7,29(0,34)* +

Примечание: данные приведены в виде среднее(стандартное отклонение), - р<0,05 с КГ, | - р<0,05 с БА1, } - р<0,05 - с БА2.

Анализ частоты дыхания, среднего дыхательного объёма и минутной вентиляции лёгких у больных БА выявил косвенные признаки гипервентиляционного синдрома (Абросимов В.Н., 2001). Существенные отличия дыхательного паттерна от контроля наблюдались только у больных в группе тяжёлой БА III (рис.ба).

I 500 >

j 400

-111 fi

^ЭОО

i 200 fH -W\ %

С 100 га х

Ц о

О 1 2 3 4

с CWM TtotCV T1CV TeCV TpW vtcv

Рис.6 - Усреднённый дыхательный паттерна (а) и коэффициенты вариации (б) кар-диореепиратор!¡ого паттерна}' больных с различимм течением !>А.

В этой группе кроме более высокой частоты дыхания было отмечено также относительное удлинение в ¡il доха. Примечательно, что маркер центральной инспиратор-ной активности - средняя скорость вдоха Vt/Ti - у больных ЬЛ не была увеличена относительно КГ. У больных НЛ наблюдались существенно меньшие величины коэффициентов вариации параметров кардиореспираторного паттерна относительно контроля. Уже в группе с лёгким течением ЬА f величины I'lotCV и TpCV были достоверно ниже, чем в КГ (рис.66). В группах НА |[ и НЛ 111 практически все параметры дыхательною иагтерна имели существенна меньшую вариабельность, чем в контроле. I Наибольшие межгрупповые различия были характерны для коэффициента вариации посгжспираторной паузы TpCV.

При нарастании тяжести НА наблюдалййь более низкие величины временных (рис.7) и частотных (рие.Ка) показателей HC l1, Маркер вегетативного баланса ! .F/MF также имел более низкие значения, что свидетельствует о преобладании вагу с ньтх влияний па сердечный ритм у больных ЬЛ (рис.86).

20 -

SOi

□ sonn ormssd

30,2

42.1

25,а

36.

"tt

го,;

rf *t$

26,' -ь

13,е

кг

ба1

БД2

баз

Рис. 7 Показатели вариабельности сердечного ритма во временной области у больных с различным течением бронхиальной астмы; а} б)

1000 800 боа -400 -

ULF ПНР

К-

Т*

"п

| 3,3

| 1,9 *

I 2.6

2,0*

КГ

БА1

ед1

Рис. 8 - Показатели вариабельности сердечного ритма в частичной области (а) и показатель вегетативного балланса регуляции сердечного ритма (б) при различном течении бронхиальной астмы.

Для оценки раздельного и суммарного влияния бронхиальной обструкции и возраста на вегетативную регуляцию сердечного ритма у больных бронхиальной астмой был применён дну х факторный дисперсионный анализ. Вклад ОФВ, и возраста в общую дисперсию показателей ВЙСР составил от 10 до 32%. ОФВ| и возраст оказывали самостоятельное. независимое пишите ни SDNN, RMSSD, Р!о!а), I,I. HF. Их совместное влияние было выявлено только в отношении RMSSI). Величина

среднего кардионнтервала NN была взаимосвязана с уровнем ОФВ, и не зависела от возраста. Относительные показатели вариабельности ЬР%, НР%, 1.Р/ИР не зависели от уровня ОФВ| и возраста. На рисунке 9 представлен в графическом виде двухфакторный анализ влияния возраста и ОФВ1 на интегральный показатель вариабельности ритма сердца 80>ЛМ.

-♦-20-29 лет

—30-39 лет

- 4,- 40-55 лет

50-7ХЛ ОФВ,

Рис.9 - Взаимозависимость ОФВ, и SDNN в разных возрастных группах больных бронхиальной астмой.

В ходе стационарного лечения больных БА клиническое улучшение наблюдалось у 16 из 18 обследованных, средняя величина ОФВ! увеличилась с 65,3% до 95,8% (р<0,01). Значительно увеличились показатели вариабельности сердечного ритма БЭМЫ, КМББО, РиЛа1, и, № (рис. 1 Оа). В структуре дыхательного паттерна отмечено увеличение ТЫ, Те и Тр, причём последний показатель имел наибольший относительный прирост. Не изменилась величина средней скорости вдоха У1/Ть Среди показателей вариабельности дыхательного паттерна в процессе лечения увеличился только коэффициент вариации сердечного ритма СУЬПМ (рис.106).

а) б)

д%

200

600 -1°

ЖЕЛ ОФВ1 NN БОМ ИМББО РИ1а| 1.р НР ТЮ1 Т| Те Тр VI

Л5.6' Э25,5*

< 54,9* —78,3'

Я2.3* >5,7 }12.9 ■ Э-Э2.5 • >}10,7

р<0 02

V-Ц-1

Рис. 10 - Относительный прирост показателей кардиореспираторного паттерна (а) и их коэффициентов вариации (б) в ходе стационарного лечения БА.

Сравнительная оценка влияния ипратропия бромида и комбинации ип-ратропия бромид+фенотерол на вариабельность кардиореспираторного паттерна у больных бронхиальной астмой

Дизайн исследования: перекрёстное, контролируемое. Обследовано 17 больных БА со среднетяжёлым течением заболевания и ОФВ1 71,3 (17,1) % должн. Комбинированный препарат (Беродуап, Берингер Ингельхайм) в дозе 40 мкг ипратропия бромида + 100 мкг фенотерола оказал более выраженное бронхолитическое действие (рис.11а), чем ипратропия бромид в дозе 40 мкг (Атровент, Берингер Ингельхайм). Индивидуальная разница прироста ОФВ, через 40 мин. после ингаляции комбинированного препарата относительно ипратропия бромида составила 4,8% должн. (95% ДИ 0,4; 9,2%). Эффект ингаляции обоих препаратов на вариабельность сердечного ритма не отличался между собой (рис.116).

24 б)

120 п

d=4 8+/-2.2, р<0 05

100

<1=1 3+/-3 О, NS

ш 40 -

: во -

+12 0+/-1.7

+16 8+/-22

10 но

Ю 140

IB+F

Рис.11 - Динамика ОФВ, (а) и нормированной спектральной мощности вариабельности сердечного ритма в низкочастотном диапазоне LF% (б) после ингаляции ип-ратропия бромида (IB) и кобинированного препарата, содержащего и ипратропия бромид и фенотерол (1B+F).

Вариабельность кардиореспираторного паттерна при ХОБЛ

Дизайн исследования: проспективное, обсервационное, контролируемое. Всего обследовано 72 больных ХОБЛ мужского пола (табл.2). Контрольную группу составили 25 практически здоровых мужчин старше 40 лет. Больным проводилась комплексная терапия, включающая ингаляционные бронхолитики, ксантины, антибиотики, муколитики, по показаниям — системные и ингаляционные глюкокортико-стероиды, оксигенотерапия. Обследование проводилось в начале и в конце стационарного лечения.

Лёгочная гипертензия была выявлена у 27,7% больных ХОБЛ, утолщение передней стенки правого желудочка - у 16,7%, увеличение конечного диастолическо-го размера правого желудочка - у 21,3% больных ХОБЛ III и IV в сравнении с контрольной группой.

У больных ХОБЛ в сравнении со здоровыми лицами выявлены существенные отличия дыхательного паттерна (рис.12а). Частота дыхания и минутный объём дыхания лёгких были повышены, а продолжительность постэкспираторной паузы Тр была существенно снижена по всех группах больных ХОБЛ.

Таблица 2 - Характеристика i pyiin больных ХОБЛ и контрольной i руины

] Указатели КГ ХОБЛ 1,11 ХОБЛ III ХОБЛ IV

N, чел. 25 29 31 12

Возраст, лет 54.3(12,5) 57.1 (11,8) 59,2(12.3) 60(10,3)

ИМТ. кг/м 24,2(7,5) 25,3 (7,0) 25,8(6,1} 25(5,5)

Статус курения пачка-лет ¡4,8(1 К.5) 26,8(173) 30.5 (26,2) 32.8 (22.5)

ОФВ,, % 98.8 (12,0) 70.1 (23.2)* 35,6(11,1}* 18,9(4.2)*

ЖЕЛ,% 93,1 (11,5) 76,2(18,4)* 45,9(17,8)** 31.9(8,7)**

СДЛА,мм рт.ст. 10,9(16,0) 22,2(7,0)* 32,3(32,9)* 43,4(32,9)**

КДРИЖ, ем 1,5 (0,45) 2,0 (0,54)* 2,2(0,56)* 2,9(1,4)**

Толщина 11Ж.СМ 0,4 (0,05) 0,4 (0,05) 0,5 (0,5) 0,8(1,0)**

ЧСС, /мин. 74,9 (8,8) 90,7 (9,8)* 44,5 ( 1 5.9)* 97.1 (18,2)*

ЧД, /мин. 15,6(3,2) 18,5(3,3)* 22,7(4,8)* í 22,5(5,3)* t

МОД, л/мин. 5,57(0,54) 8,42(2,И)* 10,11(2,5)* 9,6(2,60)* $

Прим.: * -$<0,05, '■** - р<0,02 ii сравненной с КГ, Ltt* - с ХОБЛ 1,11, "+"- с ХОБЛ а) б)

Рис. 12 - Усреднённый дыхательный паттерн (а) и коэффициенты вариации кардио-респираториош паттерна (б) у больных е различными стадиями ХОБЛ,

В группе ХОБЛ III в сравнении с контрольной группой отмечено уменьшение продолжительности дыхательного цикла Ttot, преимущественно за счёт укорочения вдоха Ti, что отражает относительное удлинение фазы выдоха. В группе ХОБЛ IV в сравнении с контрольной группой была существенно выше частота дыхания, короче - продолжительность дыхательного цикла Ttot и фаза вдоха Те.

Скоростные показатели дыхательного паттерна в группе ХОБЛ 1,11 также отличались от КГ. Существенно выше была средняя скорость вдоха Vt/Ti, отражающая центральную инспираторную активность. Отмечены меньшие, в сравнении с КГ, величины отношения времени достижения пиковой скорости выдоха к продолжительности выдоха Tpef/Te в группе ХОБЛ I-II - на 8,2%, ХОБЛ III - 15,2%, ХОБЛ IV - 23,7%.

Примечательно, что уже при начальных стадиях ХОБЛ 1,11 наблюдалось существенное снижение вариабельности сердечного ритма в сравнении с КГ (рис.13).

50 40

\ 30

1 20

10 0

□ SDNN □ MRSSO

38 9

26 5

12 6

177

12 1

11 9

кг

ХОБЛ l,ll

ХОБЛ III

ХОБЛ IV

Рис. 13 - Показатели вариабельности сердечного ритма во временной области у больных с различными стадиями ХОБЛ.

У больных ХОБЛ отмечено наиболее снижение SDNN и MRSSD, что было расценено как существенное нарушение вегетативного баланса регуляции сердечного ритма. При частотном анализе ВСР у больных ХОБЛ также выявлено многократное снижение спектральной мощности в диапазонах LF и HF. Маркер вегетативного баланса LF/HF был выше в группах ХОБЛ III и ХОБЛ IV (рис.146),

а)

б)

^ 3,10 | 3,1:

6,91

► 4,84

КГ ХОБЛЫ! ХОБЛШ ХОБЛ№

Рис. 14 - Показатели вариабельности сердечного ритма в частотной области (а) и показатель вегетативного баланса (б) при различных стадиях ХОБЛ.

что указывает на преобладание симпатических влияний на сердечный ритм при тяжёлой стадии ХОБЛ.

Была установлена взаимосвязь параметров дыхательного паттерна и функции внешнего дыхания: с величиной ОФВ!% коррелировали продолжительность дыхательного цикла ТЧо! (г = 0,30, р<0,05), время вдоха "Л (г=0,45, р<0,05), продолжительность постэкспираторной паузы Тр (г=0,38, р<0,05), время достижения пиковой скорости вдоха Тр1Г(г=0,51, р<0,05) и выдоха ТреГ(г=0,47, р<0,05).

Анализ корреляционных связей в объединённой группе больных ХОБЛ также показал тесную взаимозависимость степени снижения бронхиальной проходимости и показателей вариабельности сердечного ритма: ОФВ, и 50>Лч1 (г = 0,32, р<0,05), ГШ^Э (г = 0,35, р<0,05), № (г = 0,36, р<0,05). По мнению Лышовой 0,В.(2003), снижение ВСР и прогрессирование вегетативной денервации сердца при ХОБЛ повышает риск внезапной смерти. Установлена также корреляционная зависимость между маркерами хронического лёгочного сердца и вариабельности сердечного ритма: с увеличением толщины правого желудочка уменьшалась величина (г

= -0,41, р<0,05), мощность дыхательной аритмии НР (г =-0,34, р<0,05). Отмечена

корреляция величины СДЛА и частоты дыхания (г =0,43, р<0,05), времени вдоха Ti (г = -0,41, р<0,05), постэкспираторной паузы Тр (г = - 0,43, р<0,05), а также корреляция конечного диастолического размера правого желудочка и продолжительности дыхательного цикла Ttot (г = -0,32,р<0,05), времени вдоха Ti (г = -0,36, р<0,05).

При проведении ортоклиностатической пробы у пациентов ХОБЛ 1,11 реакция ВСР на изменение положения тела была резко снижена, а в группах ХОБЛ III и ХОБЛ IV значимых изменений не наблюдалось. Вероятно, это отражает раннее вовлечение в патологический процесс сердечно-сосудистой системы, что приводит к резкому снижению её компенсаторных и адаптационных возможностей.

В процессе стационарного лечения улучшение параметров дыхательного паттерна отмечено во всех группах больных ХОБЛ. В группе ХОБЛ 1,11 "респираторный драйв" Vt/Ti снизился на 17,3% (р<0,05), а в группе ХОБЛ III,IV - на 19,3% (р<0,05). Улучшение структуры дыхательного паттерна на фоне терапии бронхоли-тиками у больных ХОБЛ может быть связано как с уменьшением бронхообструк-ции, так и с уменьшением гиперинфляции лёгких (Черняк A.B. и др., 2003, Gibson G.J., 1996). В то же время, у больных ХОБЛ в динамике лечения не наблюдалось нормализации вариабельности сердечного ритма.

В таблице 3 приведены наиболее информативные критерии отличия больных

Таблица 3 - Наиболее информативные критерии разделения контрольной группы

группы и ХОБЛ 1,11

Показатели Точка разделения Чувствительность, % Специфичность, % Площадь под ROC - кривой, ед.

SDNN, мс <16,5 61,5 100 0,752

LF, мс2 <175,8 76,9 88,9 0,829

HF, мс2 <63,6 76,2 88,1 0,752

Tpef/Te, % <37,9 53,8 81,8 0,685

Vt/Ti, мл/с >351 69,2 72,9 0,615

ХОБЛ 1,11 от контрольной группы, полученные с помощью анализа операционной характеристики теста (ROC). Наибольшую диагностическую значимость имели параметры вариабельности сердечного ритма SDNN, LF, HF. Несколько меньшей значимостью обладали параметры дыхательного паттерна Tpef/Te и Vt/Ti,отражающие выраженность бронхиальной обструкции и центральную инспираторную активность.

Вариабельность кардиореспираторного паттерна у больных внебольнич-ной пневмонией

Дизайн исследования: проспективное, обсервационное, контролируемое. Обследовано 114 больных ВП, средний возраст 34,3 (18,4) года, 60 мужчин, 54 женщины, которые были разделены на 2 группы по степени тяжести течения пневмонии — ВП среднетяжелого течения (ВПс) - 87 чел. и тяжелого течения (ВПт) - 27 чел. Контрольную группу (КГ) составили 30 клинически здоровых добровольцев, средний возраст 30,6 (6,1) лет, 16 мужчин и 14 женщин. Обследование больных проводилось трёхкратно в динамике стационарного лечения: обследование I - при поступлении больного в стационар (1 сутки), обследование II- в процессе лечения (3-4 сутки) и обследование III - при завершении основного курса лечения (13-15 сутки). Основные показатели функционального состояния больных ВП приведены в таблице 5.

Для пациентов с ВП в целом были характерны ускоренный сердечный ритм

- до 100,2 (19,7) /мин. в группе ВПт , тахипноэ до 28,5(8,5)/мин. и повышенные величины МОД до 7,32 (1,54) л/мин. в группе ВПс. Из осложнений у 66% больных ВПс наблюдалась дыхательная недостаточность 1 степени, у 34% - 2 степени, у 13%

- плевральный выпот. При тяжелом течении ВП у 78% пациентов отмечалась дыхательная недостаточность 2 степени, у 22% больных - 3 степени, 30% были госпитализированы с явлениями септического шока, у 44% при обследовании выявлен плевральный выпот, у 33% течение заболевания осложнилось абсцедированием.

При поступлении больных в стационар начиналась антибактериальная и по-синдромная терапия согласно рекомендациям Всероссийского научного общества пульмонологов.

Таблица 5 - Клиническая характеристика больных пневмонией

Показатели Обследование I Обследование II Обследование III

ВПс ВПт ВПс ВПт ВПс ВПт

Т тела, °С 37,8(0,7) 38,1(0,8) 37,1(0,3) 37,1(0,4) 36,7(0,2) 36,9(0,3)

Лейкоциты *109/л 9,5 (3,6) 10,1(6,1) 7,2(2,1) 10,8(5,2) 6,5(1,1) 7,1(2,1)

%незрелых лейкоцитов 4,3(2,8) 7,5(7,4) 2,5(1,6) 3,5(2,9) 0 0

СОЭ, мм/ч 32,5 (14,1) 41,4(13,0) 30,4(12,0) 40,4(13,2) 21,9(10,7) 31,7(16,4)

Объем инфильтрации (квадрант) 0,6 (0,3) 1,3 (0,5) 0,5(0,3) 1,3(0,6) 0,2(0,2) 0,6(0,6)

Одышка по шкале Borg (балл) 4,9(1,8) 7,1(2,0) 2,5(1,4) 4,3(2,0) 0,5(0,7) 1,8(1,4)

PORT (балл) 38,7 (16,8) 68,9(13,4) - - - -

ЖЕЛ, % 71,9(18,5) 47,3(15,8) 79,4(18,4) 51,4(11,4) 89,8(15,9) 62,8(15,7)

ОФВь % 79,4(17,5) 53,4(20,1) 84,8(18,7) 53,4(20,5) 92,1(15,7) 68,6(22,1)

Примечание: данные приведены в виде среднее (стандартное отклонение),

"*" - р<0,05 с КГ, "1" - с ВПс.

В группе ВПс при поступлении в стационар в сравнении с КГ были отмечены существенные сдвиги дыхательного паттерна (рис.15): тахипноэ, меньшие величины продолжительности дыхательного цикла ГЮ1, продолжительности вдоха П, коэффициента вариации 'ПСУ, продолжительности выдоха Те постэкспираторной паузы Тр.

В группе ВПт наблюдались наиболее выраженные сдвиги показателей дыхательного паттерна в сравнении с КГ и группой ВПс. В группе ВПт были значительно меньше как средние значения параметров дыхательного паттерна, так и показатели их вариабельности. Маркер центральной инспираторной активности -средняя скорость вдоха ЧЧ/'П - имел одинаковую величину в КГ и группах больных ВП.

При первом обследовании в группе ВПс отмечено увеличение ЧСС, меньший размах вариабельности сердечного ритма (рис.16) - уменьшение среднеквадратичного отклонения БЭМЫ, коэффициента вариации СУ№\[ и среднеквадратичного

различия между продолжительностью соседних кардионнтерналов Из по-

казателей частотной области в группе ВПс в сравнении е КГ' отмечались существенно меньшие значения общей спектральной мощности

а)

б)

во -

40 -

□ КГ ПВПс □

1ВПт

СУММ ТЮКУ ТЮУ тесу трСУ УЮУ

Рис, 15 - Усреднённый дыхательный паттерн (а) и коэффициенты вариации кардио-респираторного наперпа (б) у больных с различной тяжестью течения ииенмопии.

60 п

20 -

50,9

к£з

ю, г

□ БО^ аМРЗЗО

28,

15,4

18,0

КГ

ВПс

ВПт

Рис. 16 - Показатели вариабельности сердечного ритма во временной области у больных с различным ч еченцем впебольничной пневмоний.

Рила1, спектральной мощности низкочастотного диапазона 1.Г и спектральной мощности высокочастотного диапазона НР (рис. 17а). У больных ВПт наблюдались более существенные сдвиги во всех показателях ВСР, как по сравнению с группой здоровых, так и с группой ВПс. Существенно ниже были показатели вариабельности сердечного ритма SDNN, С\ТМК НР. Эти факты согласуются с данными Гель-цер Б.И.(1987), Сажневой Ю.В.(2001), Бродской Т.А.(2002) о развитии при ВП выраженной вегетативной дисфункции.

а)

б)

1000 800 -600 400 200 -0

I О LF И HFI

и.

5 2

221

186 188

132,

| 3,31

• 2,5

2,46

КГ

Рис. 17 - Показатели вариабельности сердечного ритма в частотной области (а) и показатель вегетативного баланса (б) при различной тяжести внебольничной пневмонии .

К завершению основного курса лечения у больных ВПс отмечено значительное клинико- рентгенологическое улучшение и нормализация показателей функции внешнего дыхания. При тяжелом течении пневмонии в эти сроки лечения у больных наблюдалось клиническое улучшение, но сохранялись рентгенологические изменения и рестриктивные нарушения по данным спирографии.

При окончании основного курса лечения в группе больных ВПс имела место частичная нормализация показателей дыхательного паттерна. Общая продолжительность дыхательного цикла Ttot, а такжеИ, Те, отношение Ti/Tie не отличались от показателей здоровых лиц, сохранялся низкий уровень коэффициента вариации выдоха TeCV до 13,7(3,6) %. Средняя продолжительность постэкспираторной пау-

зы Тр у этой группы больных достоверно не отличалась от таковой у здоровых, но фракция постэкспираторной паузы в дыхательном цикле была существенно снижена.

У больных ВПт при окончании основного курса стационарного лечения в показателях дыхательного паттерна сохранялись более выраженные сдвиги, чем в группе ВПс в виде тахипное, укорочения продолжительности вдоха Ti и выдоха Те. Наблюдалось также большее значение фракции вдоха в дыхательном цикле Ti/Tie до 46,8(2,4)% за счёт ускоренного выдоха в сравнении с КГ и ВПс. Продолжительность постэкспираторной паузы Тр у больных ВПт - 0,30 (0,16) 4 с - оставалась существенно меньшей, чем в КГ и в группе ВПс .

По окончании основного курса лечения в группах ВПс и ВПт также сохранялись существенные изменения вариабельности сердечного ритма.Только в группе ВПс наблюдалась нормализация спектральной мощности дыхательной аритмии HF, что отражает положительную тенденцию усиления вагусного влияния на сердечный ритм.

В обеих группах ВП при проведении ортоклиностатической пробы во все сроки стационарного лечения не наблюдалась динамика в показателях дыхательного паттерна. Это, вероятно, отражает снижение адаптивности дыхательной системы как в фазу разгара, так и в период разрешения пневмонии. В группе ВПс при проведении пробы реакция ВСР пе отличалась от КГ. В группе больных ВПт в день поступления в стационар отмечено значительное снижение реактивности на пробу: при переходе в положение лёжа наблюдалось лишь некоторое уменьшение ЧСС. При завершении основного курса лечения в группе ВПс отмечено усиление реакции сердечного ритма на ортоклиностатическую пробу, но в группе с тяжёлым течением ВП реакция ВСР на изменение положения тела не отмечалась.

Установлены отрицательные корреляционные связи субъективной оценки степени одышки по шкале Borg с общей продолжительностью дыхательного цикла Tiot (г= -0,50, р<0,05), активного дыхательного цикла Td (г= -0,44, р<0,05), продолжительностью вдоха Ti (г= -0,43, р<0,05), выдоха Те (г= -0,45, р<0,05), постэкспираторной паузы Тр (г= -0,41, р<0,05), дыхательным объемом Vt (г= -0,34, р<0,05). По-

ложительные корреляционные связи наблюдались между температурой тела и частотой сердечных сокращений (г= 0,41, р<0,05), коэффициентом вагосимпатическо-го баланса LF/HF (г= 0,31, р<0,05), и отрицательная - с SDNN (г= -0,31, р<0,05). В группе ВПт корреляционная зависимость связывала объем инфильтрации легочной ткани с частотой сердечных сокращений (г= 0,45, р<0,05) и показателями вариабельности сердечного ритма SDNN (г= -0,34, р<0,05), MRSSD (г=-0,32, р<0,05), спектральной мощностью дыхательной аритмии HF (г=-0,33, р<0,05).

Определение критериев тяжести внебольничной пневмонии с помощью анализа операционной характеристики теста (ROC) параметров вариабельности кар-диореспираторного паттерна показало, что наибольшую информативность имели параметры дыхательного паттерна - низкие величины общей продолжительности и фаз дыхательного цикла (табл.6). Несколько меньшей информативностью обладали показатели вариабельности сердечного ритма - SDNN, CVNN и спектральная мощность дыхательной аритмии HF.

Таблица 6 - Наиболее информативные критерии для дифференциальной диагностики среднетяжелого и тяжелого течения пневмонии

Показатели Чувствительность, % Специфичность, % Площадь под ROC кривой, ед. (95% ДИ)

Ttot <2,48 с 63,2 82,2 0,74 (0,64;0,82)

Ti <0,90 с 42,1 94,5 0,72 (0,62;0,81)

Те <1,23 с 63,2 80,8 0,73 (0,62;0,81)

Тр <0,22 с 68,4 75,3 0,73 (0,63;0,82)

SDNN <17,2 мс 75,0 64,4 0,72 (0,61;0,81)

CVNN <3,89 % 93,7 42,5 0,70 (0,60;0,80)

HF <33,3 мс2 68,7 63,0 0,64 (0,53;0,74)

Учитывая, что сдвиги вариабельности кардиореспираторного паттерна при БА, ХОБЛ и ВП носят для большинства параметров однонаправленный характер, были определены общие критерии диагностики патологических изменений динамики внешнего дыхания и кровообращения, возникающих при заболеваниях органов дыхания. В их число вошли: коэффициент вариации кардиоинтервапов С\ЧчПЧ<4,4% (чувствительность 66%, специфичность 85%), коэффициент вариации

продолжительности дыхательного цикла ТЮ1СУ<14,6% (чувствительность 51%, специфичность 77%), коэффициент вариации постэкспираторной паузы ТрСУ<47,8% (чувствительность 67%, специфичность 81%). Были также определены общие критерии диагностики тяжёлого течения исследованных заболеваний органов дыхания: коэффициент вариации кардиоинтервалов СУЫТ\1<4,1% (чувствительность 83%, специфичность 47%), коэффициент вариации постэкспираторной паузы ТрСУ<38,9% (чувствительность 76%, специфичность 54%).

Для дифференциальной диагностики преобладающих тяжёлых обструктив-ных нарушений функции внешнего дыхания с ОФВ, менее 50%должн. оказалось возможным использовать следующий критерий: отношение времени достижения пиковой скорости выдоха к продолжительности выдоха ТреГ/'Ге<37,7% (чувствительность 59%, специфичность 71%), для преобладающих тяжёлых рестриктивных нарушений с ЖЕЛ менее 50% должн. - ТреГ/Те>42,7% (чувствительность 80%, специфичность 67%).

Динамический анализ кардиореспираторной вариабельности

В физиологическом смысле флуктуации процессов в кардиореспираторной системе следует рассматривать на основе теории функциональных систем П.К.Анохина (1978). Их сложная структура, содержащая множество контуров прямых и обратных внутри- межсистемных связей, закономерно порождает сложные и многообразные колебательные явления, которые существуют во всех масштабах времени - от долей секунды до десятилетий. В фокусе настоящего исследования находились флуктуации последовательных сердечных и дыхательных циклов, являющихся фактически "квантами" функционирования кардиореспираторной системы.

При проведении клинической оценки вариабельности кардиореспираторного паттерна следует учитывать, что она отражает не функцию отдельных фрагментов сердечно-сосудистой и дыхательной систем, а интегральный ответ центрального регулятора, афферентных и эфферентных звеньев на постоянно изменяющиеся условия внутренней и внешней среды (Моисеева Н.И., Сысуев В.М., 1981; Бреслав И.С., 1984). Исходя из этого, вероятно, не следует рассчитывать на высокую нозо-

логическую специфичность анализа кардиорес 11 ираторной вариабельности. Как показал анализ полученных результатов, только один показатель - отношение времени Достижения пиковой скорости выдоха к продолжительное™ выдоха может быть использован для дифференциальной диагностики преобладающих тяжёлых обструкция 1ых и рестриктивных нарушений.

Наиболее информативным показателем тяжести заболеваний органов дыхания была продолжительность посгэкенираторпйй паузы Тр (рис.IX), которая, вероятно, является эквивалентом дыхательной "диастолы".

_ 0,6 о.

1.51

& го

с 0.4 -|

К га X О. а

| 0.2 1

и ас т

I-

и о

0.0

0.56

0,34

0.16

0.46

0.36

0.30

0.21

0.20

ПГ .О

+ +

Рис. 18 Средняя продолжительность постэкспираторной паузы у больных с различной тяжестью внебольнйчнйй пневмонии, бронхиальной астмы и ХОЬЛ. ! [римечание: * - р<0,О5 относительно К! .

Как показали результаты данного исследования, анализ вариабельности кар-диоресиираторного паттерна обладает высокой чувствительностью к развитию патологических процессов уже на ранних стадиях заболеваний органон дыхания. Установлено, что для заболеваний органов дыхания характерно снижение интенсивности флуктуации кардиореспираторного Iинтерна, оцененного е помощью коэффициента вариации. И сочетании с уменьшением средних параметров кардиорес-пириторного паттерна эгот факт, по-видимому, отражает Ускорение" био.югиче-

ского времени, концепция которого была предложена В.И.Вернадским в 1932 г. Таким образом, при развитии иеспецифических заболеваний лёгких кардиореспира-торная система переходит в другую временную размерность. Патофизиологическое значение этой закономерности на сегодняшний день окончательно не определено и рассматривается как совокупность адаптационных и патологических реакций организма на заболевание, которые в долговременном плане могут приводить к преждевременному исчерпанию ресурсов жизнедеятельности, как было показано Ferrari R. et al. (1999) применительно к сердечному ритму.

Анализ полученных данных показал, что при бронхиальной астме, ХОБЛ и внебольничной пневмонии изменения вариабельности кардиореспираторного паттерна носят большей частью однонаправленный характер. Этот факт, вероятно, отражает общие патогенетические механизмы заболеваний органов дыхания. Другой особенностью, объединяющей сдвиги кардиореспираторного паттерна при рассмотренных заболеваниях органов дыхания, является прогрессирующее снижение вариабельности при более тяжёлых формах заболеваний. Учитывая, что в основе патогенеза рассматриваемых заболеваний лежит воспаление, предполагается прямое и косвенное влияние как местного, так и системного воспалительного процесса на кардиореспираторную динамику. Эта проблема в настоящее время интенсивно исследуется, установлен существенный кардиодепрессивный эффект ряда медиаторов воспаления, например, TNF-a (Malave Н.А. et al., 2003, Boffa G.M. et al., 2005) и IL-2 (Tio R.A. et al., 2000). Возможно, что длительным сохранением активного воспалительного процесса на фоне клинико-функционального улучшения объясняется незначительная динамика вариабельности кардиореспираторного паттерна при заболеваниях органов дыхания в ходе стационарного лечения.

Автокорреляционный анализ динамики сердечного ритма (рис.19) выявил существенные сдвиги при ХОБЛ и внебольничной пневмонии, в меньшей степени выраженные при бронхиальной астме. Структура динамики сердечного ритма при заболеваниях органов дыхания отличалась более сильными взаимосвязями между последовательными кардиоинтервалами (рис. 19а) и существенным ослаблением колебательных составляющих ВСР (рис.196). В то же время, анализ динамики ды-

хательного ритма при этих заболеваниях не выявил существенных различий (рис.20). Структура динамики дыхательного ритма во всех группах обследуемых отличалась низким уровнем автокорреляций (рис.20а).

0,5

0,75 1,0

Лаг

Частота, Гц

Рис. 19 - Автокорреляционная функция (справа) и спектр мощности сердечного ритма (слева) у больных бронхиальной астмой.

а)

о.$ ■

О 6 0 4 0 2 ■ 0

-О 2 --0 4 -О в -0 8 • -1

- Контроль -БА1 -БА2 -БАЗ

0.04 -

»I о 02 -

I в 11 16 21 26 31 36 41 46 |

ЧайтЪта, Гц

0,5

Рис. 20 - Автокорреляционная функция (а) и спектр мощности дыхательного ритма (б) у больных бронхиальной астмой.

Спектр мощности флуктуаций дыхательного ритма характеризовался отсутствием колебательных компонент и экспоненциально приближался к изолинии по мере увеличения частоты, демонстрируя так называемую Шдинамику (рис.206), характерную для информационно-насыщенных сигналов (СоИЬе^ег А., 1994).

Особый интерес представляет сравнительный анализ нелинейной динамики кардиореспирахорного паттерна при (¡^специфических заболеваниях лёгких, Уменьшение энтропии сердечного ритма, отражающее "упрощение" динамики, было ранее установлено при сердечно-сосудистых заболеваниях и некоторых других састоятш (Но К.К.!,, а ¡}).. 199$). I !о мнению Ртсиз S.M., А.!,. (3994),

снижение энтропии сердечного ритма отражает функциональную изоляцию сердца. Фрактальная размерность сердечного ритма во всех группах была ниже размерности дыхательного ритма (рис.21а). а) б)

Рис.2] - Фрактальная размерность 1)1'(а) и энтропия АрЕп (б) сердечного и дыхательного ритма у больных с тяжёлыми формами нпебольпичиой пне?« они и, ХОБЛ и бронхиальной астмы.

Это отражает наличие долговременных корреляций и структуре сердечного ритма и существенно меньшую долговременную Взаимосвязь в структуре дыхательною рит ма. 11римечательпо, что фрактальная размерность сердечного и дыхательною ритмов не отличалась между группами больных с заболеваниями органов дыхания и здоровыми, за исключением существенно сниженной фрактальной размерности сердечного ритма у больных ХОБЛ (рис.21а). Возможно, это отражает' тяжёлые нарушения регуляции сердечного ритма при ХОБЛ как проявление развития хронического лёгочного сердца.

Наряду с уменьшением энтропии сердечного ритма при неспецифических заболеваниях лёгких, было обнаружено повышение энтропии дыхательного ритма

(рис.21 б). Можно предположить, что при заболеваниях лёгких в дыхательной системе включаются новые патологические контуры регуляции вследствие усиления патологической афферентной импульсации с рецепторов лёгких (рис.22). Это приводит к увеличению и усложнению общего информационного кругооборота в системе регуляции дыхания.

Рис.22 - Информационные потоки в системе регуляции дыхания в норме и при заболеваниях органов дыхания.

Современные методы нелинейного динамического анализа позволяют оценить этот поток информации. Полученные результаты могут быть использованы для разработки новых методов диагностики и лечения заболеваний органов дыхания, основанных на концепциях биологического времени (Вернадский В.И., 1932), "квантовой" биологии (Дильман В.М., 1986) и динамических болезней Glass L., Mackey М.С. (1988).

1. Разработанный метод комплексного анализа кардиореспираторной вариабельности, а также предложенная на его основе диагностическая система повышает эффективность функциональной диагностики кардиореспираторной системы при заболеваниях органов дыхания.

2. Кардиореспираторная динамика человека характеризуется выраженной вариабельностью параметров во времени. Наибольшая интенсивность флуктуации характерна для дыхательного объёма с коэффициентом вариации до 40% и для

Норма

Заболевания органов дыхания

ВЫВОДЫ

продолжительности дыхательного цикла - 26%. Вариабельность сердечного ритма существенно ниже, коэффициент вариации - 6,4%. Дыхательная и сердечная ритмика человека имеют различные уровни динамической сложности. В структуре дыхательного ритма динамическая память процесса существенно короче и изменения тенденций происходят значительно чаще, чем в структуре сердечного ритма. Этот факт отражает меньшую устойчивость, но более высокую адаптивность дыхательной системы к изменению условий внутренней и внешней среды.

3. При бронхиальной астме существенно снижена вариабельность параметров кардиореспираторного паттерна. Уже в группе с лёгким персистирующим течением заболевания индивидуальный коэффициент вариации дыхательного ритма снижен до 20,5%, сердечного ритма - до 5,4%. Отмечаются признаки усиления парасимпатической модуляции сердечного ритма в виде уменьшения отношения низко- и высокочастотной спектральной мощности вариабельности сердечного ритма. Дыхательный паттерн претерпевает незначительные изменения, сохраняется нормальной центральная инспираторная активность, оцененная по средней скорости вдоха. В динамике лечения отмечается нормализация преимущественно вариабельности сердечного ритма.

Ингаляция бронхолитиков, наряду с улучшением показателей функции внешнего дыхания, приводит к временному увеличению кардиореспираторной вариабельности. Ингаляция 400 мкг р2-агониста фенотерола, сопровождается увеличением низкочастотной спектральной мощности вариабельности сердечного ритма, что отражает усиление симпатической модуляции сердечного ритма. Ингаляция 200 мкг р2-агониста сальбутамола увеличивает коэффициент вариации продолжительности дыхательного цикла. Эффект ингаляции 40 мкг ипратропия бромида в комбинации с 100 мкг фенотерола на вариабельность сердечного ритма не отличается от эффекта 40 мкг ипратропия бромида

4. При хронической обструктивной болезни лёгких снижение вариабельности параметров дыхательного паттерна характерно для тяжёлой стадии заболевания, в то же время вариабельность сердечного ритма резко снижена во всех группах больных ХОБЛ. При лёгкой и среднетяжёлой стадии ХОБЛ коэффициент вариации сер-

дечного ритма снижен до 3,7%, при тяжёлой стадии - 2,5%. У больных ХОБЛ преобладает симпатическая модуляция сердечного ритма, что проявляется увеличением отношения низко- и высокочастотных составляющих вариабельности сердечного ритма. Больные с тяжёлой и крайне тяжёлой стадиями ХОБЛ практически не различаются по выраженности нарушений кардиореспираторной вариабельности. В отличие от бронхиальной астмы, при ХОБЛ существенно увеличивается показатель центральной респираторной активности - средняя скорость вдоха. Отклонения носят стойкий характер и не имеют тенденции к нормализации в процессе лечения. При проведении функциональной ортоклиностатической пробы у больных с нетяжелыми стадиями ХОБЛ существенно снижены адаптационные сдвиги кардиореспираторной системы, при тяжелой стадии ХОБЛ адаптационная реакция сердечной и дыхательной ритмики практически отсутствует.

5. При внебольничной пневмонии наблюдается существенное снижение кардиореспираторной вариабельности, в том числе и при нетяжёлом течении заболевания. У больных с тяжёлым течением пневмонии индивидуальный коэффициент вариации дыхательного дыхательного объёма снижен вплоть до 22,1%, а дыхательного ритма - до 18,8%. Эти изменения наиболее выраженные в первые сутки госпитализации. В динамике лечения у больных с нетяжёлым течением пневмонии нарушения кардиореспираторной вариабельности нормализуются. При тяжёлом течении заболевания нарушения, несмотря на тенденцию к нормализации, сохраняются на фоне улучшения клинико-лабораторных проявлений пневмонии. Отмечается преобладание симпатической модуляции сердечного ритма, что приводит к увеличению отношения низко- и высокочастотных составляющих вариабельности сердечного ритма. У больных пневмонией в основном сохраняются адаптационные возможности кардиореспираторной системы при проведении ортоклиностатической пробы.

6. Снижение интенсивности кардиореспираторной вариабельности в большей степени отражает тяжесть течения заболеваний органов дыхания, чем отдельные изменения функции внешнего дыхания. Параметры вариабельности сердечной и дыхательной ритмики обладают сравнимой диагностической информативностью

при оценке тяжести кардиореспираторных нарушений при заболеваниях органов дыхания. В структуре кардиореспираторного паттерна наиболее чувствительным показателем функционального напряжения дыхательной системы является продолжительность постэкспираторной паузы, которая снижается от 0,51 с в контроле до 0,30 с при тяжёлой бронхиальной астме, до 0,20 с при тяжёлой стадии ХОБЛ и до 0,16 с при тяжёлой пневмонии. Индивидуальный коэффициент вариации постэкспираторной паузы снижается от 89,3% в контроле до 42,7% при тяжёлой бронхиальной астмы, до 30,8% при тяжёлой стадии ХОБЛ и до 26,7% при тяжёлой пневмонии.

7. Дифференциальная диагностика преобладающих тяжёлых обструктивных или рестриктивных нарушений функции внешнего дыхания может проводится по величине отношения времени достижения пиковой скорости выдоха к продолжительности выдоха ТрсГ/Те, которое уменьшается при преобладании бронхиальной обструкции и увеличивается при преобладании рестриктивных процессов.

8. При заболеваниях органов дыхания увеличивается регулярность и снижается энтропия сердечного ритма, что отражает функциональную изоляцию сердца от внешних влияний. Для дыхательной ритмики характерны противоположные сдвиги: усиление нерегулярности и повышение энтропии дыхательного ритма, что косвенно отражает усиление информационного потока в дыхательной системе за счёт появления дополнительных патологических контуров регуляции дыхания.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Для исследования кардиореспираторной вариабельности рекомендуется использовать разработанный аппаратно-программный комплекс, в котором применены неинвазивные методы исследования дыхания и кровообращения.

2. Для повышения точности оценки функционального состояния кардиореспираторной системы у больных заболеваниями органов дыхания рекомендуется проводить исследование кардиореспираторной вариабельности в динамике лечения, при проведении функциональных проб с бронхолитиками и ортоклиностати-ческой пробы.

3. Целесообразно выделять три последовательные фазы дыхательного цикла: "вдох- выдох -постэкспираторная пауза". Первая и вторая фаза составляют активный дыхательный цикл.

4. Для повышения точности калибровки импедансной пневмограммы в единицах дыхательного объёма следует использовать улучшенную процедуру калибровки с поиском оптимальной задержки сигнала импедансного пневмографа относительно референтного сигнала спирографа.

5. Для повышения точности анализа вариабельности сердечного ритма у больных с тахипноэ целесообразно оценивать спектральную мощность высокочастотной составляющей, отражающей дыхательную аритмию, в расширенном диапазоне 0,15-1,0 Гц.

6.С целью расширения возможности проведения функциональной ортоклино-статической пробы у больных с тяжёлым течением заболеваний органов дыхания рекомендуется замена длительного стояния на легче переносимое положение сидя.

7. Для диагностики патологических изменений динамики внешнего дыхания и кровообращения, возникающих при заболеваниях органов дыхания, целесообразно использовать следующие критерии: индивидуальный коэффициент вариации кардиоинтервалов €N/NN<4,4%, коэффициент вариации продолжительности дыхательного цикла ТЧо1СУ<14,6%, коэффициент вариации постэкспираторной паузы ТрСУ<47,8%. Для диагностики тяжёлого течения заболеваний рекомендуется использовать критерии: индивидуальный коэффициент вариации кардиоинтервалов СУ>[Ы<4,1%, индивидуальный коэффициент вариации постэкспираторной паузы ТрСУ<38,9%.

7. Для дифференциальной диагностики преобладающих тяжёлых обструк-тивных нарушений функции внешнего дыхания с ОФВ] менее 50%должн. рекомендуется применять следующий критерий: отношение времени достижения пиковой скорости выдоха к продолжительности выдоха ТреГ/Те<37,7%, для преобладающих тяжёлых рестриктивных нарушений с ЖЕЛ менее 50% должн. - Тре(7Те>42,7%.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

БА - бронхиальная астма ВП — внебольничная пневмония ВСР- вариабельность сердечного ритма

ЖЕЛ- жизненная ёмкость лёгких ОФВ| - объём форсированного выдоха за 1-ую секунду

КДРПЖ - конечный диастолический размер правого желудочка МОД - минутный объём дыхания СДЛА - среднее давление в лёгочной артерии

ХОБЛ -хроническая обструктивная болезнь лёгких ЧД - частота дыхания ЧСС - частота сердечных сокращений NN - средний интервал между двумя последовательными сердечными сокращениями

СУЫЫ - коэффициент вариации NN SDNN - стандартное отклонение NN

- стандартное различие между продолжительностью соседних интервалов NN

РШа! - общая спектральная мощность ВСР

-спектральная мощность ВСР в низкочастотном диапазоне 0,04-0,15 Гц НР -спектральная мощность ВСР в высокочастотном диапазоне 0,15-1,00 Гц

ЬР% - относительное значение спектральной мощности ВСР в низкочастотном диапазоне 0,04-0,15 Гц

HF% - относительное значение спектральной мощности в высокочастотном диапазоне 0,15-1,0 Гц LF/HF - индекс симпатической активности ВСР

АрЕп- приближённая энтропия SD - стандартное отклонение CV - коэффициент вариации Ttot — общая продолжительность дыхательного цикла

TtotCV - непараметрический коэффициент вариации, отношение интер-квартильного размаха к медиане распределения

Ti — продолжительность вдоха Те - продолжительность выдоха Tie - продолжительность активного дыхательного цикла Ti+Te. Ti/Tie фракция вдоха Te/Tie - фракция вдоха Тр - продолжительность постэкспираторной паузы

Tpif - время достижения пиковой скорости вдоха от начала вдоха Tpef — время достижения пиковой скорости выдоха от начала выдоха Vt — дыхательный объем Vt/Ti- средняя скорость вдоха Vt/Te - средняя скорость выдоха

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Зулкарнеев Р.Х., Бакусов Л.М. Применение аппаратно-программного комплекса "Респикард 1.3" для оценки влияния бронхолитика на дыхательный паттерн у здоровых лиц // Пульмонология. Приложение. Сборник резюме У1 Национального конгресса по болезням органов дыхания. - Новосибирск, 1996.-С.248.

2. Бакусов Л.М., Зулкарнеев Р.Х. Исследование фрактальных характеристик ритма сердца // Вестник новых медицинских технологий- 1997, N3- С.67-70

3. Зулкарнеев Р.Х., Загидуллин Ш.З. Апроксимативная энтропия динамики продолжительности дыхательного цикла у больных бронхиальной астмой // Тезисы Всероссийской научно-практической конференции "Проблемы терапевтической и хирургической пульмонологии".-С.Петербург., 1997.- С.23

4. Зулкарнеев Р.Х., Загидуллин Ш.З., Хафизов Н.Х., Бакусов Л.М. Особенности нелинейной динамики сердечного ритма у больных бронхиальной астмой // Материалы I Международного конгресса врачей тюркоязычных стран.- Бишкек, 1998 - с. 147.

5. Зулкарнеев Р.Х., Загидуллин Ш.З., Бакусов Л.М., Хафизов Н.Х. Применение показателя приближенной энтропии для оценки регулярности физиологических процессов // Вестник новых медицинских технологий - 1998.- N4.-0. 13- 15.

6. Зулкарнеев Р.Х. Загидуллин Ш.З Коликова С.А. Оценка корреляции между параметрами дыхательного паттерна у больных бронхиальной астмой // Пульмонология. Приложение. Сборник резюме УШ Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - Москва, 1998. - С.420.

7. Зулкарнеев Р.Х., Загидуллин Ш.З.,Бакусов Л.М. Аппаратно-программное обеспечение объёмной калибровки импедансной пневмограммы// Медицинская техника.-2001 .-№1.- С.45-47.

8. Зулкарнеев Р.Х.,Загидуллин Ш.З.,Коликова С.А.Вариабельность сердечного ритма у больных бронхиальной астмой //Тезисы конгр."Неинвазивная кардиоло-гия".-Москва, 2001.- С.87.

9. Зулкарнеев Р.Х., Загидуллин Ш.З.Коликова С.А Вариабельность времени выдоха у больных бронхиальной астмой // Пульмонология. Приложение. XI национальный конгресс по болезням органов дыхания. - Москва, 2002. - С.158

10. Зулкарнеев Р.Х., Загидуллин Ш.З.Коликова С.А. Влияние сальбутамола и фенотерола на кардиореспираторный паттерн у больных бронхиальной астмой // IX национальный конгресс "Человек и лекарство". Тезисы докладов. - Москва, 2002.-С.218

11. Зулкарнеев Р.Х., Загидуллин Ш.З.Коликова С.А. Влияние ипратропиума и комбинации ипраторопиум+фенотерол на кардиоресприаторный паттерн у больных бронхиальной астмой // IX национальный конгресс "Человек и лекарство" .Тезисы докладов - Москва, 2002. - С.170

12. Зулкарнеев Р.Х., Загидуллин Ш.З. Коликова С.А.Бакирова В.Э.Арсланова М.С. Влияние бронхиальной обструкции и возраста на вегетативную регуляцию сердечного ритма у больных бронхиальной астмой // Пульмонология. Приложе-

ние. XIII Национальный конгресс по болезням органов дыхания. - С.Петербург,

2003. - С. 299.

13. Зулкарнеев Р.Х., Загидуллин Ш.З.Коликова С.А. Методика мониторинга дыхательного паттерна у больных бронхиальной астмой // Пульмонология - 2003.-№3.-С. 89-91.

14. Зулкарнеев Р.Х., Загидуллин Ш.З., Арсланова М.С., Бакирова В.Э. Особенности динамики дыхательного и сердечного ритма у больных бронхиальной астмой с нормальным уровнем ОФй, // Пульмонология. Приложение. XIV национальный конгресс по болезням органов дыхания. - Москва, 2004. -С.315

15. Зулкарнеев Р.Х., Загидуллин Ш.З., Арсланова М.С., Бакирова В.Э. Флюктуации времени выдоха у больных бронхиальной астмой // Пульмонология. Приложение. XIV национальный конгресс по болезням органов дыхания. - Москва,

2004.-С.315

16. Зулкарнеев Р.Х.,Загидуллин Ш.З.,Арсланова М.С.,Бакирова В.Э.,Каюмова J1.M. Особенности дыхательного паттерна при тяжёлом течении внебольничной пневмонии// Пульмонология.Приложение.XV Нац. конгресс по болезням органов дыхания.-Москва,2005. - С.90.

17. Баишева Г.М., Зулкарнеев Р.Х. Причины летальности от внебольничной пневмонии // Пульмонология. Приложение. XV Национальный конгресс по болезням органов дыхания - Москва, 2005. - С.96.

18. Загидуллин Ш.З., Зулкарнеев Р.Х., Арсланова М.С., Бакирова В.Э., Каюмова Л.М. Особенности дыхательного ритма у больных внебольничной пневмонией с нетяжёлым течением // Пульмонология. Приложение.XV Национальный конгресс по болезням органов дыхания. - Москва, 2005. - С.98.

19. Загидуллин Ш.З., Зулкарнеев Р.Х.Арсланова М.С.Бакирова В.Э.Каюмова Л.М. Взаимоотношение продолжительности вдоха и выдоха у больных с тяжёлым течением хронической обструктивной болезни лёгких // Пульмонология. Приложение. XV Национальный конгресс по болезням органов дыхания. - Москва, 2005. -С.227.

20. Зулкарнеев Р.Х., Загидуллин Ш.З., Арсланова М.С., Бакирова В.Э., Каюмова Л.М. Вариабельность сердечного ритма у больных бронхиальной астмой // Болезни органов дыхания (С.Петербург). - 2005.- №2 - С.14-18.

21. Зулкарнеев Р.Х., Загидуллин Ш.З., Арсланова М.С., Бакирова В.Э. Особенности энтропии дыхательного ритма у больных хронической обструктивной болезнью лёгких// Мехатроника, автоматизация, управление. Сборник трудов II Всероссийской конференции с международным участием.- Уфа, 2005.- С.416-419.

22. Зулкарнеев Р.Х., Загидуллин Ш.З., Арсланова М.С., Бакирова В.Э., Коликова С.А. Взаимосвязь бронхиальной обструкции, возраста и вегетативной регуляции сердечного ритма у больных бронхиальной астмой // Казанский медицинский журнал - 2006.-№1.- С.8-12.

23. Арасланова М.С., Бакирова В.Э., Загидуллин Ш.З., Зулкарнеев Р.Х. Модификация кардиореспираторной ортостатической пробы // Вестник новых медицинских технологий,- 2006,- №1.- С.55-58.

24. Зулкарнеев Р.Х., Загидуллин Ш.З., Арасланова М.С., Бакирова В.Э. Сравнительная оценка динамики дыхательного ритма у больных с тяжёлым течением пневмонии и хронической обструктивной болезни лёгких // Актуальные вопросы внутренних болезней. Материалы межрегиональной научно-практической конференции. -Челябинск, 2006. — С.80-81.

25. Зулкарнеев Р.Х., Загидуллин Ш.З., Арасланова М.С. Информативность анализа вариабельности кардиореспираторного паттерна для диагностики начальных стадий ХОБЛ // XVI Национальный конгресс по болезням органов дыхания. - С.Петербург, 2006,- С.49.

26. Зулкарнеев Р.Х., Загидуллин Ш.З., Арасланова М.С., Бакирова В.Э. Постэкспираторная пауза- чувствительный маркер напряжения дыхательной системы при ХОБЛ // XVI Национальный конгресс по болезням органов дыхания. — С.Петербург, 2006,- С.221.

27. Зулкарнеев Р.Х., Загидуллин Ш.З., Арасланова М.С.,Усатова О.С. Взаимосвязь эхокардиографических проявлений хронического лёгочного сердца и пра-метров дыхательного паттерна при XOBJI//XV! Нац. конгресс по болезням органов дыхания.С.Петербург,2006,- С.222.

Публикации в международных изданиях

28. Zulkarneev R.H., Bakusov L.M.Zagidullin Sh.Z. Nonlinear Dynamics of Heart Rate in Patients with Bronchial Asthma. // Proceedings of International Workshop on Computer Science and Information Technologies (CSIT).-Ufa, 2000,Vol.lI.-P.186-188

29. Zulkarneev R.H.Bakusov L.M.Zagidullin Sh.Z. Application of dynamic systems analysis in clinical medicine// Proceedings of International Workshop on Computer Science-Cyprus,2001 .-P. 114-117.

30. Zulkarneev R.H., Zagidullin Sh.Z.Kolikova S.A. Cardiopulmonary effects of inhaled ipratropium bromide and its combination with fenoterol in patients with bronchial asthma//Eur.Respir. J. - 2002; Vol. 20, Suppl. 38,-P.58s.

Zoulkarneev R.H., Zagidullin Sh.Z., Kolikova S.A. Effects of inhaled salbutamol on autonomic control of heart rate in patients with bronchial asthma // Eur.Respir. J.-2002;Vol.20,Suppl.38,- P.58s

32. Mukayev R.Y.,Zoulkarneev R.H., Zagidullin Sh.Z., Arslanova M.S., Kajumova L.M., Bakirova V.E. Respiration monitor based on displacement transducer // Proceedings of International Workshop on Computer Science and Information Technologies (CSIT).- Ufa, 2003, Vol.II.- P.84-85.

33. Zoulkarneev R.H., Zagidullin Sh.Z., Bakirova V.E., Arslanova M.S., Kajumova L.M. Chaotic fractal characteristics of breathing rhythm oscillator // Proceedings of International Workshop on Computer Science and Information Technologies (CSIT).-Budapest, 2004,- P. 174-176.

34. Zoulkarneev R.H., Zagidullin Sh.Z., Bakirova V.E., Arslanova M., Kajumova L.M. Entropy of heart rate time series in patients with chronic obstructive lung disease // Proceedings of International Workshop on Computer Science and Information Technologies (CSIT).- Ufa, 2005,- P. 160-163.

35. Ahmetdinov R.M., Ganeev D.A., Zoulkarneev R.H., Zagidullin Sh.Z. Development of remote breathing monitor // Proceedings of International Workshop on Computer Science and Information Technologies (CSIT).- Ufa, 2005.- P. 173-35.

36. Zoulkarneev R.H.,Zagidullin Sh.Z., Arslanova M.S., Bakirova V.E.,Kajumova L.M. Temporal fluctuations of breathing cycle time in patients with bronchial asthma // Eur. Respir. J.- 2005,- Vol. 26, Suppl. 49,- P. 374s

37. Zoulkarneev R.H., Zagidullin Sh.Z., Araslanova M.S., Bakirova V.E.,Kajumova L.M. Respiratory timing in patients with COPD // Eur. Respir. J .- 2005.- Vol. 26, Suppl. 49,- P. 508s

38. Zulkarneev R.H., Zagidullin Sh.Z., Bakirova V.E., Araslanova M.S. Postexpiratory pause reflects breathing control in patients with COPD // Eur.Respir.J.- 2006.- Vol.28, Suppl.50,- P.221p.

39. Zulkarneev R.H., Zagidullin Sh.Z., Bakirova V.E., Araslanova M.S. Entropy of breathing rate in patients with severe lung diseases // Eur.Respir.J.- 2006.- Vol.28, Suppl.50.- P.204p.

40. Zulkarneev R.H., Zagidullin Sh.Z., Bakirova V.E., Araslanova M.S. Decreased fractal dimension of heart rate dynamics in patients with COPD//Eur.Respir.J.- 2006,-Vol.28, Suppl.50.- P.532p.

Публикации в республиканских изданиях •

41. Зулкарнеев Р.Х., Бакусов J1.M.Применение объемно- калиброванной импе-дансной пневмограммы для мониторирования дыхания // Проблемы пульмонологии и аллергологии в Башкортостане.-Уфа, 1996.- С.28-29.

42. Зулкарнеев Р.Х., Хафизов Н.Х Разработка аппаратно-программного комплекса "Респикард 1.3" для кардиореспираторного мониторинга // Актуальные вопросы клиники внутренних болезней. Тезисы республиканской конференции.-Уфа, 1996- С.77-78.

43. Зулкарнеев Р.Х., Бакусов JI.M. Применение фрактального анализа в комплексном анализе кардиоинтервапограммы // Актуальные вопросы клиники внутренних болезней. Тезисы республиканской конференции.- Уфа, 1996- С

44. Зулкарнеев Р.Х., Коликова С.А., Резбаева А.Г. Вариабельность сердечного ритма у больных бронхиальной астмой при ингаляционном воздействии р2- ад-реномиметиков// Актуальные вопросы диагностики, лечения и профилактики заболеваний органов дыхания. Материалы республиканской научно-практической конференции -Уфа, 1999.-С. 37-38

45. Зулкарнеев Р.Х., Коликова С.А., Резбаева А.Г. Сравнительная оценка и влияние р2- - адреномиметиков на вариабельность дыхательного ритма у больных бронхиальной астмой // Актуальные вопросы диагностики, лечения и профилактики заболеваний органов дыхания. Материалы республиканской научно-практической конференции -Уфа, 1999.- С.38-39.

46. Зулкарнеев Р.Х., Коликова С.А Методика неинвазивного исследования кардиореспираторного паттерна у больных с заболеваниями легких // Актуальные вопросы диагностики, лечения и профилактики заболеваний органов дыхания. Материалы республиканской научно-практической конференции -Уфа, 1999.- С.46.

47. Зулкарнеев Р.Х., Коликова С.А Диагностическое значение исследования вариабельности сердечного ритма // Здравоохранение Башкортостана.- 1999.- N 23,- С. 106-109.

48. Зулкарнеев Р.Х., Загидуллин Ш.З. Доликова С.А. Вариабельность сердечного ритма у больных бронхиальной астмой при ингаляционном воздействии антиастматических препаратов //Здравоохранение Башкортостана.- 2000,- № 4.- с. 68.

49. Шашков А.Н., Зулкарнеев Р.Х. Использование алгоритма эволюционной классификации для диагностики сердечного ритма больных бронхиальной астмой// Здравоохранение Башкортостана. - 2000.- №4.- С.69.

50. Зулкарнеев Р.Х., Бакирова В.Э. Метод исследования кардиореспираторного паттерна у больных внебольничной пневмонией // Здравоохранение Башкортостана,- 2003.- № 5.-С.73.

51. Зулкарнеев Р.Х. Коликова С.А.Сравнительная оценка влияния сальбутамола и плацебо на вариабельность кардиореспираторного паттерна у больных бронхиальной астмой // Здравоохранение Башкортостана.- 2003,- № 5.-С.73-74.

52. Зулкарнеев Р.Х., Бакирова В.Э., Арсланова М.С. Методы исследования динамики сердечного ритма // Здравоохранение Башкортостана.- 2004.- № 2,- С.67-69.

Зулкарнеев Рустэм Халитович

КАРДИОРЕСПИРАТОРНАЯ ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ ПРИ ЗАБОЛЕВАНИЯХ ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ

14.00 43 - пульмонология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук

Издательская лицензия № 06788 от 01 11.2001 г ООО "Издательство "Здравоохранение Башкортостана" 570077, РБ, г.Уфа, ул Ленина, 3, тел (3472) 22-73-50, факс 22-37-51.

Подписано в печать 16.01 2007 г Формат 60x84/16 Гарнитура Times New Roman Учпечл. 3,19 Уч.-издл 3,25 Тираж 100 Заказ №279

Автореферат и диссертация по медицине (14.00.43) на тему:Кардиореспираторная вариабельность при заболеавниях органов дыхания

Автореферат диссертации по медицине на тему Кардиореспираторная вариабельность при заболеавниях органов дыхания

Похожие научные работы

Каталог диссертаций