Автореферат и диссертация по медицине (14.00.43) на тему:Регуляторное обеспечение устойчивости биомеханики дыхания при обструктивных заболеваниях легких

003477602

На правах рукописи

Л

КАРЗИЛОВ Александр Иванович

РЕГУЛЯТОРНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ БИОМЕХАНИКИ ДЫХАНИЯ ПРИ ОБСТРУКТИВНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ ЛЕГКИХ

14.00.43 - пульмонология

Автореферат на соискание ученой степени доктора медицинских наук

2 А СЕН 2009

Барнаул - 2009

003477682

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Сибирский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

Научный консультант: Доктор медицинских наук, профессор

Тетенев Федор Федорович

Официальные оппоненты: Академик РАМН, доктор медицинских

наук, профессор Сидорова Лидия Дмитриевна

Доктор медицинских наук, профессор Айсанов Заурбек Рамазанович

Доктор медицинских наук, профессор Черногорюк Георгий Эдинович

Ведущая организация: ГУ Дальневосточный научный центр физиологии

и патологии дыхания СО РАМН

Защита состоится «_» _ 2009 г. в _ часов на заседании

диссертационного совета Д 208.002.02 при ГОУ ВПО «Алтайский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию» (656038, Россия, г. Барнаул, пр. Ленина, 40).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Алтайский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию».

Автореферат разослан «_»_2009 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, доктор медицинских наук, профессор

Цеймах Б.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Изучение гомеостазиса является важнейшей проблемой современной науки и медицины, поскольку, по утверждению К. Бернара (1878), принцип гомеостазиса распространяется на «все жизненные механизмы» и обуславливает существование живых организмов.

В дальнейшем В. Кенноном (1929, 1932) было разработано учение о гомеостазисе - относительном динамическом постоянстве внутренней среды и устойчивости основных физиологических функций организма. В настоящее время гомеостазис считается компонентом системы саморегуляции функций организма в целом. Среди целостных реакций организма, определяющих его само существование, гомеостазису отводится ведущая роль в регуляторных процессах, поддерживающих постоянство параметров в организме (Анохин П.К., 1975; Судаков К.В., 1999; Ноздрачев А.Д. и соавт., 2004 и др.).

Гомеостазис целого организма определяется гомокинезисом -динамической содружественной и согласованной саморегулирующейся деятельностью специальных функциональных систем, направленных на поддержание гомеостатических параметров (констант) организма, которые делятся на жесткие и пластичные. Жесткие константы напряженно удерживаются соответствующими функциональными системами у определенного значения. Отклонение от этого уровня приводит к необратимым нарушениям метаболизма и смерти организма. Пластичные константы могут отклоняться от определенного уровня даже на длительное время, на фоне чего осуществляется относительно нормальная жизнедеятельность организма.

Важным научным шагом в изучении гомеостазиса явилось положение о применимости концепции гомеостазиса к сложным структурным системам, статистическая регулярность случайных процессов в которых обеспечивает устойчивость состояний системы в целом (Эшби У.Р., 1962; Романов С.П., 1989). Следовательно, можно говорить о гомеостазисе самих сложных структурных систем, участвующих в поддержании постоянства внутренней среды организма, а сами системы рассматривать в качестве гомеостатов -материальных объектов, обеспечивающих поддержание гомеостатических параметров (констант) с жесткой и пластичной регуляцией; гомеостатических (устойчивых) функций; гомеостатических (устойчивых) связей между параметрами системы (Горский Ю.М., 1990,1998; Тронский И.М., 1972). Признание АВД в качестве биомеханического гомеостата позволяет сделать предположение о существовании у больных с обструктивными заболеваниями легких и здоровых лиц биомеханического гомеостазиса АВД и провести изучение его атрибутов: гомеостатических параметров с жесткой и пластичной регуляцией; устойчивости вентиляционной функции АВД; устойчивости связей между показателями вентиляции легких.

Анализ доступной отечественной и мировой научной литературы показал, что биомеханический гомеостазис АВД не изучался, подобная постановка научной проблемы не ставилась, соответственно, не была разработана методология его исследования, что обуславливает актуальность изучения биомеханического гомеостазиса АВД и разработки методологии его изучения.

Цель исследования: изучить показатели, характеризующие устойчивость регуляции биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания у больных с обструктивными заболеваниями легких.

Задачи исследования:

1. Разработать методологию исследования устойчиво регулируемых (гомеоста-тических) показателей биомеханики дыхания у здоровых людей, больных бронхиальной астмой и хронической обсгруктивной болезнью легких.

2. Выявить гомеостатические параметры биомеханики дыхания с жесткой и пластичной регуляцией у здоровых лиц, больных бронхиальной астмой и хронической обсгруктивной болезнью легких с помощью чрескожной электростимуляции диафрагмы.

3. Изучить показатели, характеризующие устойчивость регуляции вентиляционной функции аппарата внешнего дыхания у здоровых лиц, больных бронхиальной астмой, хронической обсгруктивной болезнью легких и в эксперименте на животных.

4. Изучить устойчивость структурных связей между параметрами вентиляции легких (паттерны дыхания) и уровнем их регуляции (стволовой и лимбический) у здоровых лиц, больных бронхиальной астмой и хронической обсгруктивной болезнью легких.

5. Выявить показатели пневмотахограммы спонтанного дыхания в условиях прерывания воздушного потока на вдохе и выдохе клапаном на 0,5 сек, с помощью которых можно оценивать состояние бронхиальной проходимости по величинам ОФВ, (%) без его непосредственного измерения.

6. Изучить влияние механических свойств легких на механику вентиляции легких при трех условиях: а) при спонтанном дыхании животных, находящихся под наркозом; б) после смерти животного с целостной торако-легочной системой; в) в изолированных легких.

7. Создать модель легких, которая объясняет сложные взаимоотношения между механическими свойствами легких и их вентиляцией, а также парадоксальные факты, выявляемые при исследовании биомеханики дыхания.

8. Сформулировать научно обоснованную концепцию биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания.

Научная новизна

В отличие от классического подхода, предусматривающего выявление гомеостатических параметров у животных в эксперименте в условиях «жизнь-смерть» при отклонении параметров от их физиологических значений, предложенная методология исследования биомеханического гомеостазиса АВД позволила выявить у здоровых лиц и больных с обструктивными заболеваниями легких гомеостатические показатели биомеханики дыхания в условиях (жизнь-жизнь) путем сравнительного анализа значений показателей биомеханики дыхания между группами людей с высоким уровнем резерва вентиляции легких (здоровые лица) и низким уровнем резерва (больные бронхиальной астмой и хронической обсгруктивной болезнью легких) на этапах: 1) поиск кандидатных гомеостатических параметров, 2) внутригрупповое и 3) межгрупповое тестировании устойчивости параметров

биомеханики дыхания при чрескожной электростимуляции диафрагмы с итоговой оценкой кандидатаых гомеостатических параметров путем расчета индекса гомеостатичности показателей.

В соответствии с предложенной методологией исследования у здоровых людей и больных с обструктивными заболеваниями легких впервые получены доказательства существования биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания в виде двух гомеостатических параметров с жесткой регуляцией (IPC - отношение емкости вдоха к эластической тяге легких по транспульмональному давлению; Pv/Pvm -отношение значений транспульмонального давления, определенных на высоте вдоха при спокойном дыхании и максимальной вентиляции легких) и трех гомеостатических параметров с пластичной регуляцией (IA/IAm - отношение значений инспираторной активности вдоха при спокойном и форсированном дыхании; та/тр - отношение фактической постоянной времени к предсказанной; Td - эластическая тяга легких по трансреспираторнодиафрагмальному давлению).

По результатам исследования животных в эксперименте впервые показано, что величины показателей биомеханики дыхания определяются не только механическими свойствами легких, но и внелегочными факторами регуляции: площадь петли общего гистерезиса определяется целостностью торако-легочной системы; эластическая ось общего гистерезиса -регуляторным влиянием живой системы и механическими свойствами легких; удельный гистерезис - механическими свойствами легких. Динамическая (Cd) и статическая растяжимость легких (Cs) определяются синергизмом регуляторных влияний живой системы и механическими свойствами легких, а их отношение (Cd/Cs) - механическими свойствами легких.

Предложена оригинальная модель легких, которая, по сравнению с общепринятой моделью легких Ф.К. Дондерса, во-первых, содержит существенные отличия: биомеханический буфер, двухконтурные легкие, сократительно-эластический сурфактантный комплекс легких; во-вторых, объясняет сложные взаимоотношения между механическими свойствами легких и их вентиляцией, а также парадоксальные факты, выявляемые при исследовании биомеханики дыхания (деформация плато транспульмонального давления; инверсия общего легочного гистерезиса; отрицательный эластический гистерезис и др.).

Сформулирована концепция биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания: «Живой организм способен поддерживать в нормальных условиях и при обструктивных заболеваниях легких гомеостатические параметры биомеханики дыхания с жесткой и пластичной регуляцией, гомеостатические связи между показателями механики вентиляции легких, а также устойчивость вентиляционной функции аппарата внешнего дыхания, которая определяется механическими свойствами легких, целостностью торако-легочной системы и системой регуляции живого организма».

Теоретическое значение работы

Впервые доказанный научный факт существования гомеостатических параметров биомеханики дыхания с жесткой и пластичной регуляцией расширяет границы существующих фундаментальных научных

представлений о гомеостазисе, как о постоянстве параметров, характерном только для внутренней среды организма, что обосновывает введение новой категории научного знания «биомеханический гомеостазис аппарата внешнего дыхания» - способности живого организма поддерживать в нормальных условиях и при обструктивных заболеваниях легких гомеостатические параметры биомеханики дыхания с жесткой и пластичной регуляцией, гомеостатические связи между показателями механики вентиляции легких, а также устойчивость вентиляционной функции аппарата внешнего дыхания, которая определяется механическими свойствами легких, целостностью торако-легочной системы и системой регуляции живого организма. Принципы предложенной методологии могут быть применены к различным сложным саморегулируемым системам для выявления гомеостатических показателей.

Практическое значение работы

По результатам проведенного исследования у здоровых людей и больных с обструктивными заболеваниями легких показано существование гомеостатических параметров биомеханики дыхания, которые не рекомендуется использовать при оценке состояния предболезни, степени выраженности болезни, эффективности терапевтических воздействий и лекарственных средств, поскольку они характеризуются малой изменчивостью. Их определение можно рекомендовать для оценки витального прогноза у больных с обструктивной патологией.

Предложен подход к выявлению нарушения регуляции дыхания у больных с патологией легких при определении перехода от вероятностно-детерминированного уровня регуляции вентиляции легких к детерминированному, а также одновременному наличию признаков стеновентиляторного и изовентиляторного типов.

Показана целесообразность применения у больных БА и ХОБЛ после сеанса ЧЭСД ингаляций беродуала, поскольку сеанс ЧЭСД у больных БА и ХОБЛ взывает снижение выраженности одышки, механизм которого не связан с бронхолитическим эффектом и объясняется действием внелегочных механизмов, а последующие ингаляции беродуала взывают дальнейшее уменьшение выраженности одышки, механизм которого связан с бронхолитическим эффектом. Предложенная методика оценки респираторного эффекта в баллах позволяет оценить выраженность респираторного эффекта сеанса ЧЭСД и ингаляций беродуала у больных с обструктивными заболеваниями легких.

Показано, что по данным пневмотахограммы спонтанного дыхания в условиях прерывания воздушного потока на вдохе и выдохе клапаном на 0,5 сек можно оценивать состояние бронхиальной проходимости по величинам ОФВ1 (%) без его непосредственного измерения, что позволяет выявлять нарушение бронхиальной проходимости у больных, которые не могут выполнить спирометрические пробы; при мониторировании состояния бронхиальной проходимости; в программах скрининга респираторной функции. Предложенный способ диагностики нарушения бронхиальной проходимости является необременительным для больных с патологией органов дыхания, а результаты исследования не зависят от сотрудничества с пациентом.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. В отличии от общепринятой методологии исследования гомеостазиса у животных на этапах «жизнь-смерть», оригинальная методология позволяет определить гомеостатические показатели у людей на этапах «жизнь-жизнь». У больных с обструктивными заболеваниями легких и здоровых людей выявлены два гомеостатических биомеханических показателя аппарата внешнего дыхания с жесткой регуляцией и три -с пластичной регуляцией, что доказывает существование биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания, поскольку гомеостатические параметры являются ведущим атрибутом гомеостазиса системы.

2. Аппарат внешнего дыхания у больных с обструктивными заболеваниями легких и здоровых людей обладает атрибутами биомеханического гомеостазиса - гомеостатическими связями между общей работой дыхания и паттернами дыхания (минутный объем дыхания; скорость вдоха, выдоха при спонтанном дыхании, индекс инспираторной активности), которые определяются системой регуляции аппарата внешнего дыхания, механическими свойствами легких и целостностью торако-легочной системы. По параметрам пневмотахограммы спонтанного дыхания в условиях прерывания воздушного потока на вдохе и выдохе можно оценивать состояние бронхиальной проходимости по величинам ОФВь% без его непосредственного измерения.

3. Внутрилегочные механизмы обеспечения биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания связаны с изменениями величин неэластического и эластического сопротивления легких, которые определяются системой регуляции аппарата внешнего дыхания, механическими свойствами легких, целостностью торако-легочной системы. Оригинальная модель легких, включающая биомеханический буфер, двухконтурные легкие и сократительно-эластический сурфактантный комплекс легких, позволяет объяснить внутрилегочные механические процессы, обеспечивающие биомеханический гомеостазис аппарата внешнего дыхания, а также объяснить парадоксальные факты, которые выявляются при исследовании биомеханики дыхания (деформация плато транспульмонального давления; инверсия общего легочного гистерезиса; отрицательный эластический гистерезис и др.).

Внедрение результатов работы в практику

Получены патент РФ на изобретение № 218448 10.07.2000 «Способ определения нарушения бронхиальной проходимости» и авторское свидетельство РФ на полезную модель № 15955 от 10.04.2000 на «Устройство для оценки возбуждения дыхательного центра».

Результаты диссертационных исследований внедрены в учебный процесс кафедры пропедевтики внутренних болезней СибГМУ и используются в лекционном курсе и на практических занятиях со студентами врачебных (лечебный, педиатрический, стоматологический) и медико-биологического факультетов; включены в учебное пособие для студентов и врачей: Исследование функции аппарата внешнего дыхания. Основы клинической физиологии дыхания: учебное пособие; рекомендовано Учебно-методическим объединением по медицинскому

и фармацевтическому образованию вузов России в качестве учебного пособия для студентов медицинских вузов. - 2-е изд., доп. и испр. [Текст] / Ф.Ф. Тетенев, Т.Н. Бодрова, К.Ф. Тетенев, А.И. Карзилов, A.B. Левченко, О.В. Калинина. - Томск: Изд-во «Печатная Мануфактура», 2008. - 164 с.

Метод чрескожной электростимуляции диафрагмы внедрен в клинику пропедевтики внутренних болезней ГОУ ВПО СибГМУ Росздрава.

Апробация работы

Основные положения диссертации доложены и обсуждены на VII отраслевом совещании всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы фтизиатрии и пульмонологии в Сибири» (Томск, 1994); II съезде физиологов Сибири и Дальнего Востока (Новосибирск, 1995 г.); VI Национальном конгрессе по болезням органов дыхания (Новосибирск, 1996); V Сибирском физиологическом съезде (Томск, 2005 г.); XI, XII, XIII, XIV Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика, экология, надежность, безопасность» (Томск 2005, 2006, 2007. 2008).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 70 работ, из них в журналах из перечня ВАК - 13; патент на изобретение - 1; авторское свидетельство на полезную модель - 1; учебно-методическое пособие - 1, имеет гриф УМО.

Структура и объем диссертации

Диссертация изложена на 392 страницах машинописного текста; состоит из введения, 6 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы. Библиографический указатель содержит 292 отечественных и 192 иностранных источников. Иллюстративный материал представлен 71 таблицами и 34 рисунками.

Работа выполнена на кафедре пропедевтики внутренних болезней (зав. каф. - д-р мед. наук, профессор Ф.Ф. Тетенев) ГОУ ВПО СибГМУ Росздрава (ректор - д-р мед. наук, профессор, академик РАМН, Заслуженный деятель науки РФ В.В.Новицкий).

МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

Поскольку гомеостазис определяется как тип динамического равновесия, характерный для сложных саморегулирующихся систем, направленный на поддержание существенно важных для сохранения системы параметров в допустимых пределах, то целью его исследования является изучение его атрибутов - гомеостатических параметров (жесткие и пластичные константы); гомеостатических (устойчивых) функций; гомеостатических (устойчивых) связей между параметрами системы, а также гомеокинезиса - совокупности механизмов, направленных на их обеспечение в сложной, саморегулирующейся системе - структуре с антагонистической регуляцией, состоящей из совокупности элементов, находящихся в оптимальных отношениях и связях между собой и образующих определенную целостность, единство. В качестве такой системы можно рассматривать АВД, имеющий различные механизмы, обеспечивающие его стабильное биомеханическое функционирование.

Гомеостатические параметры и гомеокинезис. Жесткие константы напряженно удерживаются соответствующими функциональными системами у определенного значения, а пластичные могут отклоняться от определенного уровня на длительное время. С позиций описательной статистики, пластичные константы можно охарактеризовать в качестве переменных, занимающих промежуточное положение между негомеостатическими параметрами, имеющими слабую устойчивость центральных тенденций, и жесткими константами, имеющими сильную устойчивость центральных тенденций. Жесткие константы можно выявить по отсутствию значимых различий между значениями параметров выборок, а пластичные - нет, поскольку разброс их значений может находиться в пределах варьирования значений независимых переменных, не являющихся гомеостатическими константами. Однако отсутствие значимых различий между выборками может быть обусловлено их однородностью, а не гомеокинезисом. Следовательно, необходимо провести исследование в условиях, позволяющих «обнажить» и затем выделить гомеостатические параметры. Оптимальным решением данной проблемы является:

1. Проведение сравнительного анализа при условиях, когда отсутствие значимых различий значений параметров сравниваемых выборок могло быть объяснено гомеокинезисом, а не однородностью выборок;

2. Расчет индекса гомеостатичности показателя в баллах, когда высшим баллам соответствуют жесткие константы, низшим -негомеостатические показатели, промежуточным - константы с различной степенью пластичности.

При проведении клинического исследования отсутствие значимых различий значений параметров сравниваемых выборок объяснялось гомеокинезисом, а не однородностью выборок, при выполнении следующих условий:

а) сравнение выборок обследуемых лиц проводилось с полярно различающимися анализируемыми функциональными вентиляционными способностями АВД обследуемых по диапазону «высокий резерв вентиляции легких - низкий резерв вентиляции легких»;

б) формировались группы: с высоким резервом вентиляции легких -здоровые лица (1-я гр.); с низким резервом вентиляции легких - больные бронхиальной астмой (2-я гр.) и больные хронической обструктивной болезнью легких (3-я гр.), имеющие различные механизмы бронхообструкции.

в) значения параметров функционирования АВД сравнивались при минимальной (на уровне МОД) и максимальной (на уровне МВЛ) производительности АВД, а также при различных дыхательных маневрах;

г) оказывалось возмущающее физиологическое влияние на АВД при помощи чрескожной электростимуляции диафрагмы.

Сложные саморегулирующиеся системы живого организма. При анализе сложных саморегулирующихся систем живого организма можно выделить следующие факторы, оказывающие значимое влияние на функционирование системы (Судаков К.В., 1999), которые можно изучить применительно к АВД: регуляторный, структурный, поведенческий.

1. Регуляторные внутрисистемные механизмы являются компонентом системы саморегуляции функций организма в целом, а в основе функционирования живых биомеханических систем лежит энергетический критерий оптимальности, реализуемый через оптимальные процессы регуляции и взаимодействия структурных компонентов системы. Роль фактора регуляции можно оценить путем проведения сравнительного анализа и нахождения связей:

А) В живых системах с различным уровнем функционирования АВД при проведении функциональных тестов и физиологическом воздействии на систему при помощи методов респираторной терапии - чрескожной электростимуляции диафрагмы и ингаляций бронхолитического средства беродуал. Это исследование было проведено на лицах 1-й, 2-й и 3-й групп.

Б) Между параметрами АВД в одной группе на этапах исследования: живая система - неживая система. Данное исследование было проведено на экспериментальных животных.

2. Роль структурного фактора в функционировании АВД можно оценить путем сравнения параметров АВД с сохраненной естественной структурой и затем - с измененной структурой. При этом обе системы должны быть неживыми - для исключения влияния фактора регуляции живого организма.

Исследование регуляторного и структурного компонентов АВД должно проводиться на животных в три этапа сравнительного анализа. Первый этап анализа - определение роли фактора оптимальной регуляции АВД путем сравнения живой системы с естественной вентиляцией легких с неживой системой с сохраненной анатомической структурой и искусственной вентиляцией легких. Второй этап анализа - оценка фактора оптимального взаимодействия анатомических структурных компонентов АВД путем сравнения неживых систем с сохраненной оптимальной анатомической структурой и не сохраненной в условиях искусственной вентиляцией легких. Третий этап анализа - оценка влияния оптимального взаимодействия регуляторного и структурного компонентов АВД - сравнение живой системы с естественной вентиляцией легких и неживой системы с неоптимальной анатомической структурой в условиях искусственной вентиляцией легких.

3. Гомеостатические поведенческие реакции являются одним из механизмов поддержания гомеостазиса у людей и животных, способствующих достижению оптимального функционирования организма и его систем (Анохин П.К., 1975; Судаков К.В., 1999; Ноздрачев А.Д. и соавт., 2004). Поэтому, изучение гомеостатических поведенческих реакций было проведено при помощи психологических методов изучения личностной реакции у больных хроническими соматическими заболеваниями (тесты ЛОБИ, Айзенка), с последующим рассмотрением оригинальной гипотезы о роли поведенческих гомеостатических реакций в поддержании биомеханического гомеостазиса АВД с позиций теории функциональных систем академика Анохина П.К., 1975.

Особенности статистического анализа. Статистический сравнительный анализ изучаемых параметров проводился методами непараметрического дисперсионного анализа. Это позволило стандартизировать исследование за счет применения одних и тех же методов расчета; избежать проблемы множественного сравнения данных; исключить ошибки, возникающие при параметрическом сравнительном анализе, связанные с недооценкой закона распределения значений переменных и однородности дисперсий.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

КЛИНИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

158 человек обоего пола: здоровые лица (35 чел., 28 муж., 7 жен., 18-41 года), больные БА (60 чел., 28 муж., 32 жен., 18-70 лет), ХОБЛ (45 чел., 30 муж., 15 жен., 19-73 года), пневмонией (18 чел., 11 муж., 7 жен., 18-51 года).

Все исследуемые лица были разделены на 4 группы для:

А) Изучения биомеханического гомеостазиса АВД (n=80): 1 гр. -здоровые лица (20 муж., средний возраст 20,2 года); 2 гр. - больные БА (30 чел., из них 18 муж., 12 жен., средний возраст 43,7 года); 3 гр. - больные ХОБЛ (30 человек, из них 22 мужчины, 8 женщин, средний возраст 50,9 года);

Б). Математического прогнозирования нарушения бронхиальной проходимости (п=78, 40 муж., 38 жен., средний возраст 15-64 лет): 4 гр. - смешанная, включающая здоровых лиц (п=15); больных БА (п=30); больных ХОБЛ (п=15); больных пневмонией (п=18).

Критерии включения

1. Здоровые лица - информированное согласие; некурящие; практически здоровые; лица мужского и женского пола; возраст 17-60 лет; отсутствие при обследовании признаков заболеваний бронхолегочной, сердечно-сосудистой системы.

2. Больные бронхиальной астмой, хронической обструктивной болезнью легких и внебольничной пневмонией - информированное согласие; верифицированный диагноз в соответствии с МКБ-10; течение болезни легкой и средней степени тяжести; заболевание в фазе затухающего обострения; недостаточность внешнего дыхания 1-Й степени; возраст 17-65 лет.

Критерии исключения

1. Здоровые лица - отказ от исследования; курение; возраст меньше 17 лет и больше 60 лет; наличие признаков заболеваний бронхолегочной, сердечно-сосудистой системы при обследовании.

2. Больные бронхиальной астмой, хронической обструктивной болезнью легких и внебольничной пневмонией - отказ от исследования; тяжелое течение болезни; недостаточность внешнего дыхания III степени; фаза обострения заболевания; младше 17 лет и старше 65 лет; сопутствующее заболевание, обуславливающее тяжесть состояния на период обследования.

Методы исследования

Методы исследования лиц 1-й, 2-й и 3-й групп включали: оценку выраженности клинических синдромов, восприятия одышки, респираторного эффекта; функциональное исследование АВД (спирография, кривая поток-объем, общая плетизмография, интегральная биомеханика дыхания), психофизиологическое обследование (тесты ЛОБИ, Айзенка); респираторную терапию (однократное воздействие и курс ЧЭСД, ингаляции беродуала).

Оборудование. Общая плетизмография тела выполнялась при помощи плетизмопрессографа постоянного объёма у лиц 1-й, 2-й, 3-й (Медфизприбор, Россия) и 4-й (Erich Jaeger, Германия) групп. Спирография, кривая поток-объем, биомеханика дыхания (кривые дыхательного объема, транспульмонального и трансреспираторнодиафрагмального давления) во всех группах проводилась при помощи пневмотахографа с интегратором (Медфизприбор, Россия). Внутрипищеводное и внутрижелудочное давление, определялось при помощи специального пищеводного зонда (Медфизприбор, Россия). Пневмотахограмму спокойного дыхания с прерыванием воздушного потока на 0,5 с в фазу вдоха и выдоха, а также альвеолярное давление, определяемое в начале периода прерывания воздушного потока в фазу вдоха и выдоха, регистрировали у лиц 4-й гр. на оригинальной установке, состоящей из стандартных компонентов серийного производства, предназначенных для исследования биомеханики дыхания (Медфизприбор, Россия): два дифференциальных электрических датчика давления ПМД-1000; пневмотахографическая трубка Вотчала от пневмотахометра ПТ-2 со специально подобранной пластиковой диафрагмой, стабилизирующей скорость воздушного потока при спокойном дыхании; автоматический прерыватель воздушного потока в фазу вдоха и выдоха в течение 0,5 с; малоинерционный, прямопишущий многоканальный регистратор Н3021-3.

Условия исследования. Все исследования проводились по общепринятым правилам в утренние часы, натощак. Больным БА и ХОБЛ за сутки до начала исследования отменяли бронхолитические препараты. В 1 гр. проводили разовое исследование однократного применения ЧЭСД, во 2 гр. и 3 гр. -разовые исследования в начале курса ЧЭСД и в конце его; в 4 гр. -однократное исследование вентиляционной функции АВД. Перед сеансом ЧЭСД исследуемых лиц тщательно инструктировали. Исследование биомеханики дыхания проводилось в положении сидя до сеанса ЧЭСД и через 5 минут после него. В 1-й группе исследования проводили до и после сеанса ЧЭСД (два исследования), во 2-й и 3-й группах - в начале и в конце курса - до и после сеанса ЧЭСД (по четыре исследования в каждой группе). Проводили изучение следующих параметров.

Исследование биомеханики дыхания проводили в положениях обследуемого сидя и лежа до процедуры ЧЭСД, лёжа во время сеанса ЧЭСД и сразу после него; в положении сидя после сеанса ЧЭСД. Одновременно регистрировали кривые дыхательного объема, пневмотахограммы, транспульмонального или трансреспираторнодиафрагмального давления. Исследование проводили до, во время и после сеанса ЧЭСД.

Лёгочные объёмы и показатели вентиляции приводились к условиям BTPS. Должные величины показателей вентиляционной функции легких рассчитывались по формулам Р.Ф. Клемента с соавт., 1986. Размерность показателей функционального исследования АВД в настоящей работе приводится в Международной системе (СИ) единиц измерения.

Чрескожная электростимуляция диафрагмы. Этот метод респираторной терапии применялся в качестве возмущающего физиологического

электромеханического воздействия на АВД физиологического характера, поскольку, согласно данным производителя прибора, электрические сигналы, вырабатываемые электростимулятором, полностью соответствуют частотным, амплитудным и временным характеристикам эфферентных импульсов, поступающим по нервным волокнам в дыхательную мускулатуру из ЦНС.

Проведение сеансов ЧЭСД осуществлялось при помощи электростимулятора серийного производства ЭСД-2П (Чебоксарский электроаппаратный завод, Россия) в соответствии с методическими рекомендациями (Приймак А.А. соавт., 1983; Манакова Е.Ю. и соавт., 1986). Сеансы ЧЭСД проводились пациентам в горизонтальном положении на спине. Продолжительность каждого сеанса ЧЭСД составляла 30 минут. Исследуемым 1 гр. проводился разовый сеанс ЧЭСД, 2-й и 3 гр. - курс в 10-15 сеансов, поскольку курсовое применение ЧЭСД показано в качестве метода респираторной терапии больным с патологией органов дыхания, сопровождающейся острой и хронической дыхательной недостаточностью.

Беродуал. После окончания исследования биомеханики АВД, проведенного после сеанса ЧЭСД, все исследуемые лица в положении сидя получали 4 ингаляционные дозы (высшая разовая терапевтическая доза) препарата беродуал во время глубокого вдоха с последующей задержкой дыхания на 5-10 секунд и медленным выдохом, с интервалами между ингаляциями в 1 минуту.

Исследуемые показатели в группе здоровых лиц (1-я гр.), больных БА (2-я гр.) и ХОБЛ (3-я гр.)

Клинические синдромы. Выраженность астенического, бронхитического и динамического бронхообструктивного синдромов в баллах определялась у пациентов 2-й и 3 гр. перед началом курса ЧЭСД и после него. Дренажная функция бронхов оценивалась после сеанса ЧЭСД и ингаляций беродуала.

Восприятие одышки. Количественная оценка выраженности одышки у больных 2-й и 3 гр. проводилась по визуальной аналоговой шкале в баллах. Регистрацию одышки проводили перед сеансом ЧЭСД, во время его, после его окончания и ингаляций беродуала.

Респираторный эффект. Под ним подразумевается направленность изменения восприятия дыхания в результате применения ЧЭСД которая оценивалась в баллах по алгоритму, учитывающему динамику восприятия дыхания на этапах исследования: до сеанса ЧЭСД, во время и после него.

Паттерны дыхания. Эти показатели рассчитывались на уровне минутного объема дыхания (МОД) и максимальной вентиляции легких (МВЛ) продолжительность фазы вдоха И, выдоха Те, дыхательного цикла "П, с; индекс инспираторной активности (1А=Т1ЛП), дыхательный объем VI, л; скорость вдоха VI, выдоха Уе, л-с1; частоту дыхания в минуту Р, мин"1; минутный объем дыхания V, л-мин-1, индекс напряжения. По максимальному времени задержки дыхания после спокойного выдоха Тех, с определяли время наступления непреодолимого дыхательного позыва (императивный стимул дыхания), характеризующего активность центрального инспираторного механизма дыхательного центра.

Показатели биомеханики дыхания. Исследование биомеханики дыхания включало оценку минутного объема дыхания V, л-мин"1, максимальной вентиляции легких Vm л-мин"1, жизненной емкости легких ЖЕЛ, л; ЖЕЛ, %; показателей форсированного выдоха (ФЖЕЛ, л; ФЖЕЛ, %; ОФВь л; ОФВ,/ФЖЕЛ, %; индекс Тиффно, ИТ, %); петли поток-объем выдоха (ПОС, МОС25, МОС50, МОС75, л-с"1) и вдоха (ПОСвд, МОСвд75, МОСвд50, МОСвд25, л-с"1); статическую растяжимость легких (Cst, л-кПа"1), коэффициент ретракции (Кг, кПа-л"1); неэластическое сопротивление легких -аэродинамическое (Raw; кПа-л"'-с), бронхиальное на вдохе и выдохе (Rin, кПа-л~'-с; Rex, кПал~'с), удельную бронхиальную проходимость (SGoon); общую, удельную работу дыхания и эластическую фракцию на уровне МОД, (At, кгм-мин"1; Ар, кгм-л""1, Ае, кгм-мин"1) и МВЛ (Atm, кгм-мин"1; Арш, кгм-л"1, Аеш, кгм-мин"1); показатели транспульмонального (ТПД) и трансреспираторнодиафрагмального (ТРД) давления при спокойном дыхании (Ptp, Pd) и максимальном вдохе (Ttp, Td, кПа);

Показатели биомеханического гомеостазиса АВД. Показатели биомеханики дыхания АВД были разделены на 5 групп, характеризующие общепринятые и оригинальные интегральные показатели биомеханики дыхания, эластические и неэластические свойства легких и грудной клетки, внутрилегочный гистерезис, давление, воздействующее на поверхность легких.

1. Интегральные показатели биомеханики дыхания. Показатели этой группы позволили обобщить динамику (часто разнонаправленную) простых показателей биомеханики дыхания. Были выделены интегральные показатели дискретных величин, непрерывных функций и комбинированные. Интегральные показатели дискретных величин позволяют по значениям конечных точек (минимум и максимум) и резерву (разнице этих значений) оценить структуру общей емкости легких; вентиляцию легких и энергетические затраты на нее; эффективность и силу работы дыхательной мускулатуры. Увеличение в динамике значения интегрального показателя (за счет увеличения максимума и резерва с уменьшением минимума) расценивается как возрастание эффективности изучаемой функции АВД, уменьшение - как снижение. Интегральные показатели общепринятые,- ЖЕЛ, л; емкость вдоха ЕВ, л; объем форсированного выдоха за первую секунду ОФВь л; бронхиальное сопротивление (Raw), кПа-л"'-с; постоянная времени фактическая, рассчитанной по кривой ФЖЕЛ (та), с, рассчитанная (Tp=Cs-Raw), с и их отношение (та/тр), б/р. Оригинальные: показатель объема ПО, л, вентиляции легких ПВ, л-мин"1, энергозатрат дыхательной мускулатуры по преодолению внутригрудного сопротивления ЭП, кгм-мин""1, эффективности вентиляции легких ПЭВ, кгм-л"1, напряжения работы дыхательной мускулатуры IPT, кгм-л"1, развиваемой силы дыхательной мускулатуры грудной клетки IPFT и диафрагмы IPFD, кПа.

2. Эластические свойства оценивали по работе, затрачиваемой дыхательными мышцами на преодоление эластического сопротивления

легких в одном дыхательном цикле на вдохе на уровне МОД (Аес) и MBJ1 (Аесш), кгм; статической растяжимости легких (Cs), л-кПа ' на уровне дыхательного объема во время прерывания воздушного потока при медленном вдохе, динамической растяжимости легких на уровне МОД (Cd) и MBJI (Cdm), л-кПа"1; коэффициенту ретракции (Кг), кПа-л-"1; оригинальному интегральному показателю растяжимости легких IPC, л-кПа"1; безразмерным отношениям Aec/Aecm, Cd/Cs, Cd/Cdm, Cs/IPC, Cd/IPC.

3. Неэластические свойства оценивали по МОД (V) и МВЛ (Vm), л-мин"1; показателям на уровне МОД - общей (At), кгм-мшГ1 и удельной работе дыхания (Ар), кгм-л1, индексу инспираторной активности (IA), б/р, оригинальному индексу напряжения дыхательной мускулатуры IT, кгм-л'1; этим же показателям на уровне MBJI - Atm, Apm, IAm, ITm; безразмерным отношениям - V/Vm, At/Atm, Ар/Apm, IA/IAm, IT/ITm.

4. Внутрилегочный гистерезис: общий (Ht), кгм оценивался на уровне МОД по общей неэластической работе дыхания одного дыхательного цикла и компонентов, связанных с его формированием - дыхательному объему (Vt), л, эластической оси дыхательной петли (L), (л2+кПа2)0'5, удельному гистерезису (Hp=Ht/L), кгм-(л2+кПа2) °'5; этим же показателям на уровне MBJI - Vtm, Htm, Lm, Hpm; безразмерным отношениям - Vt/Vtm, Ht/Htm, L/Lm, Hp/Hpm.

5. Давление, воздействующее на поверхность легких, оценивалось на уровне МОД по величине ТПД на пике дыхательного объема (Pv), кПа, максимальному значению ТПД (Ptp), кПа и ТРДД (Pd), кПа при спокойном вдохе, эластической тяги на вдохе, совершаемой за счет дыхательных мышц грудной клетки - по ТПД (Ttp), кПа и диафрагмы - по ТРДД (Td), кПа; на уровне МВЛ по ТПД на пике дыхательного объема (Pvm), кПа; безразмерным отношениям - Pv/Pvm, Ptpmp (PTtp), Pd/Td (PTd), Pv/Pd, Ttp/Td, PTtp/PTd; оригинальным безразмерным индексам «время-напряжение» дыхательных мышц грудной клетки ITT и диафрагмы ITD.

Вентиляторные типы. Методика исследования вентиляторных типов является модификацией метода исследования паттернов дыхания И.С. Бреслава (1984), который выделяет типы паттернов, перестроек режима дыхания (сдвиги паттернов дыхания) и базальный паттерн дыхания.

Психофизиологическое исследование. Изучались количественная и качественная оценка личностной реакции на болезнь (тест ЛОБИ) и направленность личности на окружающий и внутренний мир (тест Айзенка). Характеристика типов отношения к болезни при помощи теста ЛОБИ обобщает основные психологические категории, входящие в понятие «внутренняя картина болезни» и приводится в соответствии с их описанием, данным А.Е. Личко и Н.Я. Ивановым (1980). Количественная оценка являлась мерой того, насколько болезнь отразилась на системе личностных отношений, а качественная оценка по выделенным основным типам отношения к ней позволяла оценить характер личностной реакции на болезнь.

Тесты ЛОБИ и Айзенка проводили пациентам перед началом курса ЧЭСД и после его окончания. Результаты тестирования сопоставлялись с клиническими синдромами, паттернами дыхания и показателями биомеханики дыхания, которые исследовали перед первым и последним сеансами курса ЧЭСД.

Характер личностной реакции на болезнь у больных оценивался по частоте встречаемости типов отношения к болезни; экстраверсии, интроверсии, балансу между ними и дополнительно - по средней сумме баллов по всем типам (t), кроме гармоничного, перед началом курса ЧЭСД и после его окончания.

Все показатели были рассчитаны для различных сочетаний возраста и пола, образующих группу в целом (возраст 18-70 лет, мужчины и женщины) и для восьми подгрупп, сформированных по диапазонам значений возраста: 18-70, 18-40, 41-70 лет и категориям пола: мужчины и женщины; мужчины; женщины. К основным типам отношения к болезни относили те, доля которых составляла 50% и больше от числа обследованных лиц, входящих в группу или подгруппу.

Исследование лиц 4-й группы

Исследование проводилось у лиц 4-й смешанной группы, которая объединяла четыре подгруппы: здоровые лица, 1-я подгруппа; больные Б А (2-я), 2-я подгруппа; больные ХОБЛ, 3-я подгруппа; больные пневмонией, 4-я подгруппа. Такой подход был обусловлен стремлением выявить наиболее устойчивые статистические связи между показателями, характеризующими состояние бронхиальной проходимости в группе лиц с различными типами вентиляционной функции АВД.

При проведении исследования по прогнозированию нарушения бронхиальной проходимости, референтная оценка состояния бронхиальной проходимости проводилось по абсолютным и относительным значениям показателей ОФВ, и ФЖЕЛ. Бронхиальное сопротивление оценивали по показателю Raw. В качестве предикторов были использованы показатели роста, возраста, веса, а также пневмотахограммы спокойного дыхания с прерыванием воздушного потока на 0,5 с в фазу вдоха и выдоха, а также альвеолярного давления, определяемого в начале периода прерывания воздушного потока в фазу вдоха и выдоха.

Прогнозирование нарушения бронхиальной проходимости проводили при помощи построения математических моделей методом множественного линейного регрессионного анализа. Диагностические возможности полученных моделей оценивали по операционным характеристикам теста: чувствительности (Se), специфичности (Sp), прогностичности положительного (Рр) и отрицательного (Рп) результата, правдоподобии теста при положительном (Lp) и отрицательном (Ln) результате; индексу диагностической эффективности (De) (Власов В.В., 2005; Карась С.И., 2003; Флетчер Р. И. соавт., 1998).

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Экспериментальное исследование было проведено в остром опыте на 15 кроликах обоего пола (8 самцов, 7 самок) в возрасте 1 года, весом 2,2-4,3 кг, выбор которых в качестве объекта исследования объяснялся определенной схожестью их АВД с таковым человека, с позиций сравнительной физиологии млекопитающих животных и человека.

Все животные содержались в виварии ЦНИЛ ГОУ ВПО СибГМУ Росздрава. Условия содержания и кормления соответствовали требованиям «Санитарных правил по устройству, оборудованию и содержанию экспериментально-биологических клиник (вивариев)», 1973. Все этапы исследования проводили в соответствии с положениями Федерального Закона «О защите животных от жестокого обращения», от 1.01.1997г. и «Правилами и нормами гуманного обращения с подопытными животными» (Распоряжение президиума АН СССР № 12000-496 от 02.04.80 г.).

Анестезию обеспечивали внутривенным тиопенталовым наркозом, расчет анестетика проводили на грамм веса животного. Умерщвление вызывали токсической дозой анестетика, вводимого внутривенно. Факт смерти животного устанавливали по прекращению спонтанного дыхания и работы сердца. Утилизация трупов животных проводилась в соответствии с правилами, действующими в ЦНИЛ ГОУ ВПО СибГМУ Росздрава.

Условия исследования животных - острый опыт, включающий три этапа исследования с единым механизмом вентиляции легких - изменением плеврального давления.

Первый этап: при жизни, в условиях относительного покоя при спонтанном дыхании. Второй этап: после умерщвления - в специальной кабине. Искусственную вентиляцию легких проводили при помощи присоединенных к кабине мехов, движения которых вызывали последовательное разряжение и повышение давления в кабине. Разряжение вызывало расширение грудной клетки с легкими и поступление в них воздуха из спирографа, повышение - спадание грудной клетки с легкими и обратное движение воздуха в спирограф. Третий этап: изолированные легкие умерщвленных животных помещались в колокол Дондерса. Вентиляция легких проводилась за счет последовательного разряжения и повышения давления в колоколе Дондерса.

Методы исследования животных включали спирографию, пневмотахографию, интегральную механику вентиляции легких, зондовое определение транспульмонального давления.

Оборудование для проведения исследования. Экспериментальных животных исследовали на установке, состоящей из оригинальных (конструкции проф. Ф.Ф. Тетенева) и стандартных компонентов серийного производства (Медфизприбор, Россия), предназначенных для исследования вентиляции легких. Оригинальное оборудование: миниатюрный спирограф; автоматический прерыватель воздушного потока в фазу вдоха и выдоха в течение 0,5 с; герметичная камера для исследования животных в условиях искусственной вентиляции легких; специальные меха для

проведения искусственной вентиляции легких в камере и колоколе Дондерса. Стандартное оборудование: три дифференциальных электрических датчика давления ПМД-1000; герметичный стеклянный колокол Дондерса (Франция); малоинерционный, прямопишущий многоканальный регистратор Н3021-3.

Исследуемые показатели. По кривым вентиляционного объема легких и транспульмонального давления рассчитывали паттерны и показатели механики вентиляции легких, согласно общепринятым правилам в условиях одинакового минутного объема вентиляции легких.

Паттерны вентиляции оценивали по минутному объему вентиляции V, л-мин"1; вентиляционному объему VI, л; частоте циклов вентиляции в минуту Б, мин"1; продолжительности поступления воздуха в легкие Т>, удаления его из легких Те и вентиляционного цикла Т^ТНТе, с; индексу инспираторной активности 1А=Т1/Т1; скорости поступления воздуха в легкие и удаления его из легких Уе=У1/Те, л-с"1.

Показатели механики вентиляции рассчитывали по кривым вентиляционного объема легких и транспульмонального давления: интегральному показателю напряжения механизмов вентиляции легких (у живых животных - дыхательная мускулатура, у умерщвленных -механизм искусственной вентиляции легких) 1Т=1А-А1/У, кг-см-л"1; общим энергозатратам на вентиляцию А1, кг-см-мин"1 и удельным - Ар, кг-см-л"1, эластической фракции Ае, кг-см-мин"1, ее отношения к А1 - Ае, %; общим энергозатратам, связанным с поступлением воздуха в легкие А^, кг-см-мин" и удалением его из них А1е, кг-см-мин"1; суммарному внутрилегочному гистерезису одного вентиляционного цикла Ш, кг-см, определяемому по энергозатратам, связанным с преодолением общего неэластического сопротивления легких; эластической оси одного вентиляционного цикла Ье, (л2+см вод. ст.2)0,5; удельному гистерезису Нр=Ш/Ье, кг-см-(л2+см вод. ст.2)"0'5; величине транспульмонального давления на пике VI - Ру, см вод. ст.; динамической растяжимости легких С<1, мл-см вод. ст."1; статической растяжимости легких Се, мл-см вод. ст."1, определяемой на уровне VI во время прерывания воздушного потока при медленном поступлении воздуха в легкие; отношению Сё/Се. Связи между показателями паттернов и механики дыхания оценивали при помощи энтропийного анализа дыхательного ритма, вентиляторных типов (Бреслав И.С., 1984), структур корреляционных связей и построения простых регрессионных моделей.

Показатели уровня сложности и относительной организации системы АВД. Взаимодействие между легкими и механизмом их вентиляции оценивались по уровню сложности принимаемых состояний (Нш) и относительной организации (Я) рассчитанных по формулам показателей энтропии К.Э.Шеннона (1948).

Интерпретация результатов сравнительного анализа паттернов и показателей механики вентиляции легких проводилась в соответствии с позиций эвристического анализа, объясняющего формирование вариантов сравнения значимых различий регуляторным влиянием живой системы, гетеротропностью и изотропностью легких.

ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

КЛИНИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Исходная клиника-функциональная характеристика здоровых лиц (1-я гр.), больных БА (2-я гр.) и ХОБЛ (3-я гр.). У обследуемых 1-й гр. не было одышки и исследуемых клинических синдромов. Показатели вентиляции легких и биомеханики дыхания соответствовали должным значениям и не отличались от данных, полученных другими исследователями (Шик Л.Л., Канаев H.H., 1980; Зябрев Ю.П. и соавт., 1980; Тетенев Ф.Ф., 1981 др.). Особенностью группы здоровых лиц было то, что показатели петли поток-объём, и вдоха, определенные по значительно превосходили должные значения - на 25-36 % при форсированном выдохе, на 25-40 % при форсированном выдохе.

Во 2-й гр. выраженность одышки составила 41,4±4,1 балла, астенического синдрома 9,3±0,4 балла, бронхитического синдрома 9,5±0,3 балла, динамического бронхообструктивного синдрома 18,1±2,2 баллов. В 3-й гр. проявление восприятия одышки достигало 54,8±3,0 баллов, астенического синдрома 9,0±0,4 баллов, бронхитического синдрома 11,4±0,2 балла, динамического бронхообструктивного синдрома не было. Значения восприятия одышки и выраженности бронхитического синдрома, по результатам теста множественных сравнений рангов, значимо (р<0,05) различались между 2-й и 3-й группами.

Показатели биомеханики дыхания свидетельствовали о наличии у обследуемых 2-й и 3-й гр. изменений вентиляционной функции АВД, характерных для бронхообструктивных нарушений (Шик Л.Л., Канаев H.H., 1980; Зябрев Ю.П. и соавт., 1980; Тетенев Ф.Ф., 1981 др.). При этом значения ST не имели значимых различий у лиц 1, 2, 3-й гр. (табл. 1). Следовательно, предположением о росто-весовых различиях, как причине различного уровня функционирования АВД в исследуемых группах можно пренебречь.

Интегральные показатели ПО, СОС25-75, Пвыд, Пвд, ПВ, ЭП, IPFT, БСоол, т обследуемых 2-й и 3 гр. значимо отличались от таковых у лиц 1-й гр., а значения ПЭВ, IPFD и IPC - нет (табл. 1). Интегральные показатели позволили дать обобщенную характеристику функционального состояния биомеханики дыхания у больных с БОС: во 2-й и 3 гр., по сравнению с 1-й гр., низкие значения ПО свидетельствовали об изменении легочных объемов и емкостей; СОС25-75, Пвыд, Пвд, БСоол, т - о нарушении бронхиальной проходимости в фазу выдоха и вдоха; ПВ - о нарушении вентиляционной функции легких; ЭП и IPT - о снижении способности дыхательной мускулатуры по преодолению повышенного внутригрудного сопротивления.

В соответствии с предложенной методологией исследования биомеханического гомеостазиса АВД, обследуемые 1, 2, 3-й гр. имели различающиеся уровни резерва вентиляционной функции АВД: высокий - в группе здоровых лиц (1 гр.) и низкий - в группах больных БА и ХОБЛ (2 гр., 3 гр.).

Таблица 1

Площадь поверхности тела и интегральные показатели биомеханики дыхания в группе здоровых лиц (1-я гр.), больных БА (2-я гр.) и ХОБЛ (3-я гр.), X ± гп

Показатель 1 гр. 2гр. 3 гр.

S тела, м2 1,84±0,03 1,83±0,03 1,74±0,03

ПО, л 16,6±1,812'3 7,38±0,901 5,63±0,57'

СОС25.75, л-с"1 5,54±0,232'1 1,37±0,20' l^eiO,^1

Пвыд, с-1 3,01±0,172'3 1,17±0,17' 1,89±0,31'

Пвд, с-1 3,30±0,212'3 2,04±0,13' 2,58±0,24'

ПВ, л-мин"1 16,3±1,872'3 2,75±0,48' 2,06±0,441

ЭП, кгм-мин"1 8,05±2,442,3 1,07±0,261 0,62±0,22'

ПЭВ, кгм-л-1 0,41 ±0,10 0,33±0,05 0,22±0,04

IPT, кгм'Л-1 1,96±0,453 1,11±0,18 0^0,17'

IPFT, кПа 1,12±0,172'3 о.шо.оз1 0,25±0,05'

IPFD, кПа 1,76±0,25 1,55±0,26 0,99±0,15

IPC, л-кПа"1 1,40±0,12 1,55±0,16 1,37±0,11

SGoo^ кПа_1-с-1 2,98±0,432'3 1,37±0,30' 0,76±0,14'

т,с 0,46±0,022,3 l,26±0,ll' 1,35±0,15'

Примечание. X - средняя арифметическая, ш - ошибка средней. Уровень значимости (р) теста множественных сравнений рангов <0,05 при сравнении с группой:2 - 2-й,3 - 3-й.

Показатели биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания. На первом этапе признаками-кандидатами в гомеостатические величины были отнесены следующие параметры: ПЭВ (р~0,06), та/тр (р=0,07), Аес (р=0,06), Cd/Cs (/>=0,20), IPC (р=0,62), V (р=0,07), IA (р=0,08), Арш (р=0,14), ITm 0=0,39), IA/IAm (р=0,96), 1ТЛТш (р=0,14), Ht 0>=0, П), L (р=0,07), Pvm 0=0,32), Pv/Pvm O=0,35), Td (p=0,18), Ttp/Td 0=0,72). В табл. 2 приводятся результаты второго этапа исследования, представленные внутригрупповым анализом показателей-кандидатов в гомеостатические величины, включающих результаты обследований: для 1 гр, - до и после сеанса ЧЭСД однократно; для 2 гр. и 3 гр. - четырех обследований -до и после сеанса ЧЭСД в начале и в конце курса ЧЭСД. Кроме этого приводятся результаты третьего этапа исследования, представленные межгрупповым анализом показателей 1-й, 2-й и 3-й групп. Каждая анализируемая группа включала объединенные результаты повторных внутригрупповых измерений. Кроме того, для всех параметров приводится тип и балл индекса гомеостатичности показателя, позволяющий однозначно классифицировать каждый параметр по диапазону: «гамеостатическая величина» — «негамеостатическая величина».

Результаты внутригруппового сравнительного анализа показали, что значимые различия теста Фридмана наблюдались у следующих показателей: в 1 гр. - V (/7=0,025), Ttp/Td (р=0,025), во 2 гр. - IA О=0,018), в Згр. - не было.

Во 2 гр. значимое различие дисперсий отмечалось только у показателя L. Это соответственным образом отразилось на обобщенном уровне значимости тестов Фридмана и Брауна-Форсайта. При межгрупповом сравнительном анализе не имели значимых различий по тесту Крускала-Уоллиса - тЛтр (р=0,15), IPC 0=0,19), V (р=0,40), 1АЛАгп (р=0,51), Pv/Pvm 0=0,58), Td (/7=0,09), Ttp/Td (р=0,10). Все они, кроме IA/IAm и Td, не имели также значимых различий дисперсий по тесту Брауна-Форсайта.

В результате классифицирования (табл. 2) показателей-кандидатов в гомеостатические величины по диапазону: «гомеостатическая величина» -«негомеостатическая величина» были получены следующие результаты. Индекс гомеостатичности показателя в 10 баллов наблюдался у IPC (тип AAA) и Pv/Pvm (тип AAA), что характеризовало их как устойчивые гомеостатические показатели с жесткой регуляцией разброса значений показателя; 9 баллов - у та/тр (тип BAA), IA/IAm (тип ААВ) и Td (тип ААВ), что характеризовало их как устойчивые гомеостатические показатели с пластичной регуляцией разброса значений показателя; 8 баллов -ПЭВ, А ее, Cd/Cst, V, Apm, ITm, Ttp/Td; 7 баллов - IT/ITm, Pvm; 6 баллов -та/тр; 6 баллов - IA, Ht; 5 баллов - L, что характеризовало их как квазиустойчивые гомеостатические показатели.

Таким образом, в результате проведенного трехэтапного сравнительного анализа из 67 показателей функционирования АВД, было выделено 17 показателей-кандидатов в гомеостатические величины, из которых в итоге 5 показателей определены как гомеостатические. Из них параметры IPC и Pv/Pvm классифицированы как жесткие, a IA/IAm, та/тр и Td - пластичные гомеостатические величины.

Структурные модели биомеханической системы аппарата внешнего дыхания. С целью выявления наиболее сильных связей в биомеханической системе АВД 1-й, 2-й и 3 гр. был применен иерархический кластерный анализ. Во всех группах обследования наибольшая сила связи наблюдалась между переменными V и Ve. Этот тип связи сохранялся при использовании различных методов (ближний и дальний сосед, центроидный, медианный, Варда) и мер расстояния (Евклида, квадрат расстояния Евклида, Сити-блок).

Для оценки вида связи между V-Ve в 1-й, 2-й и 3 гр. был проведен сравнительный анализ 27 альтернативных моделей простой регрессии по всем этапам исследования. Все полученные регрессии имели высокий уровень значимости дисперсионного анализа модели (р=0,0000) и объясняли фактические данные в пределах 78,3-96,6%. При этом, линейная модель описания связи V-Ve всегда уступала нелинейным моделям и ее отличие от лучшей регрессионной модели находилось в пределах 2-10%. Из вариантов нелинейных моделей простой регрессии наиболее часто встречалась Double reciprocal - простая регрессия с дважды обратным преобразованием. Полученные данные свидетельствуют о наличии стабильной нелинейной связи между V-Ve, устойчивой к воздействию ЧЭСД и ингаляциям беродуала у здоровых лиц и больных с бронхообструктивным синдромом, что может быть объяснено влиянием внутрилегочных механизмов на формирование связи между V-Ve.

Прогнозирование нарушения бронхиальной проходимости. Регрессионные модели зависимых переменных ОФВ1/ФЖЕЛ%, ОФВ)% и Raw и ОФВ| строились прямым методом (Forward Selection) множественной линейной регрессии. Распределение фактических значений ОФВ]/ФЖЕЛ%, ОФВ^/о Raw и ОФВ! соответствовало нормальному закону. В качестве предикторов использовали параметры антропометрии: рост - Р, см; возраст - В, годы; пол - П, 1 - муж., 2 - жен; пневмотахограммы спокойного дыхания во время прерывания воздушного потока в фазу вдоха и выдоха; альвеолярного давления при прерывании воздушного потока в фазу вдоха -Pai и выдоха - Рае, кПа. Были получены следующие финальные уравнения регрессии ОФВ,/ФЖЕЛ% (1) и ОФВ,% (2) при полном включении предикторов в анализ следующего вида: ОФВ)/ФЖЕЛ%=5,604 • П - 0,438 • В+0,462 • Р - 355,249 • Spi+0,056 • Api +1,671-Ае (1) ОФВ,% = 0,606 • Р - 665,346 • Spi (2).

При дисперсионном анализе наблюдался высокий уровень статистической значимости у обеих моделей (/>=0,000), а процент описания фактических данных ОФВ/ФЖЕЛУо составил 97,4%, ОФВ,% - 93,6%. Гистограммы остатков соответствовали нормальному закону распределения. Распределение прогнозируемых значений ОФВ!/ФЖЕЛ%, ОФВ1% соответствовало нормальному закону.

Были изучены диагностические возможности полученных моделей в прогнозировании нарушения бронхиальной проходимости. Уровень распространенности (преваленс) нарушения бронхиальной проходимости, определенный референтным методом - тестом с форсированным выдохом, составил для показателя ОФВ,/ФЖЕЛ% - 46,2%, для ОФВ^/о - 42,3%.

По характеристическим кривым, полученным для моделей ОФВ1/ФЖЕЛ% и ОФВ,% невозможно было определить оптимальное положение точки разделения вследствие их ломаного характера. Поэтому ее определение было проведено путем расчета абсолютной минимальной разницы между Se и Sp: dS=|l-Se-l-Sp|=|Se-Sp[, удовлетворяющей условию стандартизации исследования - равным минимальным значениям ложноположительных (1-Se) и ложноотрицательных (1-Sp) результатов. Точка разделения соответствовала прогнозируемым 72% для ОФВ1/ФЖЕЛ% (dS-2,0%, dP=6,2%, Se - 80,6%, Sp - 78,6%, Pp - 76,3%, Pn - 82,5%, De=79,5%) и 89% для ОФВ,% (dS=5,5%, dP=14,l%, Se - 78,8%, Sp - 73,3%, Pp - 68,4%, Pn - 82,5%, De=75,6%). На данный способ диагностики был получен патент. Простота, необременительность, независимость результатов от сотрудничества с обследуемым субъектом позволяют использовать этот метод диагностики нарушения бронхиальной проходимости у больных, которые не могут выполнить спирометрические пробы.

Кроме того, был проведен анализ связи между Raw и ОФВ1 при помощи 27 альтернативных моделей простой регрессионной. Итоговую оценку проводилась по анализу линейной модели (3) и лучшей, полученной модели - Square root-Y reciprocal-Y (4):

Raw = 1,043 - 0,218 • ОФВ, (3) Raw = (0,280 + 0,689ЮФВ,)2 (4)

Таблица 2

Результаты внутригруппового и межгруппового сравнительного анализа показателей биомеханики дыхания в группе здоровых лиц (1-я гр.), больных БА (2-я гр.) и ХОБЛ (3-я гр.) по данным разового и курсового применения ЧЭСД

Показатель Внутригрупповой анализ, р Межгрунповой анализ, р** Индекс гомеостатич-ности ***

1-я группа 2-я группа 3-я группа Обобщенный р" Тест Крускала-Уоллиса Тест Брауна-Форсайта

Тест Фридмана Тест Брауна-Форсайта Тест Фридмана Тест Брауна-Форсайта Тест Фридмана Тест Брауна-Форсайта Тест Фридмана Тест Брауна-Форсайта тип баллы (Ех„-2)

га/тр =0,17 =0,24 =0,45 =0,13 =0,44 =0,71 =0,17 =0,13 =0,15 =0,08 ВАА 9

ПЭВ, кгм-л"1 =0,65 =0,59 =0,40 =0,48 =0,35 =0,36 =0,35 =0,36 =0,004 =0,56 ААС 8

Аес, кгм =0,65 =0,39 =0,48 =0,42 =0,92 =0,86 =0,48 =0,39 =0,000 =0,07 ААС 8

са/с^ =1,0 =0,47 =0,59 =0,67 =0,43 =0,36 =0,43 =0,36 =0,004 =0,68 ААС 8

1РС, л-кПа"1 =0,17 =0,62 =0,79 =0,97 =0,15 =0,99 =0,15 =0,62 =0,19 =0,27 ААА 10

V, лмшГ' =0,025 =0,13 =0,56 =0,83 =0,89 =0,22 =0,025 =0,13 =0,40 =0,88 АСА 8

1А =0,49 =0,21 =0,018 =0,30 =0,10 =0,60 =0,018 =0,21 =0,000 =0,15 АСС 6

Арш, кгм л"' =0,65 =0,62 =0,35 =0,85 =0,76 =0,08 =035 =0,08 =0,000 =0,30 ААС 8

1Тт, кгм л"1 =0,17 =0,30 =0,43 =0,95 =0,71 =0,20 =0,17 =0,20 =0,001 =0,72 ААС 8

1А/ГАш =0,65 =0,56 =0,29 =0,13 =0,58 =0,18 =0,29 =0,13 =0,51 =0,029 ААВ 9

1Т/1Тт =0,37 =0,79 =0,91 =0,84 =0,19 =0,53 =0,19 =0,53 =0,000 =0,007 ААО 7

Ш, кгм =1,00 =0,26 =0,43 =0,61 =0,74 =0,84 =0,43 =0,26 =0,005 =0,002 ВАО 6

Ц (лг+кПа2)щ =0,49 =0,53 =0,69 =0,038 =0,98 =0,60 =0,49 =0,038 =0,000 =0,002 ВВО 5

Рут, кПа =0,65 =0,39 =0,58 =0,97 =0,97 =0,54 =0,58 =0,39 =0,043 =0,019 ААЭ 7

Ру/Рут =0,65 =0,97 =0,91 =0,51 =0,58 =0,56 =0,58 =0,51 =0,58 =0,08 ААА 10

Т4 кПа =0,08 =0,08 =0,59 =0,98 =0,10 =0,51 =0,08 =0,08 =0,09 =0,041 ААВ 9

Т1рЯ<1 =0,025 =0,77 =0,64 =0,84 =0,57 =0,33 =0,025 =0,33 =0,10 =0,20 АСА 8

Примечание. Жирным шрифтом выделены значения р>0,05, высшие баллы (10, 9) и соответствующие им типы индекса гомеостатичности показателя. *Обобщение уровня значимости внутригруппового анализа проводилось качественным способом - по каждому показателю выбирался наименьший по значению уровень значимости из результатов теста Фридмана и теста Брауна-Форсайта. *'Результаты повторных измерений показателей, проведенных на различных этапах исследования (до и после сеанса ЧЭСД в начале и в конце курса ЧЭСД) объединялись в соответствующей группе (1 гр., 2 гр., 3 гр.). ***Сумма баллов приводилась к 10-бальной шкале путем вычитания констэдгты, равной 2.

Параметры моделей: высокий уровень статистической значимости дисперсионного анализа в обоих случаях (р=0,000); коэффициенты корреляции: -0,57 (3), +0,82 (4); скорректированные R-квадраты: 32,7% (3), 67,1% (4). Полученные данные свидетельствует о значительном преобладании нелинейного характера связи между Raw и ОФВ,. Существенные различия между моделями указывают, во-первых, на неодинаковую значимость Raw и ОФВ1 в определении состояния бронхиальной проходимости, во-вторых, -на существенную зависимость форсированного выдоха от антропометрических параметров и регуляторных влияний ЦНС. Следовательно, бронхиальная проходимость характеризуется параметром Raw как физическая величина, а показатель ОФВ) отражает интегральную функциональную способность человека совершить форсированный выдох.

Психология личностной реакции на болезнь. В группе больных БА (2 гр.) были изучены особенности поведенческих реакций, включавшие оценку личностной реакции на болезнь; направленности личности на окружающий и внутренний мир; выраженности клинических синдромов; показателей паттернов и биомеханики дыхания в начале и в конце курса ЧЭСД.

По данным сравнительного анализа (тест Вилкоксона) в результате проведенного курса ЧЭСД наблюдалось снижение выраженности астенического синдрома (р=0,0000), динамического бронхообструктивного синдрома (р=0,0000), улучшение дренажной функции бронхов (/>=0,0000) и восприятия одышки (р=0,0000). Оставались на прежнем уровне продолжительность максимальной дыхательной паузы после спокойного выдоха, скорость вдоха и выдоха, минутный объем дыхания, дыхательный объем и частота дыхания, общая работа дыхания, а также состояние бронхиальной проходимости, определяемое по форсированному выдоху. При анализе влияния курса ЧЭСД на параметры дыхательного цикла было найдено значимое (р=0,043) различие для индекса инспираторной активности. Продолжительность дыхательного цикла, фазы вдоха и выдоха при этом значимо не различались.

Перед началом курса ЧЭСД у больных БА в целом по группе отмечалось одинаковое количество (15) основных типов отношения к болезни - тревожного и неврастенического. Экстравертов было 8 человек, интровертов - 18. Средняя суммы баллов по всем типам (t), кроме гармоничного составила 22,3 балла. При анализе подгрупп, основными типами отношения к болезни являлись тревожный, неврастенический, эгоцентрический и паранойяльный. Проявление их в подгруппах было различным: тревожный и неврастенический отмечались в пяти подгруппах, эгоцентрический - в двух, паранойяльный - в одной. Средняя суммы баллов по всем типам (t), кроме гармоничного, во всех подгруппах находилась в диапазоне 17,8-26,8 баллов, что соответствовало 26,2-39,4% от максимального значения. В семи подгруппах преобладали интроверты, а в одной численность интровертов и экстравертов была одинаковой. После окончания курса ЧЭСД у больных Б А в целом по группе (возраст 18-70 лет, мужчины и женщины) отмечался один основной тип отношения к болезни - неврастенический. Экстравертов было 6 человек, экстравертов 21. Средняя суммы баллов по всем типам (t), кроме гармоничного равнялась 22,2 баллам.

При сравнительном анализе, проведенном при помощи теста х2, было найдено, что курс ЧЭСД не оказывал значимого влияния на среднюю суммы баллов по всем типам (t), как в основной группе, так и во всех восьми подгруппах - значения двустороннего р находились в пределах 0,82-0,98. Результаты иерархического кластерного анализа (метод Варда с мерой расстояния для бинарных переменных - разность длин) позволили установить определенное постоянство связи типов отношения к болезни с экстраверсией и интроверсией личности.

По результатам исследования были предложены гипотезы о механизмах, ответственных за формирование и проявление личностных отношений и реакции на болезнь. Первый механизм, вероятно, ответственен за стабильность суммарного изменения личностных отношений под влиянием болезни и функционирует параллельно выраженности патогенеза заболевания, формируя постоянную потребность в адаптации к влиянию внешней и внутренней среды у пациентов с измененными личностными отношениями. Второй механизм связывается с перестройкой личностных отношений к болезни, приводящих к перераспределению выраженности их проявления между вариантами личностных реакций, проявляющихся определенными типами отношения к болезни, что позволяет пациентам с измененными личностными отношениями пластично адаптироваться к влиянию внешней среды.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Паттерны вентиляции легких. Все изучаемые показатели, за исключением IA (/>=0,005), не имели значимых различий. Равенство V, его компонентов - Vt и F свидетельствовало, с одной стороны, о проведении сравнительного анализа паттернов и показателей механики в условиях одинаковой вентиляции легких с другой - о способности изотропных и гетеротропных легких в неживых системах совершать в определенном диапазоне механические движения, обеспечивающие вентиляцию легких, подобную в живой системе, что указывает на высокую степень надежности механического процесса вентиляции легких в живом организме.

Показатели механики вентиляции легких. Сравнение первого и второго этапов исследования выявило наличие значимых различий показателей IT (р=0,022), Ае (/7=0,041), Le (р=0,024), Pv (р=0,024) и отсутствие различий остальных показателей, характеризующих механическое сопротивление легких. Следовательно, регуляторные влияния живой системы оптимизирует напряжение механизма вентиляции легких, затраты на преодоление эластического сопротивления легких, эластическую ось дыхательной петли и величину транспульмонального давления на уровне объема вентиляции легких.

При сравнении второго и третьего этапов определялись значимые различия энергозатрат по преодолению механического сопротивления легких, оцениваемых по параметрам IT (р=0,0043), At (р=0,007), Ар (р=0,018), Ati (р=0,012), Ate (р=0,019), Ht (р=0,001). Медианы этих показателей были

меньше на втором этапе исследования, по сравнению с медианами аналогичных показателей на третьем этапе. При этом изотропностью легких объяснялась стабильность показателей внутрилегочной механики Ае, Ье, Нр, Ру, Сё, Се, Сё/Се; синергизмом регуляторных влияний живой системы и гетеротропности легких - значимое различие Ае%. Полученные данные свидетельствует о значимости анатомической целостности торако-легочной системы в достижении оптимальности функционирования АВД за счет снижения энергозатрат по преодолению механического сопротивления гетеротропных легких, по сравнению с изотропными изолированными легкими.

Результаты сравнения первого и третьего этапов свидетельствуют, что все показатели изолированных легких, кроме Ае%, Нр и Сё/Се, значимо отличались от таковых живых кроликов и объяснялись суммой или синергизмом регуляторных влияний живой системы с изотропностью и гетеротропностью легких. Медианы показателей 1Т, А1, Ар, Ае, Ай, Аге, Ш, Ье, Ру изолированных легких значительно были больше медиан этих показателей живых кроликов, а медианы показателей Сс1, Се были больше при исследовании изолированных легких. Эти данные свидетельствуют о низкой эффективности энергозатрат по преодолению механического сопротивления изотропных изолированных легких, которые значительно оптимизируется целостностью торако-легочной системы и регуляцией живого организма.

При анализе параметров внутрилегочного гистерезиса выявлено, что Ш (суммарный внутрилегочный гистерезис одного вентиляционного цикла) определяется гетеротропностью легких; Ье - эластическая ось одного вентиляционного цикла - регуляторным влиянием живой системы и изотропностью легких; Нр - удельный гистерезис одного вентиляционного цикла - изотропностью легких. Это, вероятно связано с наличием внутрилегочных механизмов, ограничивающих формирование высокоудельного гистерезиса с целью защиты легочной ткани от критической деформации за счет ее пластического изменения, обеспечивающего сопряжение между изменением суммарным внутрилегочным гистерезисом и его эластической осью - основных параметров, определяющих удельный гистерезис (Нр=Ш/Ье).

Пластичность легочной ткани, обеспечивающую процессы сопряжения между Ш и Ье можно объяснить предположением, что легочная паренхима обладает свойствами биомеханического буфера, механические свойства которого можно связать с эффектом текучести легочной паренхимы, способным обеспечить пластическую деформацию легких, необходимую для достижения оптимального взаимодействия между динамическими изменениями объема легких и транспульмонального давления.

Анализ показал, что Сё и Сб определяются синергизмом регуляторных влияний живой системы и изотропности легких, а Сё/Се - изотропностью. Отсутствие значимых различий у параметра Сё/Сэ при всех вариантах сравнения можно расценить как его зависимость от внутрилегочных механизмов, формирующих пластический внутрилегочный гистерезис.

Сложность и уровень организации вентиляции легких. Полученные данные, описанные выше, свидетельствуют о сложных взаимоотношениях между компонентами АВД, обеспечивающими вентиляцию легких. Поскольку результатом функционирования легких и механизмов их вентиляции в изучаемых системах на всех этапах исследования был сопоставимый уровень вентиляции, достигаемый в результате согласованных действий механизма вентиляции с ответными вентиляционными движениями легких, то возникает вопрос о сложности и уровне относительной организации этого взаимодействия. Сложность взаимодействия легких с механизмом их вентиляции на первом (Нш=0,477), втором (R=0,477) и третьем (R=0,477) этапах исследования оставалась простой. Уровень относительной организации взаимодействия на первом (R=0,197) и третьем (R=0,223) этапах был вероятностно-детерминированным, на втором (R=0,381) - детерминированным. Следовательно, изотропные изолированные легкие, являющиеся неживой механической системой, допускают вероятностно-детерминированным уровень их вентиляции, как и гетеротропные легкие в живой системе, а гетеротропные легкие в неживой системе с целостной торако-легочной системой - не допускают. Этот парадокс можно объяснить инерционностью торако-легочной системы, компенсируемой в живом организме сложной нервно-гуморальной регуляцией паттерна работы дыхательной мускулатуры и задействованием внутрилегочных механизмов, оптимизирующих вентиляцию легких.

Структурные модели связи паттернов и механики вентиляции легких. По значимым коэффициентам ранговой корреляции Спирмена были построенные структурные модели связей между значениями паттернов и механики вентиляции легких. Самое большое число связей наблюдалось на первом этапе исследования между параметрами V, Vi, Ve, Vt, At, F и IA. На втором этапе сохранялась прежняя структура, но отсутствовали F и At. На третьем этапе наблюдалась единственная связь между V-Ve. При этом отмечалась наибольшая связь между V-Ve на первом этапе (+0,86, р=0,000), втором (+0,96, р=0, ООО), третьем (+0,96,^=0,000).

По сравнению с живыми животными, в изолированных легких и торако-легочной системе не было определенного вентиляторного типа, поскольку наблюдалась вариабельность изучаемых статистических связей между паттернами вентиляции легких. Это свидетельствует, что изовентиляторный и стеновентиляторный типы являются результатом действия регуляторных влияний живого организма. При этом механизм формирования вентиляторного типа заключается в более жестком управлении вентиляцией легких, приводящем к формированию устойчивых связей между паттернами вентиляции, сообразно текущим потребностям живого организма.

На каждом этапе исследования экспериментальных животных был проведен сравнительный анализ 27 альтернативных моделей простой регрессии связи между V-Ve. На первом и втором этапах связь V-Ve лучше всего описывалась моделью Double reciprocal, которая объясняла 99,2% (р=0,0000; г=+0,99) и 95,8% (/>=0,0000; г=+0,97) фактических данных,

на третьем - моделью 11ес1ргоса1-У вяиагеб-Х, объясняющей 92,8% (р=0,0005; /•=-0,96) данных результатов исследования. Линейная модель на всех этапах исследования объясняла фактические данные менее 95%: на первом этапе -92,4% (р=0,0000; г=+0,96), на втором - 91,3% (р=0,0000; г=+0,97), на третьем -83,4% (/>=0,004; г=+0,91). Это можно объяснить тем, что в изолированных легких внутрилегочные механизмы формируют нелинейно-зависимую связь У-Уе, которая за счет целостности торако-лешчной системы и регуляторных механизмов живого организма приближается к линейной зависимости.

Результаты экспериментального исследования свидетельствуют о влиянии механических свойств легких и целостности торако-легочной системы на формирование паттернов и показателей механики легких в процессе их вентиляции, независимо от регуляторных влияний живого организма, которые можно объяснить особенностями анатомического строения легких, грудной клетки и архитектоникой целостной торако-легочной системы, обуславливающими надежность механического функционирования АВД. Обеспечение внутрилегочного уровня регуляции биомеханического гомеостазиса АВД можно объяснить изменениями структуры компонентов неэластического сопротивления и функциональными изменениями эластического сопротивления легких, контролирующих формирование суммарного внутрилегочного гистерезиса, а внелегочный уровень регуляции -сложными структурными связями между параметрами паттернов дыхания.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Вопросы построения биомеханической модели легких Полученные данные свидетельствуют о некорректности господствующей в современной физиологии дыхания модели легких Ф.К. Дондерса для рассмотрения этих процессов, поскольку она не учитывает влияние механических свойств легких и грудной клетки на формирование паттернов и показателей механики вентиляции легких. В связи с этим, автором была предложена оригинальная модель легких, включающая гипотетические компоненты -биомеханический буфер, двухконтурные легкие и сократительно-эластический сурфактантный комплекс легких (рис. 1).

Понятие биомеханического буфера связывается с дистальными отделами легочной паренхимы при рассмотрении механизмов формирования внутрилегочного гистерезиса, обеспечения постоянной динамической защиты внутрилегочных структур от критической деформации и достижения оптимальной сопряженности между изменениями дыхательного объема и транспульмонального давления.

Гипотеза двухконтурных легких включает понятие внутреннего контура, образованного внутренней поверхностью дыхательных путей и респираторной зоны, а также внешнего контура - представленного висцеральной плеврой. Внешний контур легких совпадает с изменениями формы грудной клетки в акте дыхания.

Внутренний контур легких по отношению к внешнему контуру обладает большей степенью свободы, что позволяет ему приспосабливаться к динамическому изменению механических свойств легочной паренхимы в процессе вентиляции легких. Взаимодействие внутреннего и внешнего контуров предлагается оценивать по следующим параметрам: синхронности; уровню активности; пластичности; устойчивости и оптимальности.

Предполагается, что спиралевидные эластические волокна, гладкие мышцы и сурфактантная система легких образуют единый сократительно-эластический сурфактантный комплекс (СЭСК), оказывающий влияние на бронхиальную проходимость, тем самым, обеспечивая с высокой степенью надежности поступление воздуха по дыхательным путям в респираторную зону и его обратное движение. Вероятно, что СЭСК обеспечивает свойство оптимальности иерархически ветвящемуся бронхиальному дереву -его полное гидравлическое сопротивление является минимальным среди других возможных ветвлений.

При этом каждое подмножество ветвящегося бронхиального дерева проходит в фазу вдоха и выдоха состояние оптимального ветвления, когда его полное гидравлическое сопротивление минимально среди других возможных ветвлений данного подмножества. Данная модель позволила качественно объяснить данные интегральной механики дыхания и показателей регуляции дыхания, полученные у людей и экспериментальных животных в настоящем исследовании, а также механизмы обеспечения биомеханического гомеостазиса АВД. Предложенную модель легких можно рекомендовать при рассмотрении этих механизмов в качестве альтернативы модели легких Ф.К. Дондерса.

Концепция биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего. По результатам проведенного исследования была сформулирована концепция биомеханического гомеостазиса АВД: «Живой организм способен поддерживать в нормальных условиях и при обструктивных заболеваниях легких гомеостатические параметры биомеханики дыхания с жесткой и пластичной регуляцией, гомеостатические связи между показателями механики вентиляции легких, а также устойчивость вентиляционной функции аппарата внешнего дыхания, которая определяется механическими свойствами легких, целостностью торако-легочной системы и системой регуляции живого организма».

Рис. 1. Оригинальная модель легких. Обозначения: ББ - биомеханический буфер; ЛП - легочная паренхима; ПП - плевральная полость; PI, Р2, РЗ - спиралевидные эластические регуляторы; Ра -альвеолярное давление; Рр1 плевральнре давление; Vb - объем воздуха; Дех - воздушный поток выдоха; Ain - воздушный поток вдоха; Fin, Fex, F1-F12 действующие силы.

По данным настоящего исследования, к существенно важным параметрам АВД относятся устойчивые гомеостатические показатели с жесткой (IPC, Pv/Pvm) и пластичной (Тса/Тср, IA/IAm, Td) регуляцией.

В физиологии дыхания существуют две полярные научные парадигмы на сущность биомеханики дыхания - концепция Ф.К. Дондерса (1853), рассматривающая легкие как пассивное эластическое тело и являющаяся общепринятой и концепция Ф.Ф. Тетенева (1981, 2003), рассматривающая легкие как активное эластическое тело, обладающее внутрилегочным источником механической энергии. Полярность концепций четко выражается их дефинициями. В настоящее время концепция Ф.К. Дондерса формулируется так: «Легкие самостоятельно не растягиваются и не сокращаются -они пассивно следуют за грудной стенкой» (Бегун П.И., Шукейло Ю.А., 2000). Концепция механической активности легких формулируется следующим образом: «Легкие человека и млекопитающих способны активно присасывать и изгонять из себя воздух помимо действия сил со стороны грудной клетки и диафрагмы в условиях целостности системы АВД» (Тетенев Ф.Ф., 1981,2003).

Теория биомеханического гомеостазиса АВД и предложенная модель легких не опровергают парадигму Ф.К. Дондерса, а в соответствии с полученными результатами исследования, уточняют и усложняют ее. Эффекты внутрилегочной биомеханики, описываемые в рамках концепции Ф.К. Дондерса, можно связать с функционированием внешнего контура легких, согласно предложенной модели (рис. 2), так и общепринятой однокомпонентной модели легких.

Признаками активного сокращения легких, согласно концепции механической активности легких, являются: извращение общего легочного гистерезиса, отрицательный эластический гистерезис, деформация плато транспульмонального давления, преобладание амплитуды дыхательных колебаний давления в альвеолах над таковой в плевральной полости, асинфазное сопротивление легких, одновременное наличие признаков повышения и снижения эластичности легких (Тетенев Ф.Ф., 1981,2003). Эти эффекты внутрилегочной биомеханики можно связать с функционированием двухконтурной модели легких с биомеханическим буфером, согласно предложенной модели (рис. 2), а внутрилегочный источник механической энергии соотнести с функционированием бронхиального дерева как множества оптимально ветвящихся трубопроводов и СЭСК легких, спиралевидные структуры которого, как и механические пружины, благодаря собственной упругости восстанавливают свою исходную форму после упругой деформации, вызванной нагрузкой. Механическую активность легких, вероятно, можно рассматривать в качестве одного из механизмов, обеспечивающих поддержание биомеханического гомеостазиса АВД.

Таким образом, концепция биомеханического гомеостазиса АВД позволяет объяснить парадоксальные факты, выявляющиеся при исследовании интегральной механики дыхания и показателей регуляции дыхания, также устранить концептуальные противоречия между парадигмами Ф. Дондерса (1853) о механической пассивности легких и Ф.Ф. Тетенева (1981, 2003) об их механической активности и объединить эти положения в единое представление об оптимально сопряженном функционировании внутреннего и внешнего контуров легких, направленном на поддержание биомеханического гомеостазиса АВД.

выводы

1. В отличии от классического подхода, предусматривающего травмирование животных, предложенная методология исследования биомеханического гомеостазиса АВД позволяет выявить у здоровых лиц и больных с обструктивными заболеваниями легких количественные гомеостатические показатели биомеханики дыхания и классифицировать их на параметры с жесткой и пластичной регуляцией.

2. У здоровых людей и больных бронхиальной астмой и хронической обструктивной болезнью выявлены одинаковые гомеостатические параметры биомеханики дыхания: два гомеостатических параметра с жесткой регуляцией (IPC - отношение емкости вдоха к эластической тяге легких по транспульмональному давлению; Pv/Pvm - отношение значений транспульмонального давления, определенных на высоте вдоха при спокойном дыхании и максимальной вентиляции легких) и три гомеостатических параметра с пластичной регуляцией (IA/IAm -отношение значений инспираторной активности вдоха при спокойном и форсированном дыхании; та/тр - отношение фактической постоянной времени к предсказанной; Td - эластическая тяга легких по трансреспи-раторнодиафрагмальному давлению).

3. У здоровых людей, больных бронхиальной астмой и хронической обструктивной болезнью выявлен вероятностно-детерминированный уровень регуляции вентиляции легких. Для изолированных легких характерен тот же вероятностно-детерминированный уровень вентиляции легких, а для неживых экспериментальных животных с сохраненной целостностью торако-легочной системы характерен жесткий детерминировшшый уровень регуляции, что обуславливает устойчивый уровень вентиляции легких. У живых животных уровень регуляции вентиляции легких вероятностно-детерминированный, что обусловлено влиянием системы регуляции, направленной на достижение оптимального уровня вентиляции легких.

4. У здоровых людей был выявлен стволовой уровень регуляции паттернов дыхания: найдены значимые связи между минутным объемом дыхания, скоростью спокойного вдоха и выдоха, индексом инспираторной активности и общей работой дыхания. У больных бронхиальной астмой и хронической обструктивной болезнью легких выявлялись значимые связи, аналогичные найденным у здоровых лиц, а также дополнительные связи с одышкой, что указывает на участие лимбической системы в регуляции дыхания у больных с обструктивной патологией.

5. Получена регрессионная модель (FEViPr=0,606-P-665-Spi), позволяющая прогнозировать нарушение бронхиальной проходимости по значениям роста (Р, см) и площади пика поток-объема вдоха пневмотахограммы после прерывания воздушного потока (Spi, л). При значении FEViPr>70% определяется, что бронхиальная проходимость не нарушена, при FEViPr<70% - бронхиальная проходимость нарушена. Специфичность теста - 95,8%; чувствительность - 43,3%; позитивная предсказывающая ценность - 86,6%; негативная предсказывающая ценность - 73,0%. Данный метод диагностики, по сравнению с рутинными методами, имеет

следующие преимущества: не требуется сотрудничество с обследуемым пациентом; применим в скрининговом исследовании; минимальная нагрузка на обследуемого; непродолжительность исследования; компактность установки.

6. Механические свойства легких оказывают влияние на внелегочные факторы регуляции, которые, в свою очередь, влияют на внутрилегочные факторы регуляции: площадь петли общего гистерезиса определяется целостностью торако-легочной системы; эластическая ось общего гистерезиса - регуляторным влиянием живой системы и механическими свойствами легких; удельный гистерезис - механическими свойствами легких. Динамическая (Сё) и статическая растяжимость легких (Се) определяются синергизмом регуляторных влияний живой системы и механическими свойствами легких, а их отношение (СсУСб) -механическими свойствами легких.

7. Предложена модель легких, включающая биомеханический буфер, двухконтурные легкие и сократительно-эластический сурфактантный комплекс легких, позволяющая объяснить внутрилегочные механические процессы и их участие в поддержании биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания, а также объяснить парадоксальные факты, которые выявляются при исследовании биомеханики дыхания (деформация плато транспульмонального давления; инверсия общего легочного гистерезиса; отрицательный эластический гистерезис и др.), по сравнению с общепринятой моделью легких Ф. Дондерса, которая некорректна для рассмотрения этих процессов.

8. По результатам исследования сформулирована концепция биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания: «Живой организм способен поддерживать в нормальных условиях и при обструктивных заболеваниях легких гомеостатические параметры биомеханики дыхания с жесткой и пластичной регуляцией, гомеостатические связи между показателями механики вентиляции легких, а также устойчивость вентиляционной функции аппарата внешнего дыхания, которая определяется механическими свойствами легких, целостностью торако-легочной системы и системой регуляции живого организма».

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. При исследовании гомеостатических показателей биомеханики дыхания аппарата внешнего дыхания, следует проводить анализ показателей, полученных при спокойном и форсированном дыхании у лиц с высоким и с низким резервом вентиляции легких; применении обычных и интегральных показателей биомеханики дыхания; использовании физиологического метода воздействия на аппарат внешнего дыхания -чрескожной электростимуляции диафрагмы.

2. Гомеостатические параметры биомеханики дыхания не рекомендуется использовать у здоровых людей и больных с больных с обструктивными заболеваниями легких при оценке состояния предболезни, степени выраженности болезни, эффективности терапевтических воздействий и лекарственных средств, поскольку они характеризуются малой

изменчивостью. Определение гомеостатических параметров биомеханики дыхания можно рекомендовать для определения витального прогноза у больных с обсгрукгивной патологией - изменение гомеостатических параметров биомеханики дыхания с жесткой регуляцией (IPC - отношение емкости вдоха к эластической тяге легких по транспульмональному давлению; Pv/Pvm - отношение значений транспульмонального давления, определенных на высоте вдоха при спокойном дыхании и максимальной вентиляции легких) следует расценивать как серьезный неблагоприятный витальный прогноз, а с пластичной регуляцией (1АЛАт - отношение значений инспираторной активности вдоха при спокойном и форсированном дыхании; та/тр -отношение фактической постоянной времени к предсказанной; Td -эластическая тяга легких по трансреспираторнодиафрагмальному давлению) как менее неблагоприятный витальный прогноз.

3. К неблагоприятным признакам нарушения регуляции дыхания при обструктивных заболеваниях легких следует относить: а) переход вероятностно-детерминированного уровня регуляции вентиляции легких к детерминированному; б) одновременное наличие признаков стеновентиляторного и изовентиляторного типов, что свидетельствует о снижении контроля ЦНС за вентиляцией легких.

4. Предложенный способ диагностики нарушения бронхиальной проходимости при помощи регрессионной модели (FEViPr=0,606'P-665-Spi), где Р - рост, см и Spi, л - площадь пика объем-потока вдоха пневмотахограммы после прерывания воздушного потока рекомендуется использовать в клинической практике у больных, которые не могут выполнить спирометрические пробы; при мониторировании состояния бронхиальной проходимости; в программах скрининга респираторной функции. При значении FEViPr>70% определяется, что бронхиальная проходимость не нарушена, при FEViPr < 70% - бронхиальная проходимость нарушена.

5. Для эффективного уменьшения выраженности одышки у больных с обструктивными заболеваниями легких рекомендуется проводить сеансы ЧЭСД (по 30 минут каждый, курсом в 10-15 сеансов) с последующими ингаляциями беродуала (1-2 дозы), поскольку механизм респираторного эффекта ЧЭСД связан с внелегочными механизмами, а беродуала -с бронхолитическим эффектом. При этом рекомендуется проводить оценку выраженности респираторного эффекта в баллах (положительный эффект - от +1 до +3 баллов, эффекта нет - 0 баллов, отрицательный эффект - от -1 до -3 баллов) при помощи предложенной методики, легкой по исполнению и необременительной для больньгх.

6. Предложенную модель легких, включающую биомеханический буфер, двухконтурные легкие и сократительно-эластический сурфактантный комплекс легких, рекомендуется применять у здоровых людей и больных с обструктивными заболеваниями легких для объяснения полученных результатов исследования интегральной механики дыхания и выявляемых при этом парадоксальных фактов (деформация плато транспульмонального давления; инверсия общего легочного гистерезиса; отрицательный эластический гистерезис и др.), а также при анализе механизмов устойчивости показателей биомеханики дыхания.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Бодрова, Т.Н. Значение системы плевральных листков в механике дыхания [Текст] / Т.Н. Бодрова, А.И. Карзилов, Ф.Ф. Тетенев // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, 1993. - Т. СXV. - № 1. - С. 20-21.

2. Карзилов, А.И. О природе одышки / А.И. Карзилов // Современные проблемы фтизиатрии и пульмонологии в Сибири : сб. тез. докл. юбилейной науч.-практ. конф. фтизиатров в Томской области / под ред. А.К. Стрелиса. - Томск : Изд-во ТГУ, 1994. -С. 162-164.

3. Карзилов, А.И. Оценка влияния электростимулящш диафрагмы на восприятие дыхания у больных и здоровых [Текст] / А.И. Карзилов // Пульмонология. -1994. - № 1. - С. 42-47.

4. Бодрова, Т.Н. Влияние положения тела на, механику дыхания в эксперименте [Текст] / Т.Н. Бодрова, Ф.Ф. Тетенев, А.И. Карзилов // 2-й съезд физиологов Сибири и Дальнего Востока : тез. науч. сообщений / ред. В.А, Труфакин и др. - Новосибирск : Изд-во СО РАМН, 1995. - Ч. 1. -№ 55. - С. 47-48.

5. Карзилов, А.И. Интегральный анализ кривых поток - объем вдоха и выдоха [Текст] / А.И. Карзилов // 2-й съезд физиологов Сибири и Дальнего Востока : тез. науч. сообщений / ред. В.А. Труфакин и др. - Новосибирск : Изд-во СО РАМН, 1995. -Ч. 1. -№225. - С. 191-192.

6. Карзилов, А.И. О механизме регуляции максимальной вентиляции аппарата внешнего дыхания [Текст] / А.И. Карзилов // 2-й съезд физиологов Сибири и Дальнего Востока: тез. науч. сообщений / ред. В.А. Труфакин и др. - Новосибирск : Изд-во СО РАМН, 1995.-Ч. 1. - №226. - С. 192.

7. Карзилов, А.И. О регуляции эластического гомеостаза в аппарате внешнего дыхания [Текст] / А.И. Карзилов II 2-й съезд физиологов Сибири и Дальнего Востока : тез. науч. сообщений / ред. В.А. Труфакин и др. - Новосибирск : Изд-во СО РАМН, 1995. - Ч. 1. -№227.-С. 193.

8. Карзилов, А.И. Синдром госпитальной абстиненции у больных бронхиальной астмы [Текст] / А.И. Карзилов // 5-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - М., 1995.-№ 51.

9. Карзилов, А.И. Влияние различных методов лечения на дренажную функцию бронхов у больных с бронхообструктивным синдромом [Текст] / А.И. Карзилов // 5-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - М., 1995. - № 53.

10. Карзилов, А.И. Интегральная оценка дыхательной мускулатуры грудной клетки и диафрагмы [Текст] / А.И. Карзилов // 5-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. -М., 1995.-№1020.

11. Карзилов, А.И. О восприятии дыхания [Текст] / А.И. Карзилов // 5-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - М., 1995. - № 1230.

12. Карзилов, А.И. Формулы расчета должных показателей кривой поток - объем вдоха у взрослых [Текст] / А.И. Карзилов // 5-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. -М„ 1995.-№1231.

13. Направления научных исследований на кафедре пропедевтики внутренних болезней [Текст] / Т.Н. Бодрова, Ф.Ф. Тетенев, В.Т. Волков, А.И. Карзилов // Сб. науч. раб., посвящ. 50-летию педиатрического факультета / под ред. В.Д. Михайлова - Томск, 1995. - С. 86-89.

14. Карзилов, А.И. Синдром госпитальной абстиненции у больных соматическими заболеваниями [Текст] / А.И. Карзилов // Сб. науч. раб., посвящ. 50-летию педиатрического факультета / под ред. В.Д. Михайлова. - Томск, 1995. - С. 89-92.

15. Карзилов, А.И. Экспертная оценка выраженности клинических синдромов у больных с легочной патологией [Текст] / А.И. Карзилов // Сб. науч. раб., посвящ. 50-летию педиатрического факультета / под ред. В.Д. Михайлова. - Томск, 1995. - С. 92-94.

16. Психологическая оценка межличностных отношений у больных бронхиальной астмой [Текст] / А.И. Карзилов, Е.В. Караваева, В.Т. Волков, Ф.Ф. Тетенев // 6-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - Новосибирск, 1996. - № 74.

17. Карзилов, А.И. Психологический портрет больных бронхиальной астмой [Текст] / А.И. Карзилов // 6-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - Новосибирск, 1996. - № 79.

18. Тетенев, Ф.Ф. О личностном компоненте клинического диагноза [Текст] / Ф.Ф. Тетенев, А.И. Карзилов, В.Т. Волков // 6-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - Новосибирск, 1996. - № 437.

19. Карзилов, А.И. Эффективность визуальной аналоговой шкалы и шкалы категории Борга в оценке выраженности одышки [Текст] / А.И. Карзилов // 6-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - Новосибирск, 1996. - № 595.

20. Бодрова, Т.Н. О роли плевральной полости в биомеханике дыхания [Текст] / Т.Н. Бодрова, А.И. Карзилов, Ф.Ф. Тетенев // 6-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - Новосибирск, 1996. - № 1796.

21. Бодрова, Т.Н. Влияние положения тела на деформацию плато транспульмонального давления в эксперименте [Текст] / Т.Н. Бодрова, Ф.Ф. Тетенев, А.И. Карзилов // 6-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - Новосибирск, 1996. - № 1797.

22. Карзилов, А.И. О механизме регуляции максимальной вентиляции аппарата внешнего дыхания [Текст] / А.И. Карзилов // 6-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. -Новосибирск, 1996. - № 1805.

23. Карзилов, А.И. Изучение эластического гомеостаза аппарата внешнего дыхания [Текст] / А.И. Карзилов // 6-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. -Новосибирск, 1996.-№ 1806.

24. Струков, A.B. Принципы сравнительного анализа кривых работы дыхагаи [Текст] / A.B. Струков, А.И. Карзилов // 6-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. -Новосибирск, 1996.-№ 1824.

25. Тетенев, Ф.Ф. Механизм респираторного эффекта электростимуляции диафрагмы с позиций теории механической активности легких [Текст] / Ф.Ф. Тетенев, А.И. Карзилов // 6-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - Новосибирск, 1996. -№ 1828.

26. Тетенев, Ф.Ф., Плато транспульмонального давления при сохраненной плевральной полости в эксперименте [Текст] / Ф.Ф. Тетенев, Т.Н. Бодрова, А.И. Карзилов // 6-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - Новосибирск, 1996. - № 1833.

27. Карзилов, А.И. О сущности механизма развития респираторного эффекта чрсскожной электростимуляции диафрагмы у больных с легочной патологией и здоровых [Текст] / А.И. Карзилов// Медико-биологические аспекты нейрогуморальной регуляции : тр. конф., посвящ. 35-летию ЦНИЛ,-Томск :Изд-воСГМУ, 1997.-С. 139-141.

28. Карзилов, А.И. Синдром госпитальной абстиненции в терапевтической практике [Текст] / А.И. Карзилов // Сибирский медицинский журнал. - Томск, 1998. - № 3-4. -С. 82-88.

29. Карзилов, А.И. О регуляции дыхания у больных с бронхообструктивным синдромом и у здоровых лиц [Текст] / А.И. Карзилов // 8-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - М., 1998.-№1.71.

30. Карзилов, А.И. Оценка адаптивного влияния злекгростимуляции диафрагмы у здоровых и больных с патологией легких [Текст] / А.И. Карзилов // 8-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - М., 1998. - № 1.72.

31. Карзилов, А.И. Типы реакций дыхательного центра на задержку дыхания у здоровых лиц [Текст] / А.И. Карзилов // 8-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - М., 1998. -№1.73.

32. Карзилов, А.И. Синдром госпитальной абстиненции - новый вариант психосоматической патологии [Текст] / А.И. Карзилов // Медицинская консультация. -1999.-№3,-С. 50-55.

33. Карзилов, А.И. Концепция биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания [Текст] / А.И. Карзилов, Ф.Ф. Тетенев, Т.Н. Бодрова, Е.Г. Шутенкова // 9-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - М., 1999. - № 1.61.

34. К вопросу дифференциальной диагностики бронхообсгрукгивных нарушений [Текст] / П.Е. Месько, А.И. Карзилов, Ф.Ф. Тетенев, Т.Н. Бодрова, Е.Г. Шутенкова // 9-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - М., 1999. - № 1.103.

35. Дельта-пикфлоуметрия пневмотахограммы спокойного дыхания - новый способ диагностики бронхообсгрукгивных нарушений [Текст] / Ф.Ф. Тетенев, А.И. Карзилов, Т.Н. Бодрова, П.Е. Месько, Е.Г. Шутенкова // 9-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - М., 1999.-№ 1.180.

36. Методика дельта-пикфлоуметрии пневмотахограммы спокойного дыхания [Текст] / Ф.Ф. Тетенев, А.И. Карзилов, Т.Н. Бодрова, П.Е. Месько, Е.Г. Шутенкова // 9-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - М., 1999. - № 1.181.

37. Карзилов, А.И. Синдром госпитальной абстиненции в работе врача общей практики [Текст] / А.И. Карзилов // Российский семейный врач. - 2000. - № 2. - С. 33-38.

38. Карзилов, А.И. Стандартизация методов расчета показателей работы дыхания [Текст] / А.И. Карзилов // 10-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - М., 2000. - № 1167.

39. Карзилов, А.И. Синдром госпитальной абстиненции [Текст] / А.И. Карзилов // Клиническая медицина. - 2000. - № 11. - С. 49-53.

40. Карзилов, А.И. Психологические особенности личности пациентов с острой и хронической патологией органов дыхания [Текст] / А.И. Карзилов, О.М. Маслова, Д.В. Алексеев //11-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - М., 2001. - № XVIII. 4.

41. Тетенев, Ф.Ф. Внутрилегочные и внелегочные механизмы обеспечения механического гомеостаза легких в норме и патологии [Текст] / Ф.Ф. Тетенев, А.И. Карзилов, Т.Н. Бодрова, A.B. Левченко // 11-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. -М., 2001. -№ XLVIII. 15.

42. Карзилов, А.И. Интегральные показатели оценки биомеханического гомеостаза аппарата внешнего дыхания [Текст] / А.И. Карзилов, A.B. Потехин // 11-й Нац. кошр. по болезням органов дыхания. - М., 2001. - № XLIX. 13.

43. Карзилов, А.И. Синдром госпитальной абстиненции в пульмонологической практике [Текст] / А.И. Карзилов // Пульмонология. - 2002. - № 5. - С. 119-125.

44. Влияние ингаляционных бронхолитиков на характер дыхания у больных с бронхообструктивным синдромом [Текст] / А.И. Карзилов, И.Д. Беспалова, Д.В. Алексеев, М.Ю. Петрова // Современные аспекты биологии и медицины. - матер, науч.-практ. конф., посвящ. 40-летию ЦНИЛ / гл. ред. А.Н. Байков. - Томск : Изд-во СГМУ, 2002. - С. 72-74.

45. Маслова, О.М. Психологический портрет больных соматической патологией [Текст] / О.М. Маслова, А.И. Карзилов, О.В. Кузнецова // Современные аспекты биологии и медицины. - матер, науч.-практ. конф., посвящ. 40-легию ЦНИЛ / гл. ред. А.Н. Байков. -Томск : Изд-во СГМУ, 2002. -С. 174-175.

46. Карзилов, А.И. Состояние биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания в норме и при бронхообструкгивной патологии : тез. докл. V Сибирского физиологического съезда [Текст] / А.И. Карзилов, Ф.Ф. Тетенев, Т.Н. Бодрова // Бюллетень сибирской медицины. - 2005. - Прил. 1. - С. 45.

47. Прогнозирование нарушения бронхиальной проходимости при скрининговых исследованиях : тез. докл. V Сибирского физиологического съезда [Текст] /

A.И. Карзилов, Ф.Ф. Тетенев, Т.Н. Бодрова, П.Е. Месько, Е.Г. Шутенкова // Бюллетень Сибирской медицины. - 2005. - Прил. 1. - С. 174.

48. Биомеханический гомеостазис аппарата внешнего дыхания у здоровых и больных с патологией легких [Текст] / А.И. Карзилов, Ф.Ф. Тетенев, Т.Н. Бодрова, А.Ю. Кашута,

B.В. Ларченко // Энергетика: экология, надежность, безопасность : Матер. 11-й Вссрос. науч.-тех. Конф.; ред. В.В. Литвак и др. - Томск, 2005. - С. 461-462.

49. Карзилов, А.И. Влияние респираторной терапии на регуляцию дыхания у больных с бронхообструктивным синдромом и здоровых лиц [Текст] / А.И. Карзилов, Ф.Ф. Тетенев, Т.Н. Бодрова// Пульмонология. - 2005. - № 3. - С. 77-82.

50. Карзилов, А.И. Регуляция дыхания у лиц с различными функциональными возможностями аппарата внешнего дыхания [Текст] / А.И. Карзилов, Ф.Ф. Тетенев, Т.Н. Бодрова // Сибирский медиципский журнал. - Иркутск, 2005. - № 7. - С. 41-44.

51. Карзилов, А.И. Состояние эластического компонента биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания и его регуляция у здоровых лиц и больных с бронхообструктивным синдромом [Текст] / А.И. Карзилов, Ф.Ф. Тетенев, Т.Н. Бодрова// Энергетика: экология, надежность, безопасность : матер, докл. 12-й Всерос. науч.-тех. конф. / ред. В.В. Литвак и др. - Томск, 2006. - С. 413-416.

52. Карзилов, А.И. Математическая модель прогнозирования нарушений бронхиальной проходимости у здоровых лиц и больных с бронхообструктивным синдромом [Текст] / А.И. Карзилов, Ф.Ф. Тетенев, Т.Н. Бодрова // Энергетика: экология, надежность, безопасность : матер, докл. 12-й Всерос. науч.-тех. конф. / ред. В.В. Литвак и др. -Томск, 2006. - С. 416^419.

53. Карзилов, А.И. Оценка связей между восприятием, паттернами и биомеханикой дыхания у лиц с различными вентиляционными возможностями аппарата внешнего дыхания при респираторной терапии [Текст] / А.И. Карзилов, Ф.Ф. Тетенев, Т.Н. Бодрова// Бюллетень сибирской медицины. - 2006. - № 4. - С. 23-32.

54. Карзилов, А.И. Биомеханический гомеостазис аппарата внешнего дыхания, и механизмы его обеспечения в нормальных условиях и при обструкгивных заболеваниях легких [Текст]/А.И. Карзилов//Бюллетень сибирской медицины. - 2007. - № 1.-С. 13-38.

55. Карзилов, А.И. Оценка влияния механических свойств легких на паттерны и показатели механики их вентиляции при различных биологических состояниях [Текст] / А.И. Карзилов, Ф.Ф. Тетенев, Т.Н. Бодрова // Бюллетень Сибирской медицины. - 2007. - № 2. - С. 17-25.

56. Прогнозирование нарушения бронхиальной проходимости по паттернам дыхания [Текст] / А.И. Карзилов, Ф.Ф. Тетенев, Т.Н. Бодрова, П.Е. Месько // Бюллетень сибирской медицины. - 2007. - № 4. - С. 22-30.

57. Карзилов, А.И. Показатели биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания у здоровых лиц и больных с бронхообструктивным синдромом [Текст] / А.И. Карзилов, Ф.Ф. Тетенев, Т.Н. Бодрова // Энергетика: экология, надежность, безопасность : матер, докл. 13-й Всерос. науч.-тех. конф. / ред. В.В. Литвак и др. -Томск, 2007.-С. 316-319.

58. Карзилов, А.И. Интегральные показатели механики дыхания [Текст] / А.И. Карзилов, Ф.Ф. Тетенев, Т.Н. Бодрова // Энергетика: экология, надежность, безопасность : матер, докл. 13-й Всерос. науч.-тех. конф. / ред. В.В. Литвак и др. - Томск, 2007. - С. 319-322.

59. Карзилов, А.И. Вентиляторные типы, паттерны и показатели механики вентиляции легких в остром опыте на животных [Текст] / А.И. Карзилов, Ф.Ф. Тетенев, Т.Н. Бодрова // 17-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - Казань, 2007. -№277.-С. 117.

60. Карзилов, А.И. Концепция биомеханического гомеосгазиса аппарата внешнего дыхания [Текст] / А.И. Карзилов, Ф.Ф. Тетенев, Т.Н. Бодрова // 17-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - Казань, 2007. - Ks 278. - С. 117.

61. Карзилов, А.И. Параметры биомеханического гомеосгазиса аппарата внешнего дыхания у здоровых людей и больных с бронхообструктивным синдромом [Текст] / А.И. Карзилов, Ф.Ф. Тетенев, Т.Н. Бодрова // 17-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - Казань, 2007. - № 280. - С. 118.

62. Карзилов, А.И. Прогнозирование аэродинамического сопротивления легких и объема форсированного выдоха по паттернам дыхания [Текст] / А.И. Карзилов, Ф.Ф. Тетенев, Т.Н. Бодрова, П.Е. Месько // 17-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - Казань, 2007.-№524.-С. 205.

63. Карзилов, А.И. Диагностические возможности математических моделей в прогнозировании нарушения бронхиальной проходимости по паттернам дыхания [Текст] / А.И. Карзилов, Ф.Ф. Тетенев, Т.Н. Бодрова // 17-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - Казань, 2007. - № 525. - С. 205.

64. Карзилов, А.И. Модели восприятия дыхания у здоровых лиц и больных с бронхообструктивным синдромом [Текст] / А.И. Карзилов, Ф.Ф. Тетенев, Т.Н. Бодрова// 17-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - Казань, 2007. - № 573. - С. 224.

65. Карзилов, А.И. Прогнозирование ранних нарушений бронхиальной проходимости у больных ХОБЛ [Текст] / А.И. Карзилов, Ф.Ф. Тетенев, Т.Н. Бодрова // 17-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - Казань, 2007. - № 574. - С. 224.

66. Карзилов, А.И. Экспериментальное исследование регуляторного и морфологического эквивалентов биомеханического гомеосгазиса аппарата внешнего дыхания [Текст] / А.И. Карзилов // Энергетика: экология, надежность, безопасность : матер, докл. 14-й Всерос. науч.-тех. конф. / ред. В.В. Литвак и др. - Томск, 2008. - С. 270-273.

67. Карзилов, А.И. Проблемные вопросы общей и частной методологии исследования биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания [Текст] / А.И. Карзилов // Энергетика: экология, надежность, безопасность : матер, докл. 14-й Всерос. науч.-тех. конф. / ред. В.В. Литвак и др. - Томск, 2008. - С. 273-276.

Патенты и авторские свидетельства РФ

68. Устройство для оценки возбуждения дыхательного ценгра: а.с. 15955 : МКИ А 61 В 5/08 [Текст] / А.И. Карзилов, Е.Г. Шутенкова, П.Е. Месько (RU). - № 2000108881/20 ; заявл. 10.04.2000 ; опубл. 27.11.2000, Бюл. 33. Ч. II. - С. 360.

69. Способ определения нарушения бронхиальной проходимости : пат. 2184484 Рос. Федерация : МПК А 61 В5/087 [Текст] / А.И. Карзилов, Е.Г. Шутенкова, П.Е. Месько, Ф.Ф. Тетенев. - № 2000118413/14 ; заявл. 10.07.2000 ; опубл. 10.07.2002, Бюл. 19.-Ч. III.-С. 393.

Учебно-методические работы

70. Исследование функции аппарата внешнего дыхания. Основы клинической физиологии дыхания: учебное пособие ; рекомендовано Учебно-методическим объединением по медицинскому и фармацевтическому образованию вузов России в качестве учебного пособия для студентов медицинских вузов. - 2-е изд., доп. и испр. [Текст] / Ф.Ф. Тетенев, Т.Н. Бодрова, К.Ф. Тетенев, А.И. Карзилов, A.B. Левченко, О.В. Калинина. - Томск: Изд-во «Печатная Мануфактура», 2008. - 164 с.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АВД - аппарат внешнего дыхания

БА - бронхиальная астма

БМГ - биомеханический гомеостазис

БОС - бронхообструктивный синдром

ЖЕЛ - жизненная емкость легких

ИТ - индекс Тиффно

МВЛ - максимальная вентиляция легких

МОД - минутный объем дыхания

МОС25,50,75 - мгновенная объемная скорость выдоха

на уровне 25,50,75% ФЖЕЛ МОСвд25)5о,75 - мгновенная объемная скорость выдоха

на уровне 25% ФЖЕЛ вдоха

ОЕЛ - общая емкость легких

ООЛ - остаточный объем легких

ОФВ] - объем форсированного выдоха за первую секунду

ПВ - показатель вентиляции

Пвд - показатель вдоха

Пвыд - интегральный показатель выдоха

ПО - показатель объемов

ПОС - пиковая объемная скорость выдоха

ПОСвд - пиковая объемная скорость вдоха

ПЭВ - показатель экономичности вентиляции

СГА - синдром госпитальной абстиненции

СОС25.75 - показатель средней объемной скорости

СЭСК - сократительно-эластический сурфактантный комплекс

ФЖЕЛ - форсированная жизненная емкость легких

ФОЕ - функциональная остаточная емкость легких

ХОБЛ - хроническая обструктивная болезнь легких

ЧЭСД - чрескожная электростимуляция диафрагмы

ЦНС - центральная нервная система

ЭП - энергетический показатель

Подписано в печать 15.06.09. Заказ 672.

Тираж 100 экз. Формат 60x84/16. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 40. Тел. (3822) 533018.

Актуальность проблемы

Изучение гомеостазиса является важнейшей проблемой современной науки и медицины, поскольку, по утверждению К. Бернара (1878), принцип гомеостазиса распространяется на «все жизненные механизмы» и обуславливает существование живых организмов.

В дальнейшем В. Кенноном (1929, 1932) было разработано учение о гомеостазисе - относительном динамическом постоянстве внутренней среды и устойчивости основных физиологических функций организма. В настоящее время гомеостазис считается компонентом системы саморегуляции функций организма в целом. Среди целостных реакций организма, определяющих его само существование, гомеостазису отводится ведущая роль в регуляторных процессах, поддерживающих постоянство параметров в организме (Анохин П.К., 1975; Судаков К.В., 1999; Ноздрачев А.Д. и соавт., 2004 и др.).

Гомеостазис целого организма определяется гомокинезисом — динамической содружественной и согласованной саморегулирующейся деятельностью специальных функциональных систем, направленных на поддержание гомеостатических параметров (констант) организма, которые делятся на жесткие и пластичные. Жесткие константы напряженно удерживаются соответствующими функциональными системами у определенного значения. Отклонение от этого уровня приводит к необратимым нарушениям метаболизма и смерти организма. Пластичные константы могут отклоняться от определенного уровня даже на длительное время, на фоне чего осуществляется относительно нормальная жизнедеятельность организма.

Важным научным шагом в изучении гомеостазиса явилось положение о применимости концепции гомеостазиса к сложным структурным системам, статистическая регулярность случайных процессов в которых обеспечивает устойчивость состояний системы в целом (Эшби У.Р., 1962; Романов С.П., 1989). Следовательно, можно говорить о гомеостазисе самих сложных структурных систем, участвующих в поддержании постоянства внутренней среды организма, а сами системы рассматривать в качестве гомеостатов — материальных объектов, обеспечивающих поддержание гомеостатических параметров (констант) с жесткой и пластичной регуляцией; гомеостатических (устойчивых) функций; гомеостатических (устойчивых) связей между параметрами системы (Горский, Ю.М., 1990, 1998, Тронский, И.М., 1972). Признание АВД в качестве биомеханического гомеостата позволяет сделать предположение о существовании у больных с обструктивными заболеваниями легких и здоровых лиц биомеханического гомеостазиса АВД и провести изучение его атрибутов: гомеостатических параметров с жесткой и пластичной регуляцией; устойчивости вентиляционной функции АВД; устойчивости связей между показателями вентиляции легких.

Анализ доступной отечественной и мировой научной литературы показал, что биомеханический гомеостазис АВД не изучался, подобная постановка научной проблемы не ставилась, соответственно, не была разработана методология его исследования, что обуславливает актуальность изучения биомеханического гомеостазиса АВД и разработки методологии его изучения.

Цель исследования: изучить показатели, характеризующие устойчивость регуляции биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания у больных с обструктивными заболеваниями легких.

Задачи исследования:

1. Разработать методологию исследования устойчиво регулируемых (гомеоста-тических) показателей биомеханики дыхания у здоровых людей, больных бронхиальной астмой и хронической обструктивной болезнью легких.

2. Выявить гомеостатические параметры биомеханики дыхания с жесткой и пластичной регуляцией у здоровых лиц, больных бронхиальной астмой и хронической обструктивной болезнью легких с помощью чрескожной электростимуляции диафрагмы.

3. Изучить показатели, характеризующие устойчивость регуляции вентиляционной функции аппарата внешнего дыхания у здоровых лиц, больных бронхиальной астмой, хронической обструктивной болезнью легких и в эксперименте на животных.

4. Изучить устойчивость структурных связей между параметрами вентиляции легких (паттерны дыхания) и уровнем их регуляции (стволовой и лимбический) у здоровых лиц, больных бронхиальной астмой и хронической обструктивной болезнью легких.

5. Выявить показатели пневмотахограммы спонтанного дыхания в условиях прерывания воздушного потока на вдохе и выдохе клапаном на 0,5 сек, с помощью которых можно оценивать состояние бронхиальной проходимости по величинам ОФВ] (%) без его непосредственного измерения.

6. Изучить влияние механических свойств легких на механику вентиляции легких при трех условиях: а) при спонтанном дыхании животных, находящихся под наркозом; б) после смерти животного с целостной торако-легочной системой; в) в изолированных легких.

7. Создать модель легких, которая объясняет сложные взаимоотношения между механическими свойствами легких и их вентиляцией, а также парадоксальные факты, выявляемые при исследовании биомеханики дыхания.

8. Сформулировать научно обоснованную концепцию биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания.

Научная новизна

В отличие от классического подхода, предусматривающего выявление гомеостатических параметров у животных в эксперименте в условиях «жизнь-смерть» при отклонении параметров от их физиологических значений, предложенная методология исследования биомеханического гомеостазиса АВД позволила выявить у здоровых лиц и больных с обструктивными заболеваниями легких гомеостатические показатели биомеханики дыхания в условиях «жизнь-жизнь» путем сравнительного анализа значений показателей биомеханики дыхания между группами людей с высоким уровнем резерва вентиляции легких (здоровые лица) и низким уровнем резерва (больные бронхиальной астмой и хронической обструктивной болезнью легких) на этапах: 1) поиск кандидатных гомеостатических параметров, 2) внутригрупповое и 3) межгрупповое тестировании устойчивости параметров биомеханики дыхания при чрескожной электростимуляции диафрагмы с итоговой оценкой кандидатных гомеостатических параметров путем расчета индекса гомеостатичности показателей.

В соответствии с предложенной методологией исследования у здоровых людей и больных с обструктивными заболеваниями легких впервые получены доказательства существования биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания в виде двух гомеостатических параметров с жесткой регуляцией (IPC — отношение емкости вдоха к эластической тяге легких по транспульмональному давлению; Pv/Pvm — отношение значений транспульмонального давления, определенных на высоте вдоха при спокойном дыхании и максимальной вентиляции легких) и трех гомеостатических параметров с пластичной регуляцией (IA/IAm — отношение значений инспираторной активности вдоха при спокойном и форсированном дыхании; та/гр — отношение фактической постоянной времени к предсказанной; Td - эластическая тяга легких по трансреспираторнодиафрагмальному давлению).

По результатам исследования животных в эксперименте впервые показано, что величины показателей биомеханики дыхания определяются не только механическими свойствами легких, но и внелегочными факторами регуляции: площадь петли общего гистерезиса определяется целостностью торако-легочной системы; эластическая ось общего гистерезиса — регуляторным влиянием живой системы и механическими свойствами легких; удельный гистерезис — механическими свойствами легких. Динамическая (Сё) и статическая растяжимость легких (Сб) определяются синергизмом регуляторных влияний живой системы и механическими свойствами легких, а их отношение (СсУСб) - механическими свойствами легких.

Предложена оригинальная модель легких, которая, по сравнению с общепринятой моделью легких Ф.К. Дондерса, во-первых, содержит существенные отличия: биомеханический буфер, двухконтурные легкие, сократительно-эластический сурфактантный комплекс легких; во-вторых, объясняет сложные взаимоотношения между механическими свойствами легких и их вентиляцией, а также парадоксальные факты, выявляемые при исследовании биомеханики дыхания (деформация плато транс-пульмонального давления; инверсия общего легочного гистерезиса; отрицательный эластический гистерезис и др.).

Сформулирована концепция биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания: «Живой организм способен поддерживать в нормальных условиях и при обструктивных заболеваниях легких гомеостатические параметры биомеханики дыхания с жесткой и пластичной регуляцией, гомеостатические связи между показателями механики вентиляции легких, а также устойчивость вентиляционной функции аппарата внешнего дыхания, которая определяется механическими свойствами легких, целостностью торако-легочной системы и системой регуляции живого организма».

Теоретическая значимость

Впервые доказанный научный факт существования гомеостатических параметров биомеханики дыхания с жесткой и пластичной регуляцией расширяет границы существующих фундаментальных научных представлений о гомеостазисе, как о постоянстве параметров, характерном только для внутренней среды организма, что обосновывает введение новой категории научного знания «биомеханический гомеостазис аппарата внешнего дыхания» — способности живого организма поддерживать в нормальных условиях и при обструктивных заболеваниях легких гомеостатические параметры биомеханики дыхания с жесткой и пластичной регуляцией, гомеостатические связи между показателями механики вентиляции легких, а также устойчивость вентиляционной функции аппарата внешнего дыхания, которая определяется механическими свойствами легких, целостностью торако-легочной системы и системой регуляции живого организма. Принципы предложенной методологии могут быть применены к различным сложным саморегулируемым системам для выявления гомеостатических показателей.

Практическая значимость

По результатам проведенного исследования у здоровых людей и больных с обструктивными заболеваниями легких показано существование гомеостатических параметров биомеханики дыхания, которые не рекомендуется использовать при оценке состояния предболезни, степени выраженности болезни, эффективности терапевтических воздействий и лекарственных средств, . поскольку они характеризуются малой изменчивостью. Их определение можно рекомендовать для оценки витального прогноза у больных с обструктивной патологией.

Предложен подход к выявлению нарушения регуляции дыхания у больных с патологией легких при определении перехода от вероятностно-детерминированного уровня регуляции вентиляции легких к детерминированному, а также одновременному наличию признаков стеновентиляторного и изовентиляторного типов.

Показана целесообразность применения у больных БА и ХОБЛ после сеанса ЧЭСД ингаляций беродуала, поскольку сеанс ЧЭСД у больных БА и ХОБЛ взывает снижение выраженности одышки, механизм которого не связан с бронхолитическим эффектом и объясняется действием внелегочных механизмов, а последующие ингаляции беродуала взывают дальнейшее уменьшение выраженности одышки, механизм которого связан с бронхолитическим эффектом. Предложенная методика оценки респираторного эффекта в баллах позволяет оценить выраженность респираторного эффекта сеанса ЧЭСД и ингаляций беродуала у больных с обструктивными заболеваниями легких.

Показано, что по данным пневмотахограммы спонтанного дыхания в условиях прерывания воздушного потока на вдохе и выдохе клапаном на 0,5 сек можно оценивать состояние бронхиальной проходимости по величинам ОФВ! (%) без его непосредственного измерения, что позволяет выявлять нарушение бронхиальной проходимости у больных, которые не могут выполнить спирометрические пробы; при мониторировании состояния бронхиальной проходимости; в программах скрининга респираторной функции. Предложенный способ диагностики нарушения бронхиальной проходимости является необременительным для больных с патологией органов дыхания, а результаты исследования не зависят от сотрудничества с пациентом.

Основные положения, выносимые на защиту

1. В отличии от общепринятой методологии исследования гомеостазиса у животных на этапах «жизнь-смерть», оригинальная методология позволяет определить гомеостатические показатели у людей на этапах «жизнь-жизнь». У больных с обструктивными заболеваниями легких и здоровых людей выявлены два гомеостатических биомеханических показателя аппарата внешнего дыхания с жесткой регуляцией и три — с пластичной регуляцией, что доказывает существование биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания, поскольку гомеостатические параметры являются ведущим атрибутом гомеостазиса системы.

2. Аппарат внешнего дыхания у больных с обструктивными заболеваниями легких и здоровых людей обладает атрибутами биомеханического гомеостазиса - гомео статическими связями между общей работой дыхания и паттернами дыхания (минутный объем дыхания; скорость вдоха, выдоха при спонтанном дыхании, индекс инспираторной активности), которые определяются системой регуляции аппарата внешнего дыхания, механическими свойствами легких и целостностью торако-легочной системы. По параметрам пневмотахограммы спонтанного дыхания в условиях прерывания воздушного потока на вдохе и выдохе можно оценивать состояние бронхиальной проходимости по величинам ОФВь% без его непосредственного измерения.

3. Внутрилегочные механизмы обеспечения биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания связаны с изменениями величин неэластического и эластического сопротивления легких, которые определяются системой регуляции аппарата внешнего дыхания, механическими свойствами легких, целостностью торако-легочной системы. Оригинальная модель легких, включающая биомеханический буфер, двухконтурные легкие и сократительно-эластический сурфактантный комплекс легких, позволяет объяснить внутрилегочные механические процессы, обеспечивающие биомеханический гомеостазис аппарата внешнего дыхания, а также объяснить парадоксальные факты, которые выявляются при исследовании биомеханики дыхания (деформация плато транспульмонального давления; инверсия общего легочного гистерезиса; отрицательный эластический гистерезис и др.).

Внедрение результатов работы в практику

Получены патент РФ на изобретение № 218448 10.07.2000 «Способ определения нарушения бронхиальной проходимости» и авторское свидетельство РФ на полезную модель № 15955 от 10.04.2000 на «Устройство для оценки возбуждения дыхательного центра».

Результаты диссертационных исследований внедрены в учебный процесс кафедры пропедевтики внутренних болезней СибГМУ и используются в лекционном курсе и на практических занятиях со студентами врачебных (лечебный, педиатрический, стоматологический) и медико-биологического факультетов; включены в учебное пособие для студентов и врачей: Исследование функции аппарата внешнего дыхания. Основы клинической физиологии дыхания: учебное пособие ; рекомендовано Учебно-методическим объединением по медицинскому и фармацевтическому образованию вузов России в качестве учебного пособия для студентов медицинских вузов. — 2-е изд., доп. и испр. [Текст] / Ф.Ф. Тетенев, Т.Н. Бодрова, К.Ф. Тетенев, А.И. Карзилов, A.B. Левченко, О.В. Калинина. - Томск: Изд-во «Печатная Мануфактура», 2008. - 164 с.

Метод чрескожной электростимуляции диафрагмы внедрен в клинику пропедевтики внутренних болезней ГОУ ВПО СибГМУ Росздрава.

Апробация работы

Основные положения диссертации доложены и обсуждены на VII отраслевом совещании всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы фтизиатрии и пульмонологии в Сибири» (Томск, 1994); II съезде физиологов Сибири и Дальнего Востока (Новосибирск, 1995 г.); VI Национальном конгрессе по болезням органов дыхания (Новосибирск, 1996); V Сибирском физиологическом съезде (Томск, 2005 г.); XI, XII, XIII, XIV Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика, экология, надежность, безопасность» (Томск 2005, 2006, 2007. 2008).

Апробация диссертации состоялась на заседании экспертного Совета при диссертационном Совете Д 208.096.02 при ГОУ ВПО «Сибирский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию» 29 апреля 2009 г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 70 работ, из них в журналах из перечня ВАК - 13; патент на изобретение - 1; авторское свидетельство на полезную модель - 1; учебно-методическое пособие - 1, имеет гриф УМО.

Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 392 страницах машинописного текста; состоит из введения, 6 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы. Библиографический указатель содержит 292 отечественных и 192 иностранных источников. Иллюстративный материал представлен 71 таблицами и 34 рисунками.

342 ВЫВОДЫ

1. В отличии от классического подхода, предусматривающего травмирование животных, предложенная методология исследования биомеханического гомеостазиса АВД позволяет выявить у здоровых лиц и больных с обструктивными заболеваниями легких количественные гомеостатические показатели биомеханики дыхания и классифицировать их на параметры с жесткой и пластичной регуляцией.

2. У здоровых людей и больных бронхиальной астмой и хронической обструктивной болезнью выявлены одинаковые гомеостатические параметры биомеханики дыхания: два гомеостатических параметра с жесткой регуляцией (IPC — отношение емкости вдоха к эластической тяге легких по транспульмональному давлению; Pv/Pvm - отношение значений транспульмонального давления, определенных на высоте вдоха при спокойном дыхании и максимальной вентиляции легких) и три гомеостатических параметра с пластичной регуляцией (IA/IAm -отношение значений инспираторной активности вдоха при спокойном и форсированном дыхании; xjxp — отношение фактической постоянной времени к предсказанной; Td — эластическая тяга легких по трансреспи-раторнодиафрагмальному давлению).

3. У здоровых людей, больных бронхиальной астмой и хронической обструктивной болезнью выявлен вероятностно-детерминированный уровень регуляции вентиляции легких. Для изолированных легких характерен тот же вероятностно-детерминированный уровень вентиляции легких, а для неживых экспериментальных животных с сохраненной целостностью торако-легочной системы характерен жесткий детерминированный уровень регуляции, что обуславливает устойчивый уровень вентиляции легких. У живых животных уровень регуляции вентиляции легких вероятностно-детерминированный, что обусловлено влиянием системы регуляции, направленной на достижение оптимального уровня вентиляции легких.

4. У здоровых людей был выявлен стволовой уровень регуляции паттернов дыхания: найдены значимые связи между минутным объемом дыхания, скоростью спокойного вдоха и выдоха, индексом инспираторной активности и общей работой дыхания. У больных бронхиальной астмой и хронической обструктивной болезнью легких выявлялись значимые связи, аналогичные найденным у здоровых лиц, а также дополнительные связи с одышкой, что указывает на участие лимбической системы в регуляции дыхания у больных с обструктивной патологией.

5. Получена регрессионная модель (РЕУ1Рг=0,606*Р-665-8р1), позволяющая прогнозировать нарушение бронхиальной проходимости по значениям роста (Р, см) и площади пика поток-объема вдоха пневмотахограммы после прерывания воздушного потока (8р1, л). При значении РЕУ1Рг>70% определяется, что бронхиальная проходимость не нарушена, при РЕУ1 Рг<70% - бронхиальная проходимость нарушена. Специфичность теста - 95,8%; чувствительность - 43,3%; позитивная предсказывающая ценность — 86,6%; негативная предсказывающая ценность — 73,0%. Данный метод диагностики, по сравнению с рутинными методами, имеет следующие преимущества: не требуется сотрудничество с обследуемым пациентом; применим в скрининговом исследовании; минимальная нагрузка на обследуемого; непродолжительность исследования; компактность установки.

6. Механические свойства легких оказывают влияние на внелегочные факторы регуляции, которые, в свою очередь, влияют на внутрилегочные факторы регуляции: площадь петли общего гистерезиса определяется целостностью торако-легочной системы; эластическая ось общего гистерезиса - регуляторным влиянием живой системы и механическими свойствами легких; удельный гистерезис - механическими свойствами легких. Динамическая (Сё) и статическая растяжимость легких (Сб) определяются синергизмом регуляторных влияний живой системы и механическими свойствами легких, а их отношение (Сс1/Сб) -механическими свойствами легких.

7. Предложена модель легких, включающая биомеханический буфер, двухконтурные легкие и сократительно-эластический сурфактантный комплекс легких, позволяющая объяснить внутрилегочные механические процессы и их участие в поддержании биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания, а также объяснить парадоксальные факты, которые выявляются при исследовании биомеханики дыхания (деформация плато транспульмонального давления; инверсия общего легочного гистерезиса; отрицательный эластический гистерезис и др.), по сравнению с общепринятой моделью легких Ф. Дондерса, которая некорректна для рассмотрения этих процессов.

8. По результатам исследования сформулирована концепция биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания: «Живой организм способен поддерживать в нормальных условиях и при обструктивных заболеваниях легких гомеостатические параметры биомеханики дыхания с жесткой и пластичной регуляцией, гомеостатические связи между показателями механики вентиляции легких, а также устойчивость вентиляционной функции аппарата внешнего дыхания, которая определяется механическими свойствами легких, целостностью торако-легочной системы и системой регуляции живого организма».

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. При исследовании гомеостатических показателей биомеханики дыхания аппарата внешнего дыхания, следует проводить анализ показателей, полученных при спокойном и форсированном дыхании у лиц с наилучшим и наименьшим уровнем вентиляционных возможностей легких; применении обычных и интегральных показателей биомеханики дыхания; использовании физиологического метода воздействия на аппарат внешнего дыхания - чрескожной электростимуляции диафрагмы.

2. Гомеостатические параметры биомеханики дыхания не рекомендуется использовать у здоровых людей и больных с больных с обструктивными заболеваниями легких при оценке состояния предболезни, степени выраженности болезни, эффективности терапевтических воздействий и лекарственных средств, поскольку они характеризуются малой изменчивостью. Определение гомеостатических параметров биомеханики дыхания можно рекомендовать для определения витального прогноза у больных с обструктивной патологией — изменение гомеостатических параметров биомеханики дыхания с жесткой регуляцией (IPC — отношение емкости вдоха к эластической тяге легких по транспуль-мональному давлению; Pv/Pvm - отношение значений транспульмо-нального давления, определенных на высоте вдоха при спокойном дыхании и максимальной вентиляции легких) следует расценивать как серьезный неблагоприятный витальный прогноз, а с пластичной регуляцией (IA/IAm — отношение значений инспираторной активности вдоха при спокойном и форсированном дыхании; та/тр - отношение фактической постоянной времени к предсказанной; Td — эластическая тяга легкихv по трансреспираторнодиафрагмальному давлению) - как менее неблагоприятный витальный прогноз.

3. К неблагоприятным признакам нарушения регуляции дыхания при обструктивных заболеваниях легких следует относить: а) переход вероятностно-детерминированного уровня регуляции вентиляции легких к детерминированному; б) одновременное наличие признаков стеновентиляторного и изовентиляторного типов, что свидетельствует о снижении контроля ЦНС за вентиляцией легких.

4. Предложенный способ диагностики нарушения бронхиальной проходимости при помощи регрессионной модели (ЕЕУ^Рг^О^Об-Р-665-8р1), где Р - рост, см и Эр!, л - площадь пика объем-потока вдоха пневмотахограммы после прерывания воздушного потока рекомендуется использовать в клинической практике у больных, которые не могут выполнить спирометрические пробы; при мониторировании состояния бронхиальной проходимости; в программах скрининга респираторной функции. При значении ЕЕУ1Рг>70% определяется, что бронхиальная проходимость не нарушена, при ЕЕУ]Рг<70% - бронхиальная проходимость нарушена.

5. Для эффективного уменьшения выраженности одышки у больных с обструктивными заболеваниями легких рекомендуется проводить сеансы ЧЭСД (по 30 минут каждый, курсом в 10-15 сеансов) с последующими ингаляциями беродуала (1-2 дозы), поскольку механизм респираторного эффекта ЧЭСД связан с внелегочными механизмами, а беродуала -с бронхолитическим эффектом. При этом рекомендуется проводить оценку выраженности респираторного эффекта в баллах (положительный эффект - от +1 до +3 баллов, эффекта нет - 0 баллов, отрицательный эффект - от -1 до -3 баллов) при помощи предложенной методики, легкой по исполнению и необременительной для больных.

6. Предложенную модель легких, включающую биомеханический буфер, двухконтурные легкие и сократительно-эластический сурфактантный комплекс легких, рекомендуется применять у здоровых людей и больных с обструктивными заболеваниями легких для объяснения полученных результатов исследования интегральной механики дыхания и выявляемых при этом парадоксальных фактов (деформация плато транспульмональ-ного давления; инверсия общего легочного гистерезиса; отрицательный эластический гистерезис и др.), а также при анализе механизмов устойчивости показателей биомеханики дыхания.

347