Физиологические эффекты у человека при дыхании подогретой кислородно-гелиевой смесью (стр. 3 )

Рисунок 3. Изменение жизненной емкости легких после дыхания подогретой КГС.

Также со стороны резервного объема выдоха после воздействия подогретой КГС по суммарному каналу имела место тенденция (р>0,05) к росту. Th-компонент возростал, тогда как РО выд. Ab уменьшался (табл. 5).

Таким образом, после дыхания подогретой КГС мы обнаружили увеличение доли торакальной и уменьшение доли абдоминальной компонент в дыхательном акте.

С помощью альтернативного измерения методом флоуметрии было показано, что МОД после дыхания подогретой КГС увеличивается сразу после воздействия, ЖЕЛ значимо не изменялась [, , 2006].

По данным , , и др., после дыхания подогретой КГС снижалось максимальное давление вдоха, что указывало на расслабление инспираторных мышц и, в первую очередь, диафрагмальной [, , и др., 2005].

Поскольку диафрагмальная мышца ответственна за абдоминальную составляющую дыхательного объема, а межреберные мышцы - за его торакальную составляющую, то видим, что на вдохе увеличивается вклад инспираторных мышц грудной клетки и снижается вклад диафрагмальной мышцы. Таким образом, наши данные косвенно подтверждают большее расслабление диафрагмальной мышцы по сравнению с инспираторными мышцами грудной клетки после дыхания подогретой КГС. Разное поведение мышц вдоха может быть связано с различным рефлекторным действием терморецепторов верхних дыхательных путей [Tabka Z, Ben Jebria A, Guenard H, 1987; Jammes Y, Nail B, 1987; Diesel D. A., Tucker A, Robertshaw D, 1990; Millqvist E, Johansson A at al, 2000].

3. Исследование влияния подогреваемой нормоксической КГС и электростимуляции воротниковой зоны на центральную гемодинамику.

Исследование проводили с участием 6 практически здоровых женщин в возрасте от 25 до 40 лет. В данной серии изучали влияния следующих воздействий:

- дыхание воздухом комнатной температуры (20 – 22 ºС) через полумаску;

- дыхание подогретым до 43,4 ± 5,7 ºС воздухом;

- дыхание КГС комнатной температуры (температура 20-23 ºС) через полумаску;

- дыхание подогретой до 44,4 ± 8,4 ºС КГС;

- ЭС мышц воротниковой зоны;

- совместное действие ЭС мышц воротниковой зоны и подогретой до 44,5 ± 8,4 ºС КГС.

3.1. Дыхание не подогретым воздухом и не подогретой КГС.

Как после дыхания не подогретым воздухом, так и не подогретой КГС нами не было получено значимых изменений со стороны параметров центральной гемодинамики.

3.2. Дыхание подогретым до 43,4 ± 5,7 ºС воздухом.

В 1-ю минуту после воздействия подогретым воздухом УО имел тенденцию (р=0,08) к снижению от 55,6 ± 9,4 мл до 51,3 ± 6,2 мл. Через 10 минут и 20 минут от окончания воздействия УО оказался достоверно ниже исходного значения (р=0,,2 ± 7,8 мл и 51,7 ± 8,2 мл соответственно.

ЧСС сразу после дыхания подогретым воздухом достоверно (р=0,02) увеличилась от 62 ± 3 уд/мин до 65 ± 2,56 уд/мин, однако данное увеличение не является существенным. Через 10 минут ЧСС оказалась на уровне – 62 ± 4 уд/мин, а через 20 минут также значимо не отличалось.

МОК сразу после воздействия незначительно снизился: до воздействия - 3,5 ± 0,7 л/мин, сразу после – 3,3 ± 0,5 л/мин. Однако через 10 минут МОК снизился достоверно (р=0,01) до 3,1 ± 0,7 л/мин в связи с уменьшением УО и через 20 минут оказался достоверно (р=0,01) ниже исходного уровня и составил 3,3 ± 0,6 л/мин.

РИ до воздействия составлял 1,83±0,42, а сразу после воздействия 1,7 ±0,4. Через 10 минут РИ составил 1,8 ±0,3, а через 20 минут 1,9 ±0,3. Значимых изменений РИ не было получено. Систолическое и диастолическое АД не изменялось на протяжении исследования.

3.3. Дыхание подогретой до 44,4 ± 8,4 ºС КГС.

В серии по исследованию влияния подогретой до 44,4 ± 8,4 ºС КГС на показатели центральной гемодинамики УО до воздействия составлял 55,5 ±22,1 мл, сразу после воздействия достоверно (р=0,002) увеличился до 61,6 ±21,9 мл. Через 10 минут УО оказался незначительно выше исходного значения – 56,3 ± 15,6 мл, а через 20 минут несколько ниже исходного уровня – 53,5 ± 19,4 мл. Вероятно, что данное увеличение после дыхания подогретой КГС, связано с дополнительным сопротивлением в ходе дыхания, образованным техническими средствами (редуктором, дыхательными шлангами). Снижение УО при дыхании подогретым воздухом можно объяснить отсутствием данного фактора в этой серии исследований.

ЧСС практически не менялась на протяжении данного исследования.

МОК сразу после дыхания подогретой до 44,4 ± 8,4 ºС КГС оказался достоверно (р=0,001) выше исходного за счет увеличения УОК: до воздействия – 3,4 ± 1,3 л/мин, сразу после воздействия – 3,9 ± 1,4 л/мин. Через 10 минут наблюдали тенденцию (р=0,08) к последующему увеличению МОК до 3,7 ± 1,1 л/мин. Через 20 минут от окончания воздействия величина МОК оказалась на уровне исходного значения 3,4 ± 1,2 л/мин.

До воздействия значение РИ соответствовало 1,9 ± 0,7, а сразу после достоверно (р=0,02) увеличилось до 2,0 ± 0,5, что может свидетельствовать об улучшении кровенаполнения сосудов грудной клетки. Через 10 минут величина РИ еще составляла 1,9 ± 0,5, после чего через 20 минут наблюдали снижение до исходной величины.

Систолическое и диастолическое АД значимо не изменялись.

Полученные данные согласуются с литературными, в которых указано, что сеансы кислородно-гелиевой нормобарической терапии (ингаляции №5 на курс) существенно не повлияли на показатели центральной гемодинамики [ и др., 2001].

3.4. ЭС мышц воротниковой зоны.

Из литературных источников известно, что электростимуляция (ЭС) шейно-воротниковой зоны улучшает бронхиальную проходимость [ И, 2001], как и применение КГС, у больных хронической обструктивной болезнью. В связи с этим, целью данной серии исследования стало исследование влияния ЭС на центральную гемодинамику как при изолированном ее воздействии, так и при совместном с КГС - что будет показано далее, действием у здоровых добровольцев.

Сразу после ЭС воротниковой зоны УО достоверно (р<0,001) увеличился от 51,8 ± 7,7 мл до 60,2 ± 7,8 мл. Такое увеличение, вероятно, можно объяснить мышечной нагрузкой, создаваемой ЭС. Через 10 минут наблюдали снижение УО практически до исходного значения – 52,0 ± 7,4 мл. Через 20 минут от окончания воздействия величина УО вернулась к исходному уровню и составила 51,4 ± 8,9 мл.

ЧСС на протяжении исследования практически не изменялась.

МОК сразу после воздействия достоверно (р<0,001) увеличился от 3,3±0,5 л/мин до 3,8 ± 0,5 л/мин за счет увеличения УО. Однако через 10 минут МОК снизился до 3,3 ± 0,5 л/мин. И через 20 минут от окончания воздействия МОК оказался практически на уровне исходного значения - 3,3 ± 0,6 л/мин.

РИ до воздействия составлял 1,7 ± 0,5, а сразу после воздействия достоверно (р=0,001) увеличился до 1,8 ± 0,4, что указывает на увеличение кровенаполнения сосудов. Через 10 минут РИ несколько снизился и составил 1,8 ± 0,4, через 20 минут также остался увеличенным по сравнению с исходным значением - 1,8 ± 0,4 (р=0,05).

Систолическое и диастолическое АД не изменялось в течение исследования.

3.5. Совместное воздействие подогретой до 44,5 ± 8,4 ºС КГС и ЭС воротниковой зоны.

В серии по исследованию совместного влияния подогретой КГС и ЭС воротниковой зоны на показатели центральной гемодинамики УО до воздействия составлял 46,0 ± 3,3 мл, сразу после воздействия УО достоверно (р<0,0001) увеличился до 55,3 ± 6,1 мл. Такое увеличение может быть связано с работой трапециевидных и дельтовидных мышц при ЭС и сопротивлением дыханию, созданным техническими средствами. Через 10 минут УО снизился до 50,9±6,1 мл, но остался достоверно (р=0,01) выше исходного значения. Через 20 минут УО практически соответствовал исходному значению – 47,6 ± 5,1 мл.

ЧСС в течение исследования практически не менялась.

Как видно из табл. 15, МОК сразу после совместного воздействия КГС и ЭС достоверно (р<0,001) увеличился от 2,9 ± 0,2 л/мин до 3,5 ± 0,4 л/мин. Через 10 минут МОК остался выше исходного значения (р=0,01) 3,2 ± 0,3 л/мин., через 20 минут от окончания воздействия величина МОК оказались незначительно выше исходного значения - 2,9 ± 0,3 л/мин.

До воздействия значение РИ соответствовало 1,6 ± 0,4, сразу после воздействия РИ увеличился до 1,9 ± 0,4 (р=0,001). Через 10 минут РИ также оставался выше исходного значения – 1,9 ± 0,5 (р=0,01). После чего через 20 минут наблюдали снижение РИ до величины несколько более высокой, чем исходное значение - 1,7 ± 0,4.

Систолическое АД значимо не изменялось, а диастолическое АД достоверно (р=0,04) снизилось от 83,0 ± 8,5 мм рт. ст. до 75,0 ± 10,8 мм рт. ст. сразу после воздействия. Результаты представленных выше исследований влияния КГС и ЭС свидетельствуют о незначительной нагрузке на сердечную систему и отсутствии физиологически существенных изменений параметров центральной гемодинамики в состоянии относительного покоя.

4. Комплексное исследование влияния однократного воздействия подогреваемой кислородно-гелиевой смеси на кардио-респираторную систему и психофизиологическое состояние человека.

Комплексное исследование по изучению газообмена, показателей сердечно-сосудистой системы, психофизиологических показателей выполнялись на базе в 2005 году в рамках программы «Комплекс медицинских мероприятий, повышающих эффективность охраны труда, техники безопасности и охраны окружающей среды».

В исследованиях принимали участие 30 человек. Обследуемые были разделены на 2 группы. В группу контроля входило 10 человек, в опытную группу – 20 человек. Исследования проводились 3 раза в день: до начала работы, после работы (рабочего дня) и после отдыха (через 20 минут). В контрольной группе после рабочего дня люди находились в комнате отдыха, принимали душ, в опытной группе отдых дополнялся дыханием подогретой нормоксической КГС. Дыхание подогретой до 44,4 ± 8,4 ºС осуществлялось в режиме – 3 цикла по 5 минут дыхания КГС с 5-ти минутными перерывами.

4.1. Исследование реакции сердечно-сосудистой системы.

В рамках данной работы также было проведено исследование реакции сердечно-сосудистой системы.

По результатам проводимого исследования параметров сердечно - сосудистой системы можно сделать следующее заключение. После отдыха в контрольной группе ЧСС, систолическое АД не претерпели значимых изменений ни после нагрузки, ни после отдыха. Диастолическое АД в контрольной группе после отдыха оказалось достоверно (р<0,05) выше, даже чем после нагрузки.

В опытной группе ЧСС на протяжении исследования практически не изменилась; АД систолическое достоверно снизилось после отдыха по сравнению с его величиной после нагрузки (р<0,05) от 128,7±3,0 мм рт. ст. до 123,5±2,8 мм рт. ст.; диастолическое АД после отдыха также достоверно снижалось (р<0,05) по сравнению с уровнем АД диастолического после нагрузки от 79,3±2,3 мм рт. ст. до 75,3±2,3 мм рт. ст. Следует отметить, что значения артериального давления в обеих группах находилось в пределах нормы на протяжении всего исследования.

Таблица 6.

Параметры сердечно-сосудистой системы, M±SD.

* степень достоверности различий р<0,05

4.2. Исследование параметров газообмена.

В данной работе были исследованы также изменения вентиляционных эквивалентов после дыхания подогретой КГС. Вентиляционные эквиваленты служат индексом адекватности вентиляции.

Нами были рассчитаны вентиляционные эквиваленты О2 и СО2 по следующим формулам:

ВЭ О2 = 100% / (21% - FE О2%),

где ВЭ О2 – вентиляционный эквивалент кислорода (л);

FE О2% - содержание кислорода в выдыхаемом воздухе в %;

ВЭ СО2 = 100% / FE СО2% ,

где ВЭ СО2 – вентиляционный эквивалент углекислого газа (л);

FE СО2% - содержание углекислого газа в выдыхаемом воздухе в %;

Дыхательный коэффициент (ДК) рассчитывали по формуле:

ДК = ВЭ О2 / ВЭ СО2 ,

По результатам проведенного исследования вентиляционного эквивалента кислорода практически не изменился и остался в пределах нормы как в контрольной, так и в опытной группах.

Вентиляционный эквивалент углекислого газа. В контрольной группе исходная величина ВЭ СО2 до нагрузки составила 34,4±5,0 л, после нагрузки ВЭ СО2 несколько снизился до 33,0±4,4 л, а после отдыха достоверно увеличился (р=0,05) по сравнению с величиной после нагрузки и составил 33,8±3,8 л.

В опытной группе ВЭ СО2 оставался практически неизменным до нагрузки и после нагрузки 35,7±5,1 л и 35,4±3,9 л, соответственно. После отдыха ВЭ СО2 оказался достоверно ниже, чем до нагрузки (р<0,05) и составил 34,2±4,2 л. Также наблюдали тенденцию (р>0,05) к снижению вентиляционного эквивалента после отдыха с применением КГС по сравнению с исходным уровнем до нагрузки.

Таблица 7.

Вентиляционный эквивалент углекислого газа, л. M±SD.

* степень достоверности различий р<0,05

Дыхательный коэффициент является отношением объёма выделяемого из организма углекислого газа к объёму поглощаемого за то же время кислорода.

В обеих группах обследуемых не было отмечено значимых изменений ДК после дыхания подогретой КГС.

Таким образом, отметили достоверное снижение систолического и диастолического АД после применения КГС в опытной группе. Также отметили достоверное снижение ВЭ СО2 после отдыха в опытной группе, чего не было отмечено в контрольной группе после отдыха.

4.3. Исследование психофизиологического состояния человека.

В рамках работы проводили пять психофизиологических тестов: исследование критической частоты слияния мельканий (КЧСМ), реакция выбора, помехоустойчивость, контактная координациометрия по профилю, теппинг-тест.

Перечисленные психофизиологические тесты позволили оценить сенсорные (восприятие и внимание) и моторные (двигательные действия и операции) типы психических процессов [ред. , 1996, , 2002, ред. , 2004].

Однако, четыре из пяти тестов не выявили значимых различий между контрольной и опытной группами. И лишь теппинг-тест, являющийся распространенной двигательной пробой, направленной на измерение скоростных характеристик, показал значимые изменения.

По результатам теппинг-теста (табл.8) можно сказать, что в обеих группах на протяжении исследований по полученным величинам средней частоты нажатий и темпа нажатий можно предполагать инертность нервных процессов как еще до нагрузки (ДН), после нагрузки (ПН), так и после отдыха (ПО). В контрольной группе не получили значимых изменений средней частоты темпа нажатий, числа нажатий во время проводимых исследований. В то время как в опытной группе средняя частота темпа нажатий после отдыха стала достоверно выше (р<0,05) значения, соответствующего величине после нагрузки. Число нажатий в опытной группе после отдыха также достоверно увеличилось (р<0,05) по сравнению с показателем после нагрузки. Такие параметры как уровень начального темпа и средняя величина различий в темпе значимо не изменялись.

Таблица 8.

Теппинг-тест, M±SD.

* степень достоверности различий р<0,05

По результатам исследований было показано, что действие подогретой КГС оказывает крайне слабое опосредованное действие на психофизиологическое состояние человека посредством влияние на кровоснабжение.

Выводы

1.  После дыхания подогретой КГС эффективность лёгочной вентиляции возрастает благодаря влиянию на биомеханику дыхания и газообмен.

2.  После дыхания подогретой КГС происходит перераспределение торакального и абдоминального компонентов дыхательного акта с увеличением доли торакальной составляющей.

3.  Показатели центральной гемодинамики в состоянии относительного покоя существенно не изменяются после дыхания воздухом и КГС, подогретыми до 44 ºС.

4.  После выполнения физической нагрузки и восстановления с помощью дыхания подогретой КГС выявлено достоверное снижение систолического и диастолического артериального давления.

5.  Показана возможность дифференциальной диагностики вентиляционных нарушений благодаря применению КГС во время форсированного выдоха. Подход, основанный на определении изопотока, лучше выявляет обструкцию, чем подход, основанный на определении ∆ МОС50.

Заключение

Результаты наших исследований подтверждают общие представления о действии КГС. При дыхании подогретой сухой ДГС происходят два значимых процесса – передача тепла от горячей ДГС в организм и затрата тепла организмом на испарение воды и насыщение вдыхаемой ДГС парами воды. Наши оценки показали, что на насыщение ДГС парами воды расходуется больше энергии, чем поступает за счет остывания подогретой ДГС и только в некоторых условиях в организм поступает небольшое количество тепла. Поэтому мы предполагаем, что найденные эффекты последействия подогретой КГС связаны с рефлекторным механизмом температурного воздействия на терморецепторы верхних дыхательных путей человека. Воздействие на терморецепторы через систему регуляции кардио-респираторной системы приводит к обнаруженным нами изменениям в дыхании и кровообращении. Кроме того, измененные плотность и вязкость ДГС приводят к изменениям механики дыхания, что может повлиять также на механорецепторы системы дыхания. По-видимому, совокупность этих воздействий на рецепторы дыхательного тракта и приводит к описанному комплексу изменений физиологических параметров.

Список работ по теме диссертации

1.  Main trends of investigation of properties of gas mixtures and atmospheres containing helium, argon, xenon and krypton // Materials of VIII World Congress of ISAM. Moscow, 2006, P.86-87 (co-authors: Pavlov N. B., Kussmaul A. R.)

2.  Влияние дыхания подогретым воздухом и кислородно-гелиевой газовой смесью на состояние дыхательного тракта и температуру тела // Сб. материалов 8-ой Всеросс. Конф. Биомех., г. Нижний Новгород,мая 2006 г. (соавторы: , , , , И,. )

3.  Исследование физиологического действия подогретой кислородно-гелиевой дыхательной смеси на параметры внешнего дыхания человека // Авиакосмическая и экологическая медицина, 2007, №3, стр.48-49 (соавторы: , )

4.  Исследование физиологического действия подогретой кислородно-гелиевой дыхательной смеси на параметры внешнего дыхания человека. // Сб. тезисов Конференции молодых ученых и специалистов, аспирантов и студентов, посвященная дню Космонавтики, Москва, 2007, с. 58-59.

5.  Исследование физиологического действия подогретой кислородно-гелиевой дыхательной смеси на параметры внешнего дыхания человека // Сб. материалов ХХ Съезда Физиологического общества им. . Москва, 2007. С.97.

6.  Перспективы применения инертных газов в терапии и физиотерапии // Сб. материалов конференции «Новые технологии в экспериментальной биологии и медицине». Ростов-на-Дону, 2007 (соавторы: КуссмаульА. Р., )

7.  Кислородно-гелиевые дыхательные смеси и аппараты в реабилитации после психофизических нагрузок // Авиакосмическая и экологическая медицина, 2007, Т. 41, №6/1, стр.74-77 (соавтор: )

8.  Физиологические эффекты газовых смесей и сред, содержащих аргон, гелий, ксенон и криптон. // Сб. научных трудов. Вопросы экспериментальной и клинической физиологии дыхания. Тверь, 2007. с. 173-179 (соавторы: , , )

9.Исследование торакального и абдоминального вкладов в дыхательный объем после воздействия подогретой кислородно-гелиевой смеси. // Сб. материалов XXXII академических чтений по космонавтике. Актуальные проблемы российской космонавтики, Москва, 2008. С. 534-535. (соавторы: , )

10.  Влияние подогретой кислородно-гелиевой смеси на торакальный и абдоминальный компоненты дыхания // Сб. материалов VII «Конференции молодых ученых, специалистов и студентов», посвященной дню космонавтики и приуроченной к 45-летию ГНЦ РФ-ИМБП РАН. Москва, 2008. С. 65-66.

11.  Влияние дыхания подогретыми газовыми смесями на механический импеданс дыхательного тракта человека // Сб. материалов III Троицкой конференции «Медицинская физика и инновации в медицине», Троицк, 2008 (соавторы: , , ).

12.  Влияние комплексной терапии с использованием подогреваемой кислородосодержащей дыхательной смеси «ГелиОксА» на состояние кардиореспираторной системы у больных хроническими обструктивными заболеваниями легких // Вестник ТвГУ, 2008, № 1. (соавторы: , , , Н).

13.  Основы барофизиологии, водолазной медицины, баротерапии и лечения инертными газами. // Учебное пособие под ред. . «ГРАНП ПОЛИГРАФ», Москва, 2008. (соавторы: , , ).

Список сокращений:

КГС – кислородно-гелиевая смесь

ЭС - электростимуляция

ФЖЕЛ – форсированная жизненная емкость легких

ОФВ1 – объем форсированного выдоха в 1-ю секунду

ПОС – пиковая объемная скорость

МОС25-75 - максимальные объемные скорости на уровнях 25-50 % ФЖЕЛ

ИП – изопоток

∆MOC50 – разность максимальных объемных скоростей на уровне 50 % ФЖЕЛ при выдохе на воздухе и КГС

МВЛ – максимальная вентиляция легких

ЖЕЛ – жизненная емкость легких

МОД – минутный объем дыхания

ЧД – частота дыхания

ДО – дыхательный объем

РО вд., выд. – резервный объем вдоха, выдоха

УО – ударный объем

ЧСС – частота сердечных сокращений

МОК – минутный объем крови

РИ – реографический индекс

АД – артериальное давление

ВЭ О2 – вентиляционный эквивалент кислорода

ВЭ СО2 - вентиляционный эквивалент углекислого газа

ДК – дыхательный коэффициент

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3