Физиологические эффекты у человека при дыхании подогретой кислородно-гелиевой смесью (стр. 1 )

На правах рукописи

ТУГУШЕВА МАРИНА ПЕТРОВНА

физиологические эффекты У ЧЕЛОВЕКА ПРИ ДЫХАНИИ подогретой кислородно-гелиевой смесЬЮ

14.00.32 - авиационная, космическая и морская медицина

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва – 2008

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Государственном научном центре Российской Федерации – Институте медико-биологических проблем Российской академии наук

Научные руководители доктор медицинских наук, профессор

доктор технических наук,

Официальные оппоненты доктор медицинских наук,

доктор биологических наук, профессор

Ведущее учреждение: Институт физиологии им. РАН (г. Санкт-Петербург).

Защита диссертации состоится «______»_____________2008 г. в____________часов на заседании совета (Д 002.111.01) Государственного научного центра РФ – Института медико-биологических проблем Российской академии наук по адресу:

г. Москва, Хорошевское шоссе, 76-А

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института.

Автореферат разослан «_________»________________2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор биологических наук

Общая характеристика работы

Актуальность работы

Применение кислородно-гелиевой смеси (КГС) в лечебных целях известно с 1934 года, когда американский врач А. Барач первым доказал лечебный эффект и обосновал практическое использование гелия [Barach A. L., 1934]. Он предложил использовать кислородно-гелиевые смеси для лечения пациентов с обострением бронхиальной астмы и обструктивными поражениями гортани и трахеи [Barach A. L., 1935]. Учитывая высокую теплопроводность гелия, А. Барач провел первые опыты с теплой кислородно-гелиевой смесью (КГС), но не описал сравнительных результатов ее применения. Однако на протяжении многих лет отношение к использованию данного метода терапии было неоднозначно.

В 60-е – 80-е годы 20 века в СССР и за рубежом были проведены многочисленные исследования влияния КГС на дыхание человека и животных [, , 1983, Bowers R. W., Fox E. L., 1967, Lin Y. C., Kato E. N., 1974, Stein PM, Ederstrom HE., 1981, Mink SN., 1984].

Начиная с 70-х годов 20 века, исследования по изучению влияния КГС на организм человека проводились в Институте медико-биологических проблем Российской академии наук [, , и др., 1995, , и др., 2001 г.]. В дальнейшем было обосновано и предложено использование подогреваемых КГС для выведения человека из состояния гипотермии и в качестве лечебной процедуры при бронхообструктивных заболеваниях [, , и др., 1995, , и др., 2001]. Были разработаны методические рекомендации по применению КГСв различных областях медицины, проведена серия научных экспериментов с подогреваемыми КГС [, 1998; , 1998; , 1999].

Однако до настоящего времени действие дыхания подогретой КГС на различные системы и физиологические функции организма человека изучено не достаточно. В связи с этим проблема поиска новых и совершенствования уже известных методов диагностики и лечения с применением КГС приобретает все большую актуальность. Представляется целесообразным дальнейшее, более детальное изучение физиологического действия подогретой КГС на организм человека.

Целью работы явилось исследование влияния воздействия дыхания подогретой КГС на физиологическое состояние человека.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1.  Провести комплексное исследование влияния подогретой КГС на физиологические показатели человека: биомеханику дыхания, легочный газообмен и центральную гемодинамику.

2.  Изучить особенности торакального и абдоминального вкладов в дыхание после воздействия подогретой КГС.

3.  Оценить возможность применения КГС для дифференциальной диагностики вентиляционных нарушений обструктивного характера во время форсированного выдоха.

Научная новизна работы

1.  Впервые сравнены два подхода диагностики бронхообструктивных заболеваний легких с использованием КГС.

2.  Впервые исследовано влияние подогретой КГС на торакальный и абдоминальный вклад в дыхание.

Теоретический вклад

Проведенное более детальное изучение влияния подогретой КГС на системы дыхания, кровоснабжения, психофизиологию человека позволит расширить рамки применения данной дыхательной смеси в клинике, выработать новые рекомендации по использованию кислородно-гелиевой дыхательной смеси в лечебном и реабилитационном процессах.

Практическая значимость работы.

По результатам работы разработаны ТУ на дыхательную газовую смесь «ГелиОксА»: ТУ от 01.01.2001 [, , и др., 2007]. Сертификат соответствия РОСС RU НХ05 Н00437 от 01.01.2001 года.

Основные положения, выносимые на защиту:

1.  После дыхания подогретой КГС происходят изменения механики дыхания, гемодинамики и газообмена. В частности, перераспределяются торакальная и абдоминальной компоненты дыхательного акта, повышается эффективность лёгочной вентиляции.

2.  Измерение изопотока во время форсированного выдоха является высокоинформативным методом диагностики бронхиальной обструкции, позволяющим при необходимости отказаться от использования провокационной пробы или пробы с бронхолитиками.

Апробация работы и публикации

Материалы диссертации доложены и обсуждены на ежегодной конференции молодых ученых и специалистов, аспирантов и студентов, посвященной дню космонавтики (Москва, 2006, 2007, 2008 г.); VIII Всероссийской конференции по биомеханике (Нижний Новгород, 2006 г.); VIII всемирном конгрессе по адаптационной биологии и медицине (Москва, 2006), ХХ Съезде Физиологического общества им. (Москва,2007); международной конференции «Новые технологии в экспериментальной биологии и медицине» (Ростов-на-Дону, 2007); юбилейной конференции «Космос и медицина» (Москва, 2007); XXXII академических чтениях по космонавтике «Актуальные проблемы Российской космонавтики» (Москва, 2008), III Троицкой конференции «Медицинская физика и инновации в медицине» (МО, Троицк, 2008).

Диссертация апробирована на секции Учёного совета «Гипербарическая физиология и экологическая медицина» ГНЦ РФ-ИМБП РАН (протокол от 01.01.01 г.) По материалам диссертации опубликовано 13 печатных работ.

Структура и объем работы

Диссертация изложена на 116 страницах машинописного текста, из которых 12 страниц – приложение, и состоит из введения, литературного обзора (глава 1); методов воздействий, объектов и методов исследований (глава 2); результатов собственных исследований и их обсуждений (глава 3); заключения; выводов и приложений, содержащих руководство по эксплуатации аппарата «Ингалит», рисунки и таблицы. Список литературы включает 121 источник, из которых 70 опубликовано в отечественных изданиях, 51 - в иностранных. Материалы иллюстрированы 24 рисунками и 22 таблицами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Методы воздействий. Объекты и методы исследований.

Для проведения исследований в качестве метода воздействия применялась нормоксическая кислородно-гелиевая дыхательная газовая смесь «ГелиОксА», производства -Н» (ТУ , настоящие технические условия соответствуют основным положениям ГОСТ 2.114, сертификат соответствия РОСС RU НХ05 Н00437).

В сериях по исследованию центральной гемодинамики с использованием метода ЭС электростимуляцию проводили аппаратом «Миоритм-040». Выходной сигнал аппарата в режиме стимуляции представляет собой последовательность биполярных, асимметричных импульсов, с частотой от 20 до 120 Гц и амплитудой от 0 до 100 мА. Использовали режим ритма 2 с, т. е. длительность пачки импульсов - 2 с, длительность паузы - 2 с.

Исследования выполнены при соблюдении основных биоэтических правил и требований. Программа проведения исследований была принята и одобрена Комиссией по биомедицинской этике ГНЦ РФ – ИМБП РАН.

Общий объем проведенных исследований представлен в таблице 1.

Таблица 1.

Объем проведенных исследований

При статистической обработке вычисляли среднюю (М), стандартное отклонение (SD), стандартное отклонение средней (SE). Для сравнения результатов двух групп применялся дисперсионный анализ, который позволял выявлять степень достоверности различий между двумя группами данных, не подчиняющимися закону нормального распределения.

Результаты исследований и их обсуждение

1. Исследование форсированного выдоха, изопотока и максимальной объемной скорости при выдохе 50% ФЖЕЛ при дыхании воздухом и КГС.

Исследования проводились на базе отдела «Физиология кардиореспираторной системы человека в условиях измененной среды обитания» ГНЦ РФ-ИМБП РАН и отделения функциональной диагностики ФГУ МНИОИ им. Росмедтехнологий.

Было обследовано 38 человек (25 мужчин и 13 женщин), разделенных на 2 группы: I-я группа состояла из 19 практически здоровых людей (12 мужчин и 7 женщин) в возрасте от 19 до 63 лет (36,3±15,5) и II-я группа включала 19 человек (13 мужчин и 6 женщин) в возрасте от 52 до 75 лет (63,9±6,8), у которых заболевания легких являлось основным или сопутствующим заболеванием.

Все легочные объемы и вентиляционные параметры приведены к стандарту BTPS. Полученные нами величины параметров форсированного выдоха сравнивали с должными величинами, введенными в программу аппарата «ЭТОН», рекомендуемыми ВНИИП (по с соавт.) [Болезни органов дыхания / Руководство для врачей: под общей ред. . М.: М., 1989. Т. 1, стр.302] и НИИ Педиатрии РАМН [, , 2001].

Параметры форсированного выдоха в I-й группе по общепринятым нормативам являются нормальными, тогда как сниженные величины параметров во II-й группе, в целом, характеризуются как умеренные (I степени) нарушения вентиляционной функции по обструктивному типу, хотя в отдельных случаях имели место II А и II Б степени обструкции.

В обеих группах обследованных ФЖЕЛ практически не изменилась при выполнении форсированного выдоха на КГС (табл. 2, табл. 3) по сравнению с выполнением маневра на воздухе.

Таблица 2.

Параметры форсированного выдоха на воздухе и на КГС в I группе M±SD.

* степень достоверности различий р<0,01

Таблица 3.

Параметры форсированного выдоха на воздухе и на КГС во II группе M± SD.

* степень достоверности различий р<0,05

Вместе с тем, ОФВ1 в I-й группе несколько увеличилась при выполнении маневра на КГС, во II-й группе обследуемых имела место тенденция к небольшому приросту ОФВ1 на 0,2±0,0 л/с (р>0,05) при дыхании КГС.

Увеличение ОФВ1 дает основание говорить о некотором увеличении вентиляционной способности легких при дыхании КГС. Если воспользоваться рекомендациями Cotеs [Cotеs J. E., 1975], МВЛ = ОФВ1 × 35 (л/мин) и Wasserman c соавт. [Wasserman К. et al., 1994] = 72±15 % от МВЛ ( здесь – физическая работоспособность), то можно предположить, что вентиляция при максимальной работе в I-й группе после дыхания КГС увеличится на 3 л/мин., а во II-й увеличение будет более значимым и составит 4 л/мин. (р<0,05), т. е. физическая работоспособность благодаря этому может возрасти.

Скоростные параметры форсированного выдоха возросли в обеих группах обследованных. ПОС значимо (р<0,01) увеличилась на 26 % в группе здоровых и на 10 % в группе больных бронхо-легочными заболеваниями. МОС25 при дыхании КГС в группе здоровых увеличилась на 20 % (р<0,01), а в группе больных – на 24 % (р<0,01).

МОС50 при дыхании КГС в обеих группах возросла на 16 % (р<0,01 в I-й группе и р=0,05 во II-й группе).

МОС75 у здоровых практически не изменилась, а в группе больных достоверно увеличилась (р<0,05). Известно, что на уровне мелких дыхательных путей (2 мм и менее) воздушный поток имеет ламинарный характер и не зависит от плотности газа [, , 2001].

Таким образом, выполнение форсированного выдоха при дыхании КГС позволило существенно повысить скоростные параметры, в основном начальной части форсированного выдоха, как в группе практически здоровых людей, так и в группе больных легочными заболеваниями.

Сопоставление конечных фаз выдоха кривой в координатах поток—объем при дыхании воздухом и гелиево-кислородной смесью путем наложения одной кривой на другую позволяет определить объем изопотока (ИП) газа (в процентах) от форсированной жизненной емкости легких или величину потока, при которой скорости потоков при выполнении форсированного выдоха на воздухе и КГС совпадают. Считают, что ИП отражает долю сопротивления мелких бронхов в общем легочном сопротивлении [, , 2001]. Должные величины для ИП рассчитывали по формулам 0,03 × В + 13,43, величина SD = 4,31 (для лиц моложе 50-ти лет); 0,45 × В + 4,69, величина SD = 5,27 (для лиц старше 50-ти лет), где В – возраст в годах [Gelb A. F. et al, 1975].

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