научная статья по теме ПИКОВАЯ ЧАСТОТА СВИСТОВ ФОРСИРОВАННОГО ВЫДОХА ПРИ БРОНХОДИЛЯТАЦИОННОЙ ПРОБЕ Биология

Текст научной статьи на тему «ПИКОВАЯ ЧАСТОТА СВИСТОВ ФОРСИРОВАННОГО ВЫДОХА ПРИ БРОНХОДИЛЯТАЦИОННОЙ ПРОБЕ»

ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА, 2014, том 40, № 6, с. 123-128

УДК 612.216.014.464

ПИКОВАЯ ЧАСТОТА СВИСТОВ ФОРСИРОВАННОГО ВЫДОХА ПРИ БРОНХОДИЛЯТАЦИОННОЙ ПРОБЕ

© 2014 г. М. А. Сафронова1, И. А. Почекутова1, В. И. Коренбаум12

Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН, Владивосток 2Дальневосточный федеральный университет, Школа естественных наук, Владивосток

E-mail: saf-m@poi.dvo.ru Поступила в редакцию 05.04.2013 г.

Выполнена экспериментальная оценка реакции пиковой частоты наиболее мощных трахеальных свистов форсированного выдоха (СФВ) и объемных скоростей потока на бронходилятационную пробу в репрезентативных выборках здоровых (71 человек) и больных с обратимой бронхиальной обструкцией (69 человек). Отсутствие реакции снижения пиковых частот СФВ в средней части маневра форсированного выдоха на бронходилятационную пробу характерно для группы больных с бронхиальной обструкцией и не характерно для группы здоровых. Наблюдаемая в средней части маневра форсированного выдоха реакция пиковой частоты среднечастотных (400—600 Гц) и ранних высокочастотных (>600 Гц) СФВ может быть истолкована в пользу вынуждаемого потоком механизма формирования этих звуков и согласуется с предсказаниями модели срыва вихрей. Реакция пиковой частоты поздних высокочастотных (>600 Гц) СФВ указывает на возможность вовлечения в формирование этих звуков независимых от потока автоколебательных механизмов.

Ключевые слова: форсированный выдох, свисты, пиковая частота, объемная скорость, статистический анализ, механизмы формирования, диагностика.

Б01: 10.7868/80131164614050129

Форсированный выдох (ФВ) — дыхательный маневр, широко используемый в оценке вентиляционной функции легких человека, часто сопровождается свистящими звуками, которые получили название свистов форсированного выдоха (СФВ) [1]. Высказывались предположения, что СФВ могут иметь определенный диагностический потенциал [2—4], и потому исследованию механизмов их формирования было посвящено значительное число работ.

В работах [5, 6] модель автоколебательного динамического флаттера рассматривается в качестве основного механизма СФВ. Большинство конкурирующих моделей подразумевает механизм вынуждаемого потоком срыва вихрей либо на ветвлениях бронхиального дерева с коэффициентами Струхаля 0.2—0.3 [7—12], либо на вызванном динамическим обжатием при ФВ сужении просвета трахеи [13], в частности, с коэффициентом Струхаля 0.9 [14], либо на голосовых складках [15], либо на ребрах жесткости, обусловленных хрящевым скелетом трахеи [16]. В работе [8] в качестве механизма формирования СФВ в конце маневра у больных с бронхиальной обструкцией предложена модель автоколебательно-

го возбуждения свистов на смыканиях тканей слизистой оболочки дыхательных путей (ДП), возникающих в просвете бронхов при их динамическом обжатии. Несмотря на обилие моделей, исчерпывающей ясности в определении механизмов формирования СФВ так и не достигнуто [12, 13].

Дополнительные возможности для изучения акустико-биомеханических взаимосвязей ФВ представляют физические и медикаментозные пробы, изменяющие свойства дыхательной системы человека. Влияние измененных газовых сред рассмотрено ранее [12, 17]. Другим, более уместным для клинической физиологии, вариантом подобного воздействия являются медикаментозные бронхоконстрикторные или бронходиля-тационные пробы. В частности, в работах [4, 18, 19] использована бронходилятационная проба. Обнаружив изменение количества СФВ до и после пробы у различных категорий обследуемых, авторы этих работ не выявили значимых изменений пиковой частоты СФВ.

Цель настоящего исследования — уточнение механизмов формирования СФВ у здоровых лиц и больных с обратимой бронхиальной обструкцией, путем анализа влияния бронходилятационной

1800

1400

св Н О

н о св

1000

600

200

" " 1-1-г-1-г

0.1 0.3 0.5 0.7 0.9

?1 ?2 ?3 ?4

Доли продолжительности Та

Спектрограмма трахеальных шумов форсированного выдоха [10]: 1 — "дорожка" наиболее мощных средне-частотных свистов форсированного выдоха (СЧ СФВ), наблюдаемых в диапазоне 400—600 Гц, 2 — "дорожка" ранних высокочастотных (ВЧ) СФВ, наблюдаемых в первой половине маневра на частотах выше 600 Гц, 3 — "дорожка" поздних ВЧ СФВ, наблюдаемых во второй половине маневра на частотах выше 600 Гц.

пробы на пиковую частоту (частоту максимума амплитуды) СФВ.

МЕТОДИКА

Основная концепция исследования состояла в экспериментальной оценке реакции пиковой частоты наиболее мощных трахеальных СФВ и объемных скоростей потока на бронходилятацион-ную пробу в репрезентативных выборках здоровых и больных с бронхиальной обструкцией. В качестве модели обратимой (по крайней мере, частично) бронхиальной обструкции использована бронхиальная астма (БА).

Обследовано две группы добровольцев, давших информированное согласие на проведение исследования. Первая группа включала в себя здоровых лиц (71 человека), вторая — больных БА со спирографически подтвержденной бронхиальной обструкцией (69 человек). Обе группы состояли из лиц мужского пола в возрасте от 16 до 23 лет. Протокол исследования был одобрен заключением этического комитета Дальневосточного отделения РАН. Антропометрические характеристики групп значимо не различались. В обеих группах измерения проводили до и через 15 минут после вдыхания бронхорасширяющего препарата сальбутамол в дозе 200 мкг.

Аппаратура для проведения исследований содержала акустический датчик — электретный микрофон со стетоскопической насадкой, подключаемый к микрофонному входу звуковой карты персонального компьютера [20]. В соответствии с методикой [10], сидящему испытуемому

на область гортани справа устанавливали акустический датчик и накладывали носовой зажим. Испытуемый после тщательного инструктирования выполнял маневр форсированного выдоха (не менее 3 попыток, причем выбиралась попытка с максимальной продолжительностью шумового процесса Ta в полосе частот 200—2000 Гц). Снимаемые с микрофона шумовые сигналы записывались на компьютер в виде цифровых файлов с частотой дискретизации 8 кГц и далее подвергались 3D спектральной обработке в пакете программ SpectraLab (Sound Tech. Inc.). В качестве средства спектрального оценивания сигнала использовалась спектрограмма (алгоритм быстрого преобразования Фурье — БПФ, 1024 отсчета по времени, 50% перекрытие временных выборок, окно Hanning, логарифмическая амплитуда). На спектрограмме (рисунок) оператором визуально выделялись дорожки наиболее мощных среднечастотных (СЧ) СФВ-1, наблюдаемых в диапазоне 400—600 Гц, ранних высокочастотных (ВЧ) СФВ-2, наблюдаемых в первой половине маневра на частотах выше 600 Гц и поздних ВЧ СФВ-3, наблюдаемых во второй половине маневра на частотах выше 600 Гц.

Далее, путем визуальной настройки курсора на фиксированные временные участки, соответствующие tl = 0.1 Ta, t2 = 0.25Ta, t3 = 0.5Ta, t4 = = 0.75Ta [10], и максимумы амплитуды СФВ, производилось определение пиковых частот. Фиксировались пиковые частоты только тех СФВ, амплитуды которых лежали в диапазоне —35 дБ от максимума амплитуды спектрограммы.

Измерения скоростных и объемных параметров ФВ выполнялись с помощью компьютерных спирографов: Spiro USB (MicroMedical Ltd. UK) и ЭТОН (Россия). Для всех испытуемых определялись: форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ, л), объем форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ1, л), максимальные объемные скорости на уровне 25%, 50%, 75% ФЖЕЛ (МОС25, МОС50, МОС75, л/с). Измерения проводились опытным врачом-функционалистом.

Регистрация шумов ФВ и спирометрия производились раздельно (в последовательных маневрах ФВ) во избежание дополнительного влияния датчика потока спирографа на акустические характеристики трахеальных шумов ФВ, установленного ранее [21]. Приблизительное соответствие времен регистрации пиковых частот СФВ и максимальных объемных скоростей потока: tx — МОС25, t2 - МОС50, t3 - МОС75 было установлено нами ранее [22].

Полученные значения параметров были проверены на нормальность с помощью теста Шапиро—Уилка — программа Statistica (StatSoft Inc.). Так как часть вариант имела распределение, отличное от нормального, для оценки значимости

Таблица 1. Статистическая значимость различий (^/относительное изменение медиан (%) для пиковых частот СФВ, максимальных объемных скоростей (МОС) до и после бронходилятационной пробы в группе здоровых лиц

СЧ СФВ МОС Ранние ВЧ СФВ МОС Поздние ВЧ СФВ МОС

t1 = 0.1 Ta (МОС25) 0.087 («! = 67, n2 = 63) 0.11 0.054 n = 47, П2 = 47) 0.16 — —

t2 = 0.25 Ta (МОС50) 0.027/—3 (n1 = 68, n2 = 63) 0.003/10.2 0.032/—7.6 (n1 = 54, n2 = 48) 0.0007/11 — —

t3 = 0.5 Ta (МОС75) 0.17 (n1 = 57, n2 = 55) 0.011/24 0.11 (n1 = 12, n2 = 13) 0.22 0.006/—16.2 (n1 = 33, n2 = 33) 0.083

t4 = 0.75 Ta 0.054 (n1 = 27, n2 = 25) — — — 0.84 (n = 32, n2 = 27) —

Примечание: расшифровку аббревиатур здесь и в табл. 2 см. в разделе "Методика". п^ — число лиц с выявленными СФВ до пробы, П2 — число лиц с выявленными СФВ после пробы.

Таблица 2. Статистическая значимость различий (^/относительное изменение медиан (%) для пиковых частот СФВ, максимальных объемных скоростей (МОС) до и после бронходилятационной пробы в группе больных бронхиальной астмой

СЧ СФВ МОС Ранние ВЧ СФВ МОС Поздние ВЧ СФВ МОС

t1 = 0.1 Ta (МОС25) 0.86 (n1 = 60, n2 = 61) 0.001/21 0.4 n = 41, n2 = 35) 0.001/24 - -

t2 = 0.25 Ta (МОС50) 0.89 (n1 = 63, n2 = 64) 0.001/29 0.22 (n1 = 39, n2 = 32) 0.001/33 - -

t3 = 0.5 Ta (МОС75) 0.57 (n = 52, n2 = 53) 0.001/42 0.52 (n = 8, n2 = 12) 0.02/89 0.8 (n1 = 16, n2 = 21) 0.13

t4 = 0.75 Ta 0.023/-13.5 (n1 = 29, n2 = 22) - - - 0.6 (nx = 14, n2 = 17) -

Примечание: п^ — число лиц с выявленными СФВ до пробы, П2 — число лиц с выявленными СФВ после пробы.

различий до и после бронходилятационной пробы был применен непараметрический тест Манна—Уитни (Mann-Whitney U test) для несвязанных выборок, поскольку число лиц с выявленными СФВ до и после пробы различалось [12].

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Результаты оценки значимости различий пиковых частот СФВ и максимальных объемных скоростей потока до и после бронходилятацион-ной пробы представлены для группы здоровых в

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком