ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА, 2014, том 40, № 1, с. 96-100
УДК 612.216.014.464
ДИНАМИКА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ТРАХЕАЛЬНЫХ ШУМОВ
ФОРСИРОВАННОГО ВЫДОХА В УСЛОВИЯХ ИЗОЛЯЦИИ У ИСПЫТАТЕЛЕЙ - УЧАСТНИКОВ ПРОГРАММЫ "МАРС-500"
© 2014 г. А. И. Дьяченко1, 2, В. И. Коренбаум3, 4, А. Н. Михайловская1, А. А. Осипова1, А. В. Суворов1, С. Н. Шин3, И. А. Почекутова3
1ФГБУНГНЦРФ — Институт медико-биологических проблем РАН, Москва 2 Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва 3 Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН, Владивосток 4 Дальневосточный федеральный университет, Владивосток Поступила в редакцию 14.05.2013 г.
Исследовали динамику продолжительности трахеальных шумов форсированного выдоха у группы испытателей, находившихся в условиях 520-суточной изоляции. У большинства обследованных не было выявлено значимых изменений их продолжительности в ходе изоляции. У двух испытателей отмечена значимая динамика как продолжительности шумов, так и спирометрических показателей. Рост продолжительности трахеальных шумов и снижение некоторых спирометрических показателей у одного из обследованных свидетельствует о нарушениях вентиляции обструктивного характера. Анализ динамики продолжительности трахеальных шумов форсированного выдоха в период длительной изоляции показал себя чувствительным инструментом выявления изменений вентиляционной функции легких.
Ключевые слова: форсированный выдох, трахеальные шумы, продолжительность, акустика дыхания, вентиляционная функция, бронхиальное сопротивление.
Б01: 10.7868/80131164613050056
Полеты человека в космос сопряжены с негативным влиянием различных факторов на органы и системы организма человека, в том числе и на аппарат вентиляции [1]. В связи с этим, мониторинг показателей вентиляционной функции легких космонавтов является актуальным [2]. Акустический метод анализа продолжительности трахеальных шумов форсированного выдоха (ФВ) [3], благодаря простоте и неинвазивности, может быть перспективным для решения этой задачи. Предлагаемый метод ранее показал себя чувствительным инструментом для скрининга скрытой бронхиальной обструкции [4], контроля вентиляционной функции у водолазов после погружения в воду [5] и оценки воздействия измененных газовых сред [6].
Целью настоящего исследования явилось изучение индивидуальной динамики продолжительности трахеальных шумов ФВ в условиях модельной 520-суточной изоляции.
МЕТОДИКА
Настоящее исследование является частью комплексного эксперимента, моделирующего некото-
рые факторы полета на Марс [7], в ходе которого было обследовано 6 мужчин в возрасте от 26 до 38 лет, имевших среднее физическое развитие, среднюю или выше средней физическую работоспособность, некурящих, практически здоровых, допущенных к исследованиям с длительной изоляцией в гермообъекте.
В качестве инструментов исследования динамики вентиляционной функции использовались акустический анализ трахеальных шумов ФВ и спирометрия. Предварительно испытатели были обучены работе на оборудовании и самостоятельному выполнению данных методов. Спирометрию выполняли на компьютерном комплексе "Oxycon Pro" (Jaeger, Германия), в котором используется турбинный датчик потока, калибровавшемся по объему и по потоку непосредственно перед измерением. Испытатели выполняли форсированный выдох 2—3 раза. Фиксировали и сохраняли в памяти компьютера (в соответствии с программой) пробу с наибольшими значениями скорости и объема ФВ. Полученные значения приведены к стандартным условиям (BTPS) и сопоставлены с должными ЕССУ [8]. Спирометрию осуществляли до
Ta, c 3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
I
□ Median 1С 5-95%
1
I
J_I_I_I_I_I_I_L_
Ta, c 3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
1
I
□ Median HI 5-95%
I I
J_I_I_I_I_I_I_l_
До 40-41 90-100 159 252 343 405 После
До 40-41 90-100 159 252 343 405 После
Ta, С 3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
В
□ Median Ш 5-95%
I I I i
До 40-41 90-100 159 252 343 405 После
Динамика Та: А — у обследуемого № 3 (есть статистически значимые различия между фоновыми данными и сериями измерений на 159 и 343 сутки изоляции, р < 0.01); Б — у обследуемого № 1 (есть статистически значимые различия между фоновыми данными и серией измерений на 90—100 сутки изоляции, р < 0.01); В — у обследуемого № 5 (статистически значимых различий с фоновыми данными нет ни в одной из серий).
По оси абсцисс — сутки проведения измерений. До — фоновые данные, после — 17-18-е сутки после окончания эксперимента.
проведения эксперимента (фоновые данные), на 60,90,120,180,200,240,270, 310, 350, 380, 420, 450, 480, 510-е сутки изоляции, а также на 7—8-е сутки после окончания эксперимента.
Акустическое исследование проводили по методике, описанной ранее [9], с помощью специальной аппаратуры [3]. Микрофонный датчик устанавливали на ларинго-трахеальную область справа, кпереди от грудино-ключично-сосцевид-ной мышцы. При отключенном с помощью зажима носовом дыхании, выполняли маневр ФВ. Между вдохом и выдохом дыхание задерживалось на 0.5—1 с. Регистрировали несколько правильно выполненных попыток маневра ФВ, записи кото-
рых вводились в портативный компьютер-ноутбук и запоминались в виде стандартных wav файлов. Записанные сигналы обрабатывали, согласно разработанному алгоритму [3], с вычислением продолжительности трахеальных шумов форсированного выдоха (Ta) в полосе частот 200-2000 Гц. Тра-хеальные шумы записывали до начала эксперимента (фоновые данные), в 6 сериях измерений в процессе его выполнения: 40-41, 90-100, 159, 252, 343, 405-е сутки изоляции и на 17-18-е сутки после завершения эксперимента.
Полученные численные данные обрабатывали методами математической статистики в пакете прикладных программ Statistica (StatSoft Inc.).
98
ДЬЯЧЕНКО и др.
Таблица 1. Антропометрические показатели испытателей
Обследуемый, № Возраст, лет Рост, см Масса тела, кг Окружность грудной клетки при спокойном дыхании, см
1 38 177 81 105
2 37 176 95 118
3 32 170 78 102
4 30 181 88 106
5 26 180 81 103
6 27 175 70 96
Акустические данные представлены в виде диаграмм "ящик с усами" (рисунок). Оценивали статистическую значимость различий продолжительности, измеренной до начала изоляции (фоновые данные) и во всех сериях измерений, согласно непараметрическому Ц-тесту Манна—Уитни. В качестве порога статистической значимости принято р = 0.01.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Антропометрические характеристики испытателей до начала эксперимента представлены в табл. 1.
Основные акустические данные отображены далее на рисунке. При анализе продолжительности трахеальных шумов ФВ выявлено три типа динамики этого параметра. У обследуемого № 3 (рисунок, А) наблюдали устойчивую тенденцию к увеличению Та, приведшую, на 159-е и 252-е сутки изоляции, к выходу значений акустического параметра за пределы естественной вариабельности, оцененной по фоновым данным. У обследуемого № 1 (рисунок, Б) наблюдали тенденцию укорочения-восстановления Та с характерной У-образной формой зависимости (различия между фоновыми данными и серией измерений на 90—100-е сутки изоляции статистически значимы, р < 0.01). У остальных четырех обследуемых статистически значимые, в сравнении с фоновыми данными, изменения акустического параметра в течение всех серий эксперимента и после его завершения отсутствовали. Диаграмма величины Та для одного из них (№ 5) показана на рисунке, В.
Фоновые спирометрические показатели обследованных, представленные далее в табл. 2, у всех обследуемых находились в пределах нормы. Во время изоляции на 60-е сутки у обследуемого № 5 и на 90-е сутки у обследуемых № 1 и № 3 отмечено падение объема форсированного выдоха (ОФВ1) ниже 80% от должной величины. У обследуемого № 1 при этом наблюдалось уменьшение форсированной жизненной емкости легких — ФЖЕЛ (но не жизненной емкости легких — ЖЕЛ) и отноше-
Таблица 2. Исходные спирометрические показатели испытателей (абсолютные значения и сравнение с должными ЕССУ в %%)
Параметры
Обследуемый, №
1 2 3 4 5 6
ЖЕЛ (ФЖЕЛ), л 6.56 5.13 5.63 5.2 5.82 5.37
ЖЕЛ (ФЖЕЛ), % 129 102 119 94 104 102
ОФВ1, л 5.11 3.74 3.74 4.43 5.03 4.13
ОФВ1, % 127 93 98 100 112 97
ОФВ^ФЖЕЛ, % 78 73 81 85 86 77
ПОСвыд, л/с 9.88 7.31 7.51 9.19 10.24 7.63
ПОСвЫд, % 105 78 83 92 102 78
МОС25, л/с 9.85 6.83 4.94 9.07 8.99 6.31
МОС25, % 122 85 63 106 105 76
МОС50, л/с 5.7 3.43 2.74 7.16 7.42 4.79
МОС50, % 110 66 55 128 131 88
МОС75, л/с 1.56 0.98 1.14 2.24 2.97 1.46
МОС75, % 68 43 52 86 111 58
СОС25-75, л/с 4.53 2.7 2.42 5.24 5.82 3.61
СОС25-75, % 101 60 54 107 115 73
Примечание: МОС — мгновенная объемная скорость, СОС — средняя объемная скорость. Расшифровку остальных аббревиатур см. в тексте.
ние ОФВ1/ФЖЕЛ оставалось в нормальных пределах. У обследуемых № 3 и № 5 ФЖЕЛ и ЖЕЛ существенно не изменились, а отношение ОФВ1/ФЖЕЛ снизилось до 71% и 57%, соответственно. При целенаправленном расспросе, проведенном после завершения эксперимента, выяснилось, что испытуемый № 3 периодически отмечал дыхательный дискомфорт. В последующих сериях измерений его спирометрические показатели вернулись к нормальным значениям. У других испытуемых изменений спирометрических показателей ОФВ1 и ФЖЕЛ не отмечено.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Проведенное исследование динамики параметров вентиляционной функции легких испытателей в процессе длительной изоляции при сохранении сравнительно одинаковых условий показало, что у большинства обследованных значимых изменений в ходе модельной изоляции не наблюдалось. Это не удивительно, поскольку в эксперименте отсутствовали существенные факторы космического полета (невесомость и радиация), способные ухудшить вентиляционную функцию легких. Тем не менее, у двух испытателей выявлена значимая динамика как акустического, так и спирометрических показателей. При этом изменение продолжительности трахеальных шумов ФВ у них носило разнонаправленный характер.
Значимое увеличение продолжительности тра-хеальных шумов ФВ (Та) обычно связывают с увеличением бронхиального сопротивления и механической неоднородности легких [10]. Такой тип динамики Та четко прослеживается у обследуемого № 3 (рисунок, А). У этого испытателя
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.