научная статья по теме ДИНАМИКА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ТРАХЕАЛЬНЫХ ШУМОВ ФОРСИРОВАННОГО ВЫДОХА В УСЛОВИЯХ ИЗОЛЯЦИИ У ИСПЫТАТЕЛЕЙ – УЧАСТНИКОВ ПРОГРАММЫ “МАРС-500” Биология

Текст научной статьи на тему «ДИНАМИКА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ТРАХЕАЛЬНЫХ ШУМОВ ФОРСИРОВАННОГО ВЫДОХА В УСЛОВИЯХ ИЗОЛЯЦИИ У ИСПЫТАТЕЛЕЙ – УЧАСТНИКОВ ПРОГРАММЫ “МАРС-500”»

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.

Показать целиком