Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Проблема биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания и механизмов его обеспечения в нормальных условиях и при обструктивных заболеваниях легких (обзор литературы) 22
1.1. Проблемные вопросы дефиниции гомеостазиса 23
1.2. Системные представления о гомеостазисе 30
1.2.1. Проблемные вопросы представлений о гомеостазисе 30
1.2.2. Развитие системных представлений о гомеостазисе 32
1.2.3. Расширенное представление о гомеостазисе 42
1.3. Методология исследования гомеостазиса 50
1.3.1. Проблемные вопросы методологии исследования гомеостазиса 50
1.3.2. Аппарат внешнего дыхания как система, обладающая атрибутами гомеостата 60
1.3.3. Вопросы методологии исследования биомеханических свойств аппарата внешнего дыхания 62
1.3.4. Проблемные вопросы исследования аппарата внешнего дыхания 64
Резюме 70
ГЛАВА II. Материал и методы исследования 73
2.1. Методология исследования биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания 73
2.2. Дизайн исследования 78
2.2.1. Общие положения 78
2.2.2. Дизайн исследования людей 79
2.2.3. Дизайн исследования экспериментальных животных 88
2.3. Характеристика исследуемых людей 91
2.3.1. Характеристика здоровых людей 91
2.3.2. Характеристика больных бронхиальной астмой 92
2.3.3. Характеристика больных хронической обструктивной болезнью легких 95
2.3.4. Характеристика больных внебольничной пневмонией 98
2.4. Методы исследования 100
2.4.1. Оценка выраженности синдромов в баллах 100
2.4.2. Методы функционального исследования аппарата внешнего дыхания 104
2.4.3. Диагностика типов отношения к болезни и направленности личностной реакции 117
2.5. Методы респираторной терапии 122
2.5.1. Чрескожная электростимуляция диафрагмы 122
2.5.2. Ингаляции бронхолитического препарата Беродуал 123
2.6. Экспериментальный материал и методы исследования 125
2.6.1. Характеристика экспериментальных животных 125
2.6.2. Методы исследования экспериментальных животных 125
2.7. Методы статистической обработки результатов 127
Резюме 130
ГЛАВА III Состояние биомеханической системы аппарата внешнего дыхания при различных условиях его функционирования (клиническое исследование) 134
3.1. Клинико-функциональная характеристика здоровых лиц (1 гр.), больных бронхиальной астмой (2 гр) и хронической обструктивной болезнью легких (3 гр.) 134
3.1.1. Выраженность восприятия одьппки и клинических синдромов 134
3.1.2. Площадь поверхности тела и интегральные показатели биомеханики дыхания 135
3.1.3. Статическая и форсированная жизненная емкость легких 137
3.1.4. Показатели форсированного выдоха и вдоха по петле поток-объем 139
3.1.5. Эластические и неэластические свойства лёгких 141
3.1.6. Вентиляцинно-энергетические показатели 141
3.1.7. Паттерны дыхания в ортостатическом положении обследуемых лиц 143
3.1.8. Паттерны дыхания и показатели биомеханики дыхания в клиностатическом положении обследуемых лиц 145
3.1.9. Параметры состояния дыхательной мускулатуры 146
3.2. Влияние чрескожной электростимуляции диафрагмы на клинико-функциональные показатели у обследуемых лиц первой, второй и третьей групп 149
3.2.1. Респираторный эффект чрескожной электростимуляции диафрагмы 149
3.2.2. Влияние чрескожной электростимуляции диафрагмы на восприятие дыхания у здоровых лиц и восприятие одышки у больных бронхиальной астмой и хронической обструктивной болезнью легких 150
3.2.3. Влияние чрескожной электростимуляции диафрагмы на выраженность клинических синдромов 153
3.2.4. Влияния чрескожной электростимуляции диафрагмы на интегральные показатели биомеханики дыхания 154
3.2.5. Влияние чрескожной электростимуляции диафрагмы на статическую и форсированную жизненную емкость легких 156
3.2.6. Влияние чрескожной электростимуляции диафрагмы на показатели форсированного выдоха и вдоха петли поток-объем 157
3.2.7. Влияние чрескожной электростимуляции диафрагмы на эластические и неэластические свойства лёгких 159
3.2.8. Влияние чрескожной электростимуляции диафрагмы на вентиляционно-энергетические показатели 159
3.2.9. Влияние чрескожной электростимуляции диафрагмына паттерны дыхания 162
3.2.10. Непосредственное влияние сеанса чрескожной электростимуляции диафрагмы на показатели паттернов и биомеханики дыхания 162
3.2.11. Влияние чрескожной электростимуляции диафрагмы на состояние дыхательной мускулатуры 164
3.2.12. Влияние ингаляций Беродуала после сеанса чрескожной электростимуляции диафрагмы на клинико-функциональные показатели обследуемых лиц 168
3.3. Показатели биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания 171
3.3.1. Анализируемые показатели биомеханики дыхания у обследуемых первой, второй и третьей групп 171
3.3.2. Интегральные показатели биомеханики дыхания 176
3.3.3. Эластические свойства легких 179
3.3.4. Неэластические свойства легких 181
3.3.5. Внутрилегочный гистерезис 183
3.3.6. Давление, воздействующее на поверхность легких 185
3.3.7. Показатели биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания 185
Резюме 191
ГЛАВА IV Регуляция биомеханической системы аппарата внешнего дыхания(клиническое исследование) 194
4.1. Регуляция биомеханической системы аппарата внешнего дыхания при респираторной терапии 194
4.1.1. Исследование людей первой, второй и третьей групп 194
4.1.2. Восприятие дыхания, паттерны и механика дыхания при респираторной терапии 195
4.1.3. Регрессионные модели восприятия дыхания, одышки и времени задержки дыхания 201
4.1.4. Уровни сложности и организации вентиляции легких 204
4.1.5. Вентиляторные типы 205
4.1.6. Структурные модели биомеханической системы аппарата внешнего дыхания 207
4.1.7. Связи между параметрами биомеханической системы аппарата внешнего дыхания 210
4.1.8. Регрессионный анализ связи минутного объема дыхания и скорости выдоха... 212
4.2. Прогнозирование нарушения бронхиальной проходимости 216
4.2.1. Функциональная характеристика обследуемых лиц четвертой группы 216
4.2.2. Прогнозирование бронхиального сопротивления и объема форсированного выдоха за первую секунду 226
4.2.3. Прогнозирование относительных параметров кривой форсированного выдоха 236
4.2.4. Диагностические возможности математических моделей прогнозирования нарушения бронхиальной проходимости 241
4.3. Психология личностной реакции на болезнь 251
4.3.1. Методы исследование личностной реакции на болезнь 251
4.3.2. Сравнительный анализ типов отношения к болезни, клинических синдромов и вентиляционной функции легких у больных бронхиальной астмой перед началом и после окончания курса чрескожной электростимуляции диафрагмы 252
4.3.3. Личностная реакция на болезнь у больных бронхиальной астмой 257
Резюме 269
ГЛАВА V Влияние механических свойств легких на паттерны и показатели механики вентиляции при различных биологических состояниях ркспериментальное исследование) 271
5.1. Исследование экспериментальных животных 271
5.2. Паттерны и показатели механики вентиляции легких при исследовании экспериментальных животных 273
5.2.1. Паттерны вентиляции легких 275
5.2.2. Показатели механики вентиляции легких 275
5.3. Связи между паттернами и показателями механики вентиляции легких 280
5.3.1. Сложность и уровень организации вентиляции легких 280
5.3.2. Вентиляторные типы 281
5.3.3. Структурные модели связи паттернов и механики вентиляции легких 284
5.3.4. Регрессионный анализ связи минутного объема вентиляции и скорости выдоха 286
Резюме 293
ГЛАВА VI Концепция биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания (теоретическая часть) 295
6.1. Качественное моделирование легких и механизмов обеспечения биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания 295
6.1.1. Вопросы построения качественной модели легких 295
6.1.2. Гипотеза о биомеханическом буфере легких 301
6.1.3. Гипотеза о сократительно-эластическом сурфактантном комплексе легких 304
6.1.4. Гипотеза двухконтурных легких 309
6.1.5. Вопросы регуляции биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания 313
6.1.6. Устойчивость и надежность функционирования аппарата внешнего дыхания 317
6.2. Концепция биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания 319
Резюме 322
Заключение 323
Выводы 342
Практические рекомендации 345
Список литературы 347
- Вопросы методологии исследования биомеханических свойств аппарата внешнего дыхания
- Диагностика типов отношения к болезни и направленности личностной реакции
- Влияние чрескожной электростимуляции диафрагмы на восприятие дыхания у здоровых лиц и восприятие одышки у больных бронхиальной астмой и хронической обструктивной болезнью легких
- Прогнозирование бронхиального сопротивления и объема форсированного выдоха за первую секунду
Введение к работе
Актуальность проблемы. Изучение гомеостазиса является важнейшей проблемой современной науки и медицины, поскольку, по утверждению
К. Бернара (1878), принцип гомеостазиса распространяется на «все жизненные механизмы» и обуславливает существование живых организмов.
В дальнейшем В. Кенноном (1929, 1932) было разработано учение
о гомеостазисе – относительном динамическом постоянстве внутренней среды и устойчивости основных физиологических функций организма. В настоящее время гомеостазис считается компонентом системы саморегуляции функций организма в целом. Среди целостных реакций организма, определяющих его само существование, гомеостазису отводится ведущая роль в регуляторных процессах, поддерживающих постоянство параметров в организме (Анохин П.К., 1975; Судаков К.В., 1999; Ноздрачев А.Д. и соавт., 2004 и др.).
Гомеостазис целого организма определяется гомокинезисом – динамической содружественной и согласованной саморегулирующейся деятельностью специальных функциональных систем, направленных
на поддержание гомеостатических параметров (констант) организма, которые делятся на жесткие и пластичные. Жесткие константы напряженно удерживаются соответствующими функциональными системами у определенного значения. Отклонение от этого уровня приводит к необратимым нарушениям метаболизма и смерти организма. Пластичные константы могут отклоняться от определенного уровня даже на длительное время, на фоне чего осуществляется относительно нормальная жизнедеятельность организма.
Важным научным шагом в изучении гомеостазиса явилось положение
о применимости концепции гомеостазиса к сложным структурным системам, статистическая регулярность случайных процессов в которых обеспечивает устойчивость состояний системы в целом (Эшби У.Р., 1962; Романов С.П., 1989). Следовательно, можно говорить о гомеостазисе самих сложных структурных систем, участвующих в поддержании постоянства внутренней среды организма, а сами системы рассматривать в качестве гомеостатов –материальных объектов, обеспечивающих поддержание гомеостатических параметров (констант) с жесткой и пластичной регуляцией; гомеостатических (устойчивых) функций; гомеостатических (устойчивых) связей между параметрами системы (Горский, Ю.М., 1990, 1998, Тронский, И.М., 1972). Признание АВД в качестве биомеханического гомеостата позволяет сделать предположение о существовании у больных
с обструктивными заболеваниями легких и здоровых лиц биомеханического гомеостазиса АВД и провести изучение его атрибутов: гомеостатических параметров с жесткой и пластичной регуляцией; устойчивости вентиляционной функции АВД; устойчивости связей между показателями вентиляции легких.
Анализ доступной отечественной и мировой научной литературы показал, что биомеханический гомеостазис АВД не изучался, подобная постановка научной проблемы не ставилась, соответственно, не была разработана методология его исследования, что обуславливает актуальность изучения биомеханического гомеостазиса АВД и разработки методологии его изучения.
Цель исследования: изучить показатели, характеризующие устойчивость регуляции биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания у больных с обструктивными заболеваниями легких.
Задачи исследования:
-
Разработать методологию исследования устойчиво регулируемых (гомеостатических) показателей биомеханики дыхания у здоровых людей, больных бронхиальной астмой и хронической обструктивной болезнью легких.
-
Выявить гомеостатические параметры биомеханики дыхания с жесткой
и пластичной регуляцией у здоровых лиц, больных бронхиальной астмой
и хронической обструктивной болезнью легких с помощью чрескожной электростимуляции диафрагмы. -
Изучить показатели, характеризующие устойчивость регуляции вентиляционной функции аппарата внешнего дыхания у здоровых лиц, больных бронхиальной астмой, хронической обструктивной болезнью легких и в эксперименте на животных.
-
Изучить устойчивость структурных связей между параметрами вентиляции легких (паттерны дыхания) и уровнем их регуляции (стволовой
и лимбический) у здоровых лиц, больных бронхиальной астмой
и хронической обструктивной болезнью легких. -
Выявить показатели пневмотахограммы спонтанного дыхания в условиях прерывания воздушного потока на вдохе и выдохе клапаном на 0,5 сек,
с помощью которых можно оценивать состояние бронхиальной проходимости по величинам ОФВ1 (%) без его непосредственного измерения. -
Изучить влияние механических свойств легких на механику вентиляции легких при трех условиях: а) при спонтанном дыхании животных, находящихся под наркозом; б) после смерти животного с целостной торако-легочной системой; в) в изолированных легких.
-
Создать модель легких, которая объясняет сложные взаимоотношения между механическими свойствами легких и их вентиляцией, а также парадоксальные факты, выявляемые при исследовании биомеханики дыхания.
-
Сформулировать научно обоснованную концепцию биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания.
Научная новизна
В отличие от классического подхода, предусматривающего выявление гомеостатических параметров у животных в эксперименте в условиях «жизнь-смерть» при отклонении параметров от их физиологических значений, предложенная методология исследования биомеханического гомеостазиса АВД позволила выявить у здоровых лиц и больных с обструктивными заболеваниями легких гомеостатические показатели биомеханики дыхания
в условиях (жизнь-жизнь) путем сравнительного анализа значений показателей биомеханики дыхания между группами людей с высоким уровнем резерва вентиляции легких (здоровые лица) и низким уровнем резерва (больные бронхиальной астмой и хронической обструктивной болезнью легких)
на этапах: 1) поиск кандидатных гомеостатических параметров,
2) внутригрупповое и 3) межгрупповое тестировании устойчивости параметров биомеханики дыхания при чрескожной электростимуляции диафрагмы
с итоговой оценкой кандидатных гомеостатических параметров путем расчета индекса гомеостатичности показателей.
В соответствии с предложенной методологией исследования
у здоровых людей и больных с обструктивными заболеваниями легких впервые получены доказательства существования биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания в виде двух гомеостатических параметров с жесткой регуляцией (IPC – отношение емкости вдоха
к эластической тяге легких по транспульмональному давлению; Pv/Pvm – отношение значений транспульмонального давления, определенных на высоте вдоха при спокойном дыхании и максимальной вентиляции легких) и трех гомеостатических параметров с пластичной регуляцией (IA/IAm – отношение значений инспираторной активности вдоха при спокойном и форсированном дыхании; a/p – отношение фактической постоянной времени к предсказанной; Td – эластическая тяга легких по трансреспираторнодиафрагмальному давлению).
По результатам исследования животных в эксперименте впервые показано, что величины показателей биомеханики дыхания определяются
не только механическими свойствами легких, но и внелегочными факторами регуляции: площадь петли общего гистерезиса определяется целостностью торако-легочной системы; эластическая ось общего гистерезиса – регуляторным влиянием живой системы и механическими свойствами легких; удельный гистерезис – механическими свойствами легких. Динамическая (Cd) и статическая растяжимость легких (Cs) определяются синергизмом регуляторных влияний живой системы и механическими свойствами легких, а их отношение (Cd/Cs) – механическими свойствами легких.
Предложена оригинальная модель легких, которая, по сравнению
с общепринятой моделью легких Ф.К. Дондерса, во-первых, содержит существенные отличия: биомеханический буфер, двухконтурные легкие, сократительно-эластический сурфактантный комплекс легких; во-вторых, объясняет сложные взаимоотношения между механическими свойствами легких и их вентиляцией, а также парадоксальные факты, выявляемые при исследовании биомеханики дыхания (деформация плато транспульмонального давления; инверсия общего легочного гистерезиса; отрицательный эластический гистерезис и др.).
Сформулирована концепция биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания: «Живой организм способен поддерживать в нормальных условиях и при обструктивных заболеваниях легких гомеостатические параметры биомеханики дыхания с жесткой и пластичной регуляцией, гомеостатические связи между показателями механики вентиляции легких,
а также устойчивость вентиляционной функции аппарата внешнего дыхания, которая определяется механическими свойствами легких, целостностью торако-легочной системы и системой регуляции живого организма».
Теоретическое значение работы
Впервые доказанный научный факт существования гомеостатических параметров биомеханики дыхания с жесткой и пластичной регуляцией расширяет границы существующих фундаментальных научных представлений о гомеостазисе, как о постоянстве параметров, характерном только для внутренней среды организма, что обосновывает введение новой категории научного знания «биомеханический гомеостазис аппарата внешнего дыхания» – способности живого организма поддерживать в нормальных условиях и при обструктивных заболеваниях легких гомеостатические параметры биомеханики дыхания с жесткой и пластичной регуляцией, гомеостатические связи между показателями механики вентиляции легких,
а также устойчивость вентиляционной функции аппарата внешнего дыхания, которая определяется механическими свойствами легких, целостностью торако-легочной системы и системой регуляции живого организма. Принципы предложенной методологии могут быть применены к различным сложным саморегулируемым системам для выявления гомеостатических показателей.
Практическое значение работы
По результатам проведенного исследования у здоровых людей
и больных с обструктивными заболеваниями легких показано существование гомеостатических параметров биомеханики дыхания, которые
не рекомендуется использовать при оценке состояния предболезни, степени выраженности болезни, эффективности терапевтических воздействий
и лекарственных средств, поскольку они характеризуются малой изменчивостью. Их определение можно рекомендовать для оценки витального прогноза у больных с обструктивной патологией.
Предложен подход к выявлению нарушения регуляции дыхания
у больных с патологией легких при определении перехода от вероятностно-детерминированного уровня регуляции вентиляции легких к детерминированному, а также одновременному наличию признаков стеновентиляторного и изовентиляторного типов.
Показана целесообразность применения у больных БА и ХОБЛ после сеанса ЧЭСД ингаляций беродуала, поскольку сеанс ЧЭСД у больных БА
и ХОБЛ взывает снижение выраженности одышки, механизм которого не связан
с бронхолитическим эффектом и объясняется действием внелегочных механизмов, а последующие ингаляции беродуала взывают дальнейшее уменьшение выраженности одышки, механизм которого связан с бронхолитическим эффектом. Предложенная методика оценки респираторного эффекта в баллах позволяет оценить выраженность респираторного эффекта сеанса ЧЭСД и ингаляций беродуала у больных с обструктивными заболеваниями легких.
Показано, что по данным пневмотахограммы спонтанного дыхания
в условиях прерывания воздушного потока на вдохе и выдохе клапаном
на 0,5 сек можно оценивать состояние бронхиальной проходимости
по величинам ОФВ1 (%) без его непосредственного измерения, что позволяет выявлять нарушение бронхиальной проходимости у больных, которые
не могут выполнить спирометрические пробы; при мониторировании состояния бронхиальной проходимости; в программах скрининга респираторной функции. Предложенный способ диагностики нарушения бронхиальной проходимости является необременительным для больных
с патологией органов дыхания, а результаты исследования не зависят
от сотрудничества с пациентом.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
В отличии от общепринятой методологии исследования гомеостазиса
у животных на этапах «жизнь-смерть», оригинальная методология позволяет определить гомеостатические показатели у людей на этапах «жизнь-жизнь». У больных с обструктивными заболеваниями легких
и здоровых людей выявлены два гомеостатических биомеханических показателя аппарата внешнего дыхания с жесткой регуляцией и три –
с пластичной регуляцией, что доказывает существование биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания, поскольку гомеостатические параметры являются ведущим атрибутом гомеостазиса системы. -
Аппарат внешнего дыхания у больных с обструктивными заболеваниями легких и здоровых людей обладает атрибутами биомеханического гомеостазиса – гомеостатическими связями между общей работой дыхания и паттернами дыхания (минутный объем дыхания; скорость вдоха, выдоха при спонтанном дыхании, индекс инспираторной активности), которые определяются системой регуляции аппарата внешнего дыхания, механическими свойствами легких и целостностью торако-легочной системы. По параметрам пневмотахограммы спонтанного дыхания в условиях прерывания воздушного потока на вдохе и выдохе можно оценивать состояние бронхиальной проходимости
по величинам ОФВ1,% без его непосредственного измерения. -
Внутрилегочные механизмы обеспечения биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания связаны с изменениями величин неэластического и эластического сопротивления легких, которые определяются системой регуляции аппарата внешнего дыхания, механическими свойствами легких, целостностью торако-легочной системы. Оригинальная модель легких, включающая биомеханический буфер, двухконтурные легкие и сократительно-эластический сурфактантный комплекс легких, позволяет объяснить внутрилегочные механические процессы, обеспечивающие биомеханический гомеостазис аппарата внешнего дыхания, а также объяснить парадоксальные факты, которые выявляются при исследовании биомеханики дыхания (деформация плато транспульмонального давления; инверсия общего легочного гистерезиса; отрицательный эластический гистерезис и др.).
Внедрение результатов работы в практику
Получены патент РФ на изобретение № 218448 10.07.2000 «Способ определения нарушения бронхиальной проходимости» и авторское свидетельство РФ на полезную модель № 15955 от 10.04.2000
на «Устройство для оценки возбуждения дыхательного центра».
Результаты диссертационных исследований внедрены в учебный процесс кафедры пропедевтики внутренних болезней СибГМУ
и используются в лекционном курсе и на практических занятиях
со студентами врачебных (лечебный, педиатрический, стоматологический) и медико-биологического факультетов; включены в учебное пособие для студентов и врачей: Исследование функции аппарата внешнего дыхания. Основы клинической физиологии дыхания: учебное пособие; рекомендовано Учебно-методическим объединением по медицинскому
и фармацевтическому образованию вузов России в качестве учебного пособия для студентов медицинских вузов. – 2-е изд., доп. и испр. [Текст] /
Ф.Ф. Тетенев, Т.Н. Бодрова, К.Ф. Тетенев, А.И. Карзилов, А.В. Левченко, О.В. Калинина. – Томск: Изд-во «Печатная Мануфактура», 2008. – 164 с.
Метод чрескожной электростимуляции диафрагмы внедрен в клинику пропедевтики внутренних болезней ГОУ ВПО СибГМУ Росздрава.
Апробация работы
Основные положения диссертации доложены и обсуждены на VII отраслевом совещании всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы фтизиатрии и пульмонологии в Сибири» (Томск, 1994); II съезде физиологов Сибири и Дальнего Востока (Новосибирск, 1995 г.); VI Национальном конгрессе по болезням органов дыхания (Новосибирск, 1996); V Сибирском физиологическом съезде (Томск, 2005 г.); XI, XII, XIII, XIV Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика, экология, надежность, безопасность» (Томск 2005, 2006, 2007. 2008).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 70 работ, из них в журналах
из перечня ВАК – 13; патент на изобретение – 1; авторское свидетельство
на полезную модель – 1; учебно-методическое пособие – 1, имеет гриф УМО.
Структура и объем диссертации
Вопросы методологии исследования биомеханических свойств аппарата внешнего дыхания
Компенсаторно-приспособительные реакции являются составной частью резервных и защитных сил организма, обеспечивающих надежность живых систем, то есть способность выполнять определенные функции в течение некоторого времени. Компенсаторные механизмы мобилизуются при попадании организма в неадекватные условия и проявляются компенсаторными реакциями — первичными адаптивными сдвигами, направленными на устранение или ослабление нарушенной структуры или функций живых систем и постепенно затухают в ходе развития адаптационного (приспособительного) процесса [14, 84, 101, 159, 167, 171, 259, 261].
По мнению А.Д. Ноздрачева с соавт. (2004) абсолютным условием саморегуляторных механизмов организма является наличие факторов, определяющих направленность действия функциональной системы: достигаемый эффект или константа жизненно необходимы для организма; цикличность, фазовость процесса саморегуляции в функциональной системе; поступление информации о конечном приспособительном эффекте в центральные регулирующие аппараты организма; различный характер типов саморегуляции; формирование защитно-приспособительных реакций в случаях экстремального воздействия на организм [167].
Кроме того, кибернетика рассматривает живые системы в качестве сложных вероятностных систем, поведение которых не имеет строго детерминированного результата действия и не может быть предсказано точно. Это позволяет механизмам регуляции живого организма, в целом и гомеокинезиса в частности, осуществлять поиск оптимального и наиболее устойчивого состояния живой системы [11, 74, 238, 290].
При анализе функционирования сложных саморегулирующихся систем целого организма человека выделяют следующие уровни организации функциональных систем: метаболический, гомеостатический, поведенческий, психический и социальный. На метаболическом уровне достигается завершение этапов химических реакций в тканях организма.
Гомеостатический уровень обеспечивает поддержание важнейших показателей внутренней среды. Поведенческий уровень обеспечивает достижение человеком биологически важных результатов, удовлетворяющих его ведущие потребности. Психический уровень деятельности позволяет человеку отражать его различные эмоциональные состояния и свойства предметов окружающего мира с помощью языковых символов и процессов мышления. Социальный уровень определяет достижение человеку социально значимых результатов в его общественной деятельности [172, 234].
Ю.В. Наточин (2002) выделяет следующие уровни функциональной организации в организме: специализированная клетка; функциональная единица; орган; функциональная система [166].
В саморегуляции организма выделяют три уровня. Первый, или низший уровень, включает поддержание постоянства гомеостатических параметров. Второй, средний уровень, — обеспечение приспособительных реакций в ответ на изменение внутренней среды организма. Третий, высший уровень, -изменение вегетативных функций и поведения организма в ответ на влияние внешней среды [34].
Последующим шагом в изучении гомеостазиса явилось положение применимости концепции гомеостазиса к сложным структурным системам, статистическая регулярность случайных процессов в которых обеспечивает устойчивость состояний системы в целом [65, 199, 290].
Следовательно, можно предположить существование гомеостазиса самих сложных структурных систем, поддерживающих постоянство внутренней среды организма. Исходя из этого предположения, автором (Карзилов А.И., 2007) была сформулирована концепция биомеханического гомеостазиса АВД (БМГ АВД) — динамического обеспечения устойчивости параметров биомеханики дыхания АВД в условиях нормального его функционирования и при бронхообструктивной патологии [112]. Предложенная концепция БМГ АВД расширяет классическое фундаментальное представление о гомеостазисе, изложенное в трудах К. Бернара (1878) и В. Кеннона (1929, 1932), как ученрія об относительном динамическом постоянстве внутренней среды и устойчивости основных физиологических функций организма [315, 327, 328].
В связи с этим, необходимо рассмотреть вопрос о возможности и границах более широкого представления о гомеостазисе для решения вопроса о допустимости предложенной концепции БМГ АВД.
История создания и развития учения о гомеостазисе связана с расширенным представлением о нем, а также с переносом принципов его обеспечения на социально-экономические механизмы управления государством. Так, в концепции постоянства внутренней среды, изложенной К. Бернаром (1878), к основным параметрам обеспечения ее постоянства, были отнесены вода, кислород, температуру и питательные вещества [315].
В. Кеннон (1929, 1932) расширил представление К. Бернара (1878) об основных условиях, которые поддерживаются во внутренней среде организма, и предложил свою классификацию параметров, постоянство которых поддерживается в «жидкой матрице» (fluid matrix) живого организма. К ним он отнес материалы, обеспечивающие клеточные потребности, а также окружающие факторы, влияющие на клеточную активность [315, 327].
В последующем, классификация В. Кеннона (1929, 1932) была расширена П.Д. Горизонтовым (1981) за счет включения в нее механизмов, обеспечивающих структурное и функциональное единство организма: наследственность, регенерация и репарация, иммунобиологическая реактивность [74].
Диагностика типов отношения к болезни и направленности личностной реакции
Диагностика типов отношения к болезни проводилась при помощи личностного опросника Бехтеревского института (ЛОБИ), разработанного на принципах концепции «психологии отношений» для применения у больных хроническими соматическими заболеваниями [109]. Данный опросник позволяет диагностировать сложившийся под влиянием болезни паттерн отношений к самой болезни, к ее лечению, врачам и медперсоналу, родным и близким, окружающим, работе (учебе), одиночеству и будущему, а также к своим витальным функциям (самочувствие, настроение, сон, аппетит) в котором обобщаются основные психологические категории, входящие в понятие «внутренняя картина болезни» [140, 146, 149,160, 223, 245].
Пациент получал брошюру с текстом опросника, включающего 12 разделов с вопросами и регистрационный лист, в котором он помечал выбранные варианты ответов согласно правилам, которые ему сообщали перед обследованием. Время заполнения регистрационного листа было не ограничено, но не разрешалось ни с кем консультироваться по выбору вариантов ответа. Затем регистрационный лист подвергался раскодировке с последующим выделением типов отношения к болезни у обследуемого [109,145].
Согласно классификации А.Е. Личко и Н.Я. Иванова (1980) [145] у больных с хроническими соматическими заболеваниями выделяют типы отношения к болезни, связанные с незначительной социальной дезадаптацией больного в связи с имеющимся заболеванием, а также дезадаптивные типы реагирования интрапсихической и интерпсихической направленности.
К типам реагирования на болезнь, связанных с незначительной социальной дезадаптацией больного в связи с имеющимся заболеванием, относятся гармонический (Г), эргопатический (Р) и анозогнозический (3).
К дезадаптивным типам реагирования интрапсихической направленности относятся тревожный (Т), ипохондрический (И), неврастенический (Н), меланхолический (М) и апатический (А).
К дезадаптивным типам реагирования интерпсихической направленности — сенситивный (С), эгоцентрический (Я), паранойяльный (П) и дисфорический (Д). Мерой того, насколько болезнь отразилась на системе личностных отношений, является средняя суммы баллов по всем типам, кроме гармоничного.
Характеристика типов отношения к болезни Характеристика типов отношения к болезни при помощи теста ЛОБИ приводится в соответствии с их описанием, данным А.Е. Личко и Н.Я. Иванова, 1980 [109, 145]. 1. Гармоничный (Г). Трезвая оценка своего состояния без склонности преувеличивать его тяжесть и без оснований видеть все в мрачном свете, но и без недооценки тяжести болезни. Стремление во всем активно содействовать успеху лечения. Нежелание обременять других тяготами ухода за собой. В случае неблагоприятного прогноза в смысле инвалидизации — переключение интересов на те области жизни, которые останутся доступными больному. При неблагоприятном прогнозе quo ad vitam сосредоточение внимания, забот, интересов на судьбе близких, своего дела. 2. Тревожный (Т). Непрерывное беспокойство и мнительность в отношении неблагоприятного течения болезни, возможных осложнений, неэффективности и даже опасности лечения. Поиск новых способов лечения, жажда дополнительной информации о болезни, вероятных осложнениях, методах лечения, непрерывный поиск «авторитетов». В отличие от ипохондрии более интересуют объективные данные о болезни (результат анализов, заключения специалистов), чем собственные ощущения. Поэтому предпочитают больше слушать высказывания других, чем без конца предъявлять свои жалобы. Настроение — прежде всего тревожное, угнетенность — вследствие этой тревоги. 3. Ипохондрический (И). Сосредоточение на субъективных болезненных и иных неприятных ощущениях. Стремление постоянно рассказывать о них окружающим. На их основе преувеличение действительных и выискивание несуществующих болезней и страданий. Преувеличение побочного действия лекарств. Сочетание желания лечиться и неверия в успех, требований тщательного обследования и боязни вреда и болезненности процедур. А. Меланхолический (М). Удрученность болезнью, неверие в выздоровление, в возможное улучшение, в эффект лечения. Активные депрессивные высказывания вплоть до суицидных мыслей. Пессимистический взгляд на все вокруг. Неверие в успех лечения даже при благоприятных объективных данных. 5. Апатический (А). Полное безразличие к своей судьбе, к исходу болезни, к результатам лечения. Пассивное подчинение процедурам и лечению при настойчивом побуждении со стороны. Утрата интереса ко всему, что ранее волновало. 6. Неврастенический (Н). Поведение по типу «раздражительной слабости». Вспышки раздражения, особенно при болях, при неприятных ощущениях, при неудачах лечения, неблагоприятных данных обследования. Раздражение нередко изливается на первого попавшегося и завершается нередко раскаянием и слезами. Непереносимость болевых ощущений. Нетерпеливость. Неспособность ждать облегчения. В последующем -раскаяние за беспокойство и несдержанность. 7. Обсессивно-фобический (О). Тревожная мнительность прежде всего касается опасений не реальных, а маловероятных осложнений болезни, неудач лечения, а также возможных (но малообоснованных) неудач в жизни, работе, семейной ситуации в связи с болезнью. Воображаемые опасности волнуют более чем реальные. Защитой от тревоги становятся приметы и ритуалы. 8. Сенситивный (С). Чрезмерная озабоченность о возможном неблагоприятном впечатлении, которое могут произвести на окружающих сведения о своей болезни. Опасения, что окружающие станут избегать, считать неполноценным, пренебрежительно или с опаской относиться, распускать сплетни или неблагоприятные сведения о причине и природе болезни. Боязнь стать обузой для близких из-за болезни и неблагожелательного отношения с их стороны в связи с этим.
Влияние чрескожной электростимуляции диафрагмы на восприятие дыхания у здоровых лиц и восприятие одышки у больных бронхиальной астмой и хронической обструктивной болезнью легких
Ингаляции Беродуала в начале и в конце курса ЧЭСД, вызывали значимое изменение функциональных показателей. Так, наблюдалось значимое увеличение ОФВ! - в начале курса ЧЭСД (р 0,001) и в его конце (/? 0,001), снижение Raw - (р 0,00\) и (р 0,00\),. Изменение интегральных показателей характеризовалась значимым увеличением их в начале курса ЧЭСД и в его конце: ПО - (р 0,01) и (р 0,01), С0С25_75 (р 0,01) и (р 0,00\), ПВ (р 0,05) и (р 0,01), SGoon (р 0,001) и (р 0,001). Пвыд значимо увеличивался (р 0,05) только в конце курса ЧЭСД, а Пвд — только в начале курса (р 0,05). Беродуал не оказывал влияния на показатель т, ни в начале курса ЧЭСД, ни в конце. Полученные данные свидетельствуют, что ингаляции Беродуала после сеанса ЧЭСД вызывают развитие бронхолитического эффекта, что позволяет применять ингаляции Беродуала после сеанса ЧЭСД у больных БА и ХОБЛ.
Таким образом, разовое применение ЧЭСД вызывает развитие респираторного эффекта, проявляющегося улучшением восприятия дыхания у здоровых людей, а у больных БА и ХОБЛ — уменьшением выраженности одышки. Было установлено, что механизм респираторного эффекта ЧЭСД у здоровых лиц и больных БА и ХОБЛ не связан с развитием бронхолитического эффекта, поскольку не наблюдалось уменьшения общей работы дыхания At, затраченной дыхательной мускулатурой на преодоление внутрилегочного сопротивления и увеличения значения показателя ОФВ і, указывающего на улучшение бронхиальной проходимости. Последующие, после сеанса ЧЭСД, ингаляции Беродуала, за счет развития бронхолитического эффекта, приводят к дальнейшему улучшению восприятия дыхания у здоровых лиц, а у больных БА и ХОБЛ -к уменьшению выраженности одышки.
Данные проведенного исследования подтвердили литературные сведения, что ЧЭСД является методом физиологического электромеханического воздействия на АВД [111, 115, 143, 154, 287, 424, 426, 440]. Поиск показателей биомеханического гомеостазиса АВД проводили в соответствии с методологией, изложенной в Главе II (2.1). В 1-й группе (здоровые лица) анализировали показатели биомеханики дыхания, полученные до и после сеанса ЧЭСД (два исследования). Во 2 гр. (больные БА) и 3 гр. (больные ХОБЛ) анализировали показатели биомеханики дыхания, полученные в начале и в конце курса — до и после сеанса ЧЭСД (всего по четыре исследования в каждой группе).
Показатели биомеханики дыхания АВД выделялись с учетом принципа оптимальности биомеханических систем и связи механизмов гомеостазиса с принципом оптимальности [174, 197, 208], которые можно связать с эффективностью и экономичностью функционирования АВД. Показатели были разделены на 5 когорт, характеризующие общепринятые и оригинальные интегральные показатели биомеханики дыхания, эластические и неэластические свойства легких и грудной клетки, внутрилегочный гистерезис, давление, воздействующее на поверхность легких [47, 82, 165, 201, 239, 251, 455, 479, 483].
Применение оригинальных показателей оценки биомеханики дыхания обусловлено тем, что общепринятые показатели не позволяют всесторонне и полноценно дать математическое описание функционирования АВД и существует потребность в дополнительных показателях и методических подходах, позволяющих провести более глубокий анализ биомеханических процессов в АВД [50, 241, 244].
Из общепринятых интегральных показателей биомеханики дыхания проводилась оценка жизненной емкости легких ЖЕЛ, л; емкости вдоха ЕВ, л; объема форсированного выдоха за первую секунду ОФВь л; бронхиального сопротивления (Raw), кПа-л-1-с; постоянной времени фактической, рассчитанной по кривой ФЖЕЛ (та), с, должной (Tp=Cs-Raw), с и их безразмерного, б/р отношения (та/тр), б/р.
Также оценивались оригинальные интегральные показатели биомеханики дыхания: показатель объема ПО, л, вентиляции легких ПВ, л-мин-1, энергозатрат дыхательной мускулатуры по преодолению внутригрудного сопротивления ЭП, кгм-мин-1, эффективности вентиляции легких ПЭВ, кгм-л- , напряжения работы дыхательной мускулатуры IPT, кгм-л- , развиваемой силы дыхательной мускулатуры грудной клетки IPFT и диафрагмы IPFD, кПа.
Эластические свойства оценивали по работе, затрачиваемой дыхательными мышцами на преодоление эластического сопротивления легких в одном дыхательном цикле на вдохе на уровне МОД (Аес) и МВЛ (Аест), кгм; статической растяжимости легких (Cs), л-кПа-1 на уровне дыхательного объема во время прерывания воздушного потока при медленном вдохе, динамической растяжимости легких на уровне МОД (Cd) и МВЛ (Cdm), л-кПа-1; коэффициенту ретракции (Кг), кПа-л--1; оригинальному интегральному показателю растяжимости легких IPC, л-кПа-1; безразмерным отношениям Aec/Aecm, Cd/Cs, Cd/Cdm, Cs/IPC, Cd/IPC.
Неэластические свойства оценивали по МОД (V) и МВЛ (Vm), л-мин-1; показателям на уровне МОД - общей (At), кгм-мин-1 и удельной работе дыхания (Ар), кгм-л", индексу инспираторной активности (IA), б/р, оригинальному индексу напряжения дыхательной мускулатуры IT, кгм-л-1; этим же показателям на уровне МВЛ - Atm, Apm, IAm, ITm; безразмерным отношениям - V/Vm, At/Atm, Ap/Apm, ІАЛАт, IT/ITm.
Прогнозирование бронхиального сопротивления и объема форсированного выдоха за первую секунду
Максимальные значения параметров теста составили для ОФВі/ФЖЕЛ% - Se - 97,2%, Sp - 97,6%, Рр - 93,3%, Рп - 94,4% (табл. 56), для ОФВі% - Se - 93,9%, Sp - 93,3%, Рр - 82,4%, Рп - 90,9% (табл. 57).
Полученные данные свидетельствуют о высоких значениях операционных характеристик регрессионных моделей, в пределах выделенных VI степеней, однако необходимо учитывать, что Рр и Рп зависят от преваленса нарушения бронхиальной проходимости.
Интервал прогнозируемых значений в - пределах ± 50% dS от точки разделения для І-ІП степени соответствовал разнице в 8% для показателя ОФВі/ФЖЕЛ% и ОФВ]%; интервал от IV до VI степени - разнице в 28% для показателя ОФВі/ФЖЕЛ% и 25%, - ОФВі%. Это указывает на различную диагностическую ценность диапазонов значений прогнозируемых параметров и свидетельствует о преимуществе ранжирования их по интервалам dS при оценке результатов применения диагностического теста. Выделение точки разделения теста путем расчета минимального значения dS можно рекомендовать при определении операционных характеристик диагностических тестов.
Параметры правдоподобия1 теста менялись в широком диапазоне14. В точках разделения значений ОФВ]/ФЖЕЛ% и ОФВі% Lp и Ln соответствовали низкой вероятности определения нарушения бронхиальной проходимости - 3,8 и 3,0 (Lp); 0,25 и 0,29 (Ln). Высший уровень «почти окончательное решение» достигался при 54% ОФВ]/ФЖЕЛ% для положительного результата теста (Lp — 16,3), при 82% — отрицательного результата (Ln - 0,07). При значениях ОФВ]%, равных 74-75% отмечался уровень «умеренные основания для диагностического решения» для положительного результата теста (Lp - 6,4), при 97-98%) — отрицательного результата (Ln - 0,14). Для обоих прогнозируемых параметров ОФВ]/ФЖЕЛ% и ОФВі% значимость отрицательного результата возрастает при повышении уровня Se от III степени к I, а положительного результата — от IV степени к VI. Диапазон значений De% по всем VI степеням для ОФВ]/ФЖЕЛ% составил 66,7-80,8%, ОФВі % - 65,4-75,6%. Полученные данные свидетельствуют о достаточно хороших диагностических возможностях моделей прогнозирования нарушения бронхиальной проходимости по ОФВ]/ФЖЕЛ% и ОФВ]%.
Преимущества предлагаемого метода: одновременное прогнозирование показателей ОФВі/ФЖЕЛ% и ОФВ}%; не требуется сотрудничество с обследуемым при минимальной функциональной нагрузке на него; непродолжительность исследования; может применяться в клинических условиях у больных, страдающих пневмонией, бронхиальной астмой, ХОБЛ которые не могут выполнить спирометрические диагностические пробы, а также у тяжелобольных находящихся в клиностатическом положении; возможность продолжительного мониторирования состояния бронхиальной проходимости у больных в отделениях интенсивной терапии.
Данная технология может быть использована в специализированных респираторах предназначенных для лиц, находящихся в экстремальных и чрезвычайных ситуациях, связанных с присутствием бронхоконстрикорных веществ в окружающей среде.
Поскольку проведенное исследование не является популяционным (высокий преваленс нарушения бронхиальной проходимости, недостаточное число обследуемых), необходимо в дальнейшем при скрининге респираторной функции изучить диагностическую ценность прогнозирования показателей ОФВі/ФЖЕЛ%, ОФВі% по параметрам пневмотахограммы и антропометрии.
При этом будет полезным проведение ранжирования прогнозируемых значений по диапазонам ± 25% dS и ± 50% dS от точки разделения, поскольку позволит уменьшить долю неэффективных затрат на верификацию диагноза в случаях с ложноположительными результатами — за счет введения точки разделения экономической эффективности верификации диагноза, которую следует обосновать экономическими расчетами15.
Таким образом, по данным регрессионного анализа показателей ОФВ! и Raw у лиц, имеющих разные варианты нарушения вентиляции легких, было найдено, что ОФВ] хорошо прогнозируются моделью, включающей параметры пневмотахограммы и антропометрии, которых, однако, недостаточно для высокого уровня прогнозирования Raw, который был нелинейно связан с ОФВ!. Это указывает на неодинаковую значимость Raw и ОФВі в оценке бронхиальной проходимости и на существенную зависимость ОФВ! от антропометрических параметров и регуляторных влияний ЦНС.
Результаты прогнозирования нарушения бронхиальной проходимости по ОФВі% и ОФВі/ФЖЕЛ% показали, что регрессионные модели, построенные по данным роста, возраста, пола и пневмотахограммы вдоха и выдоха во время прерывания воздушного потока, полноценно отражали изменчивость прогнозируемых переменных (скорректированный R-квадрат) ОФВ!/ФЖЕЛ% - 97,4 %, ОФВі% - 93,5% (р=0,000), а операционные характеристики теста указывали на хорошие диагностические возможности моделей. На данный метод диагностики был получен патент.
Были получены математические модели позволяющие по антропометрическим данным прогнозировать ОФВі/ФЖЕЛ%, ОФВ]%, а так же критический возраст функционального проявления (В7о%) и прогрессирования (В80%) ХОБЛ, что, вероятно, позволит применять их в качестве разделяющего фактора в скрининге респираторной функции.
