Карзилов александр Иванович регуляторное обеспечение устойчивости биомеханики дыхания при обструктивных заболеваниях легких
|
|
Скачать 0.74 Mb.
|
|
На правах рукописи КАРЗИЛОВ Александр Иванович РЕГУЛЯТОРНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ БИОМЕХАНИКИ ДЫХАНИЯ ПРИ ОБСТРУКТИВНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ ЛЕГКИХ 14.00.43 – пульмонология Автореферат на соискание ученой степени доктора медицинских наук Барнаул – 2009 Работа выполнена в ГОУ ВПО «Сибирский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию» Научный консультант: Доктор медицинских наук, профессор Тетенев Федор Федорович ^ Академик РАМН, доктор медицинских наук, профессор Сидорова Лидия Дмитриевна Доктор медицинских наук, профессор ^ Доктор медицинских наук, профессор Черногорюк Георгий Эдинович Ведущая организация: ГУ Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания СО РАМН Защита состоится «___» ____________ 2009 г. в ___ часов на заседании диссертационного совета Д 208.002.02 при ГОУ ВПО «Алтайский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию» (656038, Россия, г. Барнаул, пр. Ленина, 40). С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Алтайский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию». Автореферат разослан «___» ____________2009 г. Учёный секретарь диссертационного совета, доктор медицинских наук, профессор Цеймах Е.А. ^ 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. ^ изучить показатели, характеризующие устойчивость регуляции биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания у больных с обструктивными заболеваниями легких. ^
^ 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; τa/τp – 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:
^ 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. ^ 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. ^ Диссертация изложена на 392 страницах машинописного текста; состоит из введения, 6 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы. Библиографический указатель содержит 292 отечественных и 192 иностранных источников. Иллюстративный материал представлен 71 таблицами и 34 рисунками. Работа выполнена на кафедре пропедевтики внутренних болезней (зав. каф. – д-р мед. наук, профессор Ф.Ф. Тетенев) ГОУ ВПО СибГМУ Росздрава (ректор – д-р мед. наук, профессор, академик РАМН, Заслуженный деятель науки РФ В.В.Новицкий). ^ Поскольку гомеостазис определяется как тип динамического равновесия, характерный для сложных саморегулирующихся систем, направленный на поддержание существенно важных для сохранения системы параметров в допустимых пределах, то целью его исследования является изучение его атрибутов – гомеостатических параметров (жесткие и пластичные константы); гомеостатических (устойчивых) функций; гомеостатических (устойчивых) связей между параметрами системы, а также гомеокинезиса – совокупности механизмов, направленных на их обеспечение в сложной, саморегулирующейся системе – структуре с антагонистической регуляцией, состоящей из совокупности элементов, находящихся в оптимальных отношениях и связях между собой и образующих определенную целостность, единство. В качестве такой системы можно рассматривать АВД, имеющий различные механизмы, обеспечивающие его стабильное биомеханическое функционирование. ^ . Жесткие константы напряженно удерживаются соответствующими функциональными системами у определенного значения, а пластичные могут отклоняться от определенного уровня на длительное время. С позиций описательной статистики, пластичные константы можно охарактеризовать в качестве переменных, занимающих промежуточное положение между негомеостатическими параметрами, имеющими слабую устойчивость центральных тенденций, и жесткими константами, имеющими сильную устойчивость центральных тенденций. Жесткие константы можно выявить по отсутствию значимых различий между значениями параметров выборок, а пластичные – нет, поскольку разброс их значений может находиться в пределах варьирования значений независимых переменных, не являющихся гомеостатическими константами. Однако отсутствие значимых различий между выборками может быть обусловлено их однородностью, а не гомеокинезисом. Следовательно, необходимо провести исследование в условиях, позволяющих «обнажить» и затем выделить гомеостатические параметры. Оптимальным решением данной проблемы является:
При проведении клинического исследования отсутствие значимых различий значений параметров сравниваемых выборок объяснялось гомеокинезисом, а не однородностью выборок, при выполнении следующих условий:
^ . При анализе сложных саморегулирующихся систем живого организма можно выделить следующие факторы, оказывающие значимое влияние на функционирование системы (Судаков К.В., 1999), которые можно изучить применительно к АВД: регуляторный, структурный, поведенческий. 1. ^ являются компонентом системы саморегуляции функций организма в целом, а в основе функционирования живых биомеханических систем лежит энергетический критерий оптимальности, реализуемый через оптимальные процессы регуляции и взаимодействия структурных компонентов системы. Роль фактора регуляции можно оценить путем проведения сравнительного анализа и нахождения связей:
2. Роль структурного фактора в функционировании АВД можно оценить путем сравнения параметров АВД с сохраненной естественной структурой и затем – с измененной структурой. При этом обе системы должны быть неживыми – для исключения влияния фактора регуляции живого организма. Исследование регуляторного и структурного компонентов АВД должно проводиться на животных в три этапа сравнительного анализа. Первый этап анализа – определение роли фактора оптимальной регуляции АВД путем сравнения живой системы с естественной вентиляцией легких с неживой системой с сохраненной анатомической структурой и искусственной вентиляцией легких. Второй этап анализа – оценка фактора оптимального взаимодействия анатомических структурных компонентов АВД путем сравнения неживых систем с сохраненной оптимальной анатомической структурой и не сохраненной в условиях искусственной вентиляцией легких. Третий этап анализа – оценка влияния оптимального взаимодействия регуляторного и структурного компонентов АВД – сравнение живой системы с естественной вентиляцией легких и неживой системы с неоптимальной анатомической структурой в условиях искусственной вентиляцией легких. 3. ^ являются одним из механизмов поддержания гомеостазиса у людей и животных, способствующих достижению оптимального функционирования организма и его систем (Анохин П.К., 1975; Судаков К.В., 1999; Ноздрачев А.Д. и соавт., 2004). Поэтому, изучение гомеостатических поведенческих реакций было проведено при помощи психологических методов изучения личностной реакции у больных хроническими соматическими заболеваниями (тесты ЛОБИ, Айзенка), с последующим рассмотрением оригинальной гипотезы о роли поведенческих гомеостатических реакций в поддержании биомеханического гомеостазиса АВД с позиций теории функциональных систем академика Анохина П.К., 1975. ^ . Статистический сравнительный анализ изучаемых параметров проводился методами непараметрического дисперсионного анализа. Это позволило стандартизировать исследование за счет применения одних и тех же методов расчета; избежать проблемы множественного сравнения данных; исключить ошибки, возникающие при параметрическом сравнительном анализе, связанные с недооценкой закона распределения значений переменных и однородности дисперсий. ^ КЛИНИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ 158 человек обоего пола: здоровые лица (35 чел., 28 муж., 7 жен., 18-41 года), больные БА (60 чел., 28 муж., 32 жен., 18-70 лет), ХОБЛ (45 чел., ^ Все исследуемые лица были разделены на 4 группы для: А) Изучения биомеханического гомеостазиса АВД (n=80): 1 гр. – здоровые лица (20 муж., средний возраст 20,2 года); 2 гр. – больные БА (30 чел., из них 18 муж., 12 жен., средний возраст 43,7 года); 3 гр. – больные ХОБЛ (30 человек, из них 22 мужчины, 8 женщин, средний возраст 50,9 года); Б). Математического прогнозирования нарушения бронхиальной проходимости (n=78, 40 муж., 38 жен., средний возраст 15-64 лет): 4 гр. – смешанная, включающая здоровых лиц (n=15); больных БА (n=30); больных ХОБЛ (n=15); больных пневмонией (n=18). |
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Похожие:
База данных защищена авторским правом ©MedZnate 2000-2016
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям