Во 2-й гр. выраженность одышки составила 41,4±4,1 балла, астенического синдрома 9,3±0,4 балла, бронхитического синдрома 9,5±0,3 балла, динамического бронхообструктивного синдрома 18,1±2,2 баллов.

В 3-й гр. проявление восприятия одышки достигало 54,8±3,0 баллов, астенического синдрома 9,0±0,4 баллов, бронхитического синдрома 11,4±0,2 балла, динамического бронхообструктивного синдрома не было. Значения восприятия одышки и выраженности бронхитического синдрома, по результатам теста множественных сравнений рангов, значимо (p<0,05) различались между 2-й и 3-й группами.

Показатели биомеханики дыхания свидетельствовали о наличии у обследуемых 2-й и 3-й гр. изменений вентиляционной функции АВД, характерных для бронхообструктивных нарушений (Шик Л.Л., Канаев Н.Н., 1980; Зябрев Ю.П. и соавт., 1980, Тетенев Ф.Ф., 1981 др.). При этом значения S_т не имели значимых различий у лиц 1, 2, 3-й гр. (табл.1). Следовательно, предположением о росто-весовых различиях, как причине различного уровня функционирования АВД в исследуемых группах можно пренебречь.

Интегральные показатели ПО, СОС_25-75, Пвыд, Пвд, ПВ, ЭП, IPFT, SGоол, ф обследуемых 2-й и 3 гр. значимо отличались от таковых у лиц 1-й гр., а значения ПЭВ, IPFD и IPC - нет (табл.1). Интегральные показатели позволили дать обобщенную характеристику функционального состояния биомеханики дыхания у больных с БОС: во 2-й и 3 гр., по сравнению с 1-й гр., низкие значения ПО свидетельствовали об изменении легочных объемов и емкостей; СОС_25-75, Пвыд, Пвд, SGоол, ф - о нарушении бронхиальной проходимости в фазу выдоха и вдоха; ПВ - о нарушении вентиляционной функции легких; ЭП и IPT - о снижении способности дыхательной мускулатуры по преодолению повышенного внутригрудного сопротивления.

В соответствии с предложенной методологией исследования биомеханического гомеостазиса АВД, обследуемые 1, 2, 3-й гр. имели различающиеся уровни резерва вентиляционной функции АВД: высокий - в группе здоровых лиц (1 гр.) и низкий - в группах больных БА и ХОБЛ (2 гр., 3 гр.).

Таблица 1. Площадь поверхности тела и интегральные показатели биомеханики дыхания в группе здоровых лиц (1-я гр.), больных БА (2-я гр.) и ХОБЛ (3-я гр.), Х ± m

Примечание. Х - средняя арифметическая, m - ошибка средней.

Уровень значимости (p) теста множественных сравнений рангов <0,05 при сравнении с группой: ² - 2-й, ³ - 3-й.

Показатели биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего дыхания. На первом этапе признаками-кандидатами в гомеостатические величины были отнесены следующие параметры: ПЭВ (p=0,06), ф_a/ф_p (p=0,07), Aec (p=0,06), Cd/Cs (p=0, 20), IPC (p=0,62), V (p=0,07), IA (p=0,08), Apm (p=0,14), ITm (p=0,39), IA/IAm (p=0,96), IT/ITm (p=0,14), Ht (p=0,11), L (p=0,07), Pvm (p=0,32), Pv/Pvm (p=0,35), Td (p=0,18), Ttp/Td (p=0,72).

В табл.2 приводятся результаты второго этапа исследования, представленные внутригрупповым анализом показателей-кандидатов в гомеостатические величины, включающих результаты обследований: для 1 гр. - до и после сеанса ЧЭСД однократно; для 2 гр. и 3 гр. - четырех обследований - до и после сеанса ЧЭСД в начале и в конце курса ЧЭСД. Кроме этого приводятся результаты третьего этапа исследования, представленные межгрупповым анализом показателей 1-й, 2-й и 3-й групп. Каждая анализируемая группа включала объединенные результаты повторных внутригрупповых измерений. Кроме того, для всех параметров приводится тип и балл индекса гомеостатичности показателя, позволяющий однозначно классифицировать каждый параметр по диапазону: "гомеостатическая величина" - "негомеостатическая величина".

Результаты внутригруппового сравнительного анализа показали, что значимые различия теста Фридмана наблюдались у следующих показателей: в 1 гр. - V (p=0,025), Ttp/Td (p=0,025), во 2 гр. - IA (p=0,018), в 3гр. - не было. Во 2 гр. значимое различие дисперсий отмечалось только у показателя L.

Это соответственным образом отразилось на обобщенном уровне значимости тестов Фридмана и Брауна-Форсайта. При межгрупповом сравнительном анализе не имели значимых различий по тесту Крускала-Уоллиса - ф_a/ф_p (p=0,15), IPC (p=0, 19), V (p=0,40), IA/IAm (p=0,51), Pv/Pvm (p=0,58), Td (p=0,09), Ttp/Td (p=0,10). Все они, кроме IA/IAm и Td, не имели также значимых различий дисперсий по тесту Брауна-Форсайта.

В результате классифицирования (табл.2) показателей-кандидатов в гомеостатические величины по диапазону: "гомеостатическая величина" - "негомеостатическая величина" были получены следующие результаты. Индекс гомеостатичности показателя в 10 баллов наблюдался у IPC (тип ААА) и Pv/Pvm (тип AAA), что характеризовало их как устойчивые гомеостатические показатели с жесткой регуляцией разброса значений показателя; 9 баллов - у ф_a/ф_p (тип ВАА), IA/IAm (тип ААВ) и Td (тип ААВ), что характеризовало их как устойчивые гомеостатические показатели с пластичной регуляцией разброса значений показателя; 8 баллов - ПЭВ, Aec, Cd/Cst, V, Apm, ITm, Ttp/Td; 7 баллов - IT/ITm, Pvm; 6 баллов - ф_a/ф_p; 6 баллов - IA, Ht; 5 баллов - L, что характеризовало их как квазиустойчивые гомеостатические показатели.

Таким образом, в результате проведенного трехэтапного сравнительного анализа из 67 показателей функционирования АВД, было выделено 17 показателей-кандидатов в гомеостатические величины, из которых в итоге 5 показателей определены как гомеостатические.

Из них параметры IPC и Pv/Pvm классифицированы как жесткие, а IA/IAm, фa/фp и Td - пластичные гомеостатические величины.

Структурные модели биомеханической системы аппарата внешнего дыхания. С целью выявления наиболее сильных связей в биомеханической системе АВД 1-й, 2-й и 3 гр. был применен иерархический кластерный анализ. Во всех группах обследования наибольшая сила связи наблюдалась между переменными V и Ve. Этот тип связи сохранялся при использовании различных методов (ближний и дальний сосед, центроидный, медианный, Варда) и мер расстояния (Евклида, квадрат расстояния Евклида, Сити-блок).

Для оценки вида связи между V-Ve в 1-й, 2-й и 3 гр. был проведен сравнительный анализ 27 альтернативных моделей простой регрессии по всем этапам исследования. Все полученные регрессии имели высокий уровень значимости дисперсионного анализа модели (p=0,0000) и объясняли фактические данные в пределах 78,3-96,6%. При этом, линейная модель описания связи V-Ve всегда уступала нелинейным моделям и ее отличие от лучшей регрессионной модели находилось в пределах 2-10%. Из вариантов нелинейных моделей простой регрессии наиболее часто встречалась Double reciprocal - простая регрессия с дважды обратным преобразованием. Полученные данные свидетельствуют о наличии стабильной нелинейной связи между V-Ve, устойчивой к воздействию ЧЭСД и ингаляциям беродуала у здоровых лиц и больных с бронхообструктивным синдромом, что может быть объяснено влиянием внутрилегочных механизмов на формирование связи между V-Ve.

Прогнозирование нарушения бронхиальной проходимости. Регрессионные модели зависимых переменных ОФВ₁/ФЖЕЛ%, ОФВ₁% и Raw и ОФВ₁ строились прямым методом (Forward Selection) множественной линейной регрессии. Распределение фактических значений ОФВ₁/ФЖЕЛ%, ОФВ₁% Raw и ОФВ₁ соответствовало нормальному закону. В качестве предикторов использовали параметры антропометрии: рост - Р, см; возраст - B, годы; пол - П, 1 - муж., 2 - жен; пневмотахограммы спокойного дыхания во время прерывания воздушного потока в фазу вдоха и выдоха; альвеолярного давления при прерывании воздушного потока в фазу вдоха - Pai и выдоха - Pae, кПа. Были получены следующие финальные уравнения регрессии ОФВ₁/ФЖЕЛ% (1) и ОФВ₁% (2) при полном включении предикторов в анализ следующего вида:

ОФВ₁/ФЖЕЛ% = 5,604 • П - 0,438 • В + 0,462 • P - 355,249 • Spi + 0,056 • Api + 1,671•Ae (1)

ОФВ₁% = 0,606 • P - 665,346 • Spi (2).

При дисперсионном анализе наблюдался высокий уровень статистической значимости у обеих моделей (p=0,000), а процент описания фактических данных ОФВ₁/ФЖЕЛ% составил 97,4%, ОФВ₁% - 93,6%. Гистограммы остатков соответствовали нормальному закону распределения. Распределение прогнозируемых значений ОФВ₁/ФЖЕЛ%, ОФВ₁% соответствовало нормальному закону.

Были изучены диагностические возможности полученных моделей в прогнозировании нарушения бронхиальной проходимости. Уровень распространенности (преваленс) нарушения бронхиальной проходимости, определенный референтным методом - тестом с форсированным выдохом, в группе обследуемых составил для показателя ОФВ₁/ФЖЕЛ% - 46,2%, ОФВ₁% - 42,3%.

По характеристическим кривым, полученным для моделей ОФВ₁/ФЖЕЛ% и ОФВ₁% невозможно было определить оптимальное положение точки разделения вследствие их ломаного характера. Поэтому ее определение было проведено путем расчета абсолютной минимальной разницы между Se и Sp: dS=|1-Se-1-Sp|=|Se-Sp|, удовлетворяющей условию стандартизации исследования - равным минимальным значениям ложноположительных (1-Se) и ложноотрицательных (1-Sp) результатов. Точка разделения соответствовала прогнозируемым 72% для ОФВ₁/ФЖЕЛ% (dS=2,0%, dP=6,2%, Se - 80,6%, Sp - 78,6%, Pp - 76,3%, Pn - 82,5%, De=79,5%) и 89% для ОФВ₁% (dS=5,5%, dP=14,1%, Se - 78,8%, Sp - 73,3%, Pp - 68,4%, Pn - 82,5%, De=75,6%). На данный способ диагностики был получен патент. Простота, необременительность, независимость результатов от сотрудничества с обследуемым субъектом позволяют использовать этот метод диагностики нарушения бронхиальной проходимости у больных, которые не могут выполнить спирометрические пробы.

Кроме того, был проведен анализ связи между Raw и ОФВ₁ при помощи 27 альтернативных моделей простой регрессионной. Итоговую оценку проводилась по анализу линейной модели (3) и лучшей, полученной модели - Square root-Y reciprocal-Y (4):

Raw = 1,043 - 0,218 • ОФВ₁ (3)

Raw = (0,280 + 0,689/ОФВ₁) ² (4)

Таблица 2. Результаты внутригруппового и межгруппового сравнительного анализа показателей биомеханики дыхания в группе здоровых лиц (1-я гр.), больных БА (2-я гр.) и ХОБЛ (3-я гр.) по данным разового и курсового применения ЧЭСД

23

Примечание. Жирным шрифтом выделены значения p>0,05, высшие баллы (10,9) и соответствующие им типы индекса гомеостатичности показателя. *Обобщение уровня значимости внутригруппового анализа проводилось качественным способом - по каждому показателю выбирался наименьший по значению уровень значимости из результатов теста Фридмана и теста Брауна-Форсайта. **Результаты повторных измерений показателей, проведенных на различных этапах исследования (до и после сеанса ЧЭСД в начале и в конце курса ЧЭСД) объединялись в соответствующей группе (1 гр., 2 гр., 3 гр.). ***Сумма баллов приводилась к 10-бальной шкале путем вычитания константы, равной 2.

Параметры моделей: высокий уровень статистической значимости дисперсионного анализа в обоих случаях (p=0,000); коэффициенты корреляции: - 0,57 (3), +0,82 (4); скорректированные R-квадраты: 32,7% (3), 67,1% (4). Полученные данные свидетельствует о значительном преобладании нелинейного характера связи между Raw и ОФВ₁. Существенные различия между моделями указывают, во-первых, на неодинаковую значимость Raw и ОФВ₁ в определении состояния бронхиальной проходимости, во-вторых, - на существенную зависимость форсированного выдоха от антропометрических параметров и регуляторных влияний ЦНС. Следовательно, бронхиальная проходимость характеризуется параметром Raw как физическая величина, а показатель ОФВ₁ отражает интегральную функциональную способность человека совершить форсированный выдох.

Психология личностной реакции на болезнь. В группе больных БА (2 гр.) были изучены особенности поведенческих реакций, включавшие оценку личностной реакции на болезнь; направленности личности на окружающий и внутренний мир; выраженности клинических синдромов; показателей паттернов и биомеханики дыхания в начале и в конце курса ЧЭСД.

По данным сравнительного анализа (тест Вилкоксона) в результате проведенного курса ЧЭСД наблюдалось снижение выраженности астенического синдрома (p=0,0000), динамического бронхообструктивного синдрома (p=0,0000), улучшение дренажной функции бронхов (p=0,0000) и восприятия одышки (p=0,0000). Оставались на прежнем уровне продолжительность максимальной дыхательной паузы после спокойного выдоха, скорость вдоха и выдоха, минутный объем дыхания, дыхательный объем и частота дыхания, общая работа дыхания, а также состояние бронхиальной проходимости, определяемое по форсированному выдоху.

При анализе влияния курса ЧЭСД на параметры дыхательного цикла было найдено значимое (p=0,043) различие для индекса инспираторной активности. Продолжительность дыхательного цикла, фазы вдоха и выдоха при этом значимо не различались.

Перед началом курса ЧЭСД у больных БА в целом по группе отмечалось одинаковое количество (15) основных типов отношения к болезни - тревожного и неврастенического. Экстравертов было 8 человек, интровертов - 18. Средняя суммы баллов по всем типам (t), кроме гармоничного составила 22,3 балла. При анализе подгрупп, основными типами отношения к болезни являлись тревожный, неврастенический, эгоцентрический и паранойяльный. Проявление их в подгруппах было различным: тревожный и неврастенический отмечались в пяти подгруппах, эгоцентрический - в двух, паранойяльный - в одной. Средняя суммы баллов по всем типам (t), кроме гармоничного, во всех подгруппах находилась в диапазоне 17,8-26,8 баллов, что соответствовало 26,2-39,4% от максимального значения. В семи подгруппах преобладали интроверты, а в одной численность интровертов и экстравертов была одинаковой. После окончания курса ЧЭСД у больных БА в целом по группе (возраст 18-70 лет, мужчины и женщины) отмечался один основной тип отношения к болезни - неврастенический. Экстравертов было 6 человек, экстравертов 21. Средняя суммы баллов по всем типам (t), кроме гармоничного равнялась 22,2 баллам.

При сравнительном анализе, проведенном при помощи теста ч², было найдено, что курс ЧЭСД не оказывал значимого влияния на среднюю суммы баллов по всем типам (t), как в основной группе, так и во всех восьми подгруппах - значения двустороннего p находились в пределах 0,82-0,98. Результаты иерархического кластерного анализа (метод Варда с мерой расстояния для бинарных переменных - разность длин) позволили установить определенное постоянство связи типов отношения к болезни с экстраверсией и интроверсией личности.

По результатам исследования были предложены гипотезы о механизмах, ответственных за формирование и проявление личностных отношений и реакции на болезнь. Первый механизм, вероятно, ответственен за стабильность суммарного изменения личностных отношений под влиянием болезни и функционирует параллельно выраженности патогенеза заболевания, формируя постоянную потребность в адаптации к влиянию внешней и внутренней среды у пациентов с измененными личностными отношениями. Второй механизм связывается с перестройкой личностных отношений к болезни, приводящих к перераспределению выраженности их проявления между вариантами личностных реакций, проявляющихся определенными типами отношения к болезни, что позволяет пациентам с измененными личностными отношениями пластично адаптироваться к влиянию внешней среды.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Паттерны вентиляции легких. Все изучаемые показатели, за исключением IA (р=0,005), не имели значимых различий. Равенство V, его компонентов - Vt и F свидетельствовало, с одной стороны, о проведении сравнительного анализа паттернов и показателей механики в условиях одинаковой вентиляции легких с другой - о способности изотропных и гетеротропных легких в неживых системах совершать в определенном диапазоне механические движения, обеспечивающие вентиляцию легких, подобную в живой системе, что указывает на высокую степень надежности механического процесса вентиляции легких в живом организме.

Показатели механики вентиляции легких. Сравнение первого и второго этапов исследования выявило наличие значимых различий показателей IT (р=0,022), Ae (р=0,041), Le (р=0,024), Pv (р=0,024) и отсутствие различий остальных показателей, характеризующих механическое сопротивление легких. Следовательно, регуляторные влияния живой системы оптимизирует напряжение механизма вентиляции легких, затраты на преодоление эластического сопротивления легких, эластическую ось дыхательной петли и величину транспульмонального давления на уровне объема вентиляции легких.

При сравнении второго и третьего этапов определялись значимые различия энергозатрат по преодолению механического сопротивления легких, оцениваемых по параметрам IT (р=0,0043), At (р=0,007), Ap (р=0,018), Ati (р=0,012), Ate (р=0,019), Ht (р=0,001). Медианы этих показателей были меньше на втором этапе исследования, по сравнению с медианами аналогичных показателей на третьем этапе. При этом изотропностью легких объяснялась стабильность показателей внутрилегочной механики Ae, Le, Hp, Pv, Cd, Cs, Cd/Cs; синергизмом регуляторных влияний живой системы и гетеротропности легких - значимое различие Ae%. Полученные данные свидетельствует о значимости анатомической целостности торако-легочной системы в достижении оптимальности функционирования АВД за счет снижения энергозатрат по преодолению механического сопротивления гетеротропных легких, по сравнению с изотропными изолированными легкими.

Результаты сравнения первого и третьего этапов свидетельствуют, что все показатели изолированных легких, кроме Ae%, Hp и Cd/Cs, значимо отличались от таковых живых кроликов и объяснялись суммой или синергизмом регуляторных влияний живой системы с изотропностью и гетеротропностью легких. Медианы показателей IT, At, Ap, Ae, Ati, Ate, Ht, Le, Pv изолированных легких значительно были больше медиан этих показателей живых кроликов, а медианы показателей Cd, Cs были больше при исследовании изолированных легких. Эти данные свидетельствуют о низкой эффективности энергозатрат по преодолению механического сопротивления изотропных изолированных легких, которые значительно оптимизируется целостностью торако-легочной системы и регуляцией живого организма.

При анализе параметров внутрилегочного гистерезиса выявлено, что Ht (суммарный внутрилегочный гистерезис одного вентиляционного цикла) определяется гетеротропностью легких; Le - эластическая ось одного вентиляционного цикла - регуляторным влиянием живой системы и изотропностью легких; Hp - удельный гистерезис одного вентиляционного цикла - изотропностью легких. Это, вероятно связано с наличием внутрилегочных механизмов, ограничивающих формирование высокоудельного гистерезиса с целью защиты легочной ткани от критической деформации за счет ее пластического изменения, обеспечивающего сопряжение между изменением суммарным внутрилегочным гистерезисом и его эластической осью - основных параметров, определяющих удельный гистерезис (Hp=Ht/Le).

Пластичность легочной ткани, обеспечивающую процессы сопряжения между Ht и Le можно объяснить предположением, что легочная паренхима обладает свойствами биомеханического буфера, механические свойства которого можно связать с эффектом текучести легочной паренхимы, способным обеспечить пластическую деформацию легких, необходимую для достижения оптимального взаимодействия между динамическими изменениями объема легких и транспульмонального давления.

Анализ показал, что Cd и Cs определяются синергизмом регуляторных влияний живой системы и изотропности легких, а Cd/Cs - изотропностью. Отсутствие значимых различий у параметра Cd/Cs при всех вариантах сравнения можно расценить как его зависимость от внутрилегочных механизмов, формирующих пластический внутрилегочный гистерезис.

Сложность и уровень организации вентиляции легких. Полученные данные, описанные выше, свидетельствуют о сложных взаимоотношениях между компонентами АВД, обеспечивающими вентиляцию легких. Поскольку результатом функционирования легких и механизмов их вентиляции в изучаемых системах на всех этапах исследования был сопоставимый уровень вентиляции, достигаемый в результате согласованных действий механизма вентиляции с ответными вентиляционными движениями легких, то возникает вопрос о сложности и уровне относительной организации этого взаимодействия. Сложность взаимодействия легких с механизмом их вентиляции на первом (Hm=0,477), втором (R=0,477) и третьем (R=0,477) этапах исследования оставалась простой. Уровень относительной организации взаимодействия на первом (R=0, 197) и третьем (R=0,223) этапах был вероятностно-детерминированным, на втором (R=0,381) - детерминированным. Следовательно, изотропные изолированные легкие, являющиеся неживой механической системой, допускают вероятностно-детерминированным уровень их вентиляции, как и гетеротропные легкие в живой системе, а гетеротропные легкие в неживой системе с целостной торако-легочной системой - не допускают.

Этот парадокс можно объяснить инерционностью торако-легочной системы, компенсируемой в живом организме сложной нервно-гуморальной регуляцией паттерна работы дыхательной мускулатуры и задействованием внутрилегочных механизмов, оптимизирующих вентиляцию легких.

Структурные модели связи паттернов и механики вентиляции легких. По значимым коэффициентам ранговой корреляции Спирмена были построенные структурные модели связей между значениями паттернов и механики вентиляции легких. Самое большое число связей наблюдалось на первом этапе исследования между параметрами V, Vi, Ve, Vt, At, F и IA.

На втором этапе сохранялась прежняя структура, но отсутствовали F и At.

На третьем этапе наблюдалась единственная связь между V-Ve. При этом отмечалась наибольшая связь между V-Ve на первом этапе (+0,86, p=0,000), втором (+0,96, p=0,000), третьем (+0,96, p=0,000).

По сравнению с живыми животными, в изолированных легких и торако-легочной системе не было определенного вентиляторного типа, поскольку наблюдалась вариабельность изучаемых статистических связей между паттернами вентиляции легких. Это свидетельствует, что изовентиляторный и стеновентиляторный типы являются результатом действия регуляторных влияний живого организма. При этом механизм формирования вентиляторного типа заключается в более жестком управлении вентиляцией легких, приводящем к формированию устойчивых связей между паттернами вентиляции, сообразно текущим потребностям живого организма.

На каждом этапе исследования экспериментальных животных был проведен сравнительный анализ 27 альтернативных моделей простой регрессии связи между V-Ve. На первом и втором этапах связь V-Ve лучше всего описывалась моделью Double reciprocal, которая объясняла 99,2% (p=0,0000; r=+0,99) и 95,8% (p=0,0000; r=+0,97) фактических данных, на третьем - моделью Reciprocal-Y squared-X, объясняющей 92,8% (p=0,0005; r=-0,96) данных результатов исследования. Линейная модель на всех этапах исследования объясняла фактические данные менее 95%: на первом этапе - 92,4% (p=0,0000; r=+0,96), на втором - 91,3% (p=0,0000; r=+0,97), на третьем - 83,4% (p=0,004; r=+0,91). Это можно объяснить тем, что в изолированных легких внутрилегочные механизмы формируют нелинейно-зависимую связь V-Ve, которая за счет целостности торако-легочной системы и регуляторных механизмов живого организма приближается к линейной зависимости.

Результаты экспериментального исследования свидетельствуют о влиянии механических свойств легких и целостности торако-легочной системы на формирование паттернов и показателей механики легких в процессе их вентиляции, независимо от регуляторных влияний живого организма, которые можно объяснить особенностями анатомического строения легких, грудной клетки и архитектоникой целостной торако-легочной системы, обуславливающими надежность механического функционирования АВД. Обеспечение внутрилегочного уровня регуляции биомеханического гомеостазиса АВД можно объяснить изменениями структуры компонентов неэластического сопротивления и функциональными изменениями эластического сопротивления легких, контролирующих формирование суммарного внутрилегочного гистерезиса, а внелегочный уровень регуляции - сложными структурными связями между параметрами паттернов дыхания.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Вопросы построения биомеханической модели легких. Полученные данные свидетельствуют о некорректности господствующей в современной физиологии дыхания модели легких Ф.К. Дондерса для рассмотрения этих процессов, поскольку она не учитывает влияние механических свойств легких и грудной клетки на формирование паттернов и показателей механики вентиляции легких. В связи с этим, автором была предложена оригинальная модель легких, включающая гипотетические компоненты - биомеханический буфер, двухконтурные легкие и сократительно-эластический сурфактантный комплекс легких (рис.1).

Понятие биомеханического буфера связывается с дистальными отделами легочной паренхимы при рассмотрении механизмов формирования внутрилегочного гистерезиса, обеспечения постоянной динамической защиты внутрилегочных структур от критической деформации и достижения оптимальной сопряженности между изменениями дыхательного объема и транспульмонального давления.

Гипотеза двухконтурных легких включает понятие внутреннего контура, образованного внутренней поверхностью дыхательных путей и респираторной зоны, а также внешнего контура - представленного висцеральной плеврой. Внешний контур легких совпадает с изменениями формы грудной клетки в акте дыхания.

Внутренний контур легких по отношению к внешнему контуру обладает большей степенью свободы, что позволяет ему приспосабливаться к динамическому изменению механических свойств легочной паренхимы в процессе вентиляции легких. Взаимодействие внутреннего и внешнего контуров предлагается оценивать по следующим параметрам: синхронности; уровню активности; пластичности; устойчивости и оптимальности.

Рис.1. Оригинальная модель легких. Обозначения: ББ - биомеханический буфер; ЛП - легочная паренхима; ПП - плевральная полость; Р1, Р2, Р3 - спиралевидные эластические регуляторы; Pa - альвеолярное давление; Ppl - плевральное давление; Vв - объем воздуха; Бex - воздушный поток выдоха; Бin - воздушный поток вдоха; Fin, Fex, F1-F12 - действующие силы.

Предполагается, что спиралевидные эластические волокна, гладкие мышцы и сурфактантная система легких образуют единый сократительно-эластический сурфактантный комплекс (СЭСК), оказывающий влияние на бронхиальную проходимость, тем самым, обеспечивая с высокой степенью надежности поступление воздуха по дыхательным путям в респираторную зону и его обратное движение. Вероятно, что СЭСК обеспечивает свойство оптимальности иерархически ветвящемуся бронхиальному дереву - его полное гидравлическое сопротивление является минимальным среди других возможных ветвлений.

При этом каждое подмножество ветвящегося бронхиального дерева проходит в фазу вдоха и выдоха состояние оптимального ветвления, когда его полное гидравлическое сопротивление минимально среди других возможных ветвлений данного подмножества. Данная модель позволила качественно объяснить данные интегральной механики дыхания и показателей регуляции дыхания, полученные у людей и экспериментальных животных в настоящем исследовании, а также механизмы обеспечения биомеханического гомеостазиса АВД. Предложенную модель легких можно рекомендовать при рассмотрении этих механизмов в качестве альтернативы модели легких Ф.К. Дондерса.

Концепция биомеханического гомеостазиса аппарата внешнего.

По результатам проведенного исследования была сформулирована концепция биомеханического гомеостазиса АВД: "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".

По данным настоящего исследования, к существенно важным параметрам АВД относятся устойчивые гомеостатические показатели с жесткой (IPC, Pv/Pvm) и пластичной (Тса/Тср, IA/IAm, Td) регуляцией.

В физиологии дыхания существуют две полярные научные парадигмы на сущность биомеханики дыхания - концепция Ф.К. Дондерса (1853), рассматривающая легкие как пассивное эластическое тело и являющаяся общепринятой и концепция Ф.Ф. Тетенева (1981, 2003), рассматривающая легкие как активное эластическое тело, обладающее внутрилегочным источником механической энергии. Полярность концепций четко выражается их дефинициями. В настоящее время концепция Ф.К. Дондерса формулируется так: "Легкие самостоятельно не растягиваются и не сокращаются - они пассивно следуют за грудной стенкой" (Бегун П.И., Шукейло Ю.А., 2000). Концепция механической активности легких формулируется следующим образом: "Легкие человека и млекопитающих способны активно присасывать и изгонять из себя воздух помимо действия сил со стороны грудной клетки и диафрагмы в условиях целостности системы АВД" (Тетенев Ф.Ф., 1981, 2003).

Теория биомеханического гомеостазиса АВД и предложенная модель легких не опровергают парадигму Ф.К. Дондерса, а в соответствии с полученными результатами исследования, уточняют и усложняют ее. Эффекты внутрилегочной биомеханики, описываемые в рамках концепции Ф.К. Дондерса, можно связать с функционированием внешнего контура легких, согласно предложенной модели (рис.2), так и общепринятой однокомпонентной модели легких.

Признаками активного сокращения легких, согласно концепции механической активности легких, являются: извращение общего легочного гистерезиса, отрицательный эластический гистерезис, деформация плато транспульмонального давления, преобладание амплитуды дыхательных колебаний давления в альвеолах над таковой в плевральной полости, асинфазное сопротивление легких, одновременное наличие признаков повышения и снижения эластичности легких (Тетенев Ф.Ф., 1981, 2003). Эти эффекты внутрилегочной биомеханики можно связать с функционированием двухконтурной модели легких с биомеханическим буфером, согласно предложенной модели (рис.2), а внутрилегочный источник механической энергии соотнести с функционированием бронхиального дерева как множества оптимально ветвящихся трубопроводов и СЭСК легких, спиралевидные структуры которого, как и механические пружины, благодаря собственной упругости восстанавливают свою исходную форму после упругой деформации, вызванной нагрузкой. Механическую активность легких, вероятно, можно рассматривать в качестве одного из механизмов, обеспечивающих поддержание биомеханического гомеостазиса АВД.

Таким образом, концепция биомеханического гомеостазиса АВД позволяет объяснить парадоксальные факты, выявляющиеся при исследовании интегральной механики дыхания и показателей регуляции дыхания, также устранить концептуальные противоречия между парадигмами Ф. Дондерса (1853) о механической пассивности легких и Ф.Ф. Тетенева (1981, 2003) об их механической активности и объединить эти положения в единое представление об оптимально сопряженном функционировании внутреннего и внешнего контуров легких, направленном на поддержание биомеханического гомеостазиса АВД.

Выводы

1. В отличии от классического подхода, предусматривающего травмирование животных, предложенная методология исследования биомеханического гомеостазиса АВД позволяет выявить у здоровых лиц и больных с обструктивными заболеваниями легких количественные гомеостатические показатели биомеханики дыхания и классифицировать их на параметры с жесткой и пластичной регуляцией.

2. У здоровых людей и больных бронхиальной астмой и хронической обструктивной болезнью выявлены одинаковые гомеостатические параметры биомеханики дыхания: два гомеостатических параметра 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 три гомеостатических параметра с пластичной регуляцией (IA/IAm - отношение значений инспираторной активности вдоха при спокойном и форсированном дыхании; ф_a/ф_p - отношение фактической постоянной времени к предсказанной; Td - эластическая тяга легких по трансреспираторнодиафрагмальному давлению).

3. У здоровых людей, больных бронхиальной астмой и хронической обструктивной болезнью выявлен вероятностно-детерминированный уровень регуляции вентиляции легких. Для изолированных легких характерен тот же вероятностно-детерминированный уровень вентиляции легких, а для неживых экспериментальных животных с сохраненной целостностью торако-легочной системы характерен жесткий детерминированный уровень регуляции, что обуславливает устойчивый уровень вентиляции легких. У живых животных уровень регуляции вентиляции легких вероятностно-детерминированный, что обусловлено влиянием системы регуляции, направленной на достижение оптимального уровня вентиляции легких.

4. У здоровых людей был выявлен стволовой уровень регуляции паттернов дыхания: найдены значимые связи между минутным объемом дыхания, скоростью спокойного вдоха и выдоха, индексом инспираторной активности и общей работой дыхания. У больных бронхиальной астмой и хронической обструктивной болезнью легких выявлялись значимые связи, аналогичные найденным у здоровых лиц, а также дополнительные связи с одышкой, что указывает на участие лимбической системы в регуляции дыхания у больных с обструктивной патологией.

5. Получена регрессионная модель (FEV₁Pr=0,606·Р-665·Spi), позволяющая прогнозировать нарушение бронхиальной проходимости по значениям роста (Р, см) и площади пика поток-объема вдоха пневмотахограммы после прерывания воздушного потока (Spi, л). При значении FEV₁Pr>70% определяется, что бронхиальная проходимость не нарушена, при FEV1Pr?70% - бронхиальная проходимость нарушена. Специфичность теста - 95,8%; чувствительность - 43,3%; позитивная предсказывающая ценность - 86,6%; негативная предсказывающая ценность - 73,0%. Данный метод диагностики, по сравнению с рутинными методами, имеет следующие преимущества: не требуется сотрудничество с обследуемым пациентом; применим в скрининговом исследовании; минимальная нагрузка на обследуемого; непродолжительность исследования; компактность установки.

6. Механические свойства легких оказывают влияние на внелегочные факторы регуляции, которые, в свою очередь, влияют на внутрилегочные факторы 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.

7. Предложена модель легких, включающая биомеханический буфер, двухконтурные легкие и сократительно-эластический сурфактантный комплекс легких, позволяющая объяснить внутрилегочные механические процессы и их участие в поддержании биомеханического гомеостазиса 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.), по сравнению с общепринятой моделью легких Ф. Дондерса, которая некорректна для рассмотрения этих процессов.

8. По результатам исследования 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".

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. При исследовании гомеостатических показателей биомеханики дыхания аппарата внешнего дыхания, следует проводить анализ показателей, полученных при спокойном и форсированном дыхании у лиц с высоким и с низким резервом вентиляции легких; применении обычных и интегральных показателей биомеханики дыхания; использовании физиологического метода воздействия на аппарат внешнего дыхания - чрескожной электростимуляции диафрагмы.

2. Гомеостатические параметры биомеханики дыхания не рекомендуется использовать у здоровых людей и больных с больных с обструктивными заболеваниями легких при оценке состояния предболезни, степени выраженности болезни, эффективности терапевтических воздействий и лекарственных средств, поскольку они характеризуются малой изменчивостью. Определение гомеостатических параметров биомеханики дыхания можно рекомендовать для определения витального прогноза у больных с обструктивной патологией - изменение гомеостатических параметров биомеханики дыхания 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) следует расценивать как серьезный неблагоприятный витальный прогноз, а с пластичной регуляцией (IA/IAm - отношение значений инспираторной активности вдоха при спокойном и форсированном дыхании; ф_a/ф_p - отношение фактической постоянной времени к предсказанной; Td - эластическая тяга легких по трансреспираторнодиафрагмальному давлению) - как менее неблагоприятный витальный прогноз.

3. К неблагоприятным признакам нарушения регуляции дыхания при обструктивных заболеваниях легких следует относить: а) переход вероятностно-детерминированного уровня регуляции вентиляции легких к детерминированному; б) одновременное наличие признаков стеновентиляторного и изовентиляторного типов, что свидетельствует о снижении контроля ЦНС за вентиляцией легких.

4. Предложенный способ диагностики нарушения бронхиальной проходимости при помощи регрессионной модели (FEV₁Pr=0,606·Р-665·Spi), где Р - рост, см и Spi, л - площадь пика объем-потока вдоха пневмотахограммы после прерывания воздушного потока рекомендуется использовать в клинической практике у больных, которые не могут выполнить спирометрические пробы; при мониторировании состояния бронхиальной проходимости; в программах скрининга респираторной функции.

5. При значении FEV₁Pr>70% определяется, что бронхиальная проходимость не нарушена, при FEV₁Pr?70% - бронхиальная проходимость нарушена.

6. Для эффективного уменьшения выраженности одышки у больных с обструктивными заболеваниями легких рекомендуется проводить сеансы ЧЭСД (по 30 минут каждый, курсом в 10-15 сеансов) с последующими ингаляциями беродуала (1-2 дозы), поскольку механизм респираторного эффекта ЧЭСД связан с внелегочными механизмами, а беродуала - с бронхолитическим эффектом. При этом рекомендуется проводить оценку выраженности респираторного эффекта в баллах (положительный эффект - от +1 до +3 баллов, эффекта нет - 0 баллов, отрицательный эффект - от - 1 до - 3 баллов) при помощи предложенной методики, легкой по исполнению и необременительной для больных.

7. Предложенную модель легких, включающую биомеханический буфер, двухконтурные легкие и сократительно-эластический сурфактантный комплекс легких, рекомендуется применять у здоровых людей и больных с обструктивными заболеваниями легких для объяснения полученных результатов исследования интегральной механики дыхания и выявляемых при этом парадоксальных фактов (деформация плато транспульмонального давления; инверсия общего легочного гистерезиса; отрицательный эластический гистерезис и др.), а также при анализе механизмов устойчивости показателей биомеханики дыхания.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Бодрова, Т.Н. Значение системы плевральных листков в механике дыхания [Текст] / Т.Н. Бодрова, А.И. Карзилов, Ф.Ф. Тетенев // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, 1993. - Т. CXV. - № 1. - С. 20-21.

2. Карзилов, А.И. О природе одышки / А.И. Карзилов // Современные проблемы фтизиатрии и пульмонологии в Сибири: сб. тез. докл. юбилейной науч. - практ. конф. фтизиатров в Томской области / под ред.А.К. Стрелиса. - Томск: Изд-во ТГУ, 1994. - С.162-164.

3. Карзилов, А.И. Оценка влияния электростимуляции диафрагмы на восприятие дыхания у больных и здоровых [Текст] / А.И. Карзилов // Пульмонология. - 1994. - № 1. - С.42-47.

4. Бодрова, Т.Н. Влияние положения тела на, механику дыхания в эксперименте [Текст] / Т.Н. Бодрова, Ф.Ф. Тетенев, А.И. Карзилов // 2-й съезд физиологов Сибири и Дальнего Востока: тез. науч. сообщений / ред.В.А. Труфакин и др. - Новосибирск: Изд-во СО РАМН, 1995. - Ч.1. - № 55. - С.47-48.

5. Карзилов, А.И. Интегральный анализ кривых поток - объем вдоха и выдоха [Текст] / А.И. Карзилов // 2-й съезд физиологов Сибири и Дальнего Востока: тез. науч. сообщений / ред.В.А. Труфакин и др. - Новосибирск: Изд-во СО РАМН, 1995. - Ч.1. - № 225. - С. 191-192.

6. Карзилов, А.И. О механизме регуляции максимальной вентиляции аппарата внешнего дыхания [Текст] / А.И. Карзилов // 2-й съезд физиологов Сибири и Дальнего Востока: тез. науч. сообщений / ред.В.А. Труфакин и др. - Новосибирск: Изд-во СО РАМН, 1995. - Ч.1. - № 226. - С. 192.

7. Карзилов, А.И. О регуляции эластического гомеостаза в аппарате внешнего дыхания [Текст] / А.И. Карзилов // 2-й съезд физиологов Сибири и Дальнего Востока: тез. науч. сообщений / ред.В.А. Труфакин и др. - Новосибирск: Изд-во СО РАМН, 1995. - Ч.1. - № 227. - С. 193.

8. Карзилов, А.И. Синдром госпитальной абстиненции у больных бронхиальной астмы [Текст] / А.И. Карзилов // 5-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - М., 1995. - № 51.

9. Карзилов, А.И. Влияние различных методов лечения на дренажную функцию бронхов у больных с бронхообструктивным синдромом [Текст] / А.И. Карзилов // 5-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - М., 1995. - № 53.

10. Карзилов, А.И. Интегральная оценка дыхательной мускулатуры грудной клетки и диафрагмы [Текст] / А.И. Карзилов // 5-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - М., 1995. - № 1020.

11. Карзилов, А.И. О восприятии дыхания [Текст] / А.И. Карзилов // 5-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - М., 1995. - № 1230.

12. Карзилов, А.И. Формулы расчета должных показателей кривой поток - объем вдоха у взрослых [Текст] / А.И. Карзилов // 5-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - М., 1995. - № 1231.

13. Направления научных исследований на кафедре пропедевтики внутренних болезней [Текст] / Т.Н. Бодрова, Ф.Ф. Тетенев, В.Т. Волков, А.И. Карзилов // Сб. науч. раб., посвящ.50-летию педиатрического факультета / под ред.В.Д. Михайлова. - Томск, 1995. - С.86-89.

14. Карзилов, А.И. Синдром госпитальной абстиненции у больных соматическими заболеваниями [Текст] / А.И. Карзилов // Сб. науч. раб., посвящ.50-летию педиатрического факультета / под ред.В.Д. Михайлова. - Томск, 1995. - С.89-92.

15. Карзилов, А.И. Экспертная оценка выраженности клинических синдромов у больных с легочной патологией [Текст] / А.И. Карзилов // Сб. науч. раб., посвящ.50-летию педиатрического факультета / под ред.В.Д. Михайлова. - Томск, 1995. - С.92-94.

16. Психологическая оценка межличностных отношений у больных бронхиальной астмой [Текст] / А.И. Карзилов, Е.В. Караваева, В.Т. Волков, Ф.Ф. Тетенев // 6-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - Новосибирск, 1996. - № 74.

17. Карзилов, А.И. Психологический портрет больных бронхиальной астмой [Текст] / А.И. Карзилов // 6-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - Новосибирск, 1996. - № 79.

18. Тетенев, Ф.Ф. О личностном компоненте клинического диагноза [Текст] / Ф.Ф. Тетенев, А.И. Карзилов, В.Т. Волков // 6-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - Новосибирск, 1996. - № 437.

19. Карзилов, А.И. Эффективность визуальной аналоговой шкалы и шкалы категорий Борга в оценке выраженности одышки [Текст] / А.И. Карзилов // 6-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - Новосибирск, 1996. - № 595.

20. Бодрова, Т.Н. О роли плевральной полости в биомеханике дыхания [Текст] / Т.Н. Бодрова, А.И. Карзилов, Ф.Ф. Тетенев // 6-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - Новосибирск, 1996. - № 1796.

21. Бодрова, Т.Н. Влияние положения тела на деформацию плато транспульмонального давления в эксперименте [Текст] / Т.Н. Бодрова, Ф.Ф. Тетенев, А.И. Карзилов // 6-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - Новосибирск, 1996. - № 1797.

22. Карзилов, А.И. О механизме регуляции максимальной вентиляции аппарата внешнего дыхания [Текст] / А.И. Карзилов // 6-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - Новосибирск, 1996. - № 1805.

23. Карзилов, А.И. Изучение эластического гомеостаза аппарата внешнего дыхания [Текст] / А.И. Карзилов // 6-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - Новосибирск, 1996. - № 1806.

24. Струков, А.В. Принципы сравнительного анализа кривых работы дыхания [Текст] / А.В. Струков, А.И. Карзилов // 6-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - Новосибирск, 1996. - № 1824.

25. Тетенев, Ф.Ф. Механизм респираторного эффекта электростимуляции диафрагмы с позиций теории механической активности легких [Текст] / Ф.Ф. Тетенев, А.И. Карзилов // 6-й Нац. конгр. по болезням органов дыхания. - Новосибирск, 1996. - № 1828.