WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

3) дыхание влажным подогретым воздухом при включенном ультразвуковом распылителе жидкости; температура вдыхаемой ДГС 55-70 °С, влажность 55-80 %;

4) дыхание сухой подогретой кислородно-гелиевой смесью (КГС) температура вдыхаемой ДГС 55-70 °С;

5) дыхание влажной подогретой КГС при включенном ультразвуковом распылителе жидкости; температура вдыхаемой ДГС 55-70 °С, влажность 55-80 %.

Дыхание подогретой смесью или воздухом проводили в режиме: 3 раза по минут с трехминутными перерывами.

1,* * * * 1,* * * * * * * * * * * * 1,* * * * * * * * * * * * сухой воздух * * * * 1,* * * * влажный воздух * * * * * * * * сухая КГС 0,влажная КГС 0,SD SD SD SD SD SD SD SD SD SD SD SD 0,* 0,до сразу через 60 через 120 через после минут минут минут Рис. 3. Изменение среднего по группе относительного сопротивления дыхательного тракта. По оси ординат – среднее отношение текущего значения индивидуальной величины сопротивления к индивидуальному сопротивлению в данной серии «До воздействия». Звездочками обозначены достоверные изменения (р<0.05). Указана типичная величина стандартного отклонения (SD).

Реакции системы внешнего дыхания на дыхание подогретым воздухом и подогретой кислородно-гелиевой смесью различаются (рис. 3). После дыхания сухим подогретым воздухом сопротивление дыхательного тракта увеличивалось и оставалось повышенным даже через 180 минут после воздействия. После дыхания сухой подогретой КГС сопротивление также увеличивалось, но меньше, чем при относительные величины дыхании подогретым воздухом. Тогда как дыхание подогретой увлажненной КГС вызывало уменьшение сопротивления дыхательного тракта. Измерения в контрольной серии не выявили достоверных изменений импеданса.

Возможной причиной найденных различий реакции системы внешнего дыхания может быть разный температурный профиль в дыхательном тракте, вызванный различиями теплопроводности и теплоемкости гелия и азота.

В четвертой главе представлены основные результаты экспериментальных исследований влияния дыхания кислородом, полученным разными способами, на вентиляционную функцию легких.

Гипероксические дыхательные газовые смеси (ДГС) получают из воздуха с помощью различных технологических процессов. Криогенный способ дает «медицинский кислород», т.е. ДГС, содержащую свыше 99 % кислорода и небольшое количество других газов. Кислород, полученный путем адсорбции азота из воздуха, содержит более 95 % собственно кислорода, около 4 % аргона и небольшое количество других газов.

Целью данного исследования являлось сравнение влияния кратковременного дыхания медицинским и адсорбционным кислородом на последующее состояние респираторной системы человека.

В исследовании участвовали здоровые испытуемые-добровольцы: восемь женщин в возрасте от 20 до 23 лет. В течение одного дня у каждой из испытуемых проводили исследования только с одним видом кислорода. Другой вид кислорода давали через один-два дня. Для рандомизации исследований, у половины испытуемых сначала применяли медицинский кислород, а у другой половины – адсорбционный, причем испытуемые не знали, какой вид кислорода применяется в текущем исследовании.

Величины импеданса и параметры вентиляторной функции легких определяли до 20-минутного дыхания кислородом и сразу после перехода на дыхание обычным воздухом.

4,SDmin SDmax до (медицинский) * 3,* * до (адсорбционный) * после (медицинский) 2,после (адсорбционный) 6 10 14 18 22 частота, Гц Рис. 4. Действительная часть импеданса до и после дыхания медицинским и адсорбционным кислородом. Представлены средние величины и типичное стандартное отклонение (SD). Звездочками обозначены достоверные изменения (р<0.05).

Измеренные величины действительной части представлены на рис. 4. Видно, что дыхание медицинским и адсорбционным кислородом в течение 20 минут поразному влияет на действительную часть импеданса и вентиляторную функцию легких. Дыхание обоими видами кислорода вызывает увеличение действительной части импеданса на всех исследованных частотах. Причем после дыхания медицинским кислородом это увеличение проявляется на уровне тенденций.

После дыхания адсорбционным кислородом рост действительной части импеданса больше и является статистически значимым. После дыхания ректификационным кислородом модуль импеданса увеличился на 4 – 10 %, после дыхания адсорбционным кислородом рост модуля импеданса составлял 20 – 30 %.

Обнаружено небольшое снижение ЖЕЛ (жизненная емкость легких) на 0,2 л и РОвыд (резервный объем выдоха) на 0,6 л после дыхания медицинским кислородом. После дыхания адсорбционным кислородом объемы дыхания не R, гПа/л/с изменились. Мы полагаем, что различие состава исследуемых смесей (в адсорбционном кислороде есть немного аргона) могло привести к меньшей выраженности ателектазов после дыхания адсорбционным кислородом. Кислород из альвеол диффундирует в кровь. Если в альвеолярном воздухе нет физиологически индифферентного газа (азота, гелия или аргона), то объем альвеол быстро уменьшается, и они спадаются.

Мы предположили, что в ответ на повышение содержания кислорода в легких появляется бронхоконстрикция, хотя в литературе этот вопрос остается спорным.

В свете этого механизма обнаруженная картина может быть объяснена следующим образом: дыхание адсорбционным кислородом (из-за наличия в нем аргона) вызывает большее увеличение тонуса гладких мышц, что влечет увеличение действительной части импеданса и делает дыхательные пути более устойчивыми к спадению, что в свою очередь приводит к меньшей выраженности ателектазов.

В пятой главе представлены основные результаты экспериментальных исследований влияния искусственных сред (повышенное давление, измененный газовый состав, водная иммерсия) на вентиляторную функцию легких.

Одним из эффективных способов снижения пожарной опасности является снижение концентрации кислорода в атмосфере гермозамкнутых жилых объектов (космическая станция, подводная лодка), т.е. гипоксия. Введение аргона в состав атмосферы может улучшить переносимость такой гипоксии [Солдатов П.Э., Дьяченко А.И. и др. 1998], [Шулагин Ю.А., Дьяченко А.И., Павлов Б.Н., 2001].

Проведенные нами исследования импеданса респираторной системы являлись частью комплексной оценки состояния организма человека при длительном пребывании в пожаробезопасной кислородно-азотно-аргоновой среде (КААрСр), т.е. в среде, в которой азот частично заменн на аргон.

Исследования проведены на базе «Планерная» ГНЦ РФ – ИМБП РАН. В барокамере находились 4 человека в нормоксической кислородно-азотноаргоновой (13,53 % кислорода; 58,21 % азота; 28,26 % аргона) среде в течение суток на «глубине» 5 м (т.е. при давлении 0,15 МПа). На 7-е сутки среда становилась гипоксической (9,66 % кислорода, 58,21 % аргона и 32,13 % азота).

Такой состав среды поддерживали 3 суток. Далее на одни сутки (последние сутки пребывания в барокамере) среда снова становилась нормоксической. Затем происходили декомпрессия и выход.

Рис. 5. ГВК-250 базы «Планерная» ГНЦ РФ – ИМБП РАН Для исследований импеданса дыхательного тракта было проведено пять серий исследований: 2 серии в нормоксической КААрСр (кислородно-азотноаргоновой среде), две серии в гипоксической КААрСр и контрольная серия на воздухе при нормальном давлении.

Рис. 6. Измерение импеданса системы дыхания методом вынужденных колебаний. Фотография сделана через иллюминатор барокамеры.

4,3,2,1,0,2й день 6й день 7й день 9й день комнатный (14% (14% (10% (10% воздух КААрСр) КААрСр) КААрСр) КААрСр) Рис. 7. Средние значения сопротивления дыхательного тракта по испытуемым. На рисунке звездочками указаны те данные, которые достоверно отличаются от серии «комнатный воздух» (р < 0,05), также указано стандартное отклонение (SD).

Из рис. 7 видно, что сопротивление дыхательного тракта человека достоверно повышено на протяжении всего эксперимента. Снижение содержания О2 во время пребывания в барокамере не вызвало достоверных изменений импеданса.

Эксперименты также показали, что при длительном пребывании в КААрСр в условиях повышенного давления растяжимость имеет тенденцию увеличиваться, а при переходе с 14% КААрСр на 10% КААрСр растяжимость уменьшается (р<0,08).

Инерционность достоверно (p<0,05) увеличилась при переходе с нормоксической 14% КААрСр на гипоксическую 10% КААрСр. В целом, во время длительного пребывания в условиях повышенного давления инерционность дыхательного тракта меньше, чем при нормальном давлении.

Оценим сопротивление центральных дыхательных путей, используя модель симметричного дихотомического ветвления дыхательных путей человека [Вейбель А.Р., 1970] Сопротивление дыхательного тракта может быть вычислено как сумма сопротивлений постоянному и осцилляторному потокам [Peslin R., Fredberg J.J., 1986]. Считаем, что скорость потока в бронхах одного поколения одинакова. Тогда R, гПа/л/с для сопротивления R(n) бронхов n-ого порядка ветвления в модели легких человека по Вейбелю имеем:

8 l l R(n) (z 1) (1) r42n r42n, где z – отношение дополнительного сопротивления в месте ветвления r бронха к R(n) [Педли Т. и др., 1977], – число Уомерсли, l – длина дыхательных путей, r – радиус дыхательных путей, µ – динамическая вязкость воздуха, – кинематическая вязкость воздуха, =2f – угловая частота, где f – частота колебаний потока.

По формуле (1) было вычислено теоретически ожидаемое относительное изменение сопротивления, исходя из изменения плотности и вязкости дыхательной смеси, и сравнено с относительным изменением сопротивления, полученным в эксперименте.

Сравнение показало, что рост сопротивления связан не только с увеличенной плотностью и вязкостью дыхательной смеси, но и с изменением размеров дыхательных путей.

Следующим направлением нашей работы было экспериментальное исследование влияния пребывания человека в условиях водной иммерсии на вентиляционную функцию легких.

Иммерсия – это способ моделирования факторов невесомости. Исследования форсированного выдоха в условиях водной иммерсии показывают, что в системе дыхания происходят значительные изменения [Асямолова Н.М. и др., 1985].

Однако осцилляторная механика дыхания в этих условиях не изучалась.

В связи с вышесказанным основной целью данных экспериментальных исследований было изучение изменений дыхательного импеданса и его составляющих у здоровых людей в условиях водной иммерсии.

В исследованиях участвовали 13 здоровых испытуемых-добровольцев в возрасте от 20 до 50 лет. Мы использовали положение тела «полулежа», при котором человек сидел в ванной, наполненной водой до уровня ключицы. Расстояние между вертикальной стенкой ванны, на которую опирались плечи и голова испытуемого, и зоной опоры таза на днище ванной составляло от 30 - 40 см (рис. 8).

вода 30-40 см Рис. 8. Положение испытуемого при экспериментальных исследованиях влияния пребывания человека в водной иммерсии.

Рис. 9. Измерение импеданса системы дыхания методом вынужденных колебаний в условиях водной иммерсии.

Исследование каждого испытуемого проходило в один день. Сначала проводили контрольное исследование на воздухе, затем погружение в ванну. До и после погружения исследовали импеданс системы дыхания и вентиляторную функцию легких.

4,3,2,2 Re(Z) воздух 1,Re(Z) иммерсия 0,6 8 10 12 14 16 18 20 22 Частота, Гц Рис. 10. Зависимость действительной части импеданса, усредненной по всем испытуемым, от частоты на воздухе и в водной иммерсии. В качестве ошибки указано стандартное отклонение. Достоверность отличий величин, измеренных на воздухе и в иммерсии p<0,05 для всех частот.

1,0,-0,-Im(Z) воздух -1,Im(Z) иммерсия --2,--3,6 8 10 12 14 16 18 20 22 Частота, Гц Рис. 11. Зависимость мнимой части импеданса, усредненной по всем испытуемым, от частоты на воздухе и в водной иммерсии. В качестве ошибки указано стандартное отклонение. Достоверность отличий величин, измеренных на воздухе и в иммерсии p<0,05 для всех частот.

Re(Z), гПа/л/с Im(Z), гПа/л/с На рис. 10 и рис. 11 представлены зависимости действительной и мнимой частей импеданса, измеренных на воздухе и в водной иммерсии от частоты. Из графиков видно, что действительная часть импеданса в водной иммерсии больше, чем на воздухе, в то время как мнимая часть импеданса при погружении в воду достоверно падает.

По найденным величинам импеданса были вычислены следующие параметры осцилляторной механики дыхания: сопротивление R, инерционность I, упругость (эластанс) E и растяжимость C=1/E.

Табл. 1. Средние по группе значения сопротивления (R), инерционности (I), растяжимости (C) дыхательного тракта, модуля импеданса (|Z|) дыхательного тракта и функциональной остаточной емкости легких (ФОЕ) на воздухе и в водной иммерсии.

p изменение, параметр Воздух Иммерсия (Уилкоксон) % R, гПа/л/с 1,80 ± 0,37 2,97 ± 0,67 0,001 +64,C, л/гПа 0,074 ± 0,071 0,05 ± 0,076 0,007 -32,I, гПа/л/с2 0,0049 ± 0,0026 0,0033 ± 0,0016 0,017 -32,2,12 ± 0, |Z|, гПа/л/с 3,65 ± 0,93 0,017 71,ФОЕ, л 3,48 ± 0,60 2,44 ± 0,55 0,002 -30,В табл. 1 представлены средние по группе значения и стандартное отклонение сопротивления, инерционности, растяжимости, функциональной остаточной емкости легких на воздухе и в водной иммерсии. В колонке «p (Уилкоксон)» указана вероятность p того, что средние величины изменений относятся к одной и той же генеральной совокупности по непараметрическому критерию Уилкоксона.

В ходе экспериментальных исследований обнаружено, что при дыхании в водной иммерсии сопротивление дыхательного тракта человека увеличивается на 64 %, а инерционность и растяжимость дыхательного тракта уменьшаются на 32%.

Стоит отметить, что резервный объем выдоха (РОвыд) достоверно уменьшился на 47 %, в то время как остаточный объем легких (ООЛ) остался прежним. Величина функциональной остаточной емкости (ФОЕ), равная сумме РОвыд и ООЛ, в водной иммерсии уменьшилась примерно на 1 л. По-видимому, основной причиной уменьшения ФОЕ является увеличение давления внешней среды на брюшную стенку. Можно предположить также, что из-за перераспределения кровотока в водной иммерсии увеличивается кровенаполнение легких, увеличивается объем жидкости в грудной клетке, в результате чего уменьшаются легочные объемы. Это и приводит к увеличению сопротивления (рис. 10) и уменьшению растяжимости легких (табл. 1).

Для выяснения физиологических механизмов действия водной иммерсии на систему дыхания человека на основе ранее указанных гидродинамических зависимостей мы оценивали влияние изменения размеров дыхательных путей на сопротивление дыхательного тракта.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»