Distantsionny_kontrol_psikhofiziologicheskogo_sostoyania_s_pomoschyu_sverkhshirokopolosnoy_RLS

61

состоят из механической части, воспринимающей движения исследуемого, преобразователя, превра-

щающего эти механического движения в электрическую энергию, и электронной части, усиливающей полученные от преобразователя электрического явления и регистрирующей их. В непрямых балли-

стокардиографах механической частью является подвижный стол, на котором располагается исследу-

емый, в прямых — датчик, накладываемый на любой участок тела (чаще голени), с помощью которо-

го можно регистрировать смещение этого участка тела. Возникающая при движениях этого участка сила фотоэлектрического или индукционного тока записывается. В зависимости от частотной харак-

теристики различают баллистокардиографы ультранизкочастотные (собственная частота 0,25 и 0,5

Гц), низкочастотные (1—4 Гц) и высокочастотные (15—30 Гц). Обычно регистрируют смещения тела вдоль продольной его оси. Можно также регистрировать скорость и ускорение перемещений тела,

возникающих в результате сердечной деятельности. Движения записываются в виде кривой — бал-

листокардиограммы (БКГ). На этой кривой различают волны, или зубцы, обозначаемые буквами ла-

тинского алфавита от Н до О. Волны Н, I, J, К. возникают во время сокращения желудочков (систо-

лы), L и следующие — во время расслабления сердечной мышцы (диастолы). По изменению БКГ су-

дят о состоянии сократительной функции миокарда и функции сердечно-сосудистой системы в це-

лом. Изменения баллистокардиограммы указывают на нарушения сердечной деятельности, но не поз-

воляют установить диагноз [5, 71, 218].

Динамокардиография (от динамо..., кардио... и ...графия), метод исследования механических проявлений сердечной деятельности, основанный на регистрации перемещений центра тяжести груд-

ной клетки в результате сердечной кинематики и движения крови в крупных сосудах. Д. разработана в 1951 Е. Б. Бабским с сотрудниками. Динамокардиограф состоит из тензометрического устройства,

преобразующего динамические усилия в электрические сигналы (оно вмонтировано в крышку стола,

на котором лежит исследуемый; рис. 2.5), и усилительно-регистрирующей аппаратуры. Посредством Д. регистрируют перемещения центра тяжести грудной клетки вдоль продольной оси тела и перпен-

дикулярно ей. Продольная и поперечная динамокардиограммы — сложные кривые, состоящие из ря-

да зубцов, обозначаемых латинскими буквами, и интервалов, обозначаемых римскими цифрами (рис.

2.6). Динамокардиограмма обнаруживает характерные изменения деятельности сердца при некото-

рых сердечных заболеваниях и в сочетании с электрокардиограммой позволяет определять фазы сер-

дечного цикла [4].

62

Рис. 2.5. Общий вид динамокардиографического стола с вмонтированным в него восприни-

мающим устройством.

Рис. 2.6. Продольная (ДКГ-1) и поперечная (ДКГ-2) динамокардиограммы.

Кинетокардиография (от греч. kinetós — движущийся, подвижный, кардио... и... графия), ме-

тод электрической регистрации низкочастотных вибраций грудной стенки, обусловленных сокраще-

ниями сердца. Кинетокардиография основана на преобразовании механических колебаний в измене-

ние какого-либо электрического параметра датчика, приложенного к грудной клетке обследуемого.

Полоса регистрируемых частот — в пределах 1—25 Гц. Чаще регистрируют вибрации в двух точках

63

грудной клетки, соответствующих проекции левого и правого желудочков (на 2 см левее грудины, на уровне 5-го ребра, и справа от грудины, у места прикрепления 4—5 ребер). Регистрируемая кривая состоит из серии зубцов, отражающих различные фазы сердечного цикла: систолу предсердий, пери-

оды асинхронного и изометрического сокращения желудочков, быстрого и замедленного изгнания из них крови, быстрого и замедленного их наполнения. Кинетокардиография позволяет выявить изме-

нения сердечной деятельности при некоторых заболеваниях и оценить эффективность лечения[26, 76, 122]. Примеры кинетокардиограмм здоровых людей приведены на рис.2.7.

Рис. 2.7. Кинетокардиограммы здоровых людей. А – контактный емкостный датчик

(По: Schweitzer et al; Brit Heart J. 1965; 27 (2), p. 263), Б – бесконтактный емкостный датчик

[106]; В – “индуктограф” А.И. Золотарева [37, 47].

К сожалению, в литературе отсутствуют кардиографические кривые, откалиброванные

по амплитуде. Можно лишь сделать вывод, что перемещение поверхности грудной клетки

при пульсациях

64

Дьяченко А.И.

2.2. Абдоминальная и торакальная компоненты дыхательных движений

2.2.1.Введение

Традиционные методы исследования механики дыхания фактически основаны на однокомпо-

нентной модели легких и грудной клетки. Этими методами измеряют только объем легких и поток воздуха на входе в дыхательные пути, а вопрос о внутрилегочном распределении объема и потока не рассматривается. Такие методы исследования механики дыхания, в которых измеряются только об-

щие характеристики легких (давления, потоки и т.д.), можно назвать интегральными методами изме-

рений. В однокомпонентной модели легкие представляют как один упругий мешок, находящийся в плевральной полости, на все точки поверхности мешка действует одинаковое плевральное давление.

Однако многие данные интегральных методов измерений объема легких и потока, в частности, пле-

тизмографии всего тела, удовлетворительно описываются только в более сложных моделях, включа-

ющих 2 и более компонент [58]. На основе интегральных методов иногда удается выделить две ком-

поненты объема легких с разными механическими характеристиками [186]. Но интегральные методы измерений не дают возможности выделить компоненты в пространстве (например, связать неодно-

родность с правым/левым легким или определенной легочной долей). Для этого используются мето-

ды, включающие измерения локальных характеристик перемещения грудной клетки или вентиляции легких. Эта группа методов фактически основана на представлении о легких и грудной клетке как си-

стемах с распределенными параметрами или системах с сосредоточенными параметрами, состоящих из нескольких компонент (компартментов). Измерения локальных характеристик дают простран-

ственную картину поведения легких и/или грудной клетки. В исследованиях биомеханики рассматри-

ваются следующие локальные характеристики легких: 1) перемещения поверхности грудной клетки при спонтанном дыхании и при вынужденных движениях грудной клетки под действием внешних сил; 2) изменения объемов и вентиляция участков легких.

Здесь представлен обзор опубликованных результатов теоретических и экспериментальных ис-

следований перемещения поверхности грудной клетки (аппарата внешнего дыхания) человека, рас-

смотренной как система с распределенными параметрами или система, состоящая из нескольких ком-

понент (компартментов).

66

поперечном и продольном направлениях. Во время выдоха при сокращении внутренних межреберных мышц происходят обратные процессы [112].

Рис. 2.8б. Схема дыхательных движений диафрагмы и брюшной стенки. Справа указано, что перемещение диафрагмы вниз на вдохе является активным, а перемещение вверх на выдохе – пассивным; перемещение брюшной стенки вперед является пассивным, а перемещение назад при усиленном выдохе частично осуществляется за счет сокращения мышц брюшной стенки [112]

Исследования дыхательных движений диафрагмы и грудной стенки, в том числе с применением рентгеновских методов и регистрации линейных перемещений поверхности грудной стенки имеют столетнюю историю [239]. Однако детальные исследования дыхательных движений и вклада отдель-

ных частей грудной стенки в изменения объема легких начались после публикации обстоятельной статьи [182]. Это потребовало уточнения и изменения понятийного аппарата механики дыхания.

Грудную стенку (сhest wall) представили как двухкомпонентную систему, состоящую из реберного

(торакального) отдела (rib cage) и абдоминального отдела (abdomen). В этом контексте под грудной стенкой понимают все части тела вне легких, которые перемещаются при изменении объема легких.

В разработанном [182] методе во время выполнения дыхательных движений измеряли линейное перемещение двух участков поверхности «грудной стенки» в направлении грудь-спина. С помощью

67

клейкой глины прикрепляли две нитки – одну к поверхности грудной клетки, вторую – к поверхности брюшной стенки (рис. 2.9).

Рис. 2.9. Метод измерения линейного перемещения торакального и абдоминального участков поверхности «грудной стенки» в направлении грудь-спина [182].

Konno, Mead отметили, что сначала они собирались измерять движение в терминах изменения периметра торакального и абдоминального участков. Но из-за артефактов они отказались от этого ва-

рианта и выбрали измерение перемещения в направлении грудь-спина.

На рис. 2.10 представлено относительное перемещение точек поверхности грудной клетки. Для построения кривых перемещения авторы выбрали одну точку поверхности грудной клетки как рефе-

рентную. Эта точка расположена на уровне сосков посередине между правым соском и вертикальной линией, находящейся посередине грудной клетки. Провели измерения для двух видов дыхательных маневров: 1) маневров с перекрытыми дыхательными путями, т.е. маневров с фиксированным объе-

мом легких; 2) маневров жизненной емкости легких (ЖЕЛ) с открытыми дыхательными путями.

68

Рис. 2.10. Представительный пример перемещения точек на поверхности грудной клетки в направлении грудь-спина в положениях стоя и лежа [182]. Маленькие, не закрашенные, кружки обо-

значают уровень конца выдоха – функциональной остаточной емкости (ФОЕ). Сплошные линии – ды-

хательный маневр с фиксированным объемом легких. Пунктирные кривые – маневр ЖЕЛ.

По оси абсцисс представлено перемещение данной точки поверхности По оси ординат представлено перемещение референтной точки.

Видно, что: 1) в разных точках поверхности грудной клетки траектории маневров ЖЕЛ и фикси-

рованного объема легких наклонены одинаково, т.е. существенная часть грудной клетки действует как система с одной степенью свободы; 2) наклон близок к 1, т.е. точки перемещаются одинаково, как на поршне. В среднем по группе испытуемых при вдохе от остаточного объема легких (ООЛ) до общей емкости легких (ОЕЛ) передне-задний размер грудной клетки на уровне сосков увеличивался от 21,83

до 24,40 см, а трансверсальный (боковой) размер – от 31,85 до 32,80 см.

На рис. 2.11 представлено относительное перемещение точек поверхности брюшной стенки. Для построения кривых перемещения авторы также выбрали одну точку поверхности брюшной стенки как референтную. Эта точка расположена на той же вертикальной линии, где расположена референтная точка для грудной клетки, но на уровне пупка.

69

Рис. 2.11. Относительное перемещение точек на поверхности брюшной стенки в направлении грудь-спина в положениях стоя и лежа [182].

Маленькие, не закрашенные, кружки обозначают уровень конца выдоха (ФОЕ). Сплошные ли-

нии – дыхательный маневр с фиксированным объемом легких. Пунктирные кривые – маневр ЖЕЛ.

По оси абсцисс представлено перемещение данной точки поверхности По оси ординат представлено перемещение референтной точки

По рис. 2.11 видно, что на границе брюшной стенки траектории маневров ЖЕЛ и фиксированно-

го объема легких наклонены не одинаково, т.е. абдоминальная часть грудной стенки действует не как система с одной степенью свободы.

Для анализа роли торакального и абдоминального дыхания удобно пользоваться диаграммами,

на которых по осям отложены изменения диаметра, периметра или объема абдоминальной и тора-

кальной компонент. Такие диаграммы в литературе называются «Диаграммы Конно-Мида» (рис.

2.12).

70

Рис. 2.12. Диаграмма Конно-Мида [133]. Указаны характерные дыхательные маневры. Линия релаксации соответствует изменению размеров и объемов компонент при маневре, в котором давле-

ние воздуха в дыхательных путях отличается от атмосферного, а дыхательные мышцы полностью расслаблены.

В исследованиях абдоминальной и торакальной компонент дыхательных движений большое значение имеет изоволюмический маневр, в ходе которого при перекрытых дыхательных путях чело-

век делает разнонаправленные движения грудной клеткой и брюшной стенкой. На рис. 1.48 пред-

ставлен изоволюмический маневр, при котором происходит вдох грудной клеткой и выдох брюшной стенкой.

2.2.3. Степени свободы и линейность

В выделении абдоминальной и торакальной компонент дыхательных движений понятия степе-

ней свободы и линейности системы дыхания имеют большое значение. Предполагают, что объем лег-

ких является функцией двух независимых переменных. В качестве этих переменных рассматривают линейные размеры (передне-задний диаметр или периметр) или какие-либо другие измеряемые физи-

ческие параметры, связанные с объемами абдоминального и торакального участков грудной стенки. В

устройствах типа “Respitrace” таким параметром является импеданс проволочки, зигзагообразно рас-

положенной в поясах или сегментах костюма, охватывающих соответственно абдоминальный и тора-

кальный участки грудной стенки. Система дыхания является линейной, если изменение объема каж-