книги / Экспериментальные методы в биомеханике

Можно получить изображение сосудов, не вводя в них контрастное вещество. Кровь не дает магнитно-резонансного сигнала, поэтому сосуды при МРТ выглядят как полые трубочки. Это позволяет отличить сосудистые образования в области корня легкого или средостения от несосудистых и диагностировать заболевания аорты, например аневризму аорты, в том числе расслаивающую аневризму аорты .

С 1994 года в связи с разработкой слабопольной ЯМР-томо- графии с гиперполяризованным гелием, стало возможно наблюдать за изменениями в физиологии дыхания при смене положения тела, что важно для астматиков и тучных людей.

10.5.5.Эндоскопическое исследование

Кэндоскопическим методам исследования относят бронхоскопию и торакоскопию.

Бронхоскопия применяется для осмотра слизистой оболочки трахеи и бронхов первого, второго и третьего порядка (см. гл. 2) . Она производится специальным прибором — бронхоскопом, к которому придаются специальные щипцы для биопсии, извлечения инородных тел, удаления полипов, фотоприставка и т.д. Перед введением бронхоскопа проводят анестезию слизистой оболочки верхних дыхательных путей 1–3 % раствором дикаина. Затем бронхоскоп вводят через рот и голосовую щель в трахею. Исследующий осматривает слизистую оболочку трахеи и бронхов. С помощью специальных щипцов на длинной рукоятке можно взять кусочек ткани из подозрительного участка (биопсия) для гистологического и цитологического исследования, а также сфотографировать его. Бронхоскопию применяют для диагностики эрозий, язв слизистой оболочки бронхов и опухоли стенки бронха, извлечения инородных тел, удаления полипов бронхов, лечения бронхоэктатической болезни и центрально расположенных абсцессов легкого. В этих случаях через бронхоскоп вначале отсасывают гнойную мокроту, а затем вводят в просвет бронхов или полость антибиотики.

Торакоскопия производится специальным прибором – торакоскопом, который состоит из полой металлической трубки и специ-

381

ального оптического прибора с электрической лампочкой. Она применяется для осмотра висцерального и париетального листков плевры, взятия биопсии, разъединения плевральных спаек и проведения ряда других лечебных процедур.

10.6.Контрольные вопросы

1.Назовите отделы дыхательной системы.

2.Что называют «анатомическим мертвым пространством»?

3.Какое дыхание является более эффективным: редкое и глубокое или частое и поверхностное, и почему?

4.Назовите этапы дыхания.

5.Какие процессы обеспечивают вентиляцию легких?

6.Какие биомеханические процессы происходят при вдохе?

7.В чем суть форсированного вдоха?

8.Как осуществляется спокойный выдох?

9.Назовите легочные объемы и емкости и способы их изме-

рения.

10.На каких принципах основаны спирометрия и спирография?

11.Каким методом можно исследовать отношения «поток– объем»?

12.Какие методы лучевой диагностики применимы в исследованиях дыхательной системы?

13.Назовите виды эндоскопических исследований дыхательной системы.

Список литературы к главе 10

1. Цветовая дешифровка рентгенографической информации в комплексной лучевой диагностике периферического рака легкого /

382

3.Василенко В.Х. Пропедевтика внутренних болезней: учеб. / В.Х. Василенко. – М.: Медицина, 1989. – 512 с.

4.Воробьев П.А. Лабораторная и инструментальная диагностика / П.А. Воробьев. – М.: Ньюдиамед-АО, 1997.

5.Гриппи М.А. Патофизиология легких / М.А. Гриппи. – М.: Восточная книжная компания, 1997. – 344 с.

6.Принцип лучевой диагностики интерстициальных заболеваний легких / Л.И. Дмитриева, Е.И. Шмелев, И.Э. Степанян [и др.] // Пульмонология. – 1999. – № 4. – С. 11.

7.Зубарев А.В. Методы медицинской визуализации – УЗИ, КТ, МРТ / А.В. Зубарев. – М.: ВИДАР, 1995.

8.Календер В. Компьютерная томография. Основы, техника, качество; пер. с англ. / В. Календер. – М.: Техносфера, 2006. –344 с.

9.Спиральная компьютерная томография в хирургической

пульмонологии / В.В. Китаев // Вест. рент. и радиол. – 1986. – № 4.

–С. 8–83.

11.Клемент Р.Ф. Функционально-диагностические исследования в пульмонологии: метод. рек. / Р.Ф. Клемент. – СПб., 1993.

12.Клемент Р.Ф. Функционально-диагностические исследования в пульмонологии: метод. рек. / Р.Ф. Клемент, Н.А. Зильбер. –

СПб., 1993.

13.Кулаичев А.П. Компьютерная электрофизиология / А.П. Кулаичев. – М.: Изд-во МГУ, 2002. – 379 с.

14.Линденбратен Л.Д. Медицинская радиология / Л.Д. Линденбратен, И.П. Королюк. – М.: Медицина, 2000. – 672 с.

15.Основы физиологии человека / под ред. Б.И. Ткаченко.

СПб., 1994. Т. 1 – С. 236–270.

16. Перельман М.И. Спиральная компьютерная томография в диагностике туберкулеза легких / М.И. Перельман, С.К. Терно-

вой. – М., 1998. – 87 с.

17. Пьянкова И.В. Медико-социальная экспертиза при болезнях органов дыхания / И.В. Пьянкова // Медико-социальная экспертиза и реабилитация. – 2007. – № 3. – С. 23–25.

383

18.Руководство по клинической физиологии дыхания / под ред. Л.Л. Шик, Н.Н. Канаева. Л.: Медицина. – 1980. – 376 с.

19.Уэст Дж. Физиология дыхания. Основы / Дж. Уэст. – М.:

Мир, 1988. – 200 с.

20.Физиология дыхания / под ред. И.С. Бреслава, Г.Г. Исаева. –

СПб.: Наука. – 1994. – 679 с.

21.Физиология человека / под ред. Г.И. Косицкого. – М.: Ме-

дицина, 1985. – 560 с.

22.Физиология человека: учеб. для студентов мед. вузов / под ред. В.М. Смирнова. – М.: Медицина, 2001. – 606 с.

23.Харченко В.П. Возможности рентгеновской компьютерной томографии в диагностике некоторых заболеваний трахеи и бронхов / В.П. Харченко, П.М. Котляров, Н.А. Глаголев // Пульмоноло-

гия. – 1999. – № 4. – С. 62.

24.Харченко В.П. Методы медицинской визуализации в диагностике заболеваний органов дыхания бронхов / В.П. Харченко,

П.М. Котляров // Пульмонология». – 1999. – № 4. – С. 48.

25. Функциональные методы исследования бронхиальной проходимости у детей: метод. рек. / И.С. Ширяева, О.Ф. Лукина,

В.С. Реутова [и др.]. – М., 1990. – 22 с.

384

Глава 11 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ

Главная и специфическая функция центральной нервной системы (ЦНС) – осуществление высокодифференцированных простых

исложных отражательных реакций, получивших название рефлексов. Структурно-функциональной единицей ЦНС является нейрон. У позвоночных животных и человека ЦНС представлена спинным

иголовным мозгом.

11.1.Строение и функции отделов ЦНС

11.1.1. Спинной мозг

Спинной мозг – отдел центральной нервной системы позвоночных животных и человека, расположенный в позвоночном канале [4, 7, 9–13] . У человека спинной мозг состоит из 31–33 сегментов, каждый из которых соответствует одному из позвонков. Спинной мозг имеет 2 пары нервных корешков: передние – так называемые двигательные, по которым импульсы из спинного мозга передаются к мышцам и внутренним органам, и задние – так называемые чувствительные, по которым импульсы от рецепторов кожи, мышц, внутренних органов передаются в спинной мозг. Передний и задний корешки с каждой стороны спинного мозга, соединяясь между собой, образуют смешанные спинномозговые нервы. Спинной мозг выполняет проводниковую функцию и обеспечивает осуществление двигательных, вегетативных рефлексов, интеграцию соматических

ивегетативных рефлексов.

11.1.2.Головной мозг

Вголовном мозге выделяют ствол мозга и передний мозг.

Ствол мозга включает продолговатый мозг, варолиев мост,

385

проводниковая: через ствол мозга проходят в восходящем и нисходящем направлении пути, связывающие между собой структуры центральной нервной системы. Третья функция ствола мозга – ассоциативная. Она заключается в том, что при организации поведения ствол мозга обеспечивает взаимодействие входящих в него структур между собой и с другими отделами центральной нервной системы: спинным мозгом, базальными ганглиями и корой мозга

[4, 7, 10–12].

Функции продолговатого мозга. За счет специфических нервных ядер и ретикулярной формации участвует в реализации вегетативных и соматических рефлексов, а также вкусовых, слуховых и вестибулярных. Ретикулярная формация обеспечивает деятельность жизненноважных центров: сосудодвигательного и дыхательного; оказывает тормозное или возбуждающее влияние на кору больших полушарий.

Функции моста мозга и среднего мозга. Через мост проходят все восходящие и нисходящие пути, связывающие передний мозг со спинным мозгом, мозжечком и другими структурами ствола. В передней части моста находятся две группы ядер, относящиеся к дыхательному центру. Одна группа активирует центр вдоха продолговатого мозга, другая – центр выдоха. Уровень активности дыхательного центра моста приводит работу нейронов дыхательного центра продолговатого мозга в соответствие с меняющимся состоянием организма.

Средний мозг представлен четверохолмием и ножками мозга. Наиболее крупными ядрами среднего мозга являются красное ядро, черная субстанция, ядра глазодвигательного и блокового нервов, ядра ретикулярной формации. Красное ядро регулирует тонус мышц. Черная субстанция регулирует акты жевания, глотания, их последовательность, обеспечивает точные движения пальцев кисти руки, например, при письме. Ядро глазодвигательного нерва регулирует движение глаза вверх, вниз, к носу и вниз к углу носа, ширину зрачка и кривизну хрусталика глаза. Ядро блокового нерва обеспечивает поворот глаза вверх – наружу. Верхние бугры четверохолмия являются первичным зрительным подкорковым центром, нижние бугры – слуховым. Основная функция четверохолмия – ор-

386

ганизация реакции настораживания и «старт-рефлексов» на внезапные, еще не распознанные зрительные или звуковые сигналы.

Промежуточный мозг интегрирует сенсорные, двигательные и вегетативные реакции, необходимые для целостной деятельности организма. Основными образованиями промежуточного мозга являются таламус, гипоталамус, гипофиз.

Таламус – структура, в которой происходит обработка и интеграция практически всех сигналов, идущих в кору головного мозга от нейронов спинного, среднего мозга, мозжечка, базальных ганглиев. Возможность получать информацию о состоянии множества систем организма позволяет ему участвовать в регуляции и определять функциональное состояние организма в целом.

Гипоталамус является высшим подкорковым вегетативным центром. Здесь находятся центры терморегуляции, водно-солевого обмена, белкового, жирового и углеводного обменов, центр голода и насыщения. Гипоталамус совместно с гипофизом регулирует уровень гормонов в крови. Гипоталамус также участвует в регуляции цикла « сон– бодрствование»

Мозжечок – одна из интегративных структур головного мозга, принимающая участие в различных видах деятельности организма: в координации и регуляции произвольных и непроизвольных движений, вегетативных процессах и поведенческих реакциях. Однако эти функции мозжечок реализует через другие структуры центральной нервной системы. Мозжечок выполняет функцию оптимизации взаимоотношений между различными отделами нервной системы.

Базальные ганглии головного мозга включают в себя полосатое тело, бледный шар, ограду и являются интегративными центрами организации моторики, эмоций, высшей нервной деятельности. Каждая из этих функций может быть усилена или заторможена активацией отдельных образований базальных ганглиев.

Лимбическая система представляет собой функциональное объединение структур, участвующих в организации эмоциональномотивационного поведения, сложных форм поведения, таких как инстинкты, пищевое, половое, оборонительное, смена фаз сна и бодрствования. Лимбическая система как филогенетически древнее образование мозга оказывает регулирующее влияние на кору

387

иподкорковые образования, устанавливая необходимое соответствие уровней из активности.

Кора головного мозга является наиболее молодой нервной структурой, высшим отделом центральной нервной системы. Представляет собой многослойную нейронную ткань с множеством складок общей площадью (в обоих полушариях) примерно 2200 см2 (что соответствует квадрату со сторонами 47×47 см). Ее толщина колеблется от 1,3 до 4,5 мм, а общий объем равен 600 см3. В состав коры головного мозга входит 109 нейронов и множество глиальных клеток, общее число которых пока не известно. В пределах коры чередуются слои, то содержащие преимущественно тела нервных клеток, то образованные в основном их аксонами, поэтому на свежем срезе она выглядит полосатой. На основании формы и расположения клеток в типичном случае выделяют шесть слоев, и некоторые из них можно подразделить на два или более вторичных слоев. Более 90 % коры головного мозга имеет именно такое шестислойное строение. У человека кора на основе врожденных

иприобретенных в онтогенезе функций осуществляет наиболее совершенную регуляцию функций организма, а также психофизиологические процессы, обеспечивающие различные формы поведения.

11.2.Методы исследования головного мозга

11.2.1. Электроэнцефалография

Электроэнцефалографический метод основан на регистрации суммарной электрической активности мозга – электроэнцефалограммы (ЭЭГ). Впервые ЭЭГ у животных была зарегистрирована В.В. Правдич-Неминским (1913), у человека – Г. Бергером (1929). Запись ЭЭГ возможна как с поверхности кожи головы, так и непосредственно с коры головного мозга. В последнем случае она называется электрокортикограммой (ЭКоГ).

Регистрация ЭЭГ производится с помощью биполярных или униполярных электродов, накладываемых на проекции лобных, центральных, теменных, височных и затылочных областей головного мозга [4–7, 10–12]. В случае биполярных электродов они оба ак-

388

тивны, а в случае униполярных – один из них активный, а другой индифферентный. Основными анализируемыми параметрами ЭЭГ являются частота и амплитуда электрической активности мозга. Кроме записи фоновой ЭЭГ у испытуемых часто регистрируют изменения ЭЭГ при действии световых, звуковых, проприоцептивных, вестибулярных и других раздражителей.

ЭЭГ отражает алгебраическую сумму возбуждающих и тормозных постсинаптических потенциалов (ВПСП и ТПСП) множества нейронов в зоне расположения отводящих электродов. На ЭЭГ регистрируются 4 основных ритма: альфа, бета, тета и дельта.

Альфа-ритм имеет частоту 8–13 Гц и амплитуду до 70 мкВ. Наблюдается в состоянии физического, интеллектуального и эмоционального покоя. Альфа-ритм регистрируется у 85–95 % здоровых людей старше 9 лет. Альфа-ритм наиболее выражен в затылочных, лобных и центральных областях мозга. Вариантом альфаритма являются «веретена сна» длительностью 2–8 с, которые наблюдаются при засыпании и представляют собой регулярные чередования нарастания и снижения амплитуды волн в частотах альфаритма.

Бета-ритм имеет частоту 14–30 Гц и амплитуду до 30 мкВ. Он регистрируется в лобных, центральных областях мозга при сенсорной стимуляции (например, при действии света, сильного звука), при эмоциональном возбуждении. Смена альфа-ритма бета-ритмом называется десинхронизацией ЭЭГ. Бета-ритм отражает высокий уровень функциональной активности головного мозга.

Тета-ритм имеет частоту 4–7 Гц с амплитудой до 200 мкВ. У бодрствующего человека тета-ритм регистрируется обычно в передних областях мозга при длительном эмоциональном напряжении. Тета-ритм почти всегда выявляется в процессе развития фаз медленноволнового сна.

Дельта-ритм имеет частоту 0,5–3,0 Гц и амплитуду 200– 300 мкВ. Он эпизодически регистрируется во всех областях головного мозга. Стабильно появляется во время глубокого сна. Появление этого ритма у бодрствующего человека свидетельствует о снижении функциональной активности мозга.

389

Метод вызванных потенциалов. Вызванные потенциалы [4, 8, 12, 16] – это колебания электрической активности, возникающие на ЭЭГ при однократном раздражении периферических рецепторов, афферентных путей, центров переключения сенсорной информации, поступающей в кору головного мозга. Вызванные потенциалы возникают в ответ на стимуляцию зрительных, слуховых или кожных рецепторов. Амплитуда их невелика и сопоставима с волнами ЭЭГ. Поэтому для эффективного выделения вызванных потенциалов используют метод компьютерного суммирования и усреднения участков ЭЭГ (10–50), до включения раздражающего стимула и следующих после него. В процессе усреднения случайные колебания ЭЭГ трансформируются в изолинию, на фоне которой отчетливо проявляются закономерные колебания вызванных потенциалов.

Вызванный потенциал состоит из комплекса последовательных позитивных (направленных вниз) и негативных (направленных вверх) отклонений. У человека обычно фиксируется до 8 компонентов (4 отрицательных, 4 положительных), каждый из них обозначается по порядку его следования: позитивный – 1 ( П1), негативный – 1 (О1). Общая продолжительность вызванного потенциала составляет около 300 мс. Каждый компонент вызванного потенциала имеет свое информационное значение. Методика вызванных потенциалов эффективно используется для объективного изучения сенсорных функций мозга, процессов восприятия раздражителей, состояния проводящих путей.

Для успешного попадания электрода в исследуемую структуру мозга голова подопытного животного должна быть фиксирована в головодержателе стереотаксического прибора всегда в строго определенном положении.

Координаты разных структур мозга животных и человека определены экспериментально и суммированы в специальных стереотаксических атласах.

11.2.2. Стереотаксический метод исследования

Стереотаксический метод (от стерео и taxis (греч.) – расположение) нашел широкое применение в электрофизиологической практике для точного определения положений различных глубин-

390