Исследование вентиляционной функции легких человека методами респираторной акустики в условиях моделированной невесомости

Язык труда и переводы:
УДК:
612.216.1
Дата публикации:
02 декабря 2022, 15:55
Категория:
Секция 20. Космическая биология и медицина
Авторы
Аннотация:
Рассмотрено влияние моделируемой микрогравитации в виде «сухой» иммерсии (СИ) на дыхательную систему человека. В исследовании были использованы акустические методы для оценки вентиляционной функции легких. Представлена методика регистрации и анализа трахеальных дыхательных шумов. В ходе анализа полученных данных было установлено, что в среднем по группе мощность дыхательных шумов в ходе СИ возрастала. Были сделаны выводы о том, что наблюдается общая закономерность изменения мощности шумов. Таким образом, было выдвинуто предположение, что дыхательные шумы в дальнейшем можно использовать как показатель процессов, происходящих в дыхательной системе человека.
Ключевые слова:
респираторная акустика, дыхательные шумы, аускультация легких, дыхательная система, микрогравитация
Основной текст труда

Введение

Одной из важных задач авиационной, космической и морской медицины является исследование функционального состояния дыхательной системы человека. В частности, при воздействии невесомости наблюдаются изменения в биомеханике внешнего дыхания человека: происходит смещение диафрагмы в краниальном направлении и изменение формы грудной клетки, также уменьшаются функциональная остаточная емкость (ФОЕ) легких, дыхательный объем, резервный объем выдоха. Кроме того, наблюдаются изменения показателей форсированного дыхания и увеличение резервного объема вдоха. В результате уменьшения объема легких уменьшается диаметр дыхательных путей и изменяется характер движения воздуха в трахеобронхиальном дереве. Таким образом, наблюдаемые явления в биомеханике дыхания могут проявляться в виде изменения дыхательных шумов (ДШ).

Для оценки состояния дыхательной системы человека предлагается использовать методы регистрации и анализа трахеальных ДШ, которые возникают в процессе дыхания [1].

Цель работы заключалась в оценке возможности применения методов респираторной акустики для исследования вентиляционной функции легких человека в условиях моделированной невесомости.

Методы

Исследования проводились в ходе воздействия иммерсионной гипокинезии на стендовой базе «Сухая иммерсия» ГНЦ РФ – ИМБП РАН [2] с добровольным участием 10 мужчин и 15 женщин, не имевших бронхолегочных заболеваний.

В ходе эксперимента СИ проводилась регистрация ДШ с помощью легкого акселерометра и синхронная флоуметрия. Акселерометр PCB 333B52 с помощью ленты Velcro фиксировали на шее испытателя над внегрудным участком трахеи. Сигналы акселерометра записывались в память диктофона [3] в виде звукового файла формата *.wav. В ходе анализа файлы обрабатывались в специализированном ПО с помощью полосового фильтра [1, 4]. Затем высчитывался параметр RMS (Root Mean Square) — среднеквадратический уровень мощности ДШ, характеризующий амплитуду дыхательных шумов.

Результаты и обсуждение

На данном этапе исследований основное внимание уделено ДШ, зарегистрированным в ходе маневра максимальной вентиляции легких (МВЛ). Были составлены индивидуальные графики динамики RMS в ходе СИ по каждому испытателю, а также осредненный график по группе.

Экспериментальные результаты показали, что в среднем по группе в ходе СИ мощность ДШ увеличилась. Однако у некоторых испытуемых картина заметно отличалась от средней по группе. Тем не менее отмечено наличие общей закономерности: рост RMS в ходе СИ позволяет надеяться, что в дальнейшем ДШ можно будет использовать как характеристику процессов, происходящих в легких в ходе как имитируемой, так и реальной микрогравитации.

Заключение

В настоящем исследовании была применена новая методика регистрации трахеальных дыхательных шумов, как способа неинвазивной оценки влияния СИ на вентиляционную функцию легких. Была выявлена общая закономерность изменения ДШ в ходе воздействия моделируемой невесомости. Полученные результаты позволят усовершенствовать методику регистрации ДШ и эффективно применять ее для оценки функционального состояния дыхательной системы человека при воздействии экстремальных условий (космического полета, гипербарии и т.д.).

Грант
Работа выполнена по базовой теме РАН 64.1.
Литература
  1. Коренбаум В.И., Почекутова И.А. Акустико-биомеханические взаимосвязи в формировании шумов форсированного выдоха человека. Владивосток, Дальнаука, 2006.
  2. Уникальная научная установка. Стенд »Сухая иммерсия». ГНЦ РФ – ИМБП РАН. URL: http://isrc.imbp.ru/dryimmersion.html (дата обращения 23.11.2022).
  3. Костив А.Е., Коренбаум В.И. Новые возможности контроля состояния водолазов в процессе подводного погружения с использованием шумов, связанных с естественным дыханием. Ульяновский медико-биологический журнал, 2019, № 3, с. 89–97.
  4. Коренбаум В.И., Тагильцев А.А., Почекутова И.А., Трегубенко Н.В. Основы цифровой обработки сигналов в информационно-измерительной системе SpectraLAB. Владивосток, Изд-во дальневосточного университета, 2004.
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.