Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Разработка и экспериментальное обоснование импедансметрического метода исследования кровенаполнения органов малого таза при моделировании факторов космического полета

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Разработка и экспериментальное обоснование импедансметрического метода исследования кровенаполнения органов малого таза при моделировании факторов космического полета"

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИИ ИНСТИТУТ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ

На правах рукописи

ШАЕВА Татьяна Васильевна

РАЗРАБОТКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИМПЕДАНСМЕТРИЧЕСКОГО МЕТОДА ИССЛЕДОВАНИЯ КРОВЕНАПОЛНЕНИЯ ОРГАНОВ МАЛОГО ТАЗА ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ ФАКТОРОВ КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТА

03.00.13 - физиология человека и животных

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 1992

Работа выполнена с Воронежской государственном медицинская институте имени Н•Н■Бурденко

научный руководитель:

Доктор медицинских наук,профессор В.А.Дегтярев

научный консультант:

Кандидат Физико-математических наук, доцент Э.В.Гончаров

официальные оппоненты:

Доктор биологических наше В.М.Большзв Доктор медицинских наук В-П.Кратсв

ВЕДУЩЕЕ УЧРЕЖДЕНИЕ! Центральный научно-исследовательски авиационным госпиталь ВВС России

Запита диссертации состоится "_"_ 1993'

в "_" часов на заседании специализированного Совета

(К-074.31.01) по присуждению ученой степени кандидат, биологических наук при Институте медико-биолсгически: проблей Минздрава России

С диссертацией мояно ознакомиться в библиотеке ИНБ: МЗ России

Автореферат разослан "_" _ 1992 г.

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат биологических наук

И•П.Пономарева

Актуальность исследования. Актуальность настоящей работы определяется тем»что в ней теоретически и экспериментальна обоснован простой объективный метод исследования кровенаполнения органов малого таза <прямая кишка,предстательная железа и окружающие ткани) при действии на человека Факторов космического полета.

Воздействие Факторов космического полета,вызывающих перераспределение жидких сред в организме (Васильева Т.Д.и др.,19335Атькав 0.M«,Бедненко В.С•«1989),приводит к изменению кровенаполнения в органах малого таза.Проведение Фундаментальных исследований феномена перераспределения крови непосредственно в космическом полете в настоящее время представляет определенные трудности поэтому проблема разработки простого)но достоверного способа оценки кровенаполнения актуальна для космических исследований '.Коваленко Е.А. и др.,19В0;Атьков О.М-»Беднегасо В.С.,1989).

Разработанный метод крайне необходим космической медицине, так как изменения кровенаполнения органов малого таза могут сопровождаться нарушением их Функций,а такае способствовать возникновению или обострении патологических изменений.

По данным отечественной и зарубежной литературы только проктологические заболевания в общей структуре заболеваемости органов пищеварения занимают 15К всех случаев (За-ремба A.A.,1978).Причинами,способствующими их возникновению, принято считать гиподинамию,стрессовые ситуации,высококалорийную пищу,то есть все то,что характерна для условий космического полета.Действие этих Факторов сопровождается развитием застойных явлений в органах малого таза (Заремба A.A.,19785Мельнан Ё-П.и др.,1986).

В условиях невесомости методом ультразвуковой локации доказано изменение размеров таких внутренних органов,как почка,печень,селезенка,предстательная железа (Атьков Q.M., Бедненко B.C.,1989),однако эти данные только косвенна можно интерпретировать с позиции изменения их кровенаполнения-

Изучение кровенаполнения органов яйлсго таза,по имеющимся у нас данный,из-за отсутствия методов исследования не проводилась не только в натурных условиях»но и при моделировании Факторов полета«Между тем,многие из них (длительные перегрдзки)антиортостатическая гипокинезия,пасту-ральные воздействия,пробы с ОДНТ,статической нагрузкой) сопряжены с перераспределением крови.

Апробация разработанного метода .щи действии на обследуемого Факторов космического полета й в клинических условиях позволила выявить ряд неизвестякх ранее особенностей изменения кровенаполнения органов малого таза.

Особое значение имеет то,что разработаны критерии дифференциальной диагностики наиболее часто встречающихся заболеваний органов малого таза,которые после дальнейшей проверки,по-видимому,могут быть включены в систему врачебного контроля за состоянием космонавтов.

В связи с изложенным,одним из перспективных методов оценки состояния кровообращения в органах малого таза в лабораторных»стендовых и летных условиях является способ определения показателей кровенаполнэния,основанный на методе иипедансметрии (при введении датчика в прямую кийку).К преимуществам этого метода относятся:простота аппаратурного и электродного обеспечениябезвредность (безопасность) для обследуемого,возможность получения экспресс-информации о кровенаполнении участка прямой кишки и окружающих ее тканей и органов.

Цель и задачи «Целью работы являлась разработка и экспериментальное обоснование икпедансметрического метода исследования кровенаполнения органов малого таза при моделировании факторов полета.

При этом были определены аадачи исследований:

1-Разработка объективного метода оценки кровенапонения органов малого таза-

2«Обеспечение исследования динамики кровенаполнения в строго заданных участках тела с помощь» электродных систем с изменяемой заной чувствительности.

З.Исследование информативности данного метода при про-

ведении Функциональных нагрузочных проб и в экспериментах с АНОГ.

4.Разработка диагностических критериев заболеваний прямой кишки и предстательной железы на основе инпедансных измерений.

Научная новизна. Впервые:

- разработаны ректальные злектродные системы с коммутируемыми отводящими поверхностями»позволяющими обеспечить локальность исследования кровенаполнения органов малого таза при изменяемой зоне чувствительности»

- разработаны математические модели характеристик кровенаполнения и его неоднородности > обеспечивание сб-ьектив-ну» оценку кровенаполнения органов малого таза!

- показано»что при проведении Функциональных нагрузочных проб и в условиях АНОГ развивамтся выраженные изменения кровенаполнения органов малого таза»

- разработаны диагностические критерии заболеваний прямой кишси и предстательной железы на основе импедансных измерений■

Практическая ценность» Центральной проблемой в комплексе общих для космической и клинической медицины задач является оценка (определение) критериев момента перехода исследуемого органа (объекта) к патологическим изменениям.Несомненным достоинством импедансмет-рии|как одного из методов "нвинвазивнай интроскопии"является возможность анализа развивающихся изменений кровенаполнения органов . малого таза в модельных исследованиях с участием человека.

Наши исследования показали»что способ определения показателей кровенаполнения органов малого таза»основанный на данных импедансметрии»является надежным и информативным в плане оценки состояния гемодинамики органов малого таза-

Метод иипедансметрии не требует дорогостоящего аппаратурного обеспечения и существенных затрат времени»а простота используемых математических Формул способствует применению этого метода для экспресс-диагностики.

Наиболее полно раскрывает сваи достоинства метод импе дансиетрии в стендовых условиях,где остальные метод исследования кровенаполнения органов малого таза прост неприемлемы*

Основой для реиения поставленных научных проблей практических задач послужило объединение разработок в фи зиологии и Физических областях науки¡математическое и Фи зическое моделирование электродных систем и показателе кровенаполнения в сочетании с клинической интерпретации полученных при импедансметрии результатов-

Применительно к решению практич&ских задач косиическс медицины и .здравоохранения?в проведенных . исследовани5 центр тяжести был перенесен с выполнения чисто научи разработок (определение оптимальных параметров электроднс системы и выбора частот зондирующего тока) на отработ* практических рекомендаций по ранней диагностике нарушен! кровенаполнения в органах малого таса.

Основное внимание в наших исследованиях уделено выявл; ним ранних признаков клинически значимых изменений состо; ния (кровенаполнения) органов малого таза и определен) сдвигов 1предшествующих появлении патологических изменен) (в этих органах)-Полученные нами результаты позвали, вскрыть ряд ранее неизвестных (или малоизученных) пр| цессов перераспределения (крови) в органах малого таза п: исследованиях»моделирувдих некоторое Факторы космическо полета-

Положения, выносимые на защит

1.Импедансметрия в совокупности с электродной систем с изменяемой зоной чувствительности отражает динамику кр венаполнения органов малого таза.

2•Изменение положения тела относительна вектора грав тации сопровождается достоверным изменением кровенаполк ния стенки прямой кишки) окружаюьдох прямук кишку тканей органов.

3»Разработанный метод многочастотной импедансметрии г »ет быть рекомендован для исследования динамики крове* палнения органов малого таза при воздействии Факторов кс

мического полета.

Апробация работ ы.Основные полоаения диссертации докладывались на!

1.Всесоюзной школе "Методы и аппаратура для реоплетиз-мографических измерений в медицине",Москва»19В4.

2.Областной научно-практической конференции "Применение иатенатических методов и ЭВМ в здравоохранении"»Вороне», 1986.

3.Всесоюзной научной конференции "Проблемы создания й совершенствования автоматизированных информационных систем охраны труда, окружающей среды и здоровья населения промыиленных городов",Ангарск,1986.

4.Научной конференции отдела N218 в/ч 646В8,Москва,1997.

5.1-ой областной научно-технической конференции "Основные разработки медицинской техники учреждениями и предприятиями г.Таиска",Томск,19ВВ.

6.Итоговой научной сессии "Ученые-иедики-практическому здравоохранению",Вороне»,1989.

7-Симпозиуме "Место импедансметрии в современных клинических методах исследования в Физиологии и спорт.медицине", Ижевск, 1991 .

В.МежкаФедралькой конференции Воронежского государственного медицинского института им.Н.Н.Бурденко,Воронеж, 1991.

9.Заседании секции Н 2 Ученого Совета ИМБП МЗ РФ,Москва, 1992.

Публикации. Основные материалы диссертации изложены в 18-и научных статьях,3-х авторских свидетельствах на изобретение, 6-и рацпредложениях и 6-и научных отчетах в/ч 64688 (для служебного пользования)«

Внедрение в практику исследован и й.Экспериментально обоснованный импедансметрический метод исследования кровенаполнения органов малого таза использован в НИР в/ч 64688 г.Москвы,в урологическом и проктологическок отделениях Городской клинической больницы скорой медицинской помощи и 20-й городской клинической больницы г■Воронежа.

- а -

Структура и обпей работы. Диссертация состоит из введения1обзора литературы,описания условии и методики проведения работы, излояения результатов собственных исследований»обсуждения результатов,выводов и практических рекомендации.Рабата излажена на 206 страницах машинописного текста, содержит 46 таблиц и 33 рисунка.Библиография вклмчает 224 названия,в том числе 176 работ отечественных авторов.

Содержание работы

УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Для разработки и оценки информативности импедансметри-ческого метода определения кровенаполнения органов палого таза было проведена 6 серий исследований.

На кафедре медицинской и биологической Физики ВГКИ им. H.H. Бурденко проводилась математическое и Физическое моделирование кровенаполнения арганоз малого таза и электродных систем для его измерениям также разработка аппаратурного и электродного обеспечения импедансиетрическаго метода.

Эксперименты с лабораторными животными проведены на кафедрах нормальной физиологии и оперативной хирургии с топографической анатомией В ГШ им.H.H.Бурденко.

Импеданс измерялся с поиотдьк специально разработанного инагачастотного автоматического икпеданснетра с ректальными датчиками' на частотах тока зондирования 1,25 ? 2,5 ; 5510,20;40 и ВО кГц в трех отведениях.

Электродная система представляла собой ректальный датчик с ыестьи отводяадаии поверхностями,коммутация которых позволила обеспечить тетрапслярнов измерение импеданса при различных глубинах зондирования.При исследовании кровенаполнения непосредственно стенки прямой кишки использовалось 1-ое отведение,обеспечивающее измерение импедансе участка прямой кшяк глубиной до 15 мм от поверхность электродной системы.2-пе и 3-ье отведения паявалили измерить импеданс участка прямой кишки и прилегающих к не»

тканей,органов и сосудов при глубине зондирования да 45 мм.

Ректальное введение электродной системы проводилось по общепринятой методике (Кэккин A.A.»1971,фролькис A.B.,1981) С учетом величины импеданса,измеренного на определенной частоте,рассчитывались показатели кровенаполнения5относительный коэффициент кровенаполнения (KKpi)»коэффициент неоднородности (Kij) и частотный коэффициент (Kfi).B диапазоне измерения импеданса от 5 до 50 Ом,что соответствует величинам измеренных импедансов с использованием описанной выше электродной системыiотносительная погрешность измерения не превышает ±2^ в 3-ем отведении и ± в 1-ом и 2-ом отведениях.

В лабораторных и стендовых условиях в/ч 64688 выполнялись исследования кровенаполнения органов малого таза при проведении Функциональных проб <со статической нагрузкой (СН),с созданием отрицательного давления на нижнюю половину тела (0ДНТ),с сртостатическим (ОП) и антиортостати-ческим <А0П) воздействиями) -и при АН0Г,на фоне которой такае проводились ОП и АОП.

функциональная проба со СН выполнялась в горизонтальном положении (ГП)«Величина СН составляла 30% от индивидуальной максимальной (Силенка 0.В1989).Показатели кровенаполнения определялись в НС (до воздействия),а такае в течение двух минут воздействия СН и двух минут восстановительного периода <ВП) через каядые 10 секунд.

Проба с ОДНТ проведена с использованием вакуумной емкости-цилиндра (Дегтярев В-А-и др.,1987,Андрияко Л«Я. и др.,1988).Показатели кровенаполнения определялись в исходном состоянии (ИС> при 0 мм рт.ст.( 2io,KHPio,Kijo,Kfio), а также при разрежении от -5 ми рт.ст.до -40 мм рт.ст.(через каждые 5 мм рт•ст.)•

0П и АОП выполнены на поворотном столе под углами наклона +20 град,+40 град, +60 град, +80 град и -10 град,-20 град,-30 град с исходным,промежуточным (между пробами) и заключительным горизонтальным положениями-Длительность каждой ступени исследования составляла 5 минут.Показатели кровенаполнения определялись в конце каждой ступени.

- 10 -

При изучении переходных процасссп при 0П и АОП перевод обследуемых из ГП в АОП (-30))из АОП в ОП (+60) и возврат из ОП в ГП выполнялся с выдержкой в каждой положении.по Ш минут.

Воздействие АНОГ на кровенаполнение органов малого таза было исследована у 6-и добрапольцЕВ-мужчин,нахадившихся в антиортостатическом положении -6 град в течение 30-и суток при этом на 30-е сутки основной пробм (АНОГ),а также на 40-е сутки ВП проводились 0П и АОП. >¡>'4 проведении дополнительных АОП на всех этапах исследования использовался угол наклона -30 град.ОП осуществлялась под углом +80 град. На 30-е сутки АНОГ проводились также прп^ы с переводом в ГП.

Для каждого показателя кровенаполнения было получено,как минимум,по 14 сопоставимых результатов«

У каждого обследуемого для оценки асвторяемости результатов были проведены повторные (четыро раза в течение суток) измерения импеданса.Расчет коэффициента надежности и оценка повторяемости результатов иакЕрения импеданса проводились по известному способу (Власов В.Е«,19ЙВ).

На базе урологического отделения Городской клинической больницы скорой медицинской помогай,гастрознтерологическогс отделения 20-й городской клинической больницы г.Воронежа,а такяе хирургического отделения ?-го ЦВНИАГа проведена оценка показателей кровенаполнения органов малого таза им-педанснетрическим методам при некоторых урологических и проктологических заболеваниях.

Измерение импеданса выполнено у трех групп обследуемых 11-ая группа-контрольная,2-ая группа-урологические больные,3-ья группа-проктологические больные«В свою очередь 2-ая группа вклмчает в себя больных с диагноза!* "простатит"(4-?я группа) и больных с диагнозам "аденомг предстательной «елеэы"(5-ая группа).

Статистический анализ результатов проводился на базе ЦНИЛ ВГМИ им.Н.Н.Бурденко.

Исследование распределений показателей кровенаполненш и установление границ раздела групп ибследуамых по каждом»; показателю проводилась на основании анализа сравнительные гистограмм и диаграмм накопленных -вероятностей <Губле$

Е«В«*1978). Для совместной оценки результатов исследований применялся метод "индивидуального профиля" (Власов В.В.,1980).

По результатам икпедаисметрии выбраны диагностические критерии распознавании вида патологии и построено "дере-во"реиений, являющееся основой для диагностического процесса .

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Для выполнения работы было проведено 6 серий исследований^ ходе которых выполнено 192 обследования у 102 человек и 56 экспериментов с 20 лабораторными аивотными« Всего выполнена 3988 измерений импеданса«

1■ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИМПЕДАНСМЕТРИЧЕСКОГО МЕТОДА ИССЛЕДОВАНИЯ КРОВЕНАПОЛНЕНИЙ ОРГАНОВ МАЛОГО ТАЗА

Анализ литературных источников показал,что ни космическая, ни клиническая медицина не обладают простыми и надежными методами количественной оценки кровенаполнения органов малого таза.

В настоящее время импедансметрия,по-видимому,является наиболее надежным и доступным методом исследования кровенаполнения малого таза при воздействии Факторов полета.

Однако в доступной нам литературе отсутствуют как математическая модель электропроводности стенок прямой кищки и окружающих их тканей и органов,что не позволяет количественна оценить кровенаполнение исследуемого региона,так и сведения о количественных перемещениях крови в области малого таза при действии Факторов полета на организм человека«

При импедансметрии измеряемой Физической величиной является электрический импеданс,с помощью которого необходима выполнить биофизическую оценку-определение содержащегося в исследуемом объекте объема жидких сред и прежде всего,крови-

Современные методы электродинамики позволяют создать математические модели электропроводности многослойных структур,но подобные модели громоздки и мало пригодны для практического применения (Таборовскйй Л-А.,1975,Колечицкий

Е«С.1983>.С целью упрощения модели м*' рассматривали объект исследования в виде сплошной среды с определенными кажущимися параметрами«

В результате математического модеиьравания впервые разработаны показатели кровенаполнения,Е'юнованные на результатах импедансметрии.Коэффициент кровенаполнения,относительная величина, отражающая вклад а&тегса крови в общий объем зондируемого участка: Ккр=УкрА'~<2а-2'т)/2( 1-т) ,гдн 2о=рк•]/V -сопротивление между электродами в случае заполнения кровь» всего зондируемого объема^-сопротивление, измеренное между электродамивеличина,равная отношении удельных сопротивлений крови и ткани»

Для расчета коэффициента кровенаполнения Ккр определена величина 2о в виде функции от расстояния между отводящими поверхностями,расстояния между токовыми поверхностями и радиуса электрода.

\Г- Го Г • \Га Л

К 2 К 2 - \ п

л

где К(к)-полный эллиптический интеграл 1-го рода?к=24(го г)/ а2+ (го+г)2 - модуль эллиптического интеграла?а -расстояние от точки,удаленней от тачечного источника такало плоскости,в которой расположен этот источник-удельное электрическое сопротивление средыП-расстояние,на которое удалена точка от тачечного источника тока ^.-расстояние между токовыми электродными поверхностями 5г-расстояние от центра кольца до проекции точки на плоскость ХОУ;го-радиус кольцевого электрода. Для выбранных отведений: 2о1=6,33 0м;2а2г.Ц ,93 Оя^оЗ^З, 02 Ой-

Величина коэффициента т определена экспериментально в соответствии с формулой коэффициента кровенаполнения.

Качественное определение кровенаполнения возможно с помощь» частотного коэффициента: К?з = <21'-2* " )/2л В,75 ; где 21' и 2:" - импедансы на частотах 1,25 и 10 кГц для

1-го отведения.

Очевидно,что при ЮО^-нон кровенаполнении исследуемого объема частотный коэффициент близок к нулю.Так как в диапазоне частот 1-100 кГц частотная зависимость удельного сопротивления крови выражена очень слабо (Аевтов В.А.и др.,1982),то по степени увеличения можно судить о величине кровенаполнения исследуемого объема.

Использование для измерения импеданса трех различных (по длине и глубине зондирования) отведений позволило количественна оценить неравномерность электропроводности < а следовательно, и кровенаполнения) исследуемых участков с помощью коэффициента неоднородности: Kii=Zi/2j ,где 2з и 2о - импедансы в отведениях т и ^ .

Коэффициент неоднородности по глубине зондирования К13=21/ 23 при общей длине исследуемого участка.Коэффициент неоднородности по длине исследуемого участка К23=22/23 при общей глубине зондирования.Коэффициент неоднородности по объему К21=22/21.

Проверка полученных при математическом моделировании данных в опытах на лабораторных животных подтвердила,что существующие серийно выпускаемые реоплетизиаграфы и применяемые при этом электродные системы непригодны для оценки кровенаполнения органов малого таза. Результаты экспериментов с лабораторными животными имели принципиальное значение при отработке методики и выборе характеристик тока для проведения исследований на человеке.Показано,что5 использование стандартных реоплетизмографов с током зондирования в 1 мА и более невозможно при ректальном введении электродов,так как высокая плотность измерительного тока вызывает судорожные сокращения кышц таза, - абсолютная погрешность измерения импеданса стандартных рвпплетизмог-рафов не позволяет достоверна оценить динамику измерения импеданса при возиущанпдих воздействиях.

В экспериментах на лабораторных животных нашла подтверждение прямая зависимость импеданса от кровенаполнения органов малого таза-Особенно отчетливо показана чувствительность предложенного метода к изменении притока (или оттока) крови при пережатии аорты и артерий,снабжающих

крсшъи исследуемым регион.

Выполненные исследования по математическому моделированию показателей кровенаполнения органов малого таса и оценки эффективности инпедансметричэспсого метода в экспериментах на животных позволили разработать основные принципы аппаратурного и электродного обеспечения измерений на человеке•

Специально разработанный автоматический многачастатныи импедансметр имел следуищие характегкстикиI - ток зондирования (мА) - 0,1 ? - форма тока - прямоугольная ; - диапазон измеряемых импеданссв <0м) - 2-100 ; - погрешность измерения (Ом) -±0,1 •

Коммутация частот зондирования и отведений выполнялась с периодом такта,устанавливаемым оператором,- 1,2,4,8 с.

Размеры разработанной электродной системы определены в соответствии с.метрологическими требс^аниими,предъявляемыми к тетрапалярным системам, и обРСПЕЧивамт возможность оценки кровенаполнения органов малого таза в трех отведениях.

Отведение I. 1 Ь - расстояние между токовыми от-

< мгс) (мм) тли ми поверхностями»

1 36 12 1 - • расстояние между потенциаиет-

2 60 36 рическими отводяищми поверх-

3 60 12 ностями.

При исследовании глубины зондирования в различных отве-

дениях учтена неравномерность распределения энергии зондирования в объеме исследуемого участка.Глубина зондирования определена в виде Функции расстояния между токовыми поверх ностями и относительной плотности энергии поля на данной глубине-

Расчеты показали,что:

- минимальная глубина зондирования,оёеспвчивамцая ЭОУ, сосредоточения энергии зондирования,равная 15 нм,обеспечивается в 1-ом отведении;

- максимальная глубина зондирования,равная 45 им,обеспечивается во 2-ом и 3-ем отведениях,при этом в объеме зондирования сосредоточено 97% всей энергии электрического паля, создаваемого электродной системой•

2.РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КРОВЕНАПОЛНЕНИЯ ИМПВДАНСМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ ПРИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ НАГРУЗОЧНЫХ ПРОБАХ Для оценки информативности метода были выполнены следующие Функциональные нагрузочные пробы:

- Функциональная проба со статической нагрузкой?

- функциональная прсба с созданием отрицательного давления на нижним половину тела»

- постуральные пробы с меняющимися углами наклона-

2.1 функциональная проба со СН Результаты измерения импеданса и расчетные значения Ккр! в относительных единицах при воздействии СН приведены в таблице 2 -

Таблица 1

Результаты измерения импеданса и расчета коэффициента

Kkpí при СН i' 2-ое отведение »частота 1,25 кГц)

Показатель Время действия СН (с)

0 10 20 30 40 50 60 120

п 1 0,960 0,941 0,910 о,ав9 о,аао 0,В70 0,852

22 т- 10*- - 6,51 6,26 6,42 6,5В 6,40 6,35 6,22

?.2а 6--Ю2- - 2,06 1,97 2,03 2,05 2,06 2,0(3 2,15

Р 0,1 0,05

К 1 1,109 1,217 1,395 1,473 1,511 1,589 1,628

Ккр2 m-102 - 1,72 1,75 2,15 2,20 2,36 2,41 2153

Ккр2о 6Г-102 - 5,35 5,72 6,35 6,32 7,15 7,56 7,91

P 0,1 0,05 0,05 0,05 0,01 0,01 0,01

Анализ полученного нами материала позволяет заключить, что воздействие СН в течение 2-х минут не сопровождалось заметным изменением кровенаполнения стенки прямой кишки- В то же время необходимо отметить,что увеличение кровенаполнения окружающих прямую кишку тканей bd 2-ом отведении (на 62,B5/¡ по сравнению с ИС) развивалось стремительно^ракти-чески закапчиваясь yac к концу первой минуты-

В восстановительном периоде уменьшение кровенаполнения окружающих тканей идет столь же стремительно и заканчивается о течение одной минуты-

Из сказанного следует,что изменение кровенаполнения в органах малого таза при СН практически полностью обуслав-

- 16 -

ливаетоя Физическими Факторами.Па-видимому,это мажет бить объяснено перемещениями крови из сосудистой системы нижних конечностей в сосуды малого таза.

2.2 Функциональная проба с ОДНТ Результаты измерения импеданса и расчетные значения. Ккр! и К21 в относительных единицах при воздействии ОДНТ приведены в таблице 2«

Таблица 2

Результаты измерения импеданса и расчета коэффициентов

Ккр! и К21 при воздействии ОДНТ (частота 1,25 кГц)

Показатель ОДНТ (мм рт.ст.) 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 -35 -40

М 21 т-10г 21о 6". 10'1 р 1 0,982 0,953 0,947 0,942 0,959 0,947 0,942 0,936 - 0,40 0,35 0,52 0,46 0,32 0,39 0,54 0,49 - 2,73 2,44 3,1В 2,57 3,21 3,02 1,95 1,54 0,05

к 22 ш.102" 22а в". 10г Р 1 0,949 0,913 1,000 1,029 0,926 0,95В 1,019 .1,032 - 0,64 0,67 0,71 0,64 0,59 0,5В 0,68 0,72 - 2,91 3,15 3,26 2,74 3,15 3,04 2,55 2,83 0,05

к О Ккр1 Ш'Ю" Ккр 1а 6-.10" Р 1 1,078 1,235 1,275 1,304 1,206 1,275 1,304 1,343 - 0,47 0,35 0,52 0,38 0,51 0,46 0,55 0,61 - 2,65 2,17 3,22 2,51 2,9В 2,45 3,17 3,82 - 0,1 0,05 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01

М Ккр2 га-ю"" Ккр2а б".10а Р 1 1,229 1,415 0,992 0,831 1,331 1,178 0,924 0,847 - 1,44 1,56 1,66 1,38 1,08 1,08. 1,03 0,99~ - 5,78 6,26 6,65 5,54 4,67 4,35 4,14 3,98 - 0,05 0,01 0,01 0,05 0,1 0,1 0,05 0,05

м К21 т-10г К21о б-'Ю^ Р 1 0,967 0,962 1,060 1,093 0,967 1,016 1,088 1,104 - 1,41 0,63 0,72 0,57 1,12 1,04 1,35 1,42 - 9,21 3,83 4,24 3,24 3,65 7,86 8,16 9,28 0,05

Перераспределение крови в органах малого таза п '":схо

- 17. -

?ило ^уае при относительна небольших величинах разреже-*ия.При этом инелись четко выраженные отличия в реакции <юследуемых объемов тканей с разной глубиной зондирования величину ОДНТ.

Для стенки прямой кийки (1-ое отведение) выявлено прогрессирующее увеличение кровенаполнения (до 34,3;<по сравнению с ИС) при разрежении до 40 км рт-ст. Кровенаполнение жружающих прямую киыку тканей (2-аа отведение) изменялось авухфазно:после увеличения на 41,5^ при разрежении до 15 ям рт-ст. снижалось на 56,8^ от достигнутой величины при аальнейиеи разрежении до 40 мм рт-ст.

Эти данные говорят о сложном механизме действия ОДНТ на эрганы малого таза-Стенка прямой кишка,находящаяся в непосредственной близости к области пониженного давления в процессе пробы прогрессирующе увеличивает свое кровенаполнение. Сгкруаамщие ткани, аккумулирующие кровь при малых величинах разрежения,при последующем увеличении разрежении отдают ее в связи с увеличивающимся оттоком крови в зону декомпрессии■

Выявленные особенности реакции системы кровообращения органов малого таза,в частности,выраженное увеличение кровенаполнения стенки прямой котики, на наш взгляд,должны учитываться при проведении Функциональных проб и особенно тренировочных занятий с использованием ОДНТ в условиях реального космического полета«

2.3Постуральные пробы с меняющимися углами Результаты измерения импеданса и расчетные значения Ккр-1 в относительных единицах при постуральных пробах приведены в таблицах 3 и 4.

Перевод тела как п ортостатическое,так и в антиортоста-таческае положения сопровождается достоверными изменениями кровенаполнения органов малого таза.Динамика пврераспреде-' ления крови в них значительна уже на первой минуте.

При 0П происходило уменьшение кровенаполнения стенки прямой кишки (1-ое отведение» и увеличение кровенаполнения в окружающих прямую киику тканях (2-ое отведение) соответственно на 40,ОМ и 57,5*4 по сравнению с ГП«

- 18 -

При АОП изменения регистрируемых показателей имели прк мо противоположный характер¡увеличение кровенаполнени стенки прямой киьжи и уменьшение кровенаполнения окружай щих тканей соответственно на 38,6;4 42,5^ по сравнению ГП,причем динамика развития процесса была той же,что и пр ОП.

Разнонаправленный характер перерасределения крови по влиянием постуральных проб в стекке прямой кишки и в окру аамщих прямую кишку тканях свидетельствует о сланном меха низме реакции исследуемых регионов на указанные воз действия-

Таблица 3

Результаты измерения импеданса и расчета коэффициента

Ккрт при проведении ОП (частота 1,25 кГц)

Показатель Угол наклона (град)

0 +20 +40 +60 +ао

И 1 1,047 1,064 1,076 1,082

21 га-Ю2- - 0,72 0,78 0,83 0, ¡26

21о 6--Ю4- - 3,20 3,45 3,61 3,54

Р 0,05 0,05 0,01 0,01

М 1 0,935 0,912 0,ВВ9 о, ваз

22 т-102- - 0,62 0,5В 0,60 0,55

22о - 2,80 2,71 2,75' 2,65

Р 0,05 0,05 0,01 0,01

М 1 0,732 0,673 0,624 0,594

Ккр1 У10а . - 0,29 ' 0,26 0,27 0,25

Ккр1о - 1,96 1»В5 1,87 1,80

Р 0,05 0,01 0,01 0,01

М 1 1,299 1,417 1,543 1,575

Ккр2 т ■ 10^ - 2,23 2,43 2,65 2,70

Ккр2о - 6,50 7,09 7,72 7,88

• Р 0,05 0,01 0,01 0,01

При ОП отток крови по сосудам,впадающим в нижним полуз вену,по-видимому,относительно затруднен,что привадит к ув( личеним кровенаполнений окружающих пряиум киику тканей.

При АОП преимущественным коллектором оттока кроеи,напротив, являются сосуды бассейна нижней полой вены. Депонирование крови при указанном воздействии в венозных спле-

гениях стенки прямей кийки)па нашему мнению,связано с тем, ■¡то значительная часть ее вен принажлежит системе воротной зены,дренирование которых в этом случае оказывается относительно затрудненным-

Таблица 4

Результаты измерения импеданса и расчета коэффициента

Ккр1 при проведении АОП (частота 1,25 кГц)

Показатель Угол наклона (град)

0 -10 -20 -30

М 1 0,953 0,936 0,930

21 т-Ю2* - 0,61 0,59 0,59

21о - 2,81 2,75 2,73

. Р 0,05 0,05 0,01

М, 1 1,078 1,105 1,111

22 га< 10^ - 0,57 0,52 0,4В

22о - 1,56 1,50 1,45

Р 0,05 0,01 0,01

М ГЙ-Ю2- 1 1,243 1,356 1,386

Ккр1 - 0,39 0,43 0,44

Ккр1о - 2,72 2,96 3,02

р 0,05 0,01 0.01

м 1 0,693 0,598 0,575

Ккр2 т-Ю* - 1.19 1,03 0,98

Ккр2о 3,92 3,3В 3,25

Р 0,01 0,01 0,01

3.РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КРОВЕНАПОЛНЕНИЙ ИМПЕДАНСКЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ ПРИ АНОГ

Относительные изменения показателей кровенаполнения при АН0Г( -6) и пробах на Фоке АНОГ приведены в таблице 5.

Перераспределение крози под влиянием АНОГ происходило во всех трех отведениях,но направленность и величина пере-расредсления были неодинаковы для различных глубин и длин зондирования.

Влияние АНОГ выразилась в увеличении кровенаполнения стенки прямой кийки (1-ое отведение) на 10»ЗИ и уменьшении кровенаполнения прилегающих тканей и органов (2-ое отведение) на 26,8;4 по сравнению с ИС.

Таблица 3

Относительные изменения показателей кровенаполнения при АНОГ и пробах на Фоне АНОГ (частота 1,25 кГц)

Сочетание Показатель

воздействий 21 22 23 Йср1 Ккр2 К13 К23 К21

М 0,971 1,035 0,732 1,036

£ 1,059 1,103 0,936 1,11

АНОГ т,10„ 0,46 0,91 0,72 1,75 2,14 0,73 1,46 1,43

И С 6-. 10й 2,80 5,94 4,73 8,15 10,12 4,61 8,92 9,23

р 0,01 0,05 0,05 0,01

к 1,059 0,949 1,415 0,965

2. 0,922 0,719 1,103 0,85«

ГП 0,47 0,44 0,43 1,12 1,94 0,83 0,37 0,64

АНОГ 2,43 2,42 2,61 5,27 9,45 5,48 2,27 3,83

Р 0,05 0,01 0,05 0,05 0,01 0,01 0,1 0,01

м 1,117 0,875 1,628 0,882

£ 0,851 0,404 1,281 0,765

ОП й-10^ 0,38 0,65 1,91 2,43 2,37 1,62 0,38 0,75

ГП 1,87 3,42 9,76 11,62 20,84 7,56 2,36 4,23

р 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,1 0,01

м 0,953 1,071 0,603 1,018

2. 1,091 1,312 0,875 1,176

АОП »•10 0,32 0,73 0,61 3,06 1,04 1,92 0,21 0,30

ГП 1,80 4,48 5,47 14,45 4,92 12,45 1,43 1,91

р 0,1 0,01 0,05 0,1 0,01 0,01 0,01

Разнонаправленный характер перераспределения крови под влиянием АНОГ в стенке прямой кишки,предстательной железе и окружающих тканях,по-видиному,можно объяснить различными путями оттока крови из сосудов указанных участков и ее перераспределение между ними (с.19).

Последнее подтверждается уменьшением коэффициента неоднородности по глубине К13,что свидетельствует об оттоке крови из тканей предстательной железы в сосуды стенки прямой кишки.

Результаты Функциональных проб,выполненных на Фоне АНОГ,выявила определенную адаптации системы перерасре-деления крови в органах малого таза к АОП и ее детренира-ванность к 0П (таблица 6). При АОП это выразилось в уменъ-

- 21 - ' шении кровенаполнения стенки прямой кишки и окружаяпдих ее тканей соответственно на 7,4% и 2,8% (по сравнению с чистой пробой).реакция на ОП была более выраженной:увеличение кровенаполнения стенки прямой кишки и окружающих тканей по сравнению с чистой пробой соответственно на 10,0% и 25,3% .

Таблица 6

Результаты измерения импеданса и расчета коэффициента Ккр1 при АОП(-ЗО) и 0П(+80),выполненных на Фоне АНОГ (частота 1,25 кГц)

функциональная ! Показатель (М±га) в % к ГП

проба ! 21 KkpI 22 Ккр2

Без • АОП ! 92,9*2,2 138,6*0,5 110,7*1,6 57,5*2,7

АНОГ 0П J 103,2*3,2 59,4*0,3 88,3*1,4 157,5*2,7

На Фоне АОП i 95,3*0,3 131,2*3,1 109,1*4,3 60,3*1,1

АНОГ ОП !117,1±3,2 40,4*2,4 85,1*6,4 182,8*2,4

АНОГ АОП '102,6*1,1 94,740,4 98,6*0,7 104,9*0,7

без АНОГ 0П ¡108,2*0,4 118,5*0,6 96,4*5,2 116,1*0,9

4.РЕЗУЛЬТАТЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КРОВЕНАПОЛНЕНИЯ ИМПЕДАНСМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ ПРИ НЕКОТОРЫХ УРОЛОГИЧЕСКИХ И ПРОКТОЛОГИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ В обширной литературе по действии Факторов космического полета на организм человека нам не удалась найти ни одной работы по исследованию динамики кровенаполнения отдельных органов малого таза-

Отмечается уменьшение предстательной железы в невесомости (Атьков 0-М., Веднегосо B.C.,1989),что косвенно свидетельствует об уменьшении ее кровенаполнения•Полученные данные указывают на снижение кровенаполнения железы в условиях АНОГ.Поскольку случаев заболевания предстательной железы у обследуемых в процессе АНОГ не наблюдалось, мы не могли проверить возможность метода в диагностике этого заболевания у обследуемых.

В работе не ставилось задачи детального исследования особенностей кровенаполнения органов малого таза у

лиц, страдакгцизс заболеваниями-Нам е-мло достаточно определить возможность применения импедак: метрического метода для диагностики возможных нарушений» Полученные результаты показали высокую степень достоверности при разделении здоровых и больных-Предлоаенныи алгори'ь оказался достаточные для уверенной постановки диагноза у каждого коккретногс обследуемого-

Разработка алгоритма дифференциалной диагностики пс результатам икпеданнетрии выполнена г- следующей последовательности!

- выбор достоверно различимых показателей;

- установление границ раздела групп пл каждому показатели!

- обоснование алгоритма.

Выбор достоверно различимых понизителей кровенаполненш проводился непараметрическим методам Билкоксана-Манна-Уит-ни.В качестве основных (с тачки зрения наибольшей информативности) выбраны показатели,которым соответствовали меньшие значения статистик Вилкоксона V.'.

На основании анализа сравнительных гистограмм и диаграмм накопленных вероятностей были установлены гранит раздела групп обследуемых по кавдому показателя кровена' полнения.Для совместной оценки результатов исследоваки! применялся метод "индивидуального п>эсФиля"«По профилю лег ко выявить путем простого визуального анализа содрукаст венные отклонения отдельных показателей кровенапслна кия,дазе если они не выходят за г?,зницы референтного ин тервала,поэтому метод "индивидуального профиля" очень удо бен для раннего выявления забалеааьиЛ-

С учетом разработанных диагностичгских критериев пост роено "дерево" решений (рис.1).

Разработанный метод импедансметрии органов малого таз обеспечивает индивидуальную диагностику заболеваний прямо кишки и предстательной железы"

а)критерием патологических изменений кровенаполнени органов малого таза является уменьшение частотных коэФФа

циентов при глубине зондирования 15 ::и ниже 1,24-10 1/кГ

-2

и при глубине зондирования 45 мм ниже 0,95-10 1/кГц в диг

- 23 -

пазоне частот от 1(25 до 10 кГц,

Рис•1 "Дерево" решений

1 группа - ксштральиая,2 группа - урологические больные, 3 группа - прпктологические больные,4 группа - бальные с диагнозом "простатит",5 группа - больные с диагнозам •'аденома предстательной железы".

65критерием разделения урологических и практологических бальных ЯВЛЯК7СЯ коэффициент неоднородности па объему и импеданс во 2-он отведении на частоте 1,25 кГц'.при уменьшении этих показателей ниае 2,00 и 31,00 соответственно вероятнее проктологический бальной,при увеличении - урало-

гический бальной?

в)критерием разделения урологических больных на групг с диагнозами "аденома предстательной железы (АПЖ)" "простатит (ПРО)" мажет являться величина коэффициент кровенаполнения ва 2-ам отведении и импеданс в 1-ом птбь дении на частоте 1,25 кГц.

ВЫВОДЫ

1«Разработан и экспериментально обоснован метод иссле дования кровенаполнения органов малого таза,основанный г импедансметрии!при моделировании факторов космического пс лета.

2.Эффективность оценки кровенаполнения обеспечиваете выборам частот зондирующего тока и применением аавпх'л ности показателей¡коэффициента кровенаполнения,каэффициег тов неаднароднасти и относительных частотных коэфвици&г тов ■

3.Разработанные электродные системы позволяют стрел* лить кровенаполнение стенки пряной кишки при глубине зо! дирования 15 км,кровенаполнение прямой кишки и окруяающ» ее тканей и органов при глубине зондирования 45 км.

4.Кровенаполнение стенки прямой кишки достоверно увел; чивается при функциональных пробах с ОДНТ и А0П,достовер1 уменьшается при ОП и практически не изменяется при СН.

5.Кровенаполнение окружающих прямую кишку тканей и о] ганов достоверно возрастает при Функциональных пробах I СН,ОДНТ до -15 им рт.ст. и ОП,достоверно снижается щ ОДНТ от -15 до' -40 им рт.ст. и А0П-

6.Моделирование действия невесомости з эксперименте 30-сутачной АН0Г(-6) сопровождается достоверным увеличен! ем кровенаполнения стенки прямой кишки и уменьшением кр< венапалнения окружающих тканей и органов.

7«Метод импедансметрии обеспечивает на критериальна уровне диагностику заболеваний органов малого таза5позв1 ляя дифференцировать урологические заболевания от практ< логических и воспалительные заболевания предстательной лезы от аденсиы.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

- 25 -

1.Измерение импеданса следует проводить с точностью до 0,1 Ом как минимум на двух частотах (1 и 10 кГц) и в двух отведениях:1-ое отведение-глубина зондирования до 15 мя,2-ое отведяние-глубина зондирования до 45 мм.

2'Для снижения методических погрешностей измерения импеданса электродную систему перед введением в прямую кишку ■зооходыко а течение Ли минут выдержать в физиолагячгск.^й растворе температурой 37-40 град.С-

3.Для снижения систематических погрешностей расчет Ккрi при оценке кровенаполнения органов малага таза наиболее целесообразен в исследованиях динамики кровенаполнения исследуемого региона»

4.Для оценки кровенаполнения органов малого таза в лабораторных и стендовых условиях наиболее адекватным является измерение импеданса в i-ом отведении <глубина зондирования i5 мм)и во 2-ам атвадекии (глубина зондирования 45 мм; и коэффициентов неоднородности*

5-Б целях уменьшения погрешности,исходя из учета переходных характеристик,измерение импеданса необходима производить не ранее,чек спустя iú минут с момента ректального введения электродной системы.

СПИСОК ОСНОБймл РАБОТ,ОПуБГвчСОБййнЫл ПО TSKE ДИ С С ЕР ТнцИй

i-К методике определения кровоизлияния в мозг//Тр.БГпй "'Вопросы физиологии и патологии сердца и сосудов:: • 1975. Т.95*С. i45-i47-

2. ¡метрологическое обеспечение реоплетизмографичвсках исследований//Депон.в ВИНИТИ-í95¿.n2íí7-B8ó <в соав.с Гончаровым З-Б.).

3.Расширение функциональных возможностей реоплетизмог-рафов/'/Депон.Е БКИИИИ-И-i95».wi0723 <в соав«с Гончаровым Э • 5 • i Туканпгзским М>.

4.патйматическов моделирование коэффициента преобразования электродных систем реоплетизмографов при научении кровенаполнения прямей кишки/УПрименение катемат-методов и 1«БИ в здракоахр.:Тез.докл.конф. Воронеж. 1956. С. 73-74 (в сазв.с Гончаровым З.Б-Í.

- 26 -

5.Взаимосвязь активных и пассивных свойств биообъект (математ.модель)J/Там же.С-74-75 (в соав.с Каминым A.B.).

6«Повышение достоверности реоплатизмографических исс ледований кровообращения прямой кишки методами матекатиче кого моделирования/УМат-конФ»"Проблемы созд.и созерш-авта матиз.информ.систем охраны труда,окр.среды издаравы* насе промыы «городов".Ангарск•1966.С«25-27.

7.Определение нвжэлектродного сопротивления па уровн: биопотенциалов//Депан.в Ш-ШТИ. 19В7.Н1В9В-В97.

6•Внутриполостные датчики для измерения активных пассивных свойств биообт>екта//Мат•1 Обл. науч.-техн.конф. Основн.разработки мед.тех.учреад.и предпр-г.Томска"-Томск 19ВВ.С.23-24 ( в соав-с Кашинын А•В.,Сгнерубовым H.A.).

9«РеоплетизмограФ и электродные системы для реоплетиз мографии бронхов//Мат.кан<р."Ученые-медики-практ.здравоохр Воронеж«1989.C«166-167 (в соав.с Гончаровым Э-В.,Кашины A.B.).

10.РеоплетизмограФ//Открытия.Изобретения.1990-Ы42•

11«Устройство для измерения пассивных электрически свойств биообъекта/уИзабретательство и рационал-в здраво охр«Воронеж.обл.Воронеж.1990«C«245-246 (з соав.с Аозински М.В.,Огнерубовьш Н-А. ,Каыиным А«В.)>

12.Устройство контроля переходного сопротивления элект род-кажа//Открытиа.Изобретения.1991«Ы14 (в соав-с Гончара вым Э.В.).

13.Симметричный внутриполостиай реоплетизмографически датчик//Открытия.Изобретения-1991.Ы23 (в соав.с Гончаровы Э.В«)«

14«Применение импедансметрии для оценки кровенаполнени органов малого таза//Симпоз-"Место импедансметрии в сов реи-клинич.методах исслед.в физкол-и спорт.медицине"Ижевс 1991.С.39-40.

15.Применение импедансметрии для оценки кровенаполнени органов малого таза при воздействии 0ДНТ//Депон-в ВИНИ ТИ.1991.Ы3369-В91.

16.Динамика перераспределения крови в органах калаг таза при постуральных пробах с меняющимися углами наклон (по данным импедансметрии)/7Депон-в ВИНИТИ.1991.N3367-В91

- 27 -

17.Изменение кровенаполнения органов малого таза при воздействии антиортоотатичдокой гипакииезии//Депон.в ВИНИТИ- 1991.N2275-891.

13.Применение ниогочастотной иипедансметрии в диагностике урологических забслеваний//Депон.в ВИНИТИ.1992.Ы1575-В92 (в соав.с Роцавкиным В.И.»Беляевым A.C.).

Типография ПСО "Воронеапроектстрой" Заказ N 171В-5- Тираа 100 экз.