способ исследования индивидуальных особенностей регуляции физиологических функций организма человека

Формула изобретения

1. Способ исследования индивидуальных особенностей регуляции физиологических функций организма человека, включающий проведение гипервентиляции, максимальную задержку дыхания и определение времени задержки дыхания, отличающийся тем, что проводят семь функциональных дыхательных проб, а особенности регуляции физиологических функций определяют по показателям внешнего дыхания и газообмена, РАСО₂, PAO₂, пневмограмме, характеру и скорости появления изменений ЭКГ, АД, ЭЭГ, латентного периода двигательной реакции, позволяющее разделить испытуемых на группы: первая проба - проводят 1-2-х-минутную не дозированную по интенсивности гипервентиляцию с выявлением физиологических функций, участвующих в развитии гипервентиляционного синдрома; вторая проба - проводят "жесткую" гипервентиляцию на протяжении 2,5-3,5 мин, причем во время проведения гипервентиляции испытуемому дают команды для поддержания уровня вентиляции и выявляют испытуемых, чувствительных к гипервентиляции и разделяют их на группы; третья проба - проводят изокапническую гипервентиляцию - обследуемые дышат через маску с дополнительной емкостью не менее 3-х мин, обеспечивают поддержание у обследуемых стабильного уровня РСО₂, выявляют испытуемых с преобладанием нейрогенного фактора в регуляции функций; четвертая проба - проводят задержку дыхания на уровне спокойного вдоха; пятая проба - проводят задержку дыхания на уровне обычного выдоха; шестая проба - проводят задержку дыхания на вдохе после произвольной гипервентиляции, причем во всех трех пробах с задержкой дыхания определяют время от начала задержки дыхания до первого побуждения к дыханию - 1-ая фаза и до возобновления дыхания - 2-ая фаза определяют общее время задержки дыхания, по первой фазе оценивают индивидуальную чувствительность испытуемых к совокупности гуморальных (СО₂ и О₂) нейрогенных факторов, по второй фазе оценивают способности к волевым усилиям; седьмая проба - проводят гиповентиляцию - режим дыхания, при котором испытуемый дышит не менее 10 мин в ритме два дыхания в минуту без ограничения глубины, после предварительной дыхательной тренировки, срок которой индивидуально обусловлен; перечисленные семь проб позволяют выявить индивидуальную чувствительность обследуемых к гуморальным и нейрогенным факторам, причем первая и вторая пробы с гипервентиляцией - к степени падения РАСO₂ и выраженным в разной степени нейрогенным сдвигом, третья проба с гипервентиляцией - только к нейрогенным факторам, первые же две пробы с задержкой дыхания - к накоплению СО₂, снижению РАO₂ и нейрогенным факторам, третья проба с задержкой дыхания - преимущественно к снижению РАО₂, гиповентиляция - к снижению РАO₂, накоплению РАСО₂ и нейрогенным факторам.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что первую, четвертую и седьмую пробы проводят для испытуемых в возрасте от 12 лет и старше, а остальные пробы с возраста от 17 лет и старше.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, а именно к диагностике индивидуального портрета регуляции физиологических функций.

Из патентной литературы известен способ диагностики уровня тревоги при невротических нарушениях с вегетативными пароксизмами, способ характеризуется следующими приемами: больному предлагают провести гипервентиляцию и после выхода максимально задержать дыхание, измеряют время задержки дыхания /авторское свидетельство СССР 1500261, кл. А 61 В 5/08, 1989 г./.

Сущность изобретения.

Способ исследования индивидуальных особенностей регуляции физиологических функций включает проведение гипервентиляции, максимальную задержку дыхания и определение времени задержки дыхания, отличающийся тем, что проводят семь функциональных дыхательных проб. Особенности регуляции физиологических функций, определяемые по показателям внешнего дыхания и газообмена, PACO₂, PAO₂, пневмограмме, характеру и скорости появления изменений ЭКГ, АД, ЭЭГ, латентного периода двигательной реакции, скорости выработки недыхательных условных рефлексов, на примере выработки условного рефлекса на время, позволяющие разделить испытуемых на группы. Первую пробу - проводят 1-2-минутную не дозированную по интенсивности гипервентиляцию, с учетом ощущений, обусловленных изменениями мозгового кровообращения, головокружения, легкой головной боли, пелены перед глазами, изменениями в деятельности ЦНС, проявляющимися в форме сенсорных или двигательных расстройств, в виде парастезии, онемения, скованности, напряженности, дрожи, а также вегетативными сдвигами в виде: ощущения тепла, учащения сердцебиений, потливости, сухости во рту, позволяющими выявить физиологические функции: сердечно-сосудистые, дыхательные, нервной системы, участвующие в развитии гипервентиляционного синдрома. Вторую пробу - жесткую гипервентиляцню на протяжении 2,5-3,5 минут, причем во время проведения гипервентиляции испытуемому дают команды для поддержания уровня вентиляции, а также выявляют людей, чувствительных к гипервентиляции, одновременно регистрируя скорость появления ощущений и их характер, позволяющие разделить испытуемых на группы. Третью пробу - изокапническую гипервентиляцию, обеспечивающую поддержание у обследуемых стабильного уровня PCO₂, выявляющую испытуемых с преобладанием нейрогенного фактора в регуляции функций. Четвертую пробу - задержку дыхания на уровне спокойного вдоха. Пятую пробу - задержку дыхания на уровне обычного выдоха. Шестую пробу - задержку дыхания на вдохе после произвольной гипервентиляции, причем во всех трех пробах с задержкой дыхания определяют время от начала задержки дыхания до первого побуждения к дыханию - 1-я фаза и до возобновления дыхания - 2-я фаза, определяют общее время задержки дыхания, по первой фазе оценивают индивидуальную чувствительность испытуемых к совокупности гуморальных СO₂ и O₂ и нейрогенных факторов, по второй фазе оценивают способность к волевым усилиям. Седьмую пробу - гиповентиляцию - режим дыхания, при котором обследуемый дышит не менее 10 минут в ритме два дыхания в минуту без ограничения глубины, после предварительной дыхательной тренировки, срок которой индивидуально обусловлен; перечисленные семь проб, позволяющих выявить индивидуальную чувствительность обследуемых к гуморальным и нейрогенным факторам, причем первая и вторая пробы с гипервентиляцией - к степени падения PACO₂ и выраженным в разной степени нейрогенным сдвигом, третья проба с гипервентиляцией - только к нейрогенным факторам, четвертая и пятая пробы с задержкой дыхания - к накоплению CO₂, снижению РАO₂ и нейрогенным факторам, шестая проба с задержкой дыхания - к снижению РАO₂, гиповентиляция - к снижению РАO₂, накоплению PACO₂, нейрогенным факторам, тренируемости дыхания и способности к установлению нового, более эффективного стереотипа дыхания. Первую, четвертую и седьмую пробы проводят, начиная с возраста от 12 лет и старше, а остальные пробы - с возраста от 17 лет и старше.

Достигаемый изобретением результат заключается в возможности: получения наиболее полной информации о формировании физиологических реакций организма на произвольное управление дыханием и его адаптивных возможностях, целенаправленного влияния на функциональное состояние организма, повышении умственной и физической работоспособности здоровых людей, увеличении эффективности адаптации к изменяемым условиям окружающей среды, тренировки и установления нового эффективного стереотипа дыхания.

Описание изобретения.

При проведении проб испытуемый должен находиться в положении сидя неподалеку от экспериментатора, чтобы последний мог следить за состоянием обследуемого. Во время регистрации физиологических функций обследуемый сидит с закрытыми глазами, что требуется для записи ЭЭГ. В процессе исследования производят запись пневмограммы, ЭЭГ, ЭМГ мышц предплечья, ЭКГ, на переносном восьмиканальном электроэнцефалографе. Регистрируют показатели внешнего дыхания и газообмена на портативном газоанализаторе, артериальное давление по методу Короткова. Проводят анкетирование. Портативность приборов позволяет производить обследования и экспресс обработку их результатов на любых отдаленных и труднодоступных объектах.

Регистрацию физиологических показателей осуществляют при спокойном дыхании, в процессе проведения дыхательных проб и после них.

Дыхательные пробы проводят по следующей методике.

1. 1-2-минутная не дозированная по интенсивности гипервентиляция позволяет испытуемому увеличивать вентиляцию наиболее приемлемым для него способом в соответствии с индивидуальными особенностями регуляции дыхания. (Она может быть использована и у подростков 12-16 лет). Проба проводится по инструкции, в соответствии с которой испытуемому предлагают дышать по возможности глубоко и часто, во время гипервентиляции никаких дополнительных команд не дается. В процессе проведения этой пробы у взрослых уровень вентиляции, как правило, повышается в 4-5 раз, а снижение парциального давления углекислого газа в альвеолярном воздухе (PACO₂) достигает величин порядка 20-25 мм рт. ст.

После проведения недозированной гипервентиляции примерно в 10% случаев испытуемые, несмотря на команду о прекращении пробы, продолжают гипервентилироваться. Это, как правило, имеет место у испытуемых, у которых во время гипервентиляции дыхание было очень ритмичным и равномерным. Около 40% обследуемых сохраняют после пробы ритмичное, равномерное дыхание. У 10% испытуемых в постгипервентиляционном периоде дыхание становится неравномерным как по ритму, так и по глубине. Примерно в 23% случаев у испытуемых после гипервентиляции появляются короткие (5-7 секунд) или более продолжительные (8-15 секунд) паузы в дыхании. У 17% обследуемых после пробы с гипервентиляцией возникают длительные (более 15 секунд) непроизвольные задержки дыхания (апное). Таким образом, испытуемых можно разделить на группы в соответствии с индивидуальными особенностями дыхания после гипервентиляции, которые определяются индивидуальными особенностями регуляции дыхания. У большинства обследуемых происходят изменения ЭКГ, такие как нарушение синусового ритма, изменение частоты сердечных сокращений, снижение величины зубца Т, увеличение зубца Р, смещение сегмента S-Т ниже изоэлектрической линии, сокращение интервала Q-T. Прирост частоты сердечных сокращений определяется исходной величиной этого показателя у каждого из обследуемых. Сдвиги АД наиболее выражены у женщин, по сравнению с мужчинами.

У некоторых лиц на ЭЭГ появляются высокой амплитуды медленные колебания - и волны, которые свидетельствуют о повышении чувствительности к гипокапнии. Существенно, что у больных, страдающих эпилепсией, медленная активность на ЭЭГ (высокой амплитуды и волны) в процессе гипервентиляции появляется раньше, часто имеет пароксизмальную форму и позднее исчезает после завершения пробы. В некоторых случаях на ЭЭГ возникает характерная для больных эпилепсией разрядная активность.

Гипервентиляционная проба приводит к замедлению выработки недыхательных условных рефлексов, а следовательно, и к формированию навыков.

Перед началом гипервентиляции испытуемому предлагают обратить внимание на ощущения, которые возникают у него во время гипервентиляции, отметить время появления и охарактеризовать их после проведения обследования. Это дает дополнительные сведения об изменениях в функциональных системах организма (сердечно-сосудистая, дыхательная, нервная системы).

2. Жесткая гипервентиляция характеризуется тем, что испытуемому предлагают на протяжении 2,5-3,5 минут дышать по возможности глубоко и часто. В случаях, когда обследуемый снижает уровень вентиляции, ему дается повторная команда усилить дыхание. В результате у большинства обследуемых легочная вентиляция возрастает почти в 10 раз, что приближает уровень вентиляции к максимально возможному. При этом РАСО₂ снижается до 13-18 мм рт. ст. Во время проведения гипервентиляции необходимо следить за характером дыхания и особенно обращать внимание на возникновение очень ритмичного и постепенно нарастающего по глубине дыхания.

После проведения жесткой гипервентиляции примерно в 19% случаев испытуемые, несмотря на команду о прекращении пробы, продолжают гипервентилироваться. Тогда дают повторную команду об окончании гипервентиляции. 2,4% испытуемых несмотря на повторную команду продолжают гипервентилироваться. У них отмечается феномен так называемого "безостановочного дыхания", когда несмотря на многократные команды прекратить гипервентиляцию и задержать дыхание, они не в состоянии их выполнить. Происходит потеря произвольного управления дыханием, что может привести к значительным сдвигам в организме и ухудшению состояния.

Изменения на ЭКГ в процессе пробы выражены более отчетливо и у большего количества лиц, чем при недозированной гипервентиляции. Об изменениях функционального состояния центральной нервной системы, происходящих во время гипервентиляции, судя по записи ЭЭГ. Гипервентиляционную пробу прекращают досрочно, если на ЭЭГ доминируют высокоамплитудные медленные колебания ( и волны), а также при выраженном ухудшении общего состояния обследуемого. После гипервентиляции экспериментатор в течение 3-5 минут следит за восстановлением не только дыхания, но и ЭЭГ. В случаях, когда на ЭЭГ преобладают высокой амплитуды и волны, испытуемому предлагают открыть глаза и фиксировать взор на каком-нибудь предмете, например на крестике, нарисованном на стене. Это обусловлено необходимостью дифференцировать медленные колебания на ЭЭГ от артефактов, связанных с движением глаз. Для определения состояния обследуемого, у которого на ЭЭГ преобладают медленные высокоамплитудные волны, следует предложить решить в уме элементарную арифметическую задачу.

Во время гипервентиляции, на второй-третьей минуте проведения пробы, примерно у 70% практически здоровых людей на ЭЭГ возникают медленные высокоамплитудные колебания ( и волны), которые сохраняются в течение 1-2 минут после прекращения гипервентиляции. Скорость появления и исчезновения медленных ритмов зависит от индивидуальной устойчивости испытуемых к гипокапнии. У лиц, высокочувствительных к гипокапнии, восстановление ЭЭГ идет, как правило, медленнее. У 30% обследуемых медленные высокоамплитудные колебания на ЭЭГ во время гипервентиляции отсутствуют, что свидетельствует о высокой устойчивости их к гипокапнии.

Динамика латентного периода двигательной реакции дает возможность выявить обследуемых с выраженными нейрогенными влияниями. Учет и систематизация ощущений, возникающих в процессе жесткой гипервентиляционной пробы, позволяет проследить, какие функциональные системы преимущественно участвуют в развитии гипервентиляционного состояния у разных обследуемых.

3. Изокапническая гипервентиляция дает возможность выявить взрослых людей с преобладанием нейрогенного фактора в регуляции функций. В ходе проведения этой пробы для поддержания стабильного уровня PCO₂ обследуемым предлагают дышать не менее 3 минут через маску с дополнительной емкостью. При таком режиме проведения пробы, наряду с разнообразием индивидуальных реакций дыхания в постгипервентиляционный период, у 40% обследуемых появляются гиперпноэ. Возникновение гиперпноэ при отсутствии гипокапнии указывает на роль нервного механизма в его появлении.

Отсутствие достоверных изменений ЭКГ, но значимое увеличение частоты сердечных сокращений при изокапнической гипервентиляции у некоторых обследуемых свидетельствует о повышенной чувствительности их аппарата регуляции сердечной деятельности к нейрогенным факторам.

В процессе изокапнической гипервентиляции несмотря на разнообразие типов дыхания во время пробы медленные колебания ( и - волны) на ЭЭГ, как правило, отсутствуют. Вместе с тем, появление на ЭЭГ некоторых обследуемых таких реакций, как десинхронизация, активация и дезорганизация - ритма, свидетельствует о нейрогенной природе их возникновения.

Изокапническая гипервентиляция приводит к ускорению выработки недыхательных условных рефлексов, а следовательно, и к формированию навыков, под влиянием усиления нейрогенных стимулов.

Предлагаются стандартные режимы пробы с задержкой дыхания.

4. Задержка дыхания на уровне спокойного вдоха (проба Штанге). (Она может быть использована и у подростков 12-16 лет).

5. Задержка дыхания на уровне обычного выдоха (проба Генча). (Как правило, применяется у взрослых, так как у детей она крайне непродолжительна).

6. Задержка дыхания на вдохе после произвольной гипервентиляции. (Предназначена для взрослых).

При строгом контроле за пневмограммой определяют время от начала задержки дыхания до первого побуждения к дыханию ( в этот момент на пневмограмме отмечают начало сокращения дыхательных мышц) и до возобновления дыхания.

Определяя общее время задержки дыхания и время до первой попытки возобновить дыхание, экспериментатор имеет возможность оценивать индивидуальную чувствительность испытуемых к совокупности гуморальных (CO₂ и O₂) и нейрогенных факторов, а также способность к волевым усилиям, то есть к произвольному воздействию на дыхание. Способность произвольно управлять дыханием важна для коррекции функционального состояния организма в экстремальных условиях.

Лица, имеющие непродолжительную задержку дыхания с сокращенной первой фазой (то есть коротким периодом от начала пробы до первого побуждения к дыханию), обладают повышенной чувствительностью к нейрогуморальным факторам и волевой фактор у них выражен слабее. И наоборот, у лиц с продолжительной задержкой дыхания, у которых значительное время занимает вторая фаза (период от начала сокращений дыхательных мышц до возобновления дыхания), дыхание сдерживается дольше благодаря волевым усилиям.

Следует отметить, что если проба Штаге и проба Генча дают возможность выявить людей с повышенной чувствительностью к накоплению СО₂, то проба с задержкой дыхания после гипервентиляции позволяет обнаружить обследуемых с повышенной чувствительностью к гипоксическому фактору.

У мужчин волевой фактор выражен, как правило, сильнее, чем у женщин, в то время, как чувствительность к гуморальным факторам у тех и других практически одинаковая.

В соответствии с динамикой % НвO₂ во время проб с произвольной задержкой дыхания обследуемых можно разделить на группы, в зависимости от различной индивидуальной скорости таких процессов, как переход О₂ из альвеолярного воздуха в кровь и газообмен O₂ в тканях.

Значимые сдвиги на ЭКГ имеют место у женщин при задержке дыхания на вдохе и у мужчин при задержке дыхания после двухминутной произвольной гипервентиляции. Эти сдвиги зависят от изменений тонуса центров экстракардиальных нервов, которые в значительной степени индивидуально обусловлены.

7. Проба с гиповентиляцией - режим дыхания, который соответствует нижней границе облигатного (предельно допустимого) уровня вентиляции (Она может быть использована и у подростков 12-16 лет). Обследуемый по инструкции должен дышать не менее 10 минут в ритме два дыхания в минуту без ограничения глубины. Эту пробу проводят после предварительной тренировки, продолжительность которой индивидуально обусловлена.

При выборе режима и метода проведения гиповентиляции руководствовались следующими соображениями. Во-первых, это должен быть режим дыхания, для поддержания которого необходима определенная тренировка, которая способствует закреплению выработанных сдвигов и установлению нового, более эффективного стереотипа дыхания. Во-вторых, режим гиповентиляции должен быть таким, при котором наиболее естественно проявлялись бы индивидуальные особенности регуляции дыхания. В-третьих, снижение уровня вентиляции должно происходить без применения специальной аппаратуры, которую можно использовать далеко не во всех условиях.

Произвольная гиповентиляция сопровождается снижением легочной вентиляции до 58-63% от исходного уровня. РАСО₂ возрастает с 37 мм рт. ст. до 45,6 мм рт. ст. РАO₂ падает со 108 мм рт. ст. до 97,8 мм рт. ст. То есть эта дыхательная проба сопровождается развитием гиперкапнии и гипоксии.

Она приводит к разнонаправленным сдвигам в деятельности сердечно-сосудистой системы у разных обследуемых. Существенных изменений на ЭКГ не происходит. Однако у 63% обследуемых гиповентиляция стимулирует усиление степени дыхательной синусовой аритмии сердца. Это свидетельствует об усилении парасимпатических влияний на сердце и снижении нагрузки на него.

Изменения на ЭЭГ сводятся в основном (у 63% обследуемых) к учащению и снижению амплитуды ритма. К концу гиповентиляции интервалы - ритма длительностью от 3 до 6 секунд периодически перемежаются с участками десинхронизации (подавление - ритма - ритмом) продолжительностью от 2 до 15 секунд.

Происходит периодическое изменение величины латентного периода двигательной реакции во время гиповентиляции, по периоду совпадающее с дыхательной ритмикой у 79% обследуемых.

Произвольная гиповентиляция способствует более раннему началу выработки недыхательных условных рефлексов и их упрочнения.

Динамика изменений ЭЭГ, латентного периода двигательной реакции и скорости выработки недыхательных условных рефлексов при гиповентиляции обусловлена действием возросших по интенсивности возбуждающих нейрогенных влияний дыхательного центра (периодического характера) на ЦНС, включая вышележащие отделы головного мозга. Немаловажную роль во влиянии произвольной гиповентиляции на функциональное состояние головного мозга играет и совокупное влияние гуморальных факторов, возникающих в процессе гиповентиляции - гиперкапнии и гипоксии.

В заключение следует отметить, что проведение предложенного комплекса дыхательных функциональных проб и дыхательной тренировки несложно в методическом плане. Этот комплекс апробирован на практике. Он использован при отборе лиц, профессиональная деятельность которых сопровождается значительным эмоциональным напряжением и постоянно или эпизодически протекает в экстремальных условиях. Дыхательные пробы и дыхательная тренировка применялись и для коррекции функционального состояния организма у данного контингента людей, с учетом их возрастных и индивидуальных особенностей.