Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы...11
1.1. Методы функциональной диагностики состояния органов сердечно-сосудистой системы у летчиков и космонавтов...11
1.2. Метод «сухая» иммерсия - как модель искусственной невесомости..19
1.3. Функциональное состояние органов сердечно-сосудистой системы при эксперименте «сухой» иммерсии ... 32
1.4. Анализ вариабельности сердечного ритма 37
1.5. Дисперсионное картирование ЭКГ 43
1.6. Основные понятия о болевым синдроме в спине во время космического полета...
ГЛАВА 2. Материалы и методы исследования... 49
2.1. Общая характеристика обследованных лиц...49
2.2. Методы обследования... 51
2.3. Статистическая обработка результатов и дизайн исследования
ГЛАВА 3. Клинико-инструментальное исследование функции сердечно-сосудистой системы и поясничного отдела позвоночника при воздействии «сухой» иммерсии ... 66
3.1. Эксперимент с 3-суточной «сухой» иммерсией... 66
3.1.1. Исследование вариабельности сердечного ритма... 66
3.1.2. Исследование дисперсионного картирования ЭКГ... 68
3.1.3.Исследование некоторых параметров гемодинамики...69
3.1.4. Оценка болевого синдрома в поясничном отделе позвоночника ... 70
3.1.5. Рентгенографическое исследование поясничного отдела позвоночника...71
3.1.5.1. Измерение высоты межпозвонковых дисков... 72
3.1.5.2. Измерение межпозвонковых углов... 74
3.1.6. Анализ корреляционных связей...76
3.2. Эксперимент с 5-суточной «сухой» иммерсией... 78
3.2.1. Исследование вариабельности сердечного ритма... 78
3.2.2. Исследование дисперсионного картирования ЭКГ...80
3.2.3.Исследование некоторых параметров гемодинамики... 80
3.2.4.Оценка болевого синдрома в поясничном отделе позвоночника...
ГЛАВА 4. Клинико-инструментальное исследование и лечение больных с распространенным остеохондрозом 84
4.1. Болевой синдром у пациентов с распространенным остеохондрозом межпозвонковых суставов... 84
4.2. Метод «радиочастотная денервация межпозвонковых суставов»...
4.3. Результаты клинического этапа исследования...86
4.4. Сопоставление результатов экспериментального этапа исследования и клинических наблюдений...89
4.5. Корреляционный анализ результатов дисперсионного картирования ЭКГ 92
4.6. Использование полученных результатов в клинической, авиационной и космической медицине
Глава 5. Обсуждения результатов исследования... 97
Выводы... 104
Практические рекомендации... 105
Список литературы...
- Функциональное состояние органов сердечно-сосудистой системы при эксперименте «сухой» иммерсии
- Статистическая обработка результатов и дизайн исследования
- Оценка болевого синдрома в поясничном отделе позвоночника
- Метод «радиочастотная денервация межпозвонковых суставов»...
Введение к работе
Актуальность темы. Основное отличие космической медицины от земной заключается в том, что в центре ее внимания стоит здоровый человек, и ее главной задачей является не распознавание болезней и их лечение, а оценка уровня здоровья и разработка мероприятий по его укреплению и сохранению. Прогресс в области космонавтики стимулировал развитие многих наук, в том числе космической биологии и медицины. В настоящее время успехи пилотируемой космонавтики возможны, благодаря интенсивному развитию космической медицины, которая на основе использования новейших достижений науки и техники создала свои собственные оригинальные теоретические и практические разработки [А.И. Григорьев, P.M. Баевский, 2007].
Несмотря на успехи, достигнутые в области профилактики неблагоприятных реакций организма человека под воздействием факторов космического полета, в практике медицинского обеспечения космического полета имеют место случаи развития заболеваний или функциональных нарушений со стороны различных органов и систем [А.И. Григорьев и др., 2001; И.Б. Ушаков и др., 2013; Ю.И. Воронков, 2013].
Наиболее часто у космонавтов выявляются изменения со стороны сердечнососудистой, костно-мышечной, нейро-эндокринной и других систем [О.Г. Газенко и др., 1990; В.В. Богомолов, 2014]. Большинство космонавтов отмечают наличие болевого синдрома в спине на различных этапах космического полета [J.R. Styf et al., 2001; W.E. Thornton et al., 1977]. Приблизительно от 68 до 80% космонавтов отмечают различного рода проявления болевого синдрома в поясничном отделе позвоночника. Длительность его может быть от нескольких часов и суток, а иногда в течение всего полета. Выраженность и длительность болевого синдрома значительно снижает работоспособность и качество жизни экипажа на орбите [Р.С. Wing et al., 1991]. В условиях космического полета в структуре позвоночника происходят изменения, которые сводятся к его удлинению за счет увеличения объема межпозвонковых дисков и изменению физиологического кифоза и лордоза. При этом рост человека увеличивается на 4-6 см [A.R. Hargens, J.V. Sayson, 2008; J.R. Styf, P. Kalebo, 1994].
В связи с этим возникает объективная необходимость разработки методов и средств раннего выявления доклинических форм заболеваний органов сердечно-сосудистой системы (ССС) и изменений позвоночника у космонавтов, прежде всего на этапе подготовки к полету космонавтов [Ю.И. Воронков и др., 1994].
В настоящее время наилучшей моделью невесомости является «сухая» иммерсия. Она, как один из методов моделирования эффектов невесомости, давно используется для изучения различных аспектов космической медицины, включая испытания новых средств профилактики неблагоприятного действия факторов космического полета и исследование ряда фундаментальных проблем гравитационной физиологии [И.Б. Козловская, 2008; Е.Б. Шульженко, И.Ф. Виль-Вильямс, 1976]. Значительное внимание при этом уделяется изучению функции ССС, играющей ведущую роль в обеспечении адаптации организма к новым, необычным условиям.
Использование анализа вариабельности сердечного ритма в сочетании с дисперсионным картированием электрокардиограммы (ЭКГ) в условиях «сухой» иммерсии успешно разработаны и использованы исследованиях P.M. Баевского (1980-2015г.), А.К. Ешмановой (2009г.), в которых выявлена связь гиподинамии с изменением функционирования ССС. Однако, сопоставление этих сдвигов в условиях микрогравитации с изменениями в позвоночнике не проводились. Этому нерешенному вопросу космической медицины и посвящено настоящее исследование. Кроме того, в нашей работе проводится обсуждение эффективности применения новых методов функциональной диагностики для экспертной оценки состояния органов ССС в условиях «сухой» иммерсии.
Цель работы. Исследовать клиническое состояние и функционирование сердечнососудистой системы в условиях «сухой» иммерсии с использованием вариабельности сердечного ритма, дисперсионного картирования ЭКГ и связь их с оценкой выраженности болевого синдрома в спине, высотой межпозвонковых дисков у здоровых испытателей-добровольцев и больных с заболеваниями позвочника.
Задачи исследования.
1. Изучить взаимосвязь регуляторных механизмов сердечно-сосудистой системы и
состояние позвоночника в условиях моделирования невесомости.
2. Исследовать в условиях «сухой» иммерсии диагностическую значимость,
информативность и прогностическую надежность современных методов диагностики
(вариабельность сердечного ритма, дисперсионное картирование ЭКГ) в оценке состояния
ССС.
-
Исследовать в практике космической медицины оценку болевого синдрома в спине с применением цифровой рейтинговой шкалы и ее связь с регуляторными механизмами ССС.
-
Исследовать высоту межпозвонковых дисков и межпозвонковых углов при рентгенографическом обследовании и их влияние на регуляторные механизмы ССС.
5. Проанализировать клиническую значимость интегральных показателей
активности регуляторных систем (ПАРС) и интегральный индикатор изменений
электрических характеристик ионных каналов кардиомиоцитов «миокард» в комплексной
оценке состояния органов ССС.
Научная новизна. Впервые проведено комплексное исследование состояния ССС с использованием современных электрокардиографических методов - вариабельность сердечного ритма, дисперсионное картирование ЭКГ и рентгенографического измерения характеристик поясничного отдела позвоночника в условиях моделирования эффектов микрогравитации. Проведена оценка их связи с болевым синдромом. Выявлены фазные изменения регуляторных механизмов ССС и их связь с выраженностью болевого синдрома в спине и высотой межпозвонковых дисков.
Практическая значимость. В эксперименте «сухая» иммерсия выполнена оценка динамики изменений органов ССС у испытателей-добровольцев, выраженности и
переносимости болей в спине, что может служить поводом для более тщательного исследования состояния здоровья кандидата и критической оценки определения годности к космическому полету. Закономерность экспериментального этапа исследования имеет подтверждение в клинике остеохондроза позвоночника у больных людей. Основные положения, выносимые на защиту.
-
Исследование вариабельности сердечного ритма, дисперсионное картирование ЭКГ, измерение высоты межпозвонковых дисков и оценкой болевого синдрома в спине в условиях «сухой» иммерсии позволяет оценить особенности регуляции сердечнососудистой системы на различных этапах эксперимента и выявить лиц с предрасположенностью к возникновению выраженного болевого синдрома в позвоночнике.
-
В условиях трехсуточной и пяти суточной иммерсии, у здоровых людей выявлены фазные изменения вариабельности сердечного ритма, выражающиеся в снижении показателей, характеризующих тонус симпатической нервной системы (SI, ЧСС), увеличение парасимпатических влияний (RMSSD, SDNN) в первые двое суток сухой иммерсии, которые связаны с максимальной выраженностью болевого синдрома и высотой межпозвонковых дисков. В последующем происходит увеличение симпатической регуляции ритма сердца.
3. С использованием регрессионного анализа оценена связь изменений
позвоночника с выраженностью болевого синдрома и состоянием регуляторных
механизмов сердечно-сосудистой системы у испытателей в условиях «сухой» иммерсии.
Выявленное снижение симпатической активности регуляторных механизмов является
одним из звеньев патогенеза боли в спине. У больных с распространенным
остеохондрозом позвоночника после купирования болевого синдрома радиочастотной
денервацией межпозвонковых дисков отмечается увеличения симпатической и снижение
парасимпатической активности регуляторных механизмов.
Апробация диссертации. Материалы диссертации доложены и обсуждены на 12-й конференции молодых ученых, специалистов и студентов (г. Москва, 2013 г.), 85-й ежегодной научной конференции Аэрокосмической медицинской ассоциации (AsMA, г. Сан Диего, США, 2014г.).
Диссертация апробирована на заседании секции «Космическая медицина» Ученого Совета ГНЦ РФ - ИМБП РАН 25 июня 2015 г (протокол № 2).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 научных работ, в том числе 1 работа в зарубежной печати, 4 - в отечественных рецензируемых научных журналах, входящих в перечень ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 126 страницах машинописного текста, иллюстрирована 12 таблицами и 28 рисунками. Работа состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов собственных исследований: экспериментального и клинического исследований, обсуждения полученных результатов, выводов и практических рекомендаций.
Функциональное состояние органов сердечно-сосудистой системы при эксперименте «сухой» иммерсии
Факторы космического полета (КП) являются для человека стрессогенным воздействием [107] и вызывают, наряду с неспецифической реакцией типа общего адаптационного синдрома, ряд специфических изменений практически во всех системах и органах [30]. Первичное звено в механизме влияния одного из факторов КП — невесомости, состоит в устранении массы тела и, как следствие, появление гравитационно-зависимых деформаций и механического напряжения структур организма. Это первичное звено вовлекает в процесс вторичные механизмы. В дальнейшем происходит включение всей цепи причинно-следственных отношений, приводящих к изменению физиологических функций [23, 24, 29, 30, 31, 38, 57, 133, 141, 153, 155, 156].
Устранение гидростатического давления (ГД) в условиях невесомости сопровождается перераспределением жидких сред (ЖС)организма, прежде всего потерявшей массу крови, в верхнюю часть тела. Первоначально устранение ГД вызывает противоположные изменения деформации сосудов и окружающих их тканей, соотношения капиллярной фильтрации и абсорбции в областях, расположенных выше и ниже гидростатической индифферентной точки (ГИТ). Эта точка расположена в горизонтальной плоскости на 5-10 см ниже диафрагмы и характеризуется постоянным уровнем гидростатического давления крови, не зависящем от положения тела в пространстве [152].
В условиях гравитационного поля Земли, при вертикальном положении тела, в сосудах, расположенных выше ГИТ, гидростатическое давление будет отрицательным, а на более низком уровне - положительным и возрастающим по направлению к ступням. Под влиянием гидростатического давления при вертикальном положении тела возникают градиенты давления в артериальной и венозной системах. В условиях Земли стенки вен нижних конечностей, растянутые кровью, имеют более высокое напряжение, чем стенки вен шеи и головы, находящихся в спавшемся состоянии. Этот градиент эластических сил стенок вен, расположенных выше и ниже ГИТ, вызывает при микрогравитации выталкивание и перемещение крови из вен нижних конечностей в верхнюю часть тела. В свою очередь, изменения равновесия Старлинга, характеризующиеся уменьшением трансмурального капиллярного давления и увеличением перехода интерстициальной жидкости во внутрисосудистое пространство в областях ниже ГИТ и противоположными изменениями в вышележащих областях, также приводит к перемещению ЖС из нижних конечностей в верхние части тела [24, 32, 57, 153]. Вызываемые этим перемещением ЖС увеличение объема внутрисосудистой жидкости и увеличение объемов сердца, выявленные в полетах, воспринимаются организмом как увеличение эффективного объема циркулирующей крови и сопровождаются включением срочных адаптивных механизмов [24]. Смещение крови в верхнюю часть тела приводит к определенному усилению сигнализации с артериальных барорецепторных рефлексогенных зон и вовлечению депрессорных и разгрузочных рефлексов, а также рефлекса Генри-Гауэра с механорецепторов системы низкого давления. Перераспределение ЖС вызывает торможение ренин-ангиотензин-альдостероновой системы [156]. Под влиянием этих регуляторных механизмов уменьшается объем плазмы крови и межклеточной жидкости, происходит частичная потеря ряда электролитов, развивается тенденция к снижению сосудистого тонуса и диастолического артериального давления [24, 38, 153].
В исследованиях И.В. Алферовой, В.Ф. Турчаниновой и соавторов были проанализированы и обобщены результаты наблюдения за космонавтами, выполнявших КП. По их данным, во время полета у космонавтов наиболее часто отмечались усиление хронотропной функции сердца, увеличение минутного объема крови (МОК), повышение конечного систолического АД. Проведенные исследования в условиях покоя до и во время полета позволили авторам классифицировать функциональное состояние органов (ССС) в соответствии с величиной сердечного индекса (СИ) по трем типам кровообращения. Для гипокинетического типа у группы космонавтов были характерны низкие значения ударного объема (УО) и частоты сердечных сокращений (ЧСС); для гиперкинетического типа - более высокие их значения. Эукинетический тип по обоим показателям занимал промежуточное положение [1]. В этой работе авторы также указывают на функциональные различия в состоянии системы кровообращения космонавтов, обусловленные генетическими факторами, возрастом и условиями проведения обследований. Нужно отметить, что диапазон компенсаторных возможностей органов ССС в зависимости от типа кровообращения, по мнению многих исследователей, оценивается по-разному. Одни авторы считают, что при гиперкинетическом типе сердце работает в менее экономичном режиме, так как высокая активность симпатико-адреналовой системы ограничивает компенсаторные возможности организма. Другие авторы придерживаются противоположного мнения [35].
В условиях микрогравитации изменяется и системное АД, однако результаты наблюдений также неоднозначны. Отмечается повышение систолического АД за счет увеличения ударного объема крови и снижение диастолического АД — за счет падения общего периферического сопротивления сосудов (ОПСС). В первые несколько дней космического полета отмечается, что АД снижается, а затем приближается к предполетному уровню. По мнению многих исследователей, при различных типах кровообращения различны и механизмы поддержания уровня АД [35], в то же время, существенной разницы в его величинах между типами кровообращения не отмечено [1]. Одним из ведущих механизмов гемодинамических расстройств в условиях гипокинезии и микрогравитации является гиповолемия [24, 32, 77, 82, 110, 153, 162, 176].
В работах Г.А. Фоминой и А.Р. Котовской (2005 г.) по результатам многочисленных исследований гемодинамики ультразвуковыми методами во время и после КП различной длительности в состоянии покоя, установлены изменения, которые расценивались как косвенные признаки гиповолемии. К ним относятся: уменьшение конечно-диастолического объема (КДО) и УО левого желудочка, снижение резистентности почечных артерий. Такая интерпретация была основана авторами на результатах исследований не только во время КП, но и в наземных экспериментах, моделирующих некоторые эффекты невесомости, в которых одновременно выполнялись исследования гемодинамики и гидратации тела человека [110]. Установлено, что в наземных исследованиях изменения гемодинамики на фоне гиповолемии были аналогичны зарегистрированным в ходе КП. В состоянии покоя в условиях невесомости формировалось отличающееся от земного состояние гемодинамики, стабилизировавшееся к 3-у месяцу полета. При увеличении времени пребывания в невесомости прогрессирование изменений гемодинамики не выявлялось [110].
Считается, что благодаря действию этих указанных механизмов наступает период стабилизации реакций организма, который характеризуется относительно постоянным уровнем функционирования основных систем и (при отсутствии чрезмерных воздействий) может сохраняться на протяжении длительного времени. В свою очередь, для практики медицинского контроля и прогнозирования функционального состояния членов экипажа важное значение имеет информация о степени адаптации организма к условиям невесомости [7, 30].
Статистическая обработка результатов и дизайн исследования
Дисперсионные характеристики в программе рассчитываются по девяти анализируемым группам отклонений. В группах G1-G7 анализируются дисперсии, отражающие степень выраженности и локализацию электрофизиологических нарушений в миокарде предсердий и желудочков в фазах де- и реполяризации. Разграничение нормы и патологии разработчиками прибора было проведено на основе стандартной процедуры обучения автоматического классификатора на группе здоровых лиц и больных с верифицированными клиническими диагнозами, которые включают гипертоническую болезнь, различные формы ИБС, пороки сердца и др. В результате для каждой из групп G1-G9 были разработаны границы нормы для дисперсий Р-зубца, QRS комплекса и Т зубца [45].
Нормальный ритм сердца обеспечивается повторяющимися циклическими изменениями трансмембранного потенциала клеток миокарда, в основе которого лежит работа Na-K насоса. Метод дисперсионного картирования способствуют раннему выявлению электрической нестабильности миокарда, что важно у бессимптомных пациентов с различными структурными изменениями сердечной мышцы [99].
Подтверждением обоснованности использования анализа низкоамплитудных колебаний являются многочисленные исследования дисперсии длительности и амплитуд Р-зубца, QRS-комплекса, зубца Т, интервала QT по данным стандартной ЭКГ и ортогональных отведений. Близкие подходы применяются при исследовании альтернации зубца Т по принципу "beato-beat" анализа. Это обусловлено большой ролью данного феномена в оценке реполяризационных нарушений и использовании его в качестве прогностического маркера ЖТ при изучении аритмогенеза желудочков.
Суммарная величина площади всех групп (G1-G9) дисперсионных отклонений отображается интегральным показателем, получившим название «миокард», который изменяется в диапазоне от 0 до 100%, как показатель величины отклонения от нормы. Показатель «миокард» равный 0%, соответствует полному отсутствию каких – либо значимых отклонений, т.е. положению всех дисперсионных линий внутри границ нормы. Чем больше значение индикатора, тем больше отклонение от нормы. Показатель «миокард» определяет отклонения во всех группах дисперсионных характеристик [45, 103]. При значении показателя «миокард» менее 15 % говорят о норме, при разбросе значений от 15% до 25 % – о вероятностной патологии сердца и необходимости комплексного дифференциально-диагностического обследования, а при значении более 25 % – о патологии сердца и обязательном специальном обследовании [46, 104]. Таблица 4
Значения индекса «миокард», используемого программой при классификации состояния и для формирования цвета портрета сердца (Иванов Г.Г., Сула А.С, 2009).
Полученные цифровые массивы флюктуации пропускают через специальный модуль усиления слабых сигналов. На выходе модуля формируется поверхностная карта электрических флюктуаций, которая по определенному алгоритму проецируется на эпикардиальную поверхность компьютерной трехмерной анатомической модели сердца. В итоге на экране возникает цифровая модель электрических флюктуаций, которую разработчики прибора назвали «портретом сердца».
Портрет здорового сердца имеет ровную зеленую окраску. При возникновении изменений флюктуации соответствующая часть портрета сердца меняет цвет от зеленого до красного, в зависимости от выраженности этих изменений (рис. 6). Цвет на «портрете сердца» реагирует на малейшие изменения электрической нестабильности миокарда. По мнению авторов методики, «портрет сердца» является косвенным интегральным индикатором изменений электрических характеристик ионных каналов кардиомиоцитов. Изменения «портрета сердца» отражают электролитные, метаболические изменения миокарда, то есть дают, информацию о текущем состоянии миокарда и его динамике» [45]. При различных отклонениях от нормы цвет в области сердца изменяется до желтого или красного (рис. 6). Чем больше площадь этих областей, тем больше отклонение от нормы [23, 31].
«Портрет сердца» формируется в двух видах: со стороны правого предсердия и правого желудочка, а также со стороны левого предсердия и левого желудочка. Эти два вида не соответствуют естественному анатомическому положению сердца в грудной клетке. «Портрет сердца» в области желудочков отражает интегральную картину дисперсионных изменений, рассчитанную как для деполяризации, так и реполяризации миокарда. Дисперсионные изменения на портрете сердца в области предсердий соответствуют только фазе деполяризации. Цвет «портрета» изменяется как при отклонениях амплитудных дисперсионных характеристик, так и при запаздывании или опережении дисперсионных характеристик, коррелирующих с величинами интервалов P-Q, Q, QRS. При различных отклонениях от нормы цвет в области сердца изменяется до желтого или красного [43]. Отдельные показатели ЭКГ высокого разрешения, параметры и их характеристики, получаемые на основе анализа усредненного ЭКГ-сигнала, используются для диагностики нарушений электрофизиологических свойств миокарда.
Еще одним важным показателем, оценивающимся прибором Кардиовизор, является индикатор «ритм». Если пациент здоров и симпатические и парасимпатические влияния на ритм оптимально сбалансированы, то индикатор «ритм» устойчиво находится в диапазоне 0%-20%. При высоком стрессе или выраженной аритмии этот показатель будет в диапазоне более 70%. Если повышенные значения индикатора «ритм» одновременно сочетаются с выраженным уменьшением ВСР и это стабильно повторяется – это признак неблагоприятного прогноза [104].
Обследование в экспериментальных сериях выполнялось также как и анализ ВСР в положении лежа до, во время и после окончания воздействия «сухой» иммерсии. В течение 30 с регистрировали ЭКГ-сигнал 3-х стандартных отведениях от конечностей: I, II, III. Для этого использовали четыре электрода: два на внутренней поверхности лучезапястных суставов и два на внутренней поверхности нижней трети голеней. Кожа в месте наложения электродов предварительно обрабатывалась спиртовым раствором и абразивным материалом (гель). Текущее состояние миокарда оценивали с помощью интегрального показателя «миокард».
Оценка болевого синдрома в поясничном отделе позвоночника
До иммерсии, в дни, когда было выполнено базовое обследование, ни у одного из испытателей-добровольцев не было отмечено каких-либо жалоб в том числе, на боли в поясничном отделе позвоночника. В ходе эксперимента у всех обследуемых она появилась. Полученные результаты оценки болевого синдрома по методу ЦРШ свидетельствуют о том, что у всех субъектов она как правило, возникала на первые сутки воздействия и постепенно уменьшалась. У восьми испытателей отмечен пик боли на первые сутки, у трех субъектов на вторые сутки и у одного субъекта – на третьи сутки (рис. 13).
Выраженность болевого синдрома в спине была наибольшей у 5 чел, которые принимали ненаркотические анальгетики. На рис. 3 видно, что в первые сутки составили 6,36±1,75 баллов, на вторые – 5,55±2,30 баллов и к концу исследования – 3,91±1,97 баллов. Сразу после окончания эксперимента боль прекратилась у всех испытателей.
Рентгенографическое исследование поясничного отдела позвоночника выполнено у всех испытателей, оценка результатов исследования проводилась по методике разработанной нами. Оценивались передняя высота межпозвонковых дисков (МПД), задняя высота МПД и средняя высота МПД, кроме того рассчитывался межпозвонковый угол. Данные морфологические изменения при воздействии микрогравитации по эксперименту 3-суточной «сухой» иммерсии представлены в табл. 8.
Полученные результаты представлены на рис. 14, где использовано процентное соотношение изменения высоты МПД и межпозвонкового угла при исходном состоянии. Высота МПД изменялась как между позвонками на уровнях, а также между передней и задней размерами. В течение иммерсии средняя высота МПД увеличилась на 19,94% (СИ2), 20,80% (СИ3), а после воздействии возвращалась с увеличением на 4,27% (Р+1). В отличие от этого, межпозвонковый угол изменялся в сторону кифоза. Во время иммерсии сумма углов каждого МПД уменьшалась на 20,65% (СИ2), 15,79% (СИ3) и возвращалась после воздействии с уменьшением на 2,02% (Р+1). Эти эффекты представлены на рис. 14. Изменение показалось резким с началом воздействия и во время воздействии сохранялось [60].
На рис.15 представлены динамики среднего значения высоты МПД и межпозвонкового угла. За короткий период средняя высота МПД у испытателей увеличилась с 35,09±4,44 мм до 42,12±4,74 мм на вторые сутки и до 42,44±5,04 мм на третьи сутки. Межпозвонковый угол снизился с 24,70±5,60 до 19,06±6,40 на первый день идо 20,80±6,20 на второй день эксперимента. Достоверное различие высоты МПД до эксперимента и ходе его указывают на возможную связь высоты диска и болевого синдрома, что последующим исследовано с использованием корреляционного анализа.
Во время иммерсии увеличения высоты каждых МПД были разные (табл. 8). Процентное изменение задней высоты дисков было более выражено, чем передней и изменение задней высоты дисков имеет тенденцию увеличения, чем более каудально, тем больше, а передней высоты – чем более краниально, тем больше. В среднем значении высоты МПД не показана, однако при сравнении изменении передней и задней высоты выявлено большая амплитуда изменении в L4/5 (рис. 16).
Результаты изменения высоты МПД соответствуют с наблюдаемыми изменениями в межпозвонковых углах: нижние поясничные МПД (преимущественно L4/5) движутся в более выраженном кифотическом направлении, в то время как из L2/3 и выше, позвонки видны как уплощение из первоначально кифотическом положении (L3/4) или показывают переехать в любом более лордостический положении (L2/3, L1/2) (рис. 17). Эти различия были достоверными.
Рис. 18. Комплексные изменения: ВСР, высота МПД, болевой синдром и тонус мышц в спине при эксперименте с 3-суточной «сухой» иммерсией
Таким образом, результатом исследования с 3-суточной иммерсией являются выявленные фазные изменения ВСР, возникновение различной интенсивности болевого синдрома, морфологические изменения позвоночника (рис. 18). Для исследования взаимной связи полученных данных использован корреляционный анализ.
Можно видеть, что в исходном состоянии высота дисков колебалась от 31,66 мм до 44,13 мм, а в ходе исследования она увеличивалась от 37,40 мм до 49,62 мм. Болевой синдром был отмечен у всех испытателей, а его выраженность колебалась от 4 до 9 баллов. Рис. 19. Зависимость выраженности болевого синдрома от высоты межпозвонкового диска поясничного отдела позвоночника
В условиях эксперимента «сухой» иммерсии была исследована зависимость между изменением высоты диска и степенью выраженности болевого синдрома (рис. 19). Достоверная корреляционная связь указывает на зависимость возникновения болевого синдрома от изменения высоты межпозвонковых дисков. Следует отметить, что болевой синдром более выражен в первые сутки, а высота межпозвонковых дисков нарастает к окончанию эксперимента. Получена достоверная корреляционная зависимость (R2= 0,53), описанная уравнением «Боль в спине = 1,02 высота диска – 37,84».
Связь изменений позвоночника с возникшим болевым синдромом и регуляцией работы сердечной мышцы составили следующий этап исследования. Она характеризуется уравнением регрессии, в котором величина Y – соответствует выраженности болевого синдрома в баллах. Использовались 12 признаков, отражающих высоту межпозвонковых дисков и показатели вариабельности ритма сердца, из них в финальное уравнение вошли четыре наиболее информативных признака. Уравнение имеет вид: Y = 0,35 MD – 0,01 SI – 0.11 LF + 0.11 RMSSD где: Y – степень болевого синдрома от 0 до 10 баллов; MD – средняя высота межпозвонковых дисков поясничного отдела позвоночника мм; SI - стресс индекс, усл. ед.; LF – Низкочастотная мощность спектра, %; RMSSD – среднее значение квадратов разностей длительностей последовательных N-N интервалов, мс.
В уравнение вошли высота МПД и три показателя, характеризующих различные стороны регуляции сердечного ритма. В результате решения уравнения имеется числовой показатель близкий к величине шкальной оценки болевого синдрома. Коэффициент детерминации составляет R2 = 0,58. Уравнение отражает состояние связей между переменными на вторые сутки эксперимента, когда выраженность болевого синдрома была максимальной. Отметим, что болевой синдром имел тенденцию к снижению в последующем. Высота МПД была увеличенной на протяжении всего эксперимента.
Выявленны связи между высотой МПД, уменьшением симпатической активности (SI) и одновременно увеличением активности парасимпатической нервной системы (RMSSD). Отрицательная связь болевого синдрома в спине и показателя LF может свидетельствовать об угнетении вазомоторного центра регуляции.
Таким образом, выявлена связь выраженности болевого синдрома с изменениями в позвоночнике и регуляцией работы сердца. Коррекция выявленных изменений может быть реализована в условиях космического полета с помощью специальных программ физических упражнений с преимущественным использованием осевых нагрузок.
Метод «радиочастотная денервация межпозвонковых суставов»...85
Сердечно-сосудистая система в области космической медицины как самая основная и чувствительная система человеческого организма многими авторами исследовалась и обсуждалась, начиная с первых космических полетов человека [21, 30, 106]. Исследования вегетативной регуляции кровообращения в космических полетах с использованием анализа ВСР были проведены впервые в полетах кораблей «Восток-3» и «Восток-5». Было установлено, что в 3- и 5-суточном полетах отчетливо выявлено смещение вегетативного баланса в сторону усиления активности парасимпатического отдела. Реакция приспособления к новым условиям невесомости протекала у каждого из членов экипажа по-разному. Эти исследования положили начало систематическому применению анализа ВСР для оценки состояния членов экипажа на разных этапах космического полета [93]. Анализ ВСР показал, что этот метод, использование которого для научных исследований в космической медицине началось более 40 лет назад [7], до сих пор не потерял своей научной и практической значимости. Более того, накопленных знаний уже вполне достаточно для того, чтобы перейти к их практической реализации для дальнейшего развития системы медицинского контроля состояния здоровья космонавтов в ходе полета. Дисперсионное картирование ЭКГ как одни из основных методов, используемых в клинике в целях раннего выявления электрофизиологических изменений в миокарде в настоящее время активно изучается. Несколькими авторами (Р.М. Баевский, А.Г. Черникова, А.К. Ешманова) изучались изменения ВСР и ДК ЭКГ в условиях космического полета и наземного моделирования невесомости. Результаты показателей, полученных у них, сильно влияли на данную работу в различных аспектах.
Однако, в данной работе впервые выполнено комплексное исследование, которое включает вариабельность сердечного ритма, дисперсионное картирование ЭКГ, оценку выраженности болевого синдрома в спине и морфологические изменения поясничного отдела позвоночника. Боль в спине – одна из наиболее часто встречающихся медицинских проблем, в том числе у космонавтов во время полета. Приблизительно от 68 до 80% космонавтов отмечают различного рода проявления болевого синдрома в поясничном отделе позвоночника [181]. На протяжении всего полета длительность болевого синдрома варьируется от 14 до 100%, выраженность и длительность которого иногда значительно снижает работоспособность и качество жизни всего экипажа на орбите [181]. Изменение длины позвоночника, как известно, происходит, прежде всего, за счет гипергидротации межпозвонкового диска в связи с отсутствием осевой нагрузки в условиях микрогравитации и значительным перераспределением жидких сред. С увеличением объема межпозвонковых дисков происходит выпрямление физизологического кифоза и лордоза, что в свою очередь дополнительно влияет на увеличение длины позвоночника [135, 164]. В связи с этим после возвращения на землю у экипажа повышается риск возникновения самых разных заболеваний позвоночника. Это связано, главным образом с тем, что изменения, происходящие в позвоночнике космонавтов не успевают полностью восстановиться и приспособиться к условиям гравитации и именно поэтому у космонавтов чаще, чем у обычных людей возникают проблемы с позвоночником [164].
Многие изменения в организме человека в условиях микрогравитации, в том числе и увеличение роста всего тела, боль в спине, были изучены в различных экспериментах моделирующих условия космического полета [21, 101]. В экспериментах было отмечено, что в условиях длительного (4 недель и более) постельного режима происходит увеличение длины поясничного отдела позвоночника, изменения физиологических изгибов, гипергидратация межпозвонковых дисков, мышечная атрофия. Перечисленные изменения нарушают биомеханику позвоночных сегментов и позвоночника в целом, а также патологически воздействуют на окружающие структуры и нервные окончания [141, 149, 154, 172, 179].
В настоящее время имеется мало научных работ об изменениях, происходящих в структуре позвоночного столба в условиях микрогравитации. В работах нескольких авторов [154, 164, 181] было показано, что во время космического полета и в условиях антиортостатической гипокинезии происходят увеличение высоты межпозвонковых дисков, уменьшение межпозвонковых углов и возникновение болевого синдрома в спине. Рентгенологические исследования в условиях «сухой» иммерсии не проводили.
Нами исследована роль «сухой» иммерсии в решении данной работы. «Сухая» иммерсия, как один из методов моделирования эффектов невесомости давно используется для изучения различных аспектов космической медицины, включая испытания новых средств профилактики неблагоприятного действия факторов космического полета и исследование ряда фундаментальных проблем гравитационной физиологии [33]. Особенно, она является наиболее близкой к микрогравитации по оказываемым на двигательную систему влияниям [118, 119]. Эта модель в полной мере воспроизводит механическую разгрузку и свойственную невесомости безопорность. В условиях иммерсии опора ровно распределяется по поверхности тела, в результате чего центральная нервная система воспринимает эту среду как безопорную [118]. Данная работа разделяется на экспериментальную и клиническую части. В экспериментальной серии проводили два эксперимента: 3-суточная и 5-суточная «сухая» иммерсия. В клинической серии проводили исследования, разделяя на группу больных и здоровых.
В 3-суточной иммерсии использовали ВСР, ДК ЭКГ, АД, ЧСС для исследования сердечной деятельности, цифровую рейтинговую шкалу для оценки болевого синдрома в спине и рентгенологическое обследование для измерения морфологического изменения поясничного отдела позвоночника.
В экспериментальных исследованиях с воздействием «сухой» иммерсии показано, что 3- и 5-суточная иммерсия вызывает отчетливые фазные изменения вегетативной регуляции. Так, на вторые сутки эксперимента наблюдается достоверное увеличение активности парасимпатического отдела вегетативной нервной системы, pNN50 – с 23,2±9,40 до 35,3±11,00 мс, RMSSD – с 46,9±10,87 до 57,9±13,48 мс, SDNN – с 55,9±12,97 до 61,5±7,55 мс снижение активности симпатического отдела вегетативной нервной системы, стресс индекс (SI) –с 89,0±30,94 до 49,6±15,32 усл. ед. С третьих суток имела место тенденция к смещению вегетативного баланса в сторону усилия симпатической активности - увеличение стресс индекс (SI) с 49,6±15,32 до 76,5±29,84 усл. ед. и снижение парасимпатической активности вегетативной нервной системы - pNN50 до 23,6±12,07 мс, RMSSD до 46,1±14,01 мс, SDNN до 56,4±11,31 мс. По данным спектрального анализа во вторые и третьи сутки отмечаются более высокое значение мощности HF, % и низкое значение LF, % на фоне повышения суммарного уровня активности регуляторных систем (TP, mc2). Эти данные подтверждают повышение активности парасимпатического звена на вторые сутки эксперимента с последующим смещением их в сторону преобладания симпатической активности (LF/HF).