Influence of the breathing methods of the heated oxygen-helium mixture on the indicators of variability of the heart rhythm and functions of external respiration in military servers with chronic obstructive

Full Text

АКТУАЛЬНОСТЬ

Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) в настоящее время представляет собой глобальную проблему здравоохранения. Смертность от ХОБЛ занимает 3–4-е место среди всех причин смерти [1]. Существует ряд лекарственных препаратов для лечения данной патологии, однако трудно добиться стойкой ремиссии. Представляет интерес использование определенных газовых смесей, в частности кислорода с инертным газом, при лечении заболеваний органов дыхания, системы кровообращения, реабилитации после физических нагрузок. Гелий ― инертный газ, по своим физическим свойствам способен ускорять доставку кислорода к тканям, не оказывая какого-либо негативного действия на дыхательную и кровеносную системы, а также функции головного мозга. Эта способность гелия дает человеку возможность выдерживать большие физические нагрузки без истощения резервов организма и нарушения его метаболических процессов, кислородно-гелиевые ингаляции способствуют своевременной коррекции функционального состояния, повышая физическую выносливость и быстро восстанавливая резервы организма [2, 3]. Кислородно-гелиевая смесь (КГС) может быть рассмотрена как антигипоксическое средство [4]. Научные работы R. Sayers и W. Yant показали, что вдыхание КГС животными и людьми не вызывает дискомфорта и очевидных побочных эффектов [5]. Гелий обладает низкой плотностью. Чем ниже плотность, тем меньше аэродинамическое сопротивление и, следовательно, меньше нагрузка на дыхательные мышцы. Тепловое воздействие смеси приводит к возбуждению терморецепторов с последующим рефлекторным расслаблением гладкой мускулатуры бронхов [6, 7]. Ведущее значение в регуляции и приспособлении функций сердечно-сосудистой системы принадлежит вегетативной нервной системе [8]. Вариабельность сердечного ритма (ВСР) отражает баланс между симпатическим и парасимпатическим отделами нервной системы. Принято считать, что низкочастотный диапазон мощности ВСР отражает совместные изменения тонуса симпатического и парасимпатического отделов автономной нервной системы, в то время как высокочастотный диапазон определяется в первую очередь вагусными модуляциями. Вариабельность сердечного ритма является индикатором адаптации организма, так как отражает степень напряжения регуляторных систем [9, 10].

Были разработаны методические рекомендации по применению КГС в различных областях медицины, проведена серия научных экспериментов с подогреваемыми КГС. Учитывая положительные эффекты КГС на дыхание, необходимо дальнейшее изучение и проведение исследований.

Цель исследования: изучение влияния методики дыхания подогретой КГС в медицинской реабилитации военнослужащих с хроническим обструктивным бронхитом.

Задачи исследования:

1. Изучить влияние методики дыхания подогретой КГС на практически здоровых добровольцев, оценить показатели функции внешнего дыхания.
2. Оценить клиническую эффективность использования подогретой КГС по данным непосредственных и отдаленных результатов при проведении медицинской реабилитации практически здоровых добровольцев, пациентов с хронической обструктивной болезнью легких.
3. Оценить влияние подогреваемой КГС на активность регуляторных систем организма по данным исследования вариабельности сердечного ритма у здоровых добровольцев и пациентов с хронической обструктивной болезнью легких.
4. На основании выявленных закономерностей обосновать методику дыхания подогреваемой КГС в восстановительном лечении пациентов с хронической обструктивной болезнью легких.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

В исследовании принимали участие 68 пациентов в возрасте от 32 до 56 лет (43,7 ± 4,1 лет). Из них 33 ― практически здоровые добровольцы и 35 пациентов с верифицированным диагнозом «хронический обструктивный бронхит, умеренной и среднетяжелой степени обструкции», длительность заболевания составила от 2 до 16 лет (5,4 ± 1,4 года). Все вошедшие в исследование пациенты подписывали добровольное информированное согласие.

Основные критерии исключения: воспалительные, тяжелые и декомпенсированные заболевания внутренних органов, онкологическая патология, нарушения ритма сердца.

Сформированы группы: 1-я группа ― из практически здоровых добровольцев (n = 35), которые прошли курс ингаляции подогреваемой КГС; 2-я группа (n = 35) ― из пациентов с диагнозом «хронический обструктивный бронхит, умеренной и среднетяжелой степени бронхиальной обструкции». Из участников 2-й группы 13 пациентов принимали бронходилататоры короткого действия (β2-агонисты короткого действия ― сальбутамол 100 мкг 3 раза в день), 22 пациента ― бронходилататоры длительного действия (сальметерол 50 мкг 2 раза в день / формотерол 12 мкг 2 раза в день).

Для оценки клинической эффективности восстановительного лечения исследование проводили до начала терапии, после 5-й и 10-й процедуры.

По общепринятой в пропедевтике методике изучали жалобы, анамнез, проводили общий осмотр и обследование пациентов.

Изучение ВСР проводилось с помощью аппарата холтеровского мониторирования Phillips (Нидерланды) по данным пятиминутных записей ЭКГ у пациентов обеих групп.

Все легочные объемы и вентиляционные параметры оценивались с помощью аппарата Spirolab III (MIR, Италия).

Метод лечения. Проведение кислородно-гелиевых ингаляций осуществлялось с помощью аппарата «Ингалипт В2-01», разработанным сотрудниками Института медико-биологических проблем Российской академии наук (регистрационное удостоверение на медицинское изделие № РЗН 2015/2466 от 12.03.2015).

Нагретая с помощью нагревательного элемента КГС подавалась через маску (температура смеси в маске 50 °С) пациенту при нормальном барометрическом давлении. Использовалась нормоксическая дыхательная газовая смесь, содержащая 77 ± 1 об.% гелия и 23 ± 1 об.% кислорода (ООО «НИИ КМ», Россия). Дыхание осуществлялось в циклично-фракционированном режиме: дыхание смесью ― 5 мин, затем дыхание атмосферным воздухом ― 5 мин (один цикл), по 3 цикла за процедуру. Курс лечения состоял из одной процедуры в день в течение 10 дней с первого дня исследования. За 30 мин до ингаляции подогреваемой КГС пациентам 2-й группы (с хроническим обструктивным бронхитом) было назначено применение бронходилататоров короткого или длительного действия.

Для обработки результатов исследования использовалась статистическая программа SPSS 17. Применялись методы непараметрической статистики. М ― среднее значение, m ― стандартное отклонение, Me ― медиана, ИИ ― интерквартильный интервал. Нормальность распределения проверялась с использование критерия Колмогорова–Смирнова. Достоверность полученных различий оценивалась с помощью непараметрических критериев Вилкоксона (t-критерий) в зависимых выборках и Манна–Уитни (U-критерий) в независимых выборках. За статистически значимые принимались различия при р < 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Исходные показатели пациентов 2-й группы свидетельствовали о нарушениях ВСР. Наблюдалось уменьшение показателей SDNN до 32 мс и RMSSD до 20 мс, что указывает на снижение активности парасимпатического отдела вегетативной нервной системы, а повышение тонуса симпатической нервной системы ― в повышении коэффициента ваго-симпатического баланса (LF/HF) до 1,6.

При оценке показателей ВСР в динамике после 5-й процедуры отмечалось статистически значимое снижение коэффициента ваго-симпатического баланса с его нормализацией (до 1,3 (0,88–1,5), увеличение SDNN до 62 (50–72) мс и RMSSD до 36 (35–39) мс в 2-й группе, что свидетельствовало о усилении вагусного влияния на сердечный ритм. Фиксировалось дальнейшее статистически значимое по сравнению с показателем в день исследования после 10-й процедуры снижение коэффициента ваго-симпатического баланса, индекса централизации, повышение показателей SDNN и RMSSD во 2-й группе.

Данные результаты свидетельствует о позитивных изменениях в регуляции сердечного ритма, активации автономного контура регуляции и нормализации функционирования регуляторных систем организма, отмечается тенденция к нормотоническому типу (табл. 1).

 

Таблица 1

Динамика показателей вариабельности сердечного ритма между группами

Показатель		Медиана (интерквартильный интервал)
		до процедуры	после 5-й процедуры	после 10-й процедуры
SDNN, мс	1-я группа (n = 33)	53 (47–61)	56 (48–64)	57 (50–64)
	2-я группа (n = 35)	32 (26–36)	62 (50–72)*	64 (52–76)*, **
RMSSD, мс	1-я группа (n = 33)	40 (36–51)	42 (38–53)	43 (38–56)
	2-я группа (n = 35)	20 (17–26)	36 (35–39)*	38 (36–42)*, **
LF/HF	1-я группа (n = 33)	1,3 (0,86–1,5)	1,2 (0,78–1,5)	1,1 (0,76–1,5)
	2-я группа (n = 35)	1,6 (0,95–3,22)	1,3 (0,88–1,5)*	1,2 (0,78–1,5)*, **
IC	1-я группа (n = 33)	2,1 (1,8–2,8)	1,9 (1,6–2,5)	1,8 (1,4–2,4)
	2-я группа (n = 35)	5,2 (3,4–5,8)	4,3 (3,2–4,1)*	2,7 (2,1–3,0)*, **

Примечание: * ― значимость различий средних значений показателей по сравнению с исходными данными (р < 0,05); ** ― значимость различий средних значений показателей между группами после курса процедур (р < 0,05).

 

В 1-й группе статистически значимых изменений показателей ВСР за период наблюдения не зафиксировано (все показатели р > 0,05).

Таким образом, повышается активность автономного контура регуляции с уменьшением активности парасимпатического отдела вегетативной нервной системы и нормализации функционирования регуляторных систем организма, отмечается тенденция к нормотоническому типу.

У пациентов 2-й группы с ХОБЛ среднетяжелой степени нарушения бронхиальной проходимости (50% ≤ объем форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ1) < 69%) наблюдались умеренные и средней тяжести нарушения вентиляционной функции легких по обструктивному типу. После 5-й процедуры дыхания подогреваемой КГС отмечалось достоверное (р < 0,05) улучшение показателей вентиляционной функции легких: жизненной емкости легких (ФЖЕЛ) (на 8%), ОФВ1 (на 18%), максимальной объемной скорости на уровне 25% ЖЕЛ (МОС₂₅) (на 13%), МОС₅₀ (на 22%), МОС₇₅ (на 21%), ОФВ1/ФЖЕЛ (на 14%). Рост этих показателей свидетельствует об уменьшении выраженности бронхообструкции у пациентов с ХОБЛ умеренной и среднетяжелой степени обструкции.

После 5-й процедуры дыхания подогреваемой КГС во 2-й группе отмечалось увеличение показателей функции внешнего дыхания (ФВД) в среднем на 16%, а после полного курса ― на 20% (табл. 2). В 1-й группе статистически значимых изменений показателей ФВД за период наблюдения не происходило (все показатели р > 0,05).

 

Таблица 2

Динамика показателей функции внешнего дыхания у пациентов 2-й группы

Показатель	2-я группа, n = 35 M ± m
	до процедуры	после 5-й процедуры	после 10-й процедуры
ФЖЕЛ, % должной	68,9 ± 2,4	74,4 ± 2,6*	76,1 ± 2,6*
ОФВ1, % должной	54,6 ± 2,2	64,4 ± 2,4*	66,8 ± 2,5*
МОС25, л/с	44,6 ± 2,0	50,4 ± 2,2*	52,8 ± 2,3*
МОС50, л/с	46,3 ± 2,1	56,6 ± 2,4*	58,1 ± 2,4*
МОС75, л/с	41,7 ± 2,3	50,6 ± 2,8*	52,2 ± 2,9*
ОФВ1/ФЖЕЛ, % должной	72,6 ± 3,1	83,2 ± 3,3*	86,4 ± 3,5*

Примечание: * ― значимость различий средних значений показателей по сравнению с исходными данными (р < 0,05). ФЖЕЛ ― функция жизненной емкости легких; ОФВ1 ― объем форсированного выдоха за первую секунду; МОС₂₅ ― максимальная объемная скорость на уровне 25% жизненной емкости легких.

 

ОБСУЖДЕНИЕ

Данные исследования показали увеличение показателей SDNN, RMSSD, что свидетельствует о повышении активности парасимпатического отдела вегетативной нервной системы и снижении тонуса симпатического отдела. После применения подогреваемой КГС происходит нормализация функционирования регуляторных систем организма, сдвиг к нормотоническому типу. После курса дыхания подогреваемой КГС у пациентов 2-й группы (с ХОБЛ) выраженность изменений SDNN и RMSSD была больше, чем у пациентов 1-й группы. Данные исследования показали, что применение подогреваемой КГС после использования бронходилататоров короткого или длительного действия у пациентов с ХОБЛ умеренной и среднетяжелой степенью обструкции приводит к увеличению показателей функции внешнего дыхания, улучшению легочной вентиляции. Результаты свидетельствуют о тепловом воздействии смеси на терморецепторы с последующим рефлекторным расслаблением гладкой мускулатуры бронхов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Результаты проведенного исследования показывают целесообразность использования подогреваемой КГС с целью повышения эффективности реабилитационных мероприятий у пациентов с ХОБЛ.
2. ВСР у пациентов с ХОБЛ может быть использована для оценки адаптационных систем организма и эффективности реабилитационных мероприятий.
3. Применение подогреваемой КГС у пациентов с ХОБЛ приводит к нормализации функционирования регуляторных систем организма, сдвигу к нормотоническому типу.
4. Использование подогреваемой КГС после применения бронходилататоров короткого или длительного действия у пациентов с ХОБЛ свидетельствует об уменьшении выраженности бронхообструкции, улучшению показателей ФВД в среднем на 20%.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие конфликта интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Участие авторов. Н.В. Бобкина, М.Ю. Герасименко — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала; Н.В. Бобкина, М.В. Лядов — анализ полученных данных, написание текста, редактирование.

About the authors

Natalia V. Bobkina

Federal State Budget Institution Polyclinic No. 3

Author for correspondence.
Email: kendarat@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5347-0135
Russian Federation, Moscow

M. V. Lyadov

Federal State Budget Institution Polyclinic No. 3

Email: kendarat@mail.ru

PhD

Russian Federation, Moscow

M. Yu. Gerasimenko

Russian Medical Academy of Continuing Professional Education of the Ministry of Health of the Russia

Email: kendarat@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1741-7246
SPIN-code: 7625-6452

MD, PhD, Professor

Russian Federation, Moscow

References

Supplementary files