Неинвазивный метод исследования легочной микроциркуляции

тают ещё в большей степени. Это свидетельствует о том, что улучшение дерматологической обстановки сказывается и на функциональном состоянии пациентов. Определённый вклад в улучшение этих показателей вносит действие ЭАВР непосредственно на ЦНС, поскольку Сабитовой Е.Б. (2009) было показано, что ЭАВР оказывают анксиоактивирующее и антидепрессивное действие на лабораторных животных.

Рис. Функциональное состояние пациентов с инфекционной экземой при включении в программу лечения ЭАВР

На основании всех полученных данных можно говорить о том, что для анолита и католита характерно взаимопотенцирую-щее лечебное действие при инфекционной экземе.

Выводы. Включение электроактивированных водных растворов натрия хлорида в программу стандартной фармакотерапии инфекционной экземы существенно повышает эффективность лечения этого заболевания.

Для использования с лечебной целью предлагается анолит с параметрами: рН 6,8-7,2, ОВП плюс 690-770 мВ местно и католит с параметрами: рН 8,2-9,2, ОВП минус 520-550 мВ, внутрь.

Оптимальное повышение эффективности лечения инфекционной экземы происходит при одновременном применении ано-лита (местно, накладывание салфетки на зону поражения) и католита (внутрь в дозе 1 мл/кг массы).

Литература

1. Айзятулов Р.Ф. Клиническая дерматология (этиология, клиника, диагностика, лечение). Донецк. Донеччина. 2002. 367 С.

2. Бабцова Н.Ф. Опыт использования установки стэл в хирургическом отделении / Н.Ф.Бабцова, И. Ф.Комаров // Электрохимическая активация в практической медицине. Второй международный симпозиум. Электрохимическая активация. Тез. докл. и краткие сообщения. 1999. Ч.1. С. 131—132.

3. Гариб Ф.Ю. Влияние электроактивированного водного раствора на иммунитет при экспериментальных иммунодефицитах, адекватных вторичным иммунозависимым болезням и состояниям человека // Ф.Ю. Гариб, Э.Р. Збрижер // «МИС-РТ». Сборник №6, 1998. С. 112-117.

4. Гланц С. Медико-биологическая статистика: пер. с англ. / С. Гланц. М.: Практика, 1998. 459 с.

5. Леонов Б.И. Электрохимическая активация в

практической медицине / Б.И.Леонов, В.М.Бахир, В.И.Вторенко// Электрохимическая активация в практической медицине. Второй международный симпозиум. Электрохимическая активация. Тез. докл. и краткие сообщения. 1999. Ч.1. С. 15-23.

6. Мазнев Н. http://www.mak36.ru/dm/sprav/narod/3exl.html

7. Прилуцкий В.И. Электрохимически активированная вода: аномальные свойства, механизм биологического действия / В.И. Прилуцкий, В.М. Бахир //. М.: ВНИИМТ. 1995. 228 с.

8. Сабитова Е.Б. Исследование психотропных свойств электроактивированных водных растворов. //Дисс.... на соиск. уч. ст. канд. мед наук., Курск, 2009. 208 с.

9. Скрипкин Ю.К. Руководство по кожно-венерическим болезням / Ю.К. Скрипкин.1999. М.: 860 с.

10. Сингур Л.Г. Способ лечения микробной экземы /Л.Г. Сунгур, А.Д. Юцковский, Л.Ю. Лаженцева и др.// Патент (19) ЯИ (11) № 2043725 (13) Ф1 (51) ЯИ А23В 4/027), 2000.

11. Торопков В.В. Экспериментальное изучение токсического действия нейтральных и кислого анолитов на организм теплокровных животных / В.В. Торопков, Э.Б. Альтшуль, О.И. Пересыпкин, М.В.Труш // Электрохимическая активация в практической медицине. Второй международный симпозиум. Электрохимическая активация. Тез. докл. и краткие сообщения. 1999. Ч.1. С. 74-81.

12. Умеров Ж. Мнение специалиста. Экзема / Ж. Умеров // Фармац. вестник. 2008, №31. С.19-20.

13. Хамаганова И.В. Вестник дерматологии и венерологии, 2000, №.С. 58-59.

14. Ханифин О.Ы. Журнал экспериментальной

дерматологии. 2000. V. 10, №1. С. 11-18.

15. CvetkovskiR.S. Quality of life and depression in a population of occupational hand eczemahatiens / R.S. Cvetkovski, R.Zachariae, H. Jtnsen et al.// Contact Dermatitis. 2006. V.54. P. 106-11.

16. Elston DM. Hand dermatitis / D.M. Elston, DDF Ahmed, K.L. Watsky, K. Schwarzenberger //J. Am. Acad. Dermatol. 2002. V. 47. P. 291-299.

17. Finlay A.Y. Quality of life assessments in dermatology / A.Y. Finlay // Semin Cutan Med Surg. 1998. V. 17, №4. P. 291-296.

THE INCREASE OF EFFICIENCY OF TREATMENT OF THE INFECTIOUS ECZEMA ON THE BASIS OF APPLICATION OF THE ELECTROACTIVATED WATER SOLUTIONS

L.A. NOVIKOVA, T. V.DIMITRENKO, K.M. REZNIKOV

StateMedicai Academy after N.N.Burdenko,Voronezh,Russia

The paper presents materials on the testing of anolyte and ca-tholyte with infectious eczema. It is shown that electroactivated solution , especially when used with substantially increase the effektive-ness of standard therapy.

Key words: eczema, treatment,anolyte, catholyte.

УДК 611.24

НЕИНВАЗИВНЫЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ ЛЕГОЧНОЙ МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ

Е.В.БАБАРСКОВ*, Ю.А.ШУЛАГИН**, А.В.ЧЕРНЯК*, З.Р.АЙСАНОВ*, А.Г.ЧУЧАЛИН*

Обнаружено, что при используемой начальной концентрации CO в тестовом газе, Q)=0,3%, в результате генерации карбоксигемогло-бина (COHb), в капиллярном объеме Vc возникает существенный дефицит Hb и легочная капиллярная гемодинамика (поток крови Fc ) должна быть принята во внимание. Нашей целью было определение соотношения между измеряемыми величинами диффузионной способности мембраны, DM , общей диффузионной способности легких, DLco , для CO и расчетными величинами Vc и Fc , принимая во внимание генерацию COHb. Следующее уравнение было получен°: с = А/bх (n0- т)/(1 -1/B/(Dm /DLco -1))-1, где n° и n1 есть относительная (деленная на численную концентрацию Hb) начальная и конечная численные концентрации CO в альвеолярном объеме VA , при времени задержки дыхания t. A, B, c есть независимые безразмерные параметры:

A = вхУл / Dm ; B = вхУс / Dm ;C = FC х t/УС, а в есть скорость потребления CO эритроцитами при известных значениях концентраций Hb и O2. Средние относительные поточные концентрации COHb при C0=0,3%, в норме и при PAH, составляют не менее 10%, но значения Vc и Fc при PAH оказываются, приблизительно, в 2 раза меньше. Мы показали, что одновременное измерение DM и DLco при двух различных значениях C0 позволяет, кроме Vc , рассчитать Fc и может быть использовано для неинвазивного исследования легочной гемодинамики.

Ключевые слова: микроциркуляция, легкие.

Ch.Bohr, 1909, [1] впервые предложил использовать монооксид углерода (CO) для оценки диффузионной способности мембраны, разделяющей вдыхаемый воздух и кровь в легочных капиллярах. M.Krogh, 1914, [2] предложил математическую модель для экспериментального определения диффузионной способности легких, DLco , для CO на практике:

FA

FA = expl------------й--------J

где FA 0 , FA - начальная и конечная фракционные концентрации CO в альвеолярном объеме Va в результате задержки дыхания на время t при барометрическом давлении PB . F.Roughton и R.Forster, 1957, [3] раздели DLco , на две составляющие:

- проницаемость альвеолярно-капиллярной мембраны, DM ;

- скорость связывания с кровью, в х Vc

* ФГУ «НИИ Пульмонологии» ФМБА России

Институт медико-биологических проблем РАН

1 1 - + -

ОЬсо Ом 6 х Ус

Для определения Ом и Ус использована зависимость константы скорости реакции 6 от концентрации кислорода (О2), и ОЬсо измерялась при двух различных содержаниях О2 в тестовой смеси.

Н.Оиепа^ и др., 1987, [4] предложили одновременно измерять диффузионную способность легких для СО и монооксида азота (N0), ОЬао. Так как установлено, что Ом « 0,5 х ОЬао, то, используя уравнение (2), можно одновременно определять и объем крови в легочных капиллярах Ус.

Очевидным недостатком предлагаемого подхода к оценке диффузионной способности легких является полное пренебрежение легочной гемодинамикой. Простейшие оценки, с учетом СО, переходящего в кровь во время проведения диффузионного теста, показывают, что средняя относительная поточная концентрация карбоксигемоглобина (СОНЬ) в крови практически не может быть ниже 10%. Концентрация СОНЬ зависит как от концентрации СО в тестовом газе так и от еще одного неизвестного определяющего параметра, скорости потока крови через вентилируемые капилляры, Рс . Это позволяет кроме Ус рассчитать и Рс.

Материалы и методы исследования. Рассмотрим математическую модель диффузионного теста в следующем приближении. Альвеолярный объем отделен от плазмы крови мембраной. СО из альвеолярного объема поступает через мембрану в плазму, где его концентрация, в результате чрезвычайно низкой растворимости [3], определяется условием квазиравновесия поступающего потока, потока СО из плазмы в эритроциты и обратного потока из эритроцитов в плазму в результате распада СОНЬ. И, наконец, концентрация СОНЬ в крови легочных капилляров определяется балансом скоростей его синтеза и распада в эритроцитах, а также скоростью уноса с потоком крови.

Базисные уравнения:

Уа • N со = —Км '

Км ' (Асо — Асор) = 6 ' Ус ' Асор ' Конь — /Л'Ус • Асонь Ус ' Асонь = 6 'Ус ' Асор ' Конь — Л'Ус ' Асонь — Рс • Асонь Конь = 1 — Асонь/ Ань где Асо-численная концентрация СО в альвеолярном объеме;

Асор -численная концентрация СО в капиллярном объеме плазмы; Асонь -численная концентрация СОНЬ в капиллярном объеме крови; Ань -общая численная концентрация НЬ в капиллярном объеме крови; ц -константа скорости распада СОНЬ.

Соотношение коэффициентов и размерностей:

Км = Ом •

[Рв] = ммИ£, [Ом

[Км] =

мин • ммН Рв = 760 ^ Км = 0,71- Ом;

1----м^ 0 0,7^-^.

мин • ммН мин

В частном случае, пренебрегая относительным содержанием СОНЬ (бесконечно большая скорость течения крови по легочным капиллярам), получаем известное приближение работы [3]:

1 = X+^_ ,

КІсо Км в• Ус где КІсо = 0,71- ОІсю .

Принимая в расчет генерацию СОНЬ, предположим, что поток СО в плазму в результате распада СОНЬ в капиллярном объеме пренебрежимо мал по сравнению с потоком СО из альвеолярного объема, то есть имеет место неравенство:

ц •Ус Ысонь ,

—----------<< 1 у ’

Км Ысо

Предположим также, что скорость распада СОНЬ в капиллярном объеме много меньше скорости его вымывания потоком

крови, то есть: ц - Ус

Ес

<< 1

Принятое приближение фактически означает, что СО, поступающий из альвеолярного объема в плазму, не накапливаясь в ней, соединяется с гемоглобином эритроцитов, а образующийся СОНЬ уносится из капиллярного объема потоком проходящей через него крови.

Результаты и их обсуждение. В результате интегрирования базисных уравнений в принятом приближении для средней относительной поточной концентрации СОНЬ получаем следующее выражение:

Асоиь=

Ань Аь

где N0- начальная концентрация СО в альвеолярном объеме,

связанная с текущей концентраций известным соотношением:

Асо „ КІсо „

— = ехр

N 0 Уа

При этом влияние генерации СОНЬ на измеряемую величину общей диффузионной способности легких определяется выражением:

1

1

1

КЬсо Км | Асонь

6'Ус 'I 1-------

^ Ань

Таким образом, рассчитываемый в настоящее время капиллярный объем может оказаться существенно меньше действительного и для его корректного определения необходимо знать Рс . Исключая среднюю поточную концентрацию СОНЬ из полученных уравнений, находим соотношение между безразмерными определяющими параметрами задачи:

С =

А ( N 0 N со

Ань

— 1

1 —

В •

( Км

1 КІсо

—1

где а = 6'Уа  в = 6'Ус. с = Рс'1 Км Км Ус

Полученное соотношение позволяет предложить следующую модификацию диффузионного теста. Последовательно определяем КЬсо при двух различных концентрациях СО в тестовой смеси:

- КЬсо = КЬ 0 при начальной и конечной концентрациях А 0 = А 00 и Асо = А 01;

- КЬ со = КЬ 1 при начальной и конечной концентрациях А 0 = А10 и Асо = А11.

По изменению концентраций N0 и маркерного газа (гелий или др.) определяем Км и Уа после чего рассчитываем параметр А. Зная изменения относительных концентраций СО:

А00 А01 А10 А11

ДА0 =—00----------; ДА =----------,

Ань Ань Ань Ань

по известным значениям Км , КІ 0 рассчитываем параметр в :

ґ км Км '

1 , К11 К10

КІ1

Км К11

1 +

1

Км К1 0

1 М 1

А N 0 А N1

Далее по найденным значениям параметров А и В рассчитываем параметр с и находим объем и скорость потока крови в легочных капиллярах:

т, В •Км ^ с •Ус

Ус =-----; Ес =--------‘

в ґ

Приведенные расчетные формулы справедливы, если время задержки дыхания в двух измерениях одинаково. В противном случае формулы несколько усложняются, но алгоритм расчета Ус и Ес остается тем же.

Оценим значения средних относительных поточных концентраций СОНЬ, создаваемых в капиллярном объеме, при проведении диффузионного теста, в норме и при легочной артериальной гипертензии (РАН). Принятые для расчетов значения основных определяющих параметров приведены в таблице и

1

мл

л

В

основаны на экспериментальных данных работ [5,6]. При этом общая численная концентрация НЬ рассчитывалась из условия, что его массовая концентрация в крови составляет 150 г/л, а начальная численная концентрация СО в альвеолярном объеме из условия, что его относительная концентрация во вдыхаемой газовой смеси составляет 0,28% при нормальном атмосферном давлении (760 ммН§). В случае легочной гипертензии предполагалось также, что имеет место статическая легочная гиперинфляция (увеличение остаточного форсированного объема на 50%), приводящая к снижению начальной концентрации СО.

Таблица

Значения основных определяющих параметров

Va, л A , NHb, л--xIO19 No, л-xIO19 O І/мин/ ммИg DM, мл/мин/ мм.Hg DLCO мл/мин/ мм.Hg

НОРМА

6,0 4,0 140 4,42 0,65* 61* 31

PAH

6,0 3,0 140 3,31 0,65 42** 17**

Примечание: * - данные работы [5]; ** - данные работы [6].

Полагая, что в норме весь системный кровоток, примерно 5 л/мин, проходит через вентилируемые капилляры, то есть отсутствует шунт, при значении времени задержки дыхания примерно 0,1мин и расчетном капиллярном объеме получаем:

N 0 — Nco

і 0,01;-

Va

1Л следовательно Ncoh 1ЛЛ0/

^ 10 ------100 /о ~

10%

Nnb Vc+Fc • t Nh

Проверим правомерность принятого приближения. Известно, что COHb относительно стабильное соединение, то есть константа скорости его разрушения более чем в 100 раз меньше константы скорости образования. В конкретном случае имеем:

ц - Vc NCOHb

0,05

ц  Vc

Fc

0,09 , следовательно, условия

Km Nco (9),(10) выполняются.

Интересно рассмотреть соотношение между Vc и Fc :

N0 в • Va ( Km Л ( ( KLco

Fc NHb Km і KLco

—  t=-----------------------------

Vc O  Vc

1 I-11-exi

Va

KM

-1

По данным работы [7] параметр: — 6• Ус ( Км

с = Км \ КЬсо Есть величина приблизительно постоянная, которая практически не зависит даже от возраста человека. Объясняется это предположением, что деградация (снижение проницаемости) альвеолярно-капиллярной мембраны происходит синхронно с уменьшением объема капиллярной крови. Принимая данное предположение, оценим указанное соотношение в норме и при РАН. Подставляя значения основных определяющих параметров в приведенную формулу, получаем в норме:

0,59

Fc = 0,60

V c ' = VC - 1

1 ; при PAH: F C t

VC

Таким образом,

Vc

VC

1 •

Vc - 1 и, принимая, что

VCpah - 0,5 - Яорма’ получаем Fc\ - 2,5л /

мин

Тогда при том же значении времени задержки дыхания на-

Уа Тт

1 0,005 ; —----- ----~20 и Аоь' 100%* 10%.

Ань Ус + Рс • г Ань

ходим: N 0 - NCO

Выполненные оценки показывают, что при проведении диффузионного теста средняя относительная поточная концентрация СОНЬ в капиллярном объеме не может быть меньше 10%. Более того известно, что в норме в состоянии покоя, при котором и выполняется диффузионный тест, существуют значительные резервные возможности легочного газообмена, проявляющиеся при физической нагрузке, которые не объясняются только увеличением скоростей вентиляции и кровотока. При заболеваниях, характеризующихся региональными нарушениями альвеолярной вентиляции и/или капиллярного кровотока, значительная часть потока крови проходит через шунт и не участвует в процессе

газообмена, следовательно, и концентрация COHb может оказаться существенно выше.

Более детальное исследование микроциркуляции в вентилируемых капиллярах необходимо как для исследования резервных возможностей легочного газообмена в экстремальных условиях у здоровых людей, так и для изучения патологических изменений в легких, происходящих при различных заболеваниях, например PAH, и влияния на эти изменения лекарственной терапии. В частности интересно отметить, что авторы работы [6], использующие диффузионный тест NO/CO для исследования эффекта ингибитора эндотелина (TracleerR) на легочные капилляры, не обнаружили достоверного увеличения капиллярного объема после 3-х месяцев терапии, хотя 6-и минутная прогулочная дистанция достоверно увеличилась на 10%.

Заключение. Разработана математическая модель диффузионного теста, позволяющая определить соотношение между измеряемыми значениями диффузионной способности мембраны, DM , общей диффузионной способности легких, DLco , для CO и расчетными значениями объема, V c , и потока, Fc , крови в легочных капиллярах, принимая во внимание генерацию COHb.

Показано, что одновременное измерение DM и DLco при двух различных концентрациях CO в тестовом газе позволяет, кроме Vc, рассчитать Fc , и может быть использовано для неинвазивного исследования легочной гемодинамики.

Литература

1. Bohr ch. Skandinav Archiv f Physiol 1909; 22: 221.

2. Krogh M. J Physiol 1914; 49: 271.

3. Roughton F., Forster R. Relative importance of diffusion and chemical reaction rates in determining rate of exchange of gases in the lung, with special reference to true diffusing capacity of pulmonary membrane and volume of blood in the capillaries. J Appl Physiol 1957; 11: 290-302.

4. Guenard H., Varene N., Vaida P. Determination of lung

capillary blood volume and membrane diffusion capacity in man by the measurements of NO and CO transfer. Respir Physiol 1987; 70: 113-120.

5. Farha S., Laskowski D., Steinhaeusser W. at al. Membrane diffusion and capillary blood volume using DLNO and DLCO. Am J Respir Crit Med 2008; 177: A222.

6. Dromer C., Glenet S., GunardH) Capillary lung volume (QC) and membrane conductance (DmCO) in patients with pulmonary hypertension: effects of tracler. Eur Respir J 2007; 30, suppl 51: 347s.

7. Aguilaniu B., Maitre J., Glenet S. at al. European reference equations for CO and NO lung transfer. Eur Respir J 2008; 31: 1091-1097.

NONINVASIVE METHOD OF LUNG MICROCIRCULATION INVESTIGATION

E.V.BABARSKOV, YU.A.SHULAGIN, A.V.CHERNIAK, Z.R.AISANOV, A.G.CHUCHALIN

It was found, that at used initial CO concentration in test gas, C0=0.3%, as a result of carboxyheamoglobin (COHb) generation, essential Hb deficiency is created in capillary volume Vc and lung capillary haemodynamics (blood flow Fc ) must be taken into account. Our aim was determination of the relationship between measured values of membrane diffusion capacity , DM , total diffusion lung capacity, DLco , for CO and calculated values of Vc and Fc , taking into account COHb generation. The following equation was derived: C = A/B х (n - n,)/(1 -1/B /(Dm /DLco -1)) -Ь where n0 and n1 are relative (divided on Hb number concentration) initial and final CO number concentrations in alveolar volume Va , at breath holding time t. A, B, C are independent dimensionless parameters:

A = вхУЛ /Dm;B = вхУс /Dm;C = Fc х^ V, and в is the rate of CO uptake by red cells at known values of Hb and O2 concentrations. Mean relative current COHb concentrations at C0=0.3% are not less then 10% in health and PAH patients, but Vc and Fc values are about 2- fold less in PAH patients. We shown, that simultaneous measurement of DM and DLco at two different C0 values allows, except Vc , calculate Fc and may be used for noninvasive investigation of lung haemodynamics.

Key words: microcirculation, lungs

и

— 1 I-l

PAH

НОРМА