Применение в учебном процессе новых передовых технологий оценки функционального состояния человека в медицине является постоянными принципиальным направлением в работе кафедры нормальной физиологии КубГМУ. Благодаря научным исследованиям, проводимым на кафедре, имеется возможность приобщать студентов к практическим работам, основанным на защищенных патентами разработках преподавателей, защищенных патентами. Предложенный программно-аппаратный комплекс «Система для синхронного определения параметров сердечно-дыхательного синхронизма и внешнего дыхания у человека» [1] позволяет получить данные о регуляторно-адаптивных возможностях организма человека путем интеграции сведений о параметрах сердечно-дыхательного синхронизма и внешнего дыхания, что особенно важно для понимания студентами элементов управления нервной системы.
В отличие от других физиологических функций организма дыхание находится под контролем вегетативной и соматической нервной системы. Существует тесное взаимодействие процессов регуляции дыхания и сознательной деятельности мозга. Произвольное управление дыханием основано на корковом представительстве проприоцептивного анализатора дыхательных мышц и на наличии коркового контроля дыхательных мышц[2].
Таким образом, целью данной работы является описание методологии демонстрации студентам вегетосоматической функции дыхания во взаимодействии с ритмом сердца.
Для качественной и количественной оценки изменений параметров внешнего дыхания применяется спирограф микропроцессорный портативный СМП-21/01-«Р-Д», который на основе спирометрии обеспечивает возможность измерения и вычисления 4 параметров жизненной емкости легких (ЖЕЛ), 19 параметров форсированной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ), 26 параметров «петля поток-объем», 7 параметров минутного объема дыхания (МОД) и 3 параметровминутной вентиляции легких (МВЛ), отображающихся на монохромном ЖК-дисплее. В состав спирографа включен датчик воздушного потока, обеспечивающий высокую точность измерения и имеющий малое сопротивление дыханию человека. Для оценки координации дыхания с сердечной деятельностью используют «Систему для определения сердечно-дыхательного синхронизма у человека» [3], датчик пневмограммы, которой встраивается в мундштук датчика дыхания спирографа, образуя объединенный блок программно-аппаратного комплекса. Полученная таким образом «Система для синхронного определения параметров сердечно-дыхательного синхронизма и внешнего дыхания у человека» производит одновременную регистрацию электрокардиограммы (ЭКГ), пневмограммы и параметров внешнего дыхания.
Практическая работа выполняется следующим образом: к компьютеру (ноутбуку) (5) подключают спирограф СМП-21/01-«Р-Д» (4) и микропроцессор АЦП «ВНС-Микро» (3) с датчиками для записи электрокардиограммы (2) и датчиком для записи пневмограммы (1,б). Испытуемый находится в положении сидя при вертикальном положении головы и грудной клетки. На конечности человека закрепляют датчики для регистрации электрокардиограммы (2). На крылья носа надевают носовой зажим, обработанный дезинфицирующим раствором. Мундштук датчика внешнего дыхания спирографа (1,а) с герметично встроенным в него датчиком для записи пневмограммы (1,б) испытуемый плотно обхватывает губами.
На первом этапе записывают исходные (фоновые) значения частоты дыхания и сердечных сокращений, а также параметры внешнего дыхания. На втором этапе исследования с помощью программы в автоматическом режиме задают частоту стимулятора, подающего сигналы для формирования человеком заданного ритма дыхания на 10 ударов выше фонового значения ЧСС. Наблюдают за развитием сердечно-дыхательного синхронизма, который регистрируется при совпадении частот сердечных сокращений, дыхания и стимулятора. При этом система синхронно регистрирует амплитуду дыхательных движений и величину значимых параметров внешнего дыхания: минутной легочной вентиляции и дыхательного объема каждого вдоха при произвольном высокочастотном дыхании в такт стимулятора[4].
Схема «Системы для синхронного определения параметров сердечно-дыхательного синхронизма и внешнего дыхания у человека» изображена на рисунке, где: 1 – совмещенный блок датчиков: а – датчик внешнего дыхания спирографа, б - датчик для записи пневмограммы, 2 – датчики для записи электрокардиограммы, 3 – микропроцессор АЦП «ВНС-Микро», 4 – спирограф СМП-21/01-«Р-Д», 5 – компьютер (ноутбук) с программным обеспечением спирографа СМП-21/01-«Р-Д» и «Системы для определения сердечно-дыхательного синхронизма у человека».
Рис.Схема программно-аппаратного комплекса «Система для синхронного определения параметров сердечно-дыхательного синхронизма и внешнего дыхания у человека»