Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.



СІМЕЙНІ ЛІКАРІ ТА ТЕРАПЕВТИ

НЕВРОЛОГИ, НЕЙРОХІРУРГИ, ЛІКАРІ ЗАГАЛЬНОЇ ПРАКТИКИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ

КАРДІОЛОГИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, РЕВМАТОЛОГИ, НЕВРОЛОГИ, ЕНДОКРИНОЛОГИ

СТОМАТОЛОГИ

ІНФЕКЦІОНІСТИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, ПЕДІАТРИ, ГАСТРОЕНТЕРОЛОГИ, ГЕПАТОЛОГИ

ТРАВМАТОЛОГИ

ОНКОЛОГИ, (ОНКО-ГЕМАТОЛОГИ, ХІМІОТЕРАПЕВТИ, МАМОЛОГИ, ОНКО-ХІРУРГИ)

ЕНДОКРИНОЛОГИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, ПЕДІАТРИ, КАРДІОЛОГИ ТА ІНШІ СПЕЦІАЛІСТИ

ПЕДІАТРИ ТА СІМЕЙНІ ЛІКАРІ

АНЕСТЕЗІОЛОГИ, ХІРУРГИ

"Medical and social problems of family" 1 (том 19) 2014

Back to issue

Реологические показатели конденсата выдыхаемого воздуха у недоношенных новорожденных с дыхательными нарушениями

Authors: Левченко Л.А. - Донецкий национальный медицинский университет им. М. Горького

Categories: Obstetrics and gynecology

Sections: Clinical researches

print version


Summary

Цель работы заключалась в изучении реологических характеристик конденсата выдыхаемого воздуха у недоношенных новорожденных для ранней и дифференциальной диагностики респираторного дистресса.
Материалы и методы. Обследовано 300 недоношенных новорожденных с респираторными расстройствами (гестационный возраст от 22 до 36 недель): I группа — 90 детей с внутриутробной пневмонией (ВУП), II группа — 90 детей с респираторным дистресс-синдромом (РДС), III группа — 90 детей
с ВУП + РДС. Исследования реологических свойств конденсата выдыхаемого воздуха у недоношенных новорожденных проводили с помощью компьютерного анализатора формы капли (PAT-2P, SINTERFACE Technologies, Германия).
Результаты. Впервые определены показатели вязкоупругости: модуль вязкоупругости (E); время релаксации модуля вязкоупругости (τ); свободный член (ua1) и тангенс угла наклона (ub1), описывающего вклад упругой составляющей в модуль вязкоупругости; свободный член (ήa2) и тангенс угла наклона (ήb2), описывающего вклад вязкой составляющей в модуль вязкоупругости, а также tgφ (фазовый угол) конденсата выдыхаемого воздуха у условно здоровых недоношенных новорожденных и с дыхательными нарушениями в 1-е сутки их жизни.
Выводы. Полученные значения реологических показателей легочного конденсата в 1-е сутки жизни недоношенных новорожденных с дыхательными нарушениями (ВУП, РДС и ВУП + РДС) могут служить маркерами для ранней и дифференциальной диагностики этих заболеваний.

Мета роботи полягала у вивченні реологічних характеристик конденсату видихуваного повітря в недоношених новонароджених для ранньої та диференціальної діагностики респіраторного дистресу.
Матеріали та методи. Обстежено 300 недоношених новонароджених із респіраторними розладами (гестаційний вік від 22 до 36 тижнів): I група — 90 дітей із внутрішньоутробною пневмонією (ВУП), II група — 90 дітей із респіраторним дистрес-синдромом (РДС), III група — 90 дітей із ВУП + РДС. Дослідження реологічних властивостей конденсату видихуваного повітря в недоношених новонароджених проводили за допомогою комп’ютерного аналізатора форми краплі (PAT-2P, SINTERFACE Technologies, Німеччина).
Результати. Вперше визначені показники в’язкопружності: модуль в’язкопружності (E); час релаксації модуля в’язко-пружності  (τ); вільний член (ua1) і тангенс кута нахилу (ub1), що описує внесок пружної складової в модуль в’язкопружності; вільний член (ήa2) і тангенс кута нахилу (ήb2), що описує внесок в’язкої складової в модуль в’язкопружності, а також tgφ (фазовий кут) конденсату видихуваного повітря в умовно здорових недоношених новонароджених і з дихальними порушеннями в 1-шу добу їх життя.
Висновки. Отримані значення реологічних показників легеневого конденсату в 1-шу добу життя недоношених новонароджених із дихальними порушеннями (ВУП, РДС і ВУП + РДС) можуть служити маркерами для ранньої та диференціальної діагностики цих захворювань.

The purpose of work was the study of rheological characteristics of exhaled breath condensate in preterm infants for early and differential diagnosis of respiratory distress.
Materials and Methods. 300 premature infants with respiratory disorders (gestational age from 22 to 36 weeks) were examined: I group — 90 children with intrauterine pneumonia (IUP), II group — 90 babies with respiratory distress syndrome (RDS), III group — 90 children with IUP + RDS. Investigations of rheological properties of exhaled breath condensate in premature neonates were performed using computer drop-shape analyzer (PAT-2P, SINTERFACE Technologies, Germany).
Results. First there were determined indicators of viscoelasticity: viscoelasticity module (E); relaxation time of viscoelasticity module (t); free term (ua1) and the slope ratio (ub1), describing the contribution of the elastic component in the module of viscoelasticity; free term (ήa2) and the slope ratio (ήb2), describing the contribution of the viscous component of the module of viscoelasticity, and tgφ (phase angle) of exhaled breath condensate in apparently healthy preterm infants and with breathing disorders in the 1st day of their lives.
Conclusions. The obtained values of rheological indices of pulmonary condensate in the 1st day of life of life premature neonates with respiratory disorders (IUP, RDS and IUP + RDS) can serve as markers for early and differential diagnosis of these diseases.


Keywords

конденсат, недоношенные, реологические показатели.

конденсат, недоношені, реологічні показники.

condensate, premature infants, rheological parameters.

Статья опубликована на с. 67-70

Один из современных методов физической химии — метод висячей капли нашел свое применение в медицине — в исследованиях биологических жидкостей человека [2, 4, 6]. Преимуществом данного исследования является возможность изучения дилатационных реологических характеристик адсорбционных слоев жидкости путем скачкообразного или гармонического изменения площади капли и последующего анализа изменения поверхностного или межфазного натяжения и фазового угла (угла между амплитудными значениями деформации и изменения поверхностного натяжения) [2, 3, 7].

С учетом существующей проблемы диагностического поиска новых маркеров ранней и дифференциальной диагностики дыхательных нарушений (внутриутробных пневмоний (ВУП), респираторного дистресс-синдрома (РДС) и сочетание ВУП и РДС) у недоношенных новорожденных в раннем неонатальном периоде было интересно изучить реологические характеристики конденсата выдыхаемого воздуха у данного контингента больных.

Цель — изучить реологические характеристики конденсата выдыхаемого воздуха у недоношенных новорожденных для ранней и дифференциальной диагностики респираторного дистресса.

Материалы и методы

Обследовано 300 недоношенных новорожденных с респираторными расстройствами с первых суток жизни (гестационный возраст от 22 до 36 недель). Из них: I группа — 90 детей с ВУП, II группа — 90 детей с РДС, III группа — 90 детей с ВУП + РДС. Всем проводилась респираторная поддержка и по показаниям — заместительная терапия экзогенными сурфактантами. Контрольную группу составили 30 условно здоровых недоношенных детей, находившихся на совместном пребывании и получавших кормление грудью по требованию.

Исследование реологических характеристик конденсата выдыхаемого воздуха у недоношенных новорожденных производилось в центральной научно-исследовательской лаборатории ДонНМУ им. М. Горького (зав. лабораторией — доктор химических наук В.Б. Файнерман). Для исследования реологических свойств конденсата выдыхаемого воздуха у недоношенных новорожденных использовали метод быстрого расширения площади капли (до 10 %) и метод гармонических колебаний (осцилляций) площади капли (в пределах ± 7 %) при различных частотах. Оба вида исследований проводили по методу формы капли. Частота колебаний (f = 1/T) составляла f = 0,005–0,2 Гц (1 Гц = 1 с–1). Амплитуда осцилляции площади капли составляла 8–10 % [2, 3, 7, 8].

Одним из основных преимуществ данного метода является то, что для исследования биологических жидкостей человека используется малый объем анализируемой жидкости (менее 0,5 мл), простое и удобное термостатирование пробы, широкий диапазон измерений времени жизни капли (от 10 до 10000 с и более), что дополняет возможности метода максимального давления в пузырьке (МРТ2), перекрывая область длинных времен.

Результаты экспериментов с гармоническими осцилляциями анализировали с помощью преобразования Фурье. При этом по измеренному отношению амплитуд осцилляций площади и поверхностного натяжения вычисляли модуль вязкоупругости:

                 

где γ — поверхностное натяжение и A — площадь поверхности. Измеряемый модуль Е является модулем вязкоупругости, то есть комплексным числом, включающим реальную часть Er и мнимую часть Ei. Действительная (реальная) составляющая модуля вязкоупругости E относится к упругости (u), а его мнимая составляющая — к вязкости (ή). Иными словами, модуль вязкоупругости содержит упругую (Eu) и вязкую составляющие (Eή). В общем виде модуль вязкоупругости равен:

                              E = Eu + Eή,                            (2)

Упругая (Eu) и вязкая (Eή) составляющие модуля вязкоупругости после логарифмирования по частоте хорошо описываются линейными уравнениями. Для упругой составляющей

                            Eu = (ua1) + (ub1) × lg(ω),      (3)

и для вязкой составляющей

                            Eή = (ήa2) + (ήb2) × lg(ω),      (4)

где (ua1) и (ήa2) — свободные члены соответствующих линейных уравнений (3) и (4), Н/м; (ub1) и (ήb2) — тангенсы углов наклонов соответствующих линейных уравнений (3) и (4), Н/м/lg[с1]; lg — десятичный логарифм, ω = 2πf = 2π/T — угловая частота, с1.

Для конденсата выдыхаемого воздуха рассчитывали значения фазового угла (º):

                               φ = arctg (ua1/ήa2),              (5)

между амплитудными значениями площади капли и поверхностного натяжения. Максимальная частота осцилляций составляла 1 рад/с (0,16 Гц), минимальная — 0,1 рад/с (0,016 Гц). Оба эти параметра (вязкоупругость и фазовый угол) позволяют разделить вклады от упругости и вязкости в модуль вязкоупругости.

Вместо частоты осцилляций f целесообразно использовать в линейных уравнениях угловую частоту ω = 2pf:

          Er = a1 + b1 × lg(ω), Ei = a2 + b2 × lg(ω).  (6)

При этом максимальная экспериментальная частота f = 0,2 Гц равна угловой частоте 1,256 рад/с, то есть свободные члены ai в линейных уравнениях (6), соответствующие ω = 1 rad/s, будут примерно равны значениям упругости и приведенной вязкости при максимальной экспериментальной частоте. Такое представление удобно для статистической обработки результатов исследований дилатационной реологии биологической жидкости, так как все характеристики исследуемого образца можно описать только четырьмя параметрами.

В ходе работы находили числовые значения следующих реологических показателей конденсата выдыхаемого воздуха: модуля вязкоупругости (E); времени релаксации модуля вязкоупругости (τ); свободного члена (ua1) и тангенса угла наклона (ub1), описывающего вклад упругой составляющей в модуль вязкоупругости; свободного члена (ήa2) и тангенса угла наклона (ήb2), описывающего вклад вязкой составляющей в модуль вязкоупругости, а также tgφ (фазовый угол) [3, 7].

Исследования проводили с помощью компьютерного анализатора формы капли (PAT-2P, SINTERFACE Technologies, Германия). Использование видеотехники позволяет полностью автоматизировать процедуру измерения и получения результатов [2, 7, 8].

Статистическая обработка данных проводилась средствами прикладной программной системы Statistica [5]. Рассчитывали среднюю арифметическую (М), стандартное отклонение (σ) и ошибку средней (m), а также долей признаков в рассчитываемой выборке. Достоверность отличий между группами определяли с помощью t-критерия Стьюдента, а для выборок с ненормальным распределением применяли U-тест Манна — Уитни [1]. Для сравнения между собой долей признаков использовали метод углового преобразования Фишера. Корреляционный анализ проводили по методу Спирмена [1].

Результаты и их обсуждение

Средние значения реологических показателей конденсата выдыхаемого воздуха у условно здоровых недоношенных новорожденных (контроль) и с дыхательными нарушениями (ВУП, РДС, ВУП + РДС) приведены в табл. 1.

Из таблицы видно, что для некоторых реологических показателей в группах недоношенных новорожденных с дыхательными расстройствами найдены достоверные различия:

— модуль вязкоупругости (E) между группой с ВУП + РДС и группой с ВУП (р < 0,05);

— коэффициент упругости a1 (ua1) в группе с ВУП и РДС (р < 0,001);

— коэффициент упругости b1 (ub1) в группе с ВУП и РДС (р < 0,05), ВУП + РДС и ВУП (р < 0,001);

— коэффициент вязкости a2 (ήa2) между группой с ВУП и группой с РДС (р < 0,01);

— фазовый угол (φ) в группе с ВУП + РДС и ВУП (р < 0,001) и ВУП + РДС и РДС (р < 0,001).

В остальных группах недоношенных новорожденных рассматриваемые показатели реологических свойств легочного конденсата не были достоверно различимы. Каких-либо тенденций к изменению обсуждаемых показателей в зависимости от наличия тех или иных дыхательных (ВУП, РДС, ВУП+РДС) нарушений также не обнаружено.

В процессе работы были рассчитаны реологические показатели у недоношенных новорожденных с дыхательными нарушениями в зависимости от срока гестации. Оказалось, что соответствующие значения всех исследованных показателей вязкоупругости в пределах погрешности их измерения или расчета оказались малоразличимы (p > 0,05), независимо от срока гестации (ГВ = 22–28 нед., ГВ = 29–32 нед., ГВ = 33–36 нед.). Аналогичным образом изменений обсуждаемых показателей в зависимости от наличия или отсутствия дыхательных нарушений при разном гестационном возрасте также не обнаружено (p > 0,05) (результаты не приводятся).

Следует заметить, что при малых частотах осцилляции для легочного конденсата не обнаружена зависимость фазового угла от наличия дыхательных нарушений (p > 0,05) ввиду небольшого значения uа2 по сравнению с ήа1 при большой частоте осцилляций (результаты не приведены). Это означает, что легочный конденсат характеризуется значительно большей упругостью по сравнению, например, с кровью, что хорошо видно на рис. 1.

В связи с этим проанализировали значения фазового угла φ при минимальной частоте осцилляции (0,016 Гц). Величины φ легочного конденсата недоношенных новорожденных с ВУП или с РДС практически равны (p > 0,5) таковым в контрольной группе. При этом величина фазового угла легочного конденсата у недоношенных новорожденных с ВУП + РДС больше (p < 0,05) почти на 2º. Кроме того, установлены достоверные различия по фазовому углу между группами: ВУП + РДС и ВУП (р < 0,001) и ВУП + РДС и РДС (р1 < 0,001). Следовательно, значения фазового угла легочного конденсата при низкой частоте осцилляции могут наряду с другими показателями быть использованы в дифференциальной диагностике дыхательных нарушений у недоношенных новорожденных.

Поскольку реологические характеристики легочного конденсата недоношенных новорожденных измерены впервые, был проведен корреляционный анализ на предмет выявления взаимосвязей между показателями, определяющими его вязкоупругие свойства.

Все выявленные корреляции оказались положительными. В легочном конденсате между E и ua1 значение коэффициента корреляции r = 0,62 (p < 0,001), а между E и ub1 — r = 0,75 (p < 0,0001). Полученные результаты подтверждают сделанное ранее предположение о том, что вклад вязкости в модуль вязкоупругости в меньшей степени определяет его значение по сравнению с упругой составляющей.

Далее, как следует из результатов корреляционного анализа, сильные положительные взаимосвязи имеют место между показателями, характеризующими вклад в модуль вязкоупругости соответственно упругой и вязкой составляющих: между ua1 и ub1 величина r = 0,81, а между ήa2 и ήb2 — r = 0,68 (обе с уровнем значимости p < 0,0001).

Кроме того, обнаружены корреляционные взаимосвязи между показателями, характеризующими вклад в модуль вязкоупругости упругой составляющей (ua1 и ub1), с одной стороны, и вязкой составляющей (ήa2 и ήb2) — с другой. Эти корреляции следующие: между ua1 и ήa2 — корреляция не сильная, но значимая (r = 0,35, p < 0,01); между ub1 и ήa2 — сильная и значимая (r = 0,70, p < 0,0001); между ub1 и ήb2 — средняя хорошая с хорошим уровнем значимости (r = 0,48, p < 0,005).

Обращает на себя внимание то, что значимые корреляции между временем релаксации модуля упругости (E), с одной стороны, и каким–либо реологическим показателем (E, ua1, ub1, ήa2, ήb2) — с другой не выявлены по той причине, что время релаксации модуля вязкоупругости τ является одной из основных характеристик вязкоупругих свойств легочного конденсата недоношенных новорожденных.

Выводы

Таким образом, впервые полученные значения реологических показателей легочного конденсата в 1-е сутки жизни недоношенных новорожденных с дыхательными нарушениями (ВУП, РДС и ВУП + РДС) могут служить маркерами для ранней и дифференциальной диагностики этих заболеваний. Полученные результаты могут быть использованы для дальнейшего исследования вязкоупругих характеристик биологических жидкостей у недоношенных новорожденных.


Bibliography

1. Гублер Е.В. Вычислительные методы анализа и распознавание патологических процессов / Е.В. Гублер. — М.: Медицина, 1987. — 294 с.

2. Динамическое поверхностное натяжение биологических жидкостей в медицине / [Казаков В.Н., Синяченко О.В., Файнерман В.Б., Миллер Р.]. — Донецк, 1997. — 296 с.

3. Казаков В.Н. Межфазная тензиометрия и реометрия биологических жидкостей в терапевтической практике / Под ред. В.Н. Казакова, А.Ф. Возианова. — Донецк, 2000. — 180 с.

4. Динамическое поверхностное натяжение биологических жидкостей здоровых людей / В.Н. Казаков, О.В. Синяченко, В.Б. Файнерман [и др.] // Архив клинич. и эксперим. мед. — 1996. — Т. 6. — С. 3–8.

5. Лях Ю.Е. Основы компьютерной биостатистики: анализ информации в биологии, медицине и фармации статистическим пакетом MedStat / Ю.Е. Лях, В.Г. Гурьянов. — Донецк: Папарацци, 2006. — 214 с.

6. Модельный расчет динамического поверхностного натяжения водных растворов некоторых белков и биологических жидкостей / И.Г. Герасимов, В.Б. Файнерман, И.А. Зайцев [и др.] // Журнал физической химии. — 2003. — Т. 77, № 4. — С. 748–752.

7. The analysis of dynamic surface tension of solutions, based on asymptotic equations of adsorption kinetic theory / V.B. Fainerman, A.V. Makievski, R. Miller // Colloids Surfaces A. — 1994. — Vol. 87. — P. 61–75.

8. Measuring dynamic surface tension in the millisecond range / R. Miller, V.B. Fainerman, K.-H. Schano [et al.] // Labor. Praxis. — 1994. — № 9. — P. 65–68.


Back to issue