CC BY
44
УДК [616.711-007.55-053.2:612.21](470.1).2]
ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОХОДИМОСТИ ВОЗДУХОНОСНЫХ ПУТЕЙ ПРИ СКОЛИОТИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНИ У ШКОЛЬНИКОВ - УРОЖЕНЦЕВ ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРА РОССИИ
© 2005 г. В. Г. Черноземов, *А. Б. Гудков, *О. Н. Попова
Городской центр детской вертебрологии,
'Северный государственный медицинский университет, г. Архангельск
Проведено исследование состояния воздухоносных путей у детей со сколиотической болезнью — уроженцев Европейского Севера России. Обследованы 134 ребенка 7—15 лет со сколиозом I—II степени и 80 детей, не имеющих сколиоза. Установлено, что вентиляционная функция легких у детей-се-верян со сколиозом характеризуется снижением скорости потока воздуха по бронхиальному дереву на уровне средних и мелких бронхов. Ключевые слова: сколиоз, дети-северяне, состояние воздухоносных путей.
Сколиоз вызывает значительные изменения топографии и морфологии не только костных элементов позвоночника, грудной клетки и таза у детей, но также внутренних органов грудной и брюшной полости [1,
13, 14], что может приводить к изменению функции внешнего дыхания. При этом суровый климат Севера оказывает влияние на системы организма детей, и в первую очередь на систему дыхания, которая не может быть защищена от неблагоприятных воздействий надежным искусственным барьером [2, 9].
Необходимо также отметить, что дыхательная система на Севере несет на себе двойной груз, выполняя специфические функции и активно участвуя в физической терморегуляции. Организм ребенка, находящийся в процессе развития, в большей степени, нежели организм взрослого, подвержен воздействию неблагоприятных природно-климатических условий Севера, которые не только сказываются на его физическом совершенствовании и развитии в настоящий момент, но и влияют на ход дальнейшего развития.
В связи с этим изучение функционального состояния системы внешнего дыхания у детей со сколиозом, проживающих в условиях Европейского Севера России, имеет важное значение как с теоретической, так и практической точек зрения.
С целью выявления характера изменений показателей деятельности системы внешнего дыхания у детей-северян со сколиозом обследованы школьники обоих полов 7—15 лет, родившиеся и проживающие в г. Архангельске и Архангельской области: учащиеся санаторной школы-интерната № 1 для детей со сколиозом (1-я группа) и школы № 8 г. Архангельска, не имеющие в анамнезе заболеваний органов дыхания и сколиоза (2-я группа).
Осмотр детей первой группы проводился по общепринятым методикам [1, 7, 14, 18]. Для оценки физического развития детей со сколиозом измерялись длина, масса тела и окружность грудной клетки. По антропометрическим показателям все обследованные дети относились к среднему уровню физического развития [4]. Для детей второй группы на основании сбора анамнеза, данных объективного осмотра, а также результатов периодического медицинского осмотра, проведенного на базе учебного учреждения, была установлена группа здоровья. Для обследования были приглашены дети 1 —2-й групп здоровья, имеющие средний уровень физического развития.
Функции внешнего дыхания у школьников со сколиозом I—II степени и школьников без сколиоза исследовались на аппарате <^р1го8Ш SP-5000» фирмы Fukuda (Япония) в утренние часы через 1,5—2 часа после завтрака.
Проведено более 2 600 исследований (ортопедические и рентгенографические, спирография, антропометрические измерения).
ляется состоянием воздухоносных путей. При анализе результатов спирографии особое внимание уделяется оценке величины форсированной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ), так как она является одной из основных проб, отражающих состояние проходимости воздухоносных путей и позволяющих получить информацию о механических свойствах дыхательной системы. Кроме того, большое значение имеют производные ФЖЕЛ: объем выдохнутого воздуха за первую, третью и пятую секунды маневра ФЖЕЛ (ОФВ1, ОФВ3, ОФВ5), а также их сопоставление с должными значениями (ДОФВ1, ДОФВ3 , ДОФВ5) и отношение к величине ЖЕЛ.
При анализе полученных результатов установлено, что во всех возрастных группах обследованных детей фактические величины ФЖЕЛ ниже должных (ДФЖЕЛ) значений (р < 0,05—0,001) (табл. 2), что согласуется с результатами ранее выполненных обследований практически здоровых детей — жителей Европейского Севера России [3, 6, 8, 16]. Однако необходимо подчеркнуть, что у детей со сколиозом фактические величины ФЖЕЛ в большей степени отличаются от должных, чем у детей без сколиоза. То же самое относится к величине ОФВ1, (рис. 1) и особенно ОФВ5 (рис. 2), что указывает на большую степень снижения проходимости воздухоносных путей у детей-северян, имеющих сколиоз, по сравнению с детьми без сколиоза.
Известно, что проба форсированного выдоха (ФЖЕЛ) является интегральным выражением механических свойств легких, в ней наиболее отчетливо проявляется динамика взаимосвязи объема легких, сопротивления дыхательных путей и внутригрудного давления [10, 12, 20]. Скорость воздушного потока, объем легких и бронхиальное сопротивление изменяются в зависимости от фазы форсированного выдоха. По данным литературы [11] известно, что в первой трети его скорость потока зависит от сопротивления крупных дыхательных путей, которые имеют неизмеримо меньший просвет по сравнению
Таблица 2
Показатели проходимости воздухоносных путей у детей-северян со сколиозом и без сколиоза (М±т)
п=214
7—11 лет 12—15 лет
Показатель 1 группа 2 группа 1 группа 2 группа
М Д М Д М Д М Д
ФЖЕЛ, л 1,82±0,05*** 1,67±0,04*** 1,81±0,06*** 1,58±0,11** 2,77±0,17** 2,28±0,07*** 2,75±0,16* 2,38±0,11***
ДФЖЕЛ, л 2,22±0,06 2,25±0,05 2,17±0,07 2,12±0,11 3,54±0,17 3,06±0,06 3,52±0,13 3,05±0,07
ФЖЕЛ / ДФЖЕЛ, % 80,6±2,1 71,7±1,5 83,8±2,9 74,3±3,2 72,0±3,1 74,8±2,0 78,1±2,9 77,6±2,6
ОФВ,, л 1,79±0,05* 1,65±0,04*** 1,76±0,06 1,54±0,11* 2,65±0,17 2,24±0,06*** 2,71±0,15 2,37±0,11*
ДОФВ,, л 1,95±0,05 1,96±0,04 1,92±0,06 1,85±0,09 3,04±0,15 2,71±0,05 3,02±0,11 2,70±0,06
ОФВ, / ЖЕЛ, % 82,7±2,3 81,4±1,4 83,5±2,3 77,8±4,5 80,8±2,1 75,9±1,6 81,9±2,1 77,7±2,3
ОФВ3, л 1,85±0,06 1,67±0,04 1,81±0,06 1,58±0,11 2,77±0,17 2,28±0,07 2,75±0,16 2,38±0,11
ОФВ3 / ЖЕЛ, % 85,4±2,5 82,2±1,4 85,3±1,8 79,6±4,5 84,5±2,5 77,4±1,6 83,3±2,2 78,1±2,2
ОФВ5, л 1,39 ±0,04 1,37±0,05*** 1,48±0,05 1,25±0,06 2,03±0,13* 1,82±0,05*** 2,09±0,11 1,97±0,06
ДОФВ5, л 1,46±0,05 1,54±0,03 1,41±0,06 1,41±0,07 2,32±0,09 2,07±0,03 2,31±0,06 2,07±0,03
ОФВ5 / ДОФВ5, % 96,4±2,7 89,2±1,6 106,5±3,8 89,5±3,5 87,2±3,2 87,9±2,1 90,4±4,0 94,7±3,1
Примечания: М — мальчики; Д — девочки; звездочками обозначены достоверные отличия фактических величин по сравнению с должными: * — р < 0,05; ** — р < 0,01; *** — р < 0,001.
Полученные данные обрабатывались на персональной ЭВМ с использованием программ Excel 6.0 for Windows, SAS (Statistic Analytical System). Применялись стандартные статистические и математические функции автоматизированных программ. При оценке результатов статистически достоверным принимался уровень различий при p < 0,05.
Родители всех школьников дали добровольное согласие на участие детей в исследованиях.
Несмотря на то, что антропометрические показатели не являются респираторными, ввиду их связи со многими параметрами дыхания и использования этих данных как основы расчетов должных величин показатели длины, массы тела и окружности грудной клетки обследованных школьников приведены в табл. 1.
Таблица 1
Показатели физического развития обследованных детей 7—15 лет (M ± m)
n=214
Мальчики Девочки
Груп- па Воз- раст, лет Длина тела, см Масса тела, кг Окруж- ность грудной клетки, см Длина тела, см Масса тела, кг Окруж- ность грудной клетки, см
|| г— ^ 135,8±1,6 29,7±1,1 65,9±0,8 138,8±1,3 32,3±1,2 66,0±0,9
12—15 n=58 159,6±2,9 45,6±2,4 76,4±1,5 157,8±1,4 44,0±1,4 73,2±1,0
2 7—11 n=44 139,0±1,7 30,5±0,9 65,5±0,6 134,7±2,5 30,5±1,9 63,1±1,5
12—15 n=36 160,2±2,0 45,8±2,3 73,9±1,5 157,8±1,6 45,5±1,6 71,2±0,9
При анализе представленных данных установлено, что антропометрические показатели детей первой группы (со сколиозом) не отличаются от показателей детей второй группы (без сколиоза), что позволяет в дальнейшем сопоставлять фактические величины их внешнего дыхания.
Выполнение легкими специфических функций внешнего газообмена в значительной степени опреде-
М 7—Плет
Д 7—Плет
Мl2—!5лет
Дl2—!5лет
lOO
95
93
9l*
85
80
89*
89
87
84*
87*
82***
□ со сколиозом □ без сколиоза
Рис. 1. Фактические величины ОФВ1 у детей-северян: М — мальчики; Д — девочки
Примечания: за 100 % принята должная величина; различия достоверны у детей со сколиозом и без сколиоза: * — p < 0,05;
М 7—11лет
Д 7—11лет
М12—15лет
Д12—15лет
100
95
90
85
80
96
95
90
90
95
87
87*
□ со сколиозом □ без сколиоза
Рис. 2. Фактические величины ОФВ5 у детей-северян: М — мальчики; Д — девочки
Примечания: за 100 % принята должная величина; различия достоверны у детей со сколиозом и без сколиоза: *** — p < 0,001.
с суммарным поперечным сечением нижележащих генераций бронхиального дерева. При дальнейшем выдохе в средней трети устанавливается относительное равновесие между силами, действующими на стенку бронхов изнутри и извне [5]. Увеличение давления извне, вызывая сужение бронхов, приводит к возрастанию давления на стенку бронхов изнутри, в результате чего скорость потока становится мало зависимой от прилагаемого усилия. По мере выдоха скорость падает, поскольку уменьшается эластическая тяга легких, и после выдоха 1/4—1/3 ЖЕЛ поток становится функцией бронхиального сопротивления и эластических свойств легких [19]. Конечная часть выдоха вновь приобретает значительную зависимость от усилия, определяющего полноту выдоха. Величина ОФВ1 охватывает начальную и значительную часть середины форсированной ЖЕЛ и отражает величину как приложенного усилия, так и сопротивления внут-рилегочных и внелегочных дыхательных путей.
Следовательно, величина ОФВ1 в значительной мере зависит от жесткости крупных бронхов и при увеличении степени экспираторного коллапса может
уменьшиться даже при отсутствии изменений бронхиальной проходимости в более мелких бронхах [17]. Таким образом, поскольку в норме ОФВ1 составляет примерно 70—80 % от ЖЕЛ [22, 25], заключительная фаза форсированного выдоха, соответствующая выдоху последней четверти ЖЕЛ, при традиционных способах обработки спирограмм вообще не анализируется. В то же время параметры именно этой фазы форсированного выдоха характеризуют функциональное состояние бронхиол менее 2 мм («немой зоны») [15, 24] и представляют наибольший интерес для ранней диагностики бронхиальной обструкции [21, 23].
Для установления уровня нарушений бронхиальной проходимости и выявления возможной дисфункции периферических дыхательных путей у обследуемых детей-северян был проведен более полный количественный анализ кривой форсированного выдоха с определением скоростных показателей, в частности средней объемной скорости (СОС) форсированного выдоха на участке от 25 до 75 % ФЖЕЛ (СОС25—75) и от 75 до 85 % ФЖЕЛ (СОС75— 85).
Величина СОС в меньшей степени зависит от произвольного усилия обследуемого ребенка и более объективно отражает проходимость воздухоносных путей, тогда как ОФВ1 отражает главным образом скорость выдоха в начальной и средней части ФЖЕЛ и не зависит практически от скорости в конце форсированного выдоха. Значение СОС характеризует проходимость воздуха на конкретных участках дыхательных путей. Так, средняя объемная скорость форсированного выдоха в интервале от 25 до 75 % ФЖЕЛ дает представление о прохождении воздуха в бронхах среднего калибра, тогда как СОС75—85 отражает проходимость воздуха в бронхах мелкого калибра [17].
При анализе величин СОС25—75 и СОС75—85 было установлено более низкое значение этих показателей у детей-северян со сколиозом по сравнению с детьми, не имеющими сколиоза (рис. 3). Полученные результаты могут свидетельствовать как о более выраженном сопротивлении прохождения воздуха в бронхах среднего и мелкого калибра у детей со сколиозом, так и о снижении силы дыхательной мускулатуры у них. На
возможное снижение силы дыхательной мускулатуры у детей со сколиозом указывает величина времени форсированного выдоха (EX TIME), которое у детей первой группы значительно ниже, чем у детей второй группы (рис. 4).
Весьма интересно и важно то обстоятельство, что у детей со сколиозом величина мгновенной объемной скорости на уровне 50 и 75 % объема форсированного выдоха (МОС50 и МОС75) значительно ниже, чем у детей без сколиоза (рис. 5). В этом случае самым вероятным было бы предположить, что причина этого также заключается в уменьшении силы дыхательной мускулатуры у детей со сколиозом.
Таким образом, проведенное обследование детей школьного возраста 7—15 лет со сколиозом, родившихся и постоянно проживающих в условиях Европейского Севера России, позволило установить функциональные изменения состояния внешнего дыхания, которые не только формируются как компенсаторно-приспособительные реакции организма в ответ на комплексное воздействие природноклиматических факторов Севера, но и являются
5 и
4.5 -4 -
3.5 -^ 3~ Ч 2,5 -
2 -
1.5 -1 -
0,5 -0 -
2,74-
2,29*
2,63
М
4,42
3 79
3,47
3,45
1,79
1,43*
СОС 25—75
□ со сколиозом
1,61 1,62
Д М 12—15 Д 12—15 М 7—11 —1 7 Д М 12—15 Д 12—15
7—11лет лет лет лет лет лет лет
СОС 75—85
□ без сколиоза
Рис. 3. Величины СОС25—75 и СОС75—85 у детей-северян: М — мальчики; Д — девочки Примечание. Различия достоверны у детей со сколиозом и без сколиоза: * — р < 0,05.
5
4.5 4
3.5 а 3
I 2,5
О 2
1.5 1
0,5
0
1,56**
М 7—11лет
2,63
1,51*
3,79
3,47
Д 7—11лет
□ со сколиозом
М 12—15 лет □ без сколиоза
4,42
1,53**
Д 12—15 лет
Рис. 4. Величина времени форсированного выдоха у детей-северян: М — мальчики; Д — девочки Примечание. Различия достоверны у детей со сколиозом и без сколиоза: * — р < 0,01; *** — р < 0,001.
4.5 4
3.5 3
2.5
2 4
1.5 -1 -
0,5 ^ 0
3,16
^2773*
2,96
2,56*
3,81
4,16 4,16
3,8т
167* 1,78
1,86
2,41
2,79 2,93
2,47*
М 7—11 Д 7—11 М 12—15 Д 12—15 М 7—11 7— Д М 12—15 Д 12—15
лет лет лет лет лет лет лет лет
МОС50
□ со сколиозом □ без сколиоза
МОС75
Рис. 5. Величина МОС50 и МОС75 у детей-северян: М — мальчики; Д — девочки
Примечание. Различия достоверны у детей со сколиозом и без сколиоза: * — р < 0,05; ** — р < 0,01.
результатом сколиотической болезни. При этом вентиляционная функция легких у детей-севярян со сколиозом характеризуется снижением скорости потока воздуха по бронхиальному дереву на уровне средних и мелких бронхов.
Список литературы
1. Абальмасова Е. А. Сколиоз: Этиология, патогенез, семейные случаи, прогнозирование и лечение / Е. А. Абальмасова, Р. Р. Ходжаев. — Ташкент : Изд-во мед. литературы им. Абу Али ибн Сина, 1995. — 200 с.
2. Агаджанян Н. А. Экологическая физиология человека / Н. А. Агаджанян, А. Г. Марачев, Г. А. Бобков. — М. : Крук, 1998. — С. 279—345.
3. Анциферова О. А. Функциональные возможности и способности аппарата внешнего дыхания у детей-северян среднего школьного возраста / О. А. Анциферова, А. Б. Гудков // Сб. науч. статей по материалам Всерос. конф. с междунар. участием «Проблемы экологии человека» / Под ред. А. В. Ткачева. — Архангельск, 2000.
— С. 3—6.
4. Байдалова Н. Ф. Методы оценки физического развития в комплексной оценке состояния здоровья школьников / Н. Ф. Байдалова, Т. С. Копосова, Л. В. Тендитная, Н. Н. Кононюк. — М., 1987. — 64 с.
5. Белов А. А. Оценка функции внешнего дыхания. Методические подходы и диагностическое значение /
А. А. Белов, Н. А. Лакшина. — М. : Изд-во «Русский врач», 2002. — 68 с.
6. Гудков А. Б. Внешнее дыхание школьников на Севере: Монография / А. Б. Гудков, О. А. Анциферова, О. Н. Кубушка, В. С. Смолина. — Архангельск : Изд. центр СГМУ, 2003. — 262 с.
7. Ишекова Н. И. Реабилитация больных с нарушениями осанки и сколиозом : Метод. рекомендации / Н. И. Ишекова, Е. Г. Бондаренко. — Архангельск, 1996. — 16 с.
8. Кубушка О. Н. Состояние внешнего дыхания у детей-северян / О. Н. Кубушка, О. А. Анциферова, В. С. Смолина,
А. Б. Гудков // Вопросы теоретической и практической медицины : Материалы 68-й Республ. науч.-практ. конф. Республики Башкортостан с междунар. участием. — Уфа : Изд-во БГМУ, 2003. — С. 11.
9. Кубушка О. Н. Особенности структуры жизненной емкости легких у северян старшего школьного возраста / О. Н. Кубушка, А. Б. Гудков // Вестник Поморского университета. — 2003. — № 1. — С. 42—51.
10. Кузнецова В. К. Клинико-физиологические и методологические аспекты нарушения бронхиальной проходимости / В. К. Кузнецова // Тер. архив. — 1974. — Т. 26, № 5.
— С. 77—83.
11. Кузнецова В. К. Значение ингаляционных проб с бронхорасширяющими препаратами в диагностике ранних нарушений бронхиальной проходимости / В. К. Кузнецова, С. Г. Осинин // Там же. — 1977. — Т. 29, № 3. — С. 18—22.
12. Мамаев И. В. Функциональные методы исследований в клинике внутренних болезней / И. В. Мамаев, К. Г. Гуревич. — М. : ГОУ ВУНМЦ, 2002. — С. 34 — 51.
13. Михайловский М. В. Оперативное лечение сколиотической болезни: результаты, исходы / М. В. Михайловский, М. А. Садовой. — Новосибирск : Изд-во Новосиб. ун-та, 1993. — 194 с.
14. Поляев Б. А. Коррекция нарушений осанки в процессе физического воспитания учащихся : Практ. руководство / Б. А. Поляев, А. Г. Румянцев, Г. Е. Иванова, И. Т. Выходец.
— М. : РАСМРБИ, 2003. — 127 с.
15. Сильвестров В. П. Качественный анализ кривых поток — объем спирографического исследования /
В. П. Сильвестров, С. Н. Семин, В. Ю. Марциновский, И. А. Пакулин // Тер. архив. — 1989. — Т. 61, № 4.
— С. 97—105.
16. Смолина В. С. Показатели проходимости воздухоносных путей у детей 7—10 лет г. Архангельска /
В. С. Смолина, А. Б. Гудков // Сб. науч. статей по материалам Всерос. конф. с междунар. участием «Проблемы экологии человека» / Под ред. А. В. Ткачева. — Архангельск, 2000. — С. 188—191.
17. Старшов А. М. Спирография для профессионалов. Методика и техника исследования функций внешнего дыхания / А. М. Старшов, И. В. Смирнов. — М. : Познавательная книга пресс, 2003. — 80 с.
18. Чаклин В. Д. Сколиозы и кифозы / В. Д. Чаклин, Е. А. Абальмасова. — М. : Медицина, 1973. — 175 с.
19. Чучалин А. Г. Белая книга Пульмонология /
А. Г. Чучалин. — М. : Гэотар Медицина, 2000. — 47 с.
20. Шик Л. Л. Руководство по клинической физиологии дыхания / Л. Л. Шик. — М. : Медицина, 1980. — 375 с.
21. Ferguson G. T. Office spirometry for lung health assessment in adults: a consensus statement from the National Lung Health Education program / G. T. Ferguson, P. L. Enright, A. S. Buist, M. W Higgins // Chest. — 2000. — Vol. 117. — P. 1146—1161.
22. Graham B. L. Effects of Increasing Carboxyhemo-globin on the Breath Carbon monoxide Diffusing capacity /
B. L. Graham, J. T. Mink, D. J. Cotton // Am. J. Respir. Crit. Care Med. — 2002. — Vol. 165. — P. 1504—1510.
23. Macklem P. T. Resistance of central and peripheral airways measured by a retrograde catheters / P. T. Macklem, J. Mead // J. Appl. Physiol. — 1967. — Vol. 22. — P. 395.
24. Mead J. Significance of the relationship between lung recoil and maximum expiratory flow / J. Mead, J. M. Turner, P. T. Macklem // Ibid. — 1967. — Vol. 22. — P. 95.
25. Wright J. L. The detection of small airways diseases / J. L. Wright, L. M. Lawson, P. D. Pare // Amer. Rev. Resp. Dis. — 1984. — Vol. 126. — P. 989.
DESCRIPTION OF PNEUMATIC PATHWAYS’ PERMEABILITY BY SCOLIOTIC DISEASE IN CHILDREN BORN IN EUROPEAN NORTH OF RUSSIA
V. G. Chernozyomov, *A. B. Gudkov, *O. N. Popova
City Center of Children’s Vertebrology,
*Northern State Medical University, Arkhangelsk
A study has been carried out of condition of pheumatic pathways in children born in the European North of Russia and with a scoliotic disease with the use of a modern Fukuda spirograph «Spirosift SP—5000» (Japan). In the examination, there participated 134 children at the age 7—15 y.o. with scoliosis of I—II degree and 80 children that did not have scoliosis. It has been determined that the pulmonary ventilation function in northern children with scoliosis is described by a decrease in speed of air flow in a bronchial tree at the level of middle-sized and small bronchi.
Key words: scoliosis, northern children, condition of pneumatic pathways.
