CC BY
1УДК 615.828+612.13+617.51+615.362+612.76 © Ю. Е. Москаленко, Т. И. Кравченко,
https://doi.org/10.32885/2220-0975-2019-1-2-51-63 Ю. В. Новожилова, 2019
Количественная оценка медленных колебаний объема жидкой среды внутри черепа
Ю. Е. Москаленко1, Т. И. Кравченко2, Ю. В. Новожилова1
1 Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова РАН. 194223, Россия, Санкт-Петербург, пр. М. Тореза, д. 44
2 Медицинская академия остеопатического образования. 199106, Россия, Санкт-Петербург, ул. Гаванская, д. 4, к. 2
Введение. Медленные периодические изменения объема жидкостей, заполняющих полость черепа, характеризуются постоянным колебанием амплитуды и частоты. Хотя они привлекают внимание ученых уже более 100 лет, проблема их происхождения и физиологического значения, а также использования на практике не является очевидным и неоспоримым. Причина этого — отсутствие адекватных методов их количественного описания и анализа, что обусловлено нерегулярностью статистических исследований. Тем не менее, была продемонстрирована связь между ними и активностью мозга, что позволяет использовать эти колебания в качестве индикатора для исследования во время контролируемых космических полетов, а также остеопатического воздействия.
Цель исследования — возможность использования спектрального анализа для количественного определения медленного изменения объема жидкой среды внутри полости черепа на основе микроэлектроники и компьютерной техники.
Материалы и методы. Был спроектирован специальный инструментальный комплекс для исследования медленных колебаний объема внутричерепных жидкостей, который используют в качестве преобразователя изменений физиологических данных в электрические единицы на реографе RG-01 (компания «Мицар», Россия) для записи на ПК через аналоговый цифровой преобразователь (<^ЫгитепЪ>, Австралия). Последний имеет программное обеспечение для спектрального анализа. Исследования были проведены на 80 добровольцах трех возрастных групп, использован метод РЭГ, а также записи ЭКГ и дыхания. Результаты. Установлено, что спектральные диаграммы медленных изменений объема и давления жидкостей внутри закрытого черепа характеризуются постоянными колебаниями частоты и амплитуды. Наиболее информативными и ценными являются колебания в 0,1-0,3 Гц. Было показано, что для записи спектральных данных оптимально использовать частоту тока 100 или 200 кГц и частоту квантования 80-100 кГц. Структура такой диаграммы состоит из 4-7 пиков с амплитудой 0,4-0,7 единицы. Они зависят от возраста и характеризуются полушарной асимметрией. Спектральные диаграммы медленных изменений объема жидкостей внутри черепа отражают физиологическое состояние. Они не связаны общим происхождением
Для корреспонденции: Юрий Евгеньевич Москаленко,
докт. биол. наук, профессор, засл. деят. науки, почетный доктор остеопатии (Канада), член-кор. РАЕН Адрес: 194223, Россия, Санкт-Петербург, пр. М. Тореза, д. 44 E-mail: yurimos@mail.ru
For correspondence: Yurii E. Moskalenko,
Ph. D. (Biol.), D. Sc. (Biol), professor, honored scientist, honored doctor of osteopathy (Canada), corresponding member of the Russian Academy of Natural Sciences Address: 44 prospect M. Toreza, Saint-Petersburg, Russia 194223 E-mail: yurimos@mail.ru
Для цитирования: Москаленко Ю. Е., Кравченко Т. И., Новожилова Ю. В. Количественная оценка медленных колебаний объёма жидкой среды внутри черепа. Российский остеопатический журнал 2019; 1-2 (44-45): 51-63. For citation: Moskalenko Yu. E., Kravchenko T. I., Novozhilova Yu. V. Quantitative evaluations of slow fluctuations of liquids inside cranial cavity. Russian Osteopathic Journal 2019; 1-2 (44-45): 51-63.
с сердечной деятельностью и дыханием. По своей природе они связаны с мозговой деятельностью и первичным дыхательным механизмом.
Заключение. Медленноволновые изменения объема жидкой среды внутри полости черепа могут быть информативны для врача-остеопата при диагностике и оценке общего состояния пациента, а также для оценки (изучения) механизма действия некоторых приемов в остеопатии.
Ключевые слова: сосудистая система мозга, ликвородинамика, медленноволновые колебания
UDC 615.828+612.13+617.51+615.362+612.76 © Yu. E. Moskalenko, T. I. Kravchenko,
https://doi.org/10.32885/2220-0975-2019-1-2-51-63 Yu. V. Novozhilova, 2019
Quantitative evaluation of slow fluctuations of the volume of liquids inside cranial cavity
Yu. E. Moskalenko1, T. I. Kravchenko2, Yu. V. Novozhilova1
1 Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of RAS. 44 prospect M. Toreza, St-Petersburg, Russia 194223
2 Medical Academy of Osteopathic Education. 4-2 ul. Gavanskaya, St-Petersburg, Russia 199106
Introduction. Slow fluctuations in the volume and pressure of liquids in the cranial cavity have been known for a long time and have been studied for more than 100 years. However, their quantitative indicators and their practical significance remain unclear until now due to the difficulties of research. Nevertheless, it was found that they were connected with the brain activity, which made it possible to use them as one of the physiological indicators in studying the problems of manned space flights.
Goal of research — to study the possibility of using spectral analysis of slow fluctuations of the volume of liquids inside the cranium in order to realize the quantitative assessment of their indicators with the use of modern microelectronics and computer technology.
Materials and methods. In order to solve this problem we created a complex, in which rheoencephalograph-RG-01 («Mizar») was used as a converter-modulator of physiological signals into electrical oscillations. The device was connected with the ADC (Firm «ADIstrument»), Its software allows to calculate the spectrogram with a sampling rate of 128 kHz. Studies were conducted on volunteers of younger, middle and older age groups. The respiratory rate and the electrocardiography were registered together with the rheoencephalography. Electrodes were fixed on the volonteers' fronto-mastoid area.
Results. It was found that spectral diagrams of slow fluctuations of volume and pressure of liquids inside the cranium represent an independent physiological phenomenon are characterized by constant changes of frequency and amplitude. The most considerable and valuable were fluctuations in 0,1-0,3 Hz. It was found that current frequency of 100 or 200 kHz and frequency for quantization of 80-100 kHz was optimal for performing their spectrograms. The structure of such diagram consists of 4-7 peaks with amplitude of 0,4-0,7 units compared with REG pulse amplitude. They depend on age and are characterized by hemispheric asymmetry. Spectral diagrams of slow flucation inside cranium are representing inpendent physiological phenomenon. These fluctuations are not connected by common origin, with heart activity and respiration. They are connected by nature with brain activity and PRM.
Conclusion. Changes of slow fluctuation of the volume of liquids inside the cranium can be an informative method for diagnostics and assessment of general status of osteopathic patients well as for the assessment of mechanisms of action of some osteopathic techniques.
Key words: brain vascular system, CSF-mobility, slow fluctuations inside cranial cavity Введение
Медленные изменения объема жидкостей, заполняющих полость черепа, характеризуются постоянным колебанием амплитуды и частоты. Несмотря на то, что они более 100 лет привлекают
внимание физиологов, их происхождение и физиологическая значимость, а также использование для практических целей остаются невыясненными. Причиной этому было отсутствие адекватных методов исследования, которые, вследствие изменчивости амплитуды и частоты, требуют для объективизации интегрально выявлять их количественные показатели. Создание таких методик стало возможно лишь в конце ХХ в. при использовании вычислительной техники, что открыло перспективу для количественного анализа этих волн [1-3].
Вместе с тем, со 2-й половины XX в. интерес к медленным изменениям физиологических показателей в организме человека возрос. Методом корреляционного анализа [4-6] в сочетании с визуальным анализом [7] было выяснено, что подобные изменения связаны с регуляторными процессами на тканевом, органном и межсистемном уровнях. Особый интерес они представляют для остеопатической медицины, являясь одним из компонентов ее методологии, в частности первичного дыхательного механизма (ПДМ), основные показатели которого — средняя частота колебаний в минуту и интенсивность — до настоящего времени определяют путем пальпации [8, 9]. Поэтому данные о средней частоте существенно разнятся [10]. Однако ниже будет показано, что этому феномену может быть и другое объяснение.
Проблеме внутричерепной гемодинамики и подвижности спинномозговой жидкости (СМЖ) посвящены лишь отдельные исследования, например выполненное на базе спектрального анализа изменений кровотока крупных артерий мозга методом транскраниальной допплерографии для изучения ауторегуляции мозгового кровообращения [11], а также объективизации влияния остео-патических техник на внутричерепную геодинамику и подвижность СМЖ [2, 3]. Настоящая статья посвящена анализу количественных показателей медленноволновых колебаний объема крови СМЖ в черепе у здоровых добровольцев разных возрастных групп, полученных на базе микроэлектроники и вычислительной техники, и решению вопроса о их возможной информативности при решении проблем краниальной остеопатии.
Материалы и методы
Количественные исследования внутричерепных медленных колебаний производили путем спектрального анализа результата их преобразования в подобные колебания электрического сопротивления методом реоэнцефалографии (РЭГ). Данный метод при использовании тока высокой частоты (80-120 кГц) линейно отражает колебания объема крови и СМЖ в черепе [12, 13]. Поэтому изменения импеданса или величины, его составляющей — электрической проводимости полости черепа, определяют объемным соотношением крови и спинномозговой жидкости, электропроводность которых существенно выше электропроводности ткани мозга. Следовательно, изменения суммарной электропроводности между пластиночными электродами, наложенными на голову человека, будут соответствовать изменениям кровенаполнения полости черепа [12-14]. Для преобразования колебаний объема жидкостей в черепе в изменения электропроводности между электродами был использован реоэнцефалограф РГ-01 (ОП «Мицар», РФ), соединенный посредством аналогового цифрового преобразователя (PowerLab-8, <^1пв1:гитеп1:», Австралия) с ПК (ОС Windows-10). Вместе с РЭГ одновременно регистрировали ЭКГ и дыхательные движения грудной клетки. Спектральные диаграммы всех регистрируемых процессов вычисляли и строили с помощью программного обеспечения СИаг1:-5 и Саnvas-11, модифицированных с учетом решения задач исследования [15]. Для построения спектральных диаграмм выбирали трехминутные фрагменты записей РЭГ. Дисковые электроды диаметром 1,5 см располагали на голове испытуемого бифронтомастоидально. Протокол исследования состоял из регистрации показателей в течение 6-7 мин для того, чтобы была возможность выбрать фрагмент для анализа с минимумом артефактов. Построение спектрограмм производили по завершении каждого исследования. Всего были обследованы 80 добровольцев трех возрастных групп: 1-я — 20-30 лет (п=19); 2-я — 40-50 лет (п=14); 3-я — 55 лет и старше (п=13).
Исследование проведено в соответствии с Хельсинской декларацией (принята в июне 1964 г., пересмотрена в октябре 2013 г.). От каждого участника исследования получено информированное согласие.
Результаты и обсуждение
Обзорная диаграмма фрагментов записей РЭГ показывает, что спектральные линии медленных волн располагаются группами, занимая участок диапазона частотой 0,05...3-5 Гц. В этом диапазоне частот четко выражены группы спектральных линий, отражающих деятельность сердца и дыхания, а также группы линий более низких частот — 6-12 циклов/мин, которые связаны с активностью сосудистой системы мозга, ликвородинамикой, а также, возможно, и с метаболизмом мозга (рис. 1).
Из данных рис. 1 следует, что каждая из групп спектральных линий несет самостоятельную информационную нагрузку. Так, можно сделать предварительное заключение, что пики спектральных линий связаны с разными физиологическими процессами. Пик 1 — внутричерепные процессы,
1,0 о
а 1,0
Гц
0
10
20
30
1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0
i
4 L i
IL
Гц
0 0,4 0,8 1,2 1,6 2 2,4 2,8 12 3 4
0,2 0,1
....................................... Jlllllllllllllll
»Гц г
0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06
Гц
0,04 0,08 0,12 0,16 0,2 0,24 0,28
б
Рис. 1. Оригинальная кривая записи РЭГ (а); б — её обзорная спектрограмма, на которой отмечены зоны пиков спектра 0,01-0,10 Гц, спектры сверхнизких частот, инициированные волнами системного артериального давления, — зона 1; в — их развернутая спектральная диаграмма (зона 5); зона медленных волновых процессов (входит в обзорную диаграмму, зона 1); г — в развернутом виде (зона 6); также на обзорной спектрограмме показаны зоны дыхания (2), пульса (3) и 2-й гармоники пульса — зона 4
Fig. 1. Originalrecording REG curve (а); б — review of its spectrogram, on which the spectrum
peak area of 0,01-0,10 Hz, ultralow frequency spectra initiated waves systemic blood pressure, — the zone 1; в — and the spectral chart deployed (zone 5); slow wave propagation area (included in the overview diagram, zone 1); г — the unfolded state (zone 6); breathing zone — 2, 3 and pulse, 2nd harmonics on the viewing spectrogram zone 4 are also shown
связанные с поддержанием физико-химического гомеостаза внешней среды мозга и ликвороди-намикой. Пик 2 — дыхательные движения грудной клетки. Пик 3 отражает деятельность центральных отделов гемодинамики. Пик 4 — 2-я гармоника пульса, отношение максимальной высоты которой к максимальной спектральной линии пульса составляет величину 0,3. Этот показатель отражает, как предполагается, податливость черепа и связан с внутричерепным давлением. Однако верификация этих положений требует статистического анализа, но для этого первоначально следует выяснить оптимальные условия регистрации спектра 5 (см. рис. 1), а именно — выбора длительности непрерывной записи и частоты квантования, которая определяет продолжительность интервала между спектральными линиями, что и будет рассмотрено ниже.
Для определения оптимальных условий регистрации спектров в диапазоне медленноволновых колебаний в полости черепа и их количественной оценки были рассмотрены спектрограммы при фиксированном квантовании (60 Гц). Анализ проводили при различных длительностях фрагмента записи, с одной стороны, и при неизменной продолжительности регистрируемого фрагмента записи, но вариациях числа квантования — с другой (рис. 2).
80 i 40 0
11) и
%
; L . J -J u.>j i LЛ ai ,L.j лх tL. mi
I.....jL
t1-É J*.
Минуты
25:00 ^ \25:50 \ 7 26:40 V I 27:30 / 7 28:00
\ N \ \ $ V / / / /
20
à 100 с ÉàiiL
j 140 с Ikiiii
180 с Ikllli
0 0,04 0,12 0,2 0,28
Гц
Рис. 2. Выбор оптимальных условий для вычисления и анализа спектрограмм внутричерепных медленных колебаний объема жидкостей. Выяснение оптимальной длительности фрагмента медленных волн по данным РЭГ: вверху — фрагмент колебаний РЭГ, записанный у спокойно лежащего добровольца
Fig. 2. Selection of optimal conditions for calculating and analyzing the spectrograms of slow intracranial oscillations of the volume of liquids. Determination according the optimal duration of slow wave fragment according REG: above — the fragment to REG oscillations
registered in a calmly lying volunteer
Из данных рис. 2 следует, что наиболее четкие спектрограммы регистрируются в средней части выбранного частотного диапазона — 0,1-0,3 Гц (6-15 циклов/мин). Они наблюдаются при частотах квантования 60-80 Гц и при продолжительности регистрации РЭГ не менее 2 мин. Меньшие по продолжительности фрагменты записей уже не могут отразить спектрограмму в полном виде, как это показано на рис. 2. Этот частотный диапазон наиболее интересен для исследования, поскольку обладает сложной структурой, и большинство исследователей изучали именно его. Это связано с тем, что, по всей вероятности, он отражает и привлекающий специалистов в области остеопатии феномен — ПДМ. Для удобства количественной оценки спектрограмм при использовании в качестве несущей частоты РЭГ 100 кГц, амплитуду отдельных спектральных линий следует выражать в относительных единицах, сравнительно с максимальной величиной спектральной линии пульса. Выбор частоты квантования определяется визуально по качеству спектрограммы. Так, если последняя менее полно, чем это определяется задачей исследования, отражает исследуемый процесс и расстояние между отдельными спектральными линиями не позволяет получить цельную картину спектра, число квантования следует увеличить. Опыт показывает, что для анализа наиболее интересного участка спектра 6-15 циклов/мин оптимальными являются частоты квантования 60-80 Гц. Таким образом, указанные выше величины можно считать оптимальными для регистрации медленных колебаний объема внутричерепных жидкостей. Оценка выраженности спектра зависит от величины исследуемого колебания и составляет 0,3-0,7 сравнительных единиц. Как следует из данных рис. 1, для других частот следует подбирать свою частоту квантования и продолжительность непрерывной записи. Например, для инфрамедленных периодических колебаний, частота которых ниже 0,1 Гц, частота квантования должна быть увеличена, чтобы выявить нюансы данного вида периодических колебаний.
Указанные выше группы спектральных линий (см. рис. 1) связаны с разными физиологическими процессами и, следовательно, их информационная значимость неодинакова. Для того, чтобы выяснить этот вопрос, были усреднены обзорные спектры у 10 добровольцев 20-30 лет (рис. 3). Из данных рис. 3 следует, что выраженность пиков медленноволновых спектральных линий при их усреднении существенно изменяется у разных лиц и укладывается в диапазон 6-15 циклов/мин, что увеличивает его выраженность по сравнению со спектрами других процессов. Такие группы пиков, отражающих деятельность сердца и дыхания, наиболее существенно изменяются как по амплитуде, так по и их положению на оси частот. В результате, при суммировании пики спектральных линий, отражающие деятельность сердца и дыхания, уменьшаются по амплитуде, расширяются по оси частот. Это связано с вариабельностью ритмов сердца и дыхания у разных людей, которые и отражаются на спектрограмме. Наиболее выраженной остается группа линий с ритмом 6-15 циклов/мин, она существенно увеличивается по амплитуде и незначительно по частоте, что подтверждает ранее высказанное положение о том, что медленные ритмы не связаны по происхождению с системой кровообращения и дыханием, хотя последние косвенно отражаются на спектрограммах.
Таким образом, выявлены (см. рис. 3) три основных ритма, два из которых связаны с деятельностью сердца и дыханием, а третий занимает сравнительно постоянное положение на оси частот, но их суммированная амплитуда по отношению к одиночным спектрограммам существенно выше. Последнее указывает на то, что подобные спектральные диаграммы заслуживают специального внимания для выяснения их механизма, например процессов, входящих в понятие ПДМ [16, 17].
Вариабельность данных, полученных у здоровых лиц трех возрастных групп, показывает, что выраженность групп пиков спектральных линий специфична для каждой возрастной группы. Это показывает значение возрастного фактора в формировании медленноволновых процессов, что подтверждают материалы, полученные при сравнении статистически обработанных данных
Нормализованные единицы
1 0,8 0,6 0,4 0,2
Дыхание
Медленн волны
ые
0
Вариации частоты медленных волн
iLtM.....InlillllllliulIlL
0,4 0,8
Пульс
1,2
JilJ,l.nlldnn.i
Отдельный пациент
1,6
Гц
Вариации частоты пульса
Вариации частоты сверхмедленных волн 0,4
П-Г"
0 1 6 12 18 24
1
36
Г
60
Усредненные данные
Гц
1,6
Циклов/мин
0
Рис. 3. Результат суммирования десяти отдельных обзорных спектрограмм, зарегистрированных у здоровых добровольцев. Группы спектральных линий, отражающие
пульс и дыхание, рассредоточиваются по частотному диапазону и их амплитуда резко уменьшается. Величина спектральных линий, отражающих медленные волны, наоборот, возрастает, что свидетельствует о независимости происхождения
Fig. 3. The result of summing up of ten separate survey spectrograms recorded in healthy volunteers. It is noticeable that in summing up the spectrograms, groups of spectral lines, reflecting pulse and respiration, are dispersed over the frequency range and their amplitude decreases dramatically. On the contrary, the size of the spectral lines reflecting slow waves, increases, which indicates the independence of their origin
(рис. 4). При этом наблюдается полушарная асимметрия медленноволновых процессов, которая также зависит от возраста. Из данных рис. 4 видно, что возраст существенно влияет на формирование спектрограмм. Так, в 1-й возрастной группе (20-30 лет) наиболее выраженные пики спектральных линий формируются в левой (высокочастотной) зоне диаграммы, причем наблюдаются выраженные различия правого и левого полушарий. У лиц 40-50 лет спектральные линии выражены четче всего в середине диаграммы, а у лиц 55 лет и старше — в ее правой части. Спектральные диаграммы у всех возрастных групп имеют существенные полушарные различия (которые наиболее выражены при сравнении паттернов диаграмм), чем расположение на диаграммах отдельных пиков спектральных линий. Обращает на себя внимание и тот факт, что величина разброса данных в каждой из спектральных диаграмм зависит от максимальной величины, так же как и выраженность спектров.
На рис. 5 показаны спектрограммы, построенные для одного обследуемого лица с разными частотами квантования, для выяснения структуры спектральной диаграммы РЭГ указанного выше диапазона частот, которая имеет несколько пиков. Важно отметить, что ряд пиков на сум-
100 кГц
и
с
о со
о
С\1
1 0,8 0,6 0,4 0,2 0
1
1 0,8
II
з 0,6
<Б
< 0 0,4
ю
о 0,2
4
0
0
1
со 0,8
1
II з 0,6
ь
Ф < 0,4
+
ю 0,2
ю
0
Левое полушарие
+ Ст. откл. Среднее Ст. откл.
I
0,1
+ Ст. откл. Среднее - Ст. откл.
0,1
+ Ст. откл Среднее - Ст. откл
0,2
f 0,3
1 A 0,8 0,6 0,4 0,2
0 0
1A 0,8 0,6 0,4 0,2
0 0
1A 0,8 0,6 0,4 0,2
00
Правое полушарие
0,1
0,2
0,3
f
A
f
f
f
Рис. 4. Статистически обработанные данные спектральных диаграмм по трем возрастным группам, слева — число спектров по каждой возрастной группе. Записи сделаны при несущей частоте 100 кГц
Fig. 4. Statistically processed data of the spectral diagrams in three age groups, the number of spectra for each age group is shown on the left. Recordings are made at a carrier
frequency of 100 kHz
марной спектральной диаграмме совпадает у здоровых добровольцев с пиками единичного лица. Это, в свою очередь, дает основание полагать, что структура спектральных диаграмм информативна для диагностики. Так, безусловно, она имеет спектральные пики, характерные для ПДМ.
Однако информационная значимость спектрального анализа как метода диагностики в области остеопатической медицины нуждается еще в специальном изучении. Это положение относится к уточнению как несущей частоты, так и частоты кантования. Действительно, например, при низкой несущей частоте разрешающая способность спектрограмм падает, поэтому результаты, получаемые на частотах 100 и 200 кГц (несущая частота), демонстрируют, в отличие от низкой несущей частоты (20 кГц), незначительные различия кривых и более выраженную полушарную асимметрию. Таким образом, приведенные материалы показывают, что медленноволновые колебания можно количественно оценивать с помощью спектрального анализа в пределах заданного фрагмента записи РЭГ. Это, в свою очередь, открывает возможность количественно выявлять их частотную структуру и сравнивать ее изменения при разных состояниях организма,
Усл. ед.
1,0 0,5 ■ 0
1,0 0,5 0
1,0 0,5 0
1,0 0,5 0 1,0 0,5 0
0 0,04 0,08 0,12 0,16 0,2 0,24 0,28
Транскраниальная допплерография
Дыхание Гц
Правое полушарие
Левое полушарие
1,0 0,5 0
РЕГ 20 кГЦ
1,0 0,5 0
РЕГ 100 кГЦ
1,0 0,5 Гц 0
Гц
0 0,04 0,08 0,12 0,16 0,2 0,24 0,28 0
РЕГ 200 кГЦ
0,04 0,08 0,12 0,16 0,2 0,24 0,28
Рис. 5. Структура медленных волн внутричерепного происхождения трехминутного фрагмента регистрации РЭГ, транскраниальной допплерографии и дыхательных движений грудной клетки. РЭГ зарегистрирована на трех несущих частотах 20,100 и 200 кГц, видна полушарная асимметрия. Наиболее информативен фрагмент записи 100 кГц, поскольку на более высоких частотах проявляется влияние сближения величин электропроводности жидкой среды черепа, левая гемисфера более отражает дыхательные волны
Fig. 5. Structure of slow waves of intracranial origin recorded in a 3 min fragment of registration of REG, TCD and respiratory movements of the thorax. REG was registered on 3 carrier frequencies: 20,100 and 200 kHz. Hemispheric asymmetry is visible. The most informative fragment of the record is 100 kHz, since at higher frequencies, the effect of the convergence of the electrical conductivity values of the cranial liquids is manifested. The left hemisphere reflects
the respiratory waves to a greater degree
выявлять особенности межполушарной асимметрии и оценивать возрастные особенности их формирования.
Итак, был выявлен диапазон частот, который специфичен для данного вида колебательных процессов. Правда, было выявлено ограничение, которое несколько сужает его высоко- и низкочастотные границы. Это было сделано в связи с тем, что правая граница частотного диапазона «перекрывается» дыхательными волнами, а левая — сверхмедленными колебаниями кровенаполнения черепа (см. рис. 3, 5) в связи с медленными волнами артериального давления, которые связаны
с внутричерепным давлением [16], хотя кровоток в крупных артериях мозга, по данным допплеро-графии, меняется мало.
Прежде всего, следует отметить, что количественный анализ медленноволновых колебаний объема жидкой среды внутри полости черепа показывает, что они представляют собой самостоятельный физиологического феномен, который следует считать установленным. Эти колебания связаны с деятельностью сердца и дыханием, но не являются их следствием, а имеют собственную физиологическую основу. В пользу этого суждения свидетельствует как ряд приведенных выше фактов, так и некоторые публикации [16]. Сюда относится также факт независимости медленноволновой периодики от деятельности системы кровообращения и дыхания и ее независимость от показателей внутричерепного давления, периодичность колебаний которого ниже, чем объемные колебания, регистрируемые методом РЭГ (рис. 6, две средние записи). Таким образом, все приведенные выше данные указывают на самостоятельную информационную значимость медленноволновых внутричерепных колебаний объема. Обязательным условием этих колебаний является взаимодействие как минимум двух сил [2, 17], которые при анализе конкретных ситуаций следует выяснить для понимания их механизмов, как это было сделано для ПДМ.
В целом информативность анализа медленных волн внутричерепной природы, как уже отмечалось, оказалась выше, чем это ожидалось при постановке задачи и на начальных этапах исследования их количественной оценки. В ходе изучения были определены границы наиболее перспективного их частотного диапазона — 6-15 циклов/мин. Это конкретизирует известные данные, полученные ранее методом пальпации. В процессе изучения количественного анализа медленных внутричерепных колебаний объема, вместе с анализом цитированных выше наших данных, были выявлены новые, в целом неизвестные до последнего времени факты. Сюда относятся подтверждение факта полушарной асимметрии медленных волн, гетерогенность их показателей в близких по расположению, но различных по функциональной роли зон мозга, возрастные особенности медленных колебаний в черепе. Указанные результаты согласуются с ранее известными данными, подтверждают их связь с механизмами поддержания гомеостаза среды, омывающей головной и спинной мозг. Естественно, каждый из отмеченных выше новых фактов нуждается в дальнейшем детальном изучении.
Настоящее исследование позволило установить критерии для количественного выражения медленноволновых колебаний внутричерепного происхождения, которые связаны с функциональной активностью и механизмами гомеостаза внутренней среды краниоспинального пространства. Адекватным методическим подходом к их изучению является анализ спектральных диаграмм медленных волн, регистрированных методом РЭГ с несущей частотой 100 кГц. При этом длительность анализируемого фрагмента записи РЭГ должна быть не менее 2 мин. Поскольку метод спектрального анализа и его модификации основаны на статистической базе, важно выбирать такие фрагменты для анализа, во время регистрации которых обследуемый объект не получал бы никаких внешних воздействий. Оценку величины колебаний внутреннего объема полости черепа следует осуществлять в относительных единицах по сравнению с максимальной величиной пульсовой волны; вторая гармоника пульса может быть использована для оценки податливости черепа.
Было установлено, что медленноволновые колебания объема жидкой среды внутри полости черепа не являются результатом деятельности сердца, дыхания и сверхмедленными колебаниями внутричерепного давления, что следует из данных, приведенных на рис. 6. Структура медленных волн состоит из 5-7 пиков спектральных линий, величиной 0,5-0,8 по сравнению с пульсом в диапазоне частот медленноволновых процессов при усредненном уровне 0,2-0,5 по сравнению с пульсом. Статистический разброс данных зависит от величин спектральных линий и увеличивается в 3-5 раз в зоне спектральных пиков. Возрастные изменения выра-
1200 800 400
600 400 200
0
-800 J 400
-400
240 160 80 0
2 1.6 1.2 0.8 0.4
Транскраниальная допплерограмма (справа)
Реоэнцефалограмма (справа)
Реоэнцефалограмма (слева)
Внутричерепное давление
Артериальное давление
1,0 0,5 0
1,0
0,5
0 1,0
0,5
0
1,0
0,5
0 1,0
0,5
I II
Ь_L
1:20
1:30
1:40
1:50
2:00
0 0,1 0,2
3 8 9 12 цикл/мин
Гц
Рис. 6. Фрагмент записей нескольких показателей у выздоравливающего нейрохирургического больного. Видно, что каждая из записей обладает собственным паттерном. Это отражается также на их спектрограммах, которые приведены справа. Внутричерепное давление записано мини-инвазивной технологией (датчик Годмана). Вертикальными линиями справа показаны границы медленноволновых колебаний
объема жидкостей в черепе
Fig. 6. A fragment of records of several indicators in a recovering neurosurgical patient. It is seen that each of the records has its own pattern. This is also reflected in their spectrograms,
which are shown on the right. Intracranial pressure was recorded by minimally invasive technology (Godman sensor). The vertical lines on the right show the boundaries of the slow-wave
oscillations of the volume of fluid in the skull
жаются в сдвиге максимальных значений спектральных линий вправо, в направлении более высоких частот.
Заключение
Мониторинг и анализ медленных колебаний объема внутричерепных жидкостей, регистрируемых с помощью РЭГ или внутричерепного давления, могут иметь широкое применение в медицинской практике, в первую очередь в остеопатии, для оценки изменений в системе внутричерепной гемо- и ликвородинамики, при оценке воздействия на организм факторов внешней среды. Это объективный и оперативный метод слежения за процессом восстановления и поддержания гомеостаза мозга при различных видах патологии. Это относится к восстановлению гомеостаза внутренней среды мозга после черепно-мозговой травмы, а также при оценке эффективности остеопатического воздействия при разных неврологических нарушениях.
Исследование не финансировалось каким-либо источником, конфликт интересов отсутствует.
Литература/References
1. Москаленко Ю. Е., Кравченко Т. Н. Фрайман В. А., Вайнштейн Г. Б. Фундаментальные основы краниальной остеопатии. СПб.: Сириус; 2002 [Moskalenko Yu. E., Kravchenko T. N., Frajman V. A., Vajnshtejn G. B. Fundamentalnye osnovy kranialnoj osteopatii. St. Petersburg: Sirius; 2002 (in russ.)].
2. Москаленко Ю. Е., Кравченко Т. И., Андреева Ю. В., Сабиров М. А. Количественные показатели медленных периодических объемных колебаний в черепе. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова. 2015; 101 (7): 851-861 [Moskalenko Yu. E., Kravchenko T. I., Andreeva J. V., Sabirov M. A. Quantitative indexes of slow periodical volume fluctuations inside crania-spinal spaces. Sechenov Russian Physiological Journal 2015; 101 (7): 851-861 (in russ.)].
3. Moskalenko Yu. E., Kravchenko T. I. Wave Phenomena in Movements of Intracranial Liquid Media and Primary Respiratory Mechanism. AAO Journal 2004; 14 (2): 29-40.
4. Moskalenko Yu., Demchenko I., Weinstein G. Biophysical aspects of cerebral circulation. Oxford: Pergamon Press; 1980.
5. Москаленко Ю. Е., Хилько В. А. Принципы изучения сосудистой системы головного мозга человека. Л.: Наука; 1986 [Moskalenko Yu. E., Xilko V. A. Principy izucheniya sosudistoj sistemy golovnogo mozga cheloveka. L.: Nauka; 1986 (in russ.)].
6. Демченко И. Т. Кровоснабжение бодрствующего мозга. Л.: Наука; 1983 [Demchenko I. T. Krovosnabzhenie bodrst-vuyushhego mozga. L.: Nauka; 1983 (in russ.)].
7. Касьян И. И., Вайнштейн Г. Б. Мозговое кровообращение. Исследования на космической станции «Салют». Изв. АН СССР (серия Биологическая). 1976; 2: 165-173 [Kasyan I. I., Weinstein G. B. Cerebral blood circulation. Investigations at the Salyut space station. Izv. USSR Academy of Sciences (series Biologicheskaya). 1976; 2: 165-173 (in russ.)].
8. Sutherland W. G. The cranial bowl. A treatise relating to cranial mobility, cranial articular lesions and cranial technique. Ed. 1. Free Press Co. Mankato, MN; 1939.
9. Adams T., Heisel R. S., Smith V. C., Briner J. Parietal bone mobility in the anesthetized cat. J. Amer. Osteopath. Ass. 1992; 92 (5): 599-611.
10. Chaitow L. Cranial manipulation: theoryandpractice. Churchill-Livingstone, London; 1999.
11. Семенютин В. Б., Алиев В. А., Никифорова А. А., Свистов Д. В., Савелло А. В., Панунцев Г. К. Роль ауторегуляции мозгового кровотока в хирургии стенозов внутренних сонных артерий. Вестник хирургии им. И. И. Грекова 2018; 177 (6): 81-86. [Semeniutin V. B., Aliev V. A., Nikiforova A. A., Svistov D. V., Savello A. V., Panuntsev G. K. Role of cerebral blood flow autoregulation in internal carotid artery stenosis surgery. Grekov's Bulletin of Surgery 2018; 177 (6): 81-86. doi.org/10.24884/0042-4625-2018-177-6-81-86 (in russ.)].
12. Moskalenko Yu., Weinstein G., Masalov I., Ryabchikova N., Halvorson P., Semernia V., Andreeva Yu., Panov A. Multi-frequency REG: Fundamental background, informational meaning and ways of data analyzing. Amer. J. Biomed. Engineering 2012; 2 (4): 163-174. doi: 10.5923/j.ajbe.20120204.03.
13. Jenkner F. L. Nervenblockaden aufpharmakologischem undaufelektrischem Weg. 1980.
14. Сабиров М. А., Кравченко Т. И., Углова Н. Н., Панов А. А. Количественный анализ медленноволновых внутричерепных объемных колебаний: Сборник статей о новейших достижениях науки. Киев, 2016 [Sabirov M. A., Kravchenko T. I., Uglova N. N., Panov A. A. Kolichestvennyj analiz medlennovolnovyx vnutricherepnyx obemnyx kolebanij: Sbornik statej o novejshix dostizheniyax nauki. Kiev, 2016 (in russ.)].
15. Miakava K. Mechanism of blood pressure waves of third order. Mechanisms of Blood Pressure Waves. Japan Sci. Press, Springer-Verlag; 1984: 85-117.
16. Москаленко Ю. Е., Кравченко Т. И. Краниальная остеопатия: Фундаментальные основы. СПб.: Юпитер; 2017 [Moskalenko Yu. E., Kravchenko T. I . Kranialnaya osteopatiya: Fundamentalnye osnovy. St. Petersburg: Yupiter; 2017 (in russ.)].
17. Moskalenko Y. E., Ryabchikova N. A., Weinstein G. B., Halvorson P., Vardy T. Changes of circulatory-metabolic indices and skull biomechanics with brain activity during aging. J. Integrative Neurosci. 2011; 10 (2): 131-160.
Поступила в редакцию 27.02.2019 После доработки 27.02.2019 Принята к публикации 26.03.2019
Сведения о соавторах:
Т. И. Кравченко, докт. биол. мед. наук, врач-остеопат Ю. В. Новожилова, канд. биол. наук
Information about co-authors:
T. T. Kravchenko, M. D., Ph. D. D. Sc. (Biol),
osteopathic physician
Yu. V. Novozhilova, Ph. D. (Biol)
