CC BY
37
Проблемы здоровья и экологии
100
ной системы было сбалансировано с требованиями, предъявляемыми к организму в ходе тренировочного процесса. Данный тип регуляции может расцениваться как форма долговременной адаптации на подготовительном этапе тренировочного цикла спортсменов.
Проведенный анализ различий интегральных показателей КИГ исследования спортсменок до и после двухнедельных учебно-тренировочных сборов позволил выявить тенденцию к наличию различий по показателю адаптивных резервов организма. Результаты расчетов представлены в таблице 3.
Таблица 3 — Интегральные показатели КИГ спортсменок до и после тренировочного стресса
Показатель, ед. изм. Тренировочный стресс T Z Р
до стресса после стресса
Текущее функциональное состояние организма, у. е. 12 (12; 13) 12 (5; 13) 5,0 0,00 1,000
Адаптивные резервы организма, у. е. 4 (3; 4) 5 (4; 5) 0,0 1,83 0,068
Уровень функционирования функциональной системы, у. е. 5 (4; 5) 5 (4; 5) 1,5 0,80 0,423
Отношение стресс-индекса в покое и при ортостатической пробе, у. е. 2,24 (1,48; 3,21) 0,56 (0,47; 0,77) 5,0 1,15 0,249
Прирост ЧСС, уд./мин 24,5 (23,1; 42,1) 25,3 (14,3; 35,1) 7,0 0,73 0,463
Изменение вегетативной реактивности в сторону преобладания парасимпатического отдела после тренировочного стресса в сочетании с наличием тенденции к увеличению адаптивных резервов организма свидетельствует о соблюдении на базовом этапе тренировочного цикла баланса между нагрузками и функциональными возможностями организма в ходе подготовки де-вушек-гребцов высшей квалификации.
Выводы
1. Тренировочный стресс на базовом этапе подготовки тренировочного цикла вызывает у девушек-гребцов изменение вегетативной реактивности в сторону преобладания влияний парасимпатического отдела.
2. Изменение вегетативной реактивности в сторону преобладания влияний парасимпатического отдела после тренировочного стресса у де-вушек-гребцов сопровождается децентрализацией регуляторных влияний в пределах адаптивных возможностей сердечно-сосудистой системы.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. The impact of endurance exercise on left ventricular systolic mechanics / A. L. Baggish [et al.] // Am. J. Heart Circ. Physiol. — 2008. — № 215. — P. 1109-1116.
2. Urhausen, A. Blood hormones as markers of training stress and overtraining / A. Urhausen, H. Gabriel, W. Kindermann // Sports Med. — 1995. — № 20(4). — Р. 251-276.
3. Excersise and the stress system / G. Mastorakos [et al.] // Hormones. — 2005. — № 4(2). — P. 73-89.
4. Харенков, В. С. Текущие изменения центральной и вегетативной нервной систем у высококвалифицированных гребцов на байдарках и каноэ / В. С. Харенков, А. А. Мальчевская // Физическая культура, спорт — наука и практика. — 2008. — № 4. — С. 22-27.
5. Бань, А. С. Вегетативный показатель для оценки вариабельности ритма сердца спортсменов / А. С. Бань, Г. С. Загородный // Медицинский журнал. — 2010. — № 4. — С. 127-130.
6. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических система (методические рекомендации) / Р. М. Баевский [и др.] // Вестник аритмо-логии. — 2001. — № 24. — С. 65-87.
7. Михайлов, В. М. Вариабельность ритма сердца: опыт практического применения метода / В. М. Михайлов. — Иваново, 2000. — 200 с.
8. Реброва, О. Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ STATISTICA / О. Ю. Реброва. — М.: МедиаСфера, 2002. — 312 с.
9. Гланц, С. Медико-биологическая статистика / С. Гланц; пер. англ. — М.: Практика, 1998. — 459 с.
10. Питкевич, Ю. Э. Вариабельность сердечного ритма у спортсменов / Ю. Э. Питкевич // Проблемы здоровья и экологии. — 2010. — № 4(26). — С. 101-106.
11. Шилович, Л. Л. Перспективы диагностического применения анализа вариабельности сердечного ритма в спорте / Л. Л. Шилович // Проблемы здоровья и экологии. — 2012. — № 3(33). — С. 59-63.
12. Пыхтеев, Б. А. Прогнозирование функционального состояния юных спортсменов на этапе отбора и в процессе тренировки / Б. А. Пыхтеев // Вариабельность сердечного ритма: теор. аспекты и практ. применение; тез. междунар. симпоз. — Ижевск: изд-во Умд. ун-та, 1996. — С. 138-139.
Поступила 04.02.2013
УДК 616.284-089.28-77
СРАВНЕНИЕ ЗВУКОПРОВОДИМОСТИ НЕКОТОРЫХ ПРОТЕЗОВ ЦЕПИ СЛУХОВЫХ КОСТОЧЕК, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ОТОХИРУРГИИ
1О. Г. Хоров, 1В. А. Новоселецкий, 2В. В. Яничкин, 2А. С. Балыкин
1Гродненский государственный медицинский университет 2Гродненский государственный университет имени Янки Купалы
Цель: сравнить звукопроводимость некоторых протезов цепи слуховых косточек из титана, тефлона и сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ).
Материал и методы. С помощью экспериментальной установки оценивали амплитудно-частотную характеристику протезов цепи слуховых косточек из титана, тефлона и СВМПЭ.
Результаты. При сравнении полученных данных статистически значимых различий не выявлено.
Заключение. Конструкция протеза цепи слуховых косточек из СВМПЭ может быть предложена по параметрам звукопроводимости к применению в отохирургии для оссикулопластики.
Ключевые слова: сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности, протез, отохирургия.
Проблемы здоровья и экологии
101
COMPARISON OF SOUND TRANSMISSION OF SOME PROSTHESES OF THE OSSICULAR CHAIN APPLIED IN OTOSURGERY
XO. G. Khorov, ХУ. A. Novoseletskiy, 2V. V. Yanichkin, 2A. S. Balykin
1Grodno State Medical University 2Yanka Kupala State University of Grodno
Objectives: to compare the sound transmission of some middle ear implants of titanium, teflon and ultra-high-molecular-weight polyethylene of high density (UHMWPE).
Materials and methods. The amplitude-frequency characteristics of the middle ear prostheses of titanium, teflon and UHMWPE were assessed by the experimental setup.
Results. The comparison of the received data revealed no statistically significant differences.
Conclusion. According to the sound transmission parameters the design of the UHMWPE middle ear implant can be offered to be used in otosurgery for ossiculoplasty.
Key words: ultra-high-molecular-weight polyethylene of high density, prosthesis, otosurgery.
Введение
Оссикулопластика, основанная на использовании протезов специальных конструкций, изготовленных из биологически инертных материалов, является хирургическим вмешательством, с помощью которого устраняются различные дефекты оссикулярной системы среднего уха. В настоящее время предлагается значительное количество различных протезов цепи слуховых косточек. Форма большинства из них в большей или меньшей степени напоминает поршень или пистон. Некоторые вариации по форме приобретают определенное значение при интраоперационной установке импланта в соответствии с индивидуальными анатомическими особенностями барабанной полости конкретного пациента. Стабильность нахождения протеза в среднем ухе в течение длительного времени также обеспечивается биосовместимостью материала, из которого изготовлен протез.
Интерес к совершенствованию существующих моделей протезов связан с отсутствием до настоящего времени универсального протеза, который бы с учетом индивидуальной анатомии оперированного уха мог бы быть использован при оссикулопластике [1, 2, 3].
Нами предложена оригинальная конструкция протеза цепи слуховых косточек, форма которого позволяет индивидуально подойти к процессу установки во время операции в соответствии с анатомическими особенностями барабанной полости и обеспечить его устойчивость. Одним из материалов, из которых может быть изготовлен имплант, является сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности марки «Chirulen» (ИСО 5834/2), биосовместимость которого с тканями среднего уха в особых анатомических условиях барабанной полости доказана нами экспериментально [4, 5, 6].
Кроме формы и биологической совместимости важной характеристикой протеза является его звукопроводимость. Для оценки акустических свойств имплантов среднего уха используются различные методы моделирования,
основанные как на компьютерных или механических моделях, так и на использовании препаратов височной кости [2, 7-11].
Цель работы
Сравнить звукопроводимость широко используемых в отохирургии разновидностей протезов из титана и тефлона с аналогичными свойствами протеза из сверхвысокомолекулярного полиэтилена нашей конструкции.
Материал и методы
Основной задачей нашего физического эксперимента было определение принципиальной возможности использования протезов, изготовленных из сверхвысокомолекулярного полиэтилена высокой плотности (СВМПЭ) для протезирования цепи слуховых косточек. Для ее решения оценивали амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) протезов цепи слуховых косточек из титана, тефлона и СВМПЭ. Частотный диапазон исследований устанавливали в пределах от 0,4 до 5 кГц, несколько превышающих зону частот, имеющую значение для восприятия человеческого голоса [12], динамический — от 5 до 60 дБ.
Для исследований мы использовали установку, которая упрощенно моделировала среднее ухо, однако в то же самое время позволяла обеспечить постоянные условия для всех проводимых измерений (рисунки 1 и 2).
В структурную схему экспериментальной установки входят (рисунок 1):
1 — генератор низкочастотных сигналов Г3-118. Диапазон воспроизводимых генератором частот от 10 до 100 кГц. Встроенный аттенюатор позволяет изменять уровень выходного сигнала ступенчато через 10 дБ от 0 до 60 дБ и плавно в пределах каждой ступени от 0 до 10 дБ;
2 — звуковой компрессор, представляющий собой динамическую головку, встроенную в воздушную звуковую камеру, соединенную со звуковоспринимающим устройством акустическим каналом;
3 — звуковоспроизводящее устройство (воздушная камера со встроенной плоской подвижной
Проблемы здоровья и экологии
102
мембраной, на которую в заранее выбранной точке устанавливается исследуемый образец протеза);
4 — образец исследуемого протеза;
5 — приемное устройство (пьезокерамический звукосниматель);
6 — линейный усилитель, предназначенный для усиления сигнала, поступающего с приемного устройства. Коэффициент усиления в задан-
ном диапазоне частот близок к 100, что достаточно для регистрации и видеонаблюдения;
7 — источник питания ± 15 В, с уровнем пульсации не более 15 мВ;
8 — визуализатор (двулучевой осциллограф С1-117);
9 — регистрирующее устройство (цифровой мультиметр APPA 109N).
для записи амплитудно-частотной характеристики протезов цепи слуховых косточек
Рисунок 2 — Внешний вид установки для записи амплитудно-частотной характеристики
протезов цепи слуховых косточек
Методика проведения эксперимента состояла в следующем. Элементы 1, 2, 3, 5, 6, 9 экспериментальной установки (рисунки 1 и 2) составляли так называемую измерительную линию, сквозная АЧХ которой в целом не линейна. Чтобы избежать ошибок при определении амплитудно-частотной характеристики исследуемых протезов цепи слуховых косточек, вызванных собственной АЧХ измерительной линии, в начале эксперимента проводили ее калибровку и линеаризацию.
Низкочастотный генератор возбуждал монохроматические звуковые колебания заданной частоты в звуковом компрессоре, которые через акустический канал передавались на звуковоспроизводящее устройство. На упругую мембрану звуковоспроизводящего устройства в выбранную на все время исследований точку
помещали датчик пьезокерамического звукоснимателя, который преобразовывал механические звуковые колебания в электрический сигнал. Далее полученный сигнал через линейный усилитель с фиксированным коэффициентом усиления, близким к 100, поступал на регистрирующее устройство. Уровень выходного сигнала звукового генератора задавался так, чтобы на всех заданных частотах напряжение на регистрирующем устройстве оставалось постоянным. Таким образом, обеспечивалась линейность собственной сквозной АЧХ измерительной линии на заданных фиксированных частотах генератора. Калибровку измерительной линии заканчивали составлением таблицы установочных значений уровней выходного сигнала генератора на каждой из фиксированных точек диапазона (таблица 1).
Проблемы здоровья и экологии
103
Таблица 1 — Калибровочные величины измерительной линии
№ п/п Частота генератора (Гц) Уровень сигнала на входе линии (мВ) Уровень сигнала на выходе линии (мВ)
1 400 870 400
2 800 825 400
3 1000 760 400
4 1200 910 400
5 1400 1050 400
6 1800 1120 400
7 2200 1240 400
8 2500 1070 400
9 3000 940 400
10 3500 980 400
11 4000 1200 400
12 4500 1500 400
13 5000 1680 400
Одновременно с калибровкой линии нами проводилась оценка ее динамического диапазона путем изменения в заданных пределах уровня сигнала генератора. При этом по осциллограмме оценивали искажение формы синусоидального сигнала на выходе измерительной линии. Считали, что динамический диапазон удовлетворителен, если форма синусоиды существенно не искажается в пределах заданного диапазона изменений уровня сигнала.
На следующем этапе исследовали амплитудночастотную характеристику протезов среднего уха.
Вначале в пределах динамического диапазона определяли АЧХ протеза из титана типа Arial фирмы «Heinz Kurz GmbH Medizintechnik» (Германия), как конструкции с доказанной кли-нико-аудилогической эффективностью [1, 13], которая в дальнейшем принималась нами в качестве эталона для сравнения с аналогичными характеристиками других исследуемых протезов.
На датчик пьезокерамического звукоснимателя через переходник плотно надевался титановый протез, шляпка которого устанавливалась в выбранную заранее точку мембраны. Включали питание всех составных элементов измерительной линии. Выходное напряжение генератора ослабляли на -30 дБ, выставляли частоту выходного сигнала, равную 400 Гц, и на экране осциллографа (луч 2) наблюдали синусоидальный сигнал, действующий на входе линии. Луч 1 осциллографа использовался для визуальной оценки качества сигнала генератора. Амплитуда входного сигнала устанавливалась в соответствии с таблицей 1 для частоты 400 Гц. По циф-
ровой шкале мультиметра производили снятие значения напряжения сигнала на выходе линии, и эти данные заносили в таблицу 2. Аналогичным образом прописывались остальные выбранные опорные точки АЧХ (800, 1000, 1200, 1400, 1800, 2200, 2500, 3000, 3500, 4000, 4500, 5000 Гц). При этом в каждой из исследуемых точек также определяли динамический диапазон протеза, для чего увеличивали амплитуду сигнала с генератора от -30 до 0 дб и по экрану осциллографа оценивали форму синусоиды до момента начала ее существенного искажения.
Аналогичным образом прописывали амплитудно-частотную характеристику протезов из тефлона в форме пистона фирмы DEMED (Польша) и сверхвысокомолекулярного полиэтилена высокой плотности нашей конструкции. Данные измерений записывались соответственно в таблицы 3 и 4.
В связи с тем, что исследования носят статистический характер, для получения достаточно высокой достоверности результатов запись каждой точки АЧХ производилась, по крайней мере, три раза (в таблицах приводятся усредненные за три измерения значения).
Математический анализ полученных результатов проводили с использованием программы «Statistica», 6.0 с помощью теста Крас-кела-Уоллиса. Статистически значимыми различия считались при степени безошибочного прогноза, равной 95 % (p < 0,05).
Результаты и обсуждение
Результаты, представлены в виде таблиц 2, 3, 4 и сводного графика (рисунок 2).
Таблица 2 — Амплитудно-частотная характеристика протеза цепи слуховых косточек из титана
№ Частота генератора Уровень сигнала на входе линии Уровень сигнала на выходе линии
п/п (Гц) (мВ) (мВ)
1 400 870 400
2 800 825 400
3 1000 760 400
Проблемы здоровья и экологии
104
Окончание таблицы 2
№ п/п Частота генератора (Гц) Уровень сигнала на входе линии (мВ) Уровень сигнала на выходе линии (мВ)
4 1200 910 400
5 1400 1050 400
6 1800 1120 400
7 2200 1240 400
8 2500 1070 400
9 3000 940 400
10 3500 980 400
11 4000 1200 400
12 4500 1500 400
13 5000 1680 400
Таблица 3 — Амплитудно-частотная характеристика протеза цепи слуховых косточек из сверхвысокомолекулярного полиэтилена высокой плотности
№ п/п Частота генератора (Гц) Уровень сигнала на входе линии (мВ) Уровень сигнала на выходе линии (мВ)
1 400 870 394
2 800 825 391
3 1000 760 381
4 1200 910 380
5 1400 1050 376
6 1800 1120 372
7 2200 1240 368
8 2500 1070 361
9 3000 940 364
10 3500 980 360
11 4000 1200 367
12 4500 1500 364
13 5000 1680 351
Таблица 4 — Амплитудно-частотная характеристика протеза цепи слуховых косточек из тефлона
№ п/п Частота генератора (Гц) Уровень сигнала на входе линии (мВ) Уровень сигнала на выходе линии (мВ)
1 400 870 392
2 800 825 391
3 1000 760 382
4 1200 910 380
5 1400 1050 378
6 1800 1120 374
7 2200 1240 366
8 2500 1070 363
9 3000 940 365
10 3500 980 358
11 4000 1200 366
12 4500 1500 362
13 5000 1680 350
Рисунок 3 — Амплитудно-частотная характеристика калибровочной линии (1) и образцов протезов цепи слуховых косточек из исследуемых материалов (2, 3, 4)
Проблемы здоровья и экологии
105
Визуальная оценка представленных графических данных позволяет сделать заключение, что, несмотря на различия в материале и форме протезов цепи слуховых косточек, амплитудночастотная характеристика исследуемых конструкций отличается незначительно. Статистически значимых различий нет во всех случаях (р > 0,05).
Заключение
По данным электроакустического эксперимента, амплитудно-частотная характеристика протеза, выполненного из титана, являющегося одним из стандартных материалов для ос-сикулопластики, в частотном диапазоне от 400 до 500 Гц составляет 347-390 мВ, протеза из тефлона — 350-392 мВ.
Звукопроводимость протеза цепи слуховых косточек из СВМПЭ в зоне частот от 400 до 5000 Гц составляет 351-394 мВ и не имеет статистически значимых отличий от аналогичных характеристик протезов из титана и тефлона во всем исследуемом диапазоне частот.
Учитывая данные проведенного нами электроакустического эксперимента, конструкция протеза цепи слуховых косточек из СВМПЭ может быть предложена по параметрам звукопроводимости к применению в отохирургии для оссикулопластики.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Плужников, М. С. Современное состояние проблемы хирургической реабилитации больных с хроническими воспалительными заболеваниями среднего уха / М. С. Плужников, В. В. Диска-ленко, Л. М. Курмашова // Вестник оториноларингологии. — 2006. — № 5. — С. 31-34.
2. Хоров, О. Г. Хирургическое лечение больных деструктивными средними отитами / О. Г. Хоров, В. Д. Меланьин. — Гродно: ГрГМУ, 2001. — 150 с
3. Weerda, H. History of auricular reconstruction / H. Weerda // Adv Otorhinolaryngol. — 2010. — № 68. — P. 1-24.
4. Новоселецкий, В. А. Анализ результатов эксперимента по применению сверхвысокомолекулярного полиэтилена высокой плотности в качестве материала для оссикулопластики / В. А. Новоселецкий, О. Г. Хоров, В. А. Струк // Ars medica. — 2011. — № 4. — С. 25-32.
5. Новоселецкий, В. А. Результаты морфологических исследований при использовании сверхвысокомолекулярного полиэтилена высокой плотности в качестве материала для оссикуло-пластики / В. А. Новоселецкий, О. Г. Хоров, М. Г. Зубрицкий // Оториноларингология. Восточная Европа. — 2012. — № 2. — С. 76-83.
6. Хоров, О. Г. Применение сверхвысокомолекулярного полиэтилена высокой плотности в отохирургии / О. Г. Хоров, В. А. Струк, В. А. Новоселецкий // Оториноларингология. Восточная Европа. — 2011. — № 4. — С. 23-29.
7. Хоров, О. Г. Избранные вопросы отологии: учеб. пособие /
O. Г. Хоров, В. Д. Меланьин. — Гродно: ГрГМУ, 2007. — 160 с.
8. New knowledge about the function of the human middle ear: development of an improved analog model / R. L. Goode [et al.] // American Journal of Otolaryngology. — 1994. — № 15. — P. 145-154.
9. Nishihara, S. Experimental study on the acoustic properties of incus replacement prostheses in a human temporal bone model / S. Nishihara, R. L. Goode // American Journal of Otolaryngology. — 1994. — № 15. — P. 485-494.
10. Standardized measurements of the sound transmission of middle ear implants using a mechanical middle ear model / H. Meister [et al.] // European Archive of Otorhinolaryngology. — 1999. — № 256. —
P. 122-127.
11. Vlaming, M.S.M.G. Studies on the mechanics of the normal human middle ear / M.S.M.G. Vlaming, L. Feenstra // Clinical Otolaryngology — 1986. — № 11. — P. 353-363.
12. Пальчун, В. Т. Оториноларингологии: рук-во для врачей / В. Т. Пальчун, А. И. Крюков. — М.: Медицина, 2001. — 616 с.
13. Семенов, Ф. В. Клинико-аудиологические методы оценки эффективности оссикулопластики с использованием титановых протезов при хирургическом лечении больных хроническим средним отитом / Ф. В. Семенов, А. К. Волик // Российская оториноларингология. — 2004. — № 4. — С. 145-148.
Поступила 31.11.2013
УДК 54.02:528.931.3 (476.2+476.7):574:005
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ПОЧВ В ПРОМЫШЛЕННОЙ ЗОНЕ Г. ГОМЕЛЯ
Н. И. Дроздова, Ю. М. Жученко Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины
В работе рассматривается один из подходов к решению задачи исследования возможных взаимосвязей уровня техногенного загрязнения почв и их ферментативной активности. Преимуществом использования этих показателей является возможность не только быстрого определения изменений в экосистемах на очень ранних стадиях, но и прогнозирования степени и направленности изменений, происходящих в них.
Ключевые слова: тяжелые металлы, ферменты, ферментативная активность почв, ферментативная индикация загрязнения почв, статистические характеристики, множественная корреляция и регрессия.
EXPERIMENTAL MODELLING OF BIOLOGICAL ACTIVITY OF SOILS IN THE INDUSTRIAL ZONE OF GOMEL
N. I. Drozdova, Yu. M. Zhuchenko Gomel State University named after F. Scorina
The article considers one of the approaches to solution of the study problem of possible interrelations of the level of technogenic pollution of soils with their biological activity. The advantage of the use of these indicators is not only a possibility of fast definition of changes in ecosystems at very early stages, but also a possibility of forecasting the degree and orientation of the occurring changes.
Key words: heavy metals, enzymes, biological activity and indication of soils, statistical characteristics, multiple correlation and regress.
