Актография

Актография – метод исследования движения человека и, вообще, живых существ. Актография делится на общую и дифференциальную. Общая актография регистрирует все движения живого существа с целью получить общую оценку двигательной активности. Дифференциальная актография регистрирует движения отдельных органов. Для регистрации движений применяется много различных методов. Например, в экспериментах с обезьянами в суборбитальных полётах на ракетах американские исследователи ставили магниты на грудную клетку или на голову животных, а на стенки кабины укреплялись катушки, в которых генерировалась ЭДС индукции при движении животного в кабине. Иногда животное прикреплялось к стенкам кабины упругими тросиками с динамометрами. Можно оценивать двигательную активность по сигналам натяжения тросиков. Можно также визуально оценивать двигательную активность по телеизображениям живого существа. Конечно, такая оценка является качественной, или полукачественной. Иногда в кабине создавались световые пучки, которые пересекались животным при его метаниях по кабине. В Советском Союзе для регистрации движений головы космонавта использовался сейсмокардиографический датчик, установленный в шлеме космонавта. Это уже относится к дифференциальной актографии. Для регистрации тонких движений отдельных органов используются специальные тесты. Например, космонавт должен вдеть нитку в иголку под контролем зрения и с закрытыми глазами. Или написать текст, который затем будет проанализирован почерковедом. Известно, что в условиях невесомости почерк изменяется. В книге Р.М. Баевского «Физиологические измерения в космосе и проблема их автоматизации» приведена схема специального планшета, снабжённого датчиками перемещений, на котором космонавт пишет пробный текст. Движения руки космонавта регистрируются датчиками и предаются затем по линиям телеметрии на Землю, где они анализируются графологами и медиками.

Американские учёные применяли также сейсмические датчики для регистрации движений, похожие по принципу действия на те, которые используются в отечественной космонавтике. Но только в этих датчиках для выработки электрического сигнала использовались тензорезисторы, установленные на упругом элементе, тогда как в созданных в Советском Союзе сейсмокардиографических датчиках сигнал генерировался в катушке индуктивности.

Лекция № 19. Исследование внешнего дыхания

Функциональное состояние аппарата внешнего дыхания оценивают по ритму, частоте и глубине дыхательных движений и по лёгочным объёмам. Эти измерения выполняются относительно просто. Кроме того, необходимо также измерять состав выдыхаемого воздуха, чтобы определить газообмен.

Измерение частоты и глубины дыхания выполняется визуально с секундомером в руках или более точно с помощью прибора пневмографа. Основой прибора является гофрированная трубка, соединённая с капсулой Марея. Трубка заполнена воздухом. Человек дышит и деформирует трубку, которая охватывает нижнюю часть грудной клетки, в такт с дыхательными упражнениями. Но от напряжения мышц корпуса могут возникнуть артефакты, а напряжение мышц при выполнении физической работы неизбежно. Было предложено использовать в пневмографе вместо трубки упругую ленту с прикреплёнными к ней тензодатчиками. Однако в отечественной космонавтике этот способ не прижился. На отечественных космических кораблях используется резиновая трубка, заполненная микрофонным угольным порошком. Эта трубка охватывает грудную клетку космонавта. Этот датчик начал использоваться на космических аппаратах «Восток» и продолжился на последующих. При дыхании трубка деформируется, от этого меняется электрическое сопротивление порошка, и с неё снимается переменное напряжение, меняющееся в ритме с дыхательными движениями. Существует ряд мешающих измерениям факторов. Например, смещение трубки, похудение и пополнение космонавта в длительном полёте и т.п. Нужна тщательная подгонка нагрудного пояса с этим датчиком к телу космонавта.

Для регистрации лёгочной вентиляции применяется специальный прибор. Датчик лёгочной вентиляции представляет собой двухканальный крыльчатый расходомер воздуха с переменным магнитным зазором. Маска расходомера надевается на лицо. В датчике предусмотрены клапаны вдоха и выдоха. Частота дыхания определяется по числу отметок на регистрирующем устройстве, а глубина дыхания – расчётным путём.

В норме . Когда человек устаёт, это отношение стремится к единице за счёт уменьшения длительностей вдоха и выдоха, но длительность выдоха уменьшается сильнее. Частота и глубина дыхательных движений могут быть до определённой степени показателями тяжести физической работы. А для умственного напряжения такой связи нет.

На космических аппаратах США применялась импедансная пневмография. Это разновидность реографии. Дыхательное изменение импеданса при расположении электродов в шестом межреберье слева и справа по среднеключичной линии прямо пропорционально величине лёгочной вентиляции. В приборе «Нейролаб», который применялся в последние 5 – 6 лет функционирования станции «Мир», также был канал импедансной пневмографии для определения лёгочной вентиляции.

Спирометрия

Путём спирометрии измеряется жизненная ёмкость лёгких (ЖЕЛ).Это разность полного вдоха и полного выдоха. Применяются для этого водный и сухой спирометры (последний тип называется спирометром Н.А. Аганджаняна). Он представляет собой крыльчатый счётчик расхода. Ниже приведена схема водного спирометра.

Рис. Схема водного спирометра

Р.М. Баевский считает, что для оценки насыщения крови кислородом в условиях космического полёта может быть применён метод оксигемометрии. Этот метод был разработан в СССР академиком Е.М. Крепсом. Оксигемометрия — фотоэлектрический метод определения насыщения крови кислородом, основанный на различных спектральных свойствах оксигемоглобина и восстановленного гемоглобина. Ее осуществляют при помощи оксигемометра или оксигемографа, показания которого регистрируют на движущейся бумаге.

Оксигемометр состоит из фотоэлектрического датчика и измерительного прибора (гальванометра). Датчик в виде клипсы накладывают на ушную раковину таким образом, что с одной стороны находится миниатюрная электрическая лампочка, а с другой — фотоэлемент со светофильтрами. Чем больше в крови оксигемоглобина, тем больше света падает на фотоэлемент и усиливается отклонение стрелки гальванометра, шкала которого проградуирована в процентах оксигемоглобина.

Оксигемометрия позволяет бескровно, длительно и непрерывно определять артериализацию крови, что в особенности важно знать в процессе выполнения мышечной работы. Этот метод широко применяется в спортивной медицине.

Лекция № 20. Методы исследования вестибулярного аппарата

Функция вестибулярного аппарата осуществлять пространственную ориентацию человека. Вестибулярный аппарат воспринимает с помощью вестибулорецепторов положение головы и тела в пространстве, а также направление движения, воспринимая ускорения и вибрации. У человека вестибулярный аппарат представляет собой часть внутреннего уха. Вестибулорецепторы – это скопления волосковых клеток в полукружных каналах вестибулярного аппарата, реагирующие на изменение положения тела или головы. Вестибулярный аппарат тесно связан с многочисленными анализаторами (кинестетическим, зрительным, слуховым) и вместе с ними выполняет задачу пространственной ориентации.

Бывают адекватные и неадекватные раздражители вестибулярного аппарата. Адекватные раздражители - это ускорения, невесомость, вращение тела вокруг своей оси и т.д. Неадекватные раздражители – высокая температура, электричество и др. В космическом полёте на аппарате «Восход» врачу-космонавту Б.Б. Егорову делали возбуждение вестибулярного аппарата электрическим сигналом.

Вестибулярные пробы проводятся довольно простым способом, в том числе ориентация с открытыми и закрытыми глазами, пальценосовые пробы, определение возможности выполнения тонких координированных движений (письмо, рисунок под контролем зрения и без него). С полёта А.Г. Николаева для контроля состояния вестибулярного аппарата в полёте стали использовать метод электроокулографии. Реакцией на раздражение вестибулярного аппарата является нистагм (непроизвольные движения глазных яблок). Состояние космонавта проводится также по речевым реакциям космонавтов (не только по содержанию, но и по объективным характеристикам речи – интонации, высоте тона и т.п.).

Электроды надолго не ставятся, т.к. они отходят от поверхности тела, к которой прилегают, и место контакта поляризуется. Поэтому в отличие от классического случая применения ЭОГ в космосе используются электроды из серебра, которые располагаются в шлеме космонавта и прижимаются пружинящими пластмассовыми вставками к соответствующим местам вблизи глаз космонавта. По сигналам электроокулографии оцениваются глазодвигательные реакции, окуломоторная активность и наличие нистагма. Окуломоторная активность оценивается по числу движений глаз. Например, у космонавта В. Быковского в начале полёта было 100 – 180 движений глаз в минуту, а в конце полёта – 18 – 30 движений в минуту.

Для исследования реакций вестибулярного аппарата космонавта, помимо движений глазных яблок, учитываются также движение туловища и движение головы. Для этого упомянутый ранее сейсмокардиографический датчик помещают в шлеме космонавта.

Для регистрации движений туловища человека, например, стоящего на специальной платформе, используется метод стабилографии. Для регистрации движений головы используется метод кефалографии, разработанный физиологами в позапрошлом веке. Название метода буквально означает запись головы. Первым запись колебаний головы испытуемого произвёл немецкий врач К. Виерордт, который использовал шапочку с кисточкой и следил за интенсивностью движения кисточки. Затем тали использовать лампочку на шапочке и в темноте фотографировали движение этой лампочки. После нагружения вестибулярного аппарата движение, естественно, становилось более интенсивным.

Стабилография

Человека ставят после проведения вестибулярной пробы на специальную платформу-стабилограф. Она похожа на напольные весы. Платформа слегка подвижная и крепится на четырёх упругих элементах, снабжённых 16 тензорезисторами, к основанию. Тензометры были соединены в 4 измерительных моста. Когда человек стоит на платформе, проекция центра тяжести движется (блуждает вокруг некоторой точки). Это естественные движения любого стоящего человека. После нагружения вестибулярного аппарата размах блужданий центра тяжести увеличивается. Мостовые схемы измеряют перемещения проекции центра тяжести с точностью до 0, 1 мм.