Д.м.н. Исупов И.Б., к.б.н. Надежкина Е. Ю., Филимонова О. С.

Волгоградский государственный социально-педагогический университет, Россия

Разработка математической модели для определения биологического возраста человека по показателям форсированной спирометрии.

Форсированная спирометрия - метод исследования проходимости воздухоносных путей человека, основанный на измерении объема максимально быстрого выдоха за фиксированный интервал времени после предшествующего максимального глубокого вдоха. Данный метод позволяет определять степень нарушений проходимости трахеобронхиального дерева у людей с обструктивными заболеваниями дыхательных путей [5]. В то же время, форсированная спирометрия может успешно использоваться для контроля здоровья человека. Для корректной оценки здоровья человека необходимо изучение возрастных изменений показателей форсированной спирометрии, которое позволит разграничить патологии дыхательной системы от собственно возрастных изменений[3]. Результаты форсированной спирометрии, являясь критерием оценки здоровья человека, могут служить индикатором скорости развития инволютивных процессов в организме человека по мере его биологического старения. Таким образом, показатели форсированной спирометрии могут являться маркерами биологического возраста человека. Для проверки нашей гипотезы проведено исследование, в котором приняло участие 52 человека в возрасте 61-96 лет не имеющих заболеваний системы дыхания. Обследуемые являлись проживающими ГССУ СО ГПВИ «Волгоградского областного геронтологического центра». В качестве контрольной группы выступали студенты Волгоградского государственного педагогического университета (возраст 18-22 лет), у которых развитие дыхательной система закончено и легочные объемы соответствуют взрослому человеку (30 человек).

Исследование выполнялось утром, в одно и тоже время. Положение обследуемых стандартное для спирометрии - сидя на стуле. Измерения легочных объемов осуществлялось в состоянии физического и эмоционального покоя после предварительного десяти минутного отдыха. Для исследования использовался «Дифференциальный электронный спирометр «ДЭС» - модификация спирометра «ССП», позволяющий оперативно измерять секундные и двухсекундные фракции форсированной жизненной емкости легких. Данный прибор является авторской разработкой профессора ВГПУ Исупова И. Б [5].

Определяли следующие параметры: экспираторную форсированную жизненную емкость легких (ФЖЕЛ), л/с; форсированную ЖЕЛ за первые две секунды выдоха (ФЖЕЛ2), л/с; форсированный резервный объем выдоха за первые две секунды (ФРОВыд2), л/с.

Методы статистического анализа включали в себя вычисление средних арифметических значений (М), ошибка выборки (m) каждого показателя. Проводился корреляционный анализ между показателями форсированного выдоха и хронологическим возрастом. Использовался метод множественной линейной регрессии, позволивший создать математическую модель определения функционального состояния дыхательной системы [3].

Численные значения показателей форсированного дыхания представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Величины легочных объемов при форсированной экспирации обследованных лиц различных возрастных групп (М ± m).

Возраст	n	Показатели
		ФЖЕЛ,л/с	ФЖЕЛ2,л/с	ФРОВыд2,л/с
17-22	30	3,75±0,13	3,45±0,14	1,57±0,07
61-70	9	2,36±018	1,93±0,23	0,63±0,09
71-80	16	1,60±0,11	1,01±0,09	0,29±0,04
81 -90	12	1,49±0,17	0,94±0,11	0,33±0,04
≥ 91	5	1,18±0,10	0,76±0,12	0,16±0,02

Анализ первичной информации позволил получить следующие результаты.

У молодых людей возраста 17-22 лет ФЖЕЛ составляет 3,75 л/с, ФЖЕЛ2 ─ 3,45л/с, ФРОВыд2 ─ 1,57л/с. 61-70 лет показатели форсированного дыхания значительно уменьшаются. ФЖЕЛ ниже на 37,06%, ФЖЕЛ2 ─ на 44,06%, ФРОВыд2 ─ на 59,87 %. При достижении возраста 71-80 лет наблюдается снижение всех показателей более чем на 50% при сравнении с группой молодых людей. Соответственно, ФЖЕЛ у пожилых лиц ниже на 57,33%, ФЖЕЛ2 ─ на 70,72%, ФРОВыд2 ─ на 81,53 %. Уменьшение показателей наблюдается при дальнейшем увеличении возраста обследуемых. Наименьшее значение показателей форсированного дыхания у долгожителей. ФЖЕЛ равен 1,18 л/с, ФЖЕЛ2 ─0,76 л/с, ФРОВыд2 ─ 0,16 л/с в возрасте 91 года и старше. Снижение показателей при форсированной экспирации у людей пожилого, старческого возраста и долгожителей может быть обусловлено снижением проходимости воздухоносных путей обследуемых, уменьшением скорости сокращения мышц грудной клетки, участвующих в форсированном выдохе.

В последующем, для выявления взаимосвязи хронологического возраста обследованных людей с показателями форсированного дыхания проведен корреляционный анализ (парная линейная корреляция)

Таблица 2.

Параметры взаимосвязи хронологического возраста с форсированными показателями внешнего дыхания у лиц пожилого, старческого возраста и долгожителей.

Показатели	Коэффициент множественной корреляции (r)
ФЖЕЛ	-0,46
ФЖЕЛ 2	-0,52
ФРОВыд 2	-0,58

Чётко установлен факт, что хронологический возраст обратно коррелирует с показателями форсированной экспирации. Наиболее значима данная закономерность по отношению к параметру ФЖЕЛ2, отражающему скоростные характеристики вспомогательной дыхательной мускулатуры. Календарный возраст обратно взаимосвязан с показателями форсированного выдоха. При старении организма показатели дифференциальной спирометрии уменьшаются. Инволюция показателей внешнего дыхания осуществляется по мере старения не равномерно. Быстрое снижение ФЖЕЛ И ФЖЕЛ2 происходит в период 61-70─71-80 лет. В дальнейшем темп возрастного уменьшения параметров снижается.

На основании метода множественной линейной регрессии, используя результаты корреляционного анализа, разработана следующая формула для определения биологического возраста по показателям форсированной спирометрии у лиц пожилого, старческого возраста и долгожителей:

БВ = 87,22-2,96·ФЖЕЛ2-17,60·ФРОВыд2.

Коэффициент множественной корреляции ─ 0,59; достоверность по критерию Фишера ─ P<0,001.

Уравнение имеет достоверный коэффициент множественной корреляции с хронологическим возрастом, что свидетельствует о возможности использования информации, включенной в данную модель биологического возраста, для оценки скорости развития возрастных изменений в периоды старения. Данная формула может быть использована для оценки функционального состояния дыхательной системы.

Показатели форсированной спирометрии, используемые в моделях биологического возраста, отвечают требованиям, которые установлены Л. М. Белозеровой (1999). Показатели дифференцированной спирометрии имеет строгую направленность в онтогенезе (увеличивается в период созревания, снижается в период зрелости и старения); отражают адаптационные возможности организма человека. Методика измерения показателей дифференцированной спирометрии обладает строгим порядком исполнения.

Таким образом, показатели форсированной спирометрии являются показателями биологического возраста человека.

Литература:

1. Белозерова Л. М. Онтогенетический метод определения биологического возраста человека //Успехи геронтологии. ─1999. ─ №3. ─ С. 143-149

2. Белозерова Л. М., Одегова Т. В. Метод определения биологического возраста по спирографии // Клиническая геронтология. ─2006. ─ №3. ─ С. 53-56

3. Дубина Т. Л., Разумович А. Н. Введение в экспериментальную геронтологию. Минск: Наука и техника, 1975. ─168с.

4. Коркушко О. В., Чеботарев Д. Ф., Чеботарев Н. Д. Возрастные изменения дыхательной системы при старении и их роль в развитии бронхо-легочной патологии // Українский пульмонологічний журнал. ─ 2005. ─ №3. ─ С. 35-41

5. Исупов И. Б., Гурина Е. Ю., Новикова Е. И., Алешина Е. А. Показатели внешнего дыхания у студентов, имеющих различную двигательную активность // XVII Всероссийская научно-практическая конференция «Патриотическое воспитание в канун 65-й годовщины Великой Победы». ─ Волгоград: Лицей, 2009. ─ С. 150-154