Формирование ритма сердца и адаптационные возможности организма при различных функциональных состояниях
На правах рукописи
Горст Виктор Рудольфович
ФОРМИРОВАНИЕ РИТМА СЕРДЦА И
АДАПТАЦИОННЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ОРГАНИЗМА
ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СОСТОЯНИЯХ
03.00.13 – физиология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
доктора биологических наук
Астрахань 2009
Работа выполнена на кафедре нормальной физиологии Государствен-
ного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Астраханская государственная медицинская академия»
Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию
Научный консультант доктор медицинских наук, профессор Полунин Иван Николаевич
Официальные оппоненты:
Будылина Софья Михайловна - доктор медицинских наук, профессор.
Кафедра нормальной физиологии Мос ковского медико-стоматологического университета Джандарова Тамара Измаиловна - доктор биологических наук, профес сор кафедры физиологии человека и жи вотных Ставропольского государственно го университета Котельников Андрей Вячеславович - доктор биологических наук, про фессор кафедры гидробиологии и общей экологии Астраханского государственно го технического университета
Ведущая организация: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Волгоградский государст венный медицинский университет» Федерального агентства по здраво охранению и социальному развитию
Защита состоится «_»2009г. в часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.009.01 при Астраханском государст венном университете по присуждению ученой степени доктора биоло гических наук по специальности 03.00.13 – физиология по адресу: 414000, г.Астрахань, пл. Шаумяна,1.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного университета по адресу: 414000, г.Астрахань, пл. Шаумяна,1.
Автореферат разослан «»_2009 г.
Ученый секретарь диссертационного совета доктор биологических наук Ю.В. Нестеров
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Адаптация к социальным и природным факторам окружающей среды является важнейшей закономерностью жизни. Изучение процесса адаптации следует считать одной из самых актуальных медико-биологических задач современности. Все периоды онтогенеза человека состоят из непрерывной череды процессов зарож дения, развития и совершенствования структур и механизмов деятель ности функциональных систем, которые обеспечивают приспособле ние и устойчивость функционирования организма.
В процессе жизни человеку приходится приспосабливаться к по стоянно меняющимся экстремальным природно-климатическим факто рам окружающего мира, а также адаптироваться к жестким социаль ным условиям. Диспропорции между различными адаптационными механизмами формируют и предъявляют организму значительную «цену адаптации» (Меерсон, 1981;
Казначеев, 2000;
Агаджанян, Ники тюк, Полунин, 1996;
Агаджанян, Полунин, 1998;
Агаджанян, Баевский, Берсенева, 2000;
Агаджанян, 2002;
Никитюк, 2002).
Приспособление человека к физическим нагрузкам вырабатыва лось в ходе длительной эволюции. Физическая активность на протяже нии существенного периода развития являлась наиболее характерной чертой образа жизни человечества. Это способствовало гармоничному развитию основных физиологических систем, которые обеспечивали поддержание гомеостазиса и достижение полезного приспособитель ного результата (Анохин, 1998;
Судаков, 2000, 2002, 2005). Современ ному человеку свойственна гиподинамия, которая привела к серьезным рассогласованиям в работе таких жизнеопределяющих систем как сер дечно-сосудистая, дыхательная, опорно-двигательная. Развитие морфо функциональных диспропорций между этими системами делает акту альным дальнейший поиск комплексных критериев оценки их состоя ния, а также путей преодоления функциональных нарушений.
Весьма актуальным и практически значимым является исследова ние адаптационного потенциала системы кровообращения и адаптаци онных резервов на организменном уровне. При этом необходимо учи тывать, что дисрегуляционные расстройства связаны с нарушениями вегетативного гомеостазиса (Баевский, Берсенева, 1997;
Ситдиков, Шайхелисламова, Валеев, 2001;
Крыжановский, 2002;
Котельников и др., 2003;
Земцовский и др., 2004;
Миронова, Миронов, 2006;
Ferrari, 1990;
Mano, 1990;
Shannahoff-Khalsa, 1991). Снижение уровня приспо собительных реакций к физическим нагрузкам в первую очередь свя зано с ограниченными возможностями сердечно-сосудистой системы.
Это обусловлено детренированностью миокарда, расстройствами рит мообразовательной функции сердца, нарушениями проводящей систе мы, аномалиями развития, миокардитами, ишемической болезнью сердца, гипертонией (Залесский, Дынник, 2005). Практически при всех перечисленных состояниях происходит нарушение ритма сердечной деятельности, которое приводит к недостаточности всей сердечно сосудистой системы. Среди арсенала современных методов диагности ки нарушений сердечного ритма особое место занимают аппаратно программные комплексы, которые позволяют анализировать кардио интервалограммы. Этот метод дает представление о центральных и периферических механизмах, оказывающих влияние на формирование ритма сердца. Несмотря на колоссальный опыт, накопленный в этой области, до сих пор нет единого мнения по вопросам механизмов фор мирования вариабельности сердечного ритма (Баевский, 2001;
Котель ников и др., 2002). Отсюда представляет несомненный интерес даль нейшее изучение центральных и периферических регуляторных меха низмов, влияющих на формирование сердечного ритма при различных функциональных состояниях.
Конечной целью функциональной системы дыхания является под держание должного уровня кислорода и углекислого газа в крови и создание определенной рН среды (Бреслав, Глебовский, 1981;
Уэст, 1988;
Сафонов, Миняев, Полунин, 2000). При физической нагрузке в организме накапливаются недоокисленные продукты обмена (молоч ная кислота, СО2 и другие активные физиологические вещества), на рушается не только дыхательный гомеостазис, но и многие другие функции организма, например, иммунитет. Углекислый газ является универсальным многогранным регулятором значительного числа фи зиологических процессов. В то же время его роль в организме до конца не изучена. Особый интерес в этой связи представляет исследование влияния углекислого газа на формирование ритма сердца.
Опорно-двигательный аппарат - основное морфофункциональное образование, которое противостоит постоянно действующей гравита ции. Сколиозы, кифозы, врожденная патология и травмы позвоночника оказывают негативное влияние на антигравитационные реакции, а так же на гемодинамику, процессы дыхания и механизмы регуляции веге тативных функций (Миронов и др., 2006;
Верихов, Устинова, Зайцева, 2007). Боковое искривление позвоночника в зависимости от его выра женности и направления изгиба может оказать различное воздействие на центральные и периферические отделы нервной системы и на рабо ту сердца. Характер и механизм этих воздействий до конца не изучены.
В этой связи весьма актуальным и практически значимым является исследование влияния латеральных изгибов позвоночника на форми рование сердечного ритма.
Адаптация есть комплексная реакция организма на экстремальные факторы, интенсивность и экстенсивность которых приводят к нару шениям постоянства внутренней среды. Адаптация представляет собой непрерывный процесс и имеет многоуровневый и динамический харак тер. Важнейшим признаком адаптированности является возможность выполнения всех видов социальной и биологической деятельности.
С позиций современных кибернетических представлений о конст руктивных свойствах живых существ организм человека можно пред ставить как слаженную интеграцию множества функциональных сис тем, одни из которых определяют динамическую устойчивость гомео стазиса, другие - адаптацию к внешней среде (Павлов, 1951;
Анохин, 1998;
Судаков, 2000;
Судаков, Урываев, 2004;
Карпов, 2005).
В основе адаптации лежит формирование доминирующей функ циональной системы, полезным результатом которой является поддер жание и восстановление нарушенного гомеостазиса. Многоуровневый принцип функциональных систем в целостном организме предусмат ривает участие как соматической, так и вегетативной нервной системы в процессах адаптации. Следует подчеркнуть, что при этом исключи тельную роль играет исходная реактивность, которая связана с морфо функциональным состоянием организма и во многом определяет ха рактер предстоящей реакции на действие адаптогенных факторов. Оп ределение исходной реактивности или так называемой «готовности к адаптации» имеет важное значение для прогнозирования характера ответной реакции организма в новых условиях существования (Илю хина, Заболотских, 2000;
Казначеев, 2000;
Казин и др., 2001;
Бабошко и др., 2004;
Крыжановский и др., 2004;
Van-Lenthe, Snel, Twisk, 1998).
Гармония функциональных взаимоотношений является универ сальным основополагающим принципом, обеспечивающим оптималь ное функциональное состояние и максимальные адаптационные воз можности организма. Эти взаимообусловленные отношения функцио нальных систем полностью согласуются с положениями учения о фрактальной структуре построения мира. Характеристики параметров взаимодействующих функциональных систем соответствуют законо мерностям золотых пропорций. Закономерности золотых пропорций отражают внутреннюю гармонию человека, а, следовательно, имеет непосредственную связь с адаптационными процессами организма (Пидоу, 1979;
Коробко, Примак, 1992;
Васютинский, 1990;
Цветков, 1984, 1997).
Цель исследования. Разработка концептуальных представлений об индивидуальной мере адаптационных возможностей организма на основе комплексного изучения основных физиологических функций организма.
Задачи исследования:
1. Провести анализ компонентов, входящих в классическую рас четную формулу адаптационного потенциала системы кровообраще ния, определить степень информативности данного критерия при ис следовании резервных возможностей дыхательной системы.
2. Провести сравнительный анализ реакции испытуемых на гипок сию с нормокапническим и гиперкапническим компонентами с учетом исходного вегетативного статуса.
3. Провести исследование влияния антропометрических показате лей и компонентов сомы на физическую работоспособность и реакцию организма на максимальную физическую нагрузку.
4. Изучить особенности формирования сердечного ритма в услови ях относительного покоя, при задержке дыхания, гипервентиляции легких и максимальной физической нагрузке.
5. Исследовать влияние пространственного положения позвоноч ника и сил гравитации на показатели гемодинамики и вариабельности сердечного ритма.
6. Исследовать закономерность золотых пропорций в соотношении физиологических показателей кардио-респираторной системы при раз личных функциональных состояниях.
7. Исследовать функциональное состояние организма по показате лям гемодинамики и особенностям формирования ритма сердца в про цессе применения мануальной терапии и аппаратного устройства для коррекции позвоночника.
8. Разработать интегральный показатель функциональной активно сти симпатического отдела вегетативной нервной системы с учетом ее адрен- и холинэргических влияний на органы и ткани организма.
9. Разработать принципиально новые методические подходы для оценки функционального взаимодействия кардио-респираторной и опорно-двигательной систем и установления индивидуальной меры дисрегуляторных отклонений.
Новизна исследования. Разработано концептуальное представле ние об индивидуальной мере адаптационных возможностей организма, основанное на мультипараметрической оценке состояния основных функциональных систем с учетом гравитационных влияний.
Получены новые данные, характеризующие значение антропомет рических параметров и типа телосложения в формировании вегетатив ного статуса человека, а также их влияние на физическую работоспо собность.
Впервые показана роль пространственного положения позвоноч ника в реализации механизмов нервной регуляции вегетативных функ ций при выполнении функциональных проб с изменением положения тела. Впервые определено закономерное влияние направления изгиба позвоночника во фронтальной плоскости на формирование сердечного ритма и гемодинамику в целом.
Разработан новый способ оценки состояния симпатического отдела вегетативной нервной системы с учетом ее адренэргических и холи нэргических влияний на организм, что позволило среди обследованных выделить лиц с низкой, умеренной и высокой активностью симпатиче ского отдела вегетативной нервной системы.
Новизна исследования заключается в выявлении золотых пропор ций систолического и диастолического артериального давления, ин тервалов QT и TQ ЭКГ, резервных объемов выдоха и вдоха и исполь зовании закономерности золотых пропорций для оценки адаптацион ных возможностей организма.
Впервые применено разработанное нами и запатентованное уст ройство для тракционной коррекции грудного отдела позвоночника с целью нормализации вегетативного статуса.
Основные положения, выносимые на защиту 1. Методические подходы к исследованию функций сердечно сосудистой, дыхательной и опорно-двигательной систем, используе мые в настоящей работе, позволяют дать оценку физического состоя ния организма, уровня его адаптационных возможностей и установить значение меры индивидуальных различий при разных функциональ ных состояниях.
2. Тип телосложения человека оказывает закономерное влияние на его физическую работоспособность, что особенно ярко выражено при значительном мышечном напряжении. Длина тела оказывает влияние на формирование величины артериального давления, опосредуя свой эффект через силы гравитации.
3. Характер геометрии позвоночника, обусловленный искривле ниями во фронтальной плоскости, определяет особенности вегетатив ного статуса человека. Изменение величины продольной осевой на грузки на позвоночник отражается на состоянии нервных механизмов регуляции сердечно-сосудистой системы при выполнении ортостати ческой и клиностатической функциональных проб.
4. Золотые пропорции показателей функциональной активности кардио-респираторной системы позволяют оценить адаптационные возможности организма в диапазоне от уровня физиологического по коя до максимально допустимых физических нагрузок.
5. Анализ характера ответных реакций человека на дыхательные пробы следует проводить с учетом антропометрических особенностей и исходной активности вегетативной нервной системы индивида.
Теоретическая и практическая значимость Диссертационная работа выполнена в русле современной интегра тивной физиологии человека. Комплексное исследование морфофунк циональных характеристик основных висцеральных систем человека имеет теоретическое и практическое значение для решения проблемы индивидуальной биологической устойчивости к действию экстремаль ных факторов.
Теоретическую и практическую значимость имеют представления о роли пространственного положения позвоночника в формировании вегетативного гомеостазиса, в регуляции функций сердечно-сосу дистой и дыхательной систем и компенсаторно-приспособительных механизмах. Учет геометрии позвоночника и гравитационных влияний позволяет правильно трактовать реакции организма на проведение ди агностических мероприятий.
Разработанное устройство для тракционной коррекции грудного отдела позвоночника имеет непосредственное значение для устранения ряда функциональных нарушений позвоночника, а также для нормали зации вегетативного статуса организма в стрессовых ситуациях. По лезным является включение приемов мануальной терапии в комплекс ные программы реабилитации лиц, находящихся в депрессивных со стояниях вследствие психо-эмоциональных и физических воздействий.
Применение новых методов и способов оценки вегетативного го меостазиса, функционального состояния сердечно – сосудистой систе мы и физической работоспособности имеет большое практическое зна чение для определения адаптационных возможностей организма, диаг ностики переходных состояний, прогнозирования исходов компенса торно-приспособительных реакций, разработки оздоровительных про грамм и создания мер профилактики.
Материалы диссертации включены в лекционные курсы и находят применение на занятиях по физиологии, экологии человека, психофи зиологии в Астраханской государственной медицинской академии и в Астраханском государственном университете.
Апробация работы Основные результаты исследований доложены и обсуждены на итоговых научных конференциях Астраханской государственной ме дицинской академии (1994 – 2004);
итоговых научных конференциях Астраханского государственного университета (1992 – 2004);
III Все российской научной конференции «Эколого-биологические проблемы волжского региона и северного прикаспия» (Астрахань, 2000);
Всерос сийской конференции молодых ученых Северного Кавказа по физио логии и валеологии (Ростов-на-Дону, 2000);
Международной конфе ренции, посвященной 55-летию института возрастной физиологии РАО (Москва, 2000);
Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы физической культуры, спорта и туризма» (Петрозаводск, 2000);
VIII и X Международной конференциях «Циклы природы и об щества» (Ставрополь, 2000, 2002);
XI Всероссийской и XIII Междуна родной научно-практических конференциях по проблемам физическо го воспитания учащихся «Человек, здоровье, физическая культура и спорт в изменяющемся мире» (Коломна, 2001, 2003);
XI и XII Между народных симпозиумах «Эколого-физиологические проблемы адапта ции» (Москва, 2003, 2007);
Всероссийской научно-практической кон ференции «Биоразнообразие и биоресурсы Среднего Поволжья и со предельных территорий» (Казань, 2002);
VI Международной конфе ренции «Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского мо ря» (Астрахань, 2003);
II Международной научно-практической конфе ренции «Актуальные проблемы экологии» (Караганда, 2003);
научно практических конференциях с Международным участием «Современ ные достижения фундаментальных наук в решении актуальных про блем медицины» (Астрахань-Волгоград-Москва, 2004, 2006, 2008);
II Международной научно-практической конференции «Человек и жи вотные» (Астрахань, 2004);
Всероссийской конференции с междуна родным участием «Биологические аспекты экологии человека» (Ар хангельск, 2004);
Международной научной конференции «Физиология развития человека» (Москва, 2004);
XIX съезде физиологического об щества им. И.П.Павлова. (Санкт-Петербург, 2004);
I Съезде физиоло гов СНГ «Физиология и здоровье человека» (Сочи, Дагомыс, 2005);
Международной конференции «Фундаментальные и прикладные про блемы медицины и биологии» (Тунис, 2005);
VII и VIII Международ ных славянских конгрессах по клинической электрофизиологии сердца «КАРДИОСТИМ» (Санкт-Петербург, 2006, 2008);
Сателитном симпо зиуме «Экология и здоровье» XX Съезда физиологов России (Москва, 2007);
Научной международной конференции «Фундаментальные и прикладные исследования. Образование, экономика и право» (Италия, Римини, 2007);
Межрегиональной научно-практической конференции «Актуальные проблемы кардиологии детей и взрослых - 2007 (Астра хань, 2007);
V конференции молодых ученых России с международным участием «Физиологические науки и прогресс клинической медицины»
(Москва, 2008);
II съезде физиологов СНГ (Кишинэу, 2008).
Обоснование научных положений и выводов. Научные положе ния и выводы диссертации логически вытекают из результатов иссле дований. Личный вклад автора в работу заключается в теоретическом обосновании проблемы, выборе направления исследований, и непо средственном участии в выполнении экспериментов, статистической обработке материалов и написании работы.
Анализ результатов, их теоретическое обоснование, разработка концептуальных представлений об индивидуальной мере адаптацион ных возможностей организма осуществлены непосредственно автором.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 52 работы, в том числе 11 статей в журналах, рекомендуемых ВАК для публикации ма териалов докторских диссертаций, монография, учебное пособие. По лучен патент на изобретение.
Структура и объем диссертации Диссертация написана по классическому типу и состоит из введе ния, обзора литературы, главы «материал и методы исследования», глав собственных исследований, заключения, выводов и списка источ ников литературы. Общий объем диссертации составляет 230 страниц с 60 таблицами и 23 рисунками. Список литературы включает 376 ис точников, в том числе 108 иностранных.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Работа выполнялась на кафедре нормальной физиологии Астра ханской государственной медицинской академии с 1992 по 2008 год.
Клиническая часть исследований выполнена в Астраханском област ном социально-реабилитационном центре «Русь».
Исследования проводились на испытуемых 17 – 23 лет. Всего под наблюдением находились 1150 человек.
В ходе работы использованы морфофункциональные, физиологи ческие и психофизиологические методы исследования.
Физическое развитие оценивалось по антропометрическим показа телям: длине и массе тела, окружности грудной клетки, массо ростовому индексу Кетле (Икт), индексу Пинье (ИП) (Саченко и др., 1994;
Васильев, 1996;
Дубровский, 1999).
Вычисление тощей (активной) массы тела производили по форму лам с учетом массы тела для женщин и длины тела для мужчин (Ники тюк, Чтецов, 1990;
Дубровский, 1999). Предложенный нами показатель пропорциональности рассчитывался путем деления тощей массы на длину тела.
Физическое развитие оценивалось также по физиологическим по казателям кровообращения и дыхания. Артериальное давление (АДс и АДд) измерялось общепринятым методом по способу Н.С.Короткова.
Дыхательный объем, резервный объем вдоха, резервный объем выдоха, жизненная емкость легких определялись с помощью сухого спиромет ра и оксиспирографа «Мета–1-25». Жизненный индекс вычислялся по формуле ЖЕЛ мл/масса тела кг. Полученные показатели сравнивались с должными величинами (Синяков, 1987;
Дубровский, 1999;
Панкова, 2005).
Адаптационные возможности организма оценивались по состоя нию контуров регуляции системы кровообращения, которые выявля лись путем математического анализа кардиоинтервалов. Во II стан дартном отведении проводилась запись 120 комплексов ЭКГ на элек трокардиографе ЭК 1 Т-04, а также 5 минутная регистрация ЭКГ с по мощью комплекса для анализа вариабельности сердечного ритма «Ва рикард 2.51» ТОО «Рамена» (г.Рязань). Полученная информация обра батывалась по программе ИСКИМ6 (Баевский, 1979;
Баевский и др., 1984;
Семенов, Баевский 1996).
Адаптационные возможности организма определялись также по интегральному показателю – адаптационному потенциалу (АП), вклю чающему частоту сердечных сокращений (ЧСС), систолическое и диа столическое артериальное давление (АДс и АДд), возраст, массу и длину тела испытуемых (Баевский, Берсенева, 1997).
Вегетативный статус оценивался по влиянию симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы на вариа бельность сердечного ритма (Баевский, 1979;
Баевский и др., 1984). С этой целью использовались следующие показатели математической обработки ВСР: ИВР, HF, LF, VLF, LF/HF, VLF/HF.
Тип вегетативной регуляции (ваго-, нормо- и симпатотония) опре деляли с помощью расчетных формул по индексу Кердо (ВИ), по ин дексу функциональной активности симпатической нервной системы (ИФАСНС) и по минутному объему крови (МОК) (Вейн и др., 1991;
Дубровский, 1999;
Горбунов, 2003;
Горст, Горст, 1992).
Электрическая активность кожи (ЭАК или КГР) определялась по показателю электропроводности (ЭПК), которая измерялась с по мощью микроамперметра (Рябцев, 1984).
Физическая работоспособность и функциональное состояние орга низма оценивались по показателям PWC170 и МПК. PWC170 определя лась с помощью двухступенчатой нагрузочной пробы на велоэргометре «Medicor» (Венгрия). Тест основывается на наличии линейной взаимо связи ЧСС и мощности выполняемой физической нагрузки (Карпман, Белоцерковский, Любина, 1969;
Полунин, Горст, 2001).
Функциональное состояние организма оценивалось с помощью ав томатизированной диагностической системы «АМСАТ-КОВЕРТ» (г.
Москва) путем регистрации электропроводности различных отделов кожи и организма в целом.
Вариационная пульсометрия Вариационная пульсометрия, заключающаяся в изучении законов распределения кардиоинтервалов как случайных величин, включает следующие характеристики: MxDMn (вариационный размах) (мс) – разность между максимальным и минимальным значениями кардиоин тервалов;
Мо (мода) (мс) – наиболее часто встречающееся значение интервала R-R в исследуемом ряду;
АМо (амплитуда моды) – число кардиоинтервалов, соответствующих значению моды, в процентах к общему объему выборки;
SI (условные единицы) – индекс напряжения регуляторных систем;
ИВР (условные единицы) – индекс вегетативно го равновесия, отражающий баланс между симпатическим и парасим патическим отделами вегетативной нервной системами (Баевский, 1979).
Спектральный анализ вариабельности сердечного ритма Спектральный анализ ВСР производился с помощью программы ИСКИМ6 аппаратного комплекса «Варикард 2.51» по состоянию трех частотных диапазонов спектра волн колебательного процесса: высоко частотных (HF), низкочастотных (LF) и очень низкочастотных (VLF).
Каждый частотный компонент отражает вклад различных контуров регуляции в управление вегетативными функциями. Для характеристи ки частотного диапазона спектра волн мы использовали показатели мощности волн в абсолютных и относительных величинах.
Показатель активности регуляторных систем Интегральный показатель активности регуляторных систем (PARS) дает комплексную оценку вариабельности сердечного ритма.
Он вычисляется в баллах по специальному алгоритму, заложенному в программу компьютерной обработки продолжительности кардиоин тервалов. Показатель включает 5 характеристик, которым присваивает ся целое число по шкале от -2 до +2. Величина PARS складывается из абсолютных значений каждой характеристики. Показатель дает воз можность дифференцировать различную степень напряжения регуля торных систем, что позволяет отнести обследуемого к одному из четы рех функциональных состояний:
состояние нормы или удовлетворительной адаптации (1 - 3 балла);
состояние функционального напряжения (донозологическое со стояние) (4 - 5 баллов);
состояние перенапряжения или неудовлетворительной адаптации (преморбидное состояние) (6 - 7 баллов);
состояние истощения регуляторных систем или срыва адаптации (8 – 10 баллов).
Моделирование функциональных состояний Исследования проводились в условиях относительного покоя и при моделировании различных функциональных состояний. Функциональ ные состояния определялись действием доминирующих факторов: фи зическая нагрузка, гипоксия с гиперкапническим и нормокапническим компонентами, задержка дыхания, гипервентиляция, изменение поло жения тела в пространстве, изменение геометрии позвоночника (на клоны, изгибы, вытяжения), применение устройства для тракционной коррекции грудного отдела позвоночника, приемы мануальной тера пии.
Физическая нагрузка обеспечивалась с помощью велоэргометра «Medicor» (Венгрия). Величина нагрузки дозировалась в зависимости от исходного состояния испытуемого и его физических возможностей и составляла от 50 до 200 Watt.
Моделирование гипоксии с гиперкапническим компонентом осу ществлялось путем дыхания по закрытому контуру через оксиспиро граф «Мета–1-25» без поглотителя углекислого газа. Состояние гипок сии с нормальным содержанием углекислого газа воспроизводилось с помощью оксиспирографа с поглотителем углекислого газа (натронная известь).
Задержка дыхания проводилась на вдохе (проба Штанге) и на вы дохе (проба Генча) до отказа от выполнения пробы (Горбунов, 2003).
Гипервентиляционная нагрузка осуществлялась в течении 1 минуты при максимальной частоте и глубине дыхания (Вейн и др.,1991). Огра ничение продолжительности пробы было обусловлено развитием субъ ективных ощущений.
Ортостатическая и клиностатическая функциональные пробы вы полнялись по общепринятой методике (Servit, 1948;
Birkmayer, 1966).
Переход из горизонтального положения в вертикальное и обратно осуществлялся активно. В исходном положении испытуемого и при изменении положения тела в пространстве проводили регистрацию физиологических параметров сердечно-сосудистой системы, записыва ли ЭКГ. Разгрузка грудного отдела позвоночника в вертикальном по ложении испытуемых достигалась с помощью сконструированного нами устройства. Тракция осуществлялась за подмышечные впадины с усилием от 20 до 30 кг в зависимости от массы тела.
Воздействие на позвоночник осуществляли с помощью устройства для коррекции грудного отдела позвоночника в горизонтальном поло жении в течение 10 минут. Мануальная терапия включала постизомет рическую релаксацию мышц и приемы мобилизации двигательных сегментов позвоночника (Веселовский, 1991;
Левит и др., 1993;
Лиев, Татьянченко, 1996).
Методы математико-статистического анализа данных Полученные результаты статистически обработаны по программе электронных таблиц EXCEL в системе WINDOWS. Использовался t критерий Стъюдента;
корреляционный анализ (Лакин, 1980;
Автанди лов, 1990;
Реброва, 2002). Для анализа динамики физиологических по казателей в ходе экспериментов применялся метод прямых разностей (Некляев, 1968). Статистическая, геометрическая и спектральная обра ботка кардиоинтервалограмм осуществлялась по программе ИСКИМ 6, разработанной в институте внедрения новых медицинских техноло гий (г.Рязань) (Семенов, Баевский, 1996).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Одной из задач данной работы было исследование взаимосвязи между различными показателями функциональной активности орга низма. Было обследовано 109 человек в возрасте 20,3±0,3 года, из них 59 девушек и 50 юношей. У всех испытуемых проводили антропомет рические измерения, определяли частоту сердечных сокращений, арте риальное давление, рассчитывали вегетативный индекс Кердо, систо лический и минутный объем кровотока, адаптационный потенциал, который является интегральной характеристикой адаптационных воз можностей сердечно-сосудистой системы.
В обследуемой нами группе гемодинамические показатели испы туемых находились в пределах возрастной нормы (табл. 1). Структура активности вегетативной нервной системы, исследованная по вегета тивному индексу Кердо, представлена на рисунке 1.
Таблица Гемодинамические показатели и индексы функциональной активности вегетативной нервной системы Показатели Общие данные Девушки Юноши n=109 n=59 n= ЧСС (в мин.) 78,3±1,1 81,0±1,6 75,1±1,5* АДс (мм рт.ст.) 115,5±1,8 123,0±1,7* 119,0±1, АДд (мм рт.ст.) 78,7±1,0 77,9±1,4 79,7±1, СО (мл) 60,7±0,9 60,1±1,2 61,4±1, МОК (мл) 4752±96 4865±133 4619± ЭПК (мкА) 66,0±3,0 58,4±4,0 75,1±4,3* ИФАСНС (усл.ед.) 61,7±3,0 54,4±3,9 70,5±4,7* ВИ (усл.ед.) -2,6±1,9 1,9±2,5 -7,8±2,7* АП (усл.ед.) 2,20±0,03 2,17±0,04 2,24±0, Примечание: * - P0,01 – дано в сравнении с показателями девушек Для дополнительной оценки вегетативного статуса испытуемых нами был предложен индекс функциональной активности вегетативной нервной системы (ИФАСНС), который рассчитывается по формуле:
ИФАСНС = АДс ЧСС ЭПК/ 10000. Коэффициент корреляции меж ду параметрами комплексной оценки функционального состояния симпатического отдела вегетативной нервной системы и его составны ми величинами имел положительные достоверные значения. Наиболее выраженной корреляция была между ИФАСНС и ЭПК (r = 0,9;
P0,01).
41% Девушки 56% 3% 36% Юноши 62% 2% парасимпатотоники равновесие систем симпатотоники Рис. 1. Структура активности вегетативной нервной системы у девушек и юношей С целью определения информативности индекса функциональной активности симпатического отдела вегетативной нервной системы был произведен сравнительный анализ его величины со значениями других физиологических показателей организма. ИФАСНС достоверно корре лировал с вегетативным индексом Кердо и адаптационным потенциа лом.
По состоянию ИФАСНС мы выделили три типа активности симпа тического отдела вегетативной нервной системы среди обследованных лиц:
низкая активность - ИФАСНС 50 условных единиц;
умеренная активность - ИФАСНС = 50 – 100 условных единиц;
высокая активность - ИФАСНС 100 условных единиц.
На рисунке 2 представлено распределение испытуемых по типам активности симпатического отдела вегетативной нервной системы на основании ИФАСНС.
Исследование состояния вегетативного статуса испытуемых при максимальной физической нагрузке, которая достигалась с помощью работы на велоэргометре, показало, что происходит значительное уве личение вегетативного индекса (58,5±1,3;
P0,001) и индекса функцио нальной активности симпатической нервной системы (104,8±20,9;
P0,05). В ходе физической работы адаптационный потенциал сердеч но-сосудистой системы испытуемых достоверно изменялся (от 2,20±0,03 до 3,38±0,07;
P0,001) и соответствовал неудовлетворитель ной адаптации. Нами установлено, что на высоте физической нагрузки в значительной степени возрастают корреляционные взаимосвязи меж ду ИФАСНС и ВИ (от r = +0,27 до r = +0,49), а также между ИФАСНС и АП (от r = +0,29 до r = +0,73).
% общая группа девушки юноши низкая умеренная высокая Рис. 2. Распространение типов активности симпатического отдела ве гетативной нервной системы по показателям ИФАСНС Полученные данные позволяют сделать заключение, что макси мальная физическая нагрузка приводит к закономерному снижению функциональных резервов организма. При этом на высоте физической нагрузки усиливается взаимосвязь между изучаемыми интегральными показателями.
Параллельно с исследованием гемодинамики у испытуемых про водили регистрацию и анализ ЭКГ с помощью аппаратного комплекса «Варикард 2.51» и программы ИСКИМ-6 (табл.2).
Показатели вариабельности сердечного ритма сравнивались с нор мативными значениями, полученными другими авторами (Земцовский и др., 2004). В группе обследованных астраханских студентов обнару жено увеличение индекса напряжения регуляторных систем (SI), мощ ности спектра волновых структур (TP), доли высокочастотного компо нента спектра (HFP), показателя активности регуляторных систем (PARS). В то же время зарегистрировано снижение доли сверхнизко частотного компонента вариабельности сердечного ритма (VLFP) и индекса централизации регуляторных систем (IC).
Показатель активности регуляторных систем организма позволил выделить несколько уровней функциональных состояний. Распределе ние испытуемых по уровням активности регуляторных систем и со стоянию резервных возможностей организма в условиях относительно го функционального покоя представлены на рисунке 3.
В соответствии с активностью вегетативной нервной системы, оп ределенной у испытуемых по состоянию вегетативного индекса Кердо, были проанализированы показатели вариабельности сердечного ритма у симпатотоников и ваготоников (табл. 3). Нами установлено, что только показатели наиболее часто встречающегося кардиоинтервала (моды), амплитуды моды, индекса напряжения регуляторных механиз мов, их централизации, интегрального показателя активности регуля торных систем, соотношения низкочастотного и высокочастотного компонентов волнового спектра достоверно отличались в группах ва готоников и симпатотоников.
Таблица Результаты анализа ВСР испытуемых с учетом половых различий Показатели Общие данные Девушки Юноши n=109 n=59 n= 290,4±12,6 277,4±15,2 305,6±20, MxDMn (мс) 58,8±3,0 54,9±3,2 63,5±5, SKO (мс) 781,5±12,3 754,8±16,5 813,0±17,6* Mo (мс) 44,2±2,3 45,9±3,4 42,1±2, AMo (%) Si (усл. ед.) 168,6±26,5 188,9±44,1 144,6±25, TP (мс2) 3938±589 3353±377 4629± HF (мс2) 1667,0±297,6 1364,2±191,8 2024,3±607, LF (мс2) 1321,0±193,0 1069,3±125,1 1421,9±394, VLF (мс2) 542,1±71,0 495,5±67,2 597,2±133, 42,4±1,6 43,2±2,1 41,5±2, HFP (%) 38,5±1,2 37,9±1,4 39,2±1, LFP (%) 19,1±1,1 18,9±1,5 19,4±1, VLFP (%) 1,18±0,08 1,12±0,1 1,26±0, LF/HF 0,65±0,07 0,62±0,08 0,68±0, VLF/HF IC (усл. ед.) 1,83±0,13 1,73±0,17 1,94±0, PARS (баллы) 4,13±0,16 4,24±0,21 4,00±0, Примечание: * - P0,02 – дано в сравнении с показателями девушек 0,9% 22,9% 34,9% 41,3% Физиологическая норма Донозологическое состояние Преморбидное состояние Срыв адаптации Рис. 3. Структура функциональных состояний испытуемых по уровню активности регуляторных систем Таблица Влияние вегетативного статуса на вариабельность сердечного ритма у испытуемых Показатели Ваготоники (n=55) Симпатотоники (n=51) ЧСС (в мин.) 86,2±1,4*** 70,9±1, MxDMn (мс) 309,7±14,8 265,5±19, SKO (усл. ед.) 63,3±3,5 53,5±4, Mo (мс) 861,5±14,7 698,6±12,8*** 37,6±2,2 51,3±4,0** AMo (%) SI (усл. ед.) 100,0±13,6 244,2±52,9** TP (мс2) 3688±330 4137± HFP (%) 45,2±2,1 39,7±2, LFP (%) 36,4±1,5 40,5±1, VLFP (%) 18,4±1,6 19,8±1, LF/HF 0,97±0,08 1,40±0,14** VLF/HF 0,57±0,1 0,72±0, IC (усл. ед.) 1,54±0,15 2,12±0,22* PARS (усл. ед.) 3,65±0,21 4,63±0,25** Примечание: * - Р0,05;
** - P0,01;
*** - P0,001 – дано в сравне нии с показателями ваготоников Далее была определена корреляционная зависимость между ос новными показателями вариабельности сердечного ритма, с одной сто роны, и вегетативным индексом, индексом функциональной активно сти симпатической нервной системы, адаптационным потенциалом, с другой (табл. 4). Корреляционный анализ позволил выявить законно мерность, в соответствии с которой при увеличении напряжения меха низмов адаптации и усилении симпатических влияний уменьшается вариабельность кардиоинтервалов, возрастает роль центральных звеньев регуляции, снижается влияние дыхательной периодики.
Таким образом, по нашим данным среди показателей математиче ского анализа вариабельности сердечного ритма наибольшую значи мость в оценке вегетативного статуса имеют частота сердечных со кращений, наиболее часто встречающийся кардиоинтервал (мода), ам плитуда моды, напряжение регуляторных механизмов. Меньшее зна чение имеют вариационный размах продолжительности кардиоинтер валов, среднее квадратичное отклонение, степень централизации регу ляторных механизмов, доля высокочастотных волн в спектре колеба тельного процесса, интегральный показатель активности регуляторных систем, соотношение средних значений низкочастотного и высокочас тотного компонентов волнового спектра.
В ходе нашей работы на 17 испытуемых с помощью программно аппаратного комплекса АМСАТ исследовались показатели функцио нального состояния различных органов и систем. Выявлено, что пока затели функциональной активности сердечно-сосудистой, бронхо легочной и периферической нервной систем, а также позвоночника и крупных суставов конечностей формируют достоверные корреляцион ные связи между собой и со всеми другими органами и системами (r 0,9;
P 0,05). Это позволяет сделать заключение, что именно эти сис темы отражают морфофункциональное единство целостного организ ма. Представленные результаты обосновывают целесообразность при исследовании функционального состояния организма акцентировать внимание на изучении деятельности кардио-респираторной системы и опорно-двигательного аппарата.
Таблица Корреляционные связи между индексами функциональной активности и показателями ВСР (n = 109) Показатели ВИ АП ИФАСНС ЧСС 0,71*** 0,48*** 0,47*** MxDMn -0,27*** -0,29*** -0, SKO -0,27*** -0,28*** -0, Mo -0,71*** -0,43*** -0,43*** AMo 0,36*** 0,41*** 0,27*** SI 0,29*** 0,36*** 0,21* TP -0,06 -0,12 0, HFP -0,2* -0,21* -0,22* LFP 0,21* 0,07 0, VLFP 0,08 0,24 0, LF/HF 0,26*** 0,1 0,22* VLF/HF 0,15 0,2* 0, IC 0,23** 0,16 0,19* PARS 0,25*** 0,04 0,23** Примечание: * - P0,05;
** - P0,02;
*** - P0, Одной из задач настоящей работы было выявление золотых про порций продолжительности интервалов ЭКГ в условиях функциональ ного покоя и при максимальной физической нагрузке. В данное иссле дование входили расчеты соотношений длительности интервалов QT и TQ и продолжительности кардиоциклов. Исследования были выполне ны на 34 испытуемых, среди которых были 13 девушек и 21 юноша.
Средний возраст испытуемых составил 20,3 1,0 года.
Нами выявлено, что соотношение интервалов QT и TQ в условиях функционального покоя приближалось к числу Фибоначчи (0,618) при частоте сердечных сокращений у девушек в интервале от 57,1±0,04 до 58,2±0,04 в минуту, у юношей от 63,2±0,01 до 63,9±0,02. При макси мальной физической нагрузке пропорция QT/TQ приобретала значе ние, которое приближалось ко второму числу ряда Фибоначчи (1,618).
Она достигается при ЧСС для девушек в диапазоне от 146,3±0,1 до 150,1±0,05 в минуту, для юношей от 163,0±0,2 до 167,6±0,3.
Поиск золотой пропорции между показателями систолического и диастолического артериального давления как в условиях относитель ного функционального покоя, так и при максимально допустимой фи зической нагрузке производился на 84 испытуемых. Среди обследо ванных было 20 девушек и 64 юноши. Средний возраст испытуемых составил 20,7±0,6 года.
Физическая работа выполнялась на велоэргометре до достижения пульса испытуемыми 170 – 175 ударов в минуту. Соотношение АДс и АДд в условиях относительного функционального покоя составило 1,64 ± 0,02, а на высоте максимальной физической нагрузки приобре тало значение 2,65 ± 0,1. Полученные числовые соотношения близки к золотой пропорции (1,618 и 2,618) и отличаются от нее лишь на 1,3% и 1,2% соответственно.
Далее мы разделили испытуемых на две группы. В первую (19,0%) вошли испытуемые, у которых после физической нагрузки адаптации онный показатель не превысил 3,6 условных единиц, что свидетельст вовало о неудовлетворительной адаптации. Во вторую группу (81,0%) вошли испытуемые, у которых в ходе выполняемой работы возник срыв адаптации (АП3,6). Соотношение АДс/АДд в первой группе бы ло равным 2,37 ± 0,07, во второй группе – 2,71 ± 0,1 (P0,02).
Для выявления золотых пропорций дыхательной системы мы вы брали показатели резервных объемов легких. Исследование было вы полнено на 25 юношах. Возраст испытуемых составил 19,7±0,4 года.
Нами установлено, что в условиях относительного функционального покоя соотношение резервных объемов выдоха и вдоха приобретало значение 0,71±0,02;
при максимально допустимой физической нагрузке оно составило 1,67±0,18. Полученные пропорции по своим значениям приближаются к числовому ряду Фибоначчи.
Таким образом, в диапазоне функциональных состояний от отно сительного физиологического покоя с характеристиками удовлетвори тельной адаптации до максимально допустимого физического напря жения на границе срыва адаптации соотношения продолжительности электрической систолы и диастолы, систолического и диастолического артериального давления, резервных объемов выдоха и вдоха находятся в интервале двух величин «золотой пропорции». Это позволяет ис пользовать данные соотношения в качестве значимого критерия при оценке эффективности компенсаторно-приспособительных реакций на физическую нагрузку.
Для выявления взаимосвязи антропометрических показателей с функциональными показателями кардио-респираторной системы и адаптационными возможностями организма нами было обследовано 136 человек (64 девушки и 72 юноши) в возрасте от 17 до 24 лет. Меж ду всеми изучаемыми параметрами был проведен корреляционный анализ, результаты которого отражены на рисунке 4. Все корреляцион ные связи, показанные на схеме являются достоверными (Р0,05– 0,001). Наибольшее количество корреляционных связей выявлено у окружности грудной клетки, длины и массы тела. Их можно считать генеральными факторами в общей картине корреляционных связей.
ЖП Рис. 4. Положительные и отрицательные ----- корреляцион ные взаимосвязи антропометрических и функциональных показателей.
Нами был проведен корреляционный анализ между дыхательным объемом и некоторыми морфофункциональными показателями, в ходе которого установлена прямая зависимость между ДО и ЖЕЛ (r = 0,38, P0,05), ДО и длиной тела (r = 0,44, P0,05), ДО и массой тела (r = 0,39, P0,05). Также показано, что ЖЕЛ в большей степени зависит от дли ны и массы тела и в меньшей от окружности грудной клетки. Такая закономерность обусловлена тем, что среди обследованных преоблада ет астенический тип телосложения (Горст, 2006).
Проведенный анализ выявил прямую корреляционную связь меж ду длиной тела с одной стороны, систолическим (r = 0,34, P0,01) и диастолическим (r = 0,26, P0,01) артериальным давлением, с другой.
Очевидно, большая длина тела создает дополнительную гравитацион ную нагрузку на гемодинамику, увеличивает общую протяженность кровеносного русла, что приводит к необходимому повышению сис темного артериального давления для преодоления дополнительного сопротивления кровотоку.
В работе нами проводилось изучение параллелей между антропо метрическими показателями, индексами пропорциональности и компо нентами массы тела, с одной стороны, и состоянием гемодинамики, работоспособностью, потребностью в кислороде, с другой. Исследова ние проводилось в условиях относительного функционального покоя и при максимальных физических нагрузках. Для решения поставленной задачи было обследовано 323 человека в возрасте 19,1±0,2 года, из них 114 девушек и 209 юношей. Определялись масса и длина тела, пропор ции тела (массо-ростовой показатель - индекс Кетле), часть массы тела человека, лишенная жировых отложений (тощая масса). Кроме этого, мы сочли целесообразным вычислить соотношение тощей массы к длине тела (индекс пропорциональности). Во-первых, тощая масса и длина тела имеют сильные корреляционные связи (r = 0,8;
P0,001).
Во-вторых, этот индекс позволяет оценить величину активных тканей, приходящихся на единицу длины тела. Результаты антропометриче ских исследований представлены в таблице 5.
Таблица Антропометрические показатели испытуемых Общие Девушки Юноши Показатели данные (n=114) (n=209) (n=323) Длина тела (см) 172,1±0,5 176,2±0,5* 165,4±0, Масса тела (кг) 63,5±0,6 54,9±0,6 68,2±0,7* Тощая масса (кг) 55,9±0,8 39,7±0,2 62,5±0,3* Жировой компонент (%) 14,4±0,8 27,2±0,4 6,6±0,9* Индекс Кетле (усл. ед.) 365,7±3,1 332,3±3,4 385,6±3,8* ТМ /длина тела (кг/см) 0,31±0,003 0,24±0,001 0,35±0, Примечание: * - P0,001 – дано в сравнении с показателями девушек Далее мы провели корреляционный анализ между показателями тощей массы и индексом Кетле, а также между показателями тощей массы в абсолютных величинах и процентным содержанием жирового компонента (%Ж), индексом Кетле и процентным содержанием жиро вого компонента (табл. 6). Полученные результаты позволяют утвер ждать, что увеличение массо-ростового показателя у молодых людей происходит в основном за счет тощей массы тела.
Таблица Корреляционные связи между антропометрическими показателями (n=301) Изучаемые Корреляционный показатель соотношения ИКт - ТМ 0,56;
Р0, ИКт - %Ж 0,22;
Р0, ТМ - %Ж - 0,66;
Р0, Физическая работоспособность и функциональные резервы орга низма оценивались по показателю PWC170 и показателю МПК. Абсо лютные и относительные величины физической работоспособности и МПК представлены в таблице 7.
Таблица Показатели физической работоспособности испытуемых Общие Девушки Юноши Показатели данные (n=73) (n=94) (n=167) PWC170 абс. (Вт) 156,2±10,0 98,6±8,6 204,2±12,0** PWC170 отн. (Вт/кг) 2,46±0,08 1,96±0,1 2,86±0,1** МПК абс. (мл/мин) 2834±102 2242±88 3327±123** МПК отн. (мл/мин/кг) 45,8±0,8 43,0±1,0 48,0±1,1* Примечание: * - P0,001;
** - P0,001 – дано в сравнении с показате лями девушек Нами выявлены наиболее тесные корреляционные связи между тощей массой, показателем пропорциональности, с одной стороны, и показателями работоспособности и максимальным потреблением кис лорода, с другой (табл. 8). Это вполне закономерно, т.к. тощая масса является наиболее активной частью тела, которая обеспечивает выпол нение физической работы и интенсивно потребляет кислород. Отсутст вие корреляции между ИКт и относительным МПК также является ожидаемым результатом наших исследований. Во-первых, у молодых людей массо-ростовой индекс обладает значительной стабильностью.
Подтверждением тому является высокая корреляционная зависимость между массой и длиной тела (r = 0,64;
P0,001). Во-вторых, на форми рование ИКт оказывают влияние как ткани, активно потребляющие кислород (тощая масса), так и пассивные ткани (жироотложения).
Таблица Корреляционные связи между компонентами массы тела, индек сами пропорциональности, показателями работоспособности и МПК (n=143) Показатели ТМ ИКт ТМ/длина %Ж тела PWC170 абсолютная 0,63* 0,50* 0,62* -0,39* PWC170 относительная 0,48* 0,26* 0,49* -0,37* МПК абсолютное 0,63* 0,49* 0,62* -0,40* МПК относительное 0,27* 0,00 0,31* -0,33* Примечание: * - P0, На следующем этапе работы были исследованы реакции испытуе мых на максимальную физическую нагрузку с учетом их морфологиче ской конституции. Перед началом исследования все испытуемые нахо дились в условиях относительного функционального покоя. У испы туемых регистрировали артериальное давление, ЧСС, электропровод ность кожи в межладонных отведениях, рассчитывали систолический объем крови, минутный объем крови, ВИ, АП, ИФАСНС. Проводили анализ вариабельности сердечного ритма с помощью аппаратного ком плекса «Варикард 2.51» и программы ИСКИМ-6. Затем часть испытуе мых в течение 5 минут на велоэргометре выполняла физическую рабо ту с максимальной нагрузкой, которая с учетом индивидуальных осо бенностей составила от 50 до 200 Вт. По завершению физической ра боты повторно проводили регистрацию изучаемых параметров. Ре зультаты исследования представлены в таблицах 9 и 10.
Значительные изменения на высоте физической нагрузки произошли с показателями вариабельности сердечного ритма. Резко уменьшилась суммарная мощность спектра ВСР и мощность отдельных частотных компонентов. Сократилась разница между максимальным и минималь ным кардиоинтервалами. Увеличилось напряжение регуляторных ме ханизмов, произошло усиление влияния центрального контура регуля ции на ритм сердца, наблюдалось увеличение активности симпатиче ского отдела вегетативной нервной системы. Изменение показателя активности регуляторных систем (PARS) при максимальной физиче ской нагрузке свидетельствовало о переходе организма от состояния нормы (удовлетворительная адаптация) к состоянию перенапряжения (неудовлетворительная адаптация) или истощения регуляторных сис тем (срыв адаптации) (рис. 5).
Полученные результаты свидетельствуют о выраженном влиянии соматометрических показателей на физическую работоспособность в условиях максимальной мышечной нагрузки. Показатель активной (тощей) массы тела и, предложенный нами, индекс пропорционально сти (тощая масса/длина тела) имеют диагностическое и прогностиче ское значение для оценки адаптационных возможностей организма в условиях максимальной физической нагрузки.
Изучение состояния регуляторных систем при задержке дыхания проведено на 48 испытуемых в возрасте 19,2 ± 0,7 года. Среди обсле дованных было 16 девушек и 32 юноши. Задержка дыхания производи лась как на вдохе (проба Штанге), так и на выдохе (проба Генча). Нами выявлена прямая корреляционная связь между продолжительностью пробы Штанге и систолическим артериальным давлением (r = 0,36;
P0,01).
Спектральный анализ ВСР у испытуемых при задержке дыхания свидетельствовал об уменьшении доли высокочастотной части спектра, которая связана с активностью парасимпатического отдела вегетатив ной нервной системы. Известно, что через блуждающий нерв реализу ется влияние дыхательной периодики на ритм сердца. Прекращение импульсной активности дыхательного центра при задержке дыхания минимизирует механизм обратной связи автономного контура регуля ции сердечного ритма.
Далее был проведен корреляционный анализ между показателями телосложения и гемодинамики в покое и после физической нагрузки.
Было показано, что в условиях относительного функционального покоя Таблица Гемодинамические показатели и функциональные индексы у студентов до и после максимальной фи зической нагрузки Исходные данные После физической нагрузки Общие Общие дан Показатели Девушки Юноши Девушки Юноши данные ные n=54 n=132 n=16 n= n=186 n= ЧСС (в минуту) 76,6±0,9 77,8±1,5 76,1±1,1 167,1±1,0 155,0±2,4 169,8±0,8** АДс (мм рт.ст.) 118,4±0,9 111,8±1,8 121,1±0,9** 156,4±2,9 120,0±2,2 164±2,7** АДд (мм рт.ст.) 72,6±0,7 71,3±1,5 73,1±0,8 66,3±1,1 63,6±2,7 66,9±1, СО (мл) 66,5±1,0 63,9±2,1 67,5±1,1 92,7±1,8 74,9±3,5 96,7±1,8** МОК (мл) 5105±92 5005±184 5145±105 15573±364 11645±619 16457±346** ВИ (усл.ед.) 1,2±3,5 60,2±0,7 58,8±1,9 60,5±0, -0,8±2,0 -1,6±2, АП (усл.ед.) 2,14±0,02 2,04±0,04 2,18±0,02* 3,70±0,05 3,25±0,1 3,80±0,05** ЭПК (мкА) 71,6±0,7 71,3±1,9 73,1±0,8 76,0±8,4 73,3±9,7 79,2±15, ИФАСНС 64,2±3,6 47,2±3,0 75,0±5,2** 104,9±20,9 92,3±20,5 120,0±40, (усл.ед.) Примечание: * - P0,0;
1 ** - P0,001 – дано в сравнении с показателями девушек - P0,02;
- P0,01;
- P0,001 – дано в сравнении с исходными данными Таблица Показатели ВСР в покое и при максимальной физической на грузке (n= 27) Максимальная Изучаемые физическая на Покой показатели грузка ЧСС (в мин.) 76,8±1,8 163,8±1,0** 32,4±2,3** MxDMn (мс) 252,4±13, SKO (мс) 48,5±2,6 7,4±0,6** 792,2±19,2 364,8±2,8** Mo (мс) 49,2±3,4 36,5±0,7** AMo (%) SI (усл. ед.) 184,2±34,7 21485±5574** TP (мс2) 2350±223 10,9±1,2** HF (мс2) 2,1±0,4* 1141,4±383, LF (мс2) 893,6±211,6 4,0±0,5** VLF (мс2) 355,4±77,9 4,4±0,8** ULF (мс2) 336,0±76,7 0,36±0,11** 45,0±2,4 23,7±4,1** HFP (%) 38,6±1,7 39,0±3, LFP (%) 16,4±1,4 37,3±4,3** VLFP (%) 1,07±0,11 3,17±0,55** LF/HF 0,48±0, VLF/HF 3,72±0,76** IC (усл. ед.) 1,55±0,17 6,9±1,2** PARS (усл. ед.) 3,78±0,27 7,8±0,2** Примечание: * - P0,01, ** - P0,001 - дано в сравнении с исходным состоянием % Физиологическая Функциональное Состояние Срыв адаптации норма напряжение перенапряжения Исходное состояние Максимальная физическая нагрузка Рис. 5. Структура функциональных состояний испытуемых по показателю активности регуляторных систем в условиях покоя и при максимальной физической нагрузке корреляционные связи между изучаемыми показателями отсутствуют или слабо выражены. На высоте физической нагрузки количество дос товерных взаимосвязей возросло, корреляции стали более выраженны ми. При этом наиболее сильная корреляционная взаимосвязь выявлена при сопоставлении гемодинамических показателей и адаптационного потенциала с тощей массой, а также с отношением тощей массы к дли не тела.
Время задержки дыхания и ЖЕЛ отражают адаптационные воз можности организма. Данные показатели коррелируют с длиной тела, что показывает значимость последней в формировании компенсаторно приспособительных реакций.
Для изучения реакции кардио-респираторной системы и определе ния вегетативного статуса при выполнении пробы на гипервентиляцию нами было обследовано 29 физически здоровых лиц в возрасте 19, 0,5 года. Среди обследованных было 17 девушек и 12 юношей. Частота дыхания при гипервентиляции равнялась 49,9±2,8 в минуту, глубина дыхания 1277±94 мл. За время выполнения пробы через легкие прошло 58948±2933 мл воздуха. Нами установлено, что МОД у юношей и де вушек возрастал примерно в одинаковой степени. Однако у юношей это происходило в большей мере за счет ЧД, а у девушек за счет ДО.
Среди функциональных показателей сердечно-сосудистой системы выявлены существенные изменения ЧСС у юношей. После проведения гипервентиляции произошло достоверное снижение адаптационных возможностей организма. У юношей возникло напряжение механизмов адаптации, отмечена тенденция к увеличению влияния симпатического отдела вегетативной нервной системы.
Оценка ритмообразовательной функции сердца и состояния регу ляторных систем организма при гипоксии в условиях гиперкапнии бы ла проведена на 35 испытуемых в возрасте 18,3±0,2 года. Среди обсле дованных было 25 юношей и 10 девушек. Результаты исследования представлены в таблице 11.
В исходном состоянии у 45,7% обследованных (n=16) отмечено преобладание активности парасимпатического отдела, у 54,3% (n=19) симпатического отдела вегетативной нервной системы. Нами выявле но, что у симпатотоников при выполнении дыхательной пробы проис ходят более выраженные изменения тех показателей, которые отража ют активность симпатического отдела вегетативной нервной системы (систолическое артериальное давление, электропроводность кожи, ам плитуда моды, индекс вегетативного равновесия).
Далее мы провели анализ реакции организма на гипоксическое нормокапническое состояние. Исследование проведено на 15 добро вольцах из общего числа обследованных (табл. 12). Выявлено, что ги поксическое-нормокапническое состояние вызывает изменение боль шего количества изучаемых параметров, по сравнению с гипоксиче ским-гиперкапническим.
Таблица Гемодинамические показатели и результаты анализа ВСР при ды хании через оксиспирограф без поглотителя СО2 (n=35) Гипоксическое, Изучаемые по- Исходное гиперкапническое казатели состояние состояние ЧСС (в мин.) 74,8±2,1 74,4±2, АДс (мм рт.ст.) 127,3±2,5 136,0±3,4* АДд (мм рт.ст.) 72,6±2,3 74,9±2, СО (мл) 80,7±3, 78,2±2, МОК (мл) 5835±278 5977± АП (усл. ед.) 2,09±0,02 2,22±0,03** ВИ (усл. ед.) 0,5±3,8 -5,6±6, MxDMn (мс) 357±26 366± Мо (мс) 826±26 848± АМо (%) 15,8±1,1 16,4±1, ИВР (усл. ед.) 56,6±6,6 52,6±6, SI (усл. ед.) 38,0±5,2 36,2±5, 824±23 838± R-R (мс) Примечание: * - P0,05, ** - P0,01 - дано в сравнении с исход ным состоянием (метод прямых разностей) Нами исследовались реакции организма на однократный сеанс ды хания с использованием индивидуального дыхательного тренажера Фролова. Было обследовано 30 человек (17 юношей и 13 девушек).
Возраст испытуемых составил 19,4±0,4 года. Перед сеансом у испы туемых измеряли артериальное давление, частоту сердечных сокраще ний, регистрировали ЭКГ во II стандартном отведении. Далее в тече ние 5 минут выполняли дыхание с использованием тренажера Фролова и после завершения сеанса повторяли все измерения. Результаты ис следования представлены в таблице 13.
В исходном состоянии испытуемые имели разный уровень активности вегетативной нервной системы, который определялся по показателям вегетативного индекса Кердо. Преобладание тонуса парасимпатиче ского отдела выявлено у 60% испытуемых, преобладание тонуса сим патического отдела у 40% обследованных. В ходе работы мы проана лизировали и сопоставили реакции парасимпатотоников и симпатото ников на сеанс дыхания с использованием тренажера Фролова. Осо бенностью реагирования студентов с разной степенью исходной ак тивности вегетативной нервной системы является то, что после сеанса дыхания с использованием тренажера практически полностью исчеза ют различия между гемодинамическими показателями парасимпатото ников и симпатотоников. Устанавливается баланс отделов вегетатив ной нервной системы.
Таблица Гемодинамические показатели и результаты анализа ВСР испытуемых при дыхании через оксиспирограф с поглотителем СО2 (n=15) Гипоксическое Изучаемые Исходное нормокапническое показатели состояние состояние ЧСС (в мин.) 73,7±2, 71,6±2, АДс (мм рт.ст.) 123,7±2,4 124,0±3, АДд (мм рт.ст.) 74,7±1,7* 77,3±1, СО (мл) 70,4±2,4 73,8±3, МОК (мл) 5002±214 5394±244* АП (усл. ед.) 2,16±0,03 2,17±0, ВИ (усл. ед.) -10,5±4,9 -3,4±4,5* MxDMn (мс) 320±30 320± Мо (мс) 870±40 820±30* АМо (%) 21,9±2, 21,5±1, ИВР (усл. ед.) 87,3±18,5 83,1±11, SI (усл. ед.) 56,3±15,0 54,0±8, 860±30 830± R-R (мс) Примечание: * - P0,05- дано в сравнении с исходным состоянием (метод прямых разностей) Таблица Гемодинамические показатели и результаты анализа ВСР испытуемых при дыхании через тренажер Фролова (n=30) Изучаемые Исходное После дыхания через показатели состояние тренажер Фролова ЧСС (в мин.) 75,2±2,0 81,6±1,8*** АДс (мм рт.ст.) 118,7±2,0 125,0±2,4** АДд (мм рт.ст.) 79,2±2,1 80,0±1, СО (мл) 60,6±1,9 62,9±1,5* МОК (мл) 4590±216 5120±163** АП (усл. ед.) 2,30±0,05*** 2,14±0, ВИ (усл. ед.) 0,9±2,8* -8,1±4, MxDMn (мс) 371±23 405± Мо (мс) 885±24 887± АМо (%) 20,7±1,8 21,6±1, ИВР (усл. ед.) 58,8±9,7 54,4± SI (усл. ед.) 35,4±6,4 35,3±5, 885±25 874± R-R (мс) Примечание: * - P0,05, ** - P0,01, *** - P0,001 - дано в сравнении с исходным состоянием (метод прямых разностей) В работе были рассмотрены реакции организма на изгибы позво ночника в правую и левую стороны при горизонтальном положении испытуемых. Исследования выполнены на 40 испытуемых. Среди них 19 юношей и 21 девушка. Средний возраст составил 19,0±1,0 лет. В процессе исследования испытуемых переводили в горизонтальное по ложение и через 10 минут измеряли артериальное давление, частоту сердечных сокращений, электропроводность кожи, регистрировали ЭКГ с помощью аппаратного комплекса «Варикард 2.51».
Далее испытуемые сгибали позвоночник на 30 - 40 сначала в пра вую сторону, а затем в левую. В каждом из этих положений проводили весь комплекс перечисленных выше исследований (табл. 14 и 15).
Таблица Гемодинамические показатели в горизонтальной позиции испытуемых при различных положениях позвоночника (n = 40) Изучаемые Без Отклонение Отклонение показатели отклонения вправо влево ЧСС (в мин.) 76,8±1,8 76,3±1,8 74,9±1,6**^ АДс (мм рт.ст.) 110,6±1,6 107,1±1,6** 107,2±1,7* АДд (мм рт.ст.) 68,8±1,3 68,6±1,5 69,4±1, СО (мл) 67,5±1,6 66,0±1,6 65,1±1, МОК (мл) 5188±175 5037±171 4895±159* АП (усл. ед.) 1,98±0,04 1,92±0,04* 1,94±0,05* ВИ (усл. ед.) 8,6±2,6 8,1±3,0 5,3±3, ЭПК (мкА) 77,7±4,3 74,5±4,7 76,1±5, ИФАСНС (усл. ед.) 66,2±4,3 61,0±4,2*** 60,2±4,0** Примечание: * - P0,05, ** - P0,02, *** - P0,01 - дано в сравнении с положением без отклонения (метод прямых разностей);
^ - P0,01 - дано в сравнении с отклонением вправо В ходе исследования было выявлено, что наиболее выраженные изменения в функциональном состоянии сердечно-сосудистой системы происходят при отклонении туловища влево. Такая избирательность реакции при указанных состояниях может быть обусловлена неравно мерным воздействием позвоночника и структур паравертебральной области на правые и левые преганглионарные нервные волокна симпа тического отдела вегетативной нервной системы.
Мы проанализировали влияние гравитационных сил на ось позво ночного столба, чтобы определить долю участия этого фактора в меха низмах гемодинамических реакций. Исследование было выполнено на 31испытуемом, среди которых были 16 девушек и 15 юношей. Возраст испытуемых составил 19,5±0,4 года. В вертикальном положении с по мощью сконструированного нами устройства испытуемым проводили вытяжение позвоночника за счет собственного веса испытуемых.
Таблица Результаты анализа вариабельности кардиоинтервалов в горизонтальной позиции испытуемых при различных положениях позвоночника (n = 40) Изучаемые Без Отклонение Отклонение показатели отклонения вправо влево ЧСС (в мин.) 76,8±1,8 76,3±1,8 74,9±1,6**^ 240,6±13,1 244,4±10, MxDMn (мс) 252,4±13, SKO (мс) 48,5±2,6 46,5±2,6 47,5±2, 792,2±19,2 799,7±19,8 814,3±18,1***^^ Mo (мс) 49,2±3,4 50,9±3,4 48,5±3, AMo (%) Si (усл. ед.) 184,2±34,7 189,±32,2 180,3±47, TP (мс2) 2350±223 2355±248 2222± 45,0±2,4 42,1±2,5 41,4±2, HFP (%) 38,6±1,7 39,0±1,8 37,7±1, LFP (%) 16,4±1,4 18,9±1,9 20,9±2,0** VLFP (%) 1,07±0,11 1,22±0,14 1,25±0,15* LF/HF 0,48±0,07 0,71±0,16 0,83±0,16*** VLF/HF IC (усл. ед.) 1,55±0,17 1,92±0,26* 2,07±0,29*** PARS (усл. ед.) 3,78±0,27 3,68±0,25 3,23±0,27* Примечание: * - P0,05, ** - P0,02, *** - P0,01 - дано в сравнении с положением без отклонения (метод прямых разностей);
^ - P0,01 - дано в сравнении с отклонением вправо Перед скелетным вытяжением регистрировали артериальное дав ление, замеряли ЭПК, в течение 5 минут с помощью аппаратно программного комплекса «Варикард 2.51» регистрировали ЭКГ. Затем в течение 5 минут осуществляли вытяжение позвоночника с одновре менной регистрацией ЭКГ. Сразу после завершения воздействия на позвоночник повторно измеряли артериальное давление и ЭПК, рас считывали индексы (табл. 16 и 17). В целом группа обследованных отреагировала на воздействие снижением парасимпатических и усиле нием симпатических влияний, увеличением степени централизации управления ритмом сердца.
Одной из задач настоящей работы являлось изучение реактивного состояния сердечно-сосудистой системы и адаптационных возможно стей организма в условиях применения устройства для тракционной коррекции позвоночника. Нами было обследовано 30 человек в возрас те 19,2±0,2 года. У всех испытуемых проводили антропометрические исследования. До начала обследования регистрировали гемодинамиче ские показатели (артериальное давление, частота сердечных сокраще ний), а также записывали 120 комплексов ЭКГ во II стандартном отве дении. Далее в опытных группах осуществляли 10 минутный сеанс с использованием устройства в горизонтальном положении испытуемо го, а затем повторяли все исследования. Представители контрольной группы подвергались обследованию до и после 10 минутного отдыха в горизонтальном положении. Гемодинамические показатели и результа ты анализа вариабельности сердечного ритма представлены в таблице 18.
Таблица Гемодинамические показатели и характеристики ВСР при верти кальном вытяжении позвоночника (n=31) Изучаемые Исходное В процессе вытяжения показатели положение ЧСС (в мин.) 78,2±2,2 83,8±2,2**** АДс(мм рт.ст.) 123,1±2,5 120,0±2, АДд (мм рт.ст.) 83,2±1,8 78,2±1,7*** СО (мл) 58,2±4,7 62,2±1, МОК (мл) 4579±178 5226±190** ЭПК (мкА) 59,2±4,6 49,5±5,1**** 280,0±21,8 249,3± MxDMn (мс) SKO (мс) 56,6±4,9 49,5±4,1* 786,7±23,6 721,1±18,7**** Mo (мс) 45,4±5,7 50,7±4, AMo (%) SI (усл. ед.) 205,0±79,0 233,4±43, TP (мс2) 3110±473 2447± 39,7±3,1 26,7±2,4**** HFP (%) 39,9±2,4 49,7±2,6**** LFP (%) 20,5±2,4 23,6±2, VLFP (%) 1,37±0,2 2,81±0,47**** LF/HF 0,78±0,16 1,45±0,43* VLF/HF IC (усл. ед.) 2,26±0,32 4,27±0,82** PARS (усл. ед.) 4,2±0,3 4,3±0, Примечание: * - P0,05, ** - P0,02, *** - P0,01, **** - P0,001 - дано в сравнении с исходным положением (метод прямых разностей) Таблица Состояние вегетативных показателей и индексов при вертикальном вытяжении позвоночника (n=31) Изучаемые Исходное В процессе показатели положение вытяжения ВИ (усл. ед.) 4,9±3,7** -9,2±4, АП (усл. ед.) 2,29±0,06 2,25±0, ИФАСНС (усл. ед.) 57,2±4,7 50,1±5,9* Примечание: * - P0,05, ** - P0,001 - дано в сравнении с исходным положением (метод прямых разностей) Под воздействием устройства произошло достоверное снижение систолического и диастолического артериального давления, умень шился адаптационный показатель. У испытуемых установился баланс между симпатическим и парасимпатическим отделами вегетативной нервной системы.
Таблица Гемодинамические показатели и характеристики ВСР испытуемых в условиях применения устройства для тракционной коррекции грудного отдела позвоночника Контрольная группа Испытуемые (n=20) (n=10) Изучаемые Исходное После 10 Исходное После воз показатели состояние мин. от- состояние действия дыха ЧСС (в мин.) 64,8±2,2 62,9±2,0 62,7±2, 66,2±2, АДс (мм рт.ст.) 110,0±3,9 109,0±3,5 108,0±1,7 99,3±2,2** АДд (мм рт.ст.) 65,5±2,2 65,5±2,2 70,5±2,2 63,6±2,1** СО (мл) 71,6±1,3 71,1±1,6 64,9±2,0 68,3±1, МОК (мл) 4729±166 4589±135 4037±116 4261± АП (усл. ед.) 1,82±0,09 1,79±0,08 1,80±0,06 1,62±0,06** ВИ (усл. ед.) 0,5±3,2 -1,4±3,0 -13,0±3,2 -2,7±3,9* MxDMn (мс) 340±38 354±23 304±22 320± Мо (мс) 925±31 925±37 966±32 972± АМо (%) 14,0±1,3 13,3±1,0 13,5±0, 12,5±1, ИВР (усл. ед.) 48,7±17,6 40,4±5,1 48,8±5,6 47,4±5, SI (усл. ед.) 29,2±12,8 22,2±2,8 26,1±3,2 25,3±3, Примечание: * - P0,01, ** - P0,001 - дано в сравнении с исходным состоянием (метод прямых разностей) Одной из задач настоящей работы являлось изучение вегетативно го статуса человека в условиях проведения сеанса мануальной терапии, включающего приемы постизометрической релаксации мышц (ПИРМ) и элементы мобилизации позвоночных двигательных сегментов. Ис следования проведены на 50 пациентах Астраханского областного со циально-реабилитационного центра «Русь», которые находились на стационарном лечении с диагнозами: торакалгия, люмбалгия, остео хондроз, деформирующий артроз, сколиоз 2-3 степени. Среди пациен тов были 32 мужчины и 18 женщин. Средний возраст составил 45,3±3, года. У всех испытуемых до и после сеанса мануальной терапии под считывали пульс, измеряли артериальное давление и электропровод ность кожи. На основании полученных данных рассчитывался вегета тивный индекс Кердо (ВИ) и индекс функциональной активности сим патической нервной системы (ИФАСНС). Сеанс мануальной терапии продолжался в среднем 20 минут и включал изометрическое напряже ние мышц передней и задней частей туловища, а также коррекцию двигательных сегментов позвоночника. После сеанса пациенты отме чали снижение напряжения мышц спины, увеличение подвижности позвоночника, уменьшение болевого синдрома.
Как видно из таблицы 19 в ходе мануальных манипуляций про слеживается отчетливая тенденция к устранению напряжения со сто роны сердечно-сосудистой системы. После лечебного воздействия вы явлен сдвиг вегетативного тонуса в сторону равновесия между симпа тическим и парасимпатическим отделами вегетативной нервной систе мы. Нами также установлено достоверное снижение адаптационного потенциала на 0,34 ± 0,08 условных единиц (P0,001).
Таблица Влияние постизометрической релаксации мышц (пирм) на гемодинамические показатели и электропроводность кожи (n=50) Изучаемые показатели До ПИРМ После ПИРМ ЧСС (в мин.) 76,4±2,4 67,3±3,2* АДс (мм рт.ст.) 145,2±0,2 136,4±2,3** АДд (мм рт.ст.) 92,2±1,9 77,5±2,2** ЭПК (мкА) 62,5±2,1 54,2±2,4* ВИ (усл.ед.) -20,7±1,3 -15,0±1,2* ИФАСНС (усл.ед.) 69,3±2,3 49,8±3,1* Примечние: * - P0,02, ** - P0,001 - дано в сравнении с исходным состоянием ЗАКЛЮЧЕНИЕ На современном этапе многообразие природных и социальных адаптогенных факторов предъявляет повышенные требования орга низму человека. Это может приводить к рассогласованию в работе раз личных систем и требовать коррекционных мероприятий. Эффектив ность коррекционной работы возможна лишь на основе полноценной информации о механизмах регуляции физиологических функций. По иск сведений о состоянии вегетативной нервной системы привел нас к разработке индекса функциональной активности симпатической нерв ной системы, который дает возможность оценивать тонус симпатиче ского отдела вегетативной нервной системы с учетом его адренэргиче ских и холинэргических влияний на исполнительные органы.
Для оценки приспособительных возможностей организма к небла гоприятным условиям окружающей среды в настоящее время широко используется адаптационный потенциал. Традиционно считается, что этот показатель отражает функциональное состояние сердечно сосудистой системы. Нами было доказано, что дыхательная система также оказывает влияние на формирование адаптационного потенциа ла.
В физиологических исследованиях часто приходится изучать со стояние адаптационных ресурсов организма в ходе выполнения функ циональных проб (физическая нагрузка, изменение положения тела в пространстве, дыхательные пробы и т.д.). При этом многократные за меры параметров производятся через короткие промежутки времени, и такие показатели как возраст, длина и масса тела практически не ме няются. В данных условиях для анализа динамики адаптационного процесса, по нашему мнению, представляется целесообразным приме нение модифицированной формулы оценки адаптационного потенциа ла без учета антропометрических показателей и возраста. Нами пред ложено использовать следующий вариант формулы:
АП=0,011(ЧСС1–ЧСС2)+0,014(АДс1–АДс2)+0,008(АДд1–АДд2);
где АП –степень изменения параметров адаптационного потенциала;
ЧСС1, АДс1, АДд1 – исходные гемодинамические показатели;
ЧСС2, АДс2, АДд2 - гемодинамические показатели после выполнения функ циональной пробы.
В ходе исследования выявлены особенности реагирования юношей и девушек на гипервентиляцию, которые заключаются в том, что у первых преобладают временные, а у вторых пространственные компо ненты приспособительных реакций. Можно предположить, что харак тер реагирования испытуемых на гипервентиляционную нагрузку во многом зависит от особенностей межполушарных взаимодействий у лиц мужского и женского пола.
Анализ реакций испытуемых в условиях экспериментального мо делирования гипоксических состояний с гиперкапническим и нормо капническим компонентами позволил выявить, что у обследованных при гипоксии с нормокапнией происходят более выраженные измене ния изучаемых показателей.
Наше внимание к тощей массе тела при определении физической работоспособности и адаптации организма к максимальным физиче ским нагрузкам было обусловлено тем, что ее основной состав пред ставлен мышечными тканями. Тощая масса и индекс пропорциональ ности в условиях максимальной физической нагрузки имеют достовер ные корреляционные связи с показателями гемодинамики. В то время как в состоянии покоя корреляционные связи между указанными пара метрами отсутствуют.
Нарушения механизмов регуляции гемодинамики и формирования сердечного ритма при скелетном вытяжении связаны с расстройствами на уровне анализаторных систем организма. Последние возникают на основании рассогласования между информацией от вестибулярных рецепторов, свидетельствующей об ориентации тела в пространстве, и изменением осевой нагрузки на позвоночник. Полученные в ходе на блюдений данные позволяют высказать предположение об определен ной роли «позвоночного» фактора в реализации функциональных со стояний, связанных с изменением положения тела в пространстве.
Таким образом, складывается представление о трех основных морфофункциональных комплексах, которые определяют направлен ность и эффективность процессов адаптации организма к экстремаль ным факторам окружающей среды. Гармония механизмов регуляции и соразмерность взаимодействия сердечно-сосудистой, дыхательной и опорно-двигательной систем является основополагающим резервом, определяющим широту компенсаторно-приспособительных возможно стей человека (рис. 6). Безусловно, устойчивость работы морфофунк циональных систем обеспечивается потребностью организма, как ос новного фактора формирующего функциональную систему, опреде ляющую достижение полезного приспособительного результата. Мно гоуровневая система регуляции физиологических процессов определя ет оптимальную деятельность органов и систем. При этом участие ка ждого уровня в механизмах управления происходит в соответствии с потребностями, возникающими в конкретный момент времени.
Сердечно Дыхательная сосудистая система система Опорно двигательный аппарат Рис. 6. Опорные компоненты адаптационных возможностей человека.
Частота и ритм сердечных сокращений формируются в зависимо сти от функционального состояния опорно-двигательной и кардио респираторной систем, в соответствии с постоянно меняющимися по требностями организма. Высокая синхронная активность разрядов кле ток водителей ритма обусловлена специфическими свойствами кле точных структур и влиянием со стороны симпатического и парасимпа тического отделов вегетативной нервной системы.
При максимальной физической нагрузке отмечается увеличение частоты сердечных сокращений, уменьшение продолжительности наи более часто встречающегося кардиоинтервала, увеличение амплитуды моды, уменьшение дисперсии кардиоинтервалов. В частотном спектре кардиоинтервалограмм преобладают длинноволновые компоненты.
Наблюдается уменьшение доли высокочастотных волн, свидетельст вующих об уменьшении влияния вагуса на формирование сердечного ритма и нарастающем разобщении между сердечно-сосудистой и ды хательной системами организма.
Нами предложена модель нарастающего разобщения ритма сер дечных сокращений и ритма дыхания в процессе увеличения физиче ской нагрузки до максимально допустимых значений. Возникновение срыва адаптации сопровождается увеличением симпатического тонуса и снижением активности парасимпатического отдела вегетативной нервной системы (рис. 7).
Сопряжение Разобщение ритмов сер- ритмов сер дечно- дечно Повышение сосудистой и сосудистой и дыхательной дыхательной активности систем систем СНС СРЫВ АДАПТАЦИИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПОКОЙ МАКСИМАЛЬНАЯ ФИЗИЧЕСКАЯ НАГРУЗКА Снижение активности ПСНС Ускользание сердца из-под влияния блуждающего нерва Рис. 7. Модель разобщения ритма сердечных сокращений и ритма ды хания при максимальной физической нагрузке В организме человека обнаружено множество золотых пропорций морфофункциональных показателей. Выявленные нами физиологиче ские закономерности дают основание считать золотые пропорции по казателей кардио-респираторной системы универсальным инструмен том оценки функционального состояния и адаптационных возможно стей организма, как в покое, так и при выполнении максимальных фи зических нагрузок. Пространственно-временная характеристика дина мики показателей основных физиологических функций соответствует универсальным принципам биосинергетики – науки о самоорганизации живой материи. Исходя из этого, нами сформулировано принципиаль но новое представление о границах колебаний функциональных пока зателей, обозначенных нами как функциональный коридор, который отражает широту и объем адаптационных возможностей организма (рис. 8).
Рис. 8. Адаптационный коридор (n – любое целое число) Золотые пропорции физиологических показателей выступают в роли маркеров переходных состояний в условиях повышенных требо ваний к организму. Выявленный нами феномен золотых пропорций представляет собой новое направление в оценке приспособительных возможностей организма человека.
ВЫВОДЫ 1. В результате проведенного комплексного исследования функций сердечно-сосудистой, дыхательной и опорно-двигательной систем при различных функциональных состояниях сформулирована концепция триединства опорных компонентов функциональной системы адапта ции, которая лежит в основе новых представлений об индивидуальных приспособительных возможностях организма.
2. На фоне минимальной активности опорно-двигательного аппарата выявлены максимальная дисперсия кардиоинтервалов и преобладание высокочастотных дыхательных волн спектра вариабельности сердеч ного ритма, свидетельствующие о сопряженности ритмов кардио респираторной системы и высоких приспособительных возможностях организма. На высоте предельно допустимой физической нагрузки и при задержке дыхания происходит значительное снижение мощности высокочастотного дыхательного компонента спектра, что указывает на рассогласование между ритмами дыхательной и сердечно-сосудистой систем и ведет к срыву адаптации.
3. В условиях функционального покоя и на высоте предельно допус тимой физической нагрузки закономерно проявляются золотые про порции соотношений продолжительности интервалов электрокардио граммы, показателей артериального давления и резервных объемов дыхания. Золотые пропорции кардио-респираторной системы образуют коридор функциональных возможностей организма при нарастающем мышечном напряжении.