Автореферат и диссертация по медицине (14.00.17) на тему:Работоспособность при гипокинезии и двигательных нагрузках

м /

I ,1

/ и

{ г V ^

НИИ нормальной физиологии имени П.К.Анохина РАМН Нижегородская государственная медицинская Академия

На-правах р

БИРЮКОВА Ольга Вениаминовна

РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ПРИ ГИПОКИНЕЗИИ И ДВИГАТЕЛЬНЫХ НАГРУЗКАХ

14.00.17 - нормальная физиология 14.00.02 - анатомия человека

Диссертация на соискание

ученой степени доктора биологических наук

Научные консультанты

д.б.н., профессор Умрюхин Е. А.

д.м.н., профессор Кочетков А.Г.

Нижний Новгород, 1998.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ В ТЕКСТЕ ......... 5-7

ВВЕДЕНИЕ ........................................ 8-11

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ОРГАНИЗМА

ПРИ ГИПОКИНЕЗИИ И ДВИГАТЕЛЬНЫХ НАГРУЗКАХ ... 12-32

1.1. Работоспособность, структурно - функциональный резерв и лимитирующие структуры ........... 12-25

1.2. Работоспособность, индивидуальные особенности и типы реакций ............................... 25-28

1.3. Функциональные проявления состояния сердечнососудистой и дыхательной систем при при двигательных нагрузках и их ограничении........ 28-32

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА МАТЕРИАЛА И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.

ОСОБЕННОСТИ МЕТОДИЧЕСКОГО ПОДХОДА........... 33-39

ГЛАВА 3. ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ И ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ В СУТОЧНЫХ

И СЕЗОННЫХ ЦИКЛАХ............................40 - 59

3.1. Особенности получения стабильной ЭКГ у собак.. 40-52

3.1.1.Средние значения ЭКГ у собак, мода, медиана, границы колебания параметров ЭКГ в норме.... 42-45

3.1.2.Устойчивость ЭКГ собаки в течение рабочего

дня.......................................... 45-49

3.1.3.Устойчивость ЭКГ собаки в течение сезонов

года......................................... 49-52

3.2. Показатели вентиляции и газообмена у интактных собак.......................................... 52-56

3.2.1. Средние значения параметров дыхательной системы в группе животных................ 52-54

3.2.2. Динамика показателй спирограммы у собак

в дневное время........................... 54-55

3.2.3. Изменчивость показателей вентиляции и газообмена в зависимости от времени года.... 55-56

3.3. Показатели фазового анализа систолы левого желудочка сердца собак в норме............... 56-57

3.4. Показатели центральной и периферической гемодинамики у собак по данным продольной реовазограммы задней конечности и интегральной реограммы тела...... 57-59

ГЛАВА 4. РАБОТОСПОСОБНОСТЬ И ДИНАМИКА СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ И ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМ ПРИ ГИПОКИНЕЗИИ РАЗЛИЧНОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ...................... 60-117

4.1. Особенности показателей электрокардиограммы у собак при гипокинезии различной длительности.. 64-78

4.2. Индивидуальные особенности и типы реакции сердечно-сосудистой системы при длительной ГК.. 78-93

4.3. Состояние вентиляции и газообмена у собак

при ГК......................................... 93-100

4.4. Индивидуальные особенности и типы реакции дыхательной системы при длительной ГК......... 100-105

4.5. Работоспособность и особенности реакции сердечно-сосудистой и дыхательной систем

организма на этапах адаптации к гипокинезии... 105-110 4.6. Состояние сердца, легких и скелетной мышцы у

собак при гипокинезии........................ 110-117

ГЛАВА 5. РАБОТОСПОСОБНОСТЬ И СОСТОЯНИЕ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ И ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ПРИ ПРЕДЕЛЬНЫХ ОДНОКРАТНЫХ НАГРУЗКАХ....................... 117-145

5.1. Уровень работоспособности и функциональные проявления при нагрузках " до отказа "...... 117-127

5.2. Электрокардиограмма и состояние структур сердца у собак при предельных

нагрузках ................................... 128-130

5.3. Внешнее дыхание и газообмен при предельных нагрузках ................................. 130-131

5.4. Лимитирующие компоненты, стадийность

приспособительных реакций и критерии оценки работоспособности при предельных нагрузках.... 131-142 5.5. Типы реакции сердечно-сосудистой и дыхательной

системы и работоспособность организма........ 143-145

ГЛАВА 6. РАБОТОСПОСОБНОСТЬ И ОСОБЕННОСТИ ПРИСПОСОБИТЕЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ И ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ПРИ МНОГОКРАТНЫХ МЫШЕЧНЫХ НАГРУЗКАХ..........146 - 180

6.1. Динамика параметров кардиореспираторной системы

при многократных нагрузках................. 150-157

6.2. Показатели состояния периферической и центральной гемодинамики у собак при многократных

тренировках....................................................................157-163

6.3. Динамика показателей вентиляции и газообмена у собак при тренировке до второго пика работоспособности........................................................163-169

6.4. Типы реакции и работоспособность у собак при многократных, индивидуально дозированных

нагрузках ....................................................................169-175

ГЛАВА 7. ОЦЕНКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ И СОСТОЯНИЕ СЕРДЕЧНОСОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ У ЧЕЛОВЕКА НА РАЗЛИЧНЫХ ЭТАПАХ АДАПТАЦИИ К ДВИГАТЕЛЬНЫМ НАГРУЗКАМ... 176 - 197

7.1. Особенности периода врабатывания и индивидуальная диагностика мощности тренирующей нагрузки у больных церебральным атеросклерозом с начальными проявлениями недостаточности кровоснабжения

мозга......................................... 176-181

7.2. Особенности периода врабатывания и индивидуальная диагностика мощности тренирующей нагрузки у больных с начальными проявлениями недостаточности

кровоснабжения мозга и дисциркуляторной энцефалопатией 1 ст........................... 181-186

7.3. Типы реакции сердца, их связь с уровнем молочной кислоты в периоде врабатывания у

спортсменов-лыжников......................... 186-188

7.4. Особенности реакции сердечно-сосудистой системы

у человека при нагрузках до отказа........... 188-192

7.5. Физическая работоспособность студентов ВУЗа и

пути ее повышения............................. 193-197

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...................................... 198 - 219

ВЫВ О Д Ы.................................... 219 - 222

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ....................... 222 - 223

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ................ 224 - 260

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ В ТЕКСТЕ ЭКГ - электрокардиограмма Р-0. - предсердно - желудочковая проводимость (ЖЗ - внутрижелудочковая проводимость ШйЗТ - длительность электрической систолы 1Ж - расстояние между зубцами К ЭКГ ЧСС - частота сердечных сокращений ЧССмах в к. - максимальное значение частоты сердечных

сокращений в конце нагрузки; ЧССмах вн. - то же в начале нагрузки; ЭОС - электрическая ось сердца СП% - систолический показатель, в процентах СПд, % - должный систолический показатель, в процентах СП исх- значение систолического показателя до нагрузки СП п/н - значение систолического показателя после нагрузки ИУ2 исх, ША исх, ИУ6 исх, ТУ1 исх, ТУ2 исх - амплитуда зубцов ЭКГ в грудных отведениях до нагрузки (исходная); ЙУ1 п/н, ИУ4 п/н, ТУ2 п/н, ТУЗ п/н, ТУ4 п/н - амплитуда

зубцов ЭКГ после нагрузки; ПКГ - поликардиография СГ- сфигмограмма ФКГ- фонокардиограмма АС - асинхронное сокращение 1С - изометрическое сокращение Т - период напряжения Е - период изгнания Бо - общая систола Бе - электрическая систола Д - диастола

Р - протодиастолический интервал

МК - механический коэффициент

ВСП - внутрисистолический показатель

ИНМ - индекс напряжения миокарда

ВИМО - время изгнания минутного объема крови

ЭХОкг - эхокардиограмма

ММлж - масса миокарда левого желудочка

РВГ - реовазограмма

РЭГ - реоэнцефалограмма

ТТРГ - тетраполярная реография тела

А - амплитуда основной реографической волны

РИ - реографический индекс

Апс - поздняя систолическая волна

ДКИ - дикротический индекс

ДСИ - диастолический индекс

АЧП - амплитудно-частотный показатель

ИПФ - индекс периферического сопротивления

СИ - систолический индекс

МОК - минутный объем крови

t - время бега

Иобщ. - общее сопротивление тела ЧД - частота дыхания

ЧДмах - максимальное значение частоты дыхания в процессе

нагрузки ДО - дыхательный объем МОД - минутный объем дыхания П02 - потребление кислорода ВЭ - вентиляционный эквивалент КИ02 - коэффициент использования кислорода КП - кислородный пульс ЛДГ - лактатдегидрогеназа СДГ- сукцинатдегидрогеназа НАД.Н-дг - никотинамиддинуклеотиддегидрогеназу АТФ - аденозинтрифосфат v ядра - обьем ядра Дкмц - диаметр кардиомиоцита СИн - сердечный индекс

ПДПЖ- показатель дилатации правого желудочка сердца КДЛЖ- коэффициент дилатации левого желудочка сердца La- содержание молочной кислоты (лактата) в ткани миокарда отн. вес нп/щж - относительный вес надпочечника к

щитовидной железе НПНКМ - начальные проявления недостаточности кровоснабжения мозга

ДЭ1ст. - дисциркуляторная энцефалопатия 1 ст. ДП - двойное произведение АД - артериальное давление

САД - систолическое АД ИРС - индекс работы сердца СО - систолический объем сердца

ВВЕДЕНИЕ

Изучение работоспособности при гипокинезии и двигательных нагрузках имеет большое теоретическое и практическое значение в связи с их высокой значимостью для здоровья человека. Физическая работоспособность является одним из ключевых параметров оценки состояния организма, важным для здоровых людей (Т.Н. Воеводина и др., 1975; Н.А.Фомин, Ю.Н.Вавилов, 1991): в определении профессиональной пригодности для работы в экстремальных условиях (В.М. Кондраков, В. И. Коледенок, Л.И.Арсеньева, 1983), для оценки развития детей и подростков (Б.Е. Карасик и др., 1982; Г. С. Козупица, С.М. Бабкин, В. А. Кельцев, 1992), в клинике при оценке функционального резерва органов и систем (В.В. Аникин, 1981; Г.И. Сидоренко, В.М. Альхомович, А.И. Павлова, 1984; Б. П. Преварский, Г. А. Буткевич, 1985; Н.Г. Варламова, В. Г. Евдокимов, 1993 и др.).

Кардиореспираторная система является наиболее уязвимым звеном при адаптации организма к мышечной деятельности и гипокинезии и, в целом, определяет работоспособность организма. Работами профессора А.П. Сорокина и его учеников (Г.В. Стельни-ков, 1974; А. Н. Вазин, 1974; О.В. Бирюкова, 1975; А. Г. Кочетков, 1981 и др.) была показана стадийность развития адаптационной реакции при однократных и периодичность при систематических нагрузках, которая индивидуально обусловлена и дает возможность определения оптимальной величины нагрузки (А.П.Сорокин, Г.В.Стельников, А.Н.Вазин, 1977).

Несмотря на значительные успехи в этой области, остаются нерешенными вопросы, связанные с особенностями динамики работоспособности при гипокинезии и двигательных нагрузках, оценка работоспособности на различных этапах приспособительных реакций, ранняя диагностика состояний перенапряжения и перегрузки, определение индивидуально безопасной дозы фактора при ее однократном и систематическом применении.

Целью исследования является изучение динамики физиологических функций, а также оценка и изучение динамики работоспособности организма, разработка морфофункциональных критериев диагностики состояний сердечно-сосудистой и дыхательной системы при гипокинезии различной длительности, однократной и систематической мышечной деятельности.

Задачи исследования:

1. Выявление закономерностей динамики работоспособности при повышенной и пониженной двигательной активности, определение взаимосвязи работоспособности и структурно-функциональных особенностей сердечно-сосудистой и дыхательной системы.

2. Изучение динамики показателей кардиореспираторной системы при повышенной и пониженной двигательной активности, выявление морфо-функциональных критериев недостаточной, оптимальной и избыточной величины нагрузки.

3. Выделение типов приспособительных реакций при гипокинезии и физической нагрузке и их связь с уровнем работоспособности.

4. Определение условий получения стабильных параметров и определение средних значений и границ колебания параметров сердечно-сосудистой и дыхательной системы у интактных собак в норме, их изменчивость в течение рабочего дня и в сезонах года.

Научная новизна

Индивидуальный подход к комплексному изучению работоспособности с учетом функциональных и структурных признаков состояния сердечно-сосудистой и дыхательной систем позволил выявить закономерности динамики работоспособности при гипокинезии, длительностью до 6 месяцев и двигательной нагрузке при ее однократном и систематическом применении. Выявлена этапность, фазность приспособительных реакций, дано описание морфофункциональных критериев выделенных состояний. Показана ведущая роль работоспособности в оценке состояния организма.

Выделены типы реакций кардиореспираторной системы. Показано, что при многократных нагрузках типы реакции связаны с работоспособностью и проявляются в наличии хорошо и плохо тренируемых животных. Типы реакций животных при предельной нагрузке в значительной степени определяются реакцией кардиореспираторной системы, которая, в свою очередь, связана с типом организации эндокринной системы. Типы реакции при гипокинезии проявляются в сроках наступления периодов повышения и стабилизации параметров.

Получены новые данные о норме и условиях получения стабильных параметров сердечно-сосудистой и дыхательной системы у собак течение рабочего дня, суточных и сезонных наблюдениях.

Научно-практическая значимость работы Оценка уровня работоспособности и выявление морфофункцио-нальных критериев состояний в норме, при перенапряжениях и перегрузках позволило разработать принципиально новые технические решения по способам диагностики работоспособности и уровня структурно-функционального резерва организма. Так, фаза вхождения в нагрузку имеет ведущее значение в диагностике мощности тренирующей нагрузки у здоровых и лиц с патологией сердечно-сосудистой системы ("Способ лечения ишемической болезни сердца", а.с. N733642; "Способ определения мощности лечебно-реабилитационной нагрузки", а.с.N1246988; "Способ определения мощности лечебно-реабилитационной нагрузки больным гипертонической болезнью с начальными формами недостаточности кровоснабжения головного мозга", а.с.Ы 1648350; "Способ определения индивидуальной мощности лечебно-реабилитационной нагрузки у больных с начальными проявлениями сосудистого поражения мозга", а. с.Ы 1673045).

Фаза адаптированности к действию фактора позволяет определить уровень работоспособности ("Способ определения момента наступления полной адаптированности организма к физической нагрузке", а.с. N665888; "Способ определения уровня работоспособности спортсмена", а.с^ 1266529; "Способ определения величины тренирующей нагрузки у здоровых людей, патент РФ N2038042).

Знание особенностей динамики работоспособности и поведение систем при гипокинезии и двигательных нагрузках позволило разработать принципиально новые способы тренировки человека ("Способ адаптации спортсменов циклических видов спорта к физическим нагрузкам", а.с. N1755428) и новые способы диагностики состояния отдельных тканей организма ("Способ определения атрофии мышечной ткани", а.с. N1297794).

Комплексный подход к решению поставленных задач позволил разработать новые способы определения функционального состояния организма ("Способ определения функционального состояния спортсменов", а.с.И 1533657; "Способ определения предельной мощности физической нагрузки при тренировке на выносливость", а. с^ 1747023) и новые способы проведения отбора спортсменов для занятия отдельными видами спорта ("Способ отбора спортсменов для занятия видами спорта с преобладающим развитием выносливости",

- и -

а.с.И 1581271; "Способ отбора спортсменов для занятия видами спорта с преобладающим развитием выносливости, п.р. от 24.02.92, а.с.И МКИ А 61 в 5/00 (ДСП).

По теме исследования опубликовано 86 статей, получено 14 авторских свидетельств на изобретения, опубликовано 2 методических пособия.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Индивидуальный подход к комплексному изучению работоспособности с учетом функциональных и структурных признаков состояния сердечно-сосудистой и дыхательной системы позволяет выявить этапность приспособительных реакций при гипокинезии, однократной и многократной мышечной деятельности.

2. Сравнительная оценка общей работоспособности и структурно - функционального резерва организма при повышенной и пониженной двигательной нагрузке позволяет выявить типы реакций кардиореспираторной системы, которые при однократной и многократной мышечной деятельности в значительной степени определяются типом организации эндокринной системы.

3. Работоспособность, определяемая по длительности удержания оптимального состояния параметров кардиореспираторной системы, зависит от структурно- функционального резерва как сердечно-сосудистой, так и дыхательной системы. Важное значение для повторного роста работоспособности принадлежит нагрузкам до окончания периода врабатывания, которые являются эффективным средством профилактики перегрузок и повышения работоспособности.

4. Использование полученных данных о закономерностях динамики функций кардиореспираторной системы у здоровых и больных индивидов позволяет существенно повысить уровень работоспособности и функциональный резерв кардиореспираторной системы без явлений перенапряжения и перегрузки за счет определения индивидуально оптимальной мощности и величины тренирующей нагрузки, а также распределения нагрузок в цикле тренировок.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ОРГАНИЗМА ПРИ ГИПОКИНЕЗИИ И ДВИГАТЕЛЬНЫХ НАГРУЗКАХ 1.1. Работоспособность, структурно - функциональный

резерв и лимитирующие структуры Приспособительные реакции организма, в том числе, при �