Автореферат и диссертация по медицине (14.00.20) на тему:Тренировка физическими нагрузками как фактор повышения общей устойчивости организма человека к токсическому действию диоксида углерода

ГРИШКУН Николай Николаевич

ТРЕНИРОВКА ФИЗИЧЕСКИМИ НАГРУЗКАМИ КАК ФАКТОР ПОВЫШЕНИЯ ОБЩЕЙ УСТОЙЧИВОСТИ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА К ТОКСИЧЕСКОМУ ДЕЙСТВИЮ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА

14.00.20 - токсикология

14.00.32 - авиационная, космическая и морская медицина

АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Санкт-Петербург 2004

ГРИШКУН Николай Николаевич

ТРЕНИРОВКА ФИЗИЧЕСКИМИ НАГРУЗКАМИ КАК ФАКТОР ПОВЫШЕНИЯ ОБЩЕЙ УСТОЙЧИВОСТИ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА К ТОКСИЧЕСКОМУ ДЕЙСТВИЮ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА

14.00.20 - токсикология

14.00.32 - авиационная, космическая и морская медицина

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Санкт-Петербург 2004

Работа выполнена в 1 Центральном научно-исследовательском институте МО РФ

Научные руководители: доктор медицинских наук, профессор

ПЕТРОВ Александр Николаевич

доктор медицинских наук, профессор КАСАТКИН Валерий Иванович

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук

МУКОВСКИЙ Леонид Анатольевич

доктор медицинских наук, профессор ПЛАХОВ Николай Николаевич

Ведущее учреждение: Научно-исследовательский институт промышленной и морской медицины Министерства здравоохранения РФ

Защита состоится «_

_»_2004 г. в_часов

на заседании диссертационного совета Д.208.030.01 при Институте токсикологии Министерства здравоохранения РФ 192019, Санкт-Петербург, ул. Бехтерева, 1).

Автореферат разослан «_

2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

»

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Двигательная активность является важнейшим элементом здорового образа жизни людей. Между тем жизнь современного человека имеет гиподи-намическую направленность (Калинкин В.П., Матов В.В., 1990; Агеевец В.У., 2001). Неблагоприятными последствиями этого являются: снижение энергозатрат, приводящее к уменьшению силы мышц и их работоспособности; понижение функции мышечных волокон и, как следствие, уменьшение мышечной массы; уменьшение нагрузки на сердечно-сосудистую систему, обуславливающее уменьшение массы миокарда, снижение тонуса сосудов и ее детренированность; изменение нагрузки на костный аппарат, сопровождающееся нарушением белково-фосфорно-кальциевого обмена в костях, изменением их структуры и прочности; снижение тонуса сосудов центральной нервной системы и нарушение функций высшей нервной деятельности; изменение водно-электролитного и кислотно-основного баланса; снижение неспецифической (естественной) резистентности организма и иммунитета на фоне развития синдрома хронической усталости (Апанасенко Г.М., 1992; Зверев В.Ф., 1971; Halperi M.C., Goldstein M.B., 1994).

Ведущими факторами, определяющими организационно-методические основы физического воспитания, являются: мотивация к занятиям; интересы к тому или иному виду мышечной тренировки; уровень физического развития, двигательной и функциональной подготовленности (Муравов И.В., 1990). Эффект занятий физическими упражнениями находится также в прямой зависимости от интенсивности нагрузки, возрастных особенностей занимающихся и специфичности используемых спортивных снарядов (тренажеров).

Стандартные (или стереотипные) циклические движения активизируют основные вегетативные системы жизнеобеспечения - дыхание и кровоснабжение, усиливают активность нейро-эндокринной регулирующей системы, а также многие ферментативные процессы и обмен веществ в целом (Панферо-

ва Н.Е., 1977; Виру А.А., 1972; Баринов В.А., Софронов Г.А., Чумаков В.В., Иванова В.А., 1996). По мнению И.А. Сапова и Г.Л. Апанасенко (1972), физические тренировки плавсостава повышают адаптационные возможности организма. Установлено, что физические упражнения, проводимые перед вахтой и в свободное время от вахт и работ, способствуют увеличению количества импульсов, поступающих в ЦНС от проприорецепторов, что обеспечивает противодействие сенсорной депривации и монотонии; устранению лимфостаза; восстановлению координации двигательных и вегетативных функций; эффективному кровоснабжению головного мозга. Выявлено тесная связь между физической подготовленностью специалистов операторского профиля и уровнем проявления у них некоторых психических функций (восприятие, внимание).

Однако, интенсивные физические нагрузки (в первую очередь выполняемые с отягощением) могут вызывать крайне неблагоприятные сдвиги в* организме, вплоть до гипоксемических изменений в миокарде (Мозжухин А.С., 1980). Именно поэтому физические тренировки должны проводиться по индивидуальной программе, регламентирующей выбор соответствующей величины нагрузки с учетом условий окружающей среды (Медведев В.Н., 1982; Меерсон Ф 3 , 1986).

В токсико-гигиеническом отношении особый интерес (с точки зрения-задач настоящего исследования) представляет химических состав воздуха герметично замкнутых корабельных помещений. Так, в искусственно создаваемой и поддерживаемой воздушной среде отсеков и помещений подводных лодок идентифицировано свыше 1000 различных химических соединений, которые обычно отсутствуют в чистом атмосферном воздухе (Софронов Г. А., Баринов В.А., Александров М.В., 1998). Основным источником изменения! химического состава воздуха в них (исключая, разумеется, случаи аварийных ситуаций в результате неисправности материальной части) является человек (Ломов О.П., 1989).

Установлено, что воздушная среда невентилируемых помещений ухудшается пропорционально количеству людей и времени их пребывания (Седов А.В., 1974). Потребление О2 одним человеком в состоянии покоя в час составляет 20-30 л, а выделение СО2 - 18-25 л. В выдыхаемом воздухе содержится СО2 в 100 раз больше, чем в чистом атмосферном воздухе. Кроме СО2 в выдыхаемом воздухе содержится оксид углерода (до 25 мг/м3), ацетон (от следов до 100 мг/м3), (органические кислоты, углеводороды, этанол, ацеталь-дегид, аммиак и аминосоединения и др.) (Тиунов Л.А., Кустов В.В., 1980). Всего в метаболических выделениях человека выявлено более 700 различных химических веществ; до 250 из них идентифицировано в составе выдыхаемого воздуха (Софронов Г.А., Баринов В.А., Александров М.В., 1998).

Интенсивность выделения из организма большинства газообразных продуктов в результате процессов основного обмена веществ, детоксикации и метаболизма возрастает при мышечной деятельности (Голубев А. А., Люблина Е.И., Толоконцев НА, Филов ВА, 1973). Важно отметить, что при существенном накоплении СО2 в атмосфере герметично замкнутых корабельных помещений при неудовлетворительной, работе различных технических средств регенерации и очистки воздуха его токсическое действие будет перекрывать влияние других антропотоксинов (Агаджанян Н.А., 1972).

Для предупреждения развития неблагоприятных субъективных ощущений и объективных сдвигов в организме содержание СО2 в воздухе гермо-объектов при многомесячном их функционировании должно поддерживаться в среднем на уровне 0.25±0.05% (Алтухов В.Г., Гребеник М.А., Шаповалов АА, 1985). По данным Э.К.Сулимо-Самуйло (1972), увеличение содержания СО2 до концентрации 0.3% становиться для человека уже «тягостным», а при концентрации 0.5% - у него появляется тошнота. При воздействии на организм СО2 в концентрации 0.7-1.0% были зарегистрированы циклические изменения в кислотно-основном балансе.

Устойчивость человека к токсическому действию СО2 снижается при неадекватном увеличении • мощности физической нагрузки (Голиков С.Н.,

Саноцкий И.В., Тиунов Л.А., 1986). Именно поэтому занятия физическими, упражнениями в гиперкапнической среде предъявляют высокие требования к дозированию ее величины (Челпанов Э.Ф., 1970).

Обобщающие исследования с целью разработки рациональной организации физической тренировки специалистов-операторов с учетом особенностей воздушной среды герметично замкнутых корабельных помещений практически отсутствуют. В этой связи очевидна актуальность проблемы детре-нированности плавсостава и ее профилактики. Постановка этой проблемы затрагивает и такие важные аспекты физической рекреации и восстановительной медицины как разработка методики занятий стандартными циклическими упражнениями, регламентация физической нагрузки, исходя из принципа оптимальности (нагрузка, которая выполняется в пределах физиологических механизмов адаптации), обоснование критериев эффективности мышечной деятельности в гиперкапнической среде (Солодков А.С., Сологуб Е.Б., 2001). Вместе с тем не решены задачи по экспресс-оценке функциональной подготовленности операторов к физической нагрузке и мобилизации у них восстановительных процессов, которые должны обеспечиваться уже на берегу системой медицинской реабилитации (Власов В.А., 1999; Иванов В.Н., Голов Ю.С., Белинский А.В., 1999).

Эти соображения во многом предопределили выбор темы диссертационного исследования.

Цель исследования. Разработать по результатам оценки длительного сочетанного воздействия на человека СО2 и физической нагрузки рекомендации к проведению физической тренировки плавсостава в гиперкапниче-ской среде и на этапе медицинской реабилитации.

Задачи исследования:

изучить влияние стандартных циклических движений субмаксимальной мощности на организм человека при явлениях кратковременной и хронической гиперкапнии;

разработать процедуру регламентации физической нагрузки у специалистов-операторов в гиперкапнической среде;.

оценить функциональное состояние человека-оператора при длительном сочетанном воздействии повышенных концентраций СО2 в во вдыхаемом воздухе (в границах 0.3,0.5 и 0.8 %) и физической нагрузки;

разработать логико-информационную модель предметной области «режимы оздоровительной физической тренировки», алгоритмы и прикладные программы, обеспечивающие экспресс-оценку функциональной и физической подготовленности, а также выдачу рекомендаций к определению объема физической нагрузки у плавсостава при проведении реабилитационных мероприятий.

Научная новизна исследования.

Впервые выявлена последовательность включения и интенсивность компенсаторно-приспособительных реакций у специалистов-операторов. в результате их мышечной деятельности при длительном пребывании в условиях воздушной среды с повышенным содержанием СО2 (в границах 0.3, 0.5 и 0.8%). Установлено, что показатели функционального состояния организма при сочетанном воздействии относительно небольших (ограничиваемых величиной 0.3-0.5%) концентраций СО2 во вдыхаемом.воздухе и цикличных физических упражнений не выходят за рамки физиологических колебаний; работоспособность специалистов-операторов стабильна и даже повышается. Систематические тренировки физической нагрузкой при воздействии на организм СО2 в концентрации 0.8% повышают функциональную активность эритроцитов и, соответственно, гемоглобиновой буферной системы, уровень белкового обмена. Наряду с этим происходит сдвиг кислотно-основного баланса крови в сторону алкалоза, что является в целом адекватной компенсаторно-приспособительной реакцией. Однако, уже после 80-х суток занятий физическими упражнениями наступает напряжение дыхательной функции организма, обеспечивающей перенос О2 к тканям и СО2 от них, и усиление анаэробного пути энергообразования.

Практическая значимость исследования.

Предложена программа физической тренировки специалистов-операторов в гиперкапнической среде с использованием спортивных снарядов, ориентированная на развитие общей выносливости, ловкости, быстроты в действиях, координации в движениях и поддержание работоспособности.

Для оценки функциональных изменений у специалистов-операторов при физической нагрузке разработана методика динамического контроля (мониторинга) дыхательной функции организма и обоснованы критерии ее оценки.

Разработана автоматизированная, система «Режимы оздоровительной» физической тренировки» (АС «РОФТ»), предназначенная для экспресс-оценки функциональной и физической подготовленности (по широкому спектру методик) а также формирования в режиме реального времени рекомендаций • к определению объема физической нагрузки у плавсостава (в качестве средства реабилитационного воздействия).

Основные положения, выносимые на защиту-

1. Концентрация СО2 в воздушной среде герметично замкнутых корабельных помещений, при которой систематические физические тренировки* специалистов-операторов приводят к максимально возможному оздоровительному эффекту, составляет 0.3-0.5%. В то же время при 0.8% концентрации СО2 во вдыхаемом воздухе у занимающихся могут возникать функциональные сдвиги, свидетельствующие о напряжении механизмов адаптации организма. В связи с этим интенсивность физических нагрузок у них должна уменьшаться (на 10%) и соответствовать ЧСС 120-130 уд./мин.

2. АС «РОФТ» является эффективным инструментом для экспресс оценки вегетативных функций, физического развития, нервно-психической устойчивости и физических качеств, а также формирования (в режиме реального времени) рекомендаций к определению объема физической нагрузки у плавсостава при проведении реабилитационных мероприятий.

Реализация работы-

Материалы диссертации использованы при разработке:

наставления по физической подготовке и спорту в Вооруженных Силах РФ (статьи: 340, 341, 343, 345, 349-352, 356 и 357), введенного в действие приказом Министра Обороны РФ №631 от 31.12.2002 г;

методических рекомендаций «Выбор режима оздоровительной физической тренировки военнослужащих ВМФ» (утверждены начальником 2 Управления ГВМУ МО РФ 02.08.2002 г).

Апробация работы.

Основные результаты диссертации докладывались:

на заседании координационного научно-технического совета по автоматизации медицинского обеспечения ВМФ (Москва, 1995 г.);

на научной конференции «Актуальные вопросы клинической и военно-морской медицины» (Москва, 2003 г.);

на научно-практической конференции, посвященной 50-летию центрального санатория ВМФ «Дивноморское» (Геленджик, 2004 г.).

Связь с НИР.

Материалы настоящего исследования были получены автором при выполнении по заказу Медицинской службы ВМФ НИР «Паяльник» и «Арда-тов».

Публикации.

Результаты диссертации отражены в 5 научных трудах.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа изложена на 195 листах машинописного текста, содержит 59 таблиц и состоит из введения, обзора литературы и 4-х глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка использованных источников (345 наименований).

2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ И ЕЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

2.1. Общий замысел (концепция), объем и методики исследования.

При решении задач исследования (в части, касающейся адаптации к мышечной деятельности в гиперкапнической среде) проведены стендовые испытания, которые своей целью имели воспроизвести близкое к реальным л условиям длительное сочетанное воздействие на человека-оператора повышенной концентрации СО2 во вдыхаемом воздухе и физической нагрузки. В них приняло участие 15 здоровых мужчин в возрасте 26-32 лет, основной профиль деятельности которых - операторский (Сапов И.А., 1972).

Стендовые испытания проводились в течение 3-х месяцев. Во время' первого месяца (1 этап испытаний) физические упражнения выполнялись испытуемыми при дыхании воздухом, содержащим 0.3±0.2% СО2, во время второго месяца (2 этап испытаний) - 0.5±0.1% СО2, а во время третьего месяца (3 этап испытаний), содержание СО2 во вдыхаемом воздухе составляло 0.8±0.2%.

Для проведения этих испытаний задействован комплекс специальной аппаратуры, что позволило одновременно регистрировать у человека-оператора эргометрическую нагрузку (в Вт или кГм/мин), которая обеспечивалась работой на велоэргометре, а также показатели функционального состояния организма.

Для дыхания испытуемых газовой смесью с постоянной концентрацией СО2 во вдыхаемом воздухе (в границах 0.3, 0.5 и 0.8%) была смонтирована установка, которая включала в себя: замкнутую систему, состоящую из емкостей для газовой смеси; трехходовых кранов для подключения одной из емкостей к дыхательной маске; специальной дыхательной маски с отдельным клапаном вдоха и выдоха и отведением с целью забора выдыхаемого воздуха для газоанализа. На базе стенда выполнено 2014 человеко-исследований.

Для оценки структуры заболеваемости плавсостава, потребовавшей санаторно-курортного лечения, особенностей его физического развития, показателей качеств двигательной деятельности и функциональной подготовлен-

ности проанализировано 320 историй болезни. С целью апробации АС «РОФТ» обследовано 75 офицеров подводных лодок, находившихся на медицинской реабилитации в военном санатории. Для разработки ее базы данных обследовано 1036 здоровых мужчин - жителей Санкт-Петербурга (в возрасте от 18 до 55 лет).

С целью обоснования программы тренировки физическими нагрузками специалистов-операторов в условиях воздушной среды с концентрацией СО2 в границах 0.3-0.8% проведено пилотное исследование, содержание которого (по определению) заключалось в апробации предварительно отобранных клинико-физиологических методик обследования испытуемых и в получении исходных данных для составления «наброска» плана обработки и анализа информации. При его выполнении эргометрическая нагрузка (200 Вт продолжительностью 4 мин) обеспечивалась работой на велоэргометре.

Расчет показателя МПК (максимальное потребление кислорода) осуществлялся после вычисления Р'МСпо по формуле:

МПК = 1.7 хР^^^ 1240,

где Р^Спо - физическая работоспосмобность в кГм/мин (Карпман В.Л., Белоцерковский З.В., Любина В.Г., 1969; 1988).

Определение динамики физической работоспособности у испытуемых производилось с помощью ступенеповышающей нагрузки (3-минутный бег на тредбане со скоростью 2.5 м/с; через каждую минуту скорость бега повышалась на 0.5 м/с). Суммарная величина нагрузки колебалась от 800 до 1000 кГм/мин, а ее длительность от 8.5 до 15 мин.

При этом оценивалась информативность ряда показателей (табл.1). Проведенные исследования показали, что функциональные сдвиги (р < 0.05), по сравнению с фоном, наблюдались у испытуемых только при дыхании воздухом с концентрацией СО2 0.8%. При этом суммарная легочная вентиляция повышалась на 8.7%, содержание СО2 в выдыхаемом воздухе возрастало на 33%, а сумма выделившегося за мин СО2 - на 45%.

Таблица 1. Значения кардио-респираторных и метаболических показателей

у испытуемых при выполнении 4-х минутной велоэргометрической нагрузки с различным содержанием СОг во вдыхаемом воздухе (X + Бх)

Условия пилотного исследования Суммарная легочная вентиляция, Е, л Содержание СО2 в выдыхаемом воздухе, % ЧСС за 4 Мин Частота дыхания• за 4 мин £СОг, выделившегося за мин, л

Атмосферный воздух, 200 Вт, 4 мин, 60 об./мин 198.2 ±4.0 5.7 ± 0.4 619.0 ±4.9 83.2 ±1.8 11.3 ±0.7

С02,0.3% 200 Вт, 4 мин, 60 об./мин 208.8 ±2.2 5.9 ±0.2 615.0 ±4.0 85.8 ±3.6 12.3 ±0.5

СО:, 0.5% 200 Вт, 4 мин, 60 об./мин 209.8 ±3.6 6.3 ±0.1 616.0 ±2.0 90.4 ±4.7 13.2 ±0.2

С02,0.8% 200 Вт, 4 мин, 60 об./мин • 215.6 ±4.4 7.6 ±0.4 621.0 ±2.0 85.0 ± 2.3 16.4 ±0.9

Для определения адекватности физической нагрузки в - гиперкапниче-ской среде проведен в рамках пилотного исследования так называемый поисковый этап. Его сущность заключалась в ступенчатом снижении эргометри-ческой нагрузки, выполняемой испытуемыми при дыхании газовой смесью, содержащей 0.8% СО2, до того момента, когда происходило «сближение» значений показателей функционального состояния организма с результатами исследований, проведенных в условиях нормального содержания. СО2 во вдыхаемом воздухе.

Материалы пилотного исследования позволили определить комплекс валидных (надежных) методик для оценки функционального состояния у испытуемых при сочетанном воздействии повышенной концентрации СО2 во вдыхаемом воздухе и физической нагрузки. Речь идет о таких методиках как: ЭКГ, вариационная пульсометрия, сейсмография, спирометрия и пневмота-хометрия (Солодков А.С., Сологуб Е.Б., 2001; Аулик И.В., 1990; Баевский. P.M., 1968). Информативным следует считать и ряд показателей гомеостати-ческих реакций крови, белкового, углеводного, минерального и липидного

обмена, окислительно-восстановительных процессов (ЛДГ и ее изофермент-ного спектра и Г-6 ФДГ) и кислотно-основного баланса (Покровский А.А., 1969; Тодоров И., 1968; Горн М.М.,Хейц У.Н., Сверингер П.Л., Вебер К.С., 2002). С учетом итоговых результатов пилотного исследования составлена программа тренировочных занятий, которые проводились ежедневно (кроме субботы и воскресенья) на протяжении 90 суток.

Для оценки эффективности занятий физическими упражнениями на этапе медицинской реабилитации плавсостава определялись показатели физического развития (рост, масса тела, окружность грудной клетки, талии и бедер, жизненная емкость легких, сила мышц), а также физических качеств и функциональной подготовленности (Благуш П.К., 1982; Загрядский В.П., Сулимо-Самуйлло З.К., 1992). Именно эти показатели были использованы и при разработке АС «РОФТ».

Физическая подготовленность оценивалась по уровню общей (аэробной) выносливости, мышечной выносливости, гибкости, быстроты и координации (Новиков B.C., 1993).

Допуск к нагрузочному тестированию осуществлялся по результатам анализа данных опросника «Здоровье», ЧСС и АД в покое, и результатов ор-тостатической пробы.

Оценка вегетативного коэффициента и аутогенной нормы производилась по цветовому тесту Люшера, а уровня тревожности - с помощью опросника Спилбергера-Ханина (Иосилеани К.К., 1980; Давиденко И.В., Мозжухин Д.С., 1985).

По материалам тестирования рассчитывался ряд индексов: весо-росто-вой (индекс Кегле), показатель Пинье (крепость телосложения), индекс Эрисмана (пропорциональность развития грудной клетки), жизненный индекс и биологический возраст (Душанин С.А., 1981; Войтенко В.П., Токарь А.В., Пасюхов A.M., 1984).

Статистическая обработка информации осуществлялась на ПЭВМ с использованием ППП «Statgraphics». Оценка достоверности различий парамет-

ров одномерных распределений производилась на основе ^статистики Стью-дента. Везде, если это не оговорено специально, достоверность различий принималась значимой при уровне Рно < 0.05. При нахождении Рно в интервале между 0.05 и 0.1 - говорили о тенденции к различию (Юнкеров В.И., Григорьев С.Г., 2002).

2.2. Результаты исследования.

Результаты стендовых испытаний выявили характерные особенности процесса адаптации к мышечной деятельности специалистов-операторов в зависимости от концентрации СО2 во вдыхаемом воздухе. Так, в состоянии покоя и мышечной работы на спортивных снарядах при дыхании газовой смесью с 0.3% концентрацией СО2 функциональное состояние системы кровообращения у испытуемых существенно не отличалось от исходных данных (ЯЯ=0/031 сек, Рр=0.142 сек, рЯ8=0.082 сек, Т/Я=31.0 ММ, 8^+^=25.8 мм, учащение пульса при ЭКГ-ортопробе составляло 25 уд./мин при нормальной реполяризации желудочков сердца).

Механическая деятельность сердца (по данным сейсмографии) характеризовалась увеличением длительности механической систолы, уменьшением механо-систолического показателя.

Функциональные возможности системы внешнего дыхания повышались за счет увеличения ЖЕЛ, силы дыхательной мускулатуры и улучшения бронхиальной проходимости.

Существенной (специфической) динамики среди анализируемых биохимических показателей не наблюдалось.

Таким образом, у испытуемых адаптация к мышечной деятельности при дыхании газовой смесью с 0.3% содержанием СО2 была вполне удовлетворительной и характеризовалась относительным повышением его резервных возможностей.

Систематическая мышечная деятельность испытуемых на спортивных снарядах при дыхании газовой смесью с 0.5% концентрацией СО2 во вдыхае-

мом воздухе сопровождалась уже характерными функциональными изменениями. ЧСС у них составляла в среднем 62 уд./мин, нарушения функции проводимости и процесса реполяризации желудочков сердца не отмечалось. Однако, у 30% лиц выявлялась миграция источника ритма в пределах от синусового узла в правое предсердие, появление выскальзывающих сокращений, из атриовентрикулярного соединения. При ЭКГ-ортопробе учащение ритма составляло 25 ударов, нарушений реполяризации не наблюдалось.

По результатам анализа показателей вариационной ритмографии, у них отмечалось увеличение значений ЯЯ, АХ, Мо, уменьшение амплитуды моды -и индекса напряжения (табл.2).

Таблица 2. Динамика показателей вариационной ритмографии у специалистов-

операторов при тренировках физическими нагрузками в гиперкапнической среде (оценка степени напряжения регуляторных систем организма по Р.М. Баевскому)

Показатели (X ±Эх)

Этап испытаний Длительность сердечного цикла <кя) Вариационный размах, (ДХ) Мода, (Мо) Амплитуда моды, (Амо) Индекс напряжения, (ИН)

Фон (0.03% С02) 0.802±0.048 0.237±0.03 0.81±0.02 42.66±0.47 112±9.24

После 1-го месяца (0.3% С02) 0.862±0.37 0.279±0.02 0.871±.0.018* 39.75±0.41* 100±8.2

После 2-го месяца (0.5% С02) 0.894±0.29 0.312±0.018* 0.895±.0.01б* 34.3±0.44* 91±7.36 *

После 3-го месяца (0.8% С02) 0.823±0.39 0.256±0.019* 0.82б±.0.018 40.1±0.39 * 102±9.0

Механическая деятельность сердца по сравнению с предыдущими данными существенно не изменялась. Функция внешнего дыхания характеризовалась дальнейшим повышением ее функциональных возможностей. Биохи-умические исследования мочи и сыворотки крови не выявили существенной динамики анализируемых показателей.

\ Полученные результаты в целом также свидетельствуют об удовлетворительной адаптации организма испытуемых к мышечной деятельности при дьхании газовой смесью с 0.5% содержанием СО2. Однако, нарушение

функции автоматизма у 30% испытуемых может быть признаком напряжения физиологических механизмов адаптации. Увеличение функциональных возможностей внешнего дыхания следует рассматривать как компенсаторно-приспособительную реакцию, направленную на обеспечение оптимального газообмена между легкими и окружающей средой.

При систематической мышечной деятельности специалистов-операторов на спортивных снарядах в условиях дыхания газовой смесью, содержащей 0.8% СО2, у них наблюдались характерные особенности функционального состояния.

Так, по данным ЭКГ, отмечалось существенное учащение ЧСС и повышение зубца Т во всех отведениях, что свидетельствует о преобладании ад-ренэргических механизмов управления функциями сердца. При ЭКГ-орто-пробе у одного испытуемого было выявлено нарушение реполяризации желудочков сердца. Аналогичная направленность изменения механизмов регуляции отмечалась и по данным вариационной ритмографии. Механическая деятельность сердца заключалась в увеличении механо-систолического показателя (на 8% выше должных величин). Диапазон резервных возможностей функции внешнего дыхания снижался. Анализ биохимических показателей указывает на сохранение гомеостаза.

Таким образом, динамические физические нагрузки в условиях дыхания газовой смесью, содержащей 0.8% СО2, обуславливают напряжение регуля-торных механизмов адаптации сердечно-сосудистой и дыхательной систем организма.

Исследования, проведенные по сокращенной программе, дали возможность оценить изменения функционального состояния испытуемых во время дозированной велоэргометрической нагрузки при дыхании газовой смесью с различной концентрацией СО2 (0.3%, 0.5% и 0.8%) и в восстановительном периоде, т.е. после такой нагрузки.

При сравнительном анализе полученных данных была выявлена различная направленность изменения значений анализируемых показателей в зави-

симости от концентрации СО2 во вдыхаемом воздухе. При дыхании газовой смесью, содержащей 0.3% СО2, дозированная велоэргометрическая нагрузка -приводила к функциональным изменениям в такой же степени, как и при дыхании атмосферным воздухом. Об этом свидетельствуют данные ЭКГ, показатели состояния функции внешнего дыхания и материалы биохимических исследований. Наряду с этим тренировка физической нагрузкой на спортивных снарядах в условиях измененной газовой среды сопровождалась более быстрым восстановлением ЧСС и процесса реполяризации желудочков сердца.

Велоэргометрическая нагрузка при дыхании газовой смесью, содержащей 0.5% СО2, (по данным ЭКГ) сопровождалась тахикардией, которая соответствовала результатам предыдущей фазы испытаний. Однако, по сравнению с дыханием газовой смесью с 0.3% СО2, наблюдалось снижение зубца Т в отведении Д как в покое, так и в конце работы, длительность смещения сегмента 8Т превышала физиологическую норму, восстановление показателей ЭКГ замедлялось. В конце 1-го месяца тренировки на спортивных снарядах степень снижения зубца Т уменьшается, длительность смещения сегмента 8Т у большинства испытуемых соответствовала физиологическим колебаниям. Указанная динамика ЭКГ-показателей свидетельствует о напряженной, но еще удовлетворительной адаптации организма к физическим нагрузкам (вдыхание газовой смеси с 0.5% концентрацией СО2).

Данные спирографии позволяют сделать заключение об увеличении резервных возможностей функции внешнего дыхания (увеличение потребления кислорода, постоянство коэффициента использования кислорода).

Аналогичный вывод можно сделать и по результатам анализа биохимических исследований мочи (табл.3).

Таблица 3. Влияние работы на спортивных снарядах в гиперкапнической среде на биохимический статус у испытуемых (Х±Бх)

Этап испытаний Биохимический показатель

Экскреция с мочой 17-кетосте-роидов,мг/г креатинина ЦОРК, усл. ед. Титруемая кислотность, НС1/г креатинина Аммиак, г/г креатинина Экскреция с мочой аскорбиновой кислоты, мг/г креатинина

Фон 104±0.5 38.0±2.0 0.71 ±0.1 0.58±0.01 12.6±0.8

После 1 месяца (0.3% С02) 10.6±0.8 36.0±3.0 0.68±0.08 0.56±0.02 12.5±0.9

После 2 месяца (0.5% С02) 11.5±0.6 40.0±3.0 0.72±0.06 0.55±0.03 12.3±1.0

После 3 месяца (0 8%С02) 11.0±0.7 39.0±2.0 0.74±0.08 0.54±0.04 12.8±0.6

При исследовании показателей периферической крови (табл. 4 и 5) и сыворотки крови (табл.6) наблюдалось увеличение количества лимфоцитов,а также выявлялась активация системы свертывания крови, энергетического обмена в эритроцитах и уровня белкового обмена. Тканевое дыхание характеризовалось преобладанием аэробного пути энергообразования (увеличение Н-формы изоферментов сыворотки крови).

Таблица 4. Динамика показателей красной крови у специалистов-операторов при мышечной деятельности в гиперкапнической среде (Х±Бх)

Показатель Фон 60 сутки (0.3% С02) 80 сутки (0.5% С02) 90 сутки (0.8% С02)

Эритроциты, х10"/л 4.24 ±0.02 4.44 ± 0.02 5.07 ±0.02* 4.95 ± 0.03

Гемоглобин, г/л 141.2 ±0.8 135.1±0.6 141.1± 0.6 144.0± 0.3

Цветной показатель 1.0 ±0.08 0.92 ± 0.04 0.83 ±0.1» 0.89 ±0.05

СОЭ, мм/час 3.6 ±0.58 7.0 ±1.9 4.8 ±1.13 5.0 ±1.3

Тромбоциты, х 109/л 225.5±9.9 357.9±4.2* 342.6±4.4* 351.9±3.9*

Примечание: * - изменения достоверны (р < 0.05) по сравнению с фоном.

Таким образом, характер изменения функций кардио-респираторной и метаболических систем организма свидетельствует об удовлетворительной адаптации к мышечной деятельности в условиях дыхания газовой смесью, содержащей 0.5% СО2.

Таблица 5. Динамика лейкоцитов у специалистов-операторов при мышечной деятельности в гиперкапнической среде (Х±Эх)

Показатель Фон 60 сутки (0.3% С02) 80 сутки (0.5% С02) 90 сутки (0.8% С02)

Лейкоциты, х10у/л 6.1 ±0.5 6.6 ±0.4 5.4 ±0.6 8.1 ±0.8

Нейтрофилы палочко-ядерные х107л 0 0.016±0.002 0.09 ±0.015* 0.108±0.017*

% 0 0.25 ± 0.08 1.7 ±0.2* 1.3 ± 0.1*

Нейтрофилы сегменто-ядерные хЮ'/л 3.54 ± 0.35 3.37 ±0.26 2.83 ± 0.43 4.96 ±0.75

% 58.0 ±4.0 51.0±4.0 52.0 ±4.0 60.0 ±4.0

Базофилы х107л 0.015±0.0002 0 0 0

% 0.2 ±0.1 0 0 0

Эозинофилы хЮ'/л 0.163±0.049 0.193±0.044 0.206±0.062 0.187±0.055

% 2.5 ±0.6 2.9 ±0.6 3.7 ± 0.7 2.4 ±0.6

Моноциты х107л 0.561 ±0.068 0.476±0.075 0.470±0.069 0.585±0.054

% 9.6 ±1.9 7.8 ± 2.3 7.8 ±1.8 9.6 ±1.4

Лимфоциты х107л 1.817±0.296 2.531 ±0.195 1.818±0.173 2.133±0.153

% 29.5 ± 2.9 37.9 ±1.8 33.8 ± 2.7 26.9 ± 2.6

Таблица 6. Динамика биохимических показателей крови у специалистов-операторов при мышечной деятельности в гиперкапнической среде (Х±3х)

Показатель Фон 60 сутки (0.3% С02) 80 сутки (0.5% С02) 90 сутки (0.8% С02)

Общий белок, г/л 80.0±2.0 73.0± 0.6 71.0± 0.6 70.0± 0.8

Азот мочевины, ммоль/л 2.5± 0.3 2.0± 0.2 1.95± 0.1 2.2 ±0.3

Аланинаминотрансфераза, МЕ 11.0 ± 2.4 22.0 ± 3.0* 37.8 ±2.3* 42.0 ±3.8*

Аспартатаминотрансфераза, МЕ 11.2 ±1.6 18.0 ±1.0* 23.0 ±5.0* 38.0 ±3.0*

Глюкоза, ммоль/л 4.05±0.5 3.95± 0.3 3.95±0.35 4.05±0.25

Натрий, ммоль/л 133.0±0.4 142.0±0.3* 139.0±0.5* 140.0±0.4*

Калий, ммоль/л 4.6±0.13 4.4±0.1 5.0±0.2 4.2±0.2

Хлориды, ммоль/л 97.0±1.3 103.0±1.0* 98.0±0.8 100.0±2.0

Холестерин, ммоль/л 1.86±0.07 1.92±0.09 1.87±0.1 2.02±0.12

Работа на велоэргометре при дыхании газовой смесью, содержащей 0.8% СO2, не приводила к выраженной тахикардии во время нагрузки. Однако, снижение зубца Т у 60% испытуемых сопровождалось депрессией сегмента ST, превышающей верхнюю границу физиологической нормы. В восстановительном периоде зубец Т оставался сниженным, по сравнению с исходными данными; нарушение реполяризации желудочков сердца у 60% уча-

стников стендовых испытаний отмечалось даже на 3 мин восстановительного периода.

Следовательно, при мышечной деятельности, выполняемой в условиях дыхания газовой смесью, содержащей 0.8% С02, выявлялась качественно иная реакция ЭКГ-показателей. Направленность их изменения свидетельствует о неблагоприятном воздействии измененной газовой среды на функции сердца. Динамика показателей газоанализа и легочной вентиляции заключалась в уменьшении потребления кислорода, увеличении вентиляции, значительном уменьшении коэффициента использования кислорода по сравнению с предыдущим этапом испытаний (табл.7).

Таблица 7. Динамика показателей физической работоспособности, газоанапиза и легочной вентиляции специалистов-операторов при физических нагрузках в гиперкапнической среде (Х±Бх)

Показатель Этап испытаний Достоверность (РФ-Э)

Фон 1 (0.3% С02) 2 (0.5% С02) 3 (0.8% С02)

Вт 244 ±31 256 ±26 241 ±21 232 ± 19 <0.05

У02,тах, мл/мин/кг 44 ±2.9 47 ±3.1 45 ± 1.9 43 ± 3.0

УЕ, л/мин 62 ± 5.6 66 ± 6.2 73 ± 6.2 75 ± 7.4 <0.05

Частота дыхания, ДЫХ./МИН 32 ± 3.3 34 ±4.1 41 ±4.6 45 ±5.1 <0.05

Глубина дыхания %% от ЖЕЛ 37 ± 6.0 38 ±5.6 40 ±6.2 39 ±4.2

КИ02 мл/л/кг 0.71±0.09 0.71±0 08 0 62±0.08 0.57±0.07 <0.05

Данные биохимического анализа сыворотки крови свидетельствуют об активизации систем свертывания крови, повышении функциональной активности эритроцитов, увеличении мощности буферных систем крови, сдвиге рН (табл.8).

Однако, в отличие от предыдущих этапов стендовых испытаний, наблюдалось напряжение систем утилизации кислорода с признаками усиления анаэробного пути энергообразования (увеличение М-формы изоферментов сыворотки крови). Таким образом, изменения значений анализируемых показателей при физической работе и дыхании газовой смесью, содержащей 0.8%

СО2, указывают на напряжение регуляторных механизмов адаптации, и снижение физиологических резервов.

Таблица 8. Изменение показателей кислотно-основного равновесия крови у специалистов-операторов при мышечной деятельности в гиперкапнической среде (Х±Бх)

Показатель 80 сутки испытания (0 8% СО2) 90 сутки испытания (0 8% С02)

до нагрузки после нагрузки Р до нагрузки после нагрузки Р

РН крови • 7.37±0.003 7.40± 0.008 <0.01 7.36±0.003 - 7.38± 0.008 <0.01

РСОг крови, мм рт.ст. 42.7±1.93 37.8± 2.26 <0.01 38.1±1.52 30.06±1.57 <0.01

Буферные основания (В.В.), Ммоль/л 45.7±1.61 47.4±1.21 <0.01 45.22±1.74 46.47±1.91 >0.05

Избыток оснований (В.Е.), Ммоль/л -2.2 ±0.4 -2.3±0.37 >0.05 -3.76±0.34 -2.6±1.05 >0.05

Стандартный бикарбонат (ВЭ), Ммоль/л 23.0 ± 1.13 23.6±0.73 >0.05 21.1±0.28 21.5±0.39 >0.05

РОг крови, мм рт.ст. - - - 93.11±4.49 78.78±3.82 <0.01

По результатам стендовых испытаний разработана программа оздоровительных физических тренировок специалистов-операторов, профессиональная деятельность которых происходит в герметично замкнутых объектах при многомесячном их функционировании. При этом величина физической нагрузки определяется путем изменения мощности работы и ее продолжительности при постоянстве всех других параметров, характеризующих специфику тренировочного воздействия. Эта методика позволяет определять исходные показатели мощности нагрузки, продолжительность и характер отдыха, направленность и координационную сложность выполняемых нагрузок с учетом физической подготовленности и адаптационных изменений в организме (табл.9).

Кроме этих приемов, интенсивность тренировочных нагрузок правомерно определять по ряду физиологических показателей (например по ЧСС).

Таблица 9. Принципиальная схема дозирования величины физических нагрузок у специалистов-операторов

№ п/п Факторы, определяющие физическую нагрузку Диапазон изменений параметров Основные факторы, влияющие на величину нагрузки

1. Интенсивность (мощность) выполнения упражнений 60-80% от МПК 1. Уровень физической подготовленности; 2. Состояние здоровья

2. Продолжительность выполнения отдельных упражнений От нескольких секунд до 30 минут 1. Состояние здоровья; 2. Уровень физической подготовленности; 3. Длительность тренировок.

3. Продолжительность отдыха между выполняемыми упражнениями От нескольких секунд до 5 минут 1.Цели тренирования; 2. Скорость восстановительных процессов.

4. Характер отдыха Активный, активно-пассивный, пассивный 1.Особенности условий, при которых проводится тренировка.

5. Число повторений От 1 до 10 раз Организация проведения тренировочного урока.

6. Метод выполнения Равномерный, повторный, интервальный, попеременный Задача тренировки.

7. Направленность физической нагрузки Аэробная, анаэробная, аэробно-анаэробная Цель тренировки.

8. Координационная сложность выполняемых упражнений Сложная, простая и промежуточная Вид спортивных снарядов.

9. Распределение нагрузки при длительной тренировки 1 .Ступенчато-повышающая; 2. Волнообразная; 3. Постоянная Особенности протекания адаптационных изменений в организме.

Так, ЧСС в пределах 140-160 уд/мин свидетельствует о том, что потребление кислорода составляет 60-80% от МПК.

Для исследования функционального состояния организма при сочетан-ном воздействии физической нагрузки и СО2 в концентрациях, характерных для воздушной среды герметично замкнутых корабельных помещений (средняя суточная концентрация СО2 в воздухе помещений подводных лодок не должна превышать 0.3%, а максимальная - 0.5%), предложена методика мониторинга дыхательной функции и обоснованы критерии ее оценки.

Проблема охраны здоровья человека является важнейшим фактором национальной безопасности. С учетом этого в центр внимания современной

медицины должна быть поставлена задача стратегического масштаба - сохранение «здоровья здорового человека» (Разумов А.Н., Пономаренко ВА, Пискунов В.А., 1997). Это требует новых подходов, которые в дополнение к существующему восстановительному лечению (или медицинской реабилитации) позволили бы эффективно «управлять» - здоровьем индивидуумов с неудовлетворительной адаптацией (Коробков М.В., Шостка Г.Д., Ряснян-ский В.Ю., 2001). Именно поэтому мобилизация восстановительных процессов путем активации физиологических резервов организма должна обеспечиваться комплексом медицинских и общих оздоровительных мероприятий.

Экспертами ВОЗ реабилитация определяется как комбинированное и координированное применение медицинских, социальных, педагогических и профессиональных мероприятий с целью подготовки (переподготовки) индивидуумов, ориентированной на оптимум их трудоспособности (Клячкин Л.М., Щегольков A.M., 2001).

Теоретическое обоснование принципов и методов медицинской реабилитации построено на представлениях о физиологических закономерностях изменения функциональной активности структурных элементов организма для ускорения его адаптации к неблагоприятным факторам среды обитания. Это, в частности, повышает значимость мониторинга состояния аппарата кровообращения как тонкого индикатора цены адаптации организма (по ге-модинамическим критериям) и специально направленной физической тренировки, которая восстанавливает и закрепляет физиологические резервы организма, ведет к их расширению.

Медицинская реабилитация военнослужащих включает комплекс медицинских и общих оздоровительных мероприятий по восстановлению их работоспособности (боеспособности) и проводится в отношении лиц, имеющих выраженные признаки утомления и отклонения в функциональном состоянии. организма. Среди них важную роль играет рациональная двигательная активность. Несмотря на общее признание необходимости физических упраж-

нений многие вопросы, связанные с их регламентацией (по объему и интенсивности), остаются нерешенными.

Разработана логико-информационная модель предметной области «режимы оздоровительной физической тренировки», основу которой составляют тренирующие программы К.Купера (1982). Для ее практической реализации предложена АС «РОФТ», которая является эффективным инструментом обработки данных субъективного состояния и материалов исследования вегетативных функций организма, физического развития, нервно-психической устойчивости и физических качеств (табл.10).

Таблица 10. Блок-схема автоматизированой системы «Режимы оздоровительной

физической тренировки»

Социально-демографические данные Показатели физического развития и физических резервов Показатели нерв-но-псисихической адаптации (НПА) и соматического здоровья Физические качества Рекомендации по двигательному режиму

ФИО Рост стоя и сидя Уровень НПА Аэробная выносливость Режим тренировки

Возраст Масса тела ВК и АТ-норма (по цветовому тесту Люшера) Кратность и продолжительность занятий

Пол ЧСС в покое Мышечная выносливость

Условия труда АД

Профессия Окружность грудной клетки (вдох, пауза, выдох) Уровень тревожности Гибкость Интенсивность занятий

Дата обследования Быстрота

Время Окружность талии Субъективная оценка здоровья Координация Энерготраты

Окружность бедер Вид двигательной активности

Окружность запястья Биологический возраст

Динамометрия Рекомендации по использованию медицинских и общих оздоровительных мероприятий (коррекция массы тела, закаливание, снижение уровня психического напряжения и тд)

ЖЕЛ

Проба Штанге

Ортостатическая проба

Кроме того, она обеспечивает (в режиме реального времени) выдачу рекомендаций к выбору оптимального режима двигательной активности плав-

состава как средства реабилитационного воздействия. Ее база данных позволяет (на основе результатов повторного тестирования) осуществлять мониторинг указанных функций и состояний и производить корректировку программы занятий физическими упражнениями.

Указанная система апробирована в военном санатории (Цикушев А.Х., Кудрявцев Ю.С., Меркурьева ГА, 2003). Предварительно была проанализирована структура заболеваемости плавсостава, потребовавшая санаторно-курортного лечения (табл. 11).

Таблица 11. Заболеваемость плавсостава, потребовавшая санаторно-курортного

лечения (в % к итогу)

Класс болезней Возраст, лет

До 30 31-40 41-50 51 и более

Новообразования - - 1.6- -

Болезни эндокринной системы и обмена веществ 2.0 1.8 1.6 -

Психические расстройства 11.0 3.7 6.6 -

Болезни нервной системы и органов чувств 1.0 4.6 3.3 -

Болезни системы кровообращения 10.0 15.0 32.0 75.0

Болезни органов дыхания - 5.5 1.6 25.0

Болезни органов пищеварения • 2.0 8.3 6.6 -

Болезни мочеполовой системы 3.0 3.7 1.6 -

Болезни кожи и подкожной клетчатки 1.0 - - -

Болезни костно-мышечной системы 12.5 32.4 33.5 -

Другие классы болезней - 0.9 - -

Итого по всем классам болезней 42.5 75.9 88.4 100

Здоровые 57.5 24.1 11.6 -

Всего: 100 100 100 100

В результате апробации АС «РОФТ» установлено, что у 46% обследуемых наблюдалось превышение массы тела; у 54% был диагностирован низкий уровень аэробной выносливости; у 75% - низкий уровень мышечной выносливости; у 92% умеренный и высокий уровень нервно-психического напряжения. В связи с этим обоснована необходимость в разработке специальных программ оздоровительной направленности для коррекции у плавсостава физических качеств, регулирования массы тела и повышения функциональных возможностей ЦНС.

выводы

1. Выявлены характерные особенности механизмов адаптации к мышечной деятельности человека-оператора в зависимости от содержания СОг во вдыхаемом воздухе.

2. При физических нагрузках и дыхании газовой смесью, содержащей 0.3% СО2, уровень физиологических резервов организма повышается.

3. Тренировки физическими нагрузками при дыхании газовой смесью с концентрацией 0.5% СО2 способствуют удовлетворительной адаптации организма человека.

4. Систематические физические тренировки специалистов-операторов при дыхании газовой смесью, содержащей 0.8% СО2, влияют на аэробные пути энергообразования и приводят к снижению у них физиологических резервов и, соответственно, физической работоспособности.

5. Тренировки физическими нагрузками на спортивных снарядах являются эффективным средством профилактики гиподинамии и расширения диапазона физиологических резервов у плавсостава в условиях содержания < СО2 во вдыхаемом воздухе при 0.3-0.5%. При 0.8% содержании СО2 во вдыхаемом воздухе их интенсивность должна снижаться на 10 % ( по сравнению с фоном), или не должна превышать 120-130 уд./мин.

6. При регламентации физической нагрузки у плавсостава (в качестве средства реабилитационного воздействия) следует учитывать три фактора: выбор соответствующей мощности нагрузки, определение оптимальной длительности работы и необходимой периодичности ее применения.

При этом основная направленность таких занятий должна быть сугубо гигиенической, т.е. они в первую очередь должны способствовать укреплению его здоровья и восстановлению профессиональной работоспособности в послепоходовом периоде.

7. Процедура определения на базе реабилитационных учреждений тренирующей физической нагрузки у плавсостава должна поддерживаться АС «РОФТ», которая соответствует передовым научным достижениям в области

физической рекреации и обработки информации на основе цифровых технологий.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. При разработке предложений по корректировке требований к обитаемости подводных лодок (в части, касающейся ПДК СО2 в воздухе помещений и отсеков ) необходимо учитывать влияние тренировки физическими нагрузками на уровень общей устойчивости организма человека-оператора к токсическому действию С02.

2. Целесообразно внедрить в деятельность врачей кораблей, специалистов по спортивной и восстановительной медицине, а также преподавателей физического воспитания и инструкторов групп здоровья разработанные в ходе данного исследования методические рекомендации «Выбор режима оздоровительной физической тренировки военнослужащих ВМФ».

3. Целесообразно внедрить в работу реабилитационных учреждений (военные санатории, дома отдыха и базы отдыха) АС « РОФТ».

СПИСОК РАБОТ, ВЫПОЛНЕННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Выбор режима оздоровительной физической тренировки военнослужащих ВМФ. //Методические рекомендации. -М.-СПб., 2002. -18 с.

2. Особенности физических тренировок специалистов-операторов в плавании: Сб. научн. тр. -М.: МС ВМФ, 2003. -С. 481-483 (в соавт. Касаткин В.И.).

3. Факторы риска для здоровья корабельных специалистов: Сб. научн. тр. -М.: МС ВМФ, 2003. -С. 493-495 (в соавт. Наконечный А.Н.).

4. Рациональная двигательная активность специалистов-операторов как фактор реабилитационного воздействия: Матер, научн. практ. конф. «Актуальные вопросы клинической и военно-морской медицины». -М., 2003. -С. 495-496.

5. Основные принципы построения методики занятий физическими упражнениями оздоровительной направленности в реабилитационных учреждениях: Матер, научн. практ. конф. «Актуальные вопросы клинической и военно-морской медицины». -М., 2003. - С. 497-498.

Подписано в печать 26.05.04. Тираж 60. Отпечатано в ЦКП ВМФ.

Il 3428

Актуальность темы. Двигательная активность является важнейшим элементом здорового образа жизни людей [130, 164]. Между тем жизнь современного человека имеет гиподинамическую направленность [6, 21, 183]. Неблагоприятными последствиями этого являются: снижение энергозатрат, приводящее к уменьшению силы мышц и их работоспособности [13, 235, 182, 148]; понижение функции мышечных волокон и, как следствие, уменьшение мышечной массы [241, 243]; уменьшение нагрузки на сердечно-сосудистую систему, обуславливающее уменьшение массы миокарда, снижение тонуса сосудов и ее детренированность [231, 264]; изменение нагрузки на костный аппарат, сопровождающееся нарушением белково-фосфорно-кальцие-вого обмена в костях, изменением их структуры и прочности [264, 331]; снижение тонуса сосудов центральной нервной системы и нарушение функций высшей нервной деятельности [69, 244, 104, 133]; изменение водно-электролитного и кислотно-основного баланса [309, 315]; снижение неспецифической (естественной) резистентности организма и иммунитета на фоне развития синдрома хронической усталости [48, 59, 57].

Ведущими факторами, определяющими организационно-методические основы физического воспитания, являются: мотивация к занятиям; интересы к тому или иному виду мышечной тренировки; уровень физического развития, двигательной и функциональной подготовленности [173, 186]. Эффект занятий физическими упражнениями находится также в прямой зависимости от интенсивности нагрузки, возрастных особенностей занимающихся и специфичности используемых спортивных снарядов (тренажеров) [187].

Стандартные (или стереотипные) циклические движения активизируют основные вегетативные системы жизнеобеспечения - дыхание и кровоснабжение, усиливают активность нейро-эндокринной регулирующей системы, а также многие ферментативные процессы и обмен веществ в целом [195, 198, 201, 202]. По мнению И.А. Сапова и Г.Л. Апанасенко [220], физические тренировки плавсостава повышают адаптационные возможности организма. Установлено, что физические упражнения, проводимые перед вахтой и в свободное время от вахт и работ, способствуют увеличению количества импульсов, поступающих в ЦНС от проприорецепторов, что обеспечивает противодействие сенсорной депривации и монотонии; устранению лимфостаза; восстановлению координации двигательных и вегетативных функций; эффективному кровоснабжению головного мозга [211, 231, 252]. Выявлено тесная связь между физической подготовленностью специалистов операторского профиля и уровнем проявления у них некоторых психических функций (восприятие, внимание) [233, 234].

Однако, интенсивные физические нагрузки (в первую очередь выполняемые с отягощением) могут вызывать крайне неблагоприятные сдвиги в организме, вплоть до гипоксемических изменений в миокарде [184, 191, 178]. Именно поэтому физические тренировки должны проводиться по индивидуальной программе, регламентирующей выбор соответствующей величины нагрузки с учетом условий окружающей среды [173, 174, 176, 140].

В токсико-гигиеническом отношении особый интерес (с точки зрения задач настоящего исследования) представляет химических состав воздуха герметично замкнутых корабельных помещений [238]. Так, в искусственно создаваемой и поддерживаемой воздушной среде отсеков и помещений пл идентифицировано свыше 1000 различных химических соединений, которые обычно отсутствуют в чистом атмосферном воздухе [237, 156, 165]. Основным источником изменения химического состава воздуха в них (исключая, разумеется, случаи аварийных ситуаций в результате неисправности материальной части) является человек [238, 166].

Установлено, что воздушная среда невентилируемых помещений ухудшается пропорционально количеству людей и времени их пребывания [226]. Потребление 02 одним человеком в состоянии покоя в час составляет 20-30 л, а выделение СОг - 18-25 л [196, 221, 219, 237]. В выдыхаемом воздухе содержится С02 в 100 раз больше, чем в чистом атмосферном воздухе. Кроме С02 в выдыхаемом воздухе содержится оксид углерода (до 25 мг/м ), л ацетон (от следов до 100 мг/м ) и другие вещества (органические кислоты, углеводороды, этанол, ацетальдегид, аммиак и аминосоединения) [248]. Всего в метаболических выделениях человека выявлено более 700 различных химических веществ; до 250 из них идентифицировано в составе выдыхаемого воздуха [237].

Интенсивность выделения из организма большинства газообразных продуктов в результате процессов основного обмена веществ, детоксикации и метаболизма возрастает при мышечной деятельности. Важно отметить, что при существенном накоплении С02 в атмосфере герметично замкнутых корабельных помещений при неудовлетворительной работе различных технических средств регенерации и очистки воздуха его токсическое действие будет перекрывать влияние других антропотоксинов [237, 238, 268].

Для предупреждения развития неблагоприятных субъективных ощущений и объективных сдвигов в организме содержание С02 в воздухе гермо-объектов при многомесячном их функционировании должно поддерживаться в среднем на уровне 0.25±0.05% [8]. По данным Э.К.Сулимо-Самуйло, увеличение содержания С02 до концентрации 0.3% становиться для человека уже «тягостным», а при концентрации 0.5% - у него появляется тошнота [247]. При воздействии на организм С02 в концентрации 0.7-1.0%) были зарегистрированы циклические изменения в кислотно-основном балансе [253].

Устойчивость человека к токсическому действию С02 снижается при неадекватном увеличении мощности физической нагрузки [246]. Именно поэтому занятия физическими упражнениями в гиперкапнической среде предъявляют высокие требования к дозированию ее величины [145, 56].

Обобщающие исследования с целью разработки рациональной организации физической тренировки специалистов-операторов с учетом особенностей воздушной среды герметично замкнутых корабельных помещений практически отсутствуют. В этой связи очевидна актуальность проблемы детренированности плавсостава и ее профилактики. Постановка этой проблемы затрагивает и такие важные аспекты физической рекреации и восстановительной медицины как разработка методики занятий стандартными циклическими упражнениями, регламентация физической нагрузки, исходя из принципа оптимальности (нагрузки, которая выполняется в пределах физиологических механизмов адаптации), обоснование критериев эффективности мышечной деятельности в гиперкапнической среде. Вместе с тем не решены задачи по экспресс оценке функциональной подготовленности операторов к физической нагрузке и мобилизации у них восстановительных процессов, которые должны обеспечиваться уже на берегу системой медицинской реабилитации [45, 114, 116, 143].

Эти соображения во многом предопределили выбор темы диссертационного исследования.

Цель. Разработать по результатам оценки длительного сочетанного воздействия на человека ССЬ и физической нагрузки рекомендации к проведению физической тренировки плавсостава в гиперкапнической среде и на этапе медицинской реабилитации. Задачи: изучить влияние стандартных циклических движений субмаксимальной мощности на организм человека при явлениях кратковременной и хронической гиперкапнии; разработать процедуру регламентации физической нагрузки у специалистов-операторов в гиперкапнической среде; оценить функциональное состояние человека-оператора при длительном сочетанном воздействии повышенных концентраций ССЬ в во вдыхаемом воздухе (в границах 0.3, 0.5 и 0.8 %) и физической нагрузки; разработать логико-информационную модель предметной области «режимы оздоровительной физической тренировки», алгоритмы и прикладные программы, обеспечивающие экспресс-оценку функциональной и физической подготовленности, а также выдачу рекомендаций к определению объема физической нагрузки у плавсостава при проведении реабилитационных мероприятий.

Научная новизна. Впервые выявлена последовательность включения и интенсивность компенсаторно- приспособительных реакций у специалистов-операторов в результате мышечной деятельности при длительном пребывании в условиях воздушной среды с повышенным содержанием С02 (в границах 0.3, 0.5 и 0.8%). Установлено, что показатели функционального состояния организма при сочетанном воздействии относительно небольших (ограничиваемых величиной 0.3-0.5%) концентраций СОо во вдыхаемом воздухе и цикличных физических упражнений не выходят за рамки физиологических колебаний; работоспособность специалистов-операторов стабильна и даже повышается. Систематические тренировки физической нагрузкой при воздействии на организм ССЬ в концентрации 0.8% повышают функциональную активность эритроцитов и, соответственно, гемоглобиновой буферной системы, уровень белкового обмена. Наряду с этим происходит сдвиг кислотно-основного баланса крови в сторону алколоза, что является в целом адекватной компенсаторно-приспособительной реакцией. Однако, уже после 80-х суток занятий физическими упражнениями наступает напряжение дыхательной функции организма, обеспечивающей перенос 02 к тканям и С02 от них, и усиление анаэробного пути энергообразования.

Практическая значимость работы. Предложена программа физической тренировки специалистов-операторов в гиперкапнической среде с использованием спортивных снарядов, ориентированная на развитие общей выносливости, ловкости, быстроты в действиях, координации в движениях и поддержание работоспособности.

Для оценки функциональных изменений у специалистов-операторов при физической нагрузке разработана методика динамического контроля (мониторинга) дыхательной функции организма и обоснованы критерии ее оценки.

Разработана АС «РОФТ», предназначенная для экспресс-оценки функциональной и физической подготовленности (по широкому спектру методик) а также формирования в режиме реального времени рекомендаций к определению объема физической нагрузки у плавсостава (в качестве средства реабилитационного воздействия).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Концентрация С02 в воздушной среде герметично замкнутых корабельных помещений, при которой систематические физические тренировки специалистов-операторов приводят к максимально возможному оздоровительному эффекту, составляет 0.3-0.5%. В то же время при 0.8% концентрации СО2 во вдыхаемом воздухе у занимающихся могут возникать функциональные сдвиги, свидетельствующие о напряжении механизмов адаптации организма. В связи с этим интенсивность физических нагрузок у них должна уменьшаться (на 10%) и соответствовать ЧСС 120-130 уд./мин.

2. АС «РОФТ» является эффективным инструментом для экспресс-оценки вегетативных функций, физического развития, нервно-психической устойчивости и физических качеств, а также формирования (в режиме реального времени) рекомендаций к определению объема физической нагрузки у плавсостава при проведении реабилитационных мероприятий.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались: на заседании координационного научно-технического совета по автоматизации медицинского обеспечения ВМФ (Москва, 1995 г.); на научной конференции «Актуальные вопросы клинической и военно-морской медицины» (Москва, 2003 г.); на научно-практической конференции, посвященной 50-летию центрального санатория ВМФ «Дивноморское» (Геленджик, 2004 г.).

Реализация работы. Материалы диссертации использованы при разработке:

Наставления по физической подготовке и спорту в Вооруженных Силах РФ (статьи: 340, 341, 343, 345, 349-352, 356 и 357), введенного в действие приказом Министра Обороны РФ №631 от 31.12.2000 г; методических рекомендаций «Выбор режима оздоровительной физической тренировки военнослужащих ВМФ» (утверждены начальником 2 Управления ГВМУ МО РФ 02.08.2002 г).

Связь с НИР. Материалы настоящего исследования были получены автором при выполнении по заказу Медицинской службы ВМФ НИР «Паяльник» и «Ардатов».

Публикации. Результаты диссертации отражены в 5 научных трудах. Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 195 листах машинописного текста, содержит 59 таблиц и состоит из введения, обзора литературы и 4-х глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка использованных источников (345 наименований).

выводы

1. • Выявлены характерные особенности механизмов адаптации к мышечной деятельности человека-оператора в зависимости от содержания СО2 во вдыхаемом воздухе.

2. При физических нагрузках и дыхании газовой смесью, содержащей 0.3% С02, уровень физиологических резервов организма повышается.

3. Тренировки физическими нагрузками при дыхании газовой смесью с концентрацией 0.5% С02 способствуют-удовлетворительной адаптации организма человека.

Систематические физические тренировки специалистов-операторов при дыхании газовой смесью, содержащей 0.8% С02, влияют на аэробные пути энергообразования и приводят к снижению у них физиологических резервов и, соответственно, физической работоспособности.

5. Тренировки физическими нагрузками на спортивных снарядах являются эффективным средством профилактики гиподинамии и расширения диапазона физиологических резервов у плавсостава в условиях содержания С02 во вдыхаемом воздухе при 0.3-0.5%. При 0.8% содержании С02 во вдыхаемом воздухе их интенсивность должна снижаться на 10 % ( по сравнению с фоном), или не должна превышать 120-130 уд./мин.

6. При регламентации физической нагрузки у плавсостава (в качестве средства реабилитационного воздействия) следует учитывать три фактора: выбор соответствующей мощности нагрузки, определение оптимальной длительности работы и необходимой периодичности ее применения.

При этом основная направленность таких занятий должна быть сугубо гигиенической, т.е. они в первую очередь должны способствовать укреплению его здоровья и восстановлению профессиональной работоспособности в послепоходовом периоде.

7. Процедура определения на базе реабилитационных учреждений тренирующей физической нагрузки у плавсостава должна поддерживаться АС «РОФТ», которая соответствует передовым научным достижениям в области физической рекреации и обработки информации на основе цифровых технологий.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. При разработке предложений по корректировке требований к обитаемости подводных лодок (в части, касающейся ПДК С02 в воздухе помещений и отсеков ) необходимо учитывать влияние тренировки физическими нагрузками на уровень общей устойчивости организма человека-оператора к токсическому действию С02.

2. Целесообразно внедрить в деятельность врачей кораблей, специалистов по спортивной и восстановительной медицине, а также преподавателей физического воспитания и инструкторов групп здоровья разработанные в ходе данного исследования методические рекомендации «Выбор режима оздоровительной физической тренировки военнослужащих ВМФ».

3. Целесообразно внедрить в работу реабилитационных учреждений (военные санатории, дома отдыха и базы отдыха) АС « РОФТ».