ПЕРЕСТРОЙКИ В КАРДИОРЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЕ НА ФОНЕ НАГРУЗОК ПРИ ПОДГОТОВКЕ ВОДОЛАЗОВ-ПРОФЕССИОНАЛОВ
ВОЙНОВ Виктор Борисович
Институт аридных зон Южного научного центра РАН, Мурманского морского биологического института КНЦ РАН РФ, г. Ростов-на-Дону
Кандидат биологических наук, доцент физиологии, ведущий научный сотрудник, e-mail: voinov@ssc-ras.ru
ПОЛИЩУК Юрий Степанович
Войсковая часть 40145, майор медицинской службы, г. Мурманск
Ключевые слова: кардиореспираторная система, физическая нагрузка, погружение под воду, ортостатическая проба.
Аннотация. В статье обсуждаются результаты исследования комплекса кардиореспираторных параметров, позволяющих описывать уровень профессиональной подготовленности водолазов.
REORGANIZATIONS IN CARDIORESPIRATORY SYSTEM AFTER TRAINING LOADINGS BY PREPARATION OF PROFESSIONAL DIVERS
VOYNOV Victor
Institute of Arid Zones of the Southern Russian Academy of Sciences, Scientific Center, Murmansk Sea Biological Institute KNTs Russian Academy of Sciences, Rostov-on-Don.
Candidate of Biology, Assistant Professor of Physiology, Leading Research Associate,
E-mail: voinov@ssc-ras.ruPOLISCHUK Yury
Military Unit 40145, Major of a health service, Murmansk,
Keywords: cardiorespiratory system, physical activity, immersion under water, ortostatic test.
Abstract. In article on results of research of a complex of the cardiorespiratory parameters, allowing to describe levels of professional readiness of divers.
Актуальность исследования. Очевидно, что сегодня в спорте и в профессиональной деятельности, связанных с высокими экстремальными нагрузками, сохраняется дефицит методов и средств, позволяющих надежно описывать особенности текущего состояния человека, прогнозировать динамику его работоспособности и возможные нарушения здоровья, что особенно важно в системе подготовки высококлассных специалистов. Достаточно известны подходы к использованию в "полевой" функциональной диагностике параметров кардиореспираторной системы и, в первую очередь, электрокардиограммы. Тем не менее, проблемой остается формализация известных аксиом и внедрение этих методов в практику, формирование индивидуальных нормативов и надежных прогнозов. Работа под водой - одно из наиболее сложных сфер деятельности человека - это и хобби, и спорт, и профессиональная деятельность. В соответствии с действующим Положением о военно-врачебной экспертизе, утвержденным постановлением правительства Российской Федерации, требования к здоровью военнослужащих годных к службе на подводных лодках и водолазов для проведения подводных работ являются самыми строгими.
Целью проведенного исследования являлось исследование комплекса кардиореспираторных параметров, позволяющих описывать уровень профессиональной подготовленности водолазов.
Методы исследования. В исследовании приняли участие водолазы, проходящие обучение (новички) и работающие (профессионалы, время работы под водой 300 и более часов) в условиях Заполярья: группа новичков - 8 человек, средний возраст 18,8±1,7 лет, по медицинским показаниям допущенных к обучению водолазному делу; группа профессионалов - 8 человек, средний возраст 28,6±3,9 лет. Исследования проводились в апреле - мае, августе - сентябре в Мурманской области, температура воды в Кольском заливе в это время была положительной, но не превышала 4-5º С.
При обследованиях надевалось специальное снаряжение для подводных работ: гидрокостюмы сухого типа (на теле теплое белье), системы обеспечения дыхания открытого типа (баллоны со сжатым воздухом) или замкнутого цикла массой более 20 кг, специальные грузы (массой от 6 до 12 кг, подбирающиеся индивидуально).
Тестирующая функциональная нагрузка - активная ортостатическая проба. Этапу функционального тестирования предшествовал "отдых лежа", продолжающийся в течение 2-3 минут, что позволяло формировать состояние достаточно глубокой релаксации (фоновое состояние). После плавного подъема до положения сидя, обследуемый оставался в расслабленной позе в течение 2-3 минут. Активная ортостатическая проба была усложнена тем, что тестирование проводилось после надевания гидрокостюма, непосредственно после погружениями под воду. Нами учитывалось, что процесс подготовки к погружению всегда связан с серьезными инструктажами, проверкой оборудования и его надеванием, определяющими дополнительное психоэмоциональное и физическое напряжение.
Результаты и обсуждение. В качестве одного из ведущих компонентов, определяющих уровень профессиональной подготовленности водолазов, мы рассматриваем реактивность кардиореспираторной системы при реализации тестовых нагрузок и в процессе реализации отдельных задач профессиональной деятельности. В настоящей работе мы рассмотрим некоторые сравнительные характеристики профессиональных водолазов и начинающих ныряльщиков при выполнении ортостатической пробы и при работе под водой - попытка транспортировки субъективно тяжелого груза (камня), работа до отказа.
Активная ортостатическая проба, как частный случай изменения положения тела в пространстве в качестве входного воздействия для исследования функционального состояния организма человека, реали¬зована в практике функциональной диагностики давно [6,7]. Эта проба дает важную информацию для тех случаев, когда необходимо оценить или прогнозировать функциональное состояние человека при проведении специфических видов работ или при занятиях видами спорта, характерными для которых являются фазные или тонические изменения атмосферного давления и гравитационные воздействия. Обычно под влиянием систематических тренировок ортостатическая устойчи¬вость и лабильность перестроек повышаются.
Ортостатические реакции организма человека связаны с тем, что при активном переходе тела из горизонтального положения в вертикальное в нижней его половине депонируется значительное количество крови. Очевидно, что при изменении положения тела имеет место перемещение значительного объема крови, преимущественно в области низкого давления - в венозной сети, что в значительной степени связано с относительной растяжимостью венозных стенок. Кроме того, современные модели перестройки системы кровообращения на ортостатическую нагрузку включают процессы уменьшения объема плазмы вследствие транскапиллярного перехода жидкости из крови в межтканевое пространство, также происходящего преимущественно в нижних конечностях [9]. В соответствии с представлениями [12] при обсуждении феноменов, связанных с переходом тела в вертикальное положение, следует учитывать: усиление потока афферентных сигна¬лов от венозных сосудов, растягивающихся в положении стоя, импульсы ин¬тероцепторов, реагирующих на смещение органов брюшной полости, сигналы вестибулярного аппарата с его мощными связями с симпатической нерв¬ной системой.
Закономерной реакцией на ортостатическую пробу является учащение пульса. Благодаря этому минутный объем кровотока оказывается незначительно сниженным. Стабилизация давления в системе крови в коронарном и периферическом отделах наблюдается у хорошо тренированных спортсменов через 10-12 с [5]. У юных спортсменов реакция может быть более выраженной и продолжительной. Систолическое артериальное давление либо сохраняется неизменным, либо даже несколько снижается (на 2-6 мм рт.ст.); диастолическое давление закономерно увеличивается на 10-15% по отношению к его величине в горизонталь¬ном положении. Если на протяжении 10-минутного иссле¬дования систолическое давление приближается к исход¬ным величинам, то диастолическое давление остается повышенным.
На рис.1 представлены примеры перестройки сердечно-сосудистой системы (кардиоритмограмма, график текущих значений кардио(RR)-интервалов) при выполнении активной ортостатической пробы, объединяющие все многообразие индивидуальных вариантов, и позволяющие при этом отличить реакцию водолаза-профессионала (два верхних графика) от новичка (два нижних графика).
Рис. 1
На верхнем графике (Д.В. из группы опытных водолазов) можно видеть один из вариантов оптимальной перестройки сердечно-сосудистой системы. В спокойном состоянии имеет место выраженная дыхательная аритмия, средняя длительность кардионтервалов составляет 1197,97±3,48 мс соответственно ЧСС=50,08 уд./мин. В положении "сидя", после окончания переходных процессов появляется значительное (до 38%) учащение частоты сердечных сокращении (855,21±4,42 мс, ЧСС=70,16 уд./мин), монофазный период восстановления, быстрая стабилизация дыхательной аритмии после подъема.
Второй график - обследуемый А.П. из опытных водолазов. В спокойном состоянии имеет место очень выраженная дыхательная аритмия, в среднем, на минутном интервале, характеризующаяся - RR=1068,60±20,02 мс, ЧСС=56,15 уд./мин, на вдохе RR-интервал достигает 1521 мс, на выдохе - 765 мс. В положении "сидя", после подъема - учащение ЧСС до 80% (593,66±3,70 мс, ЧСС=101,07 уд./мин). Чрезвычайно интенсивная реактивность. И в первом и во втором случаях можно говорить о высокой адаптационной лабильности сердечно-сосудистой системы - тренированности, позволяющей оперативно компенсировать изменение перераспределения крови при активном ортостазе. Есть основание говорить о высокой надежности системы регуляции, прогноз благоприятный.
Приведенные нами данные несколько противоречат с представленными в литературе сведениями о незначительном уровне перестроек сердечно-сосудистой системы в модели ортостатической пробы у хорошо тренированных спортсменов. В частности, в работе И.Т. Корнеева, С.Д. Поляков [5] отмечается учащение пульса в пределах от 5 до 15 уд./мин. В работе В. Соболевского [10] в качестве одной из характеристик хорошей реакции на ортостатическую пробу для водолазов-спортсменов определяется увеличение пульса на 11 уд./мин, увеличение пульса на 19 и более уд./мин - плохая реакция. Во всех обследованиях профессиональных водолазов мы наблюдали выраженный характер перестроек, при которых пульс после подъема из лежачего положения возрастал на 16-50 уд./мин.
В случае новичков (два нижних графика, рис. 1), с низким уровнем тренированности в отношении физических, в первую очередь, аэробных нагрузок, можно говорить или о регидности (ареактивности) системы регуляции (С.К.), или слабом уровне кардиореспираторной координации (Ю.С.). Необходимо отметить, что для новичков характерен "сложный" профиль переходного процесса, на приведенных графиках он имеет двухфазную форму. Следует предположить, что полученные результаты позволяют наметить сценарий регулярных тренировочных нагрузок.
Сравнение параметров электрокардиограммы человека, зарегистрированной при выполнении физической работы с фоновыми параметрами всегда затруднено тем, что наряду с изменением кислородного запроса, в том числе связанного с изменением паттерна дыхания, на кардиреспираторную систему оказывает влияние изменение положения тела. В нашем случае функциональная нагрузка - выполнение работы под водой, усложнялась дыханием через систему акваланга и специфическими условиями погружения под воду - глубина 4-5 метров, низкая температура воды. Несмотря на то, что погружение аквалангистов производится в специальных средствах и их учат при работе в акваланге не задерживать дыхание, следует ожидать, что в параметрах перестройки кардиореспираторной системы найдет отражение широко описанного в литературе "рефлекса погружения", в первую очередь связанного с охлаждением рецепторных поверхностей кожи лица и самим фактом погружения под воду [1,11,12].
На рис. 2 и 3 представлены два типичных случая перестроек ЭКГ водолазов при выполнении физической работы. На рис. 2 можно видеть более оптимальный вариант перестроек сердечно-сосудистой системы, характерный для профессионалов: в первую очередь хронотропная реакция на нагрузку, при росте ЧСС и частоты дыхания более чем в два раза, форма кардиокомплекса практически не изменяется - растет амплитуда S- и Т-зубцов, уменьшается длительность интервалов PQ и ST. Следует отметить, что рост частоты сердечных сокращений достигается не только уменьшением продолжительности диастолы (интервал RR), но и, собственно, систолы.
Рис. 2
Рис. 3
В качестве одного из компонентов наблюдаемых механизмов можно предположить - снятие парасимпатических влияний на длительность атриовентрикулярного проведения [2], и как следствие укорочение PQ-интервала и систолы в целом. В свою очередь, увеличение амплитуды Т-зубца, особенно к концу реализации физической нагрузки может отражать естественные процессы роста объема восстановительных процессов в миокарде на фоне роста гипоксемии [8].
Отмеченные перестройки имеют черты сходства с динамикой параметров кардиокомплекса, описанной для спортсменов-тяжелоатлетов, выполняющих физическую работу по подъему штанги [3]. Правда, в случае с тяжелоатлетами физическая нагрузка в значительной степени статическая, завершающаяся "взрывным" подъемом штанги, и реализуется при задержке дыхания, а в моделируемой ситуации с водолазами-профессионалами дыхание сохраняется. Кроме того, наблюдаемые у водолазов высокие значения ЧСС могут определяться вторичными процессами, связанными с уменьшением венозного притока крови к сердцу на фоне высокой степени усилия (натуживания) [3].
На рис. 3 показана менее оптимальная перестройка кардиореспираторной системы, весьма характерная для группы новичков. Тип перестройки инотропный. Даже при сравнениях в рамках физической деятельности отмечается выраженный рост амплитуды R-зубца, что может отражать увеличение систолического выброса, при этом прирост частоты сердечных сокращений в рассматриваемом случае, очевидно, не достигает точки перегиба - PWC170 [4]. Перестройки временных параметров самого кардиокомплекса практически отсутствуют, прирост ЧСС реализуется за счет уменьшения продолжительности RR-интервалов. Дыхательная аритмия ЭКГ не выражена, что отражается в низком значении дисперсии длительностей RR-интервалов, это не позволяет, в частности, рассчитать частоту дыхания обследуемых на фоне пиковой нагрузки. Кроме того, в ряде случаев у новичков имеют место единичные случаи нарушения ритма сердечных сокращений, главным образом в форме единичных желудочковых экстрасистол, которые исчезают после снижения интенсивности нагрузки. Все водолазы-новички после завершения работы под водой отмечали значительную усталость при сильном эмоциональном возбуждении.
Заключение
Полученные результаты позволяют выделять и описывать индивидуальные эффекты тренированности кардиореспираторной согласованности, обусловленные регулярными нагрузками связанными с работой под водой. Сочетание углубленной ЭКГ-диагностики на стадии входного контроля (непосредственно перед спуском под воду) с текущим ЭКГ-мониторингом на фоне выполнения учебных и профессиональных задач позволит оптимизировать тренировочный процесс и повысит профессиональную жизнестойкость водолазов.
Литература
1. Баранова Т.И. Механизмы адаптации к гипоксии ныряния : автореф. дис. д-ра биол. наук / Т.И. Баранова. - Санкт-Петербург, 2008. - 32 с.
2. Белина О.Н. Механизмы регуляции сердечной деятельности у спортсменов в условиях мышечной работы / О.Н. Белина // Клинико-физиологические характеристики сердечно-сосудистой системы у спортсменов : сб., посвящ. двадцатипятилетию каф. спорт. медицины им. проф. В.Л. Карпмана ; РГАФК. - М., 1994. - С. 59-62.
3. Воробьев А.Н. Тяжелоатлетический спорт / А.Н. Воробьев // Очерки по физиологии и спортивной тренировке. - М.: Физкультура и спорт, 1977. - 254 с.
4. Карпман В.Л. Тестирование в спортивной медицине / В.Л. Карпман, З.Б. Белоцерковский, И.А. Гудков. - М.: Физкультура и спорт, 1988. - 208 с.
5. Корнеева И.Т. Ортостатическое тестирование в оценке функциональной готовности юных спортсменов / И.Т. Корнеева, С.Д. Поляков // Теория и практика физической культуры. - 2002. - №2. - С.14-22.
6. Михайлов В.М. Вариабельность ритма сердца / В.М. Михайлов //
Опыт практического применения. - 2-е изд. перераб. и доп. - Иваново: Ивановская ГМА, 2002. - 289 с.
7. Москаленко Н.П. Ортостатическая проба в практике работы врача-кардиолога / Н.П. Москаленко, Г.А. Глезер // Врачебное дело. - 1976. - № 4. - С. 66-71.
8. Потапов А.В. Изменение электрической активности миокарда при нырянии с задержкой дыхания / А.В. Потапов // Кардиология - 1996. - № 11. - С. 69.
9. Рогоза А.Н. Ключевые факторы неустойчивости системы кровообращения при ортостатических пробах - возможности объективного анализа / А.Н. Рогоза, Г.И. Хеймец, А.В. Певзнер и др. // Известия ТРТИ. Тематический выпуск. МИС-2000. Аппаратные и программные средства медицинской диагностики и терапии. - 2000. - С.112-115.
10. Соболевский В. Врачебно-педагогические наблюдения в подводном спорте / В. Соболевский // Спортсмен-подводник. - М.: ДОСААФ, 1983. - Вып. 69. - С.24-31.
11. Тюрин В.И. Особенности переохлаждения водолазов. Профилактика и лечение / В.И. Тюрин. - СПб.: ВМедА, 2005. - 108 с.
12. Хаютин В.М., Лукошкова Е.В. Спектральный анализ колебаний частоты сердцебиений: физиологические основы и осложняющие его явления / В.М. Хаютин, Е.В. Лукошкова // Российский физиол. журн. им. ИМ Сеченова. - 1999. - №85. - С. 893-909.
13. Gooden B.A. Mechanism of the human diving response / B.A. Gooden // Integrative Physiological And Behavioral Science: The Official Journal Of The Pavlovian Society, 1994. Jan-Mar, V.29, № 1. Р.6-16.
На главную
В библиотеку
Обсудить в форуме