Введение к работе
Актуальность исследования. Значительное влияние на здоровье молодежи оказывают не только условия жизни, но и образовательная среда (Малейченко Е.А., 2007). Множество стрессов, при значительном умственном напряжении и гиподинамии, влияют на центральную и вегетативную нервную систему (ВНС) (Копосова Т.С., Чикова С.Н., 2006; Димитриев Д.А., 2008; Солонин Ю.Г. с соавт., 2008; Чеснокова В.Н., 2010, 2011), оказывая негативное влияние на реализацию генетической программы человека (Судаков КВ. с соавт., 1995; Умрюхин Е.А. с соавт., 1996; Sean R. Abram, 2007). Отражением отрицательного воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды на организм человека является истощение его адаптационных резервов (Ларина Т.А. с соавт., 2002; Evdokimov V.G., Rogachevskaya О. V., 2003).
Известно, что универсальным индикатором компенсаторно-приспособительных функций организма, в том числе и при адаптации к новым условиям среды обитания, является кардиореспираторная система (Шестаковой Г.Н., 2000; Агаджанян Н.А. с соавт., 2004; Ларина Т.А., 2005; Иванов В.Д. с соавт., 2008). В литературе имеется значительное количество сведений о связи гемодинамических и респираторных показателей между собой. Приводятся разные виды таких взаимосвязей, причина которых, тем не менее, остается в большинстве случаев гипотетической (Герасимов И.Г., Самохина Е.В., 2003). Тем не менее, тесная взаимосвязь между дыхательной и сердечно-сосудистой системой связана с тем, что и система кровообращения, и система дыхания направлена на поддержание постоянства жестко регулируемых констант организма (Кушкова Н.Е., Спицын А.П., 2007; Гудков А.Б., Попова О.Н., 2009; Ванюшин Ю.С., Ванюшин М.Ю., 2012; Пушкина В.Н., Грибанов А.В., 2012).
Вместе с тем, по мнению большинства авторов, при анализе адаптационного потенциала организма необходимо учитывать типы кровообращения, так как они отражают различные варианты границ нормальных значений. По вопросу, какой вариант гемодинамики является наиболее экономичным, имеются различные точки зрения (Грибанов А.В., 1991; Береснев СИ., 1998; Наумова В.В., Земцова Е.С., 2008; Чеснокова В.Н., Мосягин И.Г., 2010; Чеснокова В.Н., 2011). По мнению большинства авторов, при гиперкинетическом типе кровообращения (ГрКТ) сердце работает в наименее экономичном режиме, что ограничивает диапазон его компенсаторных возможностей. При данном типе кровообращения наблюдается высокая активность симпатоадреналовой системы. Наоборот, гипокинетический тип кровообращения (ГпКТ) является наиболее экономичным, и сердечно-сосудистая система в данном случае обладает большим динамическим диапазоном (Наумова В.В., Земцова Е.С., 2008). Имеются различные данные о механизмах капиллярно-тканевой диффузии кислорода у лиц с ГрКТ и ГпКТ. При равноценных энерготратах в случае с ГпКТ происходит более эффективная экстракция кислорода из крови, что означает повышение коэффициента полезного действия работы системы кровообращения (Яковлева Г.М. с соавт., 1991). Существует точка зрения, что
4 именно ГрКТ является наиболее экономичным и у людей с данным типом гемодинамики зарегистрированы максимальные показатели работоспособности (Дзизинский А.А. с соавт., 1984). Опубликованы данные о наиболее оптимальных соотношениях параметров гемодинамики и большей экономичности работы сердца у лиц с эукинетическим типом кровообращения (ЭуКТ) (Хаматова P.M., 2000).
В связи с этим актуальным является сравнительный анализ состояния респираторной системы, а также системного кровообращения у здоровых людей с различными вариантами гемодинамики.
Цель исследования: оценить состояние кардиореспираторной системы и работоспособность студентов с разным типом гемодинамики.
Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:
-
Выявить состояние системной гемодинамики у лиц с разным типом гемодинамической организации.
-
Исследовать механизмы регуляции вариабельности сердечного ритма у студентов с разными типами кровообращения.
-
Определить состояние системы внешнего дыхания у юношей с разным типом гемодинамики.
-
Изучить взаимоотношения показателей кардиореспираторной системы у студентов с разным типом кровообращения.
Положения, выносимые на защиту. 1. Для юношей с ГпКТ и ЭуКТ характерна выраженная экономизация деятельности сердечно-сосудистой системы относительно молодых людей с ГрКТ. У студентов с ГпКТ отмечено снижение скорости ответных реакций системного кровообращения при воздействии стресс-факторов. Сердечно-сосудистая система юношей с ГрКТ обладает высокими способностями к срочной адаптации. 2. Высокий уровень симпатической активности ВНС выявлен у студентов с ГрКТ. У молодых людей с ЭуКТ наблюдается значительный вклад симпатических центров в управление сердечным ритмом при выраженной парасимпатической активности ВНС. У лиц с ГпКТ отмечена повышенная парасимпатическая активность, сопровождаемая включением гуморально-метаболических механизмов в управлении сердечным ритмом. 3. У молодых людей с ГпКТ выявлены значительные функциональные возможности системы внешнего дыхания, а у лиц с ГрКТ - высокий уровень ее реактивности. 4. У студентов с ГрКТи ЭуКТ кровообращения функциональное состояние организма связано с ведущей ролью центральной гемодинамики, а у студентов с ГпКТ зависит от возможностей системы внешнего дыхания.
Научная новизна исследования. Впервые установлено, что внутриструктурная организация кардиореспираторной системы у лиц с разным типом гемодинамики отличается по степени включения гемодинамического и респираторного спектра в компенсаторно-приспособительную деятельность.
Выявлен высокий уровень реактивности сердечно-сосудистой системы у молодых людей с ГрКТ при внешних воздействиях. У юношей с ГпКТ и ЭуКТ кровообращения системная гемодинамика в состоянии покоя функционирует в более щадящем и экономичном режиме. Молодые люди с ГпКТ имеют высокий
5 уровень функциональных возможностей системы внешнего дыхания. При воздействии стресс-фактора у лиц ГпКТ и ЭуКТ кровообращения имеются большие возможности для ответных реакций кардиореспираторной системы в силу наличия более значительного количества внутриструктурных значимых связей.
Теоретическая и практическая значимость.
Полученные результаты исследования, разработанные подходы и методы имеют важное теоретическое и методическое значение. Так, установленные изменения внутрисистемной организации кардиореспираторной системы у юношей с разным типом гемодинамики дополняют один из разделов экологической физиологии.
Выявленные различия в ответных реакциях кардиореспираторной системы дают возможность прогнозировать развитие негативных функциональных изменений у студентов с разным типом гемодинамики.
Материалы диссертационного исследования используются при планировании учебно-тренировочного процесса обучающихся ДЮСШ при организации учебно-тренировочного процесса спортсменов различных спортивных специализаций (акт внедрения от 04.07.2013 г.); в учебном процессе факультета физической культуры и спорта ФГБОУ ВПО «Госуниверситет-УНПК» (акт внедрения от 18.06.2013 г.).
Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на Международной научно-практической конференции «Физическая культура, спорт и туризм. Интеграционные процессы науки и практики» (Орёл, 2006); XI Международном научном конгрессе по ГРВ Биоэлектрографии: Наука. Информация. Сознание (Санкт-Петербург, 2007); Международной научно-практической конференции «Восстановительная медицина, физическая культура, спорт и здоровье нации в XXI веке», посвященной 80-летию со дня рождения профессора Ф.Г. Лапицкого (Архангельск, 2008); Региональной научно-практической конференции «Современные проблемы и развитие физической культуры и спорта», посвященной 60-летию факультета физической культуры Поморского государственного университета (Архангельск, 2008); X Международного конгресса «Здоровье и образование в XXI веке. Инновационные технологии в биологии и медицине» (Москва, 2009); Международном симпозиуме «Современная стратегия и инновационные технологии физического совершенствования студенческой молодёжи» (Одесса, 2010).
По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 125 страницах машинописного текста и состоит из введения, 4 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы. Работа иллюстрирована 15 таблицами и 20 рисунками, библиографический указатель литературы включает 270 источников (238 - отечественных и 32 иностранных авторов).
Исследование функционального состояния было проведено у практически здоровых молодых людей, трудоспособного возраста (18,08±0,08 лет), родившихся и проживающих в условиях северного региона (г. Архангельск, Архангельская область) и являвшихся на момент обследования студентами высшего учебного заведения (г. Архангельск). Исследование проводилось в первой половине дня, через 1,5-2 часа после приема пищи, после 15-минутного отдыха, в условиях относительного покоя. Для решения поставленных задач обследовано 312 юношей, проведено 119 различных исследований, проанализировано 21326 показателей.
Исследование состояния сердечно-сосудистой системы (ССС).
Проведено измерение гемо динамических показателей: частоты сердечных
сокращений (ЧСС, уд/мин), пальпаторно; артериального давления (АД,
мм рт. ст.), где АДс - систолическое артериальное давление, АДд -
диастолическое артериальное давление, аускультативным методом по Н.С.
Короткову. Рассчитывались показатели системной гемодинамики: среднее
артериальное давление (АДср, мм рт. ст.), как АДср=АДд+0,42хАДп; пульсовое
артериальное давление (АДп, мм рт. ст.), как АДп=АДс-АДд; систолический
объем крови (СОК, мл), как СОК=90,97+0,54хАДп-0,57АДд-0,61хВозраст;
минутный объем кровообращения (МОК, мл), как МОК=СОКхЧСС; общее
периферическое сопротивление сосудов (ОПСС, динхс/см3), как
ОПСС=[(АДсрх1333)/МОКх60]; адаптационный потенциал (АП, балл), как
АП=0,011хЧСС+0,014хАДс+0,008хАДд+0,014хвозраст+0,009хмасса тела-
0,009хрост тела-0,27; двойное произведение по Робинсону (ДП, усл. ед.), как ДП=(АДсхЧСС)/100; индекс напряжения миокарда (ИНМ, усл. ед.), как ИНМ=(АДсхЧСС)/1000; показатель внешней работы миокарда (ВРМ, усл. ед.), как ВРМ=(АДсрх СОК)/1000; коэффициент эффективности миокарда, (КЭМ, усл. ед.), как КЭМ=ВРМ/ИНМ.
Для определения типа кровообращения использовали показатель уровень минутного объема кровообращения (УМОК, %). В соответствии с типом были выделены 3 группы: 1 группа (п=149 чел.) - с гиперкинетическим типом кровообращения (ГрКТ) при УМОК>110 %; 2 группа (п=115 чел.) - с эукинетическим типом кровообращения (ЭуКТ) при УМОК=90-110 %; 3 группа (п=48 чел.) - с гипокинетическим типом кровообращения (ГпКТ) при УМОК<90 %(Н.Н. Савицкий, 1974; Т.С. Виноградова, 1986; Ю.Э. Терегулов, 2011).
Анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР). Для исследования вариабельности сердечного ритма проводилась запись вариационной кардиоинтервалометрии (ВКМ) с помощью устройства психофизиологического тестирования УПФТ-1/30 - «Психофизиолог». Запись выполнялась в отдельном помещении с постоянной температурой (22 С). Период адаптации к условиям исследования (положение тела - сидя) составлял 10 минут. Оценивали показатели кардиоинтевалографии: среднее квадратическое отклонение, (SDNN, мс); математическое ожидание, (RRNN, мс); мода, (Мо, мс); вариационный размах, (ВР, с); амплитуда моды, (АМо, %); индекс
7 вегетативного равновесия, (ИВР, усл.ед.); вегетативный показатель ритма, (ВПР, усл.ед.); стресс-индекс, (SI, усл.ед.); показатель адекватности процессов регуляции, (ПАПР, усл.ед.). При спектральном анализе ВСР определяли следующие параметры: общая мощность спектра, (ТР (Total Power), с ); высокочастотные колебания, (HF (High Frequency), с ); низкочастотные колебания, (LF (Low Frequency), с ); очень низкочастотные колебания, (VLF (Very Low Frequency), с2); отношение низкочастотной части спектра к высокочастотной, (LF/HF, %); индекс централизации, (ИЦ, усл.ед.).
Исследование функции внешнего дыхания. Проводилось на автоматическом спирометре «СпироС-100» в положении сидя. В память прибора вводились антропометрические данные (рост), возраст и пол, необходимые для получения должных величин; атмосферное давление, относительная влажность воздуха, температура воздуха для перевода дыхательных параметров в систему BTPS. Были изучены следующие показатели: жизненная емкость легких, (ЖЕЛ, л) ; дыхательный объем, (ДО, л); резервный объем вдоха, (РОвд, л); резервный объем выдоха, (РОвыд, л); емкость вдоха, (Евд, л); частота дыхания в состоянии покоя, (ЧДп, раз/мин); максимальная вентиляция легких, (МВЛ, л/мин); минутный объем дыхания, (МОД, л); максимальная частота дыхания, (ЧДмвл, раз/мин); максимальный дыхательный объем, (ДОмвл, л); форсированная жизненная емкость легких, (ФЖЕЛ, л); объем форсированного выдоха за первую секунду, (ОФВ1, л); пиковая объемная скорость выдоха, (ПОС, л/с); мгновенная объемная скорость на 25% от ФЖЕЛ, (МОС25, л/с); то же на 50% от ФЖЕЛ, (МОС50, л/с); то же на 75% от ФЖЕЛ, (МОС75, л/с); средняя объемная скорость в диапазоне 25-75%, (СОС25-75, л/с); средняя объемная скорость в диапазоне 75-85%, (СОС75-85, л/с); индекс Тиффно (ИТ, %), как ИТ=ОФВ1/ЖЕЛ; индекс Генслера (ИГ, %), как ИГ=ОФВ1/ФЖЕЛ. Рассчитывали коэффициент резервных возможностей дыхания (КРД, %), как КРД=(РДх100)/МВЛ.
Для оценки физической работоспособности и функциональных возможностей сердечно-сосудистой и дыхательной систем определяли: интенсивность накопления пульсового долга, (ИНДП, балл) по методике В.М. Король с соавт. (Король В.М. с соавт., 1985; Лёвушкин СП., Сонькин В.Д., 2009); показатели гипоксической устойчивости (проба Штанге и Генче); рассчитывали показатель интегральной оценки кардиореспираторной системы (индекс Скибински, усл.ед.); индекс инотропного резерва, (ПИР, %); индекс хронотропного резерва, (ИХР, %); показатель качества реакции, (ПКР, усл. ед).
Статистическая обработка данных с использованием Microsoft Excel, пакета прикладных статистических программ «StatSoft Statistica v6.0 Rus» и «SPSS 13.0». Все полученные данные проверяются на подчинение закону нормального распределения по критерию Колмогорова-Смирнова, поэтому показатели, которые подчинялись закону нормального распределения представлены в виде среднего арифметического (М) и ошибки стандартного отклонения (ш), а которые не подчинялись закону нормального распределения представлены в виде медианы (Md) со значениями от 25-го до 75-го перцентилей. Для оценки достоверности (значимости) зависимых выборок
исследования используется ANOVA для повторных измерений с post-hoc тестом (для параметров с нормальным распределением) и U-критерий Манна-Уитни (для параметров, которые не подчиняются закону нормального распределения). Различия считали статистически значимыми при р<0,05. Корреляционный анализ с помощью коэффициентов корреляции Спирмена и факторный анализ с ротацией «варимакс» (Гланц С, 1998; Реброва О.Ю., 2002; Юнкеров В.И., Григорьев С.Г., 2002; Наследов А.Д., 2012).
