Evaluation of effectiveness of different variants of normobaric hypoxic training to restore the functional capabilities of the person

Abstract

A comparative assessment of the effect of various normobaric hypoxic training on the state of the physiological functional capabilities of a person has been carried out. The studies involved 30 men who had signs of deficiency of functional organism reserves. In the group 1 (15 people), normobaric hypoxic training was used in the standard mode: 15 daily hypoxic breathing procedures for 40 minutes. During the initial 4-5 procedures, the oxygen content was gradually reduced from 17 to 13.5%, after which it was not changed. In group 2 (15 people), the original hypoxic training was used: 15 daily 40-minute inhalations of argon-containing respiratory hypoxic mixture of unchanged composition: [Ar]=35%, [O2]=11-12%, nitrogen - the rest. Because of the training in group 1, the increase in the integral index of functional capabilities averaged 15% from the initial level, in group 2 - about 28%. Also, in group 2, more significant positive changes were observed on the part of the indices of samples with breath-holding and physical activity. Thus, argon-hypoxic training is an effective and safe method of expanding human functional capabilities, which allows us to offer its widespread use in the system of medical and psychophysiological support of military personnel.

Full Text

Одной из ключевых проблем физиологии военного труда, военной психофизиологии является сохранение, восстановление и расширение функциональных возможностей организма (ФВО), напрямую детерминирующих профессиональную работоспособность военнослужащих и обеспечивающих необходимый уровень надежности деятельности в экстремальных условиях [14, 15]. Высокие требования к состоянию профессионального здоровья военнослужащих в процессе выполнения функциональных обязанностей обусловлены воздействием разнообразных по модальности, интенсивности и продолжительности действия неблагоприятных факторов, которые в случае недостаточности ФВО могут приводить к недопустимому снижению работоспособности, вплоть до «срыва» деятельности [6, 10]. В связи с этим особое внимание специалистов военно-медицинской службы, военных психологов должно уделяться вопросам профилактики подобных ситуаций, в ряду которых одно из ключевых мест занимает экстренная коррекция дефицита функциональных возможностей организма, поддержание их на максимально возможном уровне, в т. ч. - без отрыва военнослужащих от профессиональных обязанностей [1, 6, 10, 15]. К перспективным направлениям в решении данной проблемы относится разработка инновационных немедикаментозных технологий, основанных на мобилизации собственных физиологических и психических резервов организма, его защитных механизмов, что обеспечивает безопасное для человека формирование стойких саногенных и эргогенных эффектов [4, 11, 12]. К таким технологиям в полной мере можно отнести использование так называемых гипоксических тренировок, проводимых при измененном или нормальном барометрическом давлении и основанных на искусственном повышении устойчивости организма к гипоксии, общей резистентности, оптимизации функционирования кислородтранспортных систем. В ряде исследований [3, 5, 12, 16, 17 и др.] доказана высокая эффективность применения нормобарической гипоксической тренировки (НГТ) для повышения работоспособности специалистов опасных профессий, разработаны оптимальные режимы применения этого метода. Показано, что перспективным вариантом дальнейшего развития метода НГТ является замена в дыхательной гипоксической смеси (ДГС) части азота инертными газами. В частности, в ряде работ доказывается возможность существенного повышения переносимости гипоксии (и, следовательно, перспектив расширения диапазона использования НГТ в профилактических и коррекционных целях) при применении в качестве воздействующего фактора ДГС с повышенным содержанием аргона (АрДГС), обладающего выраженным модулирующим воздействием на кислородный бюджет организма [2, 8, 12]. Цель исследования Сравнительная оценка эффективности гипоксических и аргоногипоксических нормобарических тренировок для расширения физиологических функциональных возможностей человека. Материал и методы Исследования проведены с участием 30 добровольцев-мужчин (19-35 лет, средний возраст 25,2±1,9 года), имеющих признаки дефицита физиологических ФВО, обусловленные предшествующей учебной или профессиональной деятельностью, низкой физической подготовленностью. Все добровольцы проходили углубленное медицинское обследование, при котором подтверждалось отсутствие соматической и психической патологии, что являлось обязательным критерием включения в исследование. После получения обязательного добровольного информированного согласия на проведение запланированных диагностических и коррекционных мероприятий обследованные лица методом стратифицированной рандомизации были разделены на 2 равные группы, сопоставимые по анамнестическим данным и исходному уровню ФВО. Добровольцам группы 1 в качестве немедикаментозного метода коррекции сниженных ФВО применялась НГТ в рекомендованном специалистами в области гипоксической медицины периодическом режиме [3]: непрерывное дыхание смесью кислорода в азоте, экспозиция 40 мин, ежедневно. В течение первых 4-5 процедур содержание кислорода в ДГС ступенчато снижали с 17 до 13,5%, после чего состав ДГС не меняли; общее число процедур 15. Таким образом, обеспечивалось постепенное приспособление тренируемых к измененной газовой среде с целью профилактики развития острых гипоксических состояний во время процедур. В группе 2 на основании предварительных исследований, в процессе которых была подтверждена ее безопасность для человека [8, 9, 12], была использована аргоногипоксическая тренировка, заключавшаяся в ежедневном 40-минутном вдыхании аргоносодержащих ДГС состава: [Ar]=35%, [O2]=11-12%, азот - остальное. Общее число процедур было аналогичным таковому в группе 1. Формирование ДГС, которые применялись при проведении стандартного варианта НГТ у лиц первой группы, проводилось с использованием сертифицированного гипоксикатора «Гипоксимед-2». Аргоносодержащие ДГС, применявшиеся в группе 2, предварительно подготавливались путем смешивания азотсодержащей ДГС и аргона в мешках Дугласа. Аргон высшей степени очистки, полученный из воздуха, добавляли в ДГС из баллонов высокого давления под контролем газоанализаторов. В процессе каждой процедуры НГТ осуществлялся медицинский контроль функционального состояния тренируемых, включавший опрос о самочувствии, визуальное наблюдение, мониторинг частоты сердечных сокращений и сатурации капиллярной крови кислородом, периодически измерялось артериальное давление. Динамическая оценка ФВО обследованных лиц осуществлялась с использованием методического подхода, рекомендованного для подобных исследований в физиологии военного труда [14]. Регистрировали следующие физиологические критерии: массо-ростовой индекс (г/см), жизненный индекс Эрисмана (мл/кг), динамометрический индекс (%), индекс Робинсона (усл. ед.), индекс Руфье (усл. ед.). Согласно описываемому подходу, «сырые значения» каждого из критериев переводятся в балльную шкалу, после чего определяется интегральный показатель (ИП) ФВО как сумма баллов с учетом знака. Критерии оценки ИП скорректированы с ориентиром на клинико-физиологические и антропометрические характеристики действующих военнослужащих. О недостаточном уровне физиологических резервов организма военнослужащих данной возрастной группы свидетельствуют значения ИП менее 7 баллов, 8 баллов мы рассматривали как пограничные, 9 и более баллов - как нормальные. Для расширения информации об уровне ФВО обследованных лиц применялись также функциональные нагрузочные пробы с задержкой дыхания и физической нагрузкой аэробного уровня энергообеспечения. При помощи проб с произвольной максимальной задержкой дыхания (с) на вдохе (Штанге) и выдохе (Генча) [7] оценивали устойчивость добровольцев к транзиторной гипоксии, рассматривая данные показатели как значимые критерии состояния ФВО. С использованием стандартизированного теста PWC170 (Вт), реализованного в соответствии с методическими рекомендациями [7] в виде двухступенчатой велоэргометрической нагрузки нарастающей мощности, определяли максимальную аэробную производительность обследованных лиц. Как известно, данный параметр является важнейшим критерием максимальных возможностей человека к выполнению длительной физической работы [7]. Контрольные исследования с применением перечисленных методик проводились в исходном состоянии (за несколько дней до начала НГТ) - I этап, через неделю (II этап) и 2 мес (III этап) после окончания НГТ. Статистический анализ данных выполняли с использованием программы «Statistica» v. 12.0. Вычислялись медиана (Ме), нижний и верхний квартили (Q25, Q75) для каждого показателя в группах сравнения; уровень значимости различий оценивали с использованием Т-критерия Вилкоксона и U-критерия Манна-Уитни (для парных связанных и несвязанных выборок). Значимыми принимали различия при p<0,05, при 0,05Јp<0,1 с допущением судили о наличии тенденций в динамике показателя. Результаты и обсуждение Показатели первичного обследования с использованием описанного выше подхода выявили наличие у всех исследуемых пониженного уровня ФВО, о чем свидетельствовали значения ИП, не превышавшие 7 баллов ни у одного из добровольцев (см. таблицу). Данный фактор, как указывалось выше, рассматривался нами как один из критериев отбора добровольцев в группы сравнения. Важно также акцентировать, что снижение ИП у всех участников исследований было обусловлено, прежде всего, не антропометрическими (масса тела, рост, сила рук), а функциональными параметрами (индексы Эрисмана, Робинсона, Руфье). Это подтверждалось и результатами проведенных нагрузочных проб с задержкой дыхания и аэробной физической работой. Так, ни у одного из обследованных в исходном состоянии показатель пробы Штанге не достиг 1,5 мин, пробы Генча - 1 мин, что для данной возрастной группы свидетельствует о невысоком уровне устойчивости к транзиторной гипоксии. Значения такого ключевого критерия ФВО, как максимальная аэробная производительность, у большинства добровольцев находились в переделах 140-160 Вт, при том, что даже для среднего уровня данного качества у молодых мужчин характерны величины PWC170 более 170 Вт [7]. Как указывалось выше, механизмы влияния циклических гипоксических воздействий на организм таковы, что коррекция именно функциональных отклонений со стороны резервных возможностей организма являлась основной целью проводимых тренировок. Учитывая, что в качестве тренирующего фактора нами использовались гипоксические стимулы значительной интенсивности, особое внимание уделялось контролю состояния добровольцев, проинструктированных о субъективных симптомах острых гипоксических состояний, которые могут развиться непосредственно в процессе процедур. В итоге оказалось, что случаев формирования таких состояний не было ни у одного из тренируемых на протяжении всех циклов НГТ. При этом, несмотря на значительно более «жесткий» режим гипоксических воздействий в группе 2, недопустимый при использовании азотсодержащих ДГС без добавления инертных газов, существенных различий в субъективной переносимости дыхания использованными газовыми смесями в группах сравнения не выявлено даже на начальных этапах НГТ. Таким образом, НГТ в обоих использованных режимах были пройдены успешно. Повторное контрольное обследование показало, что уже непосредственно после окончания коррекционных программ у большинства обследованных лиц обеих групп имели место позитивные изменения таких критериев ФВО, как индексы Эрисмана, Робинсона, Руфье, что свидетельствовало об оптимизации состояния и расширении резервов энергообеспечивающих систем организма, закономерно приведя к повышению ИП ФВО. При этом изменения перечисленных критериев по сравнению с исходным состоянием оказались статистически значимыми (p=0,011-0,044) в обеих группах. У большинства тренируемых отмечены также позитивные тенденции со стороны функциональных показателей, характеризующих устойчивость организма к транзиторной гипоксии (пробы Штанге и Генча) и максимальную аэробную производительность (тест PWC170), что привело к формированию значимых различий по сравнению с исходным уровнем. Таким образом, проведенные гипоксические тренировки показали свою эффективность в отношении экстренной коррекции функциональных отклонений со стороны кислородтранспортных систем человека, что обеспечило расширение ФВО и повышение физической выносливости большинства участников исследований. При сравнении эффективности примененных вариантов НГТ оказалось, что рассмотренные выше сдвиги показателей ФВО были более выраженными и отмечены у большего числа лиц группы 2, где проводились тренировки с использованием АрДГС, послужив причиной межгрупповых различий по ряду исследуемых параметров. Так, достоверно лучшими (p<0,05) в данной группе на этапе повторной диагностики оказались величины индекса Робинсона, показателей проб Генча и PWC170. По таким критериям, как индекс Эрисмана, ИП ФВО, показатель пробы Штанге, межгрупповые различия отмечались на уровне тенденций (p<0,1). При сравнении количественных изменений среднегруппового ИП ФВО было выявлено, что к II этапу диагностики в группе 1 прирост указанного критерия составил около 15%, в группе 2 - почти 28% по сравнению с первичным обследованием, что, на наш взгляд, можно рассматривать как ориентировочную характеристику количественных различий в эффективности использованных вариантов тренировок. Результаты заключительного этапа обследования выявили наличие следующих фактов. Прежде всего следует отметить тенденцию к дальнейшему улучшению функциональных критериев ФВО у лиц обеих групп, что отражало активные саногенные механизмы влияния использованных гипоксических тренировок на организм, обеспечивающие развитие позитивных изменений и после окончания тренировочного цикла. При этом указанные тенденции оказались более выраженными у обследованных группы 2, о чем свидетельствовали достоверные межгрупповые различия по всем функциональным критериям ФВО (индексы Эрисмана, Робинсона, Руфье), обусловившие статистически значимо большее увеличение ИП (p=0,029) в данной группе. Итоговый среднегрупповой прирост ИП ФВО в группе 1 составил около 25% по сравнению с первичным обследованием (p=0,003), в группе 2 - почти 40% (p<0,001), отражая количественные различия в эффективности примененных вариантов НГТ в расширении ФВО у лиц с их исходным дефицитом. При этом к окончанию периода наблюдения в группе 2 лишь у 2 человек из 15 (13%) значения ИП соответствовали пограничному уровню ФВО (8 баллов). У 5 человек (33%) показатель достиг величины 9 баллов, у остальных 8 человек (около 54%) - 10-11 баллов, что характеризует уровень ФВО как средний и достаточный для выполнения основных задач военно-профессиональной деятельности [14]. В группе 1 итоговое распределение добровольцев было следующим: у 4 человек (27%) уровень ФВО оставался пониженным (ИП=7 баллов), у 5 человек (33%) - пограничным (ИП=8 баллов); у остальных 6 человек (40%) - повысился до среднего уровня (ИП=9-11 баллов). Таким образом, по числу лиц, у которых к концу наблюдения ФВО достигли минимально достаточного уровня, в выделенных группах отмечались существенные различия, отражавшие более высокую успешность проведенных тренировок с использованием АрДГС. Со стороны динамики показателей проб с задержкой дыхания и субмаксимальной физической нагрузкой в группах сравнения отмечены аналогичные тенденции. Так, показатели проб Штанге и Генча в группе 1 увеличились в среднем на 15 и 7% по отношению к исходному состоянию, в группе 2 - на 21 и 13%, соответственно. Итоговый прирост показателя PWC170 в группе 1 составил 4,7%, в группе 2 - 8,2%. В первой группе значения показателя достигли уровня 170 Вт и выше у 4 человек (27%), во второй группе - у 7 (47%). Проведенные исследования, на наш взгляд, позволяют считать НГТ в использованных вариантах высокоэффективным немедикаментозным средством восстановления ФВО у лиц с признаками их дефицита и отсутствием клинически оформленной патологии. Основными достоинствами данного метода можно считать активную стимуляцию собственных физиологических ресурсов индивида, которая приводит к ряду позитивных изменений со стороны состояния кислородтранспортных систем, механизмов их регуляции. Следствием указанных сдвигов является повышение надежности функционирования целостного организма, толерантности клеток и тканей к гипоксии, в т. ч. - при различных внешних воздействиях. При этом в случае использования рациональных дифференцированных режимов НГТ данный метод можно считать безопасным и не имеющим абсолютных противопоказаний к его назначению. Повышения эффективности и безопасности НГТ можно достичь при использовании в качестве воздействующего фактора ДГС с повышенным содержанием аргона. Как было показано ранее [3, 8, 12] и подтверждено в данном исследовании, применение АрДГС позволяет существенно снизить риск развития недопустимого гипоксического состояния непосредственно во время процедур, что дает возможность применить более жесткие и, следовательно, более эффективные режимы НГТ, а также сократить в случае необходимости период тренировок. Несмотря на то что интимные механизмы непосредственного влияния повышенного содержания аргона на клетки и ткани до настоящего времени дискутируются, доказанными являются такие его эффекты, как снижение кислородного запроса клеток и тканей при сохранении требуемого уровня функционирования наиболее активных из них [9, 12]. Тренировки с циклическим или непрерывным воздействием АрДГС позволяют организму перевести данные изменения в приобретенное качество, обеспечивая новый, более надежный уровень его функционирования [8, 9, 12], что было показано и в данной работе. Учитывая имеющийся опыт использования АрДГС, мы считаем оптимальным техническим решением проведения аргоногипоксических тренировок у военнослужащих создание специальных стационарных или мобильных тренировочных комплексов [13]. Подобные комплексы позволяют формировать требуемые АрДГС в герметичном помещении, что резко снижает неудобство процедур для тренируемых; дает возможность применения НГТ в групповом и непрерывном варианте, использования сочетанных гипоксических и физических тренировок. Кроме этого, при таком способе создания АрДГС обеспечивается их воздействие на кожу и слизистые оболочки, что, как показано в ряде исследований [12, 16, 17], повышает общий эффект респираторных тренировок. Заключение. Проведенные исследования показали, что нормобарические гипоксические тренировки с использованием аргоносодержащей дыхательной гипоксической смеси в разработанном нами режиме являются эффективным и безопасным методом расширения физиологических функциональных возможностей организма, что позволяет предложить его широкое применение в системе медицинского и психофизиологического обеспечения военнослужащих.
×

References

  1. Азаров И.И., Бутаков С.С., Жолус Б.И. и др. Опыт сохранения здоровья военнослужащих в Арктике в повседневной деятельности и в чрезвычайных ситуациях // Морская медицина. - 2017. - Т. 3, № 3. - С. 102-111.
  2. Ананьев В.Н. Влияние инертных газов на поглощение кислорода в замкнутом пространстве при нормобарии // Материалы IX Всеарм. науч.-практ. конф. с междунар. участием «Баротерапия в комплексном лечении раненых, больных и пораженных». - СПб, 2015. - С. 80.
  3. Благинин А.А., Жильцова И.И., Михеева Г.Ф. Гипоксическая тренировка как метод коррекции пограничных функциональных состояний организма операторов сложных эргатических систем. - Нижневартовск: Изд-во Нижневартовского гос. ун-та, 2015. - 108 с.
  4. Болиев О.Э. Беляев В.Ф. Иванов А.О. и др. Восстановление функциональных возможностей организма военнослужащих посредством использования гипербарической респирации // Материалы Всерос. науч.-практ. конф. «Актуальные проблемы морской и водолазной медицины». - СПб, 2015. - С. 29-33.
  5. Ветряков О.В., Гайдук С.В., Бабак А.В., Цепкова Г.А. Гипоксическая тренировка как перспективное направление в системе медицинской подготовки военнослужащих // Материалы IX Всеарм. науч.-практ. конф. с междунар. участием «Баротерапия в комплексном лечении раненых, больных и пораженных». - СПб, 2015. - С. 83.
  6. Довгуша В.В., Мызников И.Л. Отдых на этапах учебно-боевой деятельности подводников. - 2-е изд., перераб. - СПб: Изд-во «Пресс-Сервис», 2010. - 224 с.
  7. Дубровский В.И. Лечебная физкультура и врачебный контроль. - М.: ООО «Медицинское информационное агентство», 2006. - 322 с.
  8. Иванов А.О., Петров В.А., Бочарников М.С., Безкишкий Э.Н. Возможности длительного пребывания человека в аргоносодержащих газовых средах, снижающих пожароопасность гермообъектов // Экология человека. - 2017. - № 1. - С. 3-8.
  9. Иванов А.О., Петров В.А., Ерошенко А.Ю. и др. Особенности изменений метаболизма человека при длительной герметизации в аргоносодержащей гипоксической газовоздушной среде // Морская медицина. - 2018. - Т. 4. - № 2. - С. 7-14.
  10. Мосягин И.Г. Стратегия развития морской медицины на арктическом главном региональном направлении национальной морской политики России // Морская медицина. - 2017. - Т. 3, № 3. - С. 7-22.
  11. Мосягин И.Г., Иванов А.О., Лобозова О.В. и др. Оптимизация психофизиологической адаптации студентов и курсантов в начальный период обучения с использованием криотермических тренировок // Воен.-мед. журн. - 2015. - Т. 336, № 8. - С. 68-70.
  12. Павлов Б.Н., Смолин В.В., Баранов В.М. и др. Основы барофизиологии, водолазной медицины, баротерапии и лечения инертными газами / Под ред. А.И.Григорьева. - М.: Гранп Полиграф. - 2008. - 496 с.
  13. Петров В.А., Майоров И.В., Янцевич П.В., Иванов А.О. Стенд-модель судовых помещений для моделирования обитаемости и режимов жизнедеятельности «МОРЖ» и его инженерное обеспечение // Вопросы оборонной техники. - 2016. - Вып. 7-8 (97-98). - С. 104-110.
  14. Сохранение и повышение военно-профессиональной работоспособности специалистов флота в процессе учебно-боевой деятельности и в экстремальных ситуациях: методические рекомендации / Под ред. Ю.М.Боброва, В.И.Кулешова, А.А.Мясникова. - М., 2013. - 104 с.
  15. Фисун А.Я. Медицинское обеспечение Вооруженных Сил Российской Федерации: состояние и пути совершенствования // Воен.-мед. журн. - 2014. - Т. 335, № 1. - С. 4-16.
  16. Шатов Д.В., Грошилин В.С., Иванов А.О. и др. - Восстановление функциональных возможностей организма специалистов опасных профессий путем использования гипоксических газовых сред // Медицинский вестник Юга России. - 2014. - № 2. - С. 108-112.
  17. Шатов Д.В., Иванов А.О., Грошилин В.С. и др. Использование нормобарических гипоксических сред в коррекции непатологических невротических проявлений у лиц опасных профессий // Кубанский научный медицинский вестник. - 2014. - № 3 (145). - С. 132-136.

Statistics

Views

Abstract: 241

PDF (Russian): 33

Dimensions

Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2019 Eco-Vector

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies