Influence of various degrees of normobaric hypoxia on the physical working capacity of a person

Full Text

Введение. Нахождение человека в условиях высоко- горья связано с воздействием комплекса экстремаль- ных условий внешней среды, оказывающих существен- ное влияние на функциональное состояние организма. В то же время профессиональная деятельность человека зачастую связана с выполнением физических нагрузок различной интенсивности. Один из наиболее частых сценариев связан с недостатком кислорода в окружа- ющей среде и/или развитием состояний, способству- ющих появлению гипоксии (нахождение в замкнутых пространствах, выполнение задач в условиях средне- и высокогорья, интенсивные физические нагрузки и др.). В последнее время все большее число военнослужащих проходят обучение по программам горной подготовки и активно привлекаются к выполнению специальных задач в условиях горной местности. С учётом накопленного экспериментального и кли- нического материала об изменениях функционального состояния организма при различных типах гипоксии в Министерстве обороны Российской Федерации предусмотрено проведение периодической плановой оценки переносимости умеренных степеней гипоксии у летного состава и водолазов. У летчиков проводятся периодические плановые барокамерные подъемы на высоты 5000-6000 м для определения переносимости кратковременной гипоксии и перепадов барометриче- ского давления, а также для выявления скрытых форм заболеваний и нарушений функционального состояния организма, снижающих устойчивость к недостатку кислорода [3, 9]. У водолазов, выполняющих работы под повышенным давлением газовой и водной среды, проводится гипоксическая проба, которая позволяет определить устойчивость и физиологические резервы организма при гипоксической гипоксии, моделируемой вдыханием в течение пяти минут 10%-ной кислородно- азотной смеси в условиях нормального атмосферного давления [4]. Определение устойчивости к гипоксии с использованием данных методик, в соответствии с руководящими документами, проводится у испытуе- мых, находящихся в условиях относительного покоя (в положении сидя или лёжа), когда у здорового человека существенных изменений в организме не наблюдается. В то же время при нахождении в условиях средне- и высокогорья (высоты более 2500 м) в покое и осо- бенно при физической нагрузке у здорового человека регистрируется комплекс функциональных изменений, соответствующих выраженной кислородной недоста- точности, а выполнение тяжелой физической работы сопровождается развитием выраженного кислород- ного голодания, в том числе и за счет дополнитель- ного вклада «гипоксии нагрузки», формирующейся в результате интенсивной мышечной деятельности, что приводит к усилению кислородопотребления [7, 8]. Известно, что при адаптации организма челове- ка к воздействию гипоксии одну из ведущих ролей играет функциональное состояние газотранспортной системы: функции внешнего дыхания и системы ор- ганов кровообращения [1, 5]. При этом механизмы ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ 2 (62) - 2018 7 Клинические исследования срочной адаптации кардиореспираторной системы к предъявляемым условиям обусловлены двумя основ- ными факторами: гипоксией и физической нагрузкой. Реакции систем дыхания и кровообращения, такие как гипервентиляция, увеличение минутного объема дыхания, возрастание минутного объема кровоо- бращения, повышение ЧСС и АД, при воздействии гипоксии и физической нагрузки относятся к числу адаптационных реакций на изменение поступления или расходования кислорода тканями, следовательно, в условиях гипоксии изменяются показатели, харак- теризующие уровень работоспособности. Таким образом, изучение влияния различных сте- пеней гипоксии на переносимость военнослужащими физической нагрузки является актуальным. Цель исследования. Оценить влияние различных степеней нормобарической гипоксической гипоксии на показатели физической работоспособности у здо- ровых добровольцев. Стьюдента (при сравнении двух выборок). Результаты считали статистически значимыми при р<0,05. Результаты и их обсуждение. Показано, что де- сятиминутное нахождение добровольцев в атмосфере искусственной газовой среды, соответствующей по концентрации кислорода высоте 2500 м над уровнем моря, сопровождалось снижением SpO2 до 94,8±0,5% и повышением ЧСС до 72,9±2,5 уд/мин (р<0,05) при неизменных показателях АД (рис.). Эти результаты были сопоставимы с данными В.О. Самойлова и др. [6]. При этом значимого снижения физической работоспо- собности у испытуемых не отмечалось. Это указывает на высокую степень компенсаторных возможностей организма, в первую очередь - за счет значительной лабильности систем дыхания и кровообращения в от- вет на предъявляемое гипоксическое воздействие. Десятиминутное нахождение испытуемых в ус- ловиях искусственной газовой среды с пониженным содержанием кислорода, соответствующим высоте 4500 м над уровнем моря, сопровождалось сниже- Материалы и методы. В исследовании приняли нием SрO до 80,5±1,3%, что было значимо ниже участие 16 добровольцев-мужчин в возрасте 20-25 лет, у фоновых 2 данных и значения SрO , полученного при которых отсутствовали медицинские противопоказания моделировании условий, 2 соответствующих высоте к гипоксическому воздействию. Гипоксическое воздей- 2500 м над уровнем моря (р<0,05). На фоне снижения ствие моделировалось в условиях нормобарического гипоксического комплекса, позволяющего автоматически SрO2 в условиях покоя компенсаторно повышалась поддерживать заданные параметры нормобарической гипоксической газовой среды без колебаний бароме- трического давления, параллельно создавая требуемые параметры микроклимата, в том числе при длительном одновременном пребывании в камере нескольких чело- век. Исследование проводилось в три этапа. На первом этапе добровольцы выполняли велоэргометрическую нагрузку ступенчато-возрастающей мощности (проба PWC170) по общепринятой методике [5]. Второй этап исследования начинали через трое суток после исход- ного обследования, а третий - для исключения эффекта тренированности - спустя месяц. Во время второго и третьего этапов те же добровольцы выполняли пробу PWC170 в условиях нормобарической гипоксии. Перед ги- поксическим воздействием, а также в ходе выполнения велоэргометрической нагрузки регистрировали частоту сердечных сокращений (ЧСС), артериальное давление (АД), уровень насыщения гемоглобина кислородом (SpO2). Снижение уровня SpO2 нередко рассматривают в качестве одного из основных критериев устойчивости к гипоксии (косвенного показателя работоспособности) [2, 8]. Для предварительной десатурации контроль физиологических показателей и пробу PWC170 в условиях гипоксии начинали проводить через 10 мин нахождения в гипоксической среде. Статистическую обработку результатов прово- дили с использованием программы Statistica 10.0. Нормальность распределения данных проверяли с помощью критерия Шапиро - Уилка, гомогенность дисперсий - с помощью критерия Барлетта. В случае соответствия распределения данных нормальному за- кону и гомогенности дисперсий статистическую зна- чимость различий определяли с помощью критерия ЧСС до 87,9±2,2 уд/мин, что выше значений, полученных при фоновом исследовании и при модели- ровании гипоксических условий, соответствующих высоте 2500 м над уровнем моря (р<0,05). Значимых изменений показателей АД в ответ на предъявляемое гипоксическое воздействие не отмечалось. При вы- полнении велоэргометрической нагрузки достоверно снижалась физическая работоспособность как по сравнению с фоновыми значениями, так и по сравне- нию с результатами, полученными при моделировании высоты 2500 м (р<0,05). Выявлено, что умеренно выраженная нормобари- ческая гипоксическая гипоксия способствует сниже- нию физической работоспособности, а формирующа- яся в результате активной физической деятельности «гипоксия нагрузки» резко ограничивает адаптацион- ные возможности организма человека, что может со- провождаться преждевременным переутомлением и приводить к срыву выполнения поставленной задачи. Полученные результаты необходимо учитывать при оценке возможности выполнения военнослужащими задач по предназначению в условиях гипоксии, а так- же при разработке способов повышения устойчивости человека к гипоксии. Заключение. Нахождение человека в условиях нормобарической гипоксической гипоксии умеренной степени (неполной компенсации) приводит к снижению физической работоспособности. Предложенная мето- дика может быть использована для оценки влияния раз- личных степеней гипоксии на переносимость физической нагрузки человеком и служить одним из критериев для профессионального отбора специалистов целевого предназначения (военнослужащих, альпинистов, геоло- 8 2 (62) - 2018 ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ Клинические исследования Рис. Влияние нормобарической гипоксии на некоторые физиологические показатели и физическую работоспособность здоровых добровольцев: * - различия по сравнению с фоном; # - с высотой 2500 м, р<0,05 гов и др.), а также для определения степени готовности человека к выполнению задач, сопряженных с выполне- нием физической нагрузки в условиях горной местности.

About the authors

O V Vetryakov

Email: o.v.vetryakov@mail.ru

Yu Sh Khalimov

V N Bykov

A Ya Fisun

References

Supplementary files