STRUCTURAL STUDY OF REACTIONS OF HUMAN BODY TO HYPOXIC TRAINING (APPROACHES TO STRUCTURAL ANALYSIS)

Full Text

Введение. В настоящей работе показано насколько эффективно применение структурного анализа как в практике описания и оценки эффективности гипоксических тренировок, так и подбора однородных групп при планировании эксперимента. Материалы и методы Проведено экспериментальное исследование в лабораторных условиях, в котором приняли участие мужчины первой возрастной группы, признанные по состоянию здоровья годными к военной службе. Для создания нормобарической гипоксии использовался серийный гипоксикатор «Эверест». Гипоксическая тренировка (ГТ) проводилась курсом из 10 сеансов по 90 мин каждый в режиме «подъёма» на высоту на 2000 2500 метров в камере «Табай». Перед и после курса ГТ проводилась 15-ти минутная гипоксическая проба с процентным содержанием кислорода во вдыхаемой смеси 10%. Во время пробы, непосредственно перед ней и в течение 3-х мин, после перехода на дыхание атмосферным воздухом регистрировались: сатурация крови кислородом (SpO2) и частота сердечных сокращений (ЧСС). Рассчитывался индекс гипоксии (IG, IG = ЧСС / SpO2), оценивалось влияние инспираторной гипоксии по результатам фонового измерения (фон), а также измерений в период ингаляции (i = 1, 2, … n, n - количество минут ингаляции ГГС - 10: IGфон - значение индекса перед ингаляцией; IG1 - значение индекса на 1-ой минуте ингаляции, IG2 - на 2-ой минуте, IG3 - на 3-ей и т.д.) по предложенному показателю - Index-summa (IS)) [2]. Измерения в период восстановления после пробы в расчёт не принимались. Эффективность серии гипоксических тренировок оценивалась по формуле: ЭГТ = (ISдо - ISпосле ) / ISдо. Мызниковым И.Л. было предложено в качестве перспективного направления в описании результатов (интервальных) гипоксических тренировок и их сравнительной оценки, применять структурный анализ на основе индексного подхода (рer.сom. 27 сентября 2018 года, И.Л. Мызников, доклад на НПК СПбНИИФК «Актуальные проблемы в области физической культуры и спорта»). Применение индексного подхода в медико-биологических исследованиях позволяет перейти к более сложной агрегированной величине, информативной к выявлению структурных различий, к её структурной динамике, которая является следствием устойчивости и качественного состояния биологической системы [4, 5]. Для этих целей применяют индексы, позволяющие сравнить структурность объекта изучения (индексы К. Гатева, Л.С. Казинца, А. Салаи, В. Рябцева и др. (цит. по [5]). Наиболее разработанной в оценочном плане является методика, основанная на расчёте индекса В.Рябцева (IR) [3, 4, 6]. IR = где и - величины i-го параметра (i = ) в 1-ой и 2-ой системах При сравнении динамики одной рассматриваемой системы на этапах её исследования («до» - «после») формула приобретает вид: IR = где - величины i-го параметра при тестировании после и до гипоксических тренировок; i - число градаций в дизайне ингаляции гипоксической газовой смеси. Этот индекс имеет определённый интервал возможных значений от 0 («идентичность структур») до 1 («полное различие»), а также автор - разработчик методики IR провёл шкалирование данной величины (таблица 1). Поэтому IR позволяет дать характеристику меры структурных различий (цит. по [3]). Таблица 1 Шкала оценки меры существенности структурных различий для оценки эффективности ГТ Шкала различий по индексу Рябцева (цит. по [4]). Предлагаемая нами интерпретация для оценки эффективности ИГТ Интервал значений индекса Характеристика меры структурных различий 0,000 - 0,030 тождественность структур эффективность сомнительна 0,031 - 0,070 весьма низкий уровень различия структур эффективность сомнительна 0,071 - 0,150 низкий уровень различия структур малоэффективна 0,151 - 0,3 существенный уровень различия структур эффективна 0,301 - 0,5 значительный уровень различия структур очень эффективна 0,501 - 0,7 весьма значительный уровень различия структур 0,701 - 0,9 противоположный тип структур очень эффективна, но следует проверить качество тестирования на сравниваемых этапах и правильность произведённых расчётов 0,901 и выше полная противоположность структур Результаты и обсуждение. Эффективно охарактеризовать результаты одного этапа исследования (за выборку наблюдений) на основе первичных или комплексных величин или дать описательное сравнение различных изменений у сравниваемых испытуемых (индивидуальная оценка), опираясь на рассматриваемые показатели (SpO2 и ЧСС), не всегда представляется возможным, о чём мы уже говорили ранее [2]. Нами, по первичным результатам (фона и 15-ти мин ингаляции) были рассчитаны Index-summa (IS) [2] и эффективность гипоксических тренировок (ЭГТ), а также IR. На рисунке 1 представлена динамика средних выборочных значений по этапам в схеме исследования до и после серии ГТ IR в этом наблюдении составил 0,028, что свидетельствует о «тождественности структур» или сомнительной эффективности проведённых ГТ, если рассматривать результат в целом за всю группы. Поэтому мы проанализировали наблюдения отдельных испытуемых (табл. 2, рис. 2). Рис. 1. Модель изменение среднего выборочного значения IG (в усл.ед.) на этапах ингаляции, на I и II этапах Таблица 2 Сравнительная оценка некоторых индивидуальных результатов сравнения эффективности ГТ до и после их проведения Наблюдение (испытуемый) IS ЭГТ IR Толкование результата по IR 1 2 3 4 5 ББС 2,19 0,63 0,044 весьма низкий уровень различия структур 0,80 ННА 2,86 0,49 0,060 весьма низкий уровень различия структур 1,47 РРА 1,63 0,44 0,076 низкий уровень различия структур 0,92 ТСВ 2,76 0,57 0,096 низкий уровень различия структур 1,19 Из этого следует, что из-за различных функциональных состояний, особенностей событий в период тренировок эффективность ГТ у испытуемых может варьировать в пределах различной её выраженности. Поэтому, помимо групповой статистики при анализе ЭГТ необходимо учитывать индивидуальные результаты. Процент лиц в группе, у которых по результатам тестирования IR > 0,071, может также характеризовать эффективность подобного воздействия с целью расширения резервных возможностей организма. Если ещё раз обратиться к табл. 2, то видно, что ЭГТ и IR не всегда коррелируют. Это вызвано тем, что эффективность ГТ рассчитывается из показателя, характеризующего напряжение приспособительных реакций, а IR из подобия на этапах исследования. Например (табл. 2), испытуемый ББС при более высокой ЭГТ (0,63) продемонстрировал весьма низкий уровень различия структур (0,044), в то время как испытуемый РРА при меньшей ЭГТ (0,44) продемонстрировал более выраженное различие структур (0,076). Подобные результаты позволяют предположить, что оперирование этими величинами (ЭГТ и IR ) при характеристике проведённого исследования, может стать индикатором механизма, которым реализуется приспособительный процесс. Приспособительное реагирование может происходить преимущественно за счёт повышения резервов, без существенных временных сдвигов при ответе организма на гипоксию. Или временными изменениями последовательности реагирования, ведущими к деформации фоновой структуры кривой. Нельзя исключать и возможность смешанного механизма ответных реакций. Это направление требует дальнейшего исследования. Структурный анализ также позволяет нам сравнить структурную однородность между результатами тестирования выше продемонстрированных испытуемых на I этапе (табл. 3). Мы предлагаем называть подобные таблицы по аналогии с корреляционным анализом - «матрица структурных различий». Таблица 3 Матрица структурных различий Испытуемые ННА РРА ДСС ЗВС ТСБ ГГВ МИА НВВ испытуемые ББС 0,106 0,147 0,065 0,127 0,125 0,058 0,045 0,048 ННА 0,227 0,141 0,225 0,202 0,141 0,087 0,124 РРА 0,101 0,039 0,048 0,105 0,149 0,112 ДСС 0,098 0,085 0,057 0,066 0,048 ЗВС 0,041 0,105 0,148 0,112 ТСБ 0,093 0,127 0,092 ГГВ 0,069 0,041 МИА 0,050 Рис. 2. Примеры динамики IG в рассматриваемых протоколах ингаляции ГГС-10 у некоторых испытуемых (см. табл. 2) при различной структурной неоднородности Из результатов таблицы 3 видно, что «весьма низкий уровень различия» (см. табл. 1) при фоновом исследовании имел место при сравнении испытуемых РРА и ТСБ (IR = 0,048). Испытуемый ББС с тремя другими испытуемыми также на этапе до серии интервальных ГТ имел «низкий уровень различия структур» (IR соответственно: 0,106, 0,147 и 0,125). А испытуемый ННА с испытуемым РРА (IR = 0,227) и испытуемым ТСБ (IR = 0,202) имел «существенный уровень различия структур». Аналогичную матрицу структурной однородности мы можем построить на любом другом этапе исследования в зависимости от целей эксперимента, в том числе и на этапе после серии интервальных ГТ, включив все элементы выборки (всех испытуемых). Речь будет идти лишь о смысловой нагрузке, которую мы достигаем этим моделированием Заключение В настоящей статье показана возможность построения структурного описания протокола ингаляции газовой средой с пониженным содержанием кислорода, представлены решающие правила, позволяющие оценивать подобие протоколов ингаляции как между различными испытуемыми, так и у одного испытуемого на этапах исследования по индексу Рябцева, что позволяет вскрывать схожесть или отличие рассматриваемых систем. Однако, следует помнить, что структура откликов функциональной системы на воздействие учитываемых факторов может быть оценена как критериями структурной однородности (различия), так и значимостью динамики однородных (парных) параметров в рамках одномерной (многомерной) статистики. Исследование структурности не отрицает применение иной статистической практики! Отсутствие структурных различий позволяет формировать более гомогенные группы испытуемых, а выраженность структурных отличий - говорить об эффективности факторного воздействия (например, гипоксической тренировки). В статье представлен фактически новый подход в оценке подобных функциональных исследований, также этот подход может быть применён и к другим блокам логически связанных показателей, регистрируемых в экспериментах.

About the authors

V. N Golubev

S.M. Kirov Military Medical Academy of the Ministry of Defense

St. Petersburg, Russia

I. L Myznikov

Military Institute of Phyzical Culture

St. Petersburg, Russia

I. I Zhil'cova

S.M. Kirov Military Medical Academy of the Ministry of Defense

St. Petersburg, Russia

Y. N Korolyov

S.M. Kirov Military Medical Academy of the Ministry of Defense

St. Petersburg, Russia

References

Supplementary files