2 курс / Нормальная физиология / Методы_оценки_состояния_систем_кислородообеспечения_организма_человека

значительном совместном функциональном резерве. Падение значений показателя говорит о том, что большая нагрузка ложится на сердечно-сосудистую систему, что свидетельствует о снижении совместного функционального резерва.

• Процент изменения частоты сердечных сокращений при физических нагрузках по сравнению с покоем:

%ЧСС = (ЧССН −ЧССП ) ЧССП ×100%	(4)
• Процент изменения частоты дыхательных движений при физических
нагрузках по сравнению с покоем:
%ЧДД = (ЧДДН −ЧДДП ) ЧДДП ×100%	(5)
• Процент изменения систолического объема сердца при физических на-
грузках по сравнению с покоем:
%УОК = (УОКН −УОКП ) УОКП ×100%	(6)
• Процент изменения дыхательного объема при нагрузках по сравнению с
покоем:
% ДО = ( ДОН − ДОП ) ДОП ×100%	(7)

Приведенные выше показатели возрастают при небольших и средних нагрузках. Перегрузки и срыв адаптационных механизмов может сопровождаться отрицательными значениями показателей.

•	Отношение прироста ударного объема сердца при нагрузках к приросту
частоты сердечных сокращений:
	%УОК/ %ЧСС	(8)

Характеризует структуру прироста интенсивности работы сердца. Значения больше единицы свидетельствуют о преобладании прироста объема, что говорит о тренированности сердца к физическим нагрузкам. Значения меньше единицы говорят о неоптимальности выполнения нагрузки. При выполнении больших нагрузок

характерны значения показателя меньше единицы, поскольку УОК	исчерпывает
возможности прироста на средних по интенсивности нагрузках.
• Отношение прироста дыхательного объема при физических нагрузках к
приросту частоты дыхательных движений:
%ДО/ %ЧДД	(9)

Характеризует структуру обеспечения нагрузки дыхательной системой. Оптимальность реакции системы заключается в больших приростах объема (значения

11

показателя больше единицы).

Лабильность (от латинского labilis – подвижный, нестойкий) – свойство живой ткани, отражающее скорость перестройки ее параметров. Термин предложен Н.Е.Введенским в отношении возбудимых тканей (нервов, мышц и т.д.), нами используется более широко применительно к функциональным системам различной степени сложности.

Максимальная вентиляция легких (МВЛ) — объем воздуха, проходящий через легкие за 1 минуту при дыхании с максимально возможной частотой и глубиной. Измеренный таким образом объем единичного (среднего) выдоха составляет жизненную емкость легких. Средняя величина МВЛ 100000-150000 мл у мужчин и

70000-100000 мл у женщин.

Максимальное давление выдоха (МДВ) — давление потока воздуха, разви-

ваемое при максимальном по интенсивности выдохе, совершаемом после максимального вдоха. Величина в покое — 120-140 мм.рт.ст. у мужчин и 100-120 мм.рт.ст. у женщин; при физической нагрузке МДВ снижается до 80-100 и 70-90 мм.рт.ст. соответственно.

Максимальное потребление кислорода (МПК) — максимально возможная для данного человека скорость потребления кислорода. Определяется различными способами и измеряется в объеме кислорода, потребляемом в единицу времени (мл/мин) или в отношении к 1 кг массы тела обследуемого — (мл/мин)/кг.

Индивидуальные значения МПК определяются биологическими особенностями исследуемого лица (полом, возрастом и др.), состоянием его здоровья, уровнем физической подготовленности и условиями окружающей среды (газовым составом, атмосферным давлением и т.п.).

Потребление кислорода при мышечной работе увеличивается до определенного уровня пропорционально ее мощности. При некоторых, индивидуально предельных ее значениях, все резервные возможности кардио-респираторной системы оказываются уже задействованными, и потребление кислорода более уже не может увеличиваться, исчерпываются возможности аэробного обеспечения работы. Основным критерием достижения МПК считается феномен "выравнивания" — появление плато на графике зависимости потребления кислорода от мощности мышечной работы. На этом пределе потребление кислорода определяется как максимально возможное для данной системы в наблюдаемом состоянии - “максимальное

12

потребление кислорода” - МПК.

Дальнейший прирост мощности работы обеспечивается за счет биохимических процессов, протекающих без участия кислорода (анаэробные процессы).

Величина МПК надежно характеризует физическую (или, точнее, так называемую, аэробную) работоспособность человека и, по определению Всемирной организации здравоохранения, МПК признается наиболее объективным и информативным показателем состояния кардио-респираторной системы.

Для определения индивидуального уровня МПК предложено несколько разных способов. Все они основаны на контроле достижения пределов возможности обеспечения системой кислородообеспечения выполнения мышечной работы. Прямое определение МПК является не только изнуряющей, но и не вполне безопасной процедурой. В связи с этим, разработаны более щадящие методы, в частности, метод оценки состояния системы кислородообеспечения и физической работоспособ-

ности организма — PWC170.

Минутный объем крови (МОК) — количество крови, перекачиваемое сердцем за одну минуту. МОК вычисляется как произведение УОК на ЧСС. При физических нагрузках одновременно растут ЧСС и УОК, что ведет к значительному возрастанию МОК.

Минутный объем легких (МОЛ) — объем воздуха, проходящий через легкие в течение 1 минуты. У мужчин МОЛ равен в среднем 6000 мл, у женщин — 5000 мл, при нагрузке увеличивается до 60000 — 80000 мл и 40000 — 70000 мл соответственно.

Наполненность пульса — интенсивность пульсации артериальной стенки или амплитуда пульсовой волны фотоплетизмограммы. Определяется объемом крови, находящейся в артерии; зависит от величины сердечного выброса и общего количества циркулирующей крови в сосудистой системе. При достаточном кровенаполнении артерии можно нащупать под пальцем высокую пульсовую волну, в этом случае говорят о хорошем наполнении или полном пульсе. При кровопотере или других состояниях, сопровождающихся уменьшением объема циркулирующей крови, определяется слабое наполнение — пульс пустой.

Напряжение пульса определяется сопротивлением артерии нажиму давящего пальца при исследовании пульса. Напряжение зависит от величины систолического артериального давления. При нормальном артериальном давлении артерия сдавли-

13

вается при умеренном усилии — пульс умеренного напряжения. При повышенном артериальном давлении — пульс напряженный (твердый). При пониженном артериальном давлении — пульс мягкий.

Насыщение крови кислородом (НКК) — величина, отражающая количество кислорода, связанного гемоглобином и растворенного в плазме периферической крови; величина насыщения гемоглобина артериальной крови кислородом (сатурация SaO2). Определяется методами количественного химического анализа. В 100 мл артериальной крови в покое содержится 19-20 мл кислорода, в венозной крови —

13-15 мл.

Процент насыщения гемоглобина является показателем качества поддержания в крови различными системами организма необходимого уровня кислорода (принцип гомеостаза). Если при выполнении физической нагрузки показатель не падает ниже 90 %, кислородообеспечение является достаточным.

Норма — может быть определена как наиболее часто встречающийся случай данного параметра (признака). Согласно статистическому подходу - норма представляется в виде норматива, как меры нашего познания объективно существующих жестких и гибких констант (параметров) организма. Можно говорить о Н. возрастной, региональной, популяционной. Иной подход к понятию нормы, широко развиваемый в рамках валеологии, требует использования понятия оптимальное состояние индивида, формирующегося в процессе адаптации к изменяющимся факторам жизни. Количественное выражение нормативов при данном подходе предполагает многократное наблюдение за человеком (мониторирование), использование дозированных функциональных нагрузок с обязательным контролем качества их выполнения и оценкой цены адаптации, которую платит организм, построение таких целостных описаний как психофизиологический паспорт индивида и т.д. Состояние нормы при этом есть оптимальное состояние индивида с достаточными функциональными возможностями адаптации организма к реальным условиям жизнедеятельности.

Общее периферическое сопротивление сосудов (гидравлическое) – сопро-

тивление, которое испытывает кровь вследствие своей вязкости, трения о стенки сосудов и вихревых движений. Гидравлическое сопротивление представляет отношение движущей силы, т.е. давления к объему крови, протекающей в единицу времени через исследуемый участок сосудистого русла. Общее периферическое сопротивле-

14

ние слагается из сопротивления прохождению крови по артериальной части сосудистого русла на 66 %, по капиллярной – около 27 % и по венозной – около 7 %.

Объем форсированного выдоха (ОФВ) — объем воздуха, удаляемый из лег-

ких при форсированном выдохе за единицу времени (обычно за первую секунду), служит хорошим показателем наличия обструктивных нарушений вентиляции (сужения воздухоносных путей, т.е. повышения их аэродинамического сопротивления).

Величина ОФВ в покое в среднем — 75-80 % от ЖЕЛ, при нагрузке снижается до 65-70 % от ЖЕЛ. При функциональных нарушениях или патологических процессах в дыхательной системе, выдох может быть затруднен и величина ОФВ снижается.

Объем форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ1) — объем воздуха,

удаляемый из легких при форсированном выдохе за первую секунду.

Оптимальное функциональное состояние — функциональное состояние организма, позволяющее обеспечивать необходимое качество деятельности (жизнедеятельности) с достаточным функциональным резервом регуляторных и исполнительных систем организма и без ущерба для организма.

Остаточный объем (ОО) легких — объем газа, остающегося в легких после максимального выдоха. ОО составляет 1100-1200 мл. Остаточный объем может быть определен несколькими косвенными методами, в частности, по результатам измерения концентрации в выдыхаемом воздухе азота, после смены дыхательной газовой смеси на смесь, его не содержащую.

Парасимпатическая часть вегетативной нервной системы (парасимпати-

ческая нервная система) — часть вегетативной нервной системы, объединяющая, в свою очередь, два отдела: краниальный и сакральный. В краниальном отделе преганглионарные волокна покидают средний и ромбовидный мозг в составе нескольких черепно-мозговых нервов (основной из них – блуждающий нерв (n. vagus)) , а в сакральном выходят из спинного мозга. Преганглионарные волокна оканчиваются в парасимпатических ганглиях. Парасимпатический отдел регулирует деятельность внутренних органов в условиях покоя, его действия направлены на поддержание гомеостаза. Парасимпатические влияния на сердце заключаются в уменьшении ЧСС, силы сокращений, уменьшении скорости проведения и возбудимости сердечной мышцы.

Пульсовая волна – колебательное изменение диаметра артериальных сосудов, 15

связанное с периодичностью работы сердца и выбросом в кровеносное русло ударного объема крови. Скорость распространения пульсовой волны превышает линейную скорость крови в 10-15 раз. Считается, что волна отражает одновременно и гидравлический удар и колебание самой стенки сосуда. Скорость распространения пульсовой волны отражает степень упругости артериальной стенки.

Пульсовое артериальное давление (ПАД) представляет собой разность сис-

толического и диастолического давлений. У здорового человека в спокойном состоянии составляет 40-50 мм рт.ст. Является одним из показателей общей гемодинамики.

Резервный объем выдоха (РО) — максимальный объем воздуха, который человек может выдохнуть дополнительно после спокойного выдоха. Величина — 1300-1800 мл у мужчин и 900-1300 мл у женщин.

Ритмичность пульса. Отражает уровень регулярности сердечных сокращений. Нормальный ритм синусового узла (синусовый ритм) у большинства здоровых взрослых людей в покое составляет 60-75 ударов в 1 минуту. Одно из проявлений особенностей нормальной ритмичности, наблюдающейся у большинства людей, синусовая или дыхательная аритмия, — увеличение частоты сердечных сокращений сердца во время вдоха и некоторое ее замедление на фоне выдоха.

Ритм дыхательных движений – характеристика ведущей частоты и регулярности дыхательных движений. Встречающиеся нарушения ритма дыхания: дыхание Биота, дыхание Чейн-Стокса, дыхание Куссмауля, диссоциированное дыхание Грокко-Фугони.

Симпатическая часть вегетативной нервной системы — часть вегетатив-

ной нервной системы, периферический отдел которой образован околопозвоночными ганглиями, составляющими пограничный симпатический ствол, который делится на шейную, грудную, поясничную и крестцовую части. Симпатическая часть вегетативной нервной системы оказывает на организм мобилизующее действие, направленное на обеспечение выполнения физической работы. Симпатические влияния на сердце заключаются в увеличении ЧСС, силы сокращений, скорости проведения и возбудимости сердечной мышцы. Под влиянием импульсов симпатической нервной системы уменьшается просвет сосудов, что ведет к повышению артериального давления.

Систола — сокращение сердца или одного из его отделов. С. начинается с

16

возбуждения соответствующего отдела, которое, охватывая его полностью, приводит к сокращению. С. предсердий – сокращение предсердий, при котором кровь из предсердий поступает в желудочки. С. желудочков — сокращение желудочков сердца, при котором кровь выбрасывается в артерии большого (из левого желудочка) или малого (из правого желудочка) кругов кровообращения. С. сердца – период сердечного цикла, включающий сокращения предсердий и желудочков. С. электрическая – период, в течение которого миокард пребывает в возбужденном состоянии. На электрокардиограмме С. э. предсердий соответствует интервал от начала зубца Р до конца зубца Та (последний обычно не регистрируется, так как на него накладывается комплекс QRS ), а С. э. желудочков – интервал от начала комплекса QRS до конца зубца Т.

Систолический (ударный) объем крови (УОК) — объем крови, поступаю-

щий в аорту при одном сокращении сердца (систоле). УОК показывает величину сердечного выброса и является характеристикой производительности сердца как насоса. Величина УОК зависит от объема крови, поступившего в сердце во время диастолы и степени растяжения волокон миокарда (см. закон Старлинга), а так же от влияний на силу сокращения со стороны вегетативной нервной системы. Положительное влияние на УОК оказывают гуморальные факторы, в частности, гормоны надпочечников: адреналин, норадреналин, дофамин. УОК зависит от возраста, пола, размеров сердца и степени тренированности к физическим нагрузкамНапример. , в покое в положении лежа у нетренированных молодых людей УОК составляет 80-95 мл (ЧСС — 60-80 уд./мин), у спортсменов — 100-120 мл (ЧСС — 40-45 уд./мин). Максимально систолический объем может достигать 180200 мл.

Степень изменения УОК при физических нагрузках по сравнению с покоем отражает уровень резервных возможностей сердца. Ведущим механизмом увеличения УОК при физических нагрузках является усиление симпатических и снижение

парасимпатических влияний.

При физических нагрузках вместе с ростом потребления кислорода возрастает и УОК, но до пределов, обеспеченных возможностями растяжимости и сократимости миокарда. При этом умеренные физические нагрузки могут вызывать большее увеличение УОК, чем значительные, поскольку при значительных нагрузках сильно возрастает ЧСС, что ведет к резкому снижению времени диастолы и крове-

17

наполнения желудочков.

Систолическое артериальное давление (САД) — давление, создаваемое сердцем в артериальном русле в момент систолы желудочков. САД является общей характеристикой работы сердечно-сосудистой системы. Величина САД зависит от состояния артериального сосудистого русла (его общего периферического сопротивления) и величины систолического выброса — ударного объема крови.

У человека в покое систолическое давление — 90-130 мм рт. cт.. Его значение сильно зависит от индивидуальных особенностей человека, от его конституции, возраста, пола и т.д. У людей с астенической конституцией, как правило, САД несколько ниже, чем у людей с гиперстенической. С возрастом САД повышается. У мужчин САД несколько выше, чем у женщин. При физических нагрузках САД увеличивается в первую очередь за счет возрастания объема выбрасываемой крови и роста сопротивления сосудистого русла (сокращение гладких мышц сосудистой стенки — сужение диаметра периферических сосудов). Степень изменения САД при физических нагрузках отражает уровень резервных возможностей сердечно-сосудистой системы и пути ее адаптации. При нагрузке у здорового человека САД может достигать 160200 мм рт. ст.

Тахикардия (синусовая тахикардия) – аритмия сердца, синусовый ритм с частотой более 90-100 уд. У здоровых людей она возникает при физической нагрузке и эмоциональном возбуждении. Часто бывает проявлением вегето-сосудистой дистонии, в этом случае она заметно уменьшается при задержке дыхания. Более стойкая синусовая тахикардия случается при повышении температуры тела, тиреотоксикозе, миокардитах, сердечной недостаточности, анемии, тромбоэмболии легочной артерии. Больные при этом могут ощущать сердцебиение.

Физическая работоспособность — под физической работоспособностью понимается способность данного человека выполнять максимально возможный объем механической работы в течение определенного времени. Работоспособность включает в себя целый ряд свойств и особенностей биологических систем, так, например: лабильность отдельных мышечных единиц, физическая сила, функции времени и расстояния и т.д. При этом необходимо учитывать, что уровень физической работоспособности человека в значительной степени зависит от общего уровня здоровья, от адаптивных способностей организма к функционированию в определенных внешних условиях.

18

В последние годы в спортивной медицине и клинике достаточно широкое распространение получили методы определения количества работы, которую способен выполнить испытуемый за 1 минуту при частоте сердечных сокращений 170 уд/мин. Этот тест получил название PWC170 по начальным буквам английской транскрипции "физической работоспособности" — Physical Working Capacity. Он основан на существовании линейной зависимости между частотой сердечных сокращений и мощностью (интенсивностью) мышечной работы в определенном диапазоне нагрузок, и позволяет косвенно оценить состояние системы кислородообеспечения организма и его физическую работоспособность.

PWC170 можно определить на велоэргометре, тредбане или при помощи степ-теста. Последний способ наиболее прост, доступен и, при достаточном количестве ступенек, позволяет определять работоспособность одновременно у нескольких человек.

Функциональное состояние человека (ФС) – единый комплекс психофизио-

логических по своей природе явлений, формирующихся на основе актуальной потребности и имеющих выраженный приспособительный характер, позволяющих качественно и количественно описать текущее состояние человека. Потребность определяет реализацию конкретной формы жизнедеятельности организма, включая, например, сон или трудовую деятельность человека. Традиционно в физиологии и психофизиологии ФС рассматривается как состояние организма в целом с точки зрения состояния его систем. В отличие от этого в эргономике, психологии труда и инженерной психологии ФС анализируется на уровне работающего человека. Реализация психологического подхода к трактовке ФС основывается на принципах сис- темно-структурного анализа, в котором выделяются следующие основные уровни представленности ФС: поведенческий, психофизиологический, психологического обеспечения деятельности и субъективно-рефлексивный. Выделяют оптимальные и неоптимальные виды ФС, острые, хронические и пограничные, комфортные и дискомфортные. К числу основных классов ФС относятся состояния оптимальной ра-

ботоспособности, утомление, монотония, разные формы физиологического и пси-

хологического стресса, экстремальные состояния. Выявить резервы организма, определить их пределы можно только при использовании специальных тестов - функ-

циональных проб.

Функциональные пробы — определенный вид функциональной нагрузки, 19

предъявляемой человеку с целью выявления функциональных резервов отдельных систем и всего организма, состояния здоровья, скрытых патологий. В процессе тестирования исследуется характер приспособительных (адаптационных) реакций тестируемой системы, их соответствие индивидуальной норме. В ходе текущей работы в качестве "эталонов" могут использоваться статистические табличные параметры показателей различных систем. Функциональные пробы должны быть строго дозированными вплоть до максимальных, по интенсивности. Использование ступенчатых дозированных нагрузок позволяет прогнозировать поведение тестируемой системы.

Функциональное тестирование является методологической основой диагностики уровня здоровья в валеологии. В зависимости от возможностей исследователя и задач исследования при функциональных пробах используют дозированные нагрузки на велоэргометре, различные варианты степ-теста, задержки дыхания, гипоксические нагрузки и т.д.

Частота дыхательных движений (ЧДД) — количество дыхательных цик-

лов "вдох-выдох" за одну минуту. Средняя ЧДД в состоянии физического покоя —

12-16 в мин.

Частота сердечных сокращений (ЧСС, частота пульса) — число сокра-

щений сердца в минуту. ЧСС является одной из основных характеристик состояния сердечно-сосудистой системы. Она различается в зависимости от возраста, пола и индивидуальных особенностей симпатической и парасимпатической регуляции сердечно-сосудистой деятельности. ЧСС зависит от состояния самого сердца, процессов саморегуляции, системной и центральной регуляции и уровня нагрузки. Степень изменения ЧСС при физических нагрузках имеет, в определенных пределах, прямую зависимость от величины выполняемой нагрузки. Увеличение ЧСС при физических нагрузках определенного диапазона интенсивностей коррелирует с ростом потребления кислорода, связано с усилением симпатического влияния на сердце и отражает тренированность сердца.

В норме ЧСС у взрослого человека 60–80 в минуту. Увеличению ЧСС свыше 80 ударов в минуту (тахикардии) соответствует повышенная частота пульса (тахисфигмия). Уменьшению ЧСС менее чем 60 ударов в минуту (брадикардии), соответствует урежение пульса (брадисфигмия).

Экстрасистола — преждевременное (не соответствующее ритму) сокраще20