Физиологические аспекты оптимизации постнагрузочного восстановления и повышения энерготермической резистентности человека при напряженной двигательной деятельности

Размещено на http:www.allbest.ru/

На правах рукописи

БАКУЛИН Владимир Сергеевич

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОПТИМИЗАЦИИ ПОСТНАГРУЗОЧНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ ЭРГОТЕРМИЧЕСКОЙ РЕЗИСТЕНТНОСТИ ЧЕЛОВЕКА ПРИ НАПРЯЖЕННОЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

03.03.01 - Физиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора медицинских наук

Волгоград, 2012

Работа выполнена на кафедре спортивной медицины ФГБОУ ВПО «Волгоградская государственная академия физической культуры»

Официальные оппоненты:

академик РАМН,

доктор медицинских наук, профессор БАРАНОВ Виктор Михайлович

доктор медицинских наук, профессор РАДЫШ Иван Васильевич

доктор медицинских наук, профессор КРАЮШКИН Сергей Иванович

Ведущая организация:

ГОУ ВПО «Саратовский государственный медицинский университет»

Защита диссертации состоится «___» __________ 2012 г. в __ часов на заседании диссертационного совета Д 208.008.06 в Волгоградском государст-венном медицинском университете по адресу: 400131, г. Волгоград, пл. Павших борцов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского госу-дарственного медицинского университета по адресу: 400131, г. Волгоград, пл. Павших борцов, 1.

Автореферат разослан «___»______________20___ г.

Учёный секретарь

диссертационного совета,

доктор социологических наук,

кандидат медицинских наук, доцент Ковалева М.Д.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Изыскание эффективных путей оптимизации функционального состояния и сохранения работоспособности человека, подвергающегося вредному влиянию природных и антропогенных факторов среды обитания, принадлежит к числу важнейших проблем физиологии и профилактической медицины (Медведев В.И., 2003; Афанасьева Р.Ф., 2004; Агаджанян Н.А., 2006).

Особую актуальность эта проблема приобретает для спорта высших достижений, одной из специфических особенностей которого являются предельные для человека физические и нервно-психические нагрузки. Именно они вызывают высокий расход энергетических, пластических и регуляторных ресурсов организма (Платонов В.Н., 1986, 2004; Пшендин А.И., 2000; Солопов И.Н., Шамардин А.И., 2003; Wintez E.M., 2006). В результате замедляется скорость постнагрузочного восстановления и снижается его эффективность, что негативно отражается на общей и специальной работоспособности (Граевская Н.Д., 1998; Иорданская Ф.А., 1999; Платонов В.Н., 2004).

В этом аспекте усилия ученых прежде всего должны быть напpавлены на поиск новых сpедств и методов совеpшенствования адаптационных механизмов, а также обеспечивающих полноценное восстановление нарушенного гомеостаза и сниженной работоспособности у спортсменов после утомительных тренировочных и соревновательных нагрузок (Мирзоев О.М., 2000; Сентябрев Н.Н., 2004; Лиходеева В.А., 2011).

Среди разнообразных медико-биологических средств направленного восстановления у спортсменов различных специализаций наибольший интерес вызывает суховоздушная баня-сауна (Бирюков А.А., 1996; Перепекин В.А., 2003). В основе ее применения находится создание в организме кратковременной гипертермии и последующий выход из предельного теплового состояния с помощью водного или воздушного охлаждения (Краусс Н., 1977; Соболевский В.И., 1980; Судаков К.В., 1987; Мирзоев О.М., 2000).

Вместе с тем при воздействии очень высокой температуры сухого воздуха выраженность ответных реакций, охватывающих практически все органы и системы, определяется величиной тепловой нагрузки и может колебаться от функциональных изменений, не выходящих за границы физиологических колебаний, до явно патологических (Кафаров К.А., Бирюков А.А., 1996, 2000; Brenke R., 2006). Поэтому сауна, представляя собой чередование контрастных температурных воздействий, способна оказывать влияние не только стимулирующее и ускоряющее, но и угнетающее и замедляющее динамику восстановительных процессов, особенно на фоне уже нарушенного гомеостаза организма и его значительного утомления. Такое разнонаправленное последействие сауны остается мало изученным. сауна спортсмен организм

В доступной литературе также отсутствуют сведения о влиянии сауны на постнагрузочное восстановление спортсменов в различное время суток. Однако, исходя из положений биоритмологии о закономерном характере функциональной активности и систем на протяжении суток (Алякринский Б.С., 1985; Тристан В.Т., 2001; Оранский И.Е., 2002), можно ожидать различия в характере и степени выраженности восстановительных реакций при посещении сауны после спортивных нагрузок утром, днем или вечером.

В связи с изложенным становится очевидным, что несмотря на имеющиеся публикации, касающиеся оценки влияния сауны на организм здоровых людей и рекомендаций по организации ее применения в учебно-тренировочном процессе, существует потребность в продолжении исследований по ряду вопросов, решение которых связано с получением существенных теоретических и практических результатов. В частности, это касается необходимости разработки информативных критериев диагностики предельного и допустимого перегревания организма в жарких условиях сауны, отсутствие которых в настоящее время не позволяет определять и контролировать безопасную для здоровья спортсменов продолжительность тепловой экспозиции при разной ее интенсивности.

Научно обоснованного уточнения требуют режимы пребывания в сауне, и в частности режимы, исключающие риск функционального перенапряжения и развития неблагоприятных сдвигов в организме спортсменов. Отсюда возникает необходимость установления величин жаровоздушной и водной охлаждающей процедур, а также определение критериев допустимой продолжительности их воздействия. Также открытым остается вопрос физиологической оценки эффективности постнагрузочного восстановления спортсменов в утреннее, дневное и вечернее время суток при контрастных температурных воздействиях сауны.

Не менее важным моментом для спорта высших достижений являются достаточно часто встречающиеся случаи проведения учебно-тренировочной и соревновательной деятельности в сложных экологических условиях окружающей среды (жаркий, холодный и горный климат). В частности, для летних видов спорта с продолжительными и напряженными физическими нагрузками или нагрузками большого объема и интенсивности характерно сочетание действия на организм спортсменов физической и термической нагрузок. При этом, нарушение теплового и водно-солевого обмена, ведущее к перегреванию, дегидратации и падению компенсаторных возможностей сердечно-сосудистой системы, становится доминирующим фактором, лимитирующим двигательную деятельность (Басакин В.И., 1994; Nadel E.R., 1990; Hughon R.L., 1992; Galloway S.D.R., 1992). Кроме того, «неконтролируемая гипертермия» нередко приводит к тепловым травмам у спортсменов, возникающим чаще всего при повышенной температуре (26-29°С) и высокой относительной влажности (80-85%) воздуха. Причем такие неблагоприятные условия достаточно часто имеют место как в процессе подготовки к соревнованиям, так и в ходе их проведения (Нечаев В.И., 1993; Платонов В.Н., 1994; Roberts W.O., 1982; O'Tole M.L., 1989; Wimore J.H., 1994). Отсюда становится очевидным, что совершенствование сис-темы оптимизации подготовки высококвалифицированных спортсменов в нагревающих условиях окружающей среды должно предусматривать необходимость обеспечения профилактики функциональных нарушений у спортсменов в условиях быстро развивающейся тепловой гипертермии (Платонов В.Н., 2004; Макаров В.И., 2009).

Кроме того, несмотря на имеющиеся в литературе публикации по адаптации человека к напряженной мышечной деятельности и термическим нагрузкам, в настоящее время практически отсутствуют сведения о простых и надежных методах оперативного контроля динамики функционального состояния организма спортсменов при угрозе перегревания и риска возникновения гипертермических травм. Именно по этой причине затрудняется целенаправленный поиск путей повышения эффективности управления тренировочным процессом в жарком климате.

Вместе с тем, одним из путей решения поставленной задачи может быть научно-методическое обоснование физиологических критериев оценки степени напряжения в работе регуляторных механизмов у человека, выполняющего неодинаковую по характеру, мощности и длительности мышечную работу в различных температурно-влажностных условиях среды, ведущих к ограничению теплоотдачи. Установление таких критериев позволит подойти к выбору физиологически приемлемых режимов тренировочных нагрузок, исключающих функциональные нарушения в организме спортсменов. Особую значимость эти критерии приобретают при оценке эффективности медико-биологических средств повышения терморезистентности у спортсменов летних видов спорта, и в первую очередь тех, которые предполагают длительную работу на выносливость.

До настоящего времени единственным способом ускоренной тепловой адаптации остается организация и проведение предварительных тренировок (за 7-14 дней до соревнований) в естественных или искусственных условиях окружающей среды с высокой температурой и умеренной влажностью воздуха (Коц Я.М., 1986; Разумовский Е.А., 1993; Платонов В.Н., 2004). При этом установлено лимитирующее действие перегревания на физическую работоспособность лиц, уже адаптированных к жаре (Fink W.J., 1975). Вместе с тем, именно у квалифицированных и хорошо адаптированных к жаркому климату спортсменов, способных к выполнению интенсивной работы на фоне тяжелого утомления и глубоких сдвигов во внутренней среде, регистрировались случаи гипертермических травм (Платонов В.Н.,1986, 1997; Hughson R.L., 1992). В свою очередь, этот факт ставит под сомнение высокую эффективность существующей практики предварительной тепловой тренировки спортсменов.

По свидетельству ряда авторов (Смирнов А.В., 1990, 1993; Довгуша В.В., 1995; Тюренков И.Н., 1997; Макаров В.И., 1998), эрготермическая резистентность лиц, чья профессиональная деятельность сопряжена с тепловыми нагрузками, существенно повышается в результате применения фармакологических препаратов с протекторными свойствами. Учитывая, что фармакологическая защита от гипертермии в периоды тренировок и соревнований в нагревающей среде остается мало изученной проблемой, очевидной становится необходимость разработки рекомендаций по фармакологической коррекции функционального состояния организма спортсменов при физических нагрузках большой мощности и продолжительности в жарком климате.

Таким образом, перспективность указанного направления очевидна, а его приведенные аспекты изучены недостаточно. Все изложенное явилось побудительным мотивом для проведения настоящих исследований.

Целью настоящей работы явилось физиологическое обоснование подхода к оптимизации постнагрузочного восстановления на основе контрастных температур среды, выявление особенностей действия предельных физических нагрузок при затрудненной теплоотдаче и фармакологическая защита от гипертермии в этих условиях.

В соответствии с поставленной целью предусматривалось решение следующих задач:

1. Изучить особенности реакций организма человека на воздействие и последействие высоких температур сухого воздуха и обосновать выбор оптимальных характеристик жаровоздушной и охлаждающей водной процедур.

2. Оценить действие на функциональное состояние и работоспособность человека физических нагрузок большой мощности в утреннее, дневное и вечернее время суток.

3. Дать физиологическую характеристику постнагрузочных восстановительных процессов после приема контрастных процедур сауны утром, днем и вечером.

4. Провести сравнительное изучение воздействия на организм человека физической нагрузки максимальной и субмаксимальной мощности при термонейтральной, повышенной и высокой температуре воздуха с его малой подвижностью, а также умеренной и высокой влажностью.

5. Выявить наиболее информативные критерии оценки переносимости предельных физических нагрузок в условиях комфортного, теплого и жаркого микроклимата.

6. Осуществить отбор фармакологических препаратов, обладающих нормализующим функциональное состояние человека эффектом при эрготермических нагрузках.

7. Изучить влияние на развитие гипертермии и функциональное состояние человека фармакологических препаратов с протекторным действием при физической нагрузке субмаксимальной мощности в условиях жаркого влажного климата.

Научная новизна. Впервые проведена комплексная количественная оценка реакций организма на физические нагрузки максимальной и субмаксимальной мощности в разных температурно-влажностных условиях среды и определены характер, динамика и выраженность изменений показателей внешнего дыхания и энергообмена, теплового состояния, системной и церебральной гемодинамики, центральной нервной системы, работоспособности и субъективного статуса человека.

Впервые установлено, что при развитии крайних уровней гипертермии в чрезвычайно жарких условиях среды (Т=70ч110°С) среди критериев диагностики функционального перенапряжения человека особое значение приобретает динамика минутного объема крови (переход «фазы подъема» в «фазу снижения») на фоне уменьшения систолического объема крови, роста частоты сердечных сокращений и падения среднего гемодинамического давления. При этом выявлена зависимость скорости и полноты постгипертермических восстановительных реакций от мощности и продолжительности тепловой нагрузки.

На основании сравнительного изучения функционального состояния человека в утренние, дневные и вечерние периоды суток на последовательное действие физической нагрузки с высокими энерготратами, контрастных термопроцедур сауны и отдыха выявлена неодинаковая эффективность постнагру-зочного восстановления.

Дано физиологическое обоснование выбора наиболее информативных критериев для регламентации продолжительности физической работы большой мощности в нагревающей среде с умеренной и высокой влажностью.

Разработан коррекционный способ, направленный на оптимизацию функционального состояния человека при эрготермическом воздействии с использованием фармакологических препаратов, позволяющих обеспечить в условиях развивающейся гипертермии термопротекторный, кардиопротекторный и актопротекторный эффекты.

Практическая значимость. Результаты исследования контрастных температурных воздействий на организм человека послужили обоснованием нового физиологического подхода к разработке и применению режима посещения сауны, обеспечивающего повышение эффективности восстановления функционального состояния организма спортсменов после напряженных тренировочных нагрузок в утренние, дневные и вечерние периоды суток.

Разработан диагностический комплекс критериев для оперативного врачебного контроля за текущим функциональным состоянием спортсменов в процессе напряженной двигательной деятельности в условиях нагревающей среды, а также за эффективностью управления учебно-тренировочным процессом в летних видах спорта.

По результатам исследования подготовлены методические рекомендации для фармакологической коррекции функционального состояния организма спортсменов и его работоспособности в условиях жаркого климата.

Полученные в исследовании результаты могут быть использованы при специальной профессиональной подготовке человека, в тренировочном процессе спортивной практики, а также в учебном процессе в физкультурных и медицинских вузах на кафедрах физиологии, спортивной медицины и физического воспитания, а также при переподготовке специалистов в области физической культуры и спорта.

Внедрение результатов исследования. Работа выполнена в рамках Федеральной целевой программы «Медико-биологическое и медико-санитарное обеспечение спортсменов сборных команд Российской Федерации на 2011-2013 годы» ФМБА РФ. Результаты исследований внедрены в практику подготовки команды высшей лиги по гандболу АНО ГСК «Каустик», в учебно-тренировочный процесс СДЮШОР №1 по гимнастике города Волгограда. По результатам исследований подготовлены методические рекомендации по фармакологической коррекции функционального состояния и работоспособности спортсменов в условиях жаркого климата. Основные результаты исследований внедрены в лекционный и практический курсы на кафедрах физиологии, спортивной медицины, теории и методики футбола, теории и методики легкой атлетики, теории и методики плавания ФГБОУ ВПО «Волгоградская государственная академия физической культуры».

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на Международном конгрессе «Человек в мире спорта: новые идеи, технологии, перспективы» (Москва, 1998 г.); на итоговых научно-методических и научно-практических конференциях Волгоградской государственной академии физической культуры (1996 г., 2001-2009 гг.); на Всероссийской конференции «Потребность и мотивация интереса населения к занятиям физической культурой и спортом» (Набережные Челны, 2004 г.); на Всероссийской научно-практичес-кой конференции с международным участием «Здоровье и физическое воспитание детей и подростков» (Москва, 2006 г.); на Республиканской научно-прак-тической конференции с международным участием «Социально-гигиенический мониторинг здоровья населения» (Рязань, 2007 г.); на Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные вопросы врачебно-педагогического контроля в массовой физической культуре и спорте (Волгоград, 2009 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы: 1 монография, 41 печатная работа, отражающих основное содержание исследования, в том числе 13 статей в ведущих научных журналах, рецензируемых ВАК и 3 статьи в зарубежной печати.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 310 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, главы с описанием организации и методов исследования, 6 глав с изложением результатов собственных исследований и их обсуждением, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка использованной литературы. Работа иллюстрирована 48 таблицами и 27 рисунками. Библиографический указатель включает 260 источников, из которых 182 принадлежат отечественным и 78 зарубежным авторам.

Положения, выносимые на защиту.

1. Диагностическими критериями предельно переносимой гипертермии при воздействии на обнаженное тело человека экстремального термического фактора в диапазоне температур воздуха 70ч110°С и влажности 10ч4% являются направленность динамики и абсолютные значения показателей сердечной деятельности (ЧСС, СО, МОК), системной гемодинамики (АДс, АДд, СГД) и теплового состояния (ТR, СВТ кожи, СТТ, Q, ДQ) в момент отказа от продолжения тепловой экспозиции.

2. Экспериментально обоснованный режим применения в сауне дозированных контрастных тепло-холодовых процедур позволяет обеспечить существенное повышение эффективности «срочных» и «отставленных» восстановительных процессов после напряженной и утомительной мышечной работы в утреннее, дневное и особенно вечернее время суток.

3. Системный подход к выявлению особенностей функционального состояния организма человека на разных уровнях его системной организации (газоэнергообмена, теплового состояния, кардиогемодинамики, церебрального кровообращения, ЦНС, работоспособности, субъективного статуса) при предельных физических нагрузках в микроклимате с температурой воздуха 17ч32°С, влажностью 67ч86% и подвижностью 0,2ч0,4 м/с.

4. Комплекс информативных критериев оценки степени напряжения в работе регуляторных механизмов организма человека в процессе выполнения физической работы большой мощности до отказа в жарком, влажном микроклимате с повышенной температурой (30-32°С) и высокой влажностью (84-86%) воздуха.

5. Обоснование способа фармакологической защиты от гипертермии путем предварительного (до эрготермической нагрузки) приема препаратов из группы ноотропов (фенибут) и бета-адреноблокаторов (обзидан), комбинация которых обеспечивает термопротекторный, кардиопротекторный и актопротекторный эффекты при физической работе субмаксимальной мощности в условиях жаркой влажной среды.

ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для достижения поставленной в работе цели и решения сформулированных задач были определены три направления исследования: разработка способа оптимизации постнагрузочного восстановления на основе контрастных температурных воздействий в условиях сауны; изучение особенностей функционального состояния организма человека при действии предельных физических нагрузок в условиях ограничения теплоотдачи и разработка диагностических критериев для оценки степени гипертермии; фармакологическая коррекция функционального состояния человека при гипертермии.

Под наблюдением находилось 164 спортсмена мужского пола высокой квалификации (I разряд, КМС, МС) в возрасте от 19 до 24 лет, относящиеся к разной спортивной специализации (борьба, велогонки на шоссе, гребля, плавание, футбол, бег на короткие и средние дистанции). Всего было проведено 456 комплексных исследований.

В первом направлении исследований все участники регулярно посещали сауну и были адаптированы к условиям экспериментов до начала их проведения. При этом на первом этапе изучались ответные реакции =10±2 % организма на очень сильное тепловое воздействие с Т=70±4°С и (режим 1), 90±4°С и 6±2 % (режим 2), 110±4°С и 4±1% (режим 3), а также постгипертермические восстановительные реакции по общепринятым показателям термометрии, интенсивности потоотделения, кардиогемодинамики, внешнего дыхания и газообмена. Оценка состояния ЦНС осуществлялась с использованием тестов «время реакции» и «графическое отслеживание траектории». После выхода из жарких условий и приема охлаждающей гидропроцедуры (1,5-минутный душ с температурой воды =60±5 % отдыхали 60 мин, на 20ч24°С) обследуемые при Т=24±1°С и протяжении которых изучался процесс восстановления исходного функционального состояния организма.

На втором этапе оценивалось влияние на организм спортсменов контрастных температурных воздействий после напряженной мышечной деятельности в утренние (9-11), дневные (14-16) и вечерние (18-20) часы суток. Исследования начинались в =60±5 %, v=0,4±0,1 термокамере, где создавался микроклимат (Т=17±1°С, м/с), рекомендуемый для тренировочных занятий в крытых спортивных сооружениях. В этих условиях обследуемые выполняли попеременно (по 15 мин) ногами (велоэргометр) и руками (подъем и опускание груза) мышечную работу большой мощности до «отказа». Через 15 мин отдыха они принимали =7±1 %), продолжительность которойжаровоздушную процедуру (90±2°С, определялась по результатам самооценки своего состояния. После 2-минутного охлаждения в душевой следовало 30-минутное пребывание в комнате отдыха, в течение которого оценивалось «срочное» постнагрузочное восстановление. Чтобы оценить «отставленное» восстановление на следующий день утром (9 ч) проводилось повторное обследование спортсменов. Группа контроля не предусматривала посещение сауны. В этой серии комплекс методических приемов был направлен на оценку теплового состояния, внешнего дыхания и газоэнергообмена, а также нервной системы. При этом физическая работоспособность оценивалась по результатам статической мышечной выносливости и способности к точной координации движений. Субъективный статус обследуемых оценивался по результатам теста «САН».

На первом этапе второго направления изучались реакции организма на возрастающую по интенсивности физическую нагрузку в разных условиях теплоотдачи. Для этого в термокамере создавалось 3 микроклиматических режима с Т и соответственно 18±1°С, 68±1 % (режим 1), 25±1°С, 75±1 % (режим 2), =85±1 % (режим 3) при одинаковой во всех случаях v=0,3±0,131±1°С, м/с. При этом обследуемые выполняли ступенчато (по 5 мин) возрастающую (от 50 до 250 Вт) велоэргометрическую нагрузку до достижения МПК. В ходе исследований в течение последней минуты каждой ступени нагрузки анализировался газовый состав выдыхаемого воздуха, а также через каждые 5 минут работы регистрировалась температуру тела и кожи, измерялось АД, осуществлялась запись ЭКГ, ТТИРПГ и РЭГ. Сразу же после завершения работы проводились психофизиологические тесты: «ВПЗМР», «КЧССМ», «динамическая треморометрия», «статическая мышечная выносливость», «САН». На втором этапе в тех же микроклиматических режимах изучалось влияние интенсивной мышечной работы на функциональное состояние и работоспособность человека. При этом использовалась физическая нагрузка субмаксимальной мощности (75% от МПК).

Третье направление предусматривало исследование протекторной эффективности выбранных фармакологических средств, в ходе которого оценивалось влияние однократного приема каждого препарата, комбинацию двух из них и их комбинацию при курсовом приеме на развитие гипертермии и функциональное состояние спортсменов при тяжелой мышечной работе в условиях повышенной температуры и высокой влажности воздуха. Для этого за 30 мин до начала работы обследуемые принимали внутрь глюконат кальция в дозе 0,5 г (I серия - плацебо), бемитил - 0,5 г (II серия), пирацетам - 0,4 г (III серия), фенибут - 0,25 (IV серия), обзидан - 0,08 г (V серия), комбинацию фенибута - 0,25 г с обзиданом - 0,08 г (VI серия). Эта же комбинация препаратов и плацебо применялись в течение 5-дневного курса. Препараты давались с использованием метода двойного слепого контроля, выбор доз осуществляли с учетом имеющихся в литературе рекомендаций. -=81±2 После приема препаратов обследуемые в термокамере с Т=31±1°С, %, v=0.3±0,1 м/с выполняли велоэргометрическую нагрузку мощностью 75 % от МПК длительностью не менее 60 мин в непрерывном режиме. В процессе эрготермического воздействия осуществлялся непрерывный контроль за тепловым состоянием, кардиогемодинамикой, внешним дыханием, расходом энергии, физической работоспособностью и субъективным статусом спортсменов.

Работа выполнена при соблюдении основных биоэтических правил и требований с научным обоснованием планируемых исследований, анализом возможных рисков и дискомфортов, описанием исследования для неспециалистов и получением информированного согласия от участников исследования (Генин А.М., 2001).

Все полученные данные обработаны с помощью общепринятых методов вариационной статистики. Достоверность различий средних величин показателей оценивали по t-критерию Фишера-Стьюдента.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Физиологические критерии регламентации гипертермического воздействия сауны и обоснование интенсивности жаровоздушной процедуры

В условиях нагревающей среды с очень высокой температурой и низкой влажностью воздуха предельное время переносимости обследуемыми тепловой нагрузки определялось ее интенсивностью. Так, средние значения и доверительные уровни (M±mt при р=0,05) этого показателя составляли 30±1 мин (70°С), 21±0,6 мин (90°С) и 14±1 мин (110°С). Однако во всех случаях жаровоздушная процедура сопровождалась развитием в организме обследуемых однонаправленных терморегуляторных реакций. Уже в самом начале теплового воздействия наблюдалось резкое увеличение СВТ кожи, достигающей на 5-й мин 37,0±0,3°С (70°С), 38,0± 0,3°С (90°С) и 38,9±0,3°С (110°С) при исходной - 32,2-33,0°С(рис.1).

Далее происходило непрерывное увеличение TR, прирост которой в конце экспозиции составлял 1,1±0,06° (70°С), 0,9±0,05° (90°С) и 0,8±0,06° (110°С). Аналогичные сдвиги отмечались и по показателям СТТ и Q.

Ускоренное развитие перегревания способствовало раннему перенапряжению сердечно-сосудистой системы (рис.2). Так, уже на 5 мин экспозиции АДс увеличивалось на 8±2 (70°С), 16±3 (90°С) и 24±4 (110°С) мм рт.ст. В дальнейшем оно продолжало нарастать, достигая к концу экспериментов 150-156 (70°С) и 158-170 мм рт.ст. (90 и 110°С). Достоверное уменьшение АДд регистрировалось, начиная с 5-й (110°С) или 10-й (70 и 90°С) мин. При этом наблюдалось непрерывное повышение АДп, уровень которого к концу экспозиции оказался выше исходного (42-46 мм рт.ст.) более чем вдвое.

По значениям СГД после 10-минутной стабилизации на исходном уровне происходило его непрерывное снижение

Рис. 2. Динамика АДс, АДд, СГД, АДп у обследуемых в сауне с различными на

=6% (2); Т= 110°С=10% (1); Т= 90°С, гревающими режимами: Т= 70°С,

=4% (3).

С самого начала теплового воздействия усиление сердечной деятельности выражалось резким учащением сердечных сокращений. Для систолического и минутного объема крови характерными оказались фазовые изменения: «фаза подъема» - в первые 20 (70°С) или 10 (90° и 110°С) мин; «фаза снижения» - последующие минуты экспозиции (рис.3). В конце пребывания при температуре 70°, 90° и 110°С снижение систолического объема крови от максимального достигло соответственно 29% (р<0,01), 23% (р<0,01) и 14%(р<0,05).

Рис. 3. Динамика СО крови и МОК у обследуемых в сауне с различными на

= 6% (2); = 10% (1); Т = 90°С, гревающими режимами: Т = 70°С,

= 4% (3).Т 110°С и

Первоначальное возрастание МОК сопровождалось одновременным увеличением ЧСС и СО. При этом снижение МОК, наиболее выраженное в конце экспериментов с температурой 70°С, происходило за счет уменьшения СО на фоне увеличения ЧСС.

Выявленные сдвиги показателей теплового состояния и кардиогемодинамики свидетельствовали о необходимости ограничения уровня тепловой нагрузки на организм человека во время приема жаровоздушной процедуры. Сравнительный анализ динамики и абсолютных величин изучаемых показателей позволил полагать, что время переносимости гипертермии в значительной мере зависит от эффективности функционирования сердечно-сосудистой системы. Так, уже в начале теплового воздействия происходило, судя по резкому повышению кожной температуры, расширение поверхностных сосудов, приводящее к увеличению емкости сосудистого русла. Возникшее при этом относительное уменьшение объема циркулирующей крови инициировало увеличение ЧСС, СО и МОК, возрастание которых было направлено на ускорение циркуляции крови. По мере перегревания организма рабочая нагрузка на систему кровообращения возрастала, а ее адаптационные механизмы некоторое время оставались максимально напряженными, после чего их эффективность начинала уменьшаться. Подтверждением этому явилась динамика МОК (переход «фазы подъема» в «фазу снижения») при одновременном уменьшении СО, росте ЧСС и падении СГД за счет непрерывного уменьшения АДд. В совокупности это свидетельствует о снижении эф-фективности компенсаторных возможностей системы кровообращения в процессе быстро развивающейся гипертермии.

Таким образом, динамика МОК приобретала роль наиболее информативный критерия функционального перенапряжения организма при ускоренном развитии гипертермии. Отсюда следует, что ограничение продолжительности пребывания в этих условиях следует производить по времени достижения максимальной величины МОК, равной 10,8±0,3 л на 20-й мин (70°С), 10,6±0,4 л на 15-й мин (90°С) и 11,2±0,2 л на 10-й мин (110°С) экспозиции. Близкие значения МОК позволяют рекомендовать его среднюю величину и доверительные уровни для всех нагревающих режимов сауны (таб.1). Достигнутые к этому времени значения показателей, отражающие динамику перегревания (TRQ) и напряжения, СВТ кожи, СТТ, сердечно-сосудистой системы (ЧСС, АДс, АДд),также могут служить критериями ограничения уровня тепловой нагрузки с температурой воздуха 110°С.в интервале 70

Таблица 1

Значения физиологических показателей, рекомендуемых в качестве критериев регламентации уровня гипертермического воздействия сауны на организм здоровых мужчин (M±mt при р=0,05)

Подход к выбору оптимальной интенсивности жаровоздушной процедуры был найден в ходе сравнительного анализа постгипертермических восстановительных реакций после воздействия нагревающих режимов, приема охлаждающей гидропроцедуры и времени реституции. В результате были выявлены определенные закономерности в скорости протекания восстановительных реакций, касающихся, в частности, теплового состояния, сердечной деятельности и состояния ЦНС (табл. 2). Так, уже на 15-й мин отдыха отмечалось резкое снижение СВТ кожи, величина которой приближалась к начальной (до сауны). К этому времени, несмотря на значительные теплопотери (внутренний тепловой градиент увеличился с 1,0-2,0° до 5,1ч5,8°С), ректальная температура либо сохранялась на том же уровне, что и в конце экспозиции при 70°С и 90°С, либо продолжала расти, превышая уровень конца экспозиции при 110°С на 0,2°С (р<0,05). В дальнейшем наблюдалось ее непрерывное снижение примерно с одинаковой скоростью (0,18-0,20 град/мин), вследствие чего к концу отдыха она либо возвращалась к исходной (90° и 110°С), либо оставалась достоверно выше исходной на 0,2°С (70°С).

В результате корреляционного анализа выявлено, что в течение всего времени реституции между снижением СВТ кожи и уменьшением теплонакопления (ДQ) имела место высокая корреляционная связь (0,73ч0,89).При этом величина коэффициента корреляции TR с ДQ оказалась низкой (0,29ч0,32) в первые 15 мин и невысокой (0,52ч0,56) в последующие 45 мин реституции.

Таблица 2

Динамика показателей теплового состояния, сердечной деятельности и ЦНС в конце термоэкспозиции и в период реституции у 3-х групп обследуемых (М±m)

Следовательно при ускоренном развитии предельной гипертермии в условиях сауны и последующем принятии охлаждающей гидропроцедуры накопленное в организме эндогенное и экзогенное тепло удаляется в окружающую среду преимущественно из поверхностных тканей, особенно в первые 15 мин. Подтверждением этому явилось то, что в начальном периоде нормализации теплового состояния TR или сохранялась на уровне, достигнутом в конце тепловой нагрузки, или продолжала увеличиваться.

Результаты сравнительного изучения сердечно-сосудистой системы указали на ее более высокую реактивность в ответ на температурное воздействие 90° и 110°С (относительно 70°С), когда несмотря на резко выраженные сдвиги имела место ускоренная нормализация показателей системной гемодинамики и сердечной деятельности.

По данным теста «Графическое отслеживание траектории» у всех обследуемых в конце термопроцедуры с разной температурой сухого воздуха регистрировалось достоверное увеличение общего времени выполнения теста, что указывало на сдвиг баланса основных нервных процессов в сторону торможения. Однако, если после воздействия температур воздуха 70° и 90°С нормализация сенсомоторной деятельности наступала на 60-й мин реституции, то последействие температуры 110°С проявлялось дальнейшим ухудшении этой деятельности.

Таким образом, при развитии у обнаженного человека одной и той же степени гипертермии за разное время ее достижения в зависимости от мощности теплового воздействия (70°, 90° и 110°С) процесс восстановления физиологических и психологических показателей протекает в более ускоренном темпе, если применяется =6±2%. Это обстоятельство явилосьжаровоздушная процедура с Т=90±4°С и основанием для выбора указанного нагревающего режима сауны при постановке дальнейших исследований.

Физиологическое обоснование режима посещения сауны для постнагрузочного восстановления в разное время суток

При изучении влияния напряженной двигательной деятельности на организм человека в утреннее, дневное и вечернее время суток установлено, что одна и та же работа по характеру (циклическая, непрерывная), тяжести (высокая степень) и предельной продолжительности (60±2 мин) при ее =60±5% и V=0,3±0,1м/с при выполнении в микроклимате с Т=17± 1°С, сопровождается значительным напряжением внешнего дыхания и энергообмена, кровообращения, нервной и мышечной систем на фоне сохранения оптимального теплового состояния организма (табл. 3). При этом заданная работа оказывала наибольшее нагрузочное действие в вечерние часы суток. Так, при сопоставлении средних значений (за 60±2 мин работы) показателей газоэнергообмена выявлено, что VТE, VТО2, ЭТ находились на более высоком уровне вечером. При этом общий расход энергии составлял 2615±60 кДж и был существенно больше, чем утром (2202±48) и днем (2253±54).

Одновременно у всех обследованных с самого начала работы наблюдалось усиление сердечной деятельности, проявляющееся резким учащением сердечных сокращений и последующей стабилизацией на уровнях, достигнутых в начальном периоде физической нагрузки. Однако вечером ЧСС оказались больше, чем утром и днем, соответственно на 17±6 уд/мин и на 15±5уд/мин. Со стороны показателей АД сдвиги также оказались более выраженными при вечерней физической нагрузке.

Изменения со стороны ЦНС заключались в том, что к моменту прекращения работы происходило замедление скорости сенсомоторной реакции (ВПЗМР), резко выраженное вечером, а также снижение критической частоты слияния световых мельканий (КЧССМ) утром и днем и ее увеличение вечером. Одновременно ухудшались способность к точной координации движений и статическая мышечная выносливость, о чем свидетельствовало возрастание коэффициента тремора и укорочение времени удержания заданного статического усилия на ручном динамографе. При этом вечером отмечалось максимальное падение статической мышечной выносливости (37% против 19-20% утром и днем).

Таблица 3

Физиологические показатели обследуемых при работе большой мощности =60±5% и V= 0,3±0,1 м/с в микроклимате с Т=17±1°С, в разное время суток (М±m)

* - достоверные различия по сравнению с исходными данными;

(*) - достоверные различия относительно утренних и дневных величин.

Таким образом, если мышечная работа одинаковой интенсивности и продолжительности проводилась в утреннее, дневное или вечернее время суток в микроклимате с оптимальными условиями теплоотдачи, то она не вызывая нарушения температурного гомеостаза организма, приводила лишь к развитию общего утомления, резко выраженного вечером вследствие возрастания энергетической «стоимости» выполняемой работы. Однако после завершения такой работы через 15 минут отдыха и воздействия горячего =7±1%) переносимая степень гипертермии,сухого воздуха (Т=90± 2°С, определяемая самими обследуемыми (по возникновению у них теплоощущений «очень жарко», появлению обильного потоотделения и желания прекратить термоэкспозицию), характеризовалась величинами, представленными в таблице 4. Так, время пребывания на жаре обследуемых утренней и дневной групп оказалась меньше в среднем на 2 и на 2,6 мин, чем у обследуемых вечером. У них же отмечался и больший рост показателей теплового состояния, внешнего дыхания, энергопродукции, ЧСС и АД. Это свидетельствовало о повышении резистентности организма к гипертермическому воздействию сауны после выполнения вечерней мышечной работы.

Таблица. 4

Физиологические показатели обследуемых в конце пребывания

=7±1%в микроклимате с Т=90±2°С и после работы большой мощности в разное время суток (М±m)

* - Достоверные различия по сравнению с утренними и дневными данными

При смене характера и вида температурной нагрузки (переход из парной, охлаждение водой и отдых в комфортном микроклимате) полная нормализация показателей теплового состояния обследуемых утренней и дневной групп наступала на 30-мин реституции. К этому времени у обследуемых вечерней группы Тor полностью не восстанавливалась и была выше первоначальной на 0,4± 0,06 °С (табл. 5). При этом, в утренних и дневных экспериментах (сауна и контроль) к 30-мин реституции происходило возвращение показателей внешнего дыхания и энергообмена к E,исходным или близких к ним величинам. При посещении сауны вечером V ОV2 и ЭТ приближались к исходным значениям, тогда как в контроле они достоверно превышали их на 2,8±0,7 л/мин, 0,60±0,26 л/мин и 1,0±0,5 кДж/мин. Утром (9 ч) следующего дня после дневного и OE, Vвечернего посещения сауны V2, ЭТ находились на пониженном уровне по сравнению с этими показателями до работы и показателями в контроле.

Влияние утреннего и дневного посещения сауны на сердечную деятельность проявлялось достоверным снижением ЧСС. Однако при вечернем посещении сауны заданное время реституции оказалось недостаточным для полной нормализации ЧСС. Ответная реакция системного артериального давления на утренние и дневные контрастные процедуры сауны выражалась отчетливым снижением всех исследуемых показателей. В экспериментах вечером (сауна и контроль) наблюдался возврат АДс, АДд и СГД к исходным значениям.

Таблица 5

Влияние утреннего, дневного и вечернего посещения сауны на динамику восстановления показателей газоэнергообмена и кровообращения после мышечной работы большой мощности (М±m)

* - достоверные различия относительно исходных (до работы) величин;

(*)- достоверные различия по сравнению с утренними (9 ч) значениями в конттроле.

При изучении показателей ЦНС установлено, что во всех сериях исследования значения ВПЗМР и КЧССМ на 30-й мин реституции оставались такими же как в конце работы (табл. 6). При этом утром следующего дня их величины приближались к исходным (до работы). Исключение составили контрольные значения вечером, где ВПЗМР и КЧССМ превышали исходные величины соответственно на 22±8 мс и на 2,0±0,8 Гц.

Таблица 6

Влияние утреннего дневного и вечернего посещения сауны на динамику восстановления показателей ЦНС и физической работоспособности спортсменов после мышечной физической нагрузки большой мощности

* - Достоверные различия относительно исходных (до работы) величин.

Воздействие контрастных температур ускоряло восстановление точной координации движений. Так, возрастая к концу работы, величина коэффициента тремора, возвращалась к исходному значению на 30-й мин отдыха. К этому времени в контроле величина показателя оказалась больше исходной утром на 1,4±0,5 усл.ед., днем на 1,3±0,5 усл.ед., а вечером на 1,1±0,4 усл.ед. После вечернего посещения сауны коэффициент тремора на следующее утро уменьшался (по сравнению с исходным) на 1,0±0,4 усл.ед., а в контроле увеличивался на 0,9±0.4 усл.ед.

Удержание заданной статистической нагрузки, регистрируемое на 30-й минуте реституции практически во всех случаях не возвращалось к исходному. Однако при завершении утренних экспериментов (через 22 ч) время удержания имело тенденцию к увеличению (сауна) или к уменьшению (контроль). Спустя 17 ч (после дневных экспериментов) это время либо удлинялось (сауна), либо укорачивалось (контроль). Через 13 ч (после вечерних экспериментов) время удержания не отличалось от исходного (сауна) или же оставалось меньше (контроль).

Таким образом, прямое и отдаленное влияние утренних, дневных и вечерних процедур сауны на функциональное состояние и работоспособность человека зависело как от выраженности функциональных изменений при выполнении мышечной работы «до отказа» и последующих воздействий контрастных температур (пребывание в парной, охлаждение водой, отдых в комфортном микроклимате), так и от длительности временнуго интервала после посещения сауны.

Сравнительная оценка эффективности приема процедур сауны выявила позитивное их последействие утром и днем, которое проявлялось ускоренным возвратом ЧСС к исходной величине и установлением за 30 мин реституции на новом, более низком функциональном уровне значений АДс, АДд и СГД, а также полной нормализацией нарушенной точной координации движении и частичной - статической мышечной выносливости. При вечернем приеме тех же процедур эффект быстрого и полного восстановления касался внешнего дыхания, энергопродукции и точной координации движений.

Отсюда следует, что при оценке эффективности применения утренних, дневных и вечерних термоконтрастных процедур необходимо учитывать и связанное с их последействием «отсроченное» (на следующий день утром) восстановление. Оно регистрировалось через 17 часов (после дневного ОЕ, Vпосещения сауны), характеризовалось низкими исходными уровнями V2 и ЭТ, а также эффектом «сверхвосстановления» статической мышечной выносливости, которая увеличивалась на 21% относительно исходной (перед работой). При этом «отсроченный» позитивный эффект наиболее выраженным оказался спустя 13 часов (после вечернего посещения сауны). Это Е, проявлялось (относительно контроля) уменьшением утренних величин V ОV2 и ЭТ, полной нормализацией функции зрительного анализатора и статистической мышечной выносливости. Эффект «сверхвосстановления» обнаруживался в отношении точной координации движений, которая возрастала на 20%, тогда как в контроле она остается ниже исходной на 18 %.

Приведенные данные свидетельствуют, что рассмотренный режим посещения сауны в утренние, дневное и вечернее время суток после завершения напряженной мышечной работы является высокоэффективным средством постнагрузочного восстановления человека.

Обоснование выбора информативных критериев для оценки предела переносимости физической нагрузки нарастающей интенсивности в условиях ограничения теплоотдачи

=68±1%, V=0,3±0,1Установлено, что в условиях комфортного (Т=18±1°С, =75±1%, V=0,3±0,1 м/с - режим 2) им/с - режим 1), теплого (Т=25±1°С, =85±1%, V=0,3±0,1 м/с - режим 3)жаркого влажного (Т=31±1°С, микроклимата предельная длительность (до отказа) мышечной работы ступенчато возрастающей мощности (от 50 до 250 Вт) оказалась приблизительно одинаковой (28,5±0,3 мин). Такая физическая нагрузка вызывала стремительно нарастающие сдвиги показателей внешнего дыхания и энергообмена. Однако абсо-лютные их величины, достигнутые к концу работы, а также энергетическая «це-на» за время ее проведения были наибольшими при режиме 3. Одновременно наблюдались разнонаправленные по динамике, но близкие по степени выражен-ности изменения показателей теплового состояния организма. Разнонаправленный характер динамики Тor, СВТ кожи, СТТ, Q и ДQ заключался в стабилизации на уровнях, близких к исходным (режим 1) или в замедленном их росте (режимы 2 и 3). При такой динамике значений теплонакопления отражали тепловое состояние обследуемых при режиме 1 в границах оптимального (ДQ от 0,9 до 1,8 кДж/кг) и при режимах 2 и 3 - в границах допустимого (от 2,3 до 3,4 кДж/кг).

Наряду с этим имело место напряжение в работе регуляторных механизмов сердечно-сосудистой системы, степень выраженности которого возрастала по мере увеличения температуры и влажности воздуха от уровня комфортных. Это нашло отражение в динамике и величинах показателей кардиогемодинамики и церебрального кровообращения. Так, уже на 5-й мин работы мощностью 50 Вт при всех микроклиматических режимах повышалось АДс, уровень которого в момент прекращения работы мощностью 250 Вт достигал 178ч191 мм рт.ст. Уменьшение АДд начиналось в конце 1-го цикла работы (режим 3), 2-го цикла (режим 2) и 4-го цикла (режим 1). Перед наступлением отказа исходное АДд (78ч80 мм рт.ст.) снижалось до 50±2 (режим 1), 36±2 (режим 2) и 24±1 (режим 3) мм рт.ст. СГД характеризовалось двумя фазами изменения: «фаза подъема» (режимы 1 и 2) или «фаза сдерживания» (режим 3) в течении первых 3-х циклов работы и «фаза снижения» - последующие 2 цикла работы. Перед отказом уровень СГД не отличался от исходного (93±0,9 мм рт.ст., режим 1), становился ниже его на 8±1 мм рт.ст. (режим 2) и 16±0,9 мм рт.ст. (режим 3). Параллельно отмечалось непрерывное падение общего периферического сосудистого сопротивления (ОПСС), конечная величина которого возрастала с 310±35 (режим 1) до 461±40 (режим 2) и 610±50 (режим 3) дин · см-5/с.