39
03.03.01 - Физиология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМАЧЕЛОВЕКА ПРИ ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТЕ В УСЛОВИЯХ ОГРАНИЧЕНИЯ ТЕПЛООТДАЧИ
Панина Наталья Геннадьевна
Волгоград 2010
Работа выполнена на кафедре спортивной медицины, гигиены и ЛФК ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная академия физической культуры»
Научный руководитель кандидат медицинских наук, доцент БАКУЛИН Владимир Сергеевич
Официальные оппоненты
доктор медицинских наук, доцент ОСАДШАЯ Людмила Борисовна
доктор биологических наук, профессор ВИКУЛОВ Александр Демьянович
Ведущая организация ГОУ ВПО «Саратовский государственный медицинский университет»
Защита состоится на заседании диссертационного совета Д 208. 008. 06 при Волгоградском государственном медицинском университете по адресу: 400066, г. Волгоград, пл. Павших борцов, 1.
Ученый секретарь диссертационного совета кандидат медицинских наук, доктор социологических наук, доцент М.Д. Ковалева
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
организм человека теплоотдача нагрузка
Актуальность проблемы. Изыскание эффективных и доступных путей профилактики нарушений функционального состояния и поддержания высокого уровня работоспособности организма человека, подвергающегося воздействию вредных факторов среды обитания и профессиональной деятельности, относится к числу важнейших проблем в прикладной физиологии (Довгуша В.В., 1995; Иор-данская Ф.А., 1999; Илюхина В.А., 2000; Гершел Р., 2001; Симонова О.Н., 2003; Платонов В.Н., 2004; Волков Н.И. и др., 2005; Ельчанинова С.А. и др., 2005; Коган О.С., 2006; Солопов И.Н., 2007; Горбанева Е.П., 2008; Мальцев А.Ю. и др., 2010; Winter E.M., 2006; Fitts R.H., 2008).
Особое значение эта проблема приобретает в спорте высших достижений, одной из специфических особенностей которого является проведение 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 сочетанное действие на организм спортсменов физической и тепловой нагрузок. В этих случаях нарушение теплового и водно-солевого обмена, ведущее к перегре-ванию и обезвоживанию, становится доминирующим фактором, лимитирующим двигательную деятельность (Иоффе Л.А. и др., 1990; Нечаев В.И., 1993; Басакин В.И., 1994; Платонов В.Н., 1997; Бакулин В.С. и др., 2007; Макаров В.И. и др., 2009; Nadel Е.К., 1990; Galloway S.D.R. et al., 1997). Кроме того, «неконтролируемая гипертермия» нередко приводит к тепловым травмам у спортсменов, возникающим чаще всего при повышенной температуре (25-32оС) и высокой относительной влажности (85-90%) воздуха как в процессе подготовки к соревнованиям, так и в ходе их проведения (Коц Я.М., 1982; Платонов В.И., 1997; Чвырев В.Г. и др., 2000; Макаров В.И. и др., 2009; Roberts W.O., 1982; O, Tole M.L. et al., 1989).
В связи с этим очевидно, что совершенствование системы оптимизации подготовки спортсменов тесно связано с необходимостью проведения коррекции тренирующих нагрузок, направленных на профилактику функциональных нарушений у спортсменов в условиях быстро развивающейся тепловой гипертермии (Басакин В.И., 1994; Уилмор Дж.Х., Костилл Д.Л., 2001; Бакулин В.С. и др., 2007).
Вместе с тем, несмотря на большое число публикаций по физиологическим аспектам адаптации к мышечной деятельности и тепловым нагрузкам, нет простых и надежных методов оперативного контроля за динамикой функциональных изменений в организме спортсменов при угрозе перегревания и риска возникновения термических поражений. По этой причине затрудняется целенаправленный поиск путей повышения эффективности управления тренировочным процессом при подготовке спортсменов в жарком климате.
Одним из перспективных путей решения этой задачи может быть научно-методическое обоснование информативных критериев оценки степени напряжения в работе регуляторных механизмов у человека, выполняющего неодинаковую по характеру, мощности и продолжительности мышечную работу в разных температурно-влажностных условиях окружающей среды. Установление таких критериев позволит подойти к выбору физиологически приемлемых режимов тренировочных нагрузок, исключающих развитие неблагоприятных сдвигов в организме спортсмена, а также оценить эффективность применения существующих и вновь разрабатываемых способов и средств повышения его тепловой резистентности.
Выше обозначенные обстоятельства определяют актуальность темы настоящего исследования, которая обусловлена недостаточной изученностью динамики функциональных изменений в организме человека при действии предельных физических нагрузок в условиях затрудненной теплоотдачи и насущной потребностью практики спортивной тренировки в разработке физиологических критериев регламентации напряженной двигательной деятельности в нагревающей среде.
Целью настоящей работы явилось изучение особенностей функционального состояния организма человека при действии предельных физических нагрузок в условиях ограничения теплоотдачи и разработка диагностического подхода по его оценке.
Для реализации поставленной цели были определены следующие задачи: организм человек теплоотдача нагрузка
1. Изучить влияние на функциональное состояние и работоспособность организма человека физической нагрузки нарастающей мощности при термонейтральной, повышенной и высокой температуре воздуха с его малой подвижностью и повышенной относительной влажностью.
2. Провести сравнительную оценку влияния на функциональное состояние и работоспособность организма человека физической нагрузки субмаксимальной мощности в различных микроклиматических условиях.
3. Определить основные факторы, лимитирующие двигательную деятельность определенного характера и мощности у человека при комфортном и нагревающем режимах микроклимата.
4. Выявить комплекс наиболее информативных критериев диагностики напряжения в работе регуляторных механизмов организма человека в процессе развивающейся гипертермии при двигательной деятельности различного характера, мощности и продолжительности.
5. Разработать диагностический комплекс для оперативного медицинского контроля за функциональным состоянием организма человека при действии предельных физических нагрузок в условиях, ведущих к его перегреванию.
Научная новизна исследования. Впервые проведена комплексная количественная оценка реакций организма на физические нагрузки различной мощности (максимальной и субмаксимальной) в различных условиях теплоотдачи (термонейтральной, повышенной и высокой температуры воздуха при малой его подвижности, а так же умеренной и повышенной относительной влажности).
Получены новые сведения о характере и выраженности изменений показателей газоэнергообмена, теплового состояния, системной и церебральной гемодинамики, нервной системы, физической работоспособности и субъективного статуса организма человека при физических нагрузках большой мощности в разных температурно-влажностных режимах окружающей среды, которые дополняют существующие представления о закономерностях формирования и протекания защитно-компенсаторных реакций организма на воздействие физических нагрузок разного характера, интенсивности и продолжительности в микроклиматических условиях, ведущих к развитию гипертермии.
Практическая значимость. Разработан комплексный подход к оценке функционального состояния организма человека при действии предельных физических нагрузок нарастающей и субмаксимальной мощности в комфортном, теплом и жарком влажном микроклимате.
Обоснован способ регламентации предельных физических нагрузок в нагревающей среде, направленный на профилактику функциональных нарушений в организме спортсменов.
Полученные данные могут использоваться для оперативного врачебного контроля за эффективностью управления тренировочным процессом в летних видах спорта, повышения квалификации специалистов по физической культуре и спорту, в учебном процессе подготовки студентов медицинских, физкультурных и педагогических вузов.
Внедрение результатов исследования. Основные результаты исследований внедрены в лекционный и практический курсы кафедры спортивной медицины, гигиены и ЛФК, учебно-тренировочный процесс кафедры легкой атлетики ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная академия физической культуры» и лечебно-профилактический процесс медико-реабилитационного центра ФГОУ ВПО «ВГАФК».
Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и обсуждены на: всероссийской научно-практической конференции с международным участием (Москва, 2006г); итоговых научных и методических сессиях молодых ученых, аспирантов и студентов ВГАФК, ВолгМУ (Волгоград, 2007, 2010г); всероссийских научно-практических и научно-методических конференциях (Рязань, 2006г; Волгоград, 2007, 2008, 2009); республиканской научно-практической конференции с международным участием (Рязань, 2007г); конгрессе всемирной ассоциации морфологов (Бухара, 2008); международной научно-практической конференции (Волгоград, 2009г).
Материалы работы апробированы на расширенном межкафедральном засе-дании с участием кафедры нормальной физиологии Волгоградского медицинского университета, кафедр спортивной медицины, гигиены и ЛФК, физиологии и химии Волгоградской государственной академии физической культуры (Волгоград, 2010г).
Публикации: по материалам исследований опубликовано 10 научных работ, отражающих основное содержание исследований, из которых 1 - в журнале, рекомендованном ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 160 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, раздела описания организации и методов исследования, двух глав собственных исследований, включающих обсуждение полученных результатов, а так же заключения, выводов и практических рекомендаций. Работа иллюстрирована 13 рисунками, 14 таблицами. Список литературы содержит 320 источников, из которых 47 принадлежат зарубежным авторам.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Целесообразность использования комплексного подхода к оценке особенностей функционального состояния организма человека на различных уровнях его системной организации (теплового состояния, газоэнергообмена, системной и церебральной гемодинамики, нервной системы, работоспособности и субъективного статуса) для регламентации действия интенсивных физических нагрузок в различных условиях теплоотдачи.
2. Установление характерных изменений функционального состояния организма человека при действии предельных физических нагрузок нарастающей и субмаксимальной мощности в метеорологических условиях с температурой воздуха в диапазоне 17ч32оС, относительной влажностью 69ч86% и скоростью движения 0,2ч0,4 м/с.
3. Обоснование комплекса наиболее информативных диагностических критериев для оценки степени напряжения в работе регуляторных механизмов организма человека в ходе выполнения физической работы возрастающей и субмаксимальной мощности в нагревающей среде с температурой 31±1оС, относительной влажностью 85±1% и скоростью движения воздуха 0,3±0,1 м/с.
ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В исследованиях участвовали 43 спортсмена-мужчины высокой квалификации (первый разряд - мастер спорта) в возрасте от 19 до 24 лет и разной спортивной специализации (легкая атлетика, футбол, волейбол, баскетбол). В соответствии с поставленными задачами все исследования включали два этапа.
На первом этапе изучались и оценивались ответные реакции организма человека на возрастающую по интенсивности физическую нагрузку в разных условиях теплоотдачи. Для этого в термокамере создавались и поддерживались 3 микроклиматических режима с температурой (Т) и относительной влажностью (ц) соответственно 18±1°С и 68±1% (режим 1), 25±1°С и 75±1% (режим 2), 31±1°С и 85±1% (режим 3) при одинаковой во всех случаях скорости движения (v) воздуха, равной 0,3±0,1 м/с. Обследуемые, одетые в индивидуальную спортивную форму, выполняли при заданных микроклиматических режимах ступенчато возрастающую велоэргометрическую нагрузку для достижения уровня МПК (И.В. Аулик, 1990). Методика заключалась в том, что при постоянной скорости педалирования (60 об/мин) начальная нагрузка мощностью 50 Вт ступенеобразно увеличивалась на эту же мощность вплоть до отказа от продолжения работы. Длительность каждой ступени нагрузки (выполнено 5 ступеней) - 5 мин, паузы отдыха между ними - 1мин.
В ходе исследований в течение последних 30 с каждой ступени нагрузки определялся минутный объем легочной вентиляции и анализировался газовый состав выдыхаемого воздуха на содержание О2 и СО2. Через каждые 5 мин работы регистрировались температура тела (оральная) и кожи в 11 точках, измерялось артериальное давление, осуществлялась запись ЭКГ, ТТИРПГ и РЭГ. Сразу же после завершения работы проводились психофизиологические тесты в следующей последовательности: «время простой зрительно-моторной реакции (ВПЗМР)»; «критическая частота слияния световых мельканий (КЧССМ)»; «динамическая треморометрия»; «статическая мышечная выносливость»; тест «САН» (самочувствие, активность, настроение). После выхода из термокамеры обследуемый взвешивался на медицинских весах.
На втором этапе изучалось и оценивалось влияние интенсивной и непрерывной двигательной деятельности при тех же микроклиматических режимах на функциональное состояние и работоспособность человека. В этих условиях микроклимата обследуемые, одетые в тренировочные костюмы, выполняли на велоэргометре «Ритм» непрерывную работу (ногами) интенсивностью 75% от индивидуального МПК (физическая нагрузка субмаксимальной мощности) до наступления предела ее переносимости (отказ от продолжения работы).