2 курс / Нормальная физиология / Методы_оценки_состояния_систем_кислородообеспечения_организма_человека
.pdfналов ЭКГ, периметрии грудной клетки и качества выполнения нагрузки. Регистрируются электрограммы при нахождении обследуемого в состоянии
спокойного бодрствования – «Фон» (90 секунд).
Переходим к выполнению первой нагрузочной пробы – 35% МПК. Мощность выполняемой нагрузки рассчитывается автоматически, исходя из
антропометрических данных испытуемого и сопротивления, формируемого системой велоэргометра и соответствует 35% уровню МПК. Сопротивление задается исследователем (для данной нагрузки рекомендуется "2" у.е.). Во время выполнения работы испытуемому подается звуковой сигнал, если он выходит за пределы заданной нагрузки. Низкий звук — в случае недобора мощности, высокий в случае превышения ее.
Длительность выполнения нагрузки — 3 мин. Последние 90 секунд производится запись данных в файл. Сразу после прекращения нагрузки регистрируется систолическое и диастолическое артериальное давление, эти данные заносятся в соответствующие поля бланка.
Аналогично проводим исследование при второй нагрузке – 70% МПК. Особое внимание уделяем правилам проведения нагрузочных проб и контролю за индивидуальной переносимостью нагрузки (раздел 2.2).
5.2.1 Анализ результатов измерения параметров системы кислородообеспечения при велоэргометрии
По электрограммам, зарегистрированным в фоне и при физической нагрузке производится автоматический расчет параметров кардиоритма и дыхания, аналогично разделу 5.1.1.
5.2.2 Получение вывода о характере адаптации системы кислородообеспечения к физической нагрузке
На основе приведенного ниже алгоритма автоматически формулируется вывод об особенностях адаптации системы кислородообеспечения человека к велонагрузке.
Алгоритм формулировки вывода об адаптации системы кислородообеспечения к велонагрузке:
81
- Если во время выполнения нагрузки отмечаются объективные признаки резкого ухудшения функционального состояния человека или имеет место отказ от выполнения работы, или насыщение гемоглобина крови кислородом снижается ни-
же 90%, то исследование прерывается, и работа систем кислородообеспечения признается неудовлетворительной (4 тип реакции на нагрузку).
В ином случае, продолжается анализ состояния системы кислородообеспече-
ния.
Первый этап — оценка изменений параметров системы кислородообеспечения при переходе от фона к первой ступени физической нагрузки (трехминутная работа на велоэргометре, средняя нагрузка – 35 %МПК):
● Анализируется динамика МОЛ:МОК при переходе обследуемого от фонового состояния к состоянию при выполнении нагрузки. Если этот показатель падает, то реакция организма обследуемого на нагрузку относится к первому типу (смотрите ниже); если отношение МОЛ:МОК возрастает, то ко второму типу; если не изменяется (в пределах 10 %), то к третьему типу.
● Затем, в пределах каждого типа реагирования, анализируются особенности участия каждой из подсистем кислородообеспечивающей системы в обеспечении реакции организма. Анализируются отношения: %УОК:%ЧСС и %АД:%ЧДД, при первой нагрузке по отношению к фону.
Если частота работы системы нарастает больше чем объем, то испытуемый относится к группе «А» в пределах данного типа реакции, если частота растет меньше, чем объем, то к группе «Б», и если и то и другое возрастает в равной степени (в пределах 10 %), то к группе «В».
Варианты возможных выводов о состоянии кардио-респираторной систем и их взаимодействия при анализе выполнения физической нагрузки средней интенсивности, 35 % МПК:
1 тип реакции. Удовлетворительное обеспечение гомеостаза при средней нагрузке с преобладанием вклада сердечно-сосудистой системы преимущественно за счет:
увеличения частоты сердечных сокращений (1.1.А.); увеличения систолического объема сердца (1.1.Б.);
совместного увеличения частоты сердечных сокращений и систолического объема (1.1.В.).
82
2 тип реакции. Удовлетворительное обеспечение гомеостаза при средней нагрузке с преобладанием вклада респираторной системы преимущественно за счет:
увеличения частоты дыхания (1.2.А.); увеличения объема дыхания (1.2.Б.);
совместного увеличения частоты и объема дыхания (1.2.В.).
3 тип реакции. Удовлетворительное обеспечение гомеостаза при средней нагрузке с равным вкладом сердечно-сосудистой и респираторной систем организма
(1.3.).
4 тип реакции. Неудовлетворительное обеспечение кардио-респираторного гомеостаза на первой ступени физической нагрузки (1.4.).
Второй этап — оценка изменений параметров системы кислородообеспечения при переходе от первой ступени физической нагрузки ко второй (трехминутная работа на велоэргометре, средняя нагрузка – 35 %МПК и высокая нагрузка – 70% МПК):
●Аналогично первому этапу, анализируется динамика МОЛ:МОК. В качестве исходного функционального состояния принимается состояние реакции на нагрузку первого этапа (35%МПК). Если этот показатель падает, то реакция организма обследуемого на нагрузку относится к первому типу; если отношение МОЛ:МОК возрастает, то — ко второму типу; если не изменяется (в пределах 10 %), то к
третьему типу.
●Затем, в пределах каждого типа реагирования, анализируются особенности участия каждой из подсистем кислородообеспечивающей системы в обеспечении реакции организма. Анализируются отношения: %УОК:%ЧСС и %АД:%ЧДД, при второй нагрузке по отношению к первой.
Если частота работы системы нарастает больше чем объем, то испытуемый относится к группе «А» в пределах данного типа реакции, если частота растет меньше, чем объем, то к группе «Б», и если и то и другое возрастает в равной степени (в пределах 10 %), то к группе «В».
При сопоставлении параметров реагирования системы кислородообеспечения на физические нагрузки анализируем характер реагирования и уровень функционального резерва сердечно-сосудистой и дыхательной систем.
Дыхательная система:
- если %АД:%ЧДД от первой ко второй нагрузке растет или не изменяется, то
83
— "Дыхательная система реагирует на рост нагрузки оптимально, имеет хороший функциональный резерв, и обеспечивает потребность в кислороде за счет роста объема дыхания " (Д.а.).
-если %АД:%ЧДД от первой ко второй нагрузке падает, то — "Дыхательная система имеет признаки слабой тренированности к физической нагрузке" (Д.б.).
Сердечно-сосудистая система:
-если %УОК:%ЧСС от первой ко второй нагрузке растет или не изменяется, то — "Сердечно-сосудистая система реагирует на рост нагрузки оптимально, имеет хороший функциональный резерв, адаптируется за счет роста ударного объема кро-
ви" (С.а.);
-если %УОК:%ЧСС от первой ко второй нагрузке падает, то — "Сердечнососудистая система не тренирована к росту физической нагрузки" (С.б.).
На третьем этапе анализируются только пункты «Д.б.» и «С.б.» предыдущего этапа анализа.
Дыхательная система:
-если АД растет от фона к первой нагрузке и от нее ко второй нагрузке, то — "Дыхательная система имеет признаки слабой тренированности к физическим нагрузкам, но имеет достаточный функциональный резерв" (Д.б.а.);
-если АД практически не изменяется (в пределах 10 %) от фона ко 2 нагрузке, то — "Дыхательная система имеет признаки слабой тренированности к физическим нагрузкам и имеет небольшой функциональный резерв" (Д.б.б.);
-если АД падает при выполнении функциональной нагрузки (первой и/или второй), то — "Дыхательная система имеет признаки слабой тренированности к физическим нагрузкам и не имеет функционального резерва, его недостаток компенсирует сердечно-сосудистая система" (Д.б.в.).
Сердечно-сосудистая система:
-если УОК неуклонно растет от фона ко второй нагрузке, то — "Сердечнососудистая система не тренирована к физическим нагрузкам, но имеет достаточный функциональный резерв" (С.б.а.);
-если УОК не изменяется, то — "Сердечно-сосудистая система не тренирована к физическим нагрузкам и имеет небольшой функциональный резерв" (С.б.б.);
-если УОК снижается монотонно, или падает на второй физической нагрузке,
то — "Сердечно-сосудистая система не тренирована к физическим нагрузкам и не
84
имеет функционального резерва, его недостаток компенсируется дыхательной системой" (С.б.в.).
Вариант возможных выводов о состоянии кардио-респираторных систем обследуемого А.Н. и их взаимодействия при сопоставлении реакции систем кислородообеспечения на высокую и среднюю интенсивность физической нагрузки:
Средняя нагрузка. Удовлетворительное обеспечение гомеостаза с преобладанием вклада респираторной системы преимущественно за счет увеличения объема дыхания (1.2.Б.).
Высокая нагрузка Удовлетворительное обеспечение гомеостаза с преобладанием вклада сердечно-сосудистой системы преимущественно за счет увеличения частоты сердечных сокращений (2.1.А.).
Сердечно-сосудистая система не тренирована к физическим нагрузкам, но имеет достаточный функциональный резерв" (С.б.а.).
Дыхательная система имеет признаки слабой тренированности к росту физической нагрузки и не имеет функционального резерва, его недостаток компенсирует сердечно-сосудистая система (Д.б.в.).
85
6.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1.Баевский Р.М. Прогнозирование состояний на гране нормы и патологии.,
М.:Медицина, 1979. — 295 с.
2.Баевский Р.М., Берсенева А.П., Максимов А.Л. Валеология и проблема самокнтроля здоровья в экологии человека. Магадан:СВНЦ ДВО РАН, 1996. — 55 с.
3.Баевский Р.М., Никулина Г.А. Холтеровское в космической медицине: анализ вариабельности сердечного ритма// Вестник аритмологии. 2000. - № 16. http://www.cor.neva.ru/vestnic/index_en.html
4.Брин В.Б., Зонис Б.Я. Физиология системного кровообращения. - Ростов: Изд-
во РГУ, 1984. — 88 с.
5.Дехтярь Г.Я. Электрокардиография. М.: Медгиз, 1955. — 470 с.
6.Гуминский А.А., Леонтьева Н.Н., Маринова К.В. Руководство к лабораторным занятиям по общей и возрастной физиологии. М.:Просвещение, 1990. — 239 с.
7.Инструментальные методы исследования сердечно-сосудистой системы. Справочник. / под ред.Т.С.Виноградовой. – М.:Медицина, 1986. – 416 с.
8.Кардиоинтервалография в оценке реактивности и тяжести состояния больных детей. (Методические рекомендации). М.:Московский НИИ педиатрии и детской хирургии МЗ РСФР.1985.
9.Карпман В.Л., Белоцерковский З.Б., Гудков И.А. Тестирование в спортивной медицине., М.:Физкультура и спорт, 1988. — 208 с.
10.Куколевский Г.М. Врачебные наблюдения за спортсменами. - М.:ФиС, 1975.
11.Основы физиологии человека. Учебник для высших учебных заведений, в 2-х томах, под ред.Б.И.Ткаченко. СПб.,1994. Т.1. — 567 с.
12.Поляков В.П., Мовшович Б.Л., Савельева Г.Г. Кардиологическая практика: Руководство для врачей в 2-х томах. – Самара, 1993. т.2. – 228 с.
13.Практикум по физиологии труда (под редакцией А.С.Батуева). - Л.:Изд-во ЛГУ, 1986. — 136 с.
14.Приказ Министерства образования и Министерства здравоохранения РФ № 186/272 от 30.06.92 - “О совершенствовании системы медицинского обеспечения детей в образовательных учреждениях”.
86
15.Фельдман Г.Л., Воронова Н.В. Физиологические аспекты валеологии (на примере исследования систем обеспечения тканей кислородом). //Валеология, 1996.- N2.- С.45-50
16.ЭКГ.ru. Изменчивость частоты сокращений сердца. Стандарты для измерения, физиологического толкования и применения в клинике/Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology. Heart Rate Variability. Standards of Measurements, Physiological Interpretation, and Clinical Use, 1996//http://ecg.ru/standarts/hrv/contents.html
17.Экспериментальная физиология. М.:Мир, 1974. — 350 с.
18.12-lead ECG library homepage //http://homepages.enterprise.net/djenkins/ecghome.html
87
Приложение 1
Автоматизированное рабочее место студента-валеолога (АРМ валеолога) для исследования параметров систем кислородообеспечения
АРМ предназначен для проведения лабораторных занятий и самостоятельных исследований студентами широкого круга задач, связанных с измерением параметров систем кислородообеспечения человека и оценкой эффективности выполнения тестовых нагрузок (велоэргометрия; усилие, приложенное к педалям и скорость вращения педалей).
Устройство обеспечивает согласование, усиление, преобразование и передачу параметров живых объектов в компьютер через последовательный порт (RS232) со скоростью 11520 байт/с. Усилительные каналы устройства позволяют нормировать исследуемые сигналы с коэффициентом 1…100000, преобразовать двуполярные аналоговые сигналы в цифровую форму. АРМ формирует 12 битный код в режимах фиксации уровня и выделения максимального и минимального значения на заданном интервале времени. Наличие дифференциальных входов обеспечивает возможность подключения мостовых измерительных схем (датчики температуры, тензометрические устройства и т.п.).
Программно-аппаратный комплекс реализуется в среде DOS (эмуляция DOS) на персональных компьютерах AT386 и выше.
Программно-аппаратный комплекс должен обеспечивать:
-регистрацию, преобразование и усиление биоэлектрических сигналов и информации о поведении обследуемого;
-анализ первичной информации исследователем в диалоговом режиме (визуализация сигналов, средства первичного анализа исследуемых сигналов; измерение латентных периодов, амплитуд, автоматическая корректируемая характерных точек; средства конвертирования и экспорта для вторичного анализа числовых рядов стандартными средствами персонального компьютера);
-выполнение следующих лабораторных работ: оценку фоновых и реактивных
параметров системы кислородообеспечения (электрокардиограмма и пара88
метры внешнего дыхания); расчет параметров вариационной пульсометрии и амплитудно-частотных характеристик сердечно-сосудистой и дыхательной систем (ритмограммы, индекс напряжения Баевского, показатели интервалов и длительностей фаз дыхания).
Состав аппаратной части:
-датчик для периметрии грудной клетки.
-3 стандартных канала ЭКГ, 4 ЭКГ-датчика;
-1 канал фотоплетизмограммы, 1 датчик фотоплетизмограммы. Программное обеспечение стенда, реализованное в среде Ms DOS, реализует:
-управление Базами данных с использованием бланкового интерфейса;
-формирование записей первичной информации, соответствующих этапов обследования (фон, функциональная нагрузка, последействие) с наследованием обязательной информации об испытуемом (бланк регистрации);
-расчет амплитудно-временных характеристик кардиокомплекса и пульсовой волны (автоматическая расстановка характерных точек на кривых ЭКГ и дыхания с их возможной коррекцией);
-расчет показателей функционирования сердечно-сосудистой и дыхательной систем (первичных показателей и их соотношение);
-экспорт файлов (преобразование результатов исследования в текстовый формат Ms DOS для анализа стандартными пакетами программ ( STATISTICA for Windows, Ms Eхсell и др));
-формирование и управление Help-ом с эталонными кривыми, нормативными таблицами, заготовками заключений.
Исследователь имеет возможность формировать "сценарий" проведения исследований, включающий:
-расчет необходимой нагрузки в соответствии с возрастом, полом и весом обследуемого;
-определение параметров и очередности этапов обследования (функциональных проб).
Заказы на изготовление – 344006, г.Ростов-на-Дону, ул.Б.Садовая, 105, УНИИ валеологии РГУ, Войнову Виктору Борисовичу, т.(8632) 65-95-75, e-mail: vvoinov@mis.rsu.ru
89
Приложение 2
Общие методические принципы работы с автоматизированным рабочим местом (АРМ-ом) для исследования параметров работы сердечно-сосудистой и дыхательной систем
Автоматизированное рабочее место валеолога (АРМ валеолога) представляет собой исследовательский стенд, функционирующий на базе персонального компьютера (IBM 386 и выше) и позволяющий изучать функции сердечно-сосудистой и дыхательной систем (Приложение 1).
Основу усилительно-измерительной части стенда составляет Базовый блок, подключаемый к COM-порту IBM-PC (RS232). Усилительная часть блока включают в себя 3 входных активных канала регистрации электрокардиограммы, канал фотоплетизмограммы, канал пневмограммы, канал регистрации скорости вращения педалей велоэргометра и канал регистрации усилия, прилагаемого к педалям.
Скорость вращения педалей определяется по сигналу магнитоуправляемого контакта датчика поворота зубчатой передачи велоэргометра, а усилия, прилагаемые обследуемым к педалям, определяются тензометрическим устройством оригинальной конструкции, встроенным в систему сопротивления вращению, обеспечивающую дозированную нагрузку велоэргометра. Усиленные сигналы поступают на аналогово-цифровой преобразователь и регистр ввода дискретной информации. Цифровые данные с помощью микроконтроллера передаются в ПЭВМ для хранения и обработки.
В результате обследования формируется оригинальная "база данных", описание объектов в которой осуществляется с применением ключевых слов ("фамилия", "имя", "пол", "возраст", "проба", "посещение" и т.д.),.
По завершении эксперимента встроенными программами АРМа рассчитываются показатели функционирования сердечно-сосудистой и дыхательной систем для каждого этапа исследования, и на основании их сравнения, автоматически делается вывод о состоянии сердечно-сосудистой и дыхательной систем, их функциональных резервах и способе взаимодействия при вегетативном обеспечении выполнения нагрузки; вся необходимая рассчитываемая информация в случае необходимости предоставляется исследователю.
Как информация, полученная в процессе эксперимента, так и все вычислен90