CC BY
21
УДК:614.2-057.36
МОДЕЛЬ «ЗДОРОВЬЯ» ВОЕННОСЛУЖАЩИХ: ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ АСПЕКТ
О.А. Бутова, Е.А. Гришко Ставропольский государственный университет, Ставрополь, Россия
«HEALTH» MODEL FOR SOLDIERS: FUNCTIONAL ASPECT
O.A. Butova, E.A. Grishko Stavropol State University, Stavropol, Russia
© О.А. Бутова, Е.А. Гришко, 2012
Предпринята попытка с использованием функциональных методов выявить критерии модели «здоровья» военнослужащих юношеского периода онтогенеза, выполняющих свои обязанности в условиях профессиональной армии. В рамках указанных позиций исследованы параметры вариационной пульсометрии, спектрального анализа кардиоритма и биоэлектрической активности нейронов головного мозга военнослужащих по контракту, проходящих службу в Воздушно-десантных войсках (ВДВ) на территории Южного военного округа, прошедших специальный отбор в виде дополнительного многоуровневого углубленного медицинского обследования для дальнейшего прохождения службы на контрактной основе в общевойсковом учебном центре младшего командного состава, к состоянию здоровья которых предъявлялись особые требования. В ходе исследования выявлены критерии модели «здоровья»: доминирование в условиях физиологического покоя гуморального канала регуляции кардиоритма; адекватная реакция аппаратов управления сердечным ритмом на пробу с гипервентиляцией; преобладание стабильной адаптивной реакции, вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы; наличие внутрисистемного гомеостаза в единой функциональной кардиореспираторной системе в условиях физиологического покоя; снижение роли автономного контура и доминирование симпатической модуляции кардиоритма при проведении нагрузочной пробы; возрастание роли автономного контура регуляции кардиоритма, ассоциированного со снижением активности центрального контура, при неблагоприятном (асимпатикотоническом) варианте вегетативной реактивности; синхронизация мозговых процессов и характерное для физиологической «нормы» зональное распределение основных ритмов электроэнцефалограммы.
Ключевые слова: вариабельность сердечного ритма, спектральный анализ кардиоритма, военнослужащие, вегетативная нервная система.
Through the functional analysis it has been attempted to find out the criteria of «health» model of the soldiers subgroupped into junior ontogenesis discharging their duties in professional armed forces. Within the frames of the above mentioned positions the parameters of variational pulsometering and a spectroscopic analysis of cardiac rhythm and electrobiological activity of encephalon neurons of soldiers being on contractual duty in airborne forces in the territory of the South Military District have been studied. These soldiers have been specially selected by way of an additional multilevel profound medical examination for the purpose of further contractual duty in all-arms training centre of junior command personnel that is subject to special qualifications of health status. In the process of studying the following criteria of «health» model have been elaborated: humoral channel regulating the cardiac rhythm dominates at physiologic resting conditions; adequate reaction of devices controlling cardiac rhythm in response to CO2-withdrawal seizure test; stable adaptive behavior and vegetative regulation of cardiovascular system prevail; endogenous homeostasis is available in a unified functional cardiac-respirator system at physiologic resting conditions; role of an autonomous loop reduces and sympathetic modulation of cardiac rhythm dominates when exercising ECG testing; the role of an autonomous loop regulating cardiac rhythm increases in respect of the rhythm associated with decreased activity of a central loop at unfavorable (sympathicotonic-free) vegetative reaction; synchronization of encephalic processes as well as zonation of EEG main rhythms for a physiological standard.
Key words: cardiac rhythm variability, spectroscopic analysis of cardiac rhythm, soldiers, neurovegetative system.
Введение
Человек - сложная саморегулирующаяся система, в которой основные функции запрограммированы генетически. Согласно данной
аксиоме здоровье человека есть способность реализовать генетическую программу через оптимальное взаимодействие функционирующих
органов и систем. Резервы здоровья или, иными словами, генетический «багаж» позволяют в более полной степени обеспечить приспособление организма к постоянно изменяющимся условиям среды, сохраняя сбалансированность функциональных реакций [1]. Такой подход к пониманию здоровья позволяет выявлять различные его состояния, в том числе формы нарушения, и приблизиться к решению задачи, значимой как для фундаментальной, так и для клинической физиологии - разработки модели «здоровья» человека. Особое значение эта проблема приобретает в отношении лиц, выполняющих специальные задачи в боевой обстановке, для высокой надежности которых необходим высокий уровень профессионального здоровья.
При отборе военнослужащих к прохождению службы в Вооруженных силах Министерства обороны на основе многопараметрического исследования выделяют три группы: «здоров», «практически здоров», «требует систематического наблюдения». Основываясь на профессиональной оценке врачей медицинских комиссий, показатели систем жизнеобеспечения военнослужащих первых двух групп определяют уровень здоровья, боеспособности и готовности к исполнению обязанностей. В ходе исследования нами предпринята попытка с использованием функциональных методов выявить критерии модели «здоровья» военнослужащих юношеского периода онтогенеза, выполняющих свои обязанности в условиях профессиональной армии и относящихся к группе «здоров».
В рамках указанных позиций исследованы параметры вариационной пульсометрии, спектрального анализа кардиоритма и биоэлектрической активности нейронов головного мозга военнослужащих по контракту, проходящих службу в Воздушно-десантных войсках на территории Ставропольского гарнизона. Первую группу составили 62 военнослужащих ВДВ, прошедших специальный отбор в виде дополнительного многоуровневого углубленного медицинского обследования для дальнейшего прохождения службы на контрактной основе в общевойсковом учебном центре младшего командного состава, к состоянию здоровья которых предъявлялись особые требования. Вторая группа представлена 65 военнослужащими ВДВ, которые по заключению военно-врачебной комиссии признаны «здоровыми».
Исследование проводилось на базах лаборатории «Патологическая физиология» учеб-
но-научного центра «Медицинская биохимия и фармация» ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный университет» и медицинской роты десантно-штурмового полка, дислоцированного на территории Ставропольского гарнизона. Биоэлектрическая активность нейронов головного мозга изучена с помощью электроэнцефалографа «Нейровизор» с программным обеспечением «Биосенс», спектральные характеристики сердечного ритма - с помощью комплекса «Варикард-ВК 2,5».
Цель исследования: разработка алгоритма создания модели «здоровья» военнослужащих на основе функционального подхода с определением резервов сердечно-сосудистой и центральной нервной систем.
Для выявления функциональных резервов системы регуляции кровообращения нами применялась функциональная проба с форсированным дыханием (гипервентиляцией).
Анализ показателей периферического ге-модинамического гомеостаза в условиях физиологического покоя (табл. 1) выявил в 1-й группе военнослужащих достоверно меньшие значения диастолического артериального давления (ДАД) и частоты сердечных сокращений (ЧСС). Показатель, характеризующий гуморальный канал регуляции и отражающий уровень функционирования системы кровообращения у военнослужащих 1-й группы достоверно больше, что свидетельствует о преобладании автономного контура регуляции кардиоритма [2]. Определение индекса напряжения регуляторных систем (ИН), отражающего степень централизации управления сердечным ритмом [3], выявило у военнослужащих и 1-й и 2-й группы отсутствие изменений в вегетативном гомеостазе.
Проведение нагрузочной пробы в группе «здоровых» военнослужащих вызвало активизацию парасимпатического отдела ВНС, проявляющуюся увеличением показателей среднего квадратического отклонения (СКО) и вариационного размаха (АХ). У военнослужащих 2-й группы, помимо возрастания активности парасимпатического отдела ВНС, проявляющегося в увеличении значений СКО, выявлено возрастание величины амплитуды моды (АМо), характеризующей симпатическую модуляцию, что в совокупности свидетельствует об активации симпатического отдела ВНС, стабилизирующем эффекте и централизации управления ритмом сердца.
Таблица 1
Показатели вариационной пульсометрии у юношей в покое и при выполнении
нагрузочной пробы
Группа САД мм. рт. ст. ДАД мм. рт. ст. ЧСС уд/мин СКО, м/сек Мо, м/сек Амо, % АХ, м/сек ИН, усл. ед.
1-я до пробы 112,67±2,08 72,17±1,48 70,19±1,17 57,73±2,75 871,17±14,78 37,70±0,45 296,97±13,26 111,93±14,84
1-я после пробы 111,117±2,58 73,01±1,65 73,51±1,25 71,84±3,53 837,83±15,04 38,84±0,76 372,77±17,65 77,70±10,82
Р >0,1 >0,1 >0,1 <0,05 >0,1 >0,1 <0,05 >0,1
2-я до пробы 116,27±2,06 78,34±1,45 75,92±1,62 58,27±3,21 811,92±22,19 37,34±0,81 300,58±16,21 116,27±2,06
2-я после пробы 119,63±1,19 76,57±1,75 78,53±1,11 73,43±2,36 795,27±15,72 42,90±0,64 376,89±11,25 151,56±11,16
Р >0,1 >0,1 >0,1 <0,05 >0,1 <0,05 <0,05 <0,05
Р1 >0,1 <0,05 <0,05 >0,1 <0,05 >0,1 >0,1 <0,05
Р2 <0,05 >0,1 <0,05 >0,1 <0,05 <0,05 >0,1 <0,05
Примечание: Р - уровень достоверности различий показателей военнослужащих до и после проведения нагрузочной пробы; Р1 - уровень достоверности различий показателей военнослужащих 1-й и 2-й группы до проведения нагрузочной пробы; Р2 - уровень достоверности различий показателей военнослужащих 1-й и 2-й групп после проведения нагрузочной пробы.
Определение вегетативной реактивности, характеризующей немедленную перестройку периферических аппаратов сердечно-сосудистой системы при выполнении нагрузочной пробы, выявило у «здоровых» военнослужащих только два её варианта: симпатико- и асимпа-тикотонический. Симпатикотонический вариант, свидетельствующий о сбалансированности работы звеньев вегетативной нервной системы в регуляции кардиоритма, выявлен у 50% «здоровых» военнослужащих. Недостаточное подключение симпатического отдела ВНС при проведении нагрузочной пробы также обнаружено у 50% юношей 1-й группы. У военнослужащих 2-й группы обнаружены 3 варианта вегетативной реактивности, среди которых также преобладает асимпатикотонический вариант, обнаруженный у 49,2% военнослужащих, симпатикотонический вариант выявлен у 30,8%, а гиперсимпатикотонический, отражающий мобилизацию симпатического отдела ВНС при проведении нагрузочной пробы, выявлен у 20% обследованных военнослужащих (рис. 1).
Складывается впечатление, что вариацион-но-пульсометрический анализ кардиоритма у военнослужащих обеих групп выявил одинаковую степень снижения функциональных резервов сердечно-сосудистой системы.
Рис. 1. Варианты вегетативной реактивности у военнослужащих исследуемых групп: С - симпатикотония; Г - гиперсимпатикотония; А - асимпатикотония
Оценка активности отдельных уровней управления ритмом сердца с помощью спектрального анализа у «здоровых» военнослужащих выявила, что в состоянии физиологического покоя в одинаковой степени к регуляции кардиоритма подключен автономный контур регуляции, что проявляется представленностью высокочастотной составляющей спектра (HF - High Frequency), и вазомоторный центр продолговатого мозга, о чем свидетельствует выраженность медленных волн 1-го порядка (LF- Low Frequency) (табл. 2).
Таблица 2
Показатели спектрального анализа кардиоритма у военнослужащих 1-й группы
Группы НР% ЬР% VLF%
1-я группа до пробы 36,84±2,01 39,96±1,48 23,20±1,86
1-я группа после пробы 25,81±1,31 47,79±1,57 26,40±1,46
Р <0,005 <0,005 >0,1
2-я группа до пробы 38,57±2,49 42,51±2,35 18,93±1,77
2-я группа после пробы 27,62±1,76 44,34±1,70 28,04±1,34
Р <0,01 >0,1 <0,01
Р1 >0,1 >0,1 <0,05
Р2 >0,1 >0,1 >0,1
Примечание: Р - уровень достоверности различий показателей военнослужащих до и после проведения нагрузочной пробы; Р1 - уровень достоверности различий показателей военнослужащих 1-й и 2-й группы до проведения нагрузочной пробы; Р2 - уровень достоверности различий показателей военнослужащих 1-й и 2-й групп после проведения нагрузочной пробы.
Таким образом, в организме военнослужащих, относящихся к 1-й группе, в регуляции кардиоритма участвуют и автономный контур и 3-й уровень центрального контура, характеризующий внутрисистемный гомеостаз единой функциональной кардиореспираторной системы.
Проведение нагрузочной пробы вызвало достоверное снижение выраженности мощности высокочастотной составляющей спектра и увеличение мощности низкочастотных волн 1-го порядка, что свидетельствует о снижении роли автономного контура регуляции кардиоритма и доминировании 3-го уровня центрального контура. С физиологической точки зрения это представляется оправданным и целесообразным, отражая адекватную реакцию аппаратов управления ритмом сердца на нагрузку.
Поскольку глубокое форсированное дыхание (гипервентиляция) ведет к повышению парциального давления кислорода и снижению парциального давления углекислого газа в альвеолярном воздухе и в артериальной крови, постольку развивается газовый алкалоз, что обусловливает изменение механизмов регуляции кардио-ритма. В основе этих изменений лежит повышенная лабильность процессов реполяризации миокарда, обусловленных снижением концентрации калия, гиперпродукцией катехоламинов и сдвигом кривой диссоциации гемоглобина вправо. Гипокапния вызывает кратковременное сужение просвета артериол, импульсы от рецепторов которых достигают дыхательного центра, посылающего эфферентную импульсацию для снятия спазма и гипоксии головного мозга
и восстановления прежнего уровня, вероятно повышенного, углекислоты крови, которая является физиологическим раздражителем дыхательного центра. По-видимому, именно этот механизм лежит в основе выявленных изменений со стороны сердечно-сосудистой системы.
Во 2-й группе военнослужащих до проведения пробы явно преобладают в регуляции ритма волны LF - 42,51±2,35%, что указывает на необходимость контроля сосудистого тонуса с помощью обратной афферентации сосудов.
Проведение нагрузочной пробы снизило роль автономного контура за счет усиления симпатической модуляции, усиления влияния высших вегетативных центров на сердечно-сосудистый подкорковый центр и увеличения мощности сверхнизкочастотной составляющей спектра [4, 5]. Таким образом, у военнослужащих 2-й группы проба с гипервентиляцией задействовала иной механизм активации очень низкочастотной составляющей спектральной плотности мощности колебаний ритма сердца. На первый план выходят проявления гипоксии нейронов головного мозга в виде эмоциональной лабильности и вегетативной дисфункции.
Подводя промежуточный итог, можно заключить, что проба с гипервентиляцией у военнослужащих 1-й группы выявила доминирующую роль в регуляции кардиоритма 3-го уровня центрального контура, а у военнослужащих 2-й группы - 2-го уровня центрального контура, характеризующего активацию гипоталамо-гипофизарной системы. У военнослужащих 1-й группы, выявивших асимпатикотонический
вариант вегетативной реактивности в регуляции ритма доминирует симпатическая модуляция в состоянии покоя, а проведение нагрузочной пробы вызвало ещё большую степень активности вазомоторного центра (табл. 3). Преобладание симпатической модуляции выявлено нами при изучении механизмов регуляции кардио-ритма и у военнослужащих ВДВ первого периода зрелости (22-35 лет), проходящих службу по контракту [6].
В регуляции кардиоритма военнослужащих, обнаруживших симпатикотонический вариант в покое, также преобладает симпатическая модуляция. Проведение нагрузочной пробы достоверных изменений не выявило.
С целью выявления взаимосвязи между показателями вегетативной реактивности и характеристиками спектрального анализа кардиорит-ма нами проведен корреляционный анализ по Пирсону (рис. 2).
Таблица 3
Представленность частотных составляющих спектра ЭКГ у военнослужащих 1-й группы с различными вариантами вегетативной реактивности
Асимпатикотония Симпатикотония
LF% VLF% LF% VLF%
До пробы 33,95% 38,79% 21,24% 33,73% 41,11% 25,15%
После пробы 22,85% 48,36% 28,79% 28,21% 46,71% 25,08%
Р <0,005 <0,005 <0,005 >0,1 >0,1 >0,1
Примечание: Р - уровень достоверности различий показателей военнослужащих 1-й группы до и после проведения нагрузочной пробы.
Рис. 2. Корреляционные связи параметров вариационной пульсометрии и спектрального анализа кардиоритма: А - асимптикотонический вариант вегетативной реактивности
У военнослужащих 1-й группы, выявивших асимпатикотонический вариант вегетативной реактивности, обнаружена прямая заметная корреляционная связь с активностью автономного контура регуляции кардиоритма -волнами HF (г = +0,5) и обратная выраженная корреляционная связь с LF-волнами (г = -0,6) до проведения нагрузочной пробы и HF (г = +0,6) после проведения гипервентиляции. У военнослужащих 2-й группы до проведения пробы также выявлена прямая средняя корреляционная связь между показателями вегетативной реактивности (асимпатикотония) и волнами HF (г = +0,5). Т. е., при асимпатико-тоническом варианте вегетативной реактивности возрастание роли автономного контура регуляции кардиоритма у военнослужащих 1-й группы ассоциировано со снижением активности 3-го уровня центрального контура. Во 2-й группе выявлена сопряженность асим-патикотонического варианта вегетативной реактивности с активностью автономного контура регуляции кардиоритма.
Установление особенностей механизмов регуляции кардиоритма позволяет перейти к анализу биоэлектрической активности нейронов головного мозга.
Определение биоэлектрической активности нейронов головного мозга выявило у военнослужащих и первой и второй группы синхронизацию мозговых процессов, проявляющуюся преобладанием волн медленно -и среднечастотного диапазона, причем у «здоровых» военнослужащих дельта (А) и тета (в) волны представлены практически одинаково, а у военнослужащих 2-й группы преобладает А-волновая активность над в. Активность нейронов головного мозга в Д-диапазоне является
показателем работы кортикогиппокампальной системы и может свидетельствовать о развитии стрессовой реакции [7]. Альфа-активность (а) в первой группе составила 24,96%, а во второй - 21,27% (рис. 3).
Анализ зонального распределения ритмов ЭЭГ выявил у военнослужащих и 1-й и 2-й группы максимальную представленность низкочастотной составляющей спектра (Д волн) в лобно-теменных областях с убыванием в каудальном направлении, причем у военнослужащих 1 группы Д - и в-ритмы выражены практически одинаково, а у юношей 2-й группы доминирует Д - над в-активностью во всех анализируемых областях (табл. 4).
Рис. 3. Представленность основных ритмов ЭЭГ у военнослужащих исследуемых групп
Таблица 4
Зональное распределение основных ритмов ЭЭГ у военнослужащих исследуемых групп
л-т 1-я группа л-т 2-я группа т-в 1-я группа т-в 2-я группа т-з 1-я группа т-з 2-я группа
ДЕЛЬТА 32,81% 39,21% 26,26% 34,99% 23,47% 31,29%
ТЕТА 29,03% 24,66% 28,51% 24,11% 27,67% 24,01%
АЛЬФА 19,35% 17,9% 25,49% 20,83% 29,28% 24,79%
БЕТА1 11,51% 10,4% 12,82% 12,37% 12,91% 12,66%
БЕТА2 4,42% 4,77% 4,08% 4,68% 3,94% 4,08%
ГАММА 2,90% 3,06% 2,84% 3,02% 2,74% 3,18%
Примечание: л-т - лобно-теменные области; т-в - теменно-височные области; т-з - теменно-затылочные области.
Волны среднечастотного диапазона (а) преобладают у «здоровых» военнослужащих, но у военнослужащих как 1-й, так и 2-й группы сохраняется зональное распределение выраженности волн с формированием фокуса в те-менно-затылочных областях и убыванием в краниальном направлении, что объясняется расположением наиболее мощных генераторов альфа-активности в каудальных корковых зонах [8]. Волны высокочастотной составляющей спектра распределены над всей скальповой поверхностью головы равномерно как у военнослужащих 1-й, так и 2-й группы.
Таким образом, выявленные функциональные критерии организма военнослужащих, прошедших специальный медицинский отбор для дальнейшего прохождения службы на контрактной основе в общевойсковом учебном центре младшего командного состава, могут быть положены в основу модели «здоровья»: доминирование в условиях физиологического покоя гуморального канала регуляции кардио-ритма; адекватная реакция аппаратов управления сердечным ритмом на нагрузочную пробу; преобладание стабильной адаптивной реакции, характеризующей оптимальный тип приспособительной реакции вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы; участие в регуляции кардиоритма автономного и 3-го уровня центрального контуров, как подтверждение наличия внутрисистемного гомеостаза в единой функциональной кардиореспираторной системе в условиях физиологического покоя; выраженность реакции на нагрузочную пробу в снижении роли автономного контура и доминировании симпатической модуляции кардио-ритма; возрастание роли автономного контура регуляции кардиоритма, ассоциированного со снижением активности 3-го уровня центрального контура, при неблагоприятном (асимпа-тикотоническом) варианте вегетативной реактивности; синхронизация мозговых процессов и характерное для физиологической «нормы» зональное распределение основных ритмов электроэнцефалограммы.
Полученные в ходе нашего исследования данные могут быть использованы в работе
медицинских комиссий при отборе военнослужащих для дальнейшего прохождения службы в подразделениях Министерства Обороны Российской Федерации, обеспечивающих высокий уровень надежности и обороноспособности.
Литература
1. Агаджанян, Н.А. Интегративная медицина и экология человека / Н.А. Агаджанян [и др.]. -М. ; Астрахань ; Пафос. - 1998. - 355 с.
2. Михайлов, В.М. Вариабельность ритма сердца. Опыт практического применения метода / В.М. Михайлов. - Иваново, 2000. - 200 с.
3. Баевский, Р.М. Прогнозирование состояний на грани нормы и патологии / Р.М. Баевский. - М. : Медицина, 1979. - 298 с.
4. Баевский, Р.М. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем (часть 1) : методические рекомендации / Р.М. Баевский [и др.]. - 2002. - 65 с. (В помощь практическому врачу).
5. Шалдин, В.И. Клиническая проба с форсированным дыханием в спортивной практике / В.И. Шалдин // Теория и практика физической культуры . - 2000. - № 4. - С. 42-44.
6. Гришко, Е.А. Характеристика механизмов регуляции кардиоритма у военнослужащих Министерства обороны разных категорий / Е.А. Гришко, О.А. Бутова // Международный журнал экспериментального образования. -2012. - № 6. - С. 34.
7. Хаспекова, Н.Б. Регуляция вариативности ритма сердца у здоровых и больных с психогенной и органической патологией мозга : дисс. ... д-ра мед. наук / Н.Б. Хаспекова. - М. : Институт ВНД, 1996. - 236 с.
8. Курова, Н.С. Спектральные характеристики ЭЭГ на разных стадиях неосознаваемой зрительной установки при двух уровнях мотивации / Н.С. Курова, М.И. Черемушкин, Е.А. Ашкинази // Журнал высшей нервной деятельности. - 2002. - Т. 32, № 4. - С. 406-416.
9. Зенков, Л.Р. Клиническая электроэнцефалография с элементами эпилептологии / Л.Р. Зенков. - М. : МЕДпресс-информ, 2004. -368 с.
Е.А. Грушко
Тел.: (8-652)-35-91-34
e-mail: Grlena@list.ru
