Комплексная оценка функции внешнего дыхания, газообмена и физической работоспособности человека Текст научной статьи по специальности «Науки о здоровье»

э

2012

0

Комплексна оцінка функції зовнішнього дихання, газообміну та фізичної працездатності людини

Норейко С.Б.

Донецький державний інститут здоров’я, фізичного виховання і спорту

Анотації:

Проведено комплексне функціональне обстеження 30 здорових чоловіків у віці від 21 до 50 років. Встановлена повна відповідність показників функції зовнішнього дихання їх належним значенням. Помірне фізичне навантаження потужністю до 100-125 Вт супроводжувалася вірогідним збільшуванням ЖЄЛ і ФЖЄЛ, що свідчить про активацію функціональних резервів респіраторної системи в період відновлення після навантаження. Встановлено граничний ступінь потужності виконуваного фізичного навантаження, якого досягла більшість обстежених (125-150 Вт), він рекомендований як нормативний тест, що свідчить про стан працездатності здорових чоловіків.

Ключові слова:

функція зовнішнього дихання, фізична працездатність, газообмін.

Норейко С.Б. Комплексная оценка функции внешнего дыхания, газообмена и физической работоспособности человека.

Проведено комплексное функциональное обследование 30 здоровых мужчин в возрасте от 21 до 50 лет. Установлено полное соответствие показателей функции внешнего дыхания их должным значениям. Умеренная физическая нагрузка мощностью до 100-125 Вт сопровождалась достоверным увеличением ЖЕЛ и ФЖЕЛ, что свидетельствовало об активации функциональных резервов респираторной системы в восстановительном периоде после нагрузки. Установлен предел мощности выполняемой физической нагрузки, достигаемый большинством обследованных (125-150 Вт) и рекомендованный в качестве нормативного теста, который свидетельствует об удовлетворительном состоянии работоспособности здоровых мужчин.

функция внешнего дыхания, физическая работоспособность, газообмен.

Noreiko S.B. The complex estimation of human external respiratory function, gas exchange and physical working capacity. The complex and functional examination of 30 healthy men at the age of 21-50 has been carried out. The complete correspondence of the external respiratory indices to their due data has been determined. The moderate physical activity up to 100-125 watt attended the reliable increase of VC and FVC, which indicated the activation of functional reserves of the respiratory system during the recovery period after exercise. The limit of physical working capacity achieved by most men (125150 watt) has been determined and recommended as a normative test, indicating the satisfactory condition of efficiency of healthy men.

external respiratory function, physical working capacity.

Вступ.

Проблема оцінки і корекції функціонального стану людини постає однією з основних у сучасній фізіології та медицині. На перший план виступає завдання превентивної діагностики, що дозволяє на ранніх стадіях виявляти відхилення стану здоров’я від норми і проводити його корекцію [6, 7].

Функціональні реакції організму можуть бути зареєстровані різними клініко-фізіологічними методами що, власне, і становить основи клінічної діагностики в біології та медицині [1, 3]. Але в здоровому організмі ці реакції, які ґрунтуються, як правило, на змінах у молекулярно-енергетичних та регуляторних процесах, зазвичай не виходять за межі загальноприйнятих уявлень про “норму”. У той же час діагностичні можливості клінічної медицини, пов’язані з традиційними методами досліджень, спрямовані переважно на вже існуючий матеріальний (клінічно окреслений, обмежений) субстрат захворювань. Тому методи, які найбільш часто використовують на практиці, дозволяють з повною вірогідністю судити про органічну або функціональну природу виявлених змін в організмі, що могло б дати підґрунтя для висновків щодо наявної патології або ризику її розвитку [5]. Звісно, йдеться не про методи ендоскопічної, ультразвукової та рентгенологічної діагностики, біохімічні й імунологічні тести і т.д., які сприяють верифікації вже існуючої патології. Проте зрозуміло, що будь-яка патологія, зароджуючись задовго до появи органічних змін в організмі, проходить доклінічні (функціональні) етапи свого розвитку.

Використання в медицині нових засобів вимірювання і комп’ютерної обробки даних значно розширило можливості діагностики. Реальністю стала

© Норейко С.Б., 2012

можливість контролювати десятки параметрів життєдіяльності в динаміці [4]. Однак організм людини є системою нелінійною, тому неможливо отримати цілком вірогідну картину його роботи шляхом підсумовування окремих параметрів.

Отже, діагностування функціональних відхилень повинно бути системним і охоплювати стани всіх процесів, що відбуваються в організмі. Завдяки цьому зберігається зацікавленість у методах, які оперують переважно цілісними інтегральними характеристиками організму.

Таким чином, майбутнє медицини пов’язане з необхідністю розробки інтегральних способів донозо-логічної діагностики з використанням доступних для широкої практики технологій.

Робота виконана за планом НДР Донецького державного інституту здоров’я, фізичного виховання і спорту.

Мета, завдання роботи, матеріал і методи.

Мета й завдання дослідження:

1. Надати функціональну характеристику аналізованого контингенту за станом газообміну, фізичної працездатності та показників функції зовнішнього дихання.

2. Встановити залежність газообміну й фізичної працездатності від стану показників функції зовнішнього дихання в стані спокою й після дозованого фізичного навантаження.

Результати дослідження.

Проведене комплексне клініко-рентгенологічне й функціональне обстеження 30 здорових чоловіків віком від 21 до 50 років на базі обласної клінічної лікарні професійних захворювань м. Донецька, які були визнані практично здоровими. Характеристика обстеженої групи подана в табл. 1.

І ПЕДАГОГІКА І та медик°-біологічні

‘---“-----------1 проблеми фізичного

виховання і спорту ______________________

Дослідження проводилися в ранкові години до вживання їжі в умовах, наближених до основного обміну в положенні сидячи. Крім досліджень в стані спокою, вивчено вплив фізичного навантаження на стан дихальної системи. Дослідження функцій легенів виконано за допомогою мікропроцесорної системи “Пулма-01” згідно з інструкцією до апарату. Аналіз зазначеної функції проведений за 10-ма показниками.

Оцінювання фактичних значень показників функції зовнішнього дихання (ФЗД) здійснювалося шляхом порівняння з відповідними належними величинами, розрахованими за формулами [2, 8, 9, 10].

Використана методика велоергометричного ступе-невого навантаження зростаючої потужності до рівня максимального вживання кисню (МВК). При оцінюванні фізичних можливостей чоловіків у лабораторних умовах застосовувалась робота малої та середньої потужності в діапазоні 25-150 Вт, що відповідає реальним енергетичним витратам під час робочої зміни [1].

Сутність методики полягає у використанні оптимально стерпного навантаження потужністю до 150 Вт, що виконувалося шляхом ступеневого його збільшення на 25 Вт. Тривалість кожного з 6-ти ступенів навантаження була не менше 2-х хвилин, а загальний час роботи - 12-18 хвилин. В усіх дослідженнях дотримувалися єдиного режиму роботи апарата “Спіроліт-2” з об’ємною швидкістю рециркуляції повітря в приборі від 60 до 80 літрів у хвилину, що суттєво перевищувало об’єм легеневої вентиляції при такому навантаженні й виключало значний спротив диханню.

Показниками для припинення проби були ознаки неадекватності функціональних можливостей потужності й тривалості виконуваної роботи обстежуваних чоловіків, що виявлялося через появу болю в м’язах литки, стомлення дихальної мускулатури, надмірне підвищення артеріального тиску (АТ) і частоту серцевих скорочень (ЧСС), які не відповідають величині навантаження й віку обстежуваних, а також відмовою останніх від подальшого виконання роботи.

У процесі виконання фізичного навантаження й після нього в період відновлення реєстрували вживання кисню (ПО2) і виділення вуглекислого газу (СО2) зі допомогою апарата “Спіроліт-2”. Критерієм для визначення оптимальної тривалості ступеня навантаження було досягнення початкового рівня. Безпосередньо після закінчення періоду відновлення та відключення пацієнта від системи “Спіроліт-2” проводили повторне дослідження на апараті “Пулма-01”. Для оцінювання газообміну й фізичної працездатності вивчали такі показники: ПО2 і виділення СО2 у мл/ хв, дихальний коефіцієнт (ДК), ЧСС, величина АТ в стані спокою та на кожному ступені навантаження і в період відновлення. Форма протокола дослідження подана в табл. 2.

Комплексна оцінка результатів досліджень здійснена за розробленою системою аналізу, що реалізується за допомогою комп’ютера [4].

Система призначена для створення банку даних досліджень функції зовнішнього дихання, газообміну та фізичної працездатності. Фактичні значення показ-

ПСИХОЛОГІЯ

ників порівнюються з належними, які вираховуються, зважаючи на стать, вік та ріст пацієнта. Отримані значення в процентах від необхідних зіставляються з відомими межами норми та градаціями відхилення від норми показників дихання. За результатами зіставлення надається висновок про ФЗД, ступінь і тип легеневої недостатності. Пакет прикладних програм складається з окремих блоків. Виучуваний медичний об’єкт репрезентовано трьома основними системами, що забезпечують вентиляцію легенів і газообмін на рівні респіраторної мембрани, енерготворення та фізичну працездатність в аеробному режимі.

Кожен із блоків характеризується набором діагностичних параметрів, об’єднаних між собою функціональними зв’язками як усередині окремого блоку, так і поза його межами.

1-й блок містить 10 показників зовнішнього дихання, які дозволяють оцінити стан вентиляційної функції легенів та бронхіальної прохідності як у кількісному, так і в якісному відношенні.

2-й блок містить інформацію, що характеризує загалом стан газообміну за величинами поглиненого кисню та виділеного вуглекислого газу в спокої та за різних режимів фізичного навантаження, а також під час періоду відновлення.

3-й блок містить дані про потужність і об’єм роботи, що виконується в аеробному режим. Оскільки у вищезазначених блоках уже наявні показники, взаємопов’язані фізіологічно, то в розробленій системі використано пакет прикладних програм “Статистика”, що дозволяє визначити силу й характер зв’язку між окремими параметрами трьох зазначених умовно автономних блоків.

Отримані під час дослідження дані оброблені на персональному комп’ютері із застосуванням кластерного і кореляційного аналізу. Вірогідність відмінностей між показниками вирахувана, апелюючи до ^критерію Стьюдента.

Для проведення порівняльного аналізу функціонального стану легенів зіставляються фактичні значення показників і відповідні належні величини. Отримані результати до і після навантаження в процентному відношенні подано в табл. 3.

Презентабельність групи обстежуваних оцінена нами з урахуванням відхилень показників функціонального стану легенів на величину ±1,65с. Показники функції легенів обстежуваних були в межах норми.

При проведенні дослідження ми виходили з припущення, що реакція апарату зовнішнього дихання на фізичне навантаження може бути різною за ступенем і спрямованістю залежно від вихідного функціонального стану. З метою отримання зіставлюваних результатів ми стандартизували методику дослідження шляхом визначення показників ФЗД протягом першої хвилини по закінченні періоду відновлення.

Після аналізу даних можна зробити висновок, що навантаження суттєво не вплинуло на більшість показників функціонального стану легенів, за винятком ЖЄЛ і ФЖЄЛ. Значна динамічність цих двох функціональних показників свідчить про те, що існує функ-

32012

и

Таблиця 1

Характеристика обстежуваної групи

Вік Зріст Маса тіла

роки см кг

36,6±1,7 175,0±1,0 77,3±1,6

Таблиця 2

Протокол

дослідження газообміну та фізичної працездатності на апараті “Спіроліт-2”

П.І.Б....................................

Дата дослідження........................ В =.........мм. рт. ст.

Умови дослідження...................... Т =....................С

Навантаження Вт Час хв ЧСС уд/хв АТс мм.рт.ст. АДд мм.рт.ст. ПО2 л/хв в.СО2 л/хв ДК

0

25

50

75

100

125

150

Період відновлення

1-ша хв

2-га хв

3-я хв

ціональний компонент, який певною мірою корегується фізичним навантаженням.

Для визначення максимальної фізичної працездатності проведено аналіз частотності досягань відповідних ступенів навантаження (див. табл. 4).

Наведені дані свідчать, що гранична інтенсивність навантаження для здорових чоловіків становить 325 Вт. Гарантована потужність, якої досяг увесь контингент чоловіків, дорівнює 100-125 Вт, у той час як навантаження

потужністю 150-200 Вт змогли виконати, відповідно, 83 і 23% обстежуваних. Таким чином, граничний ступінь потужності виконуваної роботи, якого досягла більшість чоловіків, становить 125-150 Вт. Це можна розглядати як нормативний тест, що свідчить про задовільний стан працездатності здорових чоловіків.

Фактичне значення основних показників газообміну в стані спокою та при дозованому фізичному навантажені подано в табл. 5.

Дихальний коефіцієнт (ДК) становить 0,66 у спокої, що свідчить про домінування жирового обміну в енергозабезпеченні зі зростанням до 0,72 після фізичного навантаження.

Зіставлення результатів дослідження газообміну в спокої та при фізичному навантажені з показниками зовнішнього дихання виявило прямий вірогідний зв'язок величин ПО2 у мл/хв при навантаженні 25, 50, 75 і 100 Вт зі значеннями індек-са Тіффно, відповідно, коефіцієнт кореляції г=0,43-

0.48.(р<0,01). Отримані дані свідчать про те, що системи, які забезпечують оксигенацію організму за різних рівнів його функціонування, перебувають у прямій функціональній залежності від інтенсивності використання кисню.

Висновки.

1. Помірне фізичне навантаження потужністю 25, 50, 75 і 100 Вт у здорових чоловіків супроводжується збільшуванням споживання кисню (ПО2, мл/хв) і достовірним збільшуванням показників функції зовнішнього дихання.

2. Граничний ступінь потужності виконуваної роботи, якого досягла більшість обстежених становить 125150 Вт. Її можна розглядати як нормативний тест, що свідчить про задовільний стан працездатності здорових чоловіків.

3. Показники газообміну (поглинання кисню, виділення СО2, дихальний коефіцієнт) вказують на домінування жирового обміну в енергозабезпеченні здорових чоловіків у стані спокою та в умовах фізичних навантажень.

Результати роботи можуть бути використані для тестування резервів фізичної працездатності у фізіології праці та спортивній медицині.

Подальші дослідження передбачається провести в напрямку вивчення інших проблем комплексної оцінки функції зовнішнього дихання, газообміну та фізичної працездатності людини.

та медико-біологічні проблеми фізичного виховання і спорту

Таблиця 3

Результати дослідження функції зовнішнього дихання до та після фізичного навантаження

№ з/п Показник У спокої Після фізичного навантаження

фактичні у % від належних фактичні у % від належних

1 Життєва ємність легенів (ЖЄЛ), л 5,23±0,16 109,4±3,4 5,71±0,20 118,2±3,4*

2 Форсована життєва ємність легенів (ФЖЄЛ), л 5,19±0,17 108,5±3,5 5,6±0,20 116,2±3,5*

3 Об’єм форсованого видиху за 1-шу секунду (ОФВ1), л 4,13±0,14 107,1±3,7 4,26±0,16 109,6±3,9

4 Пікова об’ємна швидкість видиху (ПОШвид), л/сек 8,29±0,37 94,1±4,1 8,35±0,40 92,0±4,3

5 Максимальна об’ємна швидкість на рівні 25% об’єму ФЖЄЛ (МОШ25), л/ сек 7,54±0,38 90,0±4,6 7,76±0,41 92,1±4,8

6 Максимальна об’ємна швидкість на рівні 50% об’єму ФЖЄЛ (МОШ50), л/ сек 5,15±0,33 85,5±5,6 5,01±0,36 82,7±5,8

7 Максимальна об’ємна швидкість на рівні 75% об’єму ФЖЄЛ (МОШ75), л/ сек 2,08±0,14 67,9±4,8 1,87±0,12 61,8±3,7

8 Середня об’ємна швидкість в інтервалі 25 і 75% об’єму ФЖЄЛ (СОШ25-75), л/сек 4,39±0,27 90,8±5,2 4,11±0,22 86,4±5,9

9 ОФВ1/ЖЄЛ (індекс Тіффно), % 79,4±2,1 ± 75,9±1,8

10 ОФВ1/ФЖЄЛ, % 79,9±2,0 ± 76,3±1,8

Примітка: * - вірогідність розбіжності з вихідними даними (р<0,05)

Таблиця 4

Кількість обстежених, які досягли граничного ступеня клінічно стерпного навантаження (%)

Навантаження, Вт

25 50 75 100 125 150 200 225 250 275 325

% 100 100 100 100 97 83 23 20 10 7 3

Таблиця 5

Результати дослідження газообміну та фізичної працездатності на апараті “Спіроліт-2”

№ з/п Показник Навантаження, Вт

0 25 50 75 100

1 ЧСС, уд/хв 69,8±1,6 91,9±1,8 98,0±2,0 107,5±2,0 115,4±2,3

2 ПО2, мл/хв 277,0±6,0 553,0±13,0 683,0±16,0 784,0±16 930,0±16,0

3 ВСО2, мл/хв 184,0±7,0 353,0±12,0 450,0±12,0 524,0±9,0 668,0±13,0

4 ДК 0,66±0,02 0,64±0,02 0,66±0,01 0,69±0,01 0,72±0,01

І ПЕДАГОГІКА І

ПСИХОЛОГІЯ

Література:

1. Валуцина В.М., Норейко С.Б. Методика определения аэробной работоспособности горнорабочих // Физиологическое нормирование труда: Тез.докл. II Всесоюз.симпоз.Донецк, 14-16 сент. 1989 г. - Донецк, 1989. - С.54.

2. Инструкция по применению формул и таблиц должных величин основных спирографических показателей / Р.Ф.Клемент. Л.А.Лаврушин, П.А.Тер-Погосян, Ю.М. Котегов.-Л., 1986.-С. 79.

3. Исследование функции внешнего дыхания: Метод, пособие /А.А. Бова, Е.П. Леонов, С.С. Горохов, Ю.С. Денещук. -Мн.: МГМИ, 1995.

4. Норейко Б.В., Голубец А.И., Норейко С.Б. Банк данных системы анализа функции внешнего дыхания, газообмена и физической работоспособности человека: Препринт докл. ИЭП АН УССР. -Донецк, 1989. - 18 с.

5. Стручков П.В., Виницкая Р.С., Люкевич И.А. Введение в функциональную диагностику внешнего дыхания. — М., 1996. -200 с.

6. Турина О.И., Лаптева И.М., Калечиц О.М. и др. Организация работы по исследованию функционального состояния легких методами спирографии и пневмотахографии и применение этих методов в клинической практике: Метод, указания. — Мн., 2002. -200 с.

7. Функциональные методы изучения бронхиальной проходимости в клинической практике: Метод, рекомендации. — Киев, 1995. - 160 с.

8. Guidelines for the measurement of respiratory function. Recommendation of the British Thoracic Society and the Association of Respiratory Technicians and Phisiologists //Rcspir. Medicine. -1994. - V. 88, N 3. - P. 165-194.

9. Lung Function Testing: Selecting of Reference Values and Interpretive Strategies //Amer, Rev. Respir. Dis. — 1991. — V. 144. — P. 1202-1218.

10. Standartization of spirometry //Amer. J. Respir. Crit. Care -la- Med.-1995.-V. 52.-P. 1107-1136.

Информация об авторе: Норейко Сергей Борисович

Normans@meta.ua Донецкий государственный институт здоровья, физического воспитания и спорта ул. Байдукова, 80, г.Донецк, 83048, Украина.

Поступила в редакцию 21.12.2011г.

32012

H

References:

1. Valucina V.M., Norejko S.B. Fiziologicheskoe normirovanie truda [Phisiological work quota setting], Donetsk, 1989, p.54.

2. Klement R.F., Lavrushin L.A., Ter-Pogosian P. A., Kotegov Iu.M. Instrukciia po primeneniiu formul i tablic dolzhnykh velichin osnovnykh spirograficheskikh pokazatelej [Instruction on application of formulas and tables of due sizes of basic cnnporpa^HHecKHX indexes], Leningrad, 1986, p. 79.

3. Bova A.A., Leonov E.P., Gorokhov S.S., Deneshchuk Iu.S. Issledovanie funkcii vneshnego dykhaniia [Research of function of the external breathing], 1995.

4. Norejko B.V., Golubec A.I., Norejko S.B. Bank dannykh sistemy analiza funkcii vneshnego dykhaniia, gazoobmena i fizicheskoj rabotosposobnosti cheloveka [Bank of data of the system of analysis of function of the external breathing, interchange of gases and physical capacity of a man], Donetsk, 1989, 18 p.

5. Struchkov P.V., Vinickaia R.S., Liukevich I.A. Vvedenie vfunkcional ’nuiu diagnostiku vneshnego dykhaniia [Introduction to functional diagnostics of the external breathing], Moscow, 1996, 200 p.

6. Turina O.I., Lapteva I.M., Kalechic O.M. i dr. Organizaciia rabotypo issledovaniiufunkcional’nogo sostoianiia legkikh metodami spirografii i pnevmotakhografii i primenenie etikh metodov v klinicheskoj praktike [Organization of work on research of the functional state of lungs by the methods of spirography and pneumotaxis and application of these methods in clinical practice], 2002, 200 p.

7. Funkcional’nye metody izucheniia bronkhial’noj prokhodimosti v klinicheskoj praktike [Functional methods of study of bronchial passableness are in clinical practice], Kiev, 1995, 160 p.

8. Guidelines for the measurement of respiratory function. Recommendation of the British Thoracic Society and the Association of Respiratory Technicians and Phisiologists //Respiratory Medicine, 1994, vol.88(3), pp. 165-194.

9. Lung Function Testing: Selecting of Reference Values and Interpretive Strategies, American Review of Respiratory Disease, 1991, vol.144, pp. 1202-1218.

10. Standartization of spirometry, American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, 1995, vol.52, pp. 1107-1136.

Information about the author: Noreiko S.B.

Normans@meta.ua

Donetsk State Institute of Health, Physical Education and Sport Baidukov str., 80, Donetsk, 83048, Ukraine.

Came to edition 21.12.2011.