CC BY
56
Вестник ДВО РАН. 2012. № 2
УДК 612.21+613.643+612.274
Е.Ю.БУРЛАК, Е.Г.МИРОШНИКОВ, О.Н.МИРОШНИКОВА
Особенности телосложения и вентиляционной функции легких у водолазов
Проведено ретроспективное исследование особенностей телосложения и органов дыхания водолазов на разных этапах их профессиональной деятельности. Изучались антропометрические данные и показатели вентиляционной функции легких, полученные методом пневмотахометрии. Установлено, что в течение первых лет профессиональной деятельности у водолазов происходит оптимизация вентиляционной функции легких. У водолазов с большим подводным стажем наблюдается снижение объемной скорости выдоха, что может свидетельствовать о нарушении функции дыхания вследствие профессиональных воздействий.
Ключевые слова: водолазы, вентиляционная функция легких, антропометрия.
Peculiarities of body build and lungs ventilation function of divers. E.Yu.BURLAK, E.G.MIROSHNIKOV, O.N.MIROSHNIKOVA (A.V.Zhirmunsky Institute of Marine Biology, FEB RAS, Vladivostok).
Retrospective study of physical development of divers has been conducted. The anthropometric characteristics were evaluated, and lungs ventilation function was measured by pneumotachometry.It was determined that during the first years of professional diving, optimization of lungs ventilation function was characterized. Divers with big diving experience showed a trend to decrease in expiratory flow rate thus indicating respiratory impairment as a result of their professional activity.
Key words: divers, lungs ventilation function, anthropometry.
Профессиональная водолазная работа характеризуется как тяжелая и особо опасная, требующая хорошей физической подготовки, могущая вызывать функциональные и структурные изменения в организме вплоть до нозологических состояний, в том числе со стороны органов дыхания [1, 4]. Точные знания об отдаленных последствиях подводных погружений на состояние здоровья человека необходимы для минимизации рисков, связанных как с профессиональным водолазным трудом, так и с рекреационным дайвингом, который становится все более распространенным. Однако работы в этой области немногочисленны, а их результаты противоречивы, что диктует необходимость дальнейших исследований. Нашей целью являлось изучение особенностей телосложения и вентиляционной функции легких у водолазов в зависимости от профессионального стажа и типа снаряжения.
Материалы и методы
Проведен ретроспективный анализ результатов обследования 310 водолазов мужского пола в возрасте от 21 до 50 лет, работающих на средних глубинах (до 60 м) с профессиональным стажем от 6 мес до 30 лет. 129 водолазов работали в легководолазном снаряжении с открытой схемой дыхания (акваланг), 181 - в вентилируемом (скафандр).
* БУРЛАК Елена Юрьевна - младший научный сотрудник, МИРОШНИКОВ Евгений Георгиевич - кандидат медицинских наук, заведующий отделом, МИРОШНИКОВА Ольга Николаевна - кандидат биологических наук, научный сотрудник (Институт биологии моря им. А.В.Жирмунского ДВО РАН, Владивосток).
* E-mail: dvovmc@gmail.com
Группу контроля составили здоровые лица физического труда (96 чел.), не связанного с пребыванием в условиях гипербарии, в возрасте от 22 до 50 лет. Анализировались антропометрические параметры (рост, масса, индекс массы тела; индекс Эрисмана, характеризующий развитие грудной клетки, и индекс Пинье, характеризующий крепость телосложения) и показатели вентиляционной функции легких, полученные методом пневмотахометрии. Изучались показатели объемной скорости вдоха (ПТМвд., л/с), объемной скорости выдоха (ПТМвыд., л/с) и их соотношение (ПТМвыд./вд.). Рассчитывалось отклонение ПТМвыд. от его должного значения (ДПТМвыд.) в процентах. Одномоментное исследование включало сравнительный анализ изучаемых показателей у водолазов и лиц контрольной группы одного возраста и у водолазов, различающихся по профессиональному стажу и типу водолазного снаряжения. Динамическое исследование за двухлетний период включало попарное сравнение результатов первичного и повторного обследований 67 водолазов из групп с разным стажем (до 300 и более 3000 ч) работы под водой.
Статистический анализ данных выполнен при помощи пакета прикладных программ Statistica 6.0 (StatSoft Inc.). В зависимости от типа распределения параметров для описания групп использовались среднее значение (M) и стандартное отклонение (SD), медиана (Me) и интерквартильный интервал (LQ-UQ). Значимость различий параметров оценивали непараметрическими методами Манна-Уитни, Краскела-Уоллиса и критерием Вил-коксона. Статистическую связь между исследуемыми параметрами выражали в коэффициентах ранговой корреляции Спирмена. В качестве уровня статистической значимости принималось p < 0,05.
Результаты и обсуждение
При сравнении антропометрических параметров, проведенных попарно в разных возрастных группах, водолазов и контрольных лиц не выявлено значимых различий в росте, массе и индексе массы тела (табл. 1). Получены сходные результаты и при оценке телосложения методом индексов. Во всех группах преобладали лица с «крепким» и «хорошим» телосложением и с «хорошим развитием» грудной клетки, но в контрольной группе несколько чаще встречались лица с индексом Эрисмана меньше 5 («недостаточное развитие» грудной клетки).
Показатели ПТМвд. были выше, чем показатели ПТМвыд. во всех исследуемых группах, но в большей степени это было выражено у водолазов в возрастной группе до 30 лет, у них была значимо более высокая объемная скорость вдоха в сравнении с контролем.
Тип водолазного снаряжения не влиял на параметры телосложения и вентиляционной функции.
У водолазов с разным стажем работы различий в пневмотахометрических показателях не выявлено, но у водолазов с большим профессиональным опытом (более 3000 ч работы под водой) имело место увеличение числа лиц с показателями фактической ПТМ выдоха менее 80% от должных значений (11,4%; в группе молодых водолазов - 3,5%; p = 0,02). Это в первую очередь касалось имеющих избыточный вес, однако и среди людей с нормальным индексом массы тела значимость различий сохранялась (2 и 10,7%; p = 0,04). Сравнение водолазов разных возрастных групп без учета профессионального стажа не выявило подобных изменений. При анализе корреляций обнаружена отрицательная связь ПТМвыд. и ПТМвыд./ДПТМвыд., % с длительностью подводного стажа (s = -0,11; p = 0,03).
При динамическом наблюдении в течение 2 лет выявлено увеличение ПТМ вдоха у начинающих водолазов. В группе водолазов с профессиональным стажем 3000 ч и более наблюдалось небольшое снижение показателей ПТМ выдоха, выраженных в процентном отклонении от должных значений (табл. 2).
Таблица 1
Показатели физического развития и пневмотахометрии в разных возрастных группах
водолазов и контроля
Показатель Контрольная Водолазы
группа Вентилируемое снаряжение Акваланг
Группа 1 (возраст 20-30 лет)
Кол-во человек 81 97 60
Рост, см 175 ± 6 175 ± 5 178 ± 5
Масса тела, кг 70,4 ± 7,2 72,4 ± 7,6 72,9 ± 7,5
ИМТ, кг/м2 23,0 ± 1,8 23,6 ± 2,2 23,0 ± 2,1
ПТМвд., л/с 6,0 (5,2-7,0) 7,0 (5,8-7,8)* 6,9 (6,0-7,5)*
ПТМвыд., л/с 5,5 (5,0-6,0) 5,7 (5,0-6,0) 5,7 (5,5-6,2)
ПТМвыд./вд. 0,9 (0,85-1,0) 0,84 (0,74-0,93)* 0,88 (0,78-0,94)*
ПТМвыд./ДПТМвыд., % 99,3 (88,4-108,8) 100,0 (91,4-109,1) 101,8 (94,2-109,0)
Группа 2 (возраст 30-50 лет)
Кол-во человек 15 84 69
Рост, см 175 ± 7 175 ± 6 175 ± 6
Масса тела, кг 75,4 ± 9,3 79,9 ± 10,9 76,1 ± 10,0
ИМТ, кг/м2 24,7 ± 2,9 26,1 ± 3,0 24,8 ± 2,7
ПТМвд., л/с 6,0 (5,2-7,0) 6,5 (5,5-7,5) 6,5 (5,8-7,5)
ПТМвыд., л/с 5,5 (5,5-5,8) 5,7 (5,0-6,5) 5,6 (5,2-6,0)
ПТМвыд./вд. 0,92 (0,8-0,97) 0,91 (0,79-0,96) 0,86 (0,76-0,95)
ПТМвыд./ДПТМвыд., % 95,0 (91,4-104,8) 96,6 (87,7-110,7) 101,8 (89,1-109,8)
* Статистически значимое отличие от группы контроля (р < 0,01).
Примечание. Здесь и в табл. 2 данные представлены в виде М ± и Ме (LQ-UQ).
Таблица 2
Результаты динамического наблюдения в течение 2 лет у водолазов с разным стажем работы под водой
Показатели Группа 1 (до 300 ч), 27 чел. Группа 2 (более 3000 ч), 40 чел.
1-й год 2-й год 1-й год 2-й год
Возраст, лет 28 ± 4 29 ± 4 37 ± 5 38 ± 5
Рост, см 177 ± 7 177 ± 7 176 ± 5 176 ± 5
Масса тела, кг 72,7 ± 8,8 75,0 ± 8,9 81 ± 9,7 83,2 ± 10,2
ИМТ, кг/м2 23,3 ± 2,3 24,0 ± 2,5 26,2 ± 2,5 26,8 ± 2,6
Стаж, лет 1(1-2) 2 (2-3) 16 (12-20) 17 (13-21)
Подводный стаж, ч 200 (50-240) 326 (200-550) 4092 (3692-5646) 4409 (4000-5923)
ПТМвд., л/с 6,0 (5,3-8,0) 7,0 (6,0-8,0)* 6,5 (5,5-8,0) 6,0 (5,5-7,5)
ПТМвыд., л/с 5,8 (5,5-6,0) 5,7 (5,2-6,5) 5,5 (5,2-6,1) 5,5 (5,0-6,0)
ПТМвыд./вд. 0,9 (0,77-1,0) 0,8 (0,73-1,0)* 0,9 (0,75-1,0) 0,89 (0,76-1,0)
ПТМвыд./ДПТМвыд., % 102,0 (95,0-114,0) 102,0 (90,2-114,0) 97,6 (89,7-108,0) 92,6 (87,3-109,1)*
* Статистически значимое отличие от показателей первого года наблюдения (р < 0,05).
Полученные нами результаты свидетельствуют о хорошем физическом состоянии и высоком вентиляционном резерве респираторной системы у водолазов, что может быть объяснено отбором кандидатов для данной профессии согласно медицинским требованиям [3, 5]. Тем не менее подводные погружения ассоциированы с тяжелыми физическими нагрузками и многократным возрастанием работы, производимой дыхательной системой. Более высокие показатели ПТМвд. у водолазов в сравнении с контрольными лицами и увеличение этого показателя в начале их профессиональной деятельности - вероятно, отражение адаптационных процессов. В этом отношении водолазы сходны со спортсменами, для которых также характерны более высокие показатели ПТМвд. и преобладание мощности вдоха над выдохом [2].
Под влиянием неблагоприятных факторов подводных погружений (повышенное парциальное давление кислорода, эффекты иммерсии, газовые микроэмболии) возможно развитие микроструктурных повреждений тканей, что в случае повторных воздействий чревато отдаленными неблагоприятными изменениями функций, в том числе и респираторной. Это находит подтверждение в ряде динамических исследований, в которых было установлено, что водолазы отличаются более высокими темпами возрастного снижения скоростных вентиляционных параметров и диффузионной способности легких в сравнении с контрольными лицами [8-10]. Однако другие исследователи подобных изменений не обнаружили [6, 7, 11]. Согласно результатам нашего исследования, для водолазов с большим профессиональным опытом (свыше 3000 ч под водой) характерна тенденция к уменьшению объемной скорости выдоха.
Несмотря на то что это явление в некоторых случаях может быть объяснено избыточной массой тела, т.е. возрастным ухудшением общего физического состояния и неучтенными факторами (курение), наличие отрицательных корреляций показателей выдоха с подводным стажем не позволяет исключить вклад профессиональных факторов в ухудшение вентиляционной функции.
Таким образом, стереотип изменений в системе внешнего дыхания на ранних этапах формирования адаптации водолазов к профессиональной деятельности включает увеличение объемной скорости вдоха при неизменной скорости выдоха. Предполагается, что подобная перестройка носит компенсаторный характер в ответ на повышенные требования к аппарату внешнего дыхания при подводных погружениях. У водолазов с большим стажем работы под водой наблюдается снижение величины объемной скорости выдоха, что может свидетельствовать о нарушении функции дыхания вследствие профессиональных воздействий. Установленные изменения не зависят от типа водолазного снаряжения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Мирошников Е.Г. Состояние функции внешнего дыхания у водолазов по данным спирографического исследования // Экологические, гуманитарные и спортивные аспекты подводной деятельности: Материалы II Междунар. науч.-практ. конф. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2002. С. 102-107.
2. Тагай В.А. К вопросу о соотношении мощности форсированного выдоха и вдоха // Терапевт. арх. 1971. № 1. С. 19-21.
3. Adir Y., Shupak A., Laor A., Weilar-Ravell D. Large lungs in divers: natural selection or training effect ? // Chest.
2005. Vol. 128, N 1. P. 224-228.
4. Cotes J.E. Respiratory effects of diving // Eur. Respir. J. 1994. Vol. 7. P. 2-3.
5. Crosbie W.A., Clarke M.B. Physical characteristics and ventilatory function of 404 commercial divers working in the North Sea // British J. of Industrial Med. 1977. Vol. 34. P. 19-25.
6. Sames C., Gorman D.F., Mitchell S.J., Gamble G. The long-term effects of compressed gas diving on lung function in New Zealand occupational divers: a retrospective analysis // Diving and Hyperbaric Medicine. 2009. Vol. 39, N 3. P. 133-137.
7. Shykoff B.E., Petryszyn J.D. Stability of pulmonary function in U.S. Navy Divers // UHM. 2004. Vol. 31, N 4. P. 385-386.
8. Skogstad M., Thorsen E., Haldorsen T. et al. Lung function over six years among professional divers // Occup. Environ. Med. 2002. Vol. 59. P. 629-633.
9. Skogstad M., Thorsen E., Haldorsen T. Lung function over the first 3 years of a professional diving career // Occup. Environ. Med. 2000. Vol. 57. P. 390-395.
10. Tetzlaff K., Friege L., Reuter M., Haber J., Mutzbauer T., Neubauer B. Expiratory flow limitation in compressed air divers and oxygen divers // Eur. Respir. J. 1998. Vol. 12. P. 895-899.
11. Tetzlaff K., Theysohn J., Stahl C., Schlegel S., Koch A., Muth C.M. Decline of FEV1 in Scuba Divers // Chest.
2006. Vol. 130. P. 228-243.
