СИСТЕМА ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ ГОРЦЕВ, АДАПТИРОВАННЫХ К ПРОМЫШЛЕННОМУ ТЯЖЕЛОМУ ТРУДУ В СРЕДНЕ- И ВЫСОКОГОРЬЕ Текст научной статьи по специальности «Науки о здоровье»

МЕДИЦИНА

ежемесячный научно-практическии медицинским журнал

СИСТЕМА ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ ГОРЦЕВ, АДАПТИРОВАННЫХ К ПРОМЫШЛЕННОМУ ТЯЖЕЛОМУ ТРУДУ В СРЕДНЕ- И ВЫСОКОГОРЬЕ

Джусупов К.О.

Международная высшая школа медицины УНПК «МУК»

Орто жана бийик тоолуу аймактагы енер жайынын оор эмгегине ьщгайлашкан тоолуктардын

сырткы дем алуу системасы

Джусупов К.О.

Эл аралык жогорку медициналык окуу жайы

Respiratory system of lowlanders adapted to significantly loaded industrial labor in high

altitude

Dzhusupov K.O.

IUK International School of Medicine. Bishkek, Kyrgyz Republic

Abstract: The aim of the study is to reveal the effects of adaptation to industrial labor on respiratory system of the body in the conditions of middle and high altitude. Materials and methods: Subjects are 85 healthy miners worked for a gold mining for more than three years and 79 workers who came to work for the first time. All participants were aborigines of the place where they worked. In conditions of standard metabolism, relative rest, in a run time of work operation, on 1 and 5 minutes of the recovery time the main indices of gas exchange, and parameters of the respiratory system were studied. Findings: The adaptation to industrial labor results in economizing of body functions. It reduces of energy expenditures on fulfillment of work operations. In high altitude, the role of adaptation to the industrial labor in the development of mechanisms of acclimatization to hypoxic hypoxia and to load hypoxia arises significantly.

Key words: miners, adaptation to industrial labor, respiratory system, high altitude.

Введение

На этапе промышленного освоения высокогорья проблема сохранения здоровья и высокой работоспособности, разработки научных основ организации труда и быта работающих в экстремальных условиях становится центральной. Решение проблем, связанных с адаптацией организма горцев к производственному труду в условиях высокогорного климата, является актуальным не только в медико-биологическом, но и в народно-хозяйственном отношении. Вопрос о влиянии различной высоты на процесс адаптации к физическому труду в промышленности всегда привлекал пристальное внимание специалистов медицины труда. Это направление стало предметом трех докторских диссертаций (Мамбеталиев Б.С., Касымов О.Т., Шаназаров А.С.) [1-3]. Цикл исследований «Разработка и внедрение методов обеспечения жизнедеятельности человека в экстремальных условиях высокогорья» отмечен Государственной премией Кыргызской Республики в области науки и техники (1998). В международный год гор (2002) в Бишкеке был проведен ряд научных конференций всецело посвященных этой проблеме [4]. Не смотря на это, некоторые вопросы функционирования организма при производственном труде в условиях горного климата остаются не до конца изученными.

Цель работы: - изучение влияния адаптации к производственному труду в условиях средне- и высокогорья на функции внешнего дыхания организма.

Материалы и методы исследования

Обследовано 128 здоровых рабочих горной промышленности, выполнявших труд различной тяжести в условиях средне- и высокогорья. В группе А было обследовано 85 горнорабочих со стажем работы в промышленности более трёх лет (в среднем 7 лет), постоянно проживавших и выполнявших производственный труд большой тяжести в условиях среднегорья на высоте 1800 м и высокогорья - 2800 м. В группе Б - 79 рабочих, не адаптированных к промышленному труду.

Антропометрические данные представлены в таблице 1. Средний рост и вес рабочих обеих возрастных групп были почти одинаковыми.

Изучаемые параметры: Степень напряженности функции организма изучалась по комплексной методике, разработанной И.И. Лихницкой с соавт. [7]. Определялись скорости потребления кислорода и углекислого газа ^О2 ЗТРС / VСО2SТРD), энерготраты (ккал/мин) и параметры внешнего дыхания.

Исследования показателей газообмена проводилось открытым способом по Дугласу-Холдену. Анализ воздуха осуществлялся с помощью газоанализатора ГВВ-2. На основании данных VО2 и VСО2SТРD и расчета дыхательного коэффициента (ДК) в соответствии с общепринятыми правилами определялись энерготраты в ккал/мин, дополненные расчетами мощности работы в Вт. О состоя-

СИСТЕМА ВНЕШНЕГО ДыхАНИя ГОРцЕВ, АДАПТИРОВАННых К ПРОМыШЛЕННОМУ ТяЖЕЛОМУ ТРУДУ.

нии функции дыхания судили по показателям минутного объема дыхания (МОД, л/мин, ВТРS), объема одного дыхания (ООД, мл) и частоты дыхания (ЧД), определяемых по способу Ramanthana [8].

Особое внимание в характеристике газотранспортной функции нами уделено определению показателя вентиляционного эквивалента (ВЭ, л МОД/100 мл О2) и кислородного эффекта дыхательного цикла (Орс, мл О2/ цикл).

Протокол исследований: Показатели снимались в условиях для определения основного обмена, относительного покоя, а также во время выполнения производственных операций.

полученные результаты. Изучение энергозатрат обследуемых лиц при выполнении производственных операций средней и большой тяжести на различных высотах представлены в таблице №2.

Таблица 1

некоторые антропометрические показатели рабочих

возраст 1800 м над уровнем моря 2800 м над уровнем моря

Группа нА Группа а Группа нА Группа А

Количество 34 37 45 48

Масса, кг 68±1.31 68±1.10 72±2.27 73±1.85

Рост, см 168±1.15 167±0.96 172±1.55 167±1.05

Должный основной обмен 1598±24.26 1558±19.23 1706±32.60 1618±28.10

Должный МОД, л/мин 5.7±0.09 5.5±0.07 6.0±0.12 59±0.10

Таблица 2

Энерготраты организма горцев на выполнение трудовых операций (ккал/мин)

производственная операция выемка грунта экскаватором Бурение

Группы Группа НА Группа А Группа НА Группа А

низкогорье 2.67±0.06 2.23±0.04 3.58±0.08 2.9±0.12

среднегорье 2.72±0.08 2.26±0.05 3.64±0.18 3.0±0.06

высокогорье 3.1±0.1 2.45±0.09 4.08±0.21 3.2±0.09

Показатели внешнего дыхания и газообмена горцев в средне- и высокогорье в зависимости от адап-тированности к промышленному труду даны в таблице №3

Таблица 3

показатели внешнего дыхания и газообмена горцев в условиях средне- и высокогорья

показатели высота 1800 м над уровнем моря высота 2800 м над уровнем моря

Группа нА Группа А Группа нА Группа А

ЧД в минуту 20±0.2* 0 19±0.4* 000 21±0.4*** 0 17±0 2*** 000

ДО, мл 523±61 582±320 636±72 679±320

МОД, л/мин 10.7±0.4 0 11.1±0.3 12.1±0.6 0 11.5±0.3

АВ, л/мин 7.6±0.13 0 8.1±0.28 8.6±0.86 0 8.6±0.91

АВ/МОД 74±0.8 74.97±1.2 72±2.4 75±0.4

МСВ, кгм/л 0.38±0.05 0 0.39±0.10 0.47±0.010*** 0 0.40±0.012***

VО2 SТРD, млО2/мин 302±4 299±1 000 303±4*** 324±2*** 000

ВЭ 35.4±0.5 000 36.8±0.6 40.3±0.9*** 000 35.5±0.7***

ОРС, мл 02/мин 15.1±0.8 15.3±0.4 000 15.6±0.3*** 18.3±0.3*** 000

Примечание: достоверная разница между группой неадаптированных и адаптированных к труду лиц отмечено следующим образом: * (р<0.05), ** (р<0.01), *** (р<0.001); достоверное влияние высоты над уровнем моря отмечено следующим образом: ° (р<0.05), 00 (р<0.01), 000 (р<0.001)

МЕДИЦИНА

ежемесячный научно-практическии медицинскии журнал

Обсуждение полученных результатов. Как

видно из таблицы 2, энерготраты на выполнение одинаковых производственных операций средней и большой тяжести с высотой растут, особенно у лиц, неадаптированных к производственному труду. В отличие от влияния высоты на величину энерготрат, адаптированность горнорабочих к промышленному труду достоверно снижает энерготраты. При этом и с ростом высоты, и с увеличением тяжести трудовой операции разница в расходах энергии достоверно увеличивается.

Анализ характеристики внешнего дыхания в условиях для определения основного обмена показывает, что разница величин показателей между адаптированными и неадаптированными горнорабочими с ростом высоты над уровнем моря увеличивается (табл. 3). Разница между основными показателями между этими группами достоверно (р<0.001). На высоте 2800 м у горцев, неадаптированных к труду в промышленности, минутный объём дыхания и альвеолярная вентиляция были достоверно выше, чем в условиях среднегорья, и выше, чем у адаптированных к тяжелому труду в условиях высокогорья. Отношение альвеолярной вентиляции к МОД у этих горцев, не адаптированных к промышленному труду, было таким же, как в среднегорье. У рабочих, адаптированных к тяжелому промышленному труду, оно было достоверно выше, хотя абсолютные величины альвеолярной вентиляции и МОД практически не отличались от того, что было зарегистрировано у адаптированных к труду рабочих в среднегорье. У группы неадаптированных наблюдается с высотой достоверно увеличивается вентиляционный эквивалент. У стажированных горнорабочих с увеличением высоты над уровнем моря достоверно растет дыхательный объем, скорость потребления кислорода и кислородный эффект дыхательного цикла. Вследствие чего наблюдается достоверное увеличение механической стоимости вентиляции у неадаптированных рабочих, в то время как у стажированных рабочих это увеличение недостоверно. Обследования, проведенные в условиях для определения основного обмена, показали, что высота над уровнем моря усиливает значение адаптации к промышленному труду, и особенно это показательно для параметров эффективности системы внешней вентиляции.

Исследования газообмена и системы внешнего дыхания при выполнении рабочими производственных операций показали, что у горцев, адаптированных к физическому труду большой тяжести в промышленности, эффективность и экономичность системы внешнего дыхания выше, чем у горцев, занимающихся более легким трудом в промышленности либо в сельском хозяйстве. Доказательством этого является более низкий вентиляционный эквивалент, более высокий кислородный эффект дыхательного цикла у адапти-

рованных к труду в промышленности, чем у неадаптированных к нему горцев.

Определение скорости потребления кислорода, выделения углекислого газа, показателей дыхания непосредственно на рабочем месте в момент выполнения рабочими определенной производственной операции и в ближайшем восстановительном периоде после неё у рабочих, выполнявших трудовые операции большой тяжести, показали результаты, сходные с результатами предшествующих исследований в условиях низкогорья [9, 10]. Кислородный долг после выполнения работы был достоверно большим, чем в условиях низкогорья. Восстановление нормального уровня потребления кислорода было почти полным на шестой-седьмой минутах после конца работы. Скорость выделения углекислого газа у рабочих этой группы в среднегорье и в покое, и особенно во время работы была большей, чем в низкогорье. Восстановление исходного уровня скорости выделения углекислого газа почти завершалось к пятой минуте после конца работы. Дыхательный коэффициент во время работы увеличивался до 0.91 и оставался повышенным до пятой минуты восстановительного периода.

Как следует из приведенных в таблице 2 данных, потребление кислорода и энерготраты на выполняемую производственную операцию (бурение) практически не отличаются от того, что имело место в условиях низкогорья при выполнении такой же производственной операции. Некоторые и не всегда достоверные отличия обнаруживались при определении функциональных показателей. Так, минутный объём дыхания был на 0.9 л/мин выше, чем в среднегорье. Остальные показатели были практически не отличались.

Дыхание адаптированных к труду значительно более экономично, чем у неадаптированных. На высоте 2800 м у адаптированных каждый литр кислорода извлекается из 21.6±0.8 л, а у неадаптированных - из 27.1±1.4 л вдыхаемого воздуха. Механическая стоимость вентиляции у адаптированных к тяжелому труду рабочих на высоте 2800 м увеличивается недостоверно, она оказывается меньше, чем у неадаптированных.

Необходимо, однако, подчеркнуть, что при повышенной эффективности и экономичности кислородных режимов организма потребление кислорода во время выполнения производственных операций и в большей степени кислородный долг после них растут, что свидетельствует о том, что энерготраты организма рабочих в высокогорье достоверно повышаются (табл. 2). Так, если в условиях низкогорья и среднегорья операции, отнесенные нами к труду средней тяжести, требуют затраты 3.58±0.3 ккал/мин и 3.56±0.28 ккал/мин (соответственно) во время самой работы и сопровождаются относительно небольшим кислородным долгом и небольшими затратами энергии на

СИСТЕМА ВНЕШНЕГО ДыхАНИя ГОРцЕВ, АДАПТИРОВАННых К ПРОМЬ1ШЛЕННОМУ ТяЖЕЛОМУ ТРУДУ...

^ш

его погашение, то в условиях высокогорья общая кислородная стоимость выполнения производственных операций возрастает и с нею увеличиваются энерготраты на работу. Общее количество затрачиваемых калорий на выполнение работы в условиях высокогорья при труде средней тяжести возрастают на 1.3±0.09 ккал/мин. Энерготраты во время произведения трудовых операций практически не увеличиваются, но энерготраты в процессе погашения кислородного долга заметно возрастают.

Ещё более заметно увеличиваются энерготраты на труд значительной тяжести. Разница в общих энерготратах на осуществление производственных операций со значительным физическим напряжением (бурение) в условиях высоко- и среднегорья составляет 1.35±0.05 ккал/мин. Отличий между энерготратами на эту же операцию в условиях средне- и низкогорья практически нет.

Увеличение энерготрат на работу средней и большой тяжести у адаптированных рабочих происходит за счет некоторого повышения потребления кислорода в покое, связанного с усилением дыхания и с большими функциональными затратами (преимущественно за счёт усиления дыхания) во время и особенно в ближайшее время после самой работы.

У неадаптированных к промышленному труду лиц в высокогорье энерготраты на выполнение производственных операций значительно превышают (ещё больше, чем в условиях низкогорья) аналогичные энерготраты у адаптированных к труду средней и особенно большой тяжести. В связи с отсутствием производственных навыков у неадаптированных к промышленному труду горцев увеличиваются расходы энергии на выполнение самой производственной операции на обеспечение нормальной функции организма в условиях покоя.

Заключение

Приведенные данные позволяют заключить, что адаптированность горнорабочих к промышленному труду достоверно снижает энерготраты. При этом и с ростом высоты, и с увеличением тяжести трудовой операции разница в расходах энергии достоверно увеличивается.

В высокогорье у горцев, адаптированных к промышленному труду и тем более не адаптированных, несмотря на развитие механизмов адаптации и гипоксической гипоксии и к гипоксии

нагрузки, кислородная стоимость выполнения производственных операций, энерготраты на них, напряжение функции основных физиологических систем, принимающих участие в обеспечении организма кислородом, значительно выше, чем в среднегорье.

использованная литература

1. Мамбеталиев Б.С. Физическая работоспособность и адаптация к производственному труду у горнорабочих на разных высотах Тянь-Шаня: Автореф. дисс. д.м.н. - Киев. -1982.

2. Касымов О.Т. Функциональные системы организма горнорабочих при современных формах организации труда в условиях различных высот горной местности: Автореф. дисс. д.м.н. - Бишкек. - 1995.

3. Шаназаров А.С. Оценка эффективности адаптации к длительной профессиональной деятельности в условиях высокогорного биоклиматического дискомфорта и способы ее оптимизации: Автореф. дис... д-ра мед. наук.-Бишкек, 1999. - 41 с.

4. Проблемы, стратегии и перспективы развития медицины труда в горных регионах /Материалы международного симпозиума. Бишкек, 2002. -312 с.

5. Greksa L.P. Growth and development of Andean high altitude residents //High Alt. Med. Biol., 2006, V. 7(2). - P. 116-124.

6. Lundby C. et al. Maximal exercise and muscle oxygen extraction in acclimatizing lowlanders and high altitude natives. // J Physiol. 2006. Vol. 573 (Pt 2). - P.535-47.

7. Lundby C., Carsten et al. Pulmonary gas exchange at maximal exercise in Danish lowlanders during 8 wk of acclimatization to 4,100 m and in high-altitude Aymara natives. //Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol., (2004), 2871202-08.

8. Wilmore J.H., Stanforth P.R., Gagnon J., Rice T., Mandel S., Leon A.S., Rao D.C., Skinner J.S., and Bouchard C. Cardiac output and stroke volume changes with endurance training: The HERITAGE Family Study //Med. Sci. Sports Exerc., 2001, Vol. 33, No. 1. - P. 99-106.

9. Лихницкая И.И. Методика определения степени физического напряжения при производственной деятельности и возможности её использования в мероприятиях по научной организации труда. - Л.: ЛДНТП, 1973. - 32 с.

10. Ramanathan N.L. Reabi1ity of estimation оf metabolic levels from respiratory frequency // J. Appl. Physiol. I964, Vol. 3. - P. 451-502.

11. Gamboa A., et al. Ventilatory and cardiovascular responses to hypoxia and exercise in Adean natives living at sea level. // High Alt Med Biol, Vol. 2 (3), 2001. - P. 341-47.

12. Favret F., et al. Effects of exercise training on acclimatization to hypoxia: systematic 02 transport during maximal exercise. // J. Appl. Physiol., Vol. 95, 2003. - P. 1531-1541.