Применение статоэргометрической пробы для оценки резервных возможностей организма человека

Л.С.Малащук

ГНИИИ ВМ МО РФ

В экспертной практике широко используются пробы с физическими нагрузками. Наибольшее распространение среди них получила велоэргометрия, которая проводится для выявления начальных стадий коронарной недостаточности, диагностики скрытых нарушений сердечного ритма и проводимости, определения уровня физической работоспособности (2,7,8).

Известно, что кровообращение при физической нагрузке характеризуется ускорением кровотока, снижением периферического сопротивления за счет дилатации артериол работающих мышц. Изменения ряда гемодинамических параметров (ЧСС, АД систолического, МО кровообращения, общего периферического сопротивления сосудов) находятся в линейной зависимости от мощности нагрузки, и в целом, проба используется для оценки резервных возможностей сердечно-сосудистой системы (2,7,8). Однако в ряде профессий, в частности, в деятельности летчиков истребительной авиации преобладают статические нагрузки мышц конечностей и туловища. В этой связи возникла необходимость в использовании функциональной пробы, направленной на оценку статической мышечной выносливости.

Для этих целей нами совместно с другими сотрудниками института - Хоменко М.Н., Мигачевым С.Д., Вартбароновым Р.А. была разработана статоэргометрическая проба, позволяющая оценить функциональные резервы организма в условиях выполнения статической нагрузки. Имеющиеся в литературе работы, как правило, были посвящены изучению реакций сердечно-сосудистой системы на статическое усилие руки или ноги, т.е. локальным нагрузкам, адресованным к ограниченной группе мышц (3,6,9). Кроме того, в соответствии с данными методиками определялась так называемая относительная статическая работоспособность - время удержания статического усилия, составляющего определенный процент от уровня максимальной силы испытуемого. Деятельность же летчика истребительной авиации характеризуется необходимостью поддерживать определенное напряжение мышц конечностей и туловища и повышать его по мере увеличения пилотажной перегрузки.

Разработанная статоэргометрическая проба представляет собой дозированную статическую нагрузку с непрерывным ее нарастанием. Она выполняется на специальном стенде для создания статических мышечных усилий типа “Статоэргометр”, который состоит из кресла на металлическом основании со штатной привязной системой, подножек-педалей и указателя, измеряющего статические мышечные усилия. В статоэргометре предусмотрена возможность регулировки положения подножек-педалей в зависимости от длины ног обследуемого в целях создания стандартного угла сгибания в коленных суставах - 120° . Система измерения силы давления ног на педали с помощью тензометрического способа (с точностью 2-3 кгс) дает обследуемому и врачу информацию о развиваемом двумя ногами мышечном усилии в килограммах-силах (кгс). При этом нагрузка на одну ногу равна половине суммарного усилия в кгс на указателе. После 5-ти минутного пребывания в покое и измерения фоновых данных по команде врача обследуемый двумя ногами создает ступенчато-возрастающее усилие величиной 120, 160, 200, 240 и 280 кгс с удержанием каждого усилия в течение 30с. Проба выполняется до указанного уровня или прекращается ввиду отказа обследуемого продолжать работу в связи с мышечным утомлением или по клиническим показаниям. Проба немедленно прекращается при появлении болевых ощущений, чувства слабости, головокружении, головной боли, одышки, невозможности удерживать мышечные усилия, повышении АД систолического выше 220 мм рт. cт. или его снижения, выраженной тахикардии (выше 85% уровня по номограмме Шепарда), патологических признаков на ЭКГ. Таким образом, статоэргометрическая проба позволяет оценивать функциональное состояние сердечно-сосудистой системы и физическую работоспособность при создании статических мышечных усилий.

В таблице 1 приведены реакции сердечно-сосудистой системы у 20 летчиков при выполнении ими велоэргометрической пробы и пробы со статической мышечной нагрузкой. Как видно из таблицы, для динамической нагрузки характерно резкое (в 2,5) раза увеличение минутного кровотока (МОК), сопровождающееся относительным увеличением ударного объема сердца (УО) и падением почти в 2 раза общего периферического сопротивления сосудов (ОПСС). АД увеличивается незначительно, в основном за счет систолического, на 25-30%. Существенное увеличение кровотока обусловлено как работой сердца, так и сокращением мышц с интенсивным перекачиванием венозной крови к сердцу. При статической же нагрузке вследствие длительного сокращения скелетных мышц не только прекращается работа мышечного насоса, но резко снижается регионарный кровоток в них вплоть до его полного прекращения. Это приводит к резкому (более чем в 1,5 раза) повышению ОПСС, и, следовательно, к резкому затруднению работы сердца. При этом (как видно из табл.1) УО падает более чем в 2 раза, а сохранение МОК на исходном уровне компенсируется только тахикардией и поддерживанием высокого уровня артериального тонуса.

Таким образом, сердце при динамической мышечной нагрузке работает в условиях низкого ОПСС и нагрузки объемом, а при статической нагрузке - в менее благоприятных условиях нагрузки давлением. О резком повышении требований к работе сердца при статической нагрузке свидетельствует более значительное повышение двойного произведения. Этим вызвана и кратковременность проведения статоэргометрической пробы - максимум 2,5 минуты. В силу того, что не каждый здоровый человек (в частности по причине детренированности) может выполнить статоэргометрическую пробу в полном объеме, нами была предложена трехступенчатая проба с созданием следующих величин нагрузок: 120, 160 и 200 кгс по 30 с каждая. Она позволяет проводить сравнительный анализ адаптационных резервов сердечно-сосудистой системы у лиц с различной физической подготовкой и разным состоянием здоровья.

Для оценки информативности пробы как показателя статической выносливости было обследовано 88 летчиков истребительной авиации с различным состоянием здоровья. В контрольную группу вошли 35 практически здоровых летчиков, остальные обследуемые были разделены на 3 группы с отклонениями в состоянии здоровья: 1-я группа - с воспалительными заболеваниями миокарда и сосудистыми дистониями, 2-я группа - с атеросклерозом аорты и коронарных артерий, 3-я группа - с ожирением 1 степени, заболеваниями желудка и хроническим тонзиллитом (таблица 2). Каждого летчика обследовали по стандартной методике (давление на педали с усилием от 120 до 280 кгс) до предела переносимости. Регистрировали величину и длительность мышечных усилий, ЭКГ в 3-х отведениях по Нэбу, систолическое и диастолическое давление (АДс и АДд) по Короткову, УО методом реоплетизмографии по Кубичеку, а затем рассчитывали производные показатели: ЧСС, МОК, ОПСС.

В качестве критериев переносимости пробы использовали:

• характер и частоту нарушений биоэлектрической активности сердца;
• уровень интегрального показателя переносимости (ИПП);
• выход ЧСС и АД за пределы допустимых значений;
• общую оценку переносимости пробы;
• характер типа регуляции гемодинамики (1, 4).

Переносимость пробы оценивали по 4-х балльной шкале: отличная и хорошая - нормальный уровень статической выносливости, удовлетворительная и пониженная - сниженный уровень статической выносливости. Использовали данные предельной переносимости пробы в полном объеме и ИПП при неполной (3-х ступенчатой) пробе. ИПП рассчитывали по результатам измерения ЧСС, АДс и АДд при 3-х ступенчатой пробе по выведенной нами формуле (5).

Тип регуляции гемодинамики во всех случаях определяли при мышечном усилии 200 кгс по следующим критериям:

• сердечный тип (увеличение МОК на 15% и более от исходного уровня при отсутствии увеличения ОПСС);
• сосудистый тип (увеличение ОПСС на 15% и более от исходного уровня при отсутствии увеличения МОК);
• смешанный тип (одновременное увеличение МОК и ОПСС или отсутствие изменений).

Результаты проведенных исследований свидетельствуют о наличии определенной зависимости уровня статической выносливости от состояния здоровья и функциональных резервов летчиков. В частности, по оценкам пробы достоверные различия при относительном снижении статической мышечной выносливости выявляются только у лиц с воспалительными заболеваниями миокарда и сосудистыми дистониями, а также у летчиков со сниженным уровнем переносимости пробы. По показателям нарушения сердечного ритма каких-либо существенных отклонений у летчиков не было обнаружено, за исключением единичных экстрасистол в отдельных случаях, не имеющих диагностического значения. Эти данные свидетельствуют о достаточно высоком уровне компенсации патологического процесса у обследуемых с отклонениями в состоянии здоровья.

У здоровых летчиков с нормальным уровнем статической выносливости в 2/3 случаев был выявлен благоприятный - сердечный тип регуляции кровообращения. Наиболее неблагоприятный (сосудистый) тип отмечался у летчиков старших возрастов с явлениями атеросклероза (4-я группа) в 83% случаев, у здоровых летчиков со сниженной статической выносливостью, а также у лиц с воспалительными заболеваниями миокарда и сосудистыми дистониями. Роль различных типов регуляции гемодинамики определяется, по всей видимости, специфичностью адаптационных реакций, свойственных конкретной функциональной нагрузочной пробе. При статоэргометрической пробе сниженные функциональные возможности миокарда по преодолению нагрузки сопротивлением являются неблагоприятными, что и находит выражение в сосудистом типе реакции.

На основании проведенных исследований можно сделать вывод о возможности использования статоэргометрической пробы в качестве экспертной для оценки регуляторных резервов системы гемодинамики как у лиц летной профессии, так и нелетных специалистов.

Список литературы

Аринчин Н.И., Кулаго Г.В. Гипертоническая болезнь как нарушение саморегуляции кровообращения. - Минск, 1969.

Аронов Д.М. Коронарная недостаточность у молодых, - М., 1974.

Гандельсман А.Б., Евдокимова Т.А., Сидорова Н.Х. и др. Сравнительная характеристика гемодинамики и дыхания при статических и динамических нагрузках // Теория и практика физической культуры. - 1982. -№3. - С. 24-26.

Заслонова И.Л. // Оценка и прогнозирование функциональных состояний в физиологии. -Фрунзе, 1980, сентябрь-октябрь - C. 263-265.

Динамический врачебный контроль, подготовка к выполнению полетов, особенности врачебно-летной экспертизы и реабилитации летчиков высокоманевренных самолетов / Под ред. C.A.Бугрова, П.А.Слеренкова - М.,1991.

Темкин И.Б. Упражнения в изометрическом режиме при болезнях органов кровообращения - М.:Медицина, 1977.

Турецкая А.C. Оценка функциональной способности сердечно-сосудистой системы при физических нагрузках в практике врачебно-летной экспертизы: Автореф. дис...канд.мед.наук. - M., 1975.

Andersen K.L., Shepard R.J., Denolin H. et al. Fundamentals of exercise testing. - Geneva, 1971.

Cassone R., Germano G., Dalmaso S. et al. Evaluation of cardiac dynamics during isometric exercise in young female athletes: an echocardiographic study. // J. Sports Med. and Phys. Fitness. - 1981. - V.21, N4. - P.359-364.

Таблица 1

Сравнительные реакции сердечно-сосудистой системы при

велоэргометрической и статоэргометрической нагрузках

Таблица 2

Примечание. В таблице не приведена частота смешанного типа регуляции гемодинамики, поскольку достоверность отличий в разных группах по этому показателю не обнаружена; в сумме с частотой других типов регуляции она составляет 100%.