Теоретична частина

ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

ФІЗІОЛОГІЧНІ РЕЗЕРВИ

1.1 Залежність критеріїв витривалості від фізичного навантаження.

Для ілюстрації фізіологічних резервів серцево-судинної системи і дихання в таблиці 1 представлені межі змін ряду фізіологічних показників у здорових молодих людей при великому фізичному навантаженні.

З таблиці видно, наскільки великий діапазон посилення цих функцій у людини при пред'явленні йому фізичного навантаження. Під час важкого фізичного навантаження хвилинний об'єм крові у добре тренованої людини може досягати 40 л, тобто збільшуватися приблизно у 8 разів.

Таблиця 1. Величини ряду фізіологічних показників людини у спокої і при фізичному навантаженні

№ п/п	Показники	У спокої	При важкій роботі	Кратність змін
1.	Частота пульсу за 1 хвилину			2,6
2.	Артеріальний тиск, в мм рт. ст.
	систолічний			1,7
	діастолічний			2,0
	пульсовій			3,5
3.	Ударний об'єм серця, в мл.			3,0
4.	Хвилинний об'єм крові, в л / хв.	4,2
5.	Частота дихання за 1 хв.			3,5
6.	Глубина дыхания, в л	0,5	5,0	10,0
7.	Легенева вентиляція, в л / хв.	6,0	80,0	13,3
8.	Споживання кисню, в л / хв.	0,25	4,0	16,0
9.	Виділення вуглекислоти, в л / хв.	0,2	3 5	17,5

Тиск в аорті і великих артеріях при важкій фізичній роботі також підвищується, але завдяки зниженню опіру судинного русла це підвищення не надто велике. У даному випадку воно становить 30 % по відношенню до вихідного рівня тиску. За цих умов робота, здійснювана серцем людини, як показують розрахунки, зростає в 10,4 рази. Ці приклади вказують на великі можливості організму, які можуть бути реалізовані в процесі професійної діяльності. У той же час, остання є тренуючим чинником, який сприяє, у свою чергу, розширенню фізіологічних резервів, що забезпечують здоров'я і довголіття людини. Таким чином, трудова діяльність людини пов'язана з його фізіологічними резервами.

Трудова діяльність і фізіологічні резерви

У роботі виробничої діяльності людина ніколи не працює на межі своїх можливостей, тобто не використовує максимально свої фізіологічні резерви. Так, за даними Г. Лемана, звичайне навантаження працівника в нормальних умовах виробництва становить лише 30–50% від максимального навантаження, яку людина може виконати, мобілізуючи свої фізіологічні резерви.

Мобілізація фізіологічних резервів пов'язана з біологічною значимістю резервних можливостей організму і в цілому грунтується на узгоджених в інтересах цілісного організму реакціях окремих органів і систем. Цим обумовлено, наприклад, гальмуванням діяльності травних залоз і органів виділення при важкій м'язовій роботі або при гіпоксемії, тобто при зниженому парціальному тиску у вдихуваному повітрі (підйом в гори і інше), що відіграє позитивну роль, зберігаючи резервні сили організму для посилення функцій дихання і кровообігу, безпосередньо забезпечуючих боротьбу організму за кисень.

Практичні заходи, спрямовані на підвищення стійкості людини до професійних навантажень і екстремальним чинникам, полягають у розширенні діапазону фізіологічних резервів організму. Це може забезпечуватися шляхом загартовування організму, загальною та спеціальнонаправленою фізичною підготовкою, спеціальним тренуванням до несприятливих факторів (термобарокамера, експериментальні стенди і так далі) і шляхом використання фармакологічних засобів, адаптогенів і спеціального харчування.

1.2 Залежність критеріїв витривалості від психічного навантаження

Дослідження показали, що при дії на організм цілого ряду несприятливих факторів сучасного виробництва психічні функції людини і показники розумової працездатності відрізняються великою стійкістю і стабільністю. Завдяки вищої психічної діяльності людина не тільки пристосовується до природи, а й активно впливає на неї, підпорядковуючи її своїм інтересам. Все ж складні системи вегетативних функцій і робота центральної нервової системи забезпечує ці вищі психічні функції, розумову працездатність людини. При впливі на організм різних несприятливих факторів це відбувається завдяки реалізації фізіологічних резервів організму.

Таблиця 2. Зміни деяких фізіологічних показників при розумовій роботі

Показники	Стан відносного спокою	Розумоваробота при звичайних умовах	Розумова робота при несприятливих умовах
Частота серцевих скорочень за 1 хв.	61±2,8	76±5,2	104±4,3
Легенева вентиляція, л / хв.	7,09±0,36	10,0±0,93	13,3±0,63
Споживання кисню, в мл / хв.	413±76	526±158	594±126
Парциональний тиск СО2 у вдихаємому повітрі, в мм рт. ст.	36,8±1,2	35,2±1,6	30,8±0,90
Шкірно-гальванічна реак-ція, в умовних одиницях	9,7±1,9	15,0±2,4	17,0±3,4

Порівняльна оцінка змін деяких фізіологічних показників при розумовій роботі, що виконується в звичайних умовах і при дії несприятливих факторів (шум 108 дБ і температура повітря 38 °) свідчить про те, що вегетативні зрушення в останньому випадку більш виражені (таблиця 2). Розумова ж працездатність (продуктивність і якість виконуваної роботи), оцінюючи за допомогою загальноприйнятих тестів ("встановлення закономірностей", "компаси", "червоно -чорні таблиці", "складання з перемиканням", "переплутані лінії", "пам'ять на числа"), при високій температурі навколишнього повітря і шуму не змінилася, а в ряді випадків поліпшувалася.

2. МЕТОДИ КІЛЬКІСНОЇ ВИТРИВАЛОСТІ ЛЮДИНИ

Велике теоретичне і особливо практичне значення має оцінка фізіологічних резервів організму людини і методичні прийоми їх визначення. Дослідження фізіологічних резервів або максимальних резервних можливостей людини дозволяє прогнозувати його працездатність і тривалість підтримки її на заданому рівні. Тому виявлення фізіологічних резервів повинно входити в арсенал методичних прийомів оцінки стану людини в процесі праці або його виробничої діяльності.

Між тим визначення фізіологічних резервів людини представляє великі труднощі. Функціональний резерв органу або системи може бути кількісно охарактеризований різницею між максимально допустимим рівнем їх специфічної функції і рівнем цієї функції в умовах відносного фізіологічного спокою. Іншими словами:

Функціональний резерв = Тмакс – Тпок,

де Тмакс – максимальне значення показника функції при роботі (наприклад, для серця – ударний об'єм крові, в мл);

Тпок – значення цього показника в спокої.

Слід мати на увазі, що максимально досяжна напруга функції і напруга фізіологічного спокою – поняття вельми умовні. Їх величини змінюються в широких межах залежно від індивідуальних особливостей людини, від конкретних умов роботи органу, системи і організму в цілому (навантаження, темп роботи і т.д.). Крім того, фізіологічний резерв в значній мірі обумовлений фактором часу (тривалістю роботи). Всі ці обставини слід враховувати при оцінці фізіологічних резервів організму.

2.1 Вікова проба витривалості. Мірою фізіологічних резервів організму і його витривалості до фізичного навантаження може служити величина, яка характеризує спроможність людини до виконання фізичного навантаження. Для цих цілей може бути використана наступна формула:

де L – максимальне фізичне навантаження, в Вт;

m – вік (число повних років).

Виявлення діапазону фізіологічних резервів організмe людини здійснюється застосуванням інтенсивних, короткочасних, суворо дозованих фізичних і розумових навантажень, так званих функціональних проб. Оцінка змін досліджуваних функцій при функціональних пробах на різних етапах (або в різні відрізки часу) виробничої діяльності дозволяє скласти уявлення про фізіологічні резерви організму та їх зміни в процесі роботи.

При зниженні фізіологічних резервів організму під впливом тривалої і напруженої виробничої роботи період відновлення фізіологічних показників при функціональній пробі може перекручуватися або затягуватися (більше 15 хвилин). У нормі реституції показників газообміну, частоти пульсу і т.д. протікає по експоненті, тобто ефективність відновлення зменшується в міру віддалення від моменту закінчення фізичного навантаження. Крім того, при зниженні фізіологічних резервів після дозованого фізичного навантаження значно збільшується валове і надмірне споживання кисню. Одночасно помітно знижується роботоспроможність людини за прямими показниками ефективності роботи.

При оцінці функціонального стану людини та її працездатності в процесі професійної діяльності виявлення фізіологічних резервів організму має бути неодмінною умовою.

2.2 Проби Штанге-Генча. Використовувані для вивчення резервних можливостей організму функціональні проби пов'язані з пред'явленням людині певного навантаження, яке адресоване до тієї чи іншої функціональної системи. Величина навантаження визначається часом її виконання, кількістю рухів, здійснюваних у певному темпі, характером змін фізіологічних показників.

Для того, щоб судити про порушення, які відбулися в організмі, кожна функціональна проба повинна виконуватися, щонайменше, 2 рази: до роботи та після або під час виконання роботи. Проби можуть також застосовуватися на різних етапах трудового процесу.

Проба з затримкою дихання використовується для судження про кисневе забезпечення організму. Вона характеризує також загальний рівень тренованості людини. Проводиться у двох варіантах: затримка дихання на вдиху (проба Штанге) і затримка дихання на видиху (проба Генча). Оцінюється за тривалістю часу затримки (с) і за показником реакції (ПР) частоти серцевих скорочень. Останній визначається величиною відносини частоти серцевих скорочень після закінчення проби до вихідної частоти пульсу.

Проби із затримкою дихання на вдиху проводиться наступним чином. До проведення проби в обстежуваного двічі підраховується пульс за 30 с. Дихання затримується на максимальному вдиху, який обстежуваний робить після трьох подихів на 3/4 глибини повного вдиху. На ніс надівається затискач або ж обстежуваний затискає ніс пальцями. Час затримки реєструється за секундоміром. Негайно після відновлення дихання проводиться підрахунок пульсу. Проба може бути проведена двічі з інтервалами в 3 – 5 хвилин між визначеннями. За тривалістю затримки дихання проби оцінюються наступним чином:

менше 39 с – незадовільно;

40 – 49 с – задовільно;

понад 50 с – добре.

ПР у здорових людей не перевищує 1,2. Більш високі його значення свідчать про несприятливу реакцію серцево-судинної системи на брак кисню. Проби із затримкою дихання на видиху проводиться після трьох глибоких дихальних рухів. Результати проби оцінюються за трибальною системою:

менше 34 с – незадовільно;

35 – 39 с – задовільно;

понад 40 с – добре.

Можна проводити пробу з затримкою дихання на вдиху після 20 глибоких присідань, виконаних протягом 30 с. Оцінки проби:

до 24 с – незадовільно;

25 – 29 с – задовільно;

30 с і більше – добре.

2.3 Проба Руф'є застосовується для оцінки працездатности серця при фізичному навантаженні. Результати оцінюються по зміні частоти серцевих скорочень. В обстежуваного підраховуємо пульс за 15 с після 5-хвилинного спокійного стану, потім після присідань підраховують пульс за перші 15 с і останні 15 с з першої хвилини після закінчення навантаження. Показник серцевої діяльності обчислюється за формулою:

ПСД = (4 (Р₁ + Р₂ + Р₃) -200) / 10

Він оцінюється наступним чином:

при ПСД від 0,1 до 5 – відмінно;

при ПСД від 5,1 до 10 – добре;

при ПСД від 10,1 до 15 – задовільно;

при ПСД від 15,1 до 20 – погано.

2.4 Проба Баевского. Для оцінки функціональних можливостей організму в цілому розраховується адаптаційний потенціал (АП) за методом, запропонованим Р.М. Баевским.

Облік цих даних дозволяє підбирати індивідуально дозований оздоровчо-тренувальний руховий режим.

Обчислення інформаційних показників. Для отримання показників і обчислення відповідних індексів необхідно виміряти за загальноприйнятими методиками довжину і масу тіла. Потім, в положенні сидячи, підраховують пульс і вимірюють артеріальний тиск. Після короткого відпочинку підраховують пульс за 15 с (П₁) і пропонують виконати 30 глибоких присідань, викидаючи руки вперед. Потім досліджуваний сідає і у нього підраховуємо пульс за 15 с (П₂). Через 5 хвилин відновного періоду знову підраховують пульс (П₃).

Провівши ці прості і легко доступні дослідження, приступають до обчислення всіх п'яти показників (індексів):

ПСД = (4 (П₁ + П₂ + П₃) –200) / 10 (ум.од.) (1)

Для знаходження максимально допустимого рівня артеріального тиску використовується індекс маси тіла (ІМТ):

ІМ = М/Р², (2)

де М – маса тіла (кг), Р – зріст (м).

Якщо маса тіла знаходиться в межах норми, то індекс коливається від 22 до 24. При ІМТ більше 24 існує майже лінійна залежність між артеріальним тиском крові та індексом маси; чим більше ІМТ, тим більше артеріальний тиск і тим більше вміст холестерину в крові.

Обчислення проводяться за такими емпіричними формулами:

АТ = 80 – [24 – ІМТ] х 2 (3)

АС = 125 – [24 – ІМТ] х 2 (4)

2.5 Адаптація та шляхи її підвищення.

Загальною властивістю сенсорних систем є їх здатність пристосовувати рівень своєї чутливості до інтенсивності подразника. Цю властивість називають адаптацією. Суть її полягає в тому, що при високій інтенсивності чутливість підвищується. Яскравий приклад цьому – адаптація очей до темряви. Адаптація пов'язана з діяльністю різних відділів аналізаторів. Так, частина рецепторів збуджується тільки тоді, коли змінюється інтенсивність дії збудника. Якщо постійна сила подразника слабка, рецептор його не сприймає. Тобто, адаптація – це процес пристосування до умов середовища.

На організм людини впливає такий кліматичний чинник, як температура. До різних температур людський організм пристосовується завдяки адаптивним механізмам. Наприклад, адаптащя до низької температури.

Тим не менш, не всі люди в однаковій мірі здатні до адаптації. Зокрема, у деяких осіб при умовах Півночі захисні механізми і адаптивна перебудова організму можуть призвести до дезадаптації – цілої низки патологічних змін, які називають «полярною хворобою».

Адаптація до високої температури. Висока температура може впливати на організм людини при штучних і природних умовах. У першому випадку мова йде про роботу в приміщеннях з високою температурою, яка чергується з перебуванням в умовах комфортної температури.

Висока температура середовища збуджує теплові рецептори, імпульси яких включають рефлекторні реакції, спрямовані на підвищення тепловіддачі. При цьому розширюються судини шкіри, збільшується кровообіг, а теплопровідність периферичних тканин зростає в 5 – 6 разів. Якщо для підтримки теплової рівноваги цього недостатньо, починається рефлекторне потовиділення – найбільш ефективний спосіб віддачі тепла.

Адаптація людини до дії екологічних факторів. Живим організмам на різних рівнях організації властива адаптація до умов існування. Всі живі істоти і їх угруповання пристосовані до певних екологічних умов середовища.

Адаптація виникає і розвивається на базі спадкової програми організму і його здатності змінюватися під впливом природного відбору. У кожному середовищі виживають лише ті організми, генотипи яких забезпечують існування нащадків за даних конкретних умов. Так з'явилися організми, пристосовані до існування високо в горах, в пустелі або океані, в полярних або екваторіальних широтах і т.п. Те, що всі організми мають адаптивні можливості змінюватися в певних межах, пристосовуватися до змінюваних умов середовища, як правило, зберігаючи постійність гомеостазу, запрограмовано генотипом. Умови середовища впливають на організм людини. При зміні середовища існування у людини, особливо тоді, коли він потрапляє в екстремальні умови, чітко виявляються індивідуальні реакції організму. Пристосування забезпечують фізіологічні резерви організму. Наприклад, якщо змінюється температура середовища, починають діяти терморегуляторні механізми; для пристосування до іншого тимчасового поясу або умов високогір'я може знадобитися кілька діб, а у разі переселення в інші кліматичні умови – тижні або місяці. Компенсаторні механізми пристосування до різних факторів середовища не у всіх однакові. Іноді людина так і не може адаптуватися до нових умов.

Вивчення компенсаторних можливостей людського організму і встановлення фізіологічних причин їх індивідуальних коливань важливо у зв'язку з освоєнням арктичних зон, глибин океану, космосу...

У космічному кораблі на різних етапах польоту людина відчуває вплив таких чинників, як невагомість, перезавантаження, вібрація.

Визначення адаптаційних можливостей організму. Система кровообігу служить індикатором адаптаційного потенціалу організму. Перехід від здоров'я до хвороби, від норми до патології – процес поступового зниження ступеня адаптації організму до умов навколишнього середовища.

Функціональний стан (або рівень здоров'я) оцінюється за такими ознаками:

Ø задовільною адаптацією організму до умов навколишнього середовища при високих чи достатніх функціональних можливостях організму;

Ø напругою адаптаційних механізмів, при якому достатні функціональні можливості забезпечуються за рахунок мобілізації функціональних резервів;

Ø незадовільною адаптацією організму до умов навколишнього середовища при зниженні функціональних можливостей;

Ø зривом адаптації, що супроводжується різким зниженням функціональних можливостей організму.

Адаптаційний потенціал розраховується за формулою:

АП (в баллах) = 0,011 × (П) + 0,014 × (АТ_с) + 0,008 × (АТ_д) + 0,014 × (В) + 0,009 × (М) – 0,9 × (Р) – 0,27, (5)

де АП – адаптаційний потенціал;

II – пульс;

АТ_с – систолічний артеріальний тиск;

АТ_д – діастолічний артеріальний тиск;

В – вік (число років);

Р – зріст (м);

М – маса тіла.

За допомогою цієї формули забезпечується розпізнавання функціональних станів у більш ніж 70 відсотках спостережень. Для визначення рівня функціональних станів використовується наступна шкала:

1. Задовільна адаптація – не більше 2,1 бала;

2. Напруга механізмів адаптації – 2,11 – 3,2 бала;

3. Незадовільна адаптація – 3,21 – 4,3 бала;

4. Зрив адаптації – 4,31 бала і більше.

Підвищення адаптаційних можливостей організму. Кожна людина повинна сприяти підвищенню витривалості свого організму. Однією з необхідних умов цього є своєчасне і раціональне харчування. Недолік або надлишок їжі, порушення співвідношення поживних речовин у раціоні знижують опірність організму і його здатність до адаптації.

Іншою, не менш важливою, умовою нормального функціонування організму є чергування режиму сну та активності, роботи і відпочинку.

Але особливу роль у підвищенні адаптаційних можливостей організму відіграють фізичне тренування і загартування.

Регулярні фізичні вправи є найбільш ефективним засобом підвищення опірності організму хворобам і несприятливим впливам навколишнього середовища. Людина, яка займається спортом, набуває високий рівень витривалості.

Рухова активність позитивно впливає на життєдіяльність організму, зокрема на збалансованість метаболізму, активізацію вегетативних систем, формування нервових механізмів, управління процесами, розвиток організму в цілому.

Завдяки тренованості полегшується встановлення адаптаційних реакцій організму до екстремальних умов.