А.Н. Поликарпочкин, главный врач Центра спортивной медицины (Пенза), д. м. н.;
Ю.М. Бобров, доцент кафедры физиологии подводного плавания Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова, к. м. н.;
Д.П. Зверев, начальник кафедры физиологии подводного плавания Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова, к. м. н.;
Г.В. Головяшкин, старший преподаватель кафедры физиологии подводного плавания Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова, к.м. н.;
И.Р. Кленков – адъюнкт кафедры физиологии подводного плавания Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова;
Д.Г. Елистратов – генеральный директор ООО «Парафарм» (Пенза)
Рецензенты:
Мясников А.А., профессор, д. м. н.;
Левшин И.В., профессор, д. м. н.;
Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова
Санкт-Петербург
Проблемы устойчивости организма к токсическому действию азота в условиях гипербарии
Монография
Содержание
Посвящение
Введение
Раздел 1. Токсическое (наркотическое) действие азота в условиях повышенного давления
Раздел 2. Организация и методики исследования
Раздел 3. Сравнительная характеристика токсического действия азота в условиях гипербарии и при дыхании кислородно-закисноазотной смесью
3.1 Исследование возможности моделирования с помощью закиси азота токсического действия азота воздуха
3.2 Выбор оптимального состава кислородно-закисноазотной смеси
Раздел 4. Психофизиологическое обоснование комплексного показателя специфической устойчивости к токсическому действию азота в условиях гипербарии
4.1 Исследование прямых показателей наркотического действия закиси азота
4.2 Характеристика информативности косвенных психофизиологических показателей для оценки устойчивости организма к наркотическому действию закиси азота и токсическому действию азота в условиях повышенного давления
4.3 Оценка надежности и валидности комплексного показателя специфической устойчивости к токсическому действию азота
Раздел 5. Исследования возможности применения комплексного показателя устойчивости организма к токсическому действию азота в интересах профессионального отбора
5.1 Характеристика индивидуальной устойчивости организма к токсическому действию азота с помощью комплексного показателя
5.2 Сравнение групп испытуемых с различным уровнем устойчивости к наркотическому действию закиси азота и азота в условиях гипербарии по личностным, психофизиологическим и клинико-физиологическим показателям
5.3 Факторный анализ устойчивости организма к наркотическому действию закиси азота и токсическому действию азота в условиях гипербарии
Раздел 6. Исследование эффективности некоторых способов повышения устойчивости организма к токсическому действию азота
6.1 Влияние повторных ингаляций 60% кислородно-закисноазотной смеси на устойчивость организма к наркотическому действию закиси азота и токсическому действию азота в условиях гипербарии
6.2 Сравнительная оценка эффективности применения цитохрома С, оксибутирата натрия и пирацетама для профилактики наркотического действия закиси азота и токсического действия азота в условиях повышенного давления
6.3 Влияние курсового приема препарата «Остеомед Форте» на устойчивость организма к наркотическому действию закиси азота и токсическому действию азота в условиях гипербарии
Заключение
Список литературы
Введение
Начиная со второй половины двадцатого столетия всё большее число ученых, экономистов, политических деятелей и руководителей государств в мире стали понимать, что социально-экономическое благополучие населения нашей планеты в ближайшем будущем будет обусловлено успехами в освоении Мирового океана и его ресурсов. Однако, работа в морских условиях является одним из наиболее сложных и тяжелых видов трудовой деятельности, которая в зависимости от её целей и задач имеет большое народно-хозяйственное, военное и научное значение.
В силу того, что эта работа выполняется в водной среде, не пригодной по своим физико-химическим характеристикам для жизнедеятельности человека – она является опасной не только для здоровья, но и жизни человека. Для защиты организма от неблагоприятного действия водной среды разработаны различные виды водолазного снаряжения, которые обеспечивают дыхание человека газовой смесью под давлением, равным глубине погружения. Таким образом, выполнение любой работы в водной среде сопровождается воздействием на организм большого количества разномодальных факторов, обусловленных особенностями профессиональной деятельности, свойствами водной и газовой среды, тактико-техническими характеристиками водолазного снаряжения и техники. Особое место среди этих факторов занимает повышенное давление газовой среды. С точки зрения физиологии гипербарическая газовая среда представляет собой сложное сочетание разных факторов субэкстремального или экстремального характера, с некоторыми из которых организм человека в процессе филогенеза встречается впервые. Ответная реакция организма на действие гипербарии обусловлено её механическим и биологическим компонентами. Если механическое действие гипербарии газовой среды связано с действием величины давления как такового или перепада между величиной давления вне и внутри организма (или его полостей), то биологическое действие является следствием повышения парциального давления тех газов, которые входят в состав окружающей газовой среды или дыхательной газовой смеси (ДГС). При превышении допустимых характеристик механического воздействия гипербарии на организм или изменении парциального давления газов дыхательной газовой смеси выше или ниже определённых критических величин у человека при работе в водной среде развиваются патологические состояния. Их принято называть специфическими заболеваниями водолазов и лиц, работающих в условиях гипербарии (декомпрессионная болезнь, общий и местный обжим, баротравма легких, уха, и придаточных пазух носа, отравление кислородом, гипоксическая гипоксия и др.).
Одним из факторов гипербарической газовой среды, с которым человек раньше никогда не встречался, является повышение парциального давления азота. При дыхании воздухом в нормобарических условиях в результате формирования динамического газового равновесия напряжение и парциальное давление азота в тканях организма и в окружающей газовой среде одинаковые (0,8 атм или 0,08 МПа). При этом в организме растворено около 1000 см3 азота. По мере повышения давления окружающей среды прямо пропорционально увеличивается парциальное давление азота в ДГС, напряжение его в тканях и количество растворенного азота в организме, что является причиной развития токсического действия азота на этапах компрессии, изобарии и декомпрессии.
Токсическое действие азота в условиях гипербарии развивается у всех водолазов при дыхании воздухом на глубине более 30 метров. Неблагоприятные изменения в организме зависят от характеристик спуска (глубина, продолжительность и др.) и условий его проведения (температура воды, наличие течения, физической нагрузки и др.). Чем больше глубина погружения и хуже условия спуска, тем в большей степени снижаются функциональные возможности организма, ухудшается умственная и физическая работоспособность, тем в большей мере снижается эффективность профессиональной деятельности и особенно её качественные характеристики. Однако, при прочих равных условиях снижение профессиональной работоспособности человека (водолаза) будет зависеть (определяться) главным образом его индивидуальной устойчивостью. Чем она выше, тем лучше справляется человек с выполнением работ под водой.
Уровень работоспособности при выполнении любой трудовой деятельности закономерно изменяется в зависимости от быстроты и выраженности развития утомления. При токсическом действии азота в условиях гипербарии снижение функциональных возможностей организма происходит до начала выполнения работ и чем ниже исходное функциональное состояние человека, тем быстрее и выраженнее развивается утомление что снижает успешность профессиональной деятельности. Известно, что развитие утомления всегда сопровождается снижением уровня функционирования профессиональных качеств специалиста. Токсическое действие азота при длительном пребывании в условиях повышенного давления так же вызывает ухудшение косвенных показателей и умственной, и физической работоспособности. Следовательно, при работе под водой на глубинах более 30 метров однонаправленные сдвиги будут потенцироваться или суммироваться, а значит, приведут к более быстрому и выраженному развитию утомления и снижению успешности работы человека. В силу этих причин руководящие документы (ПВС-ВМФ, Приказ Министерства здравоохранения и социального развития РФ № 269 от 13.04.07г. (с изменениями от 20.02.17г.) «Межотраслевые правила РФ по охране труда при проведении водолазных работ») запрещают спускаться при дыхании воздухом на глубину более 60 метров.
Таким образом, проблема профилактики токсического действия азота при гипербарии тесно взаимосвязана с проблемой эффективности выполнения работ под водой. К настоящему времени разработаны и внедрены в практику медицинского обеспечения не мало (целый ряд) мероприятий по профилактике токсического действия азота при спусках на средние глубины. К этим мероприятиям относятся оптимизация функционального состояния водолазов и повышение специфической устойчивости их организма в межспусковой период, медицинский контроль за состоянием здоровья водолазов и др. Однако, вопросы исследования и оценки индивидуальной устойчивости организма к токсическому действию азота в условиях гипербарии, а так же способы и методы ее срочного повышения в предспуковой период исследованы недостаточно. Данное обстоятельство и послужило основанием для проведения настоящей работы и публикации материалов исследования.
6.3 Влияние курсового приема препарата «Остеомед Форте» на устойчивость к наркотическому действию закиси азота и токсическому действию азота в условиях гипербарии.
В последние десятилетия прошлого века и в начале 21 столетия сначала за рубежом, а потом и в нашей стране широкое распространение получили биологически активные добавки (БАД) для повышения устойчивости организма человека к действию неблагоприятных факторов внешней среды. Их «стандартный состав» – комплекс витаминов, микроэлементов, незаменимых аминокислот, и других компонентов обеспечивает нормализацию и активацию обменных процессов в организме, что благоприятно влияет на функциональные его возможности. Эта неспецифическая направленность действия БАД и послужила основанием для изучения их влияния на устойчивость организма, к токсическому действию азота в условиях гипербарии предполагая, что наиболее значимые благоприятные сдвиги при их приеме следует ожидать со стороны тех функций и систем, которые ответственны за доставку кислорода и его утилизацию в органах и тканях организма. Поэтому при выборе методик исследования основное внимание обращалось на характеристику функциональных возможностей кардиореспираторной системы и способности выполнения работ с физическими нагрузками. А с другой стороны – нас интересовали возможные изменения со стороны специфической устойчивости организма к наркотическому действию закиси азота и токсическому действию азота в условиях гипербарии.
Под наблюдением находились сотрудники МЧС в количестве 14 мужчин в возрасте от 23 до 38 лет, из которых были сформированы две группы. Специалисты одной группы (основной) в течении месяца принимали препарат «Остеомед Форте», по 2 таблетки 2 раза в день. Специалисты другой группы (контрольной) в течении 30 суток принимали в качестве «плацебо»- таблетки крахмала, также два раза в день.
Для решения вопроса о направленности и выраженности влияния приема препарата «Остеомед Форте» на физическую работоспособность и показатели кардиореспираторной системы все специалисты МЧС обследовались два раза – до начала приема препарата и после окончания курса его приема.
С целью изучения влияния препарата «Остеомед Форте» на устойчивость к токсическому действию азота в условиях гипербарии все специалисты основной и контрольной групп обследовались до и во время дыхания 60% КЗАС, как до начала, так и после окончания приема препарата по набору информативных методик позволяющих рассчитать комплексный показатель специфической устойчивости человека. Кроме того, после окончания курса приема препарата все специалисты обеих групп дышали 22% КЗАС с целью определения прямых показателей наркотического действия закиси азота – времени реакции наркотика (ВРН – появление первых признаков наркоза) и времени засыпания (ВЗ).
Остеомед-форте, комплексный препарат в виде пищевой добавки, главная составная которого – трутневый расплод, содержат все необходимые вещества для нормализации и активации обменных процессов в организме. В состав трутневого расплода входят: тестостерон (0,3 нмоль/100 г), белки (10-20%), углеводы (1-5,5%) жиры (5-6,3%), аминокислоты (11,4%), глюкоза (3-5%), фруктоза и сахароза до 0,5%. Микроэлементы (мг%) – калий (0,5), натрий (38), кальций (14), фосфор (189), магний (2), железо (3,2), цинк (5,5), медь (2), никель, кобальт, серебро, золото. Кроме того, он содержит витамины – А,В2,D,PP, з-каротин, холин, а также незаменимые жирные кислоты – линолевую и линоленовую.
Для характеристики функциональных возможностей организма регистрировались показатели ЧСС, АД, объема выдоха, по которым рассчитывались вегетативный индекс Кердо (ВИК), минутный объем кровообращения (МОК) определялись по общепринятым методикам на аппарате «Спорт-Краб» (А.Н.Поликарпочкин, 2005; А.Н.Поликарпочкин с соавт., 2006) латентный период простой сенсомоторной реакции
(ЛП ПСМР), порог критической частоты слияния световых мельканий (КЧСМ), время удержания мышечного усилия – статическая выносливость (СВ). Кроме того, применялись функциональные пробы Штанге, Генча, трехминутный степ-тест. По результатам определения наиболее информативных и надежных показателей текущего функционального состояния человека, рассчитывалась комплексная интегральная оценка его работоспособности по формуле:
РС=0,191ПГ+0,295ИСТ+0,202СВ+0,155КЧСМ-0,002ЧСС-0,155ЛП ПСМР,
где РС – интегральный показатель работоспособности;
ПГ – проба Генча после нагрузки субмаксимальной мощности;
ИСТ – индекс трехминутного степ-теста;
СВ – статическая выносливость мышц кисти;
КЧСМ – порог критической частоты слияния световых мельканий;
ЧСС – частота сердечных сокращений;
ЛП ПСМР – латентный период простой сенсомоторной реакции.
Для характеристики устойчивости к наркотическому действию закиси азота специалистов МЧС применялись психофизиологические методики – корректурная проба с кольцами Ландольта (КП), арифметический тест на умножение трехзначных чисел на двухзначные (АТ УМ), арифметический тест на сложение в уме (АТ СЛ), макрография по высоте написания цифр (МК ГР). По величине изменения показателей этих методик при дыхании воздухом и 60% КЗАС до и после приема препарата определялись динамика устойчивости специалистов обеих групп и сравнивались между собой их характеристики.
Анализ результатов первого обследования (табл.6.3.1) свидетельствует о том, что большинство показателей функциональных возможностей организма и физической работоспособности специалистов контрольной и основной групп достоверно не отличаются друг от друга, за исключением трех характеристик. Так, если у специалистов основной группы по сравнению с контрольной группой показатели статической выносливости мышц кисти и пробы Штанге были несколько лучше (соответственно 19,5% и 20,8%), то показатели порога КЧСМ были значительно хуже (соответственно 34,03 Гц и 45,29 Гц). В целом можно сделать заключение о том, что исследуемые показатели находятся в зоне допустимых колебаний характерных для нормального функционального состояния организма.
За месяц прошедший между первым и вторым обследованиями достоверных изменений исследуемых показателей у специалистов МЧС не выявлено, хотя обнаружена выраженная тенденция к их улучшению. Об этом свидетельствует уменьшение абсолютных значений ЛП ПСМР, частоты сердечных сокращений, МОК и ВИК, а также увеличение показателей порога КЧСМ, времени задержки дыхания на вдохе и выдохе, индекса трехминутного степ-теста, интегральной характеристики работоспособности.
Во втором обследовании также не выявлено существенных различий между показателями основной и контрольной групп. Также, как и в первом (фоновом) обследовании абсолютные характеристики у специалистов основной группы по сравнению с контрольной были несколько лучше по времени задержки дыхания на вдохе (соответственно 75,86 с и 60,40 с) и хуже по порогу КЧСМ (соответственно 33,69 Гц и 47,28 Гц). За исключением двух показателей, характеристики остальных методик исследования изменялись однонаправлено и примерно в одинаковой степени. Так, если в контрольной группе по сравнению с результатами фонового обследования показатели порога КЧСМ и статической выносливости мышц кисти стали лучше (соответственно на 4,4% и 8,0%), то у специалистов основной группы они несколько ухудшились (соответственно на 1,0% и 17,8%).
Благоприятная направленность изменений большинства исследуемых показателей привела к улучшению характеристик индекса степ-теста и интегральной оценке работоспособности по сравнению с данными фонового обследования, хотя между этими показателями ни в первом, ни втором обследовании достоверных различий не выявлено. Однако, необходимо отметить, тот факт, что выраженность благоприятных изменений в основной группе по сравнению с контрольной была примерно в 1,5 раза больше по индексу степ-теста (соответственно 16,4% и 11,1%), а по интегральной оценке работоспособности, наоборот, была меньше (соответственно 7,1% и 11,6%). Вероятнее всего эти различия в степени изменения обусловлены тем, что индекс степ-теста рассчитывается только по гемодинамическим показателям, а интегральная оценка работоспособности – учитывает кроме того изменения ЛП ПСМР, КЧСМ и статической выносливости.
Исследование устойчивости организма к наркотическому действию закиси азота при дыхании 60% КЗАС (и токсическому действию азота в условиях гипербарии) в первом обследовании показало, что характеристики выполнения корректурной пробы, арифметических тестов на умножение и на сложение существенно не отличаются в контрольной и основной группах до дыхания 60% КЗАС. Тогда как показатели макрографии в основной группе были достоверно больше, чем в группе контроля (соответственно 5,98мм и 4,84 мм). Дыхание 60% КЗАС вызывало ухудшение показателей выполнения корректурной пробы, арифметического теста на сложение и макрографии у специалистов обеих групп. При этом, если скорость переработки информации в зрительном анализаторе ухудшалось главным образом в результате уменьшения качества просмотренных колец, то в арифметическом тесте на сложение в уме – снижение скорости выполнения вычислительных операций происходит преимущественно за счет ухудшения качества работы (увеличивается количество допущенных ошибок). Необходимо отметить, что показатели выполнения арифметического теста на умножение при дыхании 60% КЗАС улучшается по скорости выполнения арифметических действий в обеих группах в основном за счет количества выполненной работы (соответственно на 17% и 20%). Следовательно, дыхание 60% КЗАС вызывает однонаправленные сдвиги исследуемых показателей, выраженность изменений которых была практически одинаковой, так как существенных различий в показателях степени их изменения выявлено не было. Можно, таким образом, утверждать, что специалисты МЧС до приема препарата обладали примерно одинаковым исходным уровнем устойчивости к токсическому действию азота в условиях гипербарии (соответственно 12 и 11 баллов).
Через месяц, после завершения курса приема «Остеомед Форте», было проведено повторное обследование специалистов контрольной и основной групп по тем же самым методикам до и во время дыхания 60% КЗАС (табл.6.3.3). Математическая обработка и анализ результатов исследования после приема препаратов не выявили достоверных различий как между показателями обеих групп, так и между ними и показателями первого обследования. Это позволяет сделать заключение, что курсовой прием «Остеомед Форте» не влияет на исходный уровень функционирования тех качеств организма (внимание, мышления и др.), которые являются информативными с точки зрения оценки силы токсического действия азота в условиях гипербарии, так и устойчивости к его неблагоприятному влиянию.
Дыхание 60% КЗАС после приема «остеомед-форте» вызывает однонаправленные изменения всех регистрируемых показателей в их ухудшения как в основной, так и контрольной группах. Это проявляется в уменьшении продуктивности выполнения методик (количества просмотренных колец и выполненных действий), ухудшении качества работы (возрастает количество ошибок), снижается скорость выполнения методик и увеличиваются показатели макрографии. При этом, степень изменения показателей за исключением макрографии, у специалистов контрольной группы значительно больше, чем в основной. Так, если в контрольной группе скорость переработки информации при дыхании 60% КЗАС уменьшается на 19,3%, то в основной группе – только на 9%. Или скорость выполнения арифметических тестов на умножение и сложение снижается в контрольной группе соответственно на 20,1% и 8,6%, то в основной группе – соответственно на 6,5% и 1,8%. Только, показатели макрографии изменяются практически одинаково в обеих группах (соответственно 20,7% и 21,3%). Этими различиями в выраженности сдвигов объясняется тот факт, что в контрольной группе достоверно ухудшается практически все исследуемые показатели, тогда как основной группе – только скорость выполнения теста на умножение и показатель макрографии.
Следовательно, прием препарата «остеомед-форте» способствует развитию менее выраженных изменений при наркотическом действии закиси азота при дыхании 60% КЗАС (табл. 6.3.4) по сравнению со специалистами контрольной группы. На этом основании можно утверждать, что курсовой прием препарата повышает устойчивость человека к токсическому действию азота в условиях гипербарии за счет выраженного уменьшения степени его проявлений. Подтверждением этого заключения являются результаты определения комплексного показателя (S) специфической устойчивости человека по степени изменения скорости переработки информации в зрительном анализаторе и скорости выполнения арифметического теста на сложение в уме. У специалистов контрольной группы по результатам дыхания 60% КЗАС в первом и втором обследовании он соответственно оказался 12 и 12 баллов, что свидетельствует о среднем уровне их устойчивости. У специалистов основной группы до приема препарата он равнялся 11 баллам (средний уровень устойчивости), а после приема «Остеомед Форте» он увеличился до 15 баллов, что позволяет оценить его изменение как значительное, свидетельствующее о переходе от среднего уровня в переходную зону к высокому уровню устойчивости.
Таким образом, результаты проведенного исследования позволяют сделать только начальное заключение о направленности и особенностях влияния препарата «Остеомед Форте» на функциональные возможности организма испытуемых. Во – первых, можно утверждать, что курсовой прием «Остеомед Форте» повышает устойчивость человека к наркотическому действию закиси азота и токсическому действию азота в условиях гипербарии, только за счет ее специфического компонента, характеристики которого возрастает существенно (на 25%) по сравнению с исходным уровнем. Однако, какова продолжительность сохранения этих благоприятных изменений устойчивости – можно будет сказать только на основании продолжении исследований в этом направлении.
Следует также отметить тот факт, что повышение специфической устойчивости организма происходит в результате уменьшения выраженности проявлений наркотического действия закиси азота, а не повышения уровня функционирования профессионально важных качеств водолазов в обычных условиях жизнедеятельности. Причины такого своеобразия реакции могут быть самыми разными. Одной из таких причин вероятно является избирательное снижение чувствительности кортикальных структур ответственных за эти качества. Однако, почему одни проявления наркотического действия уменьшаются (внимание, мышление и др.), а показатели макрографии – остаются на прежнем уровне и не отличаются по выраженности сдвигов от контрольной группы? Каковы механизмы этой избирательности и с какими составными частями препарата они могут быть связаны?
Еще один интересный результат исследований состоит в том, что прием препарата не вызывает выраженных изменений гемодинамических показателей, тогда как показатели дыхательных функциональных проб заметно улучшаются (выраженные тенденции). Кроме того, положительные сдвиги показателей степ-теста при приеме препарата более выражены (на 35-50%), чем в контрольной группе. Ответы на эти и другие вопросы могут быть получены только при продолжении научных исследований по изучению влияния препарата «Остеомед Форте» на функциональное состояние человека и его устойчивость к действию азота в условиях гипербарии, гипоксической гипоксии и других неблагоприятных факторов.
