Особенности изменения частоты сердечных сокращений испытуемых при выполнении мышечной нагрузки с использованием средств индивидуальной защиты

Эффективное звено в современном производстве – это 3D-технологии. Сегодня это одна из самых динамичных «цифровых» производственных площадок. Они ускоряют исследования и разработки, проектирование и подготовку производства, а в определенных вариантах применяются с целью изготовления отделанной продукции [3, 4]. В последние годы все больше направлений промышленности активно развивают 3D-технологии. Значительно чаще они используются научноисследовательскими организациями, архитектурными и конструкторскими бюро, дизайнерскими студиями и просто частными лицами для творчества или хобби. Во многих колледжах и университетах аддитивные машины или, как их часто называют, 3D-принтеры, являются неотъемлемой частью учебного процесса для профессиональной инженерно-технической подготовки [2, 3, 4]. При работе промышленных 3D-принтеров выделяется значительное количество тепла и соответственно повышается температура комнаты. На специалиста (работника) действует высокая температура. Физические нагрузки, выполняемые при работе с 3D-принтерами и высокая температура окружающей комнаты условиях [1, 4].

При этом на сегодняшний день, крайне редко встречаются работы, посвященные изучению функций сердца, при мышечных нагрузках, выполняемых на производствах с аддитивными технологиями. В современных условиях средства индивидуальной защиты широко используются в различных отраслях химического производства, на производствах с аддитивными технологиями, в отдельных частях вооруженных сил и т. д. Следовательно, изменения реакции насосной функции сердца при мышечных нагрузках с использованием СИЗ и особенности ее восстановления после завершения мышечной нагрузки требуют тщательных исследований [6, 8].

Комплексное изучение этой проблемы на наш взгляд в дальнейшем позволило бы в определенной мере разработать критерии для нормирования рабочего времени на производствах с аддитивными технологиями [7].

Цель исследования – изучить особенности изменения частоты сердечных сокращений испытуемых при мышечных нагрузках с использованием средств индивидуальной защиты.

Материал и методы исследований. Для регистрации частоты сердечных сокращений при выполнении мышечных нагрузок мы использовали тетраполярную грудную реографию по Кубичеку (Kubicek- et. al. 1966 г.). Статистическая обработка: материалов проводилась по t-критерию Стьюдента [5].

Метод тетраполярной грудной рео-графии (далее - ТГР) является временным бескровным и безопасным способом определения частоты сердечных сокращений. В отличие от биполярного метода, где на участок тела накладывают 2 электрода, при ТГР на участок тела накладывают 4 электрода: 2 внешних электрода - токовые (они создают электрическое поле в участке тела) и 2 внутренних - измерительные (потенциальные). Потенциальные электроды устанавливают в области равномерного распределения электрического поля, что позволяет измерять базовое сопротивление (импеданс) более точно, чем при использовании биполярного метода. Есть несколько методик наложения электродов при ТГР [5].

Методики наложения электродов при ТГР: 1) Применение четырех гибких электродов, два из которых располагают на шее, а два - в верхней части живота. Внутренние электроды накладываются на основании шеи и на 2 см ниже мечевидного отростка, а наружные - на 2 см выше и ниже внутренних; 2) Использование одноразовых электрокардиографических электродов, размещённых попарно по бокам шеи и вдоль подмышечных линий на уровне мечевидного отростка; 3) Для измерения ударного объема методом ТГР по Ю.Т. Пушкарю наружные электроды накладывают на лоб и бедро, тогда для расчетов нужно вводить поправочный коэффициент 0,9, для сопоставления результатов. Считается, что более глубокие части грудной клетки исследуются в таком положении электрода, и ток является более равномерным. Два потенциальных электрода размещены соответственно на основании шеи и на уровне мечевидного отростка с грудиной.

Переменный ток высокой частоты и низкой интенсивности передается между парой внешних электродов. Внутренняя пара электродов соединена с усилителем и измерительной цепью, что позволяет определять колебания торакального импеданса. Одновременная запись объемной и дифференциальной реограммы и ЭКГ рекомендуется для более точного определения временных интервалов [5].

В качестве стандартизированной мышечной нагрузки использовали Гарвардский степ-тест. Для теста берется степ-платформа высотой 35-50 см (для женщин пониже, для мужчин повыше) или выбирается подходящая ступенька, подходящая по росту и в течении 5 минут, выполняется обычный подъем на ступеньку и опускание с нее. То есть необходимо выполнить четыре движения: поставить правую ногу на ступеньку - раз, подставить к ней левую ногу - два, опустить правую ногу на пол - три, опустить за ней левую ногу на пол - четыре. В то же время необходимо подниматься и опускаться с определенной скоростью: 30 подъемов и спусков в минуту. Получается, за 5 минут теста нужно подняться на ступеньку или степ-платформу 150 раз. Столько же раз, соответственно и спуститься.

После следует сесть или занять любую другую удобную позу и считать пульс со второй минуты. Пульс измеряется на 2, 3 и 4 минутах отдыха в течение 30 секунд. То есть, начиная со второй минуты восстановления после нагрузки, число ударов измеряется через 30 секунд, затем 30 секунд перерыв и снова измеряется пульс через 30 секунд, и снова перерыв, и снова пульс рассчитается через 30 секунд. Результатом должно быть 3 значения, указывающие количество сердечных сокращений за 30 секунд [1, 5].

Результаты исследований. Особенности изменения частоты сердечных сокращений при выполнении физической нагрузки без использования средств индивидуальной защиты и в восстановительном периоде.

У испытуемых, в состоянии относительного покоя значения частоты сердечных сокращений составляли 79,7±1,7 уд/мин. (Таблица 1). При выполнении мышечной нагрузки в виде Гарвардского степ-теста без использования СИЗ частота сердцебиений у испытуемых в первую минуту увеличилась до 107,9±1,1 уд/мин. Разница между показателями ЧСС в состоянии покоя и показателями при выполнении мышечной нагрузки на первой минуте составила 28,2 уд/мин (Р<0,05).

На второй минуте выполнения стандартизированной мышечной нагрузки значения частоты сердцебиения у испытуемых увеличились по сравнению со значениями ЧСС на первой минуте до 19,6 уд/мин и достигли 127,5±1,6 уд/мин. (Р<0,05).

Однако на третьей минуте выполнения мышечной нагрузки значения ЧСС несколько снизились по сравнению со значениями ЧСС, полученными на второй минуте работы, то есть снижение ЧСС составило 3,0 уд/мин. Данное значение хотя и не достигает достоверных величин, однако, наблюдается устойчивая тенденция к снижению частоты сердцебиений. Следовательно, при выполнении мышечной нагрузки в виде Гарвардского степ-теста ЧСС ко второй минуте работы достигает максимальных значений (127,5±1,6 уд/мин), а затем наблюдается стойкое уря-жение частоты сердечных сокращений.

На четвертой минуте выполнения мышечной нагрузки ЧСС у испытуемых существенных изменений не претерпела по сравнению с показателями ЧСС, полученными на третьей минуте. Значения ЧСС сохранились примерно на уровне 124,1±1,4 уд/мин.

На пятой минуте выполнения мышечной нагрузки мы наблюдали дальнейшее устойчивое снижение частоты сердцебиений у испытуемых, где ЧСС составила 123,3±1,2 уд/мин. Следовательно, у испытуемых, при выполнении мышечной нагрузки в виде Гарвардского степ-теста частота сердечных сокращений значительно возрастает на первых двух минутах выполнения мышечной нагрузки и составляет около 127 уд/мин. Однако, на последующих трех минутах выполнения мышечной нагрузки частота сердечных сокращений несколько снижается и составляет примерно 124-123 уд/мин.

Мы также проанализировали изменения значений частоты сердцебиений в восстановительном процессе после завершения стандартизированной мышечной нагрузки. Как показали наши исследования на первой минуте восстановительного процесса значения ЧСС составили 113,2±1,3 уд/мин, что на 10,1 уд/мин меньше по сравнению со значениями ЧСС полученными на пятой минуте выполнений мышечной нагрузки (P<0,05). Следовательно, на первой минуте отдыха после завершения мышечной нагрузки мы наблюдали существенное снижение показателей частоты сердцебиений. На второй минуте восстановительного процесса значения ЧСС снизились примерно до 7,9 уд/мин и составили 105,3±1,5 уд/мин (Р<0,05). Наиболее выраженное снижение ЧСС мы наблюдали на третьей минуте восстановительного процесса. Так если, значения ЧСС на второй минуте составляли 105,3±3 1,5 уд/мин, то к третьей минуте отдыха ЧСС снизилась до 96,1±1,1 уд/мин. Разница составила 9,2 уд/мин (Р<0,05). Таким образом, наиболее выраженные снижения ЧСС мы наблюдали на первых трех минутах восстановительного процесса, где темпы снижения составили примерно 8-10 уд/мин. Однако, на последующих трех минутах отдыха темпы снижения ЧСС были несколько замедленны. Так снижение ЧСС на четвертой, пятой и шестой минутах восстановительного процесса составило лишь 3-5 уд/мин (Р<0,05).

Восстановление ЧСС до уровня исходных величин по нашим данным произошло к седьмой минуте отдыха, где ЧСС составила 80,7±1,3 уд/мин.

Таблица 1 – Изменение ЧСС у испытуемых при выполнении мышечной нагрузки и в восстановительном периоде

НФС	Условия	Данные	При мышечной нагрузке
			Минуты восстановления
			1	2	3	4	5
ЧСС	Без СИЗ	79,7±1,7	107,9±1,1*	127,5±1,6*	124,5±1,0	124,1±1,4	123,3±1,2
	С СИЗ	80,1±1,2	110,5±1,5*	127,1±1,8*	136,8±1,2*	138,2±1,8	144,6±1,6*

* - разница достоверна по сравнению с предыдущими значениями (Р<0,05)

Особенности изменения частоты сердечных сокращений при выполнении физической нагрузки с использованием средств индивидуальной зашиты и в восстановительном периоде.

До выполнения мышечной нагрузки, то есть в покое значения частоты сердечных сокращений у испытуемых составляли 80,1±1,2 уд/мин (Таблица 2). При выполнении мышечной нагрузки в виде Гарвардского степ-теста с использованием СИЗ частота сердцебиений у испытуемых на первой минуте увеличилась до 110,5±1,5 уд/мин. Разница между показателями ЧСС в покое и при выполнении мышечной нагрузки с использованием СИЗ составила 30,4 уд/мин (Р<0,05). На второй минуте выполнения мышечной нагрузки значения частоты сердцебиений у испытуемых продолжали увеличиваться (127,1±1,8 уд/мин). Увеличение ЧСС по сравнению со значениями частоты сердечных сокращений полученными на первой минуте составило 16,6 уд/мин (Р<0,05). На третьей минуте выполнения стандартизированной мышечной нагрузки значение ЧСС у испытуемых продолжало увеличиваться и достигло 136,8±1,2 уд/мин, что на 9,7 уд/мин было больше по сравнению с предыдущими значениями (P<0,05). Тенденцию к увеличению ЧСС при выполнении мышечной нагрузки мы наблюдали и на последующих минутах выполнения нагрузки. Так на четвертой минуте выполнения мышечной нагрузки значения ЧСС достигли 138,2±1,8 уд/мин, а к пятой минуте – 144,6±1,6 уд/мин (P<0,05). Таким образом, у испытуемых при выполнении мышечной нагрузки в виде Гарвардского степ-теста с использованием СИЗ частота сердечных сокращений значительными темпами возрастает на протяжении всего периода выполнения стандартизированной мышечной нагрузки. Темпы прироста ЧСС на каждой минуте выполнения мышечной нагрузки составили в среднем 10-12 уд/мин. Максимального значение ЧСС достигла на пятой минуте выполнения нагрузки.

Анализируя значения ЧСС в восстановительном периоде после завершения мышечной нагрузки, мы выявили следующие особенности. Так, на первой минуте восстановительного процесса значения ЧСС уменьшились по сравнению со значениями ЧСС пятой минуты выполнения стандартизированной мышечной нагрузки на 39,4 уд/мин и снизились до 105,2±1,5 уд/мин (Р>0,05). Следовательно, на первой минуте отдыха после завершения мышечной нагрузки мы наблюдали существенные снижения частоты сердцебиений. На второй минуте восстановительного процесса значения ЧСС уменьшились до 101,2±0,9 уд/мин, а на третьей минуте – до 100,7±1,0 уд/мин (P>0,05). Снижение ЧСС на четвертой и пятой минутах восстановительного процесса составило 98,9±1,6 и 98,1±1,9 уд/мин, соответственно (Р>0,05).

Следует также отметить, что на седьмой, восьмой и девятой минутах восстановительного процесса произошло некоторое увеличение ЧСС по сравнению со значениями ЧСС полученными на пятой и шестой минутах. Однако, на последующих минутах восстановительного процесса частота сердцебиения у испытуемых постепенно снижалась и к двенадцатой минуте отдыха достигла примерно исходных значений.

Таким образом, частота сердечных сокращений у испытуемых после завершения мышечной нагрузки волнообразно снижается. Полное восстановление ЧСС примерно до исходных значений достигается к двенадцатой минуте отдыха.

Таблица 2 – Изменение ЧСС у испытуемых при выполнении мышечной нагрузки

НФС

Условия

Данные

При мышечной нагрузке

Минуты восстановления

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

ЧСС

Без СИЗ

79,7± 1,7

113,2 ±1,3*

105,3 ±1,5*

96,1± 1,1*

92,6± 1,3*

87,4± 1,7*

89,5± 1,3

80,7± 1,3*

81,2± 1,1

80,7± 1,4

80,5± 1,5

С СИЗ

80,1± 1,2

105,2 ±1,5*

101,2 ±0,9*

100,7 ±1,0

98,9± 1,6

98,1± 1,9

97,0± 1,1

103,5 ±0,9*

94,8± 1,6*

101,8 ±1,6*

93,2± 1,2*

* - разница достоверна по сравнению с предыдущими значениями (Р<0,05)

Заключение. Проведенные нами исследования свидетельствуют о том, что у испытуемых при выполнении мышечной нагрузки без использования СИЗ, частота сердечных сокращений максимальных значений достигает ко второй минуте работы. Суммарное увеличение ЧСС при выполнении мышечной нагрузки составило 47,8 уд/мин, по сравнению с исходными данными (Р<0,05). Значительное снижение ЧСС после завершения мышечной нагрузки у данной группы испытуемых наблюдается на первых трех минутах отдыха. Снижение ЧСС примерно до исходных значений произошло на седьмой минуте восстановительного процесса.

Несколько другие результаты нами были получены при анализе реакции ЧСС при выполнении мышечной нагрузки с использованием СИЗ. При выполнении мышечной нагрузки с использованием СИ3 частота сердечных сокращений максимальных значений достигает на пятой минуте работы. Суммарное увеличение ЧСС при выполнении мышечной нагрузки составило 64,5 уд/мин, по сравнению с исходными данными (Р<0,05). Значительные снижения ЧСС после завершения мышечной нагрузки наблюдаются на более поздних минутах отдыха. Снижение ЧСС примерно до исходных значений наблюдается лишь на двенадцатой минуте восстановительного процесса.

Резюме

В результате научных исследований впервые установлены закономерности изменения частоты сердечных сокращений при выполнении мышечных нагрузок с использованием средств индивидуальной защиты и в восстановительном процессе.

FEATURES OF CHANGES IN THE HEART RATE OF SUBJECTS WHEN PERFORMING