Введение к работе
Актуальность проблемы. Гипокинезия, как фактор социальной среды, в условиях технотронного развития общества приобретает все большее распространение. Это и профессиональная гипокинезия, и гипокинезия, связанная с постельным режимом при заболеваниях, и гипокинезия, обусловленная малоподвижным образом жизни, и гипокинезия, связанная с пребыванием человека в длительных космических полетах, и гипокинезия сельскохозяйственных животных в период стойлового содержания.
В силу указанных причин оценка физиологических изменений функций органов и систем организма в условиях гипокинезии и своевременная коррекция гипокинетического синдрома уже давно рассматривается как одна из актуальных проблем экспериментальной физиологии человека и животных, а также практической медицины (Гуровский Н.Н. и соавт., 1967; Гаевская М.С. и соавт., 1976; Чоговадзе А.В., 1989; Hantman D.A. et al., 1971; Hulley S.B. et al., 1971 и др.). В решении этой проблемы вакное место отводится разработке методов диагностики состояний органов и систем организма в условиях гипокинезии особенно, в ее начальной стадии (Бугченко Л.А., 1972; Исеев Л.Р., Бобров А.Ф., 1996; Graveline D.E. etal., 1961 и др.).
Сложность адаптационных процессов организма к условиям гипокинезии, их стадийный и фазный характер, предполагают формирование новых, нестандартных подходов к вопросам диагностики гипокинетического синдрома. Однако, до настоящего времени все еще не прослеживается единого методического подхода к оценке качества исходных данных и выбора адекватного метода для их анализа с учетом современных представлений метрологии, математической статистики и прикладной теории вероятностей.
Поэтому актуальность разработки универсальных методов распознавания изменений функционального состояния организма на разных уровнях его организации представляется очевидной. На начальном этапе решения данной проблемы мы считаем целесообразным отработку задач диагностики на примере одной функциональной системы, в качестве кото-
рой выбрана система внешнего дыхания и газообмена. Эта система по общепринятым оценкам является одной из ведущих систем в обеспечении нормальной жизнедеятельности и адаптации организма к стрессовым воздействиям, и органично взаимосвязана с другими функциональными системами (Гандельсман А.Б. и соавг, 1984; Галичий В.А., 1994; Robotham J.L., 1990; Van den Qardweg J.G., Karemaker J.M., 1991). Она же во взаимосвязи с системой кровообращения является определяющей и лимитирующей физическую работоспособность организма (Кучкин С.Н., 1983; Красников Н.П., 1984).
Таким образом, на основании приведенных доводов можно сделать
заключение о том, что наряду со значительными общими достижениями в
области изучения адаптационных реакций функциональных систем организма
в условиях гипокинезии, остаются нерешенными вопросы разработки
статистически адекватных методов исследования динамики и механизмов
физиологических изменений показателей функциональной активности и
структурной перестройки систем организма на разных уровнях его
организации, что лежит в основе физиологической реализации
адаптационного синдрома.
Учитывая изложенную актуальность рассматриваемой проблемы, целью данной работы ставилось решение научной задачи исследования динамики и механизмов изменений в системе внешнего дыхания и газообмена в условиях гипокинезии.
Для достижения указанной цели решались следующие экспериментально-теоретические задачи:
1. Провести оценку качества исходных показателей системы внешнего
дыхания и газообмена для исследования физиологических изменений в
условиях гипокинезии.
-
Исследовать динамику и механизмы физиологических изменений показателей внешнего дыхания и газообмена в условиях гипокинезии.
-
Обосновать методические принципы и критерии распознавания начальных физиологических изменений функционального состояния системы внешнего дыхания и газообмена в условиях гипокинезии.
Научная новизна работы заключается в исследовании особенностей физиологического состояния и механизмов регуляции функций внешнего дыхания и газообмена у собак в норме и в условиях гипокинезии.
Впервые на репрезентативной выборке животных при повторной регистрации показателей внешнего дыхания и газообмена в разных условиях в течение 7 часового рабочего дня и осенне-зимне-весеннего сезонов года установлены вероятностные величины показателей видовой биологической нормы, определены количественные значения коэффициентов корреляции и параметров факторного анализа, которые можно использовать в качестве исходных критериев для решения задач исследования динамики изменений физиологических показателей в условиях гипокинезии.
При помощи факторного анализа методом главных компонент установлено, что по величине связи первого главного фактора с показателями внешнего дыхания и газообмена можно определить два альтернативных типа регуляции системы дыхания у собак - либо с преимущественной активностью показателей внешнего дыхания, либо -показателей газообмена. В физиологии дыхания животных это явление экспериментально установлено впервые и требует дальнейшего анализа и объяснения его сути и механизма реализации.
При помощи адекватных методов статистического анализа установлена типологическая динамика физиологических изменений показателей внешнего дыхания и газообмена, коэффициентов корреляции и параметров факторного анализа у собак в условиях гипокинезии. Наиболее выраженные отклонения средних величин исследованных показателей характерны для периодов 2-3, 6 и 8-11 недель гипокинезии. Критические периоды напряжения регуляции функционального состояния системы внешнего дыхания и газообмена у собак в условиях гипокинезии проявились на 14 7 и 11 неделях.
С использованием в качестве теоретической основы последовательного анализа Вальда и формулы Байеса экспериментально-теоретически обоснованы принципы распознавания начальных физиологических изменений функционального состояния системы внешнего дыхания и газо-
обмена у собак в условиях гипокинезии. Установлено, что уже в первые сутки гипокинезии начальные изменения в исследуемой системе проявляются у 55.2%, к исходу 5 недели эти изменения выявлены у 90.5%, а к исходу 13 недели - у 100% подопытных животных.
Практическая значимость работы заключается в разработке и экспериментальном подтверждении методологических принципов и конкретных методов оценки качества физиологических показателей исходного функционального состояния системы внешнего дыхания и газообмена, а также их динамики н механизмов физиологических изменений в условиях гипокинезии.
Доказано, что в случае большого варьирования исходных показателей у интактных животных метрологически обоснованным является использование в качестве критериальных значений средних величин биологической нормы при условии их нормального распределения для изучения типологической динамики количественных изменений в условиях гипокинезии.
Для практического применения на примере модели гипокинезии разработан алгоритм распознавания начальных физиологических изменений показателей функционального состояния органов и систем организма при воздействии стрессовых факторов.
Общие положения работы и алгоритм распознавания начальных физиологических изменений показателей функционального состояния системы внешнего дыхания и газообмена у собак в условиях гипокинезии могут быть использованы для решения сходных задач при изучении функционального состояния других органов и систем организма животных и человека в условиях адаптации к воздействию стрессовых факторов разной этиологии.
Положения, выносимые на защиту:
1. Предложенные и экспериментально обоснованные методические подходы к применению методов исследования динамики и механизмов физиологических изменений, а также функциональных связей показателей системы внешнего дыхания и газообмена позволяют на уровне современных требований метрологии, математической статистики и прикладной теории
вероятностей адекватно выполнять исследования и проводить анализ адаптации функциональных систем организма к условиям гипокинезии.
2. Экспериментально установленная динамика и механизмы изменений
физиологических показателей системы внешнего дыхания и газообмена у
собак в условиях гипокинезии отражают проявление разных стадий
адаптации организма, и могут быть использованы в качестве исходных
данных для разработки методов коррекции гипокинетического синдрома у
человека и сельскохозяйственных животных.
3. Методические принципы распознавания физиологических
изменений, обоснованные на модели оценки изменений показателей
внешнего дыхания и газообмена у собак в условиях гипокинезии, могут быть
использованы для распознавания изменений показателей функциональной
активности систем организма человека и животных при адаптации к
воздействию факторов разной этиологии.
Реализация результатов исследования
Основные научные положения и выводы нашли отражение в педагогическом процессе и научной работе на кафедре токсикологии и медицинской защиты Военно-медицинского института ФПС России при Нижегородской медицинской академии, на кафедре нормальной анатомии Нижегородской государственной медицинской академии, на кафедре физиологии животных Нижегородской государственной сельскохозяйственной академии.
Результаты исследований реализованы в ходе выполнения плановой НИР Военно-медицинского института ФПС России при Нижегородской государственной медицинской академии 1995-96 г.г. «Механизмы адаптации и диагностика изменений в системе внешнего дыхания и газообмена в условиях гипокинезии» и включены в совместный итоговый отчет о НИР кафедры токсикологии и медицинской защиты Военно-медицинского института ФПС России, кафедры нормальной анатомии и отдела адаптационной морфологии ЦНИИ НГМА.
Апробация работы
Основные результаты исследований обсуждены в ходе научных
конференций Военно-медицинского института ФПС России при
Нижегородской государственной медицинской академии (1992-1996 гг.); на
научно-практической конференции "Актуальные проблемы военной и
экстремальной медицины" (г. Москва - 4.03.1994); на Юбилейной 25-ой
научно-практической конференции врачей (г. Нижний Новгород - сентябрь,
1994); в ходе участия в конкурсах научных работ профессорско-
преподавательского состава и научных работников МО РФ (апрель, 1994) и академии ФПС России (апрель, 1995); на научно-практической конференции "Валеология. Научно-практические подходы к проблеме сохранения и развития здоровья у детей и взрослых. Формирование здорового образа жизни" (г. Нижний Новгород - 27.01. - 29.01.1997 г.).
Публикация результатов исследования
По теме диссертации опубликовано 6 работ, из которых 1 отчет о научно-исследовательской работе.
Структура и объем работы
Диссертация изложена на 133 страницах машинописного текста, который содержит 10 рисунков и 19 таблиц. Работа состоит из введения, пяти глав, включающих обзор литературы, описание методик исследований, результатов собственных исследований и обсуждения полученных результатов, выводов и практических рекомендаций. Список литературы содержит 164 источника на русском и 44 на иностранном языках.