Комплексное исследование физиологических реакций организма человека на сложные постуральные воздействия

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. Ранее авторы исследовали реакции сердечно-сосудистой системы здорового человека на сложные динамические постуральные нагрузки с определением индивидуальных предельных режимов постуральных воздействий — знакопеременных периодических изменений угла наклона тела человека, расположенного на ложе поворотного стола, относительно клиностатического положения. Было показано, что использование колебательных пассивных динамических постуральных воздействий позволяет вызывать определенные гемодинамические реакции организма, выраженность которых определяется динамическими характеристиками постуральных воздействий и исходным состоянием испытуемого.

Цель работы — разработка методики комплексного исследования механизмов регуляции кардиоваскулярной, дыхательной, центральной и вегетативной нервной систем и их реакций на физиологические нагрузки с заданными характеристиками (интенсивность, направленность, периодичность и длительность постуральных воздействий).

Материалы и методы. В исследованиях участвовали 30 молодых здоровых испытуемых. Физиологические показатели регистрировали в динамическом режиме синхронно с траекторией перемещения испытуемого, использовали как общепринятые статистические методы, так и оригинальные способы анализа с применением теории динамических систем.

Результаты. Анализ комплекса синхронно регистрируемых физиологических показателей с помощью инструментальных и программных средств, протоколов постуральных воздействий различной интенсивности и направлений движения, в частности, показал, что колебательный пассивный динамический постуральный режим позволяет достигать значимой положительной активации кровообращения и эффективности газообмена, выражающейся в увеличении системного и органного кровотока, без значимого изменения артериального давления, частоты сердечных сокращений и частоты дыхания.

Заключение. Методика непрерывного наблюдения за состоянием испытуемого во время сложных постуральных воздействий позволяет изучать комплекс физиологических реакций с целью разработки научно обоснованных рекомендаций по их практическому применению в качестве технологии коррекции состояния человека и тренировки.

Об авторах

Тимофей Владимирович Сергеев

Институт экспериментальной медицины

Email: stim9@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9088-0619
SPIN-код: 4952-5143
Scopus Author ID: 57201501819
https://iemspb.ru/department/eco-phys-dep/neuroeco-lab/

канд. биол. наук, заведующий лабораторией физиологии биоуправления отдела экологической физиологии

Россия, 197376, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12

Елизавета Александровна Агапова

Институт экспериментальной медицины

Email: agapova.ea@iemspb.ru
ORCID iD: 0000-0002-0767-2120
SPIN-код: 3383-9600

научный сотрудник отдела экологической физиологии

Россия, 197376, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12

Алексей Андреевич Анисимов

Институт экспериментальной медицины

Email: g4nslinger@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1363-1971
Scopus Author ID: 56349671900

канд. тех. наук, научный сотрудник отдела экологической физиологии.

Россия, 197376, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12

Александр Викторович Белов

Институт экспериментальной медицины

Email: avbelov1@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8042-5185
SPIN-код: 2638-4027
Scopus Author ID: 57202357308

канд. тех. наук, ведущий научный сотрудник отдела экологической физиологии

Россия, 197376, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12

Надежда Леонидовна Гусева

Институт экспериментальной медицины

Автор, ответственный за переписку.
Email: guseva_nad@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4660-3873
SPIN-код: 3322-0668
Scopus Author ID: 56711691000

кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, отдел экологической физиологии

Россия, 197376, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12

Мария Валентиновна Куропатенко

Институт экспериментальной медицины

Email: kuropatenko.mv@iemspb.ru
ORCID iD: 0000-0003-4214-9412
SPIN-код: 5024-3499
Scopus Author ID: 57222538102

канд. мед. наук, старший научный сотрудник отдела экологической физиологии

Россия, 197376, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12

Татьяна Владимировна Новикова

Институт экспериментальной медицины

Email: prianishnikova.tv@iemspb.ru
ORCID iD: 0000-0002-1885-7999
Scopus Author ID: 57236043800

младший научный сотрудник отдела экологической физиологии

Россия, 197376, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12

Арлан Фаритович Сагиров

Институт экспериментальной медицины

Email: arlansagirov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4924-3487
SPIN-код: 2971-2086

лаборант-исследователь отдела экологической физиологии

Россия, 197376, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12

Николай Борисович Суворов

Институт экспериментальной медицины

Email: nbsuvorov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2363-6012
SPIN-код: 6164-5994
Scopus Author ID: 16521673300

доктор биологических наук, профессор, ведущий научный сотрудник отдела экологической физиологии

Россия, 197376, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12

Пётр Иванович Толкачёв

ООО «Автоматизированные реабилитационные системы»

Email: mehanurg@mail.ru
SPIN-код: 2515-0608
Scopus Author ID: 55439861400

заведующий лабораторией механургии

Россия, Санкт-Петербург

Александр Владимирович Шабров

Институт экспериментальной медицины

Email: ashabrov@gmail.com
SPIN-код: 5316-7290
Scopus Author ID: 7003970182

докт. мед. наук., профессор, академик РАН, главный научный сотрудник отдела экологической физиологии

Россия, 197376, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12

Список литературы

  1. Уголев А.М. Естественные технологии биологических систем. Ленинград: Наука, 1987.
  2. Physiology. Current trends and future challenges [Электронный ресурс] // 38th World Congress of the International Union of Physiological Sciences; 2017 Aug 1-5; Rio de Janeiro, Brazil. Режим доступа: https://www.iups.org/wp-content/uploads/2021/01/Physiology-Current-Trends-and-Future-Challanges.pdf. Дата обращения: 21.04.2021.
  3. Ghosh D., Sengupta J. The Progress of Physiological Sciences. Companion Essays [Электронный ресурс] // 38th World Congress of the International Union of Physiological Sciences; 2017 Aug 1-5; Rio de Janeiro, Brazil. Режим доступа: https://www.iups.org/wp-content/uploads/2021/01/Physiology-Current-Trends-and-Future-Challanges.pdf. Дата обращения: 21.04.2021.
  4. Barman S.M., Barrett K.E., Pollock D. Reports of physiology’s demise have been greatly exaggerated // Physiology (Bethesda). 2013. Vol. 28, No. 6. P. 360–362. doi: 10.1152/physiol.00046.2013
  5. Greger R., Windhorst U. Physiology Past and Future // Greger R., Windhorst U. Comprehensive Human Physiology. Berlin, Heidelberg: Springer; 1996. P. 1–17.
  6. Fortin J., Rogge D.E., Fellner C. et al. A novel art of continuous noninvasive blood pressure measurement // Nat. Commun. 2021. Vol. 12, No. 1. P. 1387. doi: 10.1038/s41467-021-21271-8
  7. Осадчий Л.И. Постуральные реакции // Руководство по физиологии. Физиология кровообращения: регуляция кровообращения. Ленинград: Наука, 1986.
  8. Донина Ж.А., Лаврова И.Н., Баранов В.М. Межсистемные соотношения дыхания и гемодинамики в начальном периоде постуральных воздействий // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2013. Т. 155, № 3. С. 271–274.
  9. Кузьмин А.Г., Титов Ю.А., Суворов Н.Б., Куропатенко М.В. Масс-спектрометрические исследования динамики состава выдыхаемого воздуха в процессе динамических постуральных воздействий // Научное приборостроение. 2020. Т. 30, № 4. С. 84–93. doi: 10.18358/np-30-4-i8493
  10. Минвалеев Р.С., Кузнецов А.А., Ноздрачев А.Д. Как влияет поза тела на кровоток в паренхиматозных органах? Сообщение I. Печень // Физиология человека. 1998. Т. 24, № 4. С. 101–107.
  11. Vernon H., Meschino J., Naiman J. Inversion therapy: a study of physiological effects // The Journal of the CCA. 1985. Vol. 29, No. 3. P. 135–140.
  12. Снежицкий В.А. Показатели вариабельности сердечного ритма у больных с ваготонической дисфункцией синусового узла при проведении ортостатической пробы // Вестник аритмологии. 2003. № 33. С. 28–34.
  13. Оленская Т.Л., Козловский В.И. Методы исследования ортостатических реакций // Вестник ВГМУ. 2003. Т. 2, № 1. С. 26–31.
  14. Глезер Г.А., Москаленко Н.П., Глезер М.Г. Ортостатическая проба в клинической практике // Клиническая медицина. 1995. № 2. С. 52–54.
  15. Kenny R.A., Ingram A., Bayliss J., Sutton R. Head-up tilt: a useful test for investigating unexplained syncope // Lancet. 1986. Vol. 1, No. 8494. P. 1352–1355. doi: 10.1016/s0140-6736(86)91665-x
  16. Thulesius O., Ferner U. Diagnosis of orthostatic hypotension // Z. Kreislaufforsch. 1972. Vol. 61, No. 8. P. 742–754. (In German)
  17. Sutton R., Bloomfield D.M. Indications, methodology, and classification of results of tilt-table testing // Am. J. Cardiol. 1999. Vol. 84, No. 8A. P. 10Q–19Q. doi: 10.1016/S0002-9149(99)00692-x
  18. Баевский Р.М. Анализ вариабельности сердечного ритма: история и философия, теория и практика // Клиническая информатика и телемедицина. 2004. Т. 1, № 1. С. 54–63.
  19. Патент РФ № RU2391084 C1/10.06.2010.Толкачев П.И., Пантелеев А.В., Подвязников М.Л. Механургический стол для массажа и мануальной терапии.
  20. Дик И.Г., Поясов И.З. Моделирование процессов регуляции кровообращения // Руководство по физиологии. Физиология кровообращения: регуляция кровообращения. Л.: Наука, 1986.
  21. Morhman D.E., Heller L.J. Cardiovascular physiology. 9th ed. New York: McGraw-Hill Education. 2018.
  22. Антонов А.А. Гемодинамика для клинициста (физиологические аспекты). М., 2004.
  23. Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology. 12th ed. Philadelphia: Saunders, 2011.
  24. Парандей О.Р., Зубарев М.А., Думлер А.А. Вариабельность импедансометрических маркеров ударного объема крови после инфаркта миокарда — новые возможности мониторирования гемодинамики // Российский журнал биомеханики. 2007. Т. 11, № 2. С. 88–92.
  25. Shannaho-Khalsa D.S., Yates F.E. Ultradian sleep rhythms of lateral EEG, autonomic, and cardiovascular activity are coupled in humans // Int. J. Neuroscience. 2000. Vol. 101(1–4). P. 21–43. doi: 10.3109/00207450008986490
  26. Антонов А.А. Гемодинамические аспекты гипертонической болезни // Сердце: журнал для практикующих врачей. 2006. Т. 5, № 4(28). С. 210–215.
  27. Шабров А.В., Сергеев Т.В., Суворов Н.Б. и др. Биотехническая система для моделирования пассивно-динамической ориентации человека в пространстве // Вестник новых медицинских технологий. 2020. Т. 27, № 4. С. 87–91. doi: 10.24411/1609-2163-2020-16726
  28. Суворов Н.Б., Божокин С.В., Яфаров А.З., Сергеев Т.В. Программа для определения динамического индекса напряжения кардиоваскулярной системы «CARDIOSTRESS». Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ № 2017614309 от 12.04.2017.
  29. Семченков А.А., Ульяновский А.В., Суворов Н.Б., Сергеев Т.В. Кардиотренинг с функцией анализа вариабельности сердечного ритма. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2013661210 от 02.12.2013.
  30. Патент РФ № 2712017/24.01.2020. Суворов Н.Б., Белов А.В., Сергеев Т.В. и др. Комплекс для синхронной регистрации физиологических параметров пациента и его положения в трехмерном пространстве при динамических постуральных воздействиях.
  31. Черкасова В.Г. Методы исследования вегетативной нервной системы: методические рекомендации. Пермь, 2010.
  32. Суворов Н.Б. Информационная составляющая в биоуправлении функциональным состоянием человека // Информационно-управляющие системы. 2002. № 1(1). C. 57–64.
  33. Гусева Н.Л., Святогор И.А., Софронов Г.А., Одинак М.М. Электроэнцефалографические корреляты нарушения гемоликвородинамики при различных поражениях головного мозга // Медицинский академический журнал. 2010. Т. 10, № 3. С. 80–88.
  34. Патент РФ № 2436503/20.12.2011. Гусева Н.Л., Святогор И.А. Способ выявления нарушения гемоликвородинамики головного мозга.
  35. Гусева Н.Л., Суворов Н.Б., Прянишникова Т.В. Особенности гемоликвородинамики головного мозга по паттернам электроэнцефалограммы при колебательных постуральных нагрузках // Журнал медико-биологических исследований. 2019. Т. 7, № 1. С. 5–15. doi: 10.17238/issn2542-1298.2019.7.1.5
  36. Куропатенко М.В., Сергеев Т.В., Толкачев П.И., Суворов Н.Б. Оценка эффективности динамических постуральных воздействий, синхронизированных с дыханием // Труды I Всероссийской конференции с международным участием «Физика и экология электромагнитных колебаний»; Сентябрь 25–30, 2017. Агой, Краснодарский край. С. 36.
  37. Гришин О.В., Гришин В.Г., Коваленко Ю.В. Вариабельность легочного газообмена и дыхательного ритма // Физиология человека. 2012. Т. 38, № 2. С. 87–93.
  38. Козлов В.И., Азизов Г.А., Гурова О.А., Литвин Ф.Б. Лазерная допплеровская флоуметрия в оценке состояния и расстройств микроциркуляции крови. Москва, 2012.
  39. Shusterman V., Anderson K.P., Barnea O. Spontaneous skin temperature oscillations in normal human subjects // Am. J. Physiol. 1997. Vol. 273, No. (3 Pt 2). P. 1173–1181. doi: 10.1152/ajpregu.1997.273.3.R1173
  40. Webb C., Ma Y., Krishnan S. et al. Epidermal devices for noninvasive, precise, and continuous mapping of macrovascular and microvascular blood flow // Sci. Adv. 2015. Vol. 1, No. 9. P. e1500701. doi: 10.1126/sciadv.1500701
  41. Сагайдачный А.А., Скрипаль А.В., Фомин А.В., Усанов Д.А. Восстановление спектра колебаний кровотока из спектра колебаний температуры пальцев рук, дисперсия температурного сигнала в биоткани // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2013. Т. 12, № 1. С. 76–82. doi: 10.24884/1682-6655-2013-12-1-76-82
  42. Флейшман А.Н., Мартынов И.Д., Петровский С.А., Кораблина Т.В. Ортостатическая тахикардия: диагностическое и прогностическое значение Very Low Frequency вариабельности ритма сердца // Бюллетень сибирской медицины. 2014. Т. 13, № 4. С. 136–148. doi: 10.20538/1682-0363-2014-4-136-148

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схематичное изображение испытуемого на ложе (a), его условное графическое обозначение (b) и зависимость угла наклона ложа от времени при используемом протоколе постуральных воздействий (c). Ап — угол положения ложа; t — время

Скачать (136KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Биотехническая система для исследования сложных автоматизированных постуральных воздействий с учетом положения испытуемого в пространстве и одновременной регистрацией и обработкой данных. ПВ — постуральные воздействия; ЭКГ — электрокардиография; КРГ — кардиоритмография; ЭЭГ — электроэнцефалография; САД — систолическое артериальное давление; ДАД — диастолическое артериальное давление; ОПСС — общее периферическое сопротивление сосудов; УО — ударный объем; УИ — ударный индекс; ЧД — частота дыхания

Скачать (284KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Синхронная регистрация физиологических сигналов испытуемого С.: a — электрокардиграмма (ЭКГ); b — кардиоритмограмма (КРГ); c — систолическое и диастолическое артериальное давление (САД и ДАД); d — пульсовое артериальное давление (ПАД). ЧСС — частота сердечных сокращений

Скачать (269KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Сравнительная динамика среднего артериального давления (а), ударного индекса (b), частоты сердечных сокращений (c) при постуральных воздействиях в режимах антиортостатического положения (штрих) и колебательных пассивных динамических постуральных нагрузок (сплошная). АДср — среднее артериальное давление; УИ — ударный индекс; ЧСС — частота сердечных сокращений; КПДП — колебательные пассивные динамические постуральные (нагрузки); АОП — антиортостатическое положение

Скачать (145KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Фрагмент электроэнцефалограммы с короткой вспышкой тета-волн во фронтальных отведениях (выделено овалом). Кг = 1,48

Скачать (712KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Пример одновременной записи концентрации О2 и СО2 в выдыхаемом воздухе в непрерывном режиме во время колебательной пассивной динамической постуральной нагрузки и в горизонтальных фазах Фон-1 и Фон-2 синхронно с записью других физиологических показателей

Скачать (186KB)
Метаданные

© Сергеев Т.В., Агапова Е.А., Анисимов А.А., Белов А.В., Гусева Н.Л., Куропатенко М.В., Новикова Т.В., Сагиров А.Ф., Суворов Н.Б., Толкачёв П.И., Шабров А.В., 2021

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».