Влияние мышечной работы на сердечно-сосудистую систему

Обеспечение газообмена при мышечной деятельности происходит за счет увеличения кровотока. Минутный объем (количество крови, выбрасываемой сердцем за 1 мин) увеличивает в 5 - 10 раз с 1 - 5 л. до 20 -40 л.

Увеличение минутного объема обеспечивается как за счет повышения ударного объема, так и за счет учащения сокращений сердца.

Ударный объем при самой тяжелой работе увеличивается не более чем в 3 раза. Учащение сокращений сердца во время работы может достигать 140—180 в 1 мин.

Артериальное давление при мышечной работе повышается в 1,5—2 раза, достигая при очень интенсивной работе180—200 мм рт. ст. Минимальное кровяное давление незначительно снижается или же повышается, пульсовое давление может значительно уве­личиваться.

Установлена тесная связь между частотой сокращений сердца и уровнем потребления О₂, т.е. затратами энергии во время работы. Таким образом, ЧСС может характеризовать мощность выполняемой физической работы.

На частоту сокращений сердца влияет рабочая поза; в положении стоя сердце сокращается чаще, чем в положении сидя. При сидячей локальной однообразной работе отмечено замедление сокращений сердца на протяжении рабочей смены на 6— 12 ударов в 1 мин. Причина - однообразие деятельности и низкий уровень двигательной активности.

Влияние мышечной работы на дыхание.

С увеличением интенсивности физической работы возрастает газообмен. Это выражается в увеличении объема легочной вентиляции и потребления кислорода.

B покое вентиляция легких составляет 5—8 л/мин при использовании 3 – 4 % кислорода. При интенсивной мышечной работе объем легочной вентиляции может быть 50—60—100 л/мин, что достигается увеличением как глубины, так и частоты дыхания. Частота дыхания увеличивается с 10—20 в покое до 30—40 в 1 мин и более во время работы. Использование кислорода возрастает до 4—-8%.

Чем больше жизненная емкость легких, тем больше может быть увеличена глубина дыхания. Углубление дыхания усиливает «альвеолярную» вентиляцию, но в то же время резко увеличивает работу дыхательных мышц, поэтому во время интенсивной мышечной работы глубина дыхания не превышает 30—40 % от жизненной емкости легких данного человека.

Во время работы увеличивается общая емкость капилляров в малом круге кровообращения и скорость кровотока через легочные капилляры, что усиливает диффузионную способность О₂ и СО₂ в легких, так как возрастает градиент их парциальных давлений. При выполнении мышечной работы в вынужденных положениях тела ухудшается вентиляция легких и условия газообмена.

Регуляция дыхания во время работы осуществляется ЦНС, получающей афферентные стимулы, сигнализирующие об изменении состава крови, тканевого обмена, состояния легких, а также сигналы с рецепторов дыхательных мышц и всей работающей мускулатуры.

Таблица 1. Энергетические затраты и максимальные реакции дыхания и кровообращения при физической работе различной тяжести (по Г. И. Косицкому)

Таким образом, соотношение энергетических затрат, реакции системы дыхания и кровообращения являются объективными показателями тяжести работы (табл. 1).

Влияние мышечной работы на морфологический состав крови и ее физико-химические свойства.

Клеточный состав крови и ее физико-химические свойства поддерживаются в состоянии динамического равновесия деятельностью целого ряда функциональных систем организма. Работа как раздражитель переводит деятельность этих систем на новый уровень, в результате чего изменяется состав периферической крови. Эти изменения носят количественный и качественный характер и создают наиболее благоприятные условия для систем организма, вовлекаемых в работу (мышцы, мозг, миокард и др.).

Количественные изменения красной крови при работе выражаются в увеличении числа эритроцитов и в повышении содержания гемоглобина. Выраженность этих изменений находится в прямой зависимости от интенсивности работы. Однако чрезмерно тяжелая работа, приводящая к утомлению, может вызывать уменьшение содержания эритроцитов и гемоглобина в периферической крови. Увеличение количества эритроцитов и гемоглобина в периферической крови при работе обусловлено интенсивным сокращением селезенки (кровяного депо), происходящим под влиянием нейрогуморальных стимулов.

Качественные изменения красной крови при работе проявляются в усилении регенерации эритроцитов и увеличении содержания молодых форм — ретикулоцитов. Реакция красной крови на работу носит компенсаторный характер, который выражается в увеличении дыхательной поверхности эритроцитов (за счет увеличения их количества) и увеличения скорости отдачи кислорода тканям, так как молодые формы эритроцитов (ретикулоциты) легко отдают кислород. Количественные изменения белой крови выражаются в увеличении количества лейкоцитов (миогенный лейкоцитоз ) за счет резкого увеличения нейтрофилов. Отмечается сдвиг формулы влево за счет увеличения молодых форм (сегментоядерных нейтрофилов), что рассматривается как показатель усиления функции кроветворных органов. Наблюдается также относительное уменьшение лимфоцитов (относительная лимфопения).

Изменения физического состояния крови при работе проявляются в состоянии осмотической стойкости эритроцитов, осмотического давления, вязкости крови. Осмотическая стойкость эритроцитов (определяемая по отношению к гипотоническим растворам поваренной соли) зависит от степени их зрелости и прочности поверхностных оболочек. Поэтому при интенсивном поступлении в кровь ретикулоцитов, при воздействии на поверхностные мембраны ряда токсических веществ резистентность эритроцитов понижается. Таким образом, она может служить показателем взаимодействия форменных элементов крови с окружающей средой, может изменяться в зависимости от интенсивности работы и гигиенических условий. Повышение осмотической стойкости эритроцитов отмечено при физической работе незначительной тяжести, выполняемой в удовлетворительных санитарно-гигиенических условиях.

Повышение осмотического давления крови, связанное с небольшим, но достоверным увеличением концентрации в ней осмотически активных веществ (ионов натрия, калия, кальция, фосфатов, лактатов и протеинатов), отмечено при кратковременной напряженной физической работе.

Интенсивная мышечная рабата сопровождается повышением относительной вязкости крови, вследствие увеличения количества форменных элементов и уменьшения жидкой фазы крови.

Изменения эндокринных функций при выполнении физической работы.

С увеличением мощности мышечной, работы наблюдается повышение содержания в крови адреналина, норадреналина, кортизона и кортикостерона, что способствует мобилизации энергетических ресурсов организма.

Однако по мере адаптации (тренированности) к мышечной работе эти изменения оказываются менее выраженными.

При длительной мышечной работе понижается активность симпатико-адреналовой и гипофизарно-адренокортикальной систем, уменьшается содержание глюкокортикоидов в крови, что в конечном итоге приводит к понижению функциональных возможностей миокарда и скелетных мышц.

Понижение уровня инсулина в крови во время длительной мышечной работы связано как с уменьшением его секреции, так и с усиленным распадом. Снижение содержания инсулина в крови создает благоприятные возможности для мобилизаций жирового депо как источника энергетических ресурсов при мышечной работе.

Статическая работа

Статическая работа - процесс сокращения мышц, необходимый для поддержания тела или его частей в пространстве. Она характеризуется тем, что напряжение мышц развивается без изменения длины последних и без активного перемещения движущихся звеньев (конечностей) и всего тела. В процессе труда статическая работа связана с фиксацией орудий и предметов труда в неподвижном состоянии, а также с приданием человеку рабочей позы.

При статическом усилии с точки зрения физики внешняя механическая работа отсутствует, однако в физиологическом смысле при статических усилиях работа налицо. Она характеризуется теми активными физиологическими процессами, которые протекают в нервно-мышечном аппарате и ЦНС и обеспечивают поддержание напряженного состояния мышц. При статической работе повышается обмен веществ, увеличивается расход энергии, хотя и в меньшей степени, чем при динамической работе. Статическая работа более утомительна, чем динамическая, поскольку напряжение мышц длится непрерывно без пауз, не допуская их отдыха, Помимо этого, при статической работе кровообращение в работающих мышцах затруднено, происходит уменьшение в них объемного кровотока, уменьшение поступления кислорода и переход на анаэробное энергетическое обеспечение с накоплением большого количества молочной кислоты, пропорционально величине статического напряжения.

Статическая работа в зависимости от характера деятельности мускулатуры может быть разделена на два вида:

1. Статическая работа по удержанию орудий и предметов труда в процессе выполнения человеком производственных операции. Это достигается путем тетанического сокращения мышц, возникающего под влиянием мощных нервных импульсов.

2. Статическая работа, направленная на удержание позы. Эта работа обеспечивается за счет тонических сокращений, она отличается малыми затратами энергии и может продолжаться более длительное время.

Существенной особенностью статической работы, связанной с тетаническим сокращением мышц, является незначительное повышение потребления кислорода во время статического напряжения. Однако сразу же после прекращения статической работы потребление кислорода резко возрастает и усиливается кровоток (феномен Лингарда). В целом ряде случаев и другие физиологические показатели (частота пульса, дыхание и др.) непосредственно после статической работы увеличиваются в значительно большей степени, чем при работе по сравнению с исходным состоянием.

При длительном поддержании статического напряжения утомление мышц, сочетаясь с недостаточным кровоснабжением, может привести к развитию заболеваний мышечной и периферической нервной системы.

Динамическая работа

Динамическая работа - процесс сокращения мышц, приводя­щий к перемещению груза, а также самого тела человека или его частей в пространстве. При этом энергия организма расходуется как на поддержание определенного напряжения в мышцах, так и на механический эффект работы.

Мощность работы, выполняемой за определенное время, определяется по формуле:

W = A/t

где W — мощность работы, Вт; А — работа, Дж; t — время, за которое совершена данная работа, с.

При простом перемещении груза суммарная работа может быть вычислена с учетом трех основных слагаемых – подьема, опускания груза и перемещения его по горизонтали по формуле:

А = (P*H+P*H₁/2+P*t/9)*K,

где А — работа, Дж; Н и Н₁ — высота поднятия и опускания груза, м; Р - масса груза, кг*9,8 м/сек (ускорение свободного падения) ; t – путь, м; К — коэффициент, равный 6.

Динамическая работа представляет собой наиболее распространенный вид двигательной активности человека в процессе труда. При этом различные части двигательного аппарата могут принимать весьма различное участие в выполнении работы и сама динамическая работа всегда в какой-то степени сочетается со статической. В связи с этим подсчитать суммарную динамическую работу довольно сложно и по поводу величины знаменателей в указанной выше формуле так же, как и величины коэффициента, единого мнения среди физиологов труда нет.

В последние годы при оценке мышечной работы в труде обращается внимание на подсчет числа шагов, проходимых человеком за смену. При этом учитывается, что затраты энергии на ходьбу зависят от скорости последней и составляют примерно 175, 245 и 315 Вт соответственно скорости 3, 4 и 5 км/час.

Динамическая работа подразделяется на общую, региональную и локальную.

Общая мышечная работа - выполняется более чем двумя третями массы скелетной мускулатуры, в том числе ног и туловища.

Региональная мышечная работа - выполняется преимущественно мускулатурой плечевого пояса и верхних конечностей. В ней участвуют от одной до двух третей массы скелетной мускулатуры.

Локальная мышечная работа - выполняется с участием менее одной трети скелетных мышц.

Общая мышечная работа выполняется при тех видах профессиональной деятельности, где полностью или в значительной степени отсутствует механизация - некоторые виды сельскохозяйственных работ, труд грузчиков и др. Такие виды работ характеризуются высокими энергетическими затратами.

В условиях современного производства наблюдается неравномерное распределение нагрузки на опорно-двигательный аппарат. Исключаются из трудового процесса крупные мышцы, уменьшается объем мышечной деятельности, выполняется преимущественно региональная или локальная мышечная работа, требующая точности, координированности и быстроты движений.

Умственный труд

В условиях научно-технического прогресса возрастает роль творческого элемента во всех сферах профессиональной деятельности. Во многих профессиях преимущественно физического труда увеличивается доля умственного компонента, что приводит к стиранию граней между умственным и физическим трудом.

Умственный труд объединяет работы, связанные с приемом и переработкой информации, требующие преимущественного напряжения сенсорного аппарата, внимания, памяти, а также активации процессов мышления, эмоциональной сферы.

Формы умственного труда подразделяются на операторский, управленческий, творческий труд, труд медицинских работников, труд преподавателей учащихся и студентов. Указанные виды труда отличаются по организации трудового процесса, равномерности нагрузки, степени эмоционального напряжения.

0ператорский труд.

В условиях современного механизированного производства основными становятся функции контроля за работой машин, широкое распространение приобретает операторская деятельность.

Работа оператора отличается большой ответственностью и высоким нервно-эмоциональным напряжением. Так, например, труд телефонисток характеризуется переработкой большого объем информации за короткое время и повышенной нервно-эмоциональной напряжённостью.

Управленческий труд

труд руководителей учреждении, предприятий характеризуется чрезмерным ростом объема информации, возрастанием дефицита времени для ее переработки, повышенной личной ответственностью за принятие решений, периодическим возникновением конфликтных ситуаций.

Творческий труд

(научные работники, писатели, композиторы, артисты, художники, архитекторы, конструкторы) — наиболее сложная форма трудовой деятельности, требующая значительного объема памяти, напряжения внимания, что повышает степень нервно-эмоционального напряжения.

Труд преподавателей и медицинских работников

отличается постоянными контактами с людьми, повышенной ответственностью, часто дефицитом времени и информации для принятия правильного решения, что обусловливает высокую степень нервно-эмоционального напряжения.

Труд учащихся и студентов

характеризуется, напряжением основных психических функций, таких как память, внимание, восприятие, наличием стрессовых ситуаций (экзамены, зачеты).

Первичные функциональные изменения в организме человека при умственном труде наступают прежде всего в динамике изменений высшей нервной деятельности. Локальные процессы активации развиваются во многих зонах мозга, захватывая левое и правое полушарие. Важнейшую роль в осуществлении психических функций играют лобные отделы мозга.

При умственной работе обостряются восприятие, внимание, память.

Под влиянием умственной работы состояние психических функций претерпевает фазные изменения. В начале работы улучшаются внимание, запоминание, скорость выполнения тестовых задач и профессиональная работоспособность. Длительная умственная нагрузка оказывает угнетающее влияние на психическую деятельность: ухудшаются функции внимания (объем, концентрация, переключение), памяти (кратковременной и долговременной), восприятия (появляется большое число ошибок). Умственная деятельность проявляется в определенных нейродинамических и нейрофизиологических состояниях мозга Усиливается кровоснабжение мозга, повышается энергетический обмен нервных клеток, изменяются показатели биоэлектрической активности мозга.

При интенсивной интеллектуальной деятельности потребность мозга в энергии повышается, составляя 15 – 20% от общего обмена в организме, в то время как вес мозга составляет лишь 2%, от массы тела. При этом потребление кислорода 100 г коры головного мозга оказывается в 5 - 6 раз большим, чем расходует скелетная мышца такого же веса при максимальной нагрузке.

Любая умственная работа, в особенности работа оператора, сопровождается определенным нервно-эмоциональным напряжением, причем для каждого, рода деятельности необходим определенный оптимум эмоционального напряжения. К эмоциональному напряжению ведут такие характеристики трудовой деятельности, как значимость работы, - ее опасность, ответственность. Нервно-эмоциональное напряжение приводит к усилению сердечно-сосудистой деятельности, дыхания, энергетического обмена; повышению тонуса мускулатуры.

Повышение суммарных энергетических затрат при умственной работе определяется степенью нервно-эмоциональной напряженности. Суточный расход энергии при умственном труде составляет от 10,5 до 12,5 МДж. Однако при отдельных видах умственной деятельности увеличение расхода энергии различно. Так, при чтении вслух сидя расход энергии повышается на 48%, при выступлении с публичной лекцией – 94%, у операторов вычислительных машин – 60 – 100%.

При нервно-эмоциональном напряжении, связанном с умственной деятельностью, можно наблюдать тахикардию, повышение кровяного давления, изменение ЭКГ, увеличение легочной вентиляции и потребления кислорода, повышение температуры тела и другие сдвиги со стороны вегетативных функций.

При выполнении человеком умственной работы усиливается электрическая активность мышц, отражающая напряжение скелетной мускулатуры. Умственная работа, связанная с нервно-эмоциональным напряжением, вызывает повышение активности симпатико-адреномедулярной, гипоталамо-гипофизарной, кортикальной систем. При эмоциональном возбуждении наблюдается ускорение обмена катехоламинов, увеличение выделения норадреналина в симпатических окончаниях, увеличивается содержание в крови адреналина и кортикостероидов, стимулирующих энергетические процессы, изменяющих минеральный обмен и повышающих возбудимость нейронов.

Оптимизация умственного труда должна быть направлена на сохранение высокого уровня работоспособности и на устранение хронического нервно-эмоционального напряжения.

При разработке рациональных режимов труда и отдыха необходимо учитывать тот факт, что при умственной работе мозг склонен к инерции, к продолжению мыслительной деятельности в заданном направлении. После окончания умственной работы «рабочая доминанта» полностью не угасает, обусловливая более длительное утомление и истощение ЦНС умственной работе, чем при физической.

Н.Е. Введенскому принадлежит классическое высказывание: «устают и изнемогают не столько от того, что много работают, а от того, что плохо работают». Им же были сформулированы общие основные физиологические условия продуктивной умственной работы.

1. В работу следует «входить» постепенно. Это обеспечивает последовательное включение физиологических механизмов, определяющих высокий уровень работоспособности.

2. Необходимо соблюдать определенный ритм работы, что способствует выработке навыков и замедляет развитие утомления.

3. Следует придерживаться обычной последовательности и систематичности в работе, что обеспечивает более длительное сохранение рабочего динамического стереотипа.

4. Правильное чередование умственного труда с отдыхом. Чередование умственного труда с физическим предупреждает развитие утомления, повышает работоспособность.

5. Высокая работоспособность сохраняется при систематической деятельности, обеспечивающей упражнение и тренировку.

Таким образом, происходит совершенствование и автоматизация навыков в умственной, особенно в операторской работе.

Оптимизации умственной деятельности, как и любой деятельности, способствует благоприятное отношение общества к труду, а также благоприятный психологический климат на производстве.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: