Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,686

ЗОЛОТЫЕ ПРОПОРЦИИ АДАПТАЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ

Горст В.Р. 1 Быков И.А. 1 Полунин И.Н. 1 Горст Н.А. 2
1 ФГБОУ ВО «Астраханский государственный медицинский университет» Минздрава РФ
2 ФГБОУ ВО «Астраханский государственный университет» Минобрнауки РФ
Золотые пропорции являются универсальной природной закономерностью и встречаются в анатомических и физиологических константах организма человека. Как правило, этот феномен появляется у гармонично развитых людей, находящихся в состоянии функционального покоя. Нами изучены адаптационный потенциал сердечно-сосудистой системы и соотношение систолического и диастолического артериального давления с позиций золотых пропорций при реализации компенсаторно-приспособительных реакций организма. Исследования проведены на 348 студентах Астраханского государственного медицинского университета (193 девушки и 155 юношей). Средний возраст испытуемых составил 19 лет. Исследования проводили в условиях относительного функционального покоя и при выполнении предельно допустимой физической нагрузки. Максимальная физическая нагрузка воспроизводилась на велоэргометре при достижении пульса 170 ударов в минуту. Нами установлено, что у испытуемых в условиях функционального покоя величина адаптационного потенциала при удовлетворительном состоянии компенсаторно-приспособительных возможностей лежит в диапазоне двух значений золотых пропорций (1,6; 2,6). При максимальной физической нагрузке адаптационный потенциал приобретает значение, которое также соответствует золотой пропорции (3,6). В условиях функционального покоя отношение систолического артериального давления к диастолическому отражает оптимальный уровень активности сердечно-сосудистой системы и представляет собой величину близкую к золотой пропорции (1,618). При выполнении физической работы с максимальной нагрузкой на грани срыва адаптации соотношение систолического и диастолического артериального давления вновь приобретает значение примерно равное золотой пропорции (2,618). Таким образом, золотые пропорции гемодинамических показателей образуют границы функционального коридора, за пределами которого происходит нарушение гармоничного состояния организма.
золотые пропорции
адаптационный потенциал
сердечно-сосудистая система
1. Корбалан Ф. Золотое сечение. Математический язык красоты. / Ф. Корбалан / Пер. с англ. – М.: Де Агостини, 2014. – 160 с.
2. Ячейко А.С. Изучение эстетики лица с использованием цифровой фотографии и принципа золотого сечения/ А.С. Ячейко // 29 Итоговая конференция общества молодых ученых МГМСУ (Москва, 13–16 марта, 2007). – М., 2007. – С. 494–495.
3. Крилли Т. Математика. 50 идей, которые нужно знать. / Т. Крилли / Пер. с англ. – М.: Фантом Пресс, 2014. – 208 с.
4. Persaud-Sharma D., O’Leary JP. Fibonacci Series, Golden Proportions, and the Human Biology // Austin J. Surg. 2015. Vol. 2. № 5. P. 1066–1071.
5. Малов Ю.С. Симметрийный подход к изучению сердца и его патологии / Ю.С. Малов, А.Н. Куликов // Вестник Российской военно-медицинской академии. – 2014. – № 2 (46) – С. 51–57.
6. Духова Г.А. Методика определения и оценка функционального состояния сердечно-сосудистой системы: Методические указания. / Г.А. Духова. – М.: МИИТ, 2014. – 25 с.
7. Борисова А.В. Оценка физического развития и вегетативной регуляции юных футболистов на начальном и тренировочном этапах подготовки / А.В. Борисова, Ф.В. Тахавиева // Наука и спорт: современные тенденции. – 2016. – Т. 12, № 3. – С. 46–51.
8. Баевский Р.М. Оценка адаптационных возможностей организма и риск развития заболеваний / Р.М. Баевский, А.П. Берсенева. – М.: Медицина, 1997. – 235 с.
9. Агаджанян Н.А. Проблема адаптации и учение о здоровье / Н.А. Агаджанян, Р.М. Баевский, А.П. Берсенева. – М.: Изд-во РУДН, 2006. – 284 с.
10. Калаева Е.А. Теоретические основы и практическое применение математической статистики в биологических исследованиях и образовании: учебник / Е.А. Калаева, В.Г. Артюхов, В.Н. Калаев. – Воронеж: Издательский дом ВГУ, 2016. – 284 с.

Под золотыми пропорциями понимают такое деление целого числа на две неравные части, при котором отношение большей части к меньшей равно отношению целого к большей части. Математическое выражение этой закономерности составляет иррациональное число 1,61803398875. Золотые пропорции в природе, произведениях искусств, архитектуре известны с античных времен и воспринимаются как гармония органического и неорганического мира. Популяризация принципа золотого сечения связана с именем Пифагора. Однако, еще у вавилонян и египтян существовало понятие золотых пропорций, которым они пользовались в практических целях. Значительный вклад в развитие представления о золотом сечении внесли такие ученые, ка Леонардо да Винчи, Фибоначчи, И. Кеплер, А. Цейзинг. В настоящее время к числовому выражению золотой пропорции относят ряд цифр 0,618; 1,618; 2,618; 3,618 и т.д. [1–3].

Золотые пропорции встречаются в анатомических и физиологических константах. Как правило, эта закономерность появляется у гармонично развитых людей, которые находятся в состоянии функционального покоя. Среди физиологических показателей к золотым пропорциям относятся соотношение систолического артериального давления к диастолическому, пульсового к диастолическому; соотношение интервала QT к TQ в записях ЭКГ; отношение резервного объема выдоха к резервному объему вдоха. Соотношение волн биоэлектрической активности головного мозга, белков плазмы и форменных элементов крови также подчиняются закону золотого сечения [4, 5].

Несмотря на многочисленные исследования проявлений закономерности золотых пропорций вопросам динамики этого показателя при различных функциональных состояниях уделяется недостаточно внимания.

Целью нашей работы является оценка адаптационного потенциала сердечно-сосудистой системы с позиций золотого сечения, а также анализ динамики золотых пропорций показателей сердечно-сосудистой системы при физической нагрузке максимальной интенсивности.

Для достижения поставленной цели нами были сформулированы следующие задачи:

1. Произвести анализ состояния адаптационного потенциала сердечно-сосудистой системы с позиций закона золотых пропорций.

2. Определить гемодинамические показатели у испытуемых в состоянии покоя и при максимальной физической нагрузке, рассчитать адаптационный потенциал.

3. Произвести расчет золотых пропорций гемодинамических показателей в условиях функционального покоя и при максимальной физической нагрузке.

Материалы и методы исследования

Исследования были выполнены на 348 студентах Астраханского медицинского университета. Среди обследованных было 193 девушки и 155 юношей. Средний возраст испытуемых составил 19,5 ± 0,2 года. Для исследования были отобраны студенты без острых и хронических соматических заболеваний. Все студенты перед началом исследования находились в состоянии относительного функционального покоя. В процессе исследования проводили регистрацию антропометрических показателей, артериального давления, частоты сердечных сокращений. У всех испытуемых рассчитывали систолический объем (СО), минутный объем кровотока (МОК), периферическое сопротивление сосудистого русла кровотоку (R), адаптационный потенциал сердечно-сосудистой системы (АП) [6, 7].

Адаптационный потенциал был предложен Р.М. Баевским и А.П. Берсеневой в 1997 г. [8]. Он базируется на показателях сердечно-сосудистой системы, антропометрических данных и учитывает возраст испытуемых. Адаптационный потенциал рассчитывали по формуле:

АП = 0,011×ЧСС + 0,014×АДс + 0,008×АДд +

+ 0,014×В + 0,009×МТ – 0,009×Р – 0,27,

где ЧСС – частота сердечных сокращений в минуту; АДс – систолическое артериальное давление (мм рт. ст.); АДд – диастолическое артериальное давление (мм рт. ст.); В – возраст в годах; МТ – масса тела в кг; Р – длина тела в см. Полученный в баллах результат соответствует определенной степени адаптированности организма: < 2,6 – удовлетворительная адаптация; 2,6 – 3,09 – напряжение механизмов адаптации; 3,10 – 3,6 – неудовлетворительная адаптация; > 3,6 – срыв адаптации [9].

Максимальная физическая нагрузка воспроизводилась у 53 испытуемых на велоэргометре (Medicor, Венгрия) до достижения у них пульса 170 ударов в минуту. Контроль частоты сердечных сокращений осуществлялся при непрерывной записи ЭКГ с помощью аппарата «Варикард 2.51». Мощность нагрузки рассчитывалась исходя из индивидуальной работоспособности и составила в среднем 160 Вт.

При выполнении исследований исходили из принципа максимального невмешательства в естественные физиологические процессы и соблюдение принципов биоэтики. В связи с этим все исследовательские работы осуществлялись при добровольном информированном согласии, болезненные и инвазивные процедуры полностью исключались.

Полученные результаты статистически обработаны по программе «Statistica.10», программе электронных таблиц EXCEL в системе WINDOWS. Использовался t-критерий Стъюдента [10].

Результаты исследования и их обсуждение

В условиях функционального покоя у всех испытуемых гемодинамические показатели соответствовали возрастным физиологическим нормам. Частота сердечных сокращений в среднем равнялась 77,1 ± 0,6 в минуту. Систолическое артериальное давление составило 114,9 ± 0,7 мм рт. ст., диастолическое – 74,2 ± 0,5 мм рт. ст. Систолический объем был равен 64,2 ± 0,5 мл, минутный объем кровотока составил 4947 ± 53 мл. Адаптационный потенциал сердечно-сосудистой системы (2,08 ± 0,02 условные единицы) соответствовал состоянию удовлетворительной адаптации. По фактическим величинам адаптационного потенциала в изучаемой выборке была построена гистограмма распределения (рисунок). Несмотря на имеющуюся асимметрию, гистограмма в целом соответствовала нормальному распределению.

gorst1.tif

Распределение значений адаптационного потенциала в покое в выборке из 348 испытуемых и ее сопоставление с нормальным распределением (из программы Statistica 10)

Известно, что верхняя граница диапазона удовлетворительной адаптации по Р.М. Баевскому и А.П. Берсеневой составляет 2,6 единиц. В то же время минимальное значение АП авторами не определено. По нашему мнению, за нижнюю границу удовлетворительной адаптации может быть принята величина 1,6; которая симметрична верхнему значению относительно среднего показателя АП (2,08). Таким образом в пределах удовлетворительной адаптации обнаруживаются два крайних значения, которые по числовому выражению близки к золотым пропорциям.

Большой фактический разброс величины адаптационного потенциала в условиях функционального покоя позволил сформировать три группы испытуемых. В основе деления всего массива значений адаптационного потенциала на группы были использованы цифровые выражения золотого сечения – 1,618 и 2,618. Они соответствуют границам уровня удовлетворительной адаптации. В первую группу вошли студенты, у которых АП составил меньше 1,618 условных единиц (n = 15). Во вторую – студенты с АП в диапазоне от 1,618 до 2,618 условных единиц (n = 320). У испытуемых третьей группы (n = 13) АП был больше 2,618. В каждой группе испытуемых были определены гемодинамические показатели и среднее значение АП (табл. 1).

Таблица 1

Показатели гемодинамики у испытуемых с различным уровнем АП в условиях относительного покоя

Показатели

1 группа

(АП < 1,618)

(n = 15)

2 группа

(1,618 < АП < 2,618)

(n = 320)

3 группа

(АП > 2,618)

(n = 13)

ЧСС (в минуту)

70,0 ± 1,4

77,0 ± 0,6*

87,4 ± 4,7*^

АДс (мм рт. ст.)

92,3 ± 1,7

114,8 ± 0,6*

142,8 ± 2,7*^

АДд (мм рт. ст.)

61,7 ± 1,4

74,1 ± 0,5*

91,2 ± 3,0*^

АДср (мм рт. ст.)

71,9 ± 1,3

87,6 ± 0,4*

108,4 ± 2,4*^

СО (мл)

68,1 ± 1,2

64,3 ± 0,5

59,3 ± 3,4*^

МОК (мл)

4772 ± 144

4945 ± 54

5200 ± 426

R (усл. ед.)

0,92 ± 0,04

1,11 ± 0,02*

1,37 ± 0,13*

АП (усл.ед.)

1,51 ± 0,03

2,08 ± 0,01*

2,81 ± 0,04*^

Примечание. * – P < 0,05 – дано в сравнении с показателями 1 группы;

^ – P < 0,02 – дано в сравнении с показателями 2 группы.

Во всех трех группах испытуемых минутный объем кровотока не имел достоверных различий, что могло указывать на отсутствие существенных расхождений в метаболической активности представителей этих групп. В то же время в группе испытуемых с адаптационным потенциалом сердечно-сосудистой системы меньше 1,618 условных единиц артериальное давление и частота сердечных сокращений имели наименьшие значения, при максимальном систолическом объеме. В группе испытуемых с АП > 2,618 частота сердечных сокращений и артериальное давление достигали максимальных значений на фоне минимального систолического объема. В группе испытуемых с АП в диапазоне от 1,618 до 2,618 условных единиц артериальное давление, ЧСС и систолический объем имели промежуточное значение. По нашему мнению, в группах обследованных по мере роста адаптационного потенциала происходит снижение систолического объема на фоне увеличения артериального давления и частоты сердечных сокращений вследствие увеличения сосудистого сопротивления кровотоку.

Многими исследователями подчеркивалось, что отношение диастолического артериального давления к систолическому в условиях относительного функционального покоя приближается к золотой пропорции. В наших наблюдениях данное отношение составило в первой группе 0,67 ± 0,01; во второй – 0,65 ± 0,01; в третьей – 0,64 ± 0,02. Как видно из полученных результатов, ближе всех к золотому сечению были соотношения показателей артериального давления в третьей группе обследованных.

Состояние гемодинамических показателей до и после максимально допустимой физической нагрузки показано в табл. 2. Было отмечено достоверное изменение всех изучаемых параметров гемодинамики.

Таблица 2

Характеристика гемодинамики и адаптационного потенциала при выполнении пробы с максимальной физической нагрузкой (n = 53)

Показатели

До нагрузки

После нагрузки

ЧСС (в минуту)

79,5 ± 1,5

173,3 ± 0,4*

АДс (мм рт. ст.)

125,5 ± 1,2

172,0 ± 2,9*

АДд (мм рт. ст.)

73,1 ± 1,0

67,2 ± 1,3*

АДп (мм рт. ст.)

52,5 ± 1,3

104,9 ± 3,0*

СО (мл)

69,9 ± 1,1

99,6 ± 2,0*

МОК (мл)

5558,0 ± 125

17279,7 ± 361,1*

R (усл. ед.)

1,00 ± 0,03

0,36 ± 0,01*

АП (усл. ед.)

2,28 ± 0,03

3,91 ± 0,05*

Примечание. * – P < 0,001 – дано в сравнении с исходным состоянием.

После выполненной работы у 11 испытуемых адаптационный потенциал находился в диапазоне от 3,2 до 3,6 условных единиц (неудовлетворительная адаптация), в то время как у 42 человек произошел срыв адаптации (АП > 3,6 единиц). Следует обратить внимание на то, что пограничная величина адаптационного потенциала 3,6 является числом из ряда Фибоначчи и может рассматриваться как «золотая пропорция».

Далее испытуемых разделили на группы с величинами адаптационного потенциала по завершению физической работы меньше и больше 3,6 условных единиц. В каждой группе рассчитали основные гемодинамические показатели (табл. 3). Все изучаемые показатели сердечно-сосудистой системы за исключением периферического сопротивления сосудистого русла имели достоверные отличия.

Таблица 3

Показатели гемодинамики в условиях максимальной физической нагрузки у испытуемых с различной степенью выраженности адаптационного потенциала

Показатели

1 группа (АП < 3,6)

(n = 11)

2 группа (АП > 3,6)

(n = 42)

ЧСС (в минуту)

169,4 ± 1,0

174,3 ± 0,4*

АДс (мм рт. ст.)

143,3 ± 2,2

179,6 ± 2,5*

АДд (мм рт. ст.)

62,2 ± 1,6

68,5 ± 1,6*

АДп (мм рт. ст.)

81,1 ± 3,1

111,1 ± 3,1*

СО (мл)

91,2 ± 2,3

101,8 ± 2,3*

МОК (мл)

15467,7 ± 454,2

17754,3 ± 411,2*

R (усл. ед.)

0,35 ± 0,01

0,36 ± 0,01

АП (усл. ед.)

3,41 ± 0,03

4,04 ± 0,04*

Примечание. * – P < 0,05 – дано в сравнении с показателями АП < 3,6.

Анализ отношения систолического артериального давления к диастолическому после максимальной физической нагрузки в общей группе выявил величину, составившую 2,64 ± 0,1 единиц. Данная пропорция по своему значению близка к золотому сечению и отличается от него лишь на 0,7 %. Соотношение систолического и диастолического артериального давления после выполнения предельной для конкретного индивида физической работы в группах с АП меньше и больше 3,6 условных единиц имело значение в 2,32 ± 0,08 и 2,72 ± 0,1 (P < 0,02) соответственно.

Таким образом адаптационный потенциал сердечно-сосудистой системы, соотношение систолического и диастолического артериального давления в условиях относительного функционального покоя и на грани физических возможностях организма формируют показатели близкие числовым значениям золотых пропорций (1,618; 2,618; 3,618). Применительно к показателям гемодинамики золотые пропорции выступают в роли маркеров, определяющих границы допустимых колебаний функциональной активности системы гемоциркуляции. В пределах функционального коридора, ограниченного золотыми пропорциями, важнейшая висцеральная физиологическая система организма реализует адекватные адаптивные реакции. Выявленные закономерности позволяют использовать золотые пропорции показателей сердечно-сосудистой системы для оценки резервных возможностей человека при экстремальных состояниях.

Выводы

1. Величина адаптационного потенциала при удовлетворительной адаптации и на границе срыва адаптационных возможностей приобретает три значения, которые соответствуют золотым пропорциям (1,6; 2,6; 3,6).

2. В условиях функционального покоя и при максимальных физических нагрузках организм человека формирует золотые пропорции показателей систолического и диастолического артериального давления.


Библиографическая ссылка

Горст В.Р., Быков И.А., Полунин И.Н., Горст Н.А. ЗОЛОТЫЕ ПРОПОРЦИИ АДАПТАЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2018. – № 5-2. – С. 380-384;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=12273 (дата обращения: 26.08.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252