Способ адаптационно-восстановительного, тренирующего и регулирующего воздействия на организм человека

Способ адаптационно-восстановительного, тренирующего и регулирующего воздействия на организм человека

Реферат

Способ адаптационно-восстановительного, тренирующего и регулирующего воздействия на организм человека осуществляется посредством воздействия на человека искусственных гипоксических газовых сред с повышенным содержанием аргона.

Изобретение относится к области медицины, реабилитологии, физиологии трудовой и спортивной деятельности, безопасности жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях.

Целевыми требованиями к разрабатываемому способу являются:

- высокая эффективность способа при адаптации, восстановлении, регулировании и тренировке организма человека;

- безопасность способа для человека;

- возможность длительного нахождения и работы в условиях применения способа;

- простота в осуществлении способа.

Способ предназначен для:

- восстановления функционального состояния и профессиональной работоспособности человека;

- физиологической и психофизиологической подготовки специалистов к деятельности в условиях воздействия прогнозируемых и непрогнозируемых экстремальных факторов внешней среды (искусственная адаптация и тренировка);

- коррекции пограничных и патологических функциональных состояний специалистов с напряженными и опасными условиями труда;

- расширения функциональных возможностей человека;

- оптимизации профессиональной адаптации человека.

В последние годы широко исследуются вопросы воздействия искусственных газовых сред (ИГС), пригодных для дыхания, на организм человека в профилактических, лечебных, тренировочных и адаптационных целях.

Становление метода ИГС в медицине началось с использования различных вариантов терапии с применением повышенного содержания кислорода (оксигенотерапия, оксигенобаротерапия). Данные способы нашли широкое применение в различных областях клинической и профилактической медицины, их эффекты хорошо известны, описаны в многочисленных учебниках, поэтому здесь не рассматриваются.

Альтернативным вариантом использования ИГС в профилактической и клинической медицине явилась методика «гипоксической терапии» (горноклиматическая терапия, гипобарическая барокамерная гипоксия, нормобарическая гипокситерапия, сочетанное воздействие гипоксии-гиперкапнии и др.), заключающаяся в адаптирующе-тренирующих воздействиях на организм здорового и больного человека газовых сред с пониженным содержанием кислорода и измененном или неизменном парциальном давлении других «дыхательных» газов (азота, диоксида углерода). Наиболее близким из перечисленных вариантов гипокситерапии к заявляемому нами способу использования искусственных гипоксических газовых сред (ИГГС) является нормобарическая гипокситерапия.

Известен способ повышения неспецифической резистентности организма человека при заболеваниях нервной системы путем интервальной нормобарической гипоксической терапии, заключающейся в чередовании гипоксических (дыхание гипоксической газовой смесью с содержанием кислорода 9-16% и азота 91-84%) и нормоксических циклов в одной процедуре (патент РФ №RU 2123357, МПК А61М 16/00, опубл. 20.12.1998).

Известен способ интервальной нормобарической гипоксической терапии (патент РФ № RU 2110286, МПК А61М 16/00, А61М 16/10 G01N 33/88, опубл. 10.05.1998), состоящий в том, что при использовании ИГГС их состав, режим и длительность процедур подбирают индивидуально, в зависимости от результатов исходного «гипоксического теста». Способ используется для лечения и профилактики сердечно-сосудистых заболеваний: ишемической болезни сердца, гипертонической болезни, нейроциркуляторной дистонии, их осложнений (нарушений ритма сердца), а также для лечения больных с низкой толерантностью к психоэмоциональным нагрузкам.

Известен способ нормобарической гипоксической тренировки (патент РФ № RU 2460549, МПК А61М 16/10, опубл. 10.09.2012), предполагающий вдыхание кислородно-азотной гипоксической смеси в процессе выполнения физической нагрузки на велоэргометре, что позволяет повысить физическую работоспособность за счет сочетанной адаптации к гипоксическому фактору и физической работе.

Известен способ резонансной интервальной нормобарической гипокситерапии (патент №RU 2197280, А61М 16/00, А61М 16/12, А61В 5/0452, опубл. 27.01.2003), заключающийся в том, что перед началом дыхания газовой гипоксической смесью проводят анализ периодических колебаний показателей вариабельности сердечного ритма (ВСР). Начало воздействия газовой гипоксической смесью определяют по максимуму периодических колебаний (ПК) стандартного отклонения кардиоинтервалов (RMSSD). Продолжительность гипоксического воздействия определяют средним значением промежутка от максимума до минимума гипоксического цикла, после чего гипоксическое воздействие прекращают до следующего максимума ПК RMSSD. Параметры фаз, частоты и объема дыхания корректируют таким образом, чтобы достичь повышения ВСР при уменьшении частоты сердечных сокращений.

Таким образом, общим для всех перечисленных способов использования ИГГС, пригодных для дыхания, в лечебных и тренировочных целях является замещение части кислорода азотом, а цель состоит в адаптации к транзиторной кислородной недостаточности.

Исходя из основного механизма действия, гипоксическая терапия (тренировка) нашла широкое применение в психофизиологической подготовке спортсменов, клинической и реабилитационной медицине, физиологии труда и других областях медицины.

Гипокситерапия показана для расширения функциональных возможностей здорового и больного человека, улучшения переносимости эпизодов кислородного дефицита, повышения специфической и неспецифической резистентности организма.

Однако гипоксическая терапия не применяется для лечения заболеваний в их острой фазе, ее назначение возможно только лицам с относительно сохранными механизмами транспорта кислорода в организме. Классические варианты гипокситерапии не подразумевают замены «дыхательных газов» инертными газами (гелий, аргон, ксенон), которые могут существенно модулировать саногенные эффекты данного метода.

В связи с этим логичным продолжением использования ИГС в медицине явилось применение искусственных газовых сред с добавлением инертных (благородных) газов. Несмотря на химическую инертность этих веществ, их биологический эффект был обнаружен достаточно давно, в основном, в связи с открытием механизмов воздействия кислородно-гелиевых и кислородно-ксеноновых смесей на организм.

Наиболее часто дыхательные гелио-кислородные смеси применяются в водолазной медицине (для предотвращения токсического действия азота и кислорода под высоким давлением, а также декомпрессионной болезни при восстановлении нормального барометрического давления).

В клинической медицине данные смеси используются в лечении заболеваний органов дыхания, болезней сердечно-сосудистой системы, неврологической патологии и других острых и подострых нозологических формах, сопровождающихся нарушениями кислородного баланса в организме. Подогретые гелиево-кислородные смеси назначаются при переохлаждениях, абстинентном синдроме, эндогенной интоксикации.

В частности, предложен способ применения кислородно-гелиевых смесей для лечения бронхолегочных заболеваний [Павлов Б.Н., Плаксин С.Е., Бойцов С, Черкашин Д. Методика «Лечения подогреваемыми кислородно-гелиевыми смесями острых воспалительных и бронхо-обструктивных заболеваний легких с помощью аппарата «Ингалит». Утверждена ФУ МБЭП при МЗ РФ 26.01.2001].

При сердечно-сосудистых заболеваниях гелио-кислородные смеси назначаются с целью снижения нагрузки на сердце, улучшения гемодинамики, стимуляции газообменных процессов [Антонов А.А., Буров Н.Е. Гемодинамические эффекты гелиево-кислородной терапии у пациентов с «оперативной» коронарной недостаточностью// Вестник интенсивной терапии, 2011. - №1. С. 54-58].

Известен способ оптимизации процессов экстренного восстановления функционального состояния хоккеистов непосредственно в процессе тренировочного процесса и игровой деятельности при использовании вдыхания кислородно-гелиевых смесей (патент РФ № RU 2414934, МПК А61М 16/12, опубл. 27.03.2011). Способ позволяет повысить компенсаторные возможности организма хоккеистов за счет уменьшения работы дыхательной мускулатуры и оптимизации деятельности дыхательного центра, что дает возможность существенно «отодвинуть» порог развития тканевой гипоксии, увеличить объем выполняемой нагрузки.

Известен способ повышения уровня когнитивных способностей операторов (патент РФ №RU 2510619, МПК А61М 16/12, A61G 10/00, опубл. 10.04.2014). Способ позволяет повысить уровень восприятия, внимания, памяти, мышления, способности к совмещенной деятельности за счет гипоксического и гипероксического воздействия подогретыми кислородно-гелиевыми газовыми смесями, обеспечивающими оптимизацию температурного режима организма и повышение компенсаторно-приспособительных возможностей организма вследствие циклической гипоксии и гипероксии с длительностью воздействия, которая устанавливается индивидуально по принципу биологической обратной связи в зависимости от нарастания тренированности человека.

Однако гелий-содержащие дыхательные смеси не нашли широкого применения в профилактической и адаптационной медицине, поскольку обладают лишь «острыми» эффектами на организм, имеющими место непосредственно в процессе дыхания. Использование таких смесей нецелесообразно для расширения функционального потенциала организма, повышения специфической и неспецифической резистентности, оптимизации процесса профессиональной адаптации и решения других проблем физиологии трудовой деятельности, профессиональной и экстремальной медицины.

В качестве другого благородного газа в составе ИГС, применяемых в клинической и восстановительной медицине, используется ксенон. Основной биологический эффект ксенона - седативно-наркотическое действие - связан с его молекулярной массой, значительно превышающей молекулярную массу азота.

Известен способ использования кислородно-ксеноновых смесей для достижения анестезирующего и анальгезирующего действия [Буров Н.Е., Потапов В.Н., Макеев Г.Н. Ксенон в анестезиологии. - М.: Импульс, 2000. - 291 с].

Известны способы применения ксенона с целью лечения нарушений сна и неврологических расстройств, для снятия абстинентного синдрома, купирования болевого синдрома, нормализации психоэмоционального состояния у пациентов с невротическими расстройствами и переутомлениями [Баранов В.М., Павлов Б.Н., Куссмауль А.Р., Павлов Н.Б., Тугушева М.П., Гончаров Н.Г., Алехин А.И., Погорелова Е.А., Логунов А.В. и др. Использование дыхательной кислородно-ксеноновой смеси в комплексной профилактике, лечении и реабилитации. Медицинская технология №ФС 2007/200 от 08.10.2007].

Вместе с тем, использование ксеноносодержащих ИГС не показано для решения задач расширения функционального потенциала организма, повышения специфической и неспецифической резистентности, что связано с преимущественно непосредственным воздействием данных смесей на нервную систему и отсутствием эффектов в отношении периферических органов и систем.

В последнее время все большее внимание исследователями уделяется синтетическому (интегративному) подходу в использовании дыхательных ИГС в лечебно-профилактических целях. В частности, разработаны способы воздействия на организм смесями трех и более индифферентных газов.

Описан способ повышения физической работоспособности (патент РФ № RU 2466750, МПК А61М 16/10, опубл. 20.11.2012), который предполагает вдыхание газовой смеси, содержащей кислород, гелий и ксенон. Способ позволяет обеспечить эффективное и быстрое повышение работоспособности спортсменов за счет воздействия газовой смесью с определенным образом подобранным соотношением газов.

Известен способ воздействия газовых смесей на организм (патент РФ № RU 2232013, МПК А61K 31/02, А61М 16/00, А61Р 43/00, опубл. 10.07.2004), где основным газом является кислород, а в качестве замещающего газа-разбавителя гелий, и/или аргон, и/или ксенон, и/или криптон, и/или неон, и/или азот, и/или водород, и/или шестифосфорную серу, и/или метан, и/или закись азота, или их смеси, что способствует активизации окислительно-восстановительных и энергетических процессов в организме, повышению его специфической адаптации к изменениям окружающей среды.

Однако применение таких смесей в значительной степени ограничивается способом их создания, предполагающим использованием устройств в виде специальных ингаляторов или «ингаляционных систем», при котором воздействие ИГС на пациента осуществляется путем дыхания через респираторную маску. Это затрудняет проведение данных процедур из-за неудобств «масочного дыхания», общего дискомфорта процедуры. Крайне сложно использовать смеси гелия и ксенона в составе ИГС, создаваемой в герметичном помещении, что обусловлено значительным различием в молекулярной массе и плотности указанных газов и компонентов воздуха, приводящим к расслоению газовоздушной среды.

Наиболее близким по сути к заявленному способу коррекции функциональных состояний человека с использованием ИГГС с повышенным содержанием аргона, является «Способ регулирования физиологического состояния биологического объекта смесями газов» (патент РФ № RU 2291718, А61М 16/00, А61М 16/12, А61Н 31/02, A61G 10/02, опубл. 20.01.2007), выбранный в качестве прототипа. В данном изобретении предлагается способ воздействия на биологический объект искусственных газовых сред (гелио-кислородных, ксеноно-кислородных, аргоно-кислородных и др.), позволяющий регулировать физиологическое состояние биологического объекта.

Способ характеризуется тем, что на биологический объект, помещенный в среду с содержанием в ней, по меньшей мере, одного газа, воздействуют смесью газов, в качестве одного из компонентов которой является кислород, и указанное воздействие осуществляют в течение, по меньшей мере, одной процедуры в циклическом режиме с определенной закономерностью, обеспечивающей сатурацию и/или десатурацию, по меньшей мере, одного компонента смеси газов в клетки тканей биологического объекта по заданному алгоритму, а количество процедур и их периодичность выбирают в зависимости от количества сатурируемых и/или десатурируемых газов и степени их сатурации и/или десатурации.

В изобретении показано, что комбинированием составов газовых сред, длительностью единичных процедур, их общим количеством и периодичностью назначения, колебаниями барометрического давления при их проведении возможно добиться желаемого изменения физиологического и психического состояния человека, повысить его работоспособность, купировать симптомы обострения ряда заболеваний (сердечно-сосудистых, дыхательных, нервной системы и других). В данном способе заявлена также возможность использования в составе ИГС аргона при различном содержании в ИГС кислорода.

Однако заявленный в прототипе способ не уточняет состав эффективных аргоносодержащих сред, что особенно важно ввиду наличия аргона в количестве около 0,9% об в атмосферном воздухе, не декларирует возможностей аргоносодержащих сред для адаптационно-восстановительного и тренирующего воздействия на организм человека.

Заявляемый способ адаптационно - восстановительного, тренирующего и регулирующего воздействия на организм человека состоит в следующем:

- на человека воздействуют гипоксической нормобарической искусственной газовой средой с повышенным содержанием аргона;

- наиболее эффективный и оптимальный для безопасности человека состав искусственной газовой среды - 10-17%об О₂, 30-40%об Ar, остальное N₂;

- способ реализуют путем проведения процедур в помещении с заявленной гипоксической нормобарической газовой средой состава 10-17%об О₂, 30-40%об Ar, остальное N₂, (возможно в сочетании с другими методами), заданное время, зависящее от целей процедуры и текущего состояния пациента;

- способ заключается в глубоком одновременном воздействии заявленной воздушной среды на организм через органы дыхания и поверхность тела, обеспечивающем эффективное воздействие на клеточном уровне;

- способ обеспечивает безопасное для человека непрерывное длительное нахождение в газовой среде заявленного состава без существенной потери работоспособности до 60 суток и более.

Заявляемый способ адаптационно - восстановительного, тренирующего и регулирующего воздействия на организм человека посредством искусственных гипоксических газовых сред с повышенным содержанием аргона базируется на результатах собственных исследований, выполненных в АО «Ассоциация разработчиков и производителей систем мониторинга», (АО «АСМ»), С-Петербург, и анализе результатов исследований других авторов,

Безопасность способа, его антигипоксические, регулирующие и адаптационно-тренирующие свойства подтверждаются собственными исследованиями, выполненными в ОКР «Аргон - АСМ» («Разработка, медико-биологическое обоснование и апробация методик и нормативных документов, регламентирующих использование технологии создания пожаробезопасных искусственных газовых сред на основе аргонокислородных газовых смесей, пригодных для дыхания при длительном пребывании в условиях гермообъекта», АСДЕ. 649360.004ПЗ, 2015).

Техническим результатом от внедрения способа является возможность проведения адаптационно - тренировочных мероприятий для подготовки специалистов к прогнозным условиям деятельности, оперативной адаптации к текущим условиям работы и жизнедеятельности, коррекции физиологического и психофизиологического состояния человека.

Заявляемый способ может быть реализован в лечебных учреждениях - в специальных процедурных палатах, заполненных ИГС, с постоянным или периодическим нахождением пациентов, при проведении процедур с помощью специальной аппаратуры для дыхания ИГС, на специализированных адаптационно-тренировочных стендах.

Следует подчеркнуть, что в предлагаемой искусственной газовой среде с содержанием 10-17%об О₂, 30-40%об Ar, остальное N₂ возможно находиться и работать без ущерба для здоровья и без существенной потери работоспособности длительное время от нескольких часов до нескольких десятков суток, что дает возможность одновременного приема процедур несколькими пациентами и их непосредственного контроля врачом.

Достигается технический результат с наибольшей эффективностью путем проведения процедур с требуемой длительностью и периодичностью в герметичных помещениях, заполненных заявленными ИГГС.

Отличительными от прототипа признаками заявляемого способа являются:

- обоснованное применение гипоксических газовых сред с повышенным содержанием аргона для реализации возможности адаптационно - восстановительного и тренирующего воздействия на организм человека;

- обоснованное эффективное применение гипоксических искусственных газовых сред с содержанием 10-17%об О₂, 30-40%об Ar, остальное N₂;

- осуществление способа путем проведения процедур в помещении, заполненном ИГГС заявленного состава;

- обоснованная безопасность способа для человека при длительном непрерывном нахождении в заявляемой ИГГС до 60 суток.

Примеры конкретного выполнения способа:

а) Общий порядок проведения процедур.

- процедуры проводятся в герметичном помещении, в котором создают и поддерживают гипоксическую нормобарическую газовую среду состава 10-17%об О₂, 30-40%об Ar, остальное N₂, либо, с меньшей эффективностью, путем ингаляции ИГС заявленного состава;

- адаптационно - восстановительные, тренирующие и регулирующие воздействия на организм человека, находящегося в помещении с заявленной ИГС, происходят непрерывно и линейно, а процедуры продолжают до появления желаемых эффектов;

- для достижения длительных и стойких результатов адаптационно-восстановительного, тренирующего и регулирующего воздействия на организм человека осуществляют непрерывные или циклические воздействия заявленной ИГГС с экспозицией воздействия от 1,5-2 часов (при циклическом применении) до нескольких суток (при непрерывном применении), причем состав ИГС и режимы их применения определяются целью процедур и достижением желаемого эффекта.

б) Пример применения способа, №1

Пациент К., 35 лет, по роду деятельности относящийся к специалистам опасных профессий (участник ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций - ЧС), прибыл из зоны ЧС. При контрольном медицинском обследовании выявлены признаки пограничного (преморбидного) функционального состояния (психоэмоциональная напряженность, соматоформная вегетативная дисфункция, резкое снижение функциональных физиологических и психофизиологических резервов), обусловленного воздействием стрессогенных факторов предшествовавшей профессиональной деятельности. Проводимые стандартные реабилитационные мероприятия (фармакокоррекция, физиотерапия, психотерапия) оказались мало эффективными. На этом фоне назначен курс коррекционно-восстановительных мероприятий с использованием аргоносодержащих ИГГС - 15 процедур ежедневного 4-часового непрерывного пребывания в ИГГС с изменяющимся содержанием кислорода ([Ar]=33-35%, N₂ - остальное). В течение первых 5 процедур концентрацию кислорода ступенчато снижали: 1-я процедура проводилась при [O₂]=17%, 2-я - при [О₂]=16%, 3-я - при [O₂]=15%, 4-я - при [O₂]=16%, 5-я - при [О₂]=14%. После этого содержание кислорода в ИГГС не меняли на протяжении всего остального курса терапии. Результатом проведенного лечения явилось купирование основных симптомов пограничного функционального состояния: стабилизация психоэмоционального фона, восстановление резервных возможностей организма, повышение качества жизни. Пациенту рекомендовано проведение подобных курсов восстановительного лечения после возвращения из служебных командировок в зоны ЧС.

в) Пример применения способа, №2

Студент-первокурсник Л., поступивший в медицинский вуз Севера России, в начальном периоде обучения имел затруднения процесса адаптации к новому виду учебной деятельности, непривычным климатическим условиям (низкая успеваемость по основным предметам, склонность к простудным заболеваниям, астенические проявления, пониженный эмоциональный фон, диссомния, трудности межличностного общения и др.). Проводимая в течение месяца коррекционная медикаментозная терапия (адаптогены, витамины, седативные препараты), а также традиционная физиотерапия (банные процедуры, лечебный массаж, транкраниальная электроимпульсная терапия) и рациональная психотерапия к существенным изменениям функционального состояния и успеваемости не привели. В связи с этим был назначен курс процедур, заключавшихся в непрерывном 2 часовом пребывании пациента в аргоносодержащих ИГГС состава: [Ar]=34%, [O₂]=14%, [CO₂]=l,5%, N₂ - остальное. Общее число процедур, проводившихся ежедневно, в послеобеденные часы - 14. Во время выполнения процедур пациенту разрешалось читать учебную литературу, работать на компьютере, выполнять ходьбу на беговой дорожке с невысокой скоростью или отдыхать лежа (спать).

В результате проведенных мероприятий пациент отмечал значительное улучшение самочувствия, позитивные изменения со стороны основных познавательных процессов (объема оперативной и долговременной памяти, скорости абстрактного мышления, устойчивости произвольного сенсорного и интеллектуального внимания). Также отмечена оптимизация психоэмоционального фона (улучшение настроения, активности) и сна. При оценке состояния физической работоспособности (велоэргометрическая аэробная нагрузка) выявлено повышение функциональных возможностей энергообеспечивающих систем (примерно на 10% по сравнению с исходным состоянием).

Повторное тестирование, проведенное через 2 мес. после окончания коррекционного курса, показало наличие устойчивого улучшения функционального состояния по сравнению с предтренировочным периодом. Сформировавшиеся в результате коррекционного курса позитивные изменения в организме закономерно привели к снижению заболеваемости студента, положительно отразились на успеваемости по основным учебным предметам, что, в целом, можно рассматривать как следствие адаптирующего эффекта проведенных циклических воздействий аргоносодержащих ИГГС.

Эффективность заявляемого способа состоит в адаптационно-восстановительном, тренирующем и регулирующем эффекте, при относительной простоте и невысокой стоимости необходимого оборудования.

1. Способ адаптационно-восстановительного, тренирующего и регулирующего воздействия на организм человека, состоящий в дыхании смесью газов, в качестве одного из компонентов которой является кислород, и указанное воздействие осуществляется в течение по меньшей мере одной процедуры, обеспечивая сатурацию и/или десатурацию смеси газов в клетки тканей биологического объекта, отличающийся тем, что воздействие на организм человека осуществляется искусственной газовой средой состава 10-17 об.% O₂, 30-40 об.% Ar, 0-1,5 об.% CO₂, остальное - N₂, при нормальном давлении, создаваемом в изолированном помещении, посредством которой и происходит воздействие до появления желаемых эффектов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что состав газовой среды в указанных пределах 10-17 об.% O₂, 30-40 об.% Ar, 0-1,5 об.% CO₂, остальное - N₂ подбирают индивидуально, исходя из текущего функционального состояния пациента, целей и задач процедуры, а экспозиция непрерывного воздействия составляет не менее 1,5-2 часов при числе процедур 1-15 при их назначении 1 раз в сутки ежедневно или через день, или более длительно, причем продолжительность одной непрерывной процедуры может достигать до 60 суток.