РИБАЛКО АЛЕВТИНА ВОЛОДИМИРІВНА. ВПЛИВ РІЗНИХ РЕЖИМІВ ОФТАЛЬМОФОТОСТИМУЛЯЦІЇ НА ФУНКЦІОНАЛЬНИЙ СТАН СЕРЦЕВО-СУДИННОЇ СИСТЕМИ

Короткий опис

РИБАЛКО АЛЕВТИНА ВОЛОДИМИРІВНА. Назва дисертаційної роботи: "ВПЛИВ РІЗНИХ РЕЖИМІВ ОФТАЛЬМОФОТОСТИМУЛЯЦІЇ НА ФУНКЦІОНАЛЬНИЙ СТАН СЕРЦЕВО-СУДИННОЇ СИСТЕМИ"

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
імені БОГДАНА ХМЕЛЬНИЦЬКОГО
На правах рукопису
РИБАЛКО АЛЕВТИНА ВОЛОДИМИРІВНА
УДК 612.014.44+612.172.2
ВПЛИВ РІЗНИХ РЕЖИМІВ ОФТАЛЬМОФОТОСТИМУЛЯЦІЇ НА
ФУНКЦІОНАЛЬНИЙ СТАН СЕРЦЕВО-СУДИННОЇ СИСТЕМИ
03.00.13 – фізіологія людини і тварин
Дисертація
на здобуття наукового ступеня
кандидата біологічних наук
Науковий керівник:
доктор біологічних наук, професор
Коваленко Станіслав Олександрович
Черкаси – 2014
2
ЗМІСТ
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ.................................................................... 3
ВСТУП ..................................................................................................................... 5
РОЗДІЛ 1. ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ ....................................................................... 10
1.1. Сучасні уявлення про зоровий аналізатор та оптико-вегетативну
систему................................................................................................................ 10
1.2. Фізіологічна дія видимого світла .............................................................. 17
1.3. Особливості регуляції центральної гемодинаміки та її хвильових
проявів у людини ............................................................................................... 21
1.4. Вплив сенсорних подразників на функціональний стан серцевосудинної системи ............................................................................................... 29
РОЗДІЛ 2. МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ................................... 37
2.1. Загальні умови та організація проведення досліджень........................... 37
2.2. Визначення та стандартизація параметрів офтальмофотостимуляції... 39
2.3. Вимірювання та обчислення показників центральної гемодинаміки
та їх хвильової структури.................................................................................. 41
2.3.1. Методика реєстрації та аналізу кардіографічних та
пневмографічних сигналів ................................................................................ 41
2.3.2. Обчислення показників центральної гемодинаміки ......................... 43
2.3.3. Розрахунки показників хвильової структури гемодинамічних
показників........................................................................................................ 45
2.4. Статистичний аналіз даних........................................................................ 47
РОЗДІЛ 3. ЗМІНИ У СЕРЦЕВО-СУДИННІЙ СИСТЕМІ ЗА РІЗНИХ УМОВ
ОФТОЛЬМОФОТОСТИМУЛЯЦІЇ..................................................................... 48
3.1. Зміни показників центральної гемодинаміки та варіабельності
серцевого ритму при короткотривалій зоровій депривації ........................... 48
3.2. Вплив монохромного світла різної інтенсивності на центральну
гемодинаміку та варіабельність серцевого ритму .......................................... 65
3.3. Вплив імпульсного світла на центральну гемодинаміку та
варіабельність серцевого ритму ....................................................................... 83
3.4. Вплив імпульсної офтальмофотостимуляції на серцево-судинну
систему при різних рівнях вихідного вегетативного тонусу......................... 95
3.5. Вплив різних патернів офтальмофотостимуляції на центральну
гемодинаміку та варіабельність серцевого ритму ........................................ 107
РОЗДІЛ 4. АНАЛІЗ ТА УЗАГАЛЬНЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДЖЕНЬ114
ВИСНОВКИ......................................................................................................... 128
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ........................................................... 130
3
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ
АНС – автономна нервова система
АТсер – середній артеріальний тиск
ВЕ – витрати енергії на переміщення 1 літра крові
ВСР – варіабельність серцевого ритму
ЗПОС – загальний периферичний опір судин
КНП – кровонаповнення органів грудної клітки
ОШВ – об’ємна швидкість викиду
ПТ – показник тонусу судин
РПГ – реоплетизмографія
СІ – серцевий індекс
СР – серцевий ритм
ССС – серцево-судинна система
УІ – ударний індекс
т-R-R – тривалість кардіоінтервалу
УОК – ударний об’єм крові
ХОК – хвилинний об’єм крові
ЧСС – частота серцевих скорочень
HF – потужність коливань кардіоінтервалу в діапазоні 0,15-0,4 Гц
HFmax – амплітуда максимуму крос-спектральної потужності у діапазоні
0,15-0,4 Гц
HFmin – амплітуда мінімуму крос-спектральної потужності у діапазоні
0,15-0,4 Гц
HFnorm – нормалізована потужність коливань кардіоінтервалу в діапазоні
0,15-0,4 Гц
HFnorm
sv
– нормалізована потужність коливань ударного об’єму крові у
діапазоні 0,15-0,4 Гц
HFsv
– потужність коливань ударного об’єму крові у діапазоні 0,15-0,4 Гц
4
LF – потужність коливань інтервалу R-R у діапазоні 0,04-0,15 Гц
LFmax – амплітуда максимуму крос-спектральної потужності у діапазоні
0,04-0,15 Гц
LFmin – амплітуда мінімуму крос-спектральної потужності у діапазоні
0,04-0,15 Гц
LFsv
– потужність коливань ударного об’єму крові у діапазоні 0,04-0,15 Гц
TP – потужність коливань кардіоінтервалу в діапазоні 0-0,4 Гц
TPsv
– потужність коливань ударного об’єму крові у діапазоні 0-0,4 Гц
VLF – потужність коливань кардіоінтервалу в діапазоні 0-0,04 Гц
VLFmax – амплітуда максимуму крос-спектральної потужності у діапазоні
0-0,04 Гц
VLFmin – амплітуда мінімуму крос-спектральної потужності у діапазоні
0-0,04 Гц
VLFsv
– потужність коливань ударного об’єму крові у діапазоні 0-0,04 Гц
5
ВСТУП
Відомо, що більше 80% сенсорної інформації надходить в організм
людини через зоровий аналізатор [129]. Однак імпульсація, яка поширюється
зоровими шляхами, активує не тільки проекційні центри зорової кори, а й
передається в гіпофіз та гіпоталамус, які відіграють інтегруючу роль у
діяльності автономної нервової, ендокринної та інших систем організму [54,
193, 246].
Офтальмофотостимуляція широко використовується в практиці
медичного та фізіологічного дослідження, а також у корекції розладів
функціонального стану людини [241, 43, 50]. Фізіологічна та терапевтична
ефективність офтальмофотостимуляції підтверджена численними
дослідженнями [217, 47, 55]. З’ясовано вплив світла різної довжини хвилі та
інтенсивності на центральну нервову систему, психофізіологічні функції
організму, електричну активність кори головного мозку [34, 27, 39, 184],
деякі аспекти використання імпульсного світла в діагностиці та лікуванні
патології зорового аналізатора [42, 60, 140]. Останнім часом вивчається
вплив світла на нейрогуморальну регуляцію серцево-судинної системи (ССС)
[122, 196], проводяться дослідження по вивченню функціонального
домінування півкуль головного мозку на регуляцію ритму серця при
фотостимуляції [149, 33].
Згідно загальноприйнятих фізіологічних уявлень динаміку
функціонального стану організму та ступінь напруженості регуляторних
процесів слід оцінювати за параметрами серцево-судинної, центральної та
автономної нервової систем як чутливих індикаторів адаптації [228, 195,
214]. Аналіз хвильової структури гемодинамічних показників також може
бути застосовано для оцінки як стану автономної нервової системи, так і
функціонального стану організму в цілому [224, 254, 236, 238, 244, 393].
6
Зростання кількості кардіо-васкулярної патології, особливо в
молодому віці, потребує пошуку нових методів корекції функціонального
стану організму людини та вибору параметрів впливів різних видів сенсорної
стимуляції, дія яких ґрунтується на мобілізації різних адаптаційних і
компенсаторних резервів, наявних в серцево-судинній системі та в інших
системах організму [182]. Тому актуальним напрямом може стати
оптимізація функціонування ССС шляхом немедикаментозної світлової
модуляції ритмологічних функцій організму [198, 23, 124, 116].
Втім, на сьогодні в науковій літературі недостатньо висвітленими
залишаються питання про вплив світла різної довжини хвилі, інтенсивності
та частоти подачі сигналу, в тому числі спеціально організованих патернів,
на регуляторні механізми діяльності серця. Вищевикладені положення
визначали актуальність дослідження, спрямованого на поглиблене
комплексне вивчення впливу офтальмофотостимуляції на центральну
гемодинаміку та варіабельність серцевого ритму (ВСР), та слугували
передумовами для проведення даного дисертаційного дослідження.
Зв’язок роботи з науковими програмами. Дисертаційна робота
виконувалась згідно зведених планів науково-дослідної роботи Черкаського
національного університету імені Богдана Хмельницького, а також у межах
держбюджетної теми Міністерства освіти і науки України „Індивідуальні
особливості реакцій систем організму здорових людей на різноманітні
навантаження” (№ держреєстрації 0109U002549).
Мета і задачі дослідження. Метою роботи було з’ясувати реактивність
показників центральної гемодинаміки та варіабельності серцевого ритму
при різних режимах офтальмофотостимуляції.
Для досягнення поставленої мети вирішували такі задачі:
1. Дослідити вплив короткотривалої зорової депривації на центральну
гемодинаміку та особливості її хвильових проявів.
2. З’ясувати дію монохромного світла різної довжини хвилі та
інтенсивності освітлення на стан серцево-судинної системи.
7
3. Встановити зміни показників кардіодинаміки та їх хвильової структури
при імпульсній офтальмофотостимуляції з різною частотою подачі
сигналу в діапазоні частот 8-16 Гц.
4. Проаналізувати особливості реактивності кардіо-васкулярної системи
при імпульсній офтальмофотостимуляції за різних рівнів вихідного
вегетативного тонусу.
5. Розробити патерни імпульсної офтальмофотостимуляції та з’ясувати їх
вплив на показники центральної гемодинаміки та хвильову структуру
серцевого ритму.
Об’єкт дослідження – вплив сенсорних зорових подразнень на
функціональний стан організму.
Предмет дослідження – зміни показників центральної та периферичної
гемодинаміки та її хвильової структури під впливом різних режимів
бінокулярної офтальмофотостимуляції.
Методи дослідження. При виконанні дисертаційного дослідження ми
використовували наступні фізіологічні методи: імпедансну тетраполярну
центральну і периферичну реоплетизмографію, артеріальну тонометрію,
пневмографію, спектральний та крос-спектральний аналіз часових рядів
тривалості кардіоінтервалу й ударного об’єму крові та методи математичної
статистики.
Наукова новизна одержаних результатів. Вперше проведено
дослідження особливостей реактивності показників центральної
гемодинаміки та їх хвильової структури при короткотривалій зоровій
депривації. Показано, що при цьому спостерігається одночасна активація
обох ланок вегетативної регуляції серцево-судинної системи: поряд зі
зменшенням серцевого викиду відбувається зростання загального
периферичного опору судин.
Підтверджено більшу ефективність впливів на стан серцево-судинної
системи монохромним світлом довжини хвилі 500 нм інтенсивності
8
освітлення 400 люкс як при неперервній його подачі, так і імпульсних
стимулах із частотою 12 та 16 Гц.
Вперше показано, що вихідний рівень вегетативного тонусу обумовлює
напрямок та інтенсивність змін показників кардіо-васкулярної системи при
імпульсній офтальмофотостимуляції з частотою 12 Гц.
Вперше доведено наявність модуляції реактивності змін показників як
центральної геодинаміки, так і варіабельності серцевого ритму за допомогою
запропонованих нами режимів світлостимуляції білим шумом від 8 до 16 Гц
та хвильовими впливами від 8 до 16 Гц 6 разів за хвилину.
Практичне значення одержаних результатів. Показано, що при
проведенні фізіотерапевтичних процедур бажано не застосовувати
короткотривалу зорову депривацію перед сеансом офтальмофотостимуляції
для попередження можливості виникнення прогностично несприятливих
розладів функціонального стану серцево-судинної системи.
Запропоновані патерни офтальмофотостимуляції впроваджені в роботу
фізіотерапевтичного відділення Черкаської 1-ї міської поліклініки з метою
корекції розладів функціонального стану серцево-судинної системи людини,
пов’язаних із порушеннями нервової регуляції функцій кровообігу.
Результати можуть бути використані при підготовці фахівців із
медицини, біології, фізичної реабілітації шляхом впровадження матеріалів
досліджень у лекційні курси ВНЗ України.
Особистий внесок здобувача. Формування мети та завдань
експериментальних досліджень, інтерпретація отриманих результатів та
обґрунтування наукових висновків обговорені з науковим керівником
професором С.О. Коваленко. Аналіз наукової літератури за проблемою
дисертації, як і проведення обстежень, опис та узагальнення результатів та
статистична обробка фактичного матеріалу здійснені здобувачем самостійно.
Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації доповідалися і
обговорювалися на XVIII з’їзді Українського фізіологічного товариства
(Одеса, 2010); на наукових конференціях: Всеукраїнська наукова
9
конференція „Сучасні питання фізіології та медицини” (Дніпропетровськ,
2007); IV наукова конференція „Психофізіологічні та вісцеральні функції в
нормі і патології” (Київ, 2008); ІV науково-практична конференція
„Індивідуальні психофізіологічні особливості людини і професійна
діяльність” (Київ - Черкаси, 2009); V Всеукраїнська наукова конференція
„Індивідуальні психофізіологічні особливості людини і професійна
діяльність” (Черкаси, 2014); Міжнародна наукова конференція «Механізми
функціонування фізіологічних систем». (Львів, 2014); на VI та VIІІ
Міжнародному симпозіумі „Актуальные проблемы биофизической
медицины” (Київ, 2009, 2014); на Всеукраїнському науковому симпозіумі
„Особливості формування та становлення психофізіологічних функцій
людини в онтогенезі” (Черкаси, 2012).
Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 20 наукових робіт:
7 – у вигляді статей, серед яких 6 статей у фахових виданнях (1 представлена
у базі даних Scopus), 1 патент України на винахід, 12 – у вигляді тез.
Структура й обсяг дисертації. Дисертація містить вступ, огляд
літератури, опис матеріалів і методів досліджень, результати досліджень та
їхнє обговорення, узагальнення, висновки та список використаних джерел з
393 найменувань (247 кирилицею та 146 латиницею). Робота викладена на
174 сторінках (основна частина на 130 сторінках), ілюстрована 27 рисунками
й 12 таблицями

Список літератури

ВИСНОВКИ
У представленій роботі відповідно до мети та завдань дослідження за
допомогою об’єктивних методів визначення функціонального стану серцевосудинної системи проведено аналіз змін показників центральної
гемодинаміки та їх хвильової структури за різних режимів
офтальмофотостимуляції, особливостей у осіб із різним вихідним рівнем
вегетативного тонусу. З отриманих результатів зроблено наступні висновки:
1. При короткотривалій зоровій депривації та відразу після поновлення
нормального рівня освітленості зменшується серцевий викид та зростає
рівень кровонаповнення легенів, що зумовлюється зростанням
загального периферичного опору судин. Ці зрушення у
функціональному стані серцево-судинної системи супроводжуються
компенсаторним підвищенням спонтанної барорефлекторної
чутливості.
2. Офтальмостимуляція монохромним світлом призводить до залежного
від інтенсивності стимулу та найбільш вираженого при довжині хвилі
500 нм зменшення серцевого викиду і середнього артеріального тиску
та збільшення кровонаповнення органів грудної клітки і зростання
загального периферичного опору судин. Компенсаторно, у
найбільшому ступені при інтенсивності освітленості 400 лк,
відбуваються значущі зрушення хвильової структури гемодинамічних
показників та їх синхронізації.
3. При офтальмофотостимуляції з частотою 12 і 16 Гц відбувається
збільшення потужності хвиль серцевого ритму дуже низької та низької
частоти, що свідчить про активацію симпатичної модуляції серцевого
ритму та посилення активності центральних і гуморальнометаболічних впливів та напруження регуляторних механізмів серцевосудинної системи.
129
4. Встановлено, що вихідний рівень вегетативного балансу впливає на
особливості регулювання діяльності серця при імпульсній
офтальмофотостимуляції. Зміни показників діяльності серцевосудинної системи у ваготоніків є прогностично позитивними у
порівнянні з еу- та симпатотоніками.
5. Більш суттєві зміни показників центральної гемодинаміки, котрі
вказували на одночасну активацію обох ланок вегетативної регуляції,
виявлено в режимі модульованих хвильових впливів світла у
порівнянні із шумом. Збільшення амплітуди хвиль серцевого ритму в
діапазоні 0,04-0,15 Гц при офтальмостимуляції хвильовими впливами
6 разів за хвилину зумовлене підвищенням спонтанної
барорефлекторної чутливості внаслідок резонансного механізму.
6. При проведенні фізіотерапевтичних процедур з метою попередження
виникнення несприятливих змін функціонального стану серцевосудинної системи рекомендовано не застосовувати короткотривалу
зорову депривацію перед сеансом офтальмофотостимуляції,
враховувати при імпульсній офтальмостимуляції вихідний рівень
вегетативного тонусу.
7. Організація сенсорних зорових впливів може суттєво змінювати
функціональний стан серцево-судинної системи людини переважно під
дією компенсаторних зрушень її хвильових проявів за рахунок
можливих психофізіологічного, корпускулярного та біорезонансного
механізмів