Сравнительная оценка физической работоспособности

Санкт-Петербургская медицинская академия
последипломного образования
КАФЕДРА РЕАБИЛИТАЦИИ И СПОРТИВНОЙ МЕДИЦИНЫ
ОТЧЕТ
о научно-исследовательской работе
Сравнительное влияние препарата субстанции ЭПОТЕК (в составе сухого
напитка X-Strean Fortis Pro) и энергетических напитков при умственном и
физическом труде легкой и средней степени
Санкт-Петербург
2005
2
Список исполнителей
1
Доцент кафедры реабилитации и спортивной
медицины СПбМАПО, старший научный
сотрудник СПбНИИФК, кандидат медицинских
наук
Голуб Я.В.
3
Введение
Механизация труда и внедрение информационных технологий увеличивают долю
труда легкой и средней интенсивности среди трудоспособного населения. В тоже время
гиподинамия, стрессы приводят к ухудшению процессов энергообеспечения и снижению
работоспособности. В связи с этим поиск препаратов, действующих именно на звено
энергообеспечения без истощения основных функционально нагруженных систем
организма, является актуальной задачей.
Кассификация тяжести труда по комплексу физических показателей: по частоте
сердечных сокращений, минутному объему дыхания, потреблению кислорода и
энерготратам (табл. 1).
Таблица 1. Оценка тяжести физической работы по физиологическим показателям
Критерии тяжести
Физиологический
Очень
показатель
легкая
средняя тяжелая
тяжелая
Частота
сердечных 75-100
101-120 121-150 Более 150
сокращений,
уд/мин.
Минутный объем дыхания, до
15 16-25
26-45
Более 45
л/мин.
Потребление
кислорода, 600-1000 1001-1600 1601-2000 Более
мл/мин.
2000
3
Энерготраты, Дж/с (х 10 ) 10,5-18,8 18,9-29,3 29,4-41,9 Более 42
Под напряженностью умственной работы понимают характеристику трудовой
деятельности, отражающую функциональную степень психической (умственной) нагрузки
при работе.
Напряженность труда - состояние человека, определяемое количественными и
качественными характеристиками структуры деятельности и интенсивностью
физиологических процессов, обеспечивающими выполнение деятельности.
Специфическая напряженность труда включает два вида - интенсивную и темповую
напряженность; неспецифическая - определяется процессом деятельности и
подразделяется на информационную, энергетически-силовую, мотивационную, например,
напряженность ответственности, опасности и напряженность труда, обусловленную
нерациональным режимом труда и отдыха, условиями обитаемости на рабочем месте.
В качестве критериев напряженности умственной работы используются величины
физиологических и психофизиологических показателей, к которым относятся частота
слияния световых мельканий, максимальный темп двигательных реакций, время простой и
сложной сенсомоторных реакций, концентрация и распределение внимания и объема
оперативной памяти.
По значениям наблюдаемых физиологических и психофизиологических показателей
различают четыре категории напряженности умственного труда:
- ненапряженная;
- малонапряженная;
- напряженная;
- очень напряженная (табл.2).
4
Таблица 2 Классификация напряженности умственной работы по физиологическим
и психофизиологическим критериям.
Критерии напряженности умственной работы по
категориям
Показатели
Мало
Очень
Ненапряженная
Напряженная
напряженная
напряженная
Увеличение
частоты 0 - 1
1,5 – 19
20 - 37
свыше 37
сердечных
сокращений,
уд./мин.
Уменьшение
критической 0 - 12
12 – 18
19 - 22
свыше 22
частоты световых мельканий,
%.
Уменьшение движений при 0 - 7
8 – 17
18 - 27
свыше 27
тепинг-тесте, %.
Увеличение времени простой 0 - 10
11 – 15
16 - 20
свыше 20
сенсомоторной реакции, %.
Увеличение времени сложной 0 - 15
16 - 20
21 - 25
свыше 25
сенсомоторной реакции, %.
Концентрация
и0-8
9 - 45
46 - 82
свыше 82
распределение
внимания
(увеличение, %).
Цель работы
Исследовать сравнительное влияние препарата субстанции ЭПОТЕК (в составе
сухого напитка X-Strean Fortis Pro) и энергетических напитков при умственном и
физическом труде легкой и средней степени.
Материал и методы обследования
1.
Тестирование с использованием компьютеризированного комплекса,
включающего портативные магнитный велоэргометр типа BC6410 и эргоспирометр
МАРАФОН ФВД.КУ для оценки кардиореспираторной системы по показателям
газоанализа выдыхаемого воздуха, легочной вентиляции, пульсометрии. Калибровка
прибора проводилась с использованием газовых смесей с содержанием О2 и СО2: 20 и 0%,
18 и 2%, 16 и 4%, 0 и 2%, 0 и 4% соответственно, а также путем продувания
фиксированных объемов воздуха.
2.
Тестирование
с
использованием
компьютерного
комплекса
МАРАФОН.ПАКПФ для оценки психофизиологического состояния для оценки скорости
проведения по рефлекторной дуге, подвижности нервных процессов, пропускной
способности зрительного анализатора, степени утомления, уровня работоспособности,
релаксационных процессов мышечного аппарата, соотношения процессов возбужденияторможения, уровня тревожности. Измерение проводилось с обращением к системному
таймеру, что обеспечивает точность измерений ±2 мс.
В качестве исследуемого контингента были привлечены (по согласию) работники
группы компаний фирмы «ЭКОТЕК» и сотрудники СПбМАПО. Обследование
проводилось на рабочих местах в одни и те же временные срезы в привычной рабочей
обстановке. В исследовании приняло участие 42 человека. Контроль осуществлялся по
приему плацебо с приданием вкусо-ароматических качеств, идентичных сравниваемым
субстратам.
5
Проводили сравнительное исследование приема сухого концентрата напитка «XStrean Fortis Pro» растворенных в 200 мл горячее воды в соответствии в задачами
исследования (в состав напитка входит по 50 мг субстанции «Эпотек» на один пакетик).
Для сравнения использовали «энергетические» напитки, широко представленные на
рынке: Nescafe energo, Red Bull, Battery, Adrenalin Rush, Burn в рекомендуемых
производителями дозах.
Сравнительная оценка физической работоспособности
Данные препарат предлагаются для улучшения энергообеспечения нагрузок в
аэробной зоне. Средние энерготраты при таком режиме работы у представителей
различных специальностей составляют:
1 – умственный труд – 2 ккал/мин (ПК 0,3 л/мин);
2 – физический труд умеренной тяжести – 5 ккал/мин (ПК 1 л/мин).
В связи с этим целесообразно давать нагрузки в диапазоне – 3,5 ккал/мин (ПК 0,6-0,7
л/мин). Для нетренированных людей последний режим работы соответствует
велоэргометрической нагрузке 50-150 Вт, что зависит от их индивидуальных
особенностей. Поэтому, нагрузки целесообразно подбирать индивидуально так, чтобы ПК
не превышало 0,7 л/мин, а ДК не превышал величину 0,85 (что соответствует
равнозначному вкладу жиров и углеводов в обеспечение энергетического обмена и
возможности выполнять работу заданной интенсивности длительное время в устойчивом
состоянии «steady state»).
Длительность физической нагрузки составляла не менее 10 минут после развития
устойчивого состояния.
Сравнительная оценка психофизиологического состояния
Специфических нагрузок не предъявляли. Работники вели привычную деятельность
с периодическим отвлечением на тестирование. Предварительно они были ознакомлены с
условиями тестирования, проведены контрольные тесты до получения стабильных
показателей.
Результаты исследования и их обсуждение
Влияние
на
физиологические
процессы
обеспечения
физической
работоспособности
Анализ динамики полученных результатов показал, что в контроле (нагрузка, отдых,
прием идентичных по вкусо-ароматическим свойствам напитков без действующего
начала, нагрузка) отмечены изменения исследуемых показателей по объему легочной
вентиляции ±63 мл, по ЧСС ±4 уд/мин, по СО2 ±0,14%, по О2 ±0,2%, по ДК ±0,02 у.е., по
потреблению кислорода ±43 мл/мин до и после нагрузки.
При выполнении испытуемыми одинаковых нагрузок до и после приема
исследуемых напитков энеготраты снижались в среднем на 12% при использовании XStrean Fortis Pro, практически не изменялись при использовании Nescafe и Adrenalin Rush
и увеличивались на 13-19% при приеме Battery и Red Bull по сравнению с исходными
значениями (Рис.1).
6
125
120
115
110
105
100
95
90
85
80
X-Strean
Fortis Pro
Nescafe
Adrenalin
Rush
Battery
Red Bull
Рис. 1. Динамика энерготрат (% от исходного значения) при проведении
велоэргометрии.
Дыхательный коэффициент снижался в среднем на 13% при приеме X-Srean Fortis
Pro, незначительно изменялся при употреблении Adrenalin Rush и Battery и возрастал при
использовании Nescafe и Red Bull на 2 и 5% соответственно. Снижение величины
дыхательного коэффициента свидетельствует о переходе в аэробный режим
энергообеспечения и увеличению удельного вклада жиров в процессы энергообеспечения.
106
104
102
100
98
96
94
92
X-Strean
Fortis Pro
Nescafe
Adrenalin
Rush
Battery
Red Bull
Рис. 2. Динамика дыхательного коэффициента (% от исходного значения) при
проведении велоэргометрии.
Частота сердечных сокращений снижалась в среднем на 8% при приеме X-Srean
Fortis Pro, незначительно изменялся при употреблении Nescafe и Battery и возрастала при
использовании Adrenalin Rush и Red Bull на 3 и 5% соответственно. Эти результаты
свидетельствуют о снижении пульсовой стоимости работы под влиянием X-Strean Fortis
Pro в отличие от других препаратов.
7
106
104
102
100
98
96
94
92
90
88
86
84
X-Strean
Fortis Pro
Nescafe
Adrenalin
Rush
Battery
Red Bull
Рис. 3. Динамика частоты сердечных сокращений (% от исходного значения) при
проведении велоэргометрии.
На рис. 4-7 приведена динамика показателей частоты сердечных сокращений,
дыхательного коэффициента, потребления кислорода, минутного объема дыхания, а также
в численном виде даны усредненные данные этих же показателей и энерготраты,
дыхательный объем, частота дыхания у конкретных пациентов на примере исследования
напитков X-Strean Fortis Pro (рис. 4, 5) и Red Bull (рис. 6, 7).
Рис. 4. Динамика физиологических показателей при велоэргометрии до приема XStrean Fortis Pro.
8
Рис. 5. Динамика физиологических показателей при велоэргометрии на фоне приема
X-Strean Fortis Pro.
Рис. 6. Динамика физиологических показателей при велоэргометрии до приема
напитка Red Bull.
9
Рис. 7. Динамика физиологических показателей при велоэргометрии на фоне приема
напитка Red Bull.
Обозначения на рис. 4-7:
- ДК – дыхательный коэффициент (желтый), усл.ед.
- ЧСС – частота сердечных сокращений (зеленый), уд/мин
- МОД – минутный объем дыхания (синий), л,мин
- ПК – потребление кислорода (красный), мл/мин
- Ккал – энерготраты, ккал/мин.
Полученные результаты свидетельствуют о снижении энерготрат при выполнении
физической работы легкой и средней степени тяжести под влиянием X-Strean Fortis Pro,
при этом также отмечается меньшая напряженность кардиореспираторной системы, что
проявляется меньшим приростом частоты сердечных сокращений и минутного объема
дыхания, более быстрым восстановительным периодом и развитием меньшей
кислородной задолженности.
Известные на рынке энергетические напитки, использовавшиеся для сравнения,
повышают энерготраты и физиологическую цену работы, что, в конечном итоге, может
приводить к истощению организма и, в дальнейшем, к снижению работоспособности.
Влияние на психофизиологическое состояние при обследовании работников
умственного труда
При проведении сравнительных исследований с энергетическими напитками
выявлено, что X-Srean Fortis Pro улучшает исследованные психофизиологические
показатели однонаправлено у всех испытуемых, однако в меньшей степени, чем
исследованные энергетические напитки. Так, укорочение времени простой сенсомоторной
реакции меньше на 25-40%; время укорочения сложной сенсомоторной реакции, в случаях
его укорочения, под влиянием энергетических напитков меньше в 3-5 раз; подвижность
10
нервных процессов, в случаях ее увеличения, под влиянием энергетических напитков
практически не различается. Увеличение пропускной способности зрительного
анализатора меньше на 40-50%, однако, при применении энергетических напитков она в
25-50% случаев увеличивается
В отличие от других напитков X-Strean Fortis Pro выравнивает баланс процессов
возбуждения-торможения
(оказывает
нормализующее
действие),
улучшает
релаксационные процессы нервно-мышечного аппарата (по данным теппинг-теста
увеличивается удельный вес времени расслабления мышц в структуре циклических
двигательных актов при той же частоте движений). При приеме X-Strean Fortis Pro
уменьшается степень утомления (по данным теста критическая частота световых
мельканий), уровень работоспособности увеличивается в меньшей степени, чем при
приеме энергетических напитков.
Nescafe energo значимого влияния на психофизиологические показатели не оказал.
Достоверных различий между остальными исследованными энергетическими
напитками (Red Bull, Adrenalin Rush, Burn) не выявлено В целом они в 60% случаев в
большей степени, чем X-Strean Fortis Pro улучшают простые несложнокоординированные
действия, однако у 40% этот эффект прямо противоположный, что связано с
индивидуальными особенностями центральной нервной системы.
Психофизиологические показатели, отвечающие за принятие сложных решений
(показатели сложной сенсомоторной реакции, подвижности нервных процессов) под
влиянием энергетических напитков в большинстве случаев (75%) ухудшаются. У части
испытуемых (34%) ухудшается пропускная способность зрительного анализатора.
Показатели релаксационных процессов нервно-мышечного аппарата (по данным
теппинг-теста) под влиянием энергетических напитков не изменяются или ухудшаются –
увеличивается удельный вес времени сокращения мышц в структуре циклических
двигательных актов при той же частоте движений.
Заключение
Исследования, проведенные в период март-август 2005 г. на 42 работниках «Группы
Компаний «ЭКОТЕК» и сотрудниках СПбМАПО при умственных и физических нагрузках
легкой и средней интенсивности показали, что, в отличие от других исследованных
энергетических напитков, при однократном приеме напитка X-Strean Fortis Pro снижаются
энерготраты в среднем на 15% (уменьшается расход энергии на 0,34 ккал/мин, снижается
дыхательный коэффициент на 0,03 усл.ед.), снижается физиологическая цена работы
(уменьшается минутный объем дыхания в среднем на 0,7 л/мин; потребление кислорода в
среднем на 76 мл/мин; частота сердечных сокращений в среднем на 6 уд/мин).
Другие сравниваемые энергетические напитки при тех же условиях у большинства
обследованных либо не изменяют, либо повышают энерготраты и физиологическую
стоимость работы, ухудшают психофизиологические показатели (подвижность нервных
процессов, скорость релаксационных процессов, точность принятия решений),
ответственные за сложно-координированную деятельность. При употреблении этих
напитков умственная работоспособность может повышаться лишь при совершении
отлаженного трудового процесса без необходимости принятия нестандартных решений,
например, работа на конвейере. В экстремальных же ситуациях и в ситуациях,
сопровождающихся необходимостью нестандартного мышления, возможны ошибочные
действия в связи с ложным ощущением прилива сил, неподтверждаемого объективными
данными.
При этом следует отметить, что, в отличие от других исследованных энергетических
напитков, в связи с осведомленностью обследуемого контингента о наличии в их составе
кофеина и возможности истощения физиологических систем и формирования
зависимости, X-Strean Fortis Pro субъективно воспринимался положительно.
11
Выводы
Напиток X-Strean Fortis Pro при физических нагрузках легкой и средней тяжести, а
также ненапряженной и мало напряженной умственной работе выгодно отличается от
представленных на рынке энергетических напитков (Nescafe energo, Adrenalin Rush, Burn,
Battery, Red Bull).
X-Strean Fortis Pro:
1 – повышает умственную и физическую работоспособность, уменьшая энерготраты
и физиологическую стоимость поддержания работоспособности.
2 – снижает степень утомления при физических и умственных нагрузках.
3 – способствует сокращению восстановительного периода после нагрузок.
4 – повышает точность принятия решений.
Зав. кафедрой реабилитации и спортивной медицины
Санкт-Петербургской медицинской академии
последипломного образования
доктор медицинских наук профессор
В.М. ДОРНИЧЕВ