Зміни у фізіологічному стані людини під час роботи

Виконання роботи супроводжується розвитком функціональних змін в органах, які працюють (м'язах, нервових центрах, аналізаторах), і в так званих обслуговуючих системах — дихальній, серцево-судинній, центральній нервовій, системі крові тощо.

Дихальна система. Під час переходу із стану спокою до роботи у дихальній системі настають зміни, зумовлені потребою у підвищеній кількості кисню та видаленні з організму надлишку вуглекислоти. Основним підсумовуючим показником функціонального стану ДС є об'єм легеневої вентиляції (ОЛВ) — об'єм повітря, яке проходить легені за хвилину (хвилинний об'єм дихання). У спокої ОЛВ становить 4—8 л/хв. Під час роботи, при максимальних навантаженнях, він може підвищуватись до 100 л/хв.

Об'єм легеневої вентиляції може збільшуватись рівномірно за рахунок глибини та частоти дихання (найчастіше), переважно за рахунок частоти дихання (при відсутності тренування, при незручній позі робітника) або глибини дихання (найбільш сприятлива реакція на виконання роботи, яка спостерігається у тренованих осіб).

Ступінь збільшення ОЛВ при переході до роботи у більшості випадків пропорційний величині виконуваної роботи і підвищенню споживання 02 та виділення С02. Виняток становлять випадки, коли робітник виконує важку м'язову роботу і споживання 02 нижче потреби у ньому. В цих випадках ОЛВ може збільшуватись, а споживання кисню залишатись на одному рівні — на рівні так званої кисневої межі.

Якщо розвивається втома, може спостерігатись збільшення ОЛВ за рахунок стимуляції ДС кислими продуктами обміну, які накопичуються у м'язах, а також за рахунок включення в роботу додаткових груп м'язів, коли сила м'язів, які виконують ці операції, починає падати.

Тривале вимушене положення тіла (наприклад, навпочіпки), при виконанні деяких виробничих процесів утруднює зовнішнє дихання. За рахунок нераціональної робочої пози знижується життєва ємність легень (ЖЄЛ). Так, якщо ЖЄЛ у вільному вертикальному положенні тіла прийняти за 100 %, то при згинанні тулуба вперед вона буде становити 88,5 %, а при розгинанні — 75 %.

При важкій м'язовій роботі видих здійснюється активно, тобто за участю м'язів, скорочення яких також може зменшувати ЖЄЛ. Зменшення ЖЄЛ за цих умов компенсується перерозподілом об'ємів легень. Зокрема, об'єм альвеолярного повітря доповнюється за рахунок резервного та додаткового.

Серцево-судинна система. Підсумовуючим показником діяльності ССС є хвилинний об'єм крові (ХОК) — об'єм крові, яка викидається серцем в аорту за одну хвилину. У спокої ХОК становить 3—6 л/хв. При м'язовій роботі ХОК зростає прямо пропорційно важкості виконуваної роботи.

Максимальне значення ХОК становить 30—40 л/хв. Збільшення ХОК можливе за рахунок як ударного об'єму серця, так і частоти серцевих скорочень, частіше, особливо при великому та інтенсивному навантаженні, за рахунок першого і другого. У нетренованих людей ХОК збільшується за рахунок частоти серцевих скорочень, у тренованих — за рахунок ударного об'єму. Систолічний, або ударний, об'єм серця (УОС), який у спокої становить 60—80 мл, при роботі може збільшуватись у 2—3 рази, досягаючи у тренованих людей 200 мл. Частота серцевих скорочень у спокої становить 60— 80 мл за 1 хв, при важкому фізичному навантаженні — 200—250 за 1 хв. ХОК під час важкої фізичної роботи збільшується за рахунок інтенсивнішого припливу крові до серця. При цьому крові може притікати більше, ніж виштовхується в аорту. Частина крові залишається у порожнині шлуночка, що веде до розширення його, а за тривалої роботи це може стати причиною розвитку робочої гіпертрофії лівого шлуночка.

Під час роботи серця за рахунок збільшення частоти серцевих скорочень, а також зменшення тривалості діастоли зменшується час серцевого циклу. Так, за частоти пульсу 75 за 1 хв серцевий цикл становить 0,1 + 0,3 + 0,4 = 0,8 с. Тривалість систоли передсердь та шлуночків зменшується на кілька сотих секунди, тоді як тривалість діастоли може зменшитись у 1,5—2 рази. Ось чому фізіологічно несприятливою є зміна ХОК тільки за рахунок серцевих скорочень.

Таким чином, за умов фізичної роботи між інтенсивністю роботи та частотою серцевих скорочень існує майже лінійна залежність. Позитивною ознакою пристосування ССС до трудової діяльності потрібно вважати усталену на тривалий час на певному рівні частоту серцевих скорочень. Різкі коливання її протягом робочої зміни мають бути нормалізовані.

ХОК, УОС, а також частота серцевих скорочень є показниками функціонального стану ССС під час роботи. Стан ССС слід вважати сприятливим, якщо ХОК під час роботи збільшується переважно за рахунок ударного об'єму серця, а частота пульсу протягом робочої зміни утримується на постійних величинах.

Під час роботи підвищується рівень артеріального тиску (АТ). Особливо збільшується систолічний (максимальний), менше — діастолічний (мінімальний), а, отже, зростає пульсовий артеріальний тиск. Максимальний тиск за більшого фізичного напруження може досягати 33,3 кПа, мінімальний — 10—13,3, пульсовий — 19,95— 21,28 кПа. Найбільш сприятливою реакцією ССС на м'язову роботу є помірне підвищення (на 1,33—2,66 кПа) максимального АТ та помірне зниження мінімального (на 1,33 кПа).

У спокої в судинах циркулює не вся кров, що є в організмі. Деяка частина (1—1,5 л) її міститься у кров'яних депо — печінці, селезінці, шкірі. Під час роботи під впливом нервових та гуморальних факторів додаткова кількість крові з депо надходить у кровоносне русло. Деяка частина капілярів під час роботи розширюється (у спокої — чергові капіляри), і кровопостачання органів, які працюють, збільшується. Кількість розкритих капілярів під час роботи може збільшуватись у ЗО разів.

Водний обмін. Під час роботи спостерігаються зміни водного обміну (співвідношення введеної та виведеної рідин). Значення води для організму дуже велике і порушення водного обміну викликає зміни його стану. Встановлено, що зневоднення організму на 10— 15 % призводить до втрати працездатності. Робітники важкої фізичної праці протягом робочого дня за рахунок профузного потовиділення можуть втрачати 6—10 л рідини.

Система крові. Під час роботи середньої важкості спостерігається збільшення еритроцитів та вмісту гемоглобіну в крові, яке пояснюється втратою води внаслідок потіння і виділення її через легені, а також надходженням у кровоносне русло згущеної крові з депо.

За важкої і тривалої роботи в деяких випадках одночасно із збільшенням кількості еритроцитів спостерігається зменшення (на 18—20 %) вмісту гемоглобіну за рахунок виходу в кров з кровотворних органів великої кількості бідних на гемоглобін молодих еритроцитів.

Під час фізичної праці підвищується вміст лейкоцитів — так званий робочий, або міогенний, лейкоцитоз. За важкої та інтенсивної роботи він може сягати високих цифр (до 40 * 109 на 1 л).

Зміни гемопоезу при фізичній праці можуть проходити у три стадії: 1) лімфоцитарний лейкоцитоз — за легкої та короткочасної роботи; 2) нейтрофільний лейкоцитоз — за середньої і тривалої роботи; 3) інтоксикаційна, яка характеризується значним збільшенням кількості лейкоцитів (30 * 109 на 1 л та більше), за важкої та інтенсивної роботи.

Під час роботи в крові збільшується вміст молочної та вугільної кислот. За важкої роботи вміст молочної кислоти може досягати 2,2 ммоль/л (у спокої — близько 0,2 ммоль/л). У зв'язку з надходженням у кров кислот знижуються лужні резерви крові: за важкої роботи — до 60 %, за середньої — на 10—12 %.

Газо- та енергетичний обмін. При фізичній праці у більшості випадків установлена прямо пропорційна залежність між величиною фізичного навантаження та споживанням кисню.

Споживання кисню за роботи великої потужності може досягати такого рівня, який перевищує його у стані спокою в 10—15 разів і більше. Так, у тренованих людей споживання кисню може збільшуватись з 200—300 мл у спокої, до 3—4 л/хв за важкої роботи.

Кількість кисню, яка потрібна організму для окислення створених під час роботи недоокислених продуктів обміну речовин, позначається як кисневий запит (рис. 3.1,І, АВ1). Якщо кількість кисню, яку фактично споживає організм під час роботи, дорівнює кисневому запиту, це означає, що концентрація недоокислених продуктів в організмі не зростає, і встановлюється постійний рівень споживання кисню — стан рівноваги. Він підтримується приблизно на одному рівні протягом усього періоду виконання роботи. Стан рівноваги між створенням недоокислених продуктів та їх окисленням називається стійким станом.

Недостатня активізація дихання та кровообігу на початку роботи призводить до того, що споживання кисню відстає від кисневого запиту. Це позначається як кисневий борг (див. рис. 3.1,І, АВВ1), величина якого залежить від важкості та інтенсивності виконуваної роботи. При підсиленні діяльності ДС та ССС споживання 02 досягає необхідного для виконання роботи рівня, і встановлюється стійкий стан (див. рис. 3.1,І, ВС). Після закінчення роботи споживання кисню та кисневий борг, який виник у період втягування в роботу, поступово знижуються (див. рис. 3.1,І, СDD1).

Під час важкої роботи кисневий запит може перевищити функціональні можливості ДС та ССС організму (киснева межа — рис. 3.1,ІІ, СС1), внаслідок чого виникає киснева заборгованість (див. рис. 3.1, II, В1В ), яка зростає протягом усього періоду роботи.

Споживання кисню при цьому встановлюється на постійному