Синхронизация механической и биоэлектрической функций миокарда при интенсификации состязательных нагрузок у айкидоистов

Синхронизация механической и биоэлектрической функций миокарда при интенсификации состязательных нагрузок у айкидоистов различных возрастных квалификационных групп

Кандидат биологических наук Е.В. Елисеев

Введение. 

Известно, что чем быстрее и точнее происходит синхронизация механической и биоэлектрической функций миокарда желудочков человека в условиях спортивной и экстремальной деятельности, тем увереннее можно судить об оптимальном соотношении метаболических и сократительных процессов в его усиленно работающем сердце [1, 3, 4, 7]. Если данный процесс устойчиво проявляется в определенном интервале времени, необходимом для достижения высокой спортивной результативности, то в развитие идеи теории надежности функциональных систем в спорте [3] данный признак можно отнести не только к высокой тренированности спортсмена [1, 3], но и к функциональному показателю помехоустойчивости его сердечно-сосудистой системы в условиях увеличения физических нагрузок.

С учетом бурных процессов развития и становления турнирной деятельности в айкидо, а также с углублением изучения динамики вегетативных сдвигов айкидоистов различной квалификации в условиях экстремальности реализации оборонительных техник и становления теории надежности функциональных систем в единоборствах исследование процессов синхронизации механической и биоэлектрической функций миокарда желудочков сердца спортсменов различных возрастных квалификационных групп в айкидо представляется нам вполне своевременным и актуальным.

Цель, материалы и методы исследования. 

Цель настоящих исследований - изучение особенностей проявления биоэлектрических и механических процессов в деятельности миокарда желудочков сердца спортсменов айкидо в условиях прогрессивно возрастающей состязательной нагрузки, а также определение возможных возрастных особеннос тей в хронометричности биоэлектрокардиологических процессов при ускорении систолирования. Для достижения поставленных целей было сформировано три группы обследования, по 20 человек в каждой. В 1-ю группу вошли спортсмены подростковой возрастной квалификационной группы (ВКГ) в возрасте от 11до 15 лет включительно, во 2-ю - cпортсмены юношеской ВКГ в возрасте от 16 до 17 лет включительно, в третью - молодежной ВКГ в возрасте от 18 до 20 лет включительно. Все участники обследования занимались данным видом единоборств около 12 месяцев и были определены в ВКГ согласно требованиям Единой спортивной классификации в айкидо Тенсинкай [2].

В процессе исследований применялся метод фоноэлектрокардиогра фии по стандартной методике [6]. Запись показателей велась в положении сидя в первые 3-5 с после выполнения тестового задания. Микрофон фиксировался в четвертом межреберье слева от грудины обследуемого, фонокардиограмма записывалась на первой среднечастотной характеристике, а электрокардиограмма - во втором стандартном отведении или в грудном отведении CR4.

Тестовое задание представляло собой контрольную встречу двух участников. Первый участник выполнял роль нападающего, второй - защищающегося. Измерения проводились у двух участников одновременно. Встреча была разбита на четыре этапа. Каждый этап строился на увеличении времени встречи: 30, 60, 120, 180 с. Исследуемые реакции сердца регистрировались в состоянии покоя (за 1 ч до встречи), а также в условиях прогрессивно возрастающей состязательной нагрузки (см. таблицу).

На основании полученных результатов анализировались следующие данные: частота сердечных сокращений (ЧСС) ; продолжительность сердечного цикла (RR); электрическая систола (QRST); механическая систола (I-II тон); механо-биоэлектрический коэффициент 

( I - II тон );

QT

гемодинамическая систола (Q-II тон); систолический коэффициент 

( Q - II тон );

QT

интервал Хегглина (Т-II тон); систолический показатель

( QT ).

R-R

Результаты и их обсуждение. Проведенные исследования показали, что у представителей 1-й группы на 30-й и на 60-й с нагрузки возникает выраженное уменьшение механической систолы желудочков и в то же время имеет место относительное удлинение электрической систолы. Последнее обуславливается выраженным учащением сердцебиений. Здесь происходит укорочение сердечного цикла в момент, когда продолжительность электрической систолы либо не меняется, либо уменьшается незначительно. С этим процессом мы связываем относительное увеличение отклонения электрической систолы к сердечному циклу. Данный механизм проявляется и в заметном росте

( QT ),

R-R

что характерно отличает динамику колебания процентов от фонового значения по отношению к менее интенсивному увеличению этого же показателя в других ВКГ.

Описанный выше процесс также оказывает влияние на уменьшение механо-электрического коэффициента (МЭК) в 1-й группе.

Дальнейшее увеличение нагрузки (120 и 180 с) вызвало еще большее уменьшение продолжительности механической систолы. Если в среднестатистическом значении по 1-й группе (М±m) оно составило уменьшение на 0,07 с, то некоторые индивидуальные значения на нагрузку 180 с составляли изменения в этом же направлении до 0,10-0,12 с. В тот же момент длительность электрической систолы заметно укорачивалась, достигая наименьшего относительного значения только при наибольшей и самой продолжительной нагрузке (180 с), где среднестатистическая (М±m) величина по 1-й группе изменилась в сторону уменьшения на 0,03 с. Прогрессивное увеличение нагрузки отражалось в реакции сердца спортсменов 1-й ВКГ ярким увеличением ЧСС (от 94 уд/мин в покое до 144 уд/ мин при нагрузке 180 с) и в дальнейшем уменьшении МЭК (от 0,93 ед. в покое до 0,79 ед. при нагрузке 180 с). Последнее изменение ярко отражает гетерохронность (асинхронность) механических и электрических процессов в миокарде желудочков обследуемых. У некоторых подростков (n=7) в условиях настоящего исследования нами также отмечалась разнонаправленная динамика временных параметров реализации механической и электрической систол. Тем не менее в среднем по группе (см. таблицу) изменение данных величин происходит в одном направлении. Следовательно, подобные процессы целесообразнее отнести к возрастным особенностям подросткового сердца [5], нежели к патологическим проявлениям в его реакции на заданные в тесте нагрузки. Подтверждением такого подхода служат показатели, заметно характери зующие начальные проявления ускорения биоэлектрических процессов миокарда в реакции сердца подростков на нагрузку 120 с.

При прогрессивно увеличивающейся состязательной нагрузке у спортсменов 1-й группы появляются отрицательные величины интервала (Т-II тон). К подобной динамике приводит расхождение во времени реализации механической систолы (идет плавное ее укорочение) и электрической систолы (константа значений в покое, 30 с, 60 с и менее выраженное по отношению к I-II тону уменьшение в период 120 и 180 с). Подобная динамика указывает прежде всего на то, что механическая систола у участников данной ВКГ заканчивается раньше, чем электрическая. Данная гетерохронность, характеризующая возрастные особенности сердца подростка, отражает, по нашему мнению, определенную инертность перестройки биоэлектрических процессов в миокарде при выраженном ускорении систолирования желудочков.

У представителей юношеской и молодежной ВКГ (см. 2-ю и 3-ю группы) механическая и электрическая систолы укорачиваются во времени в соответствии со степенью укорочения полного сердечного цикла (R-R), адекватно прогрессирующего по мере увеличения нагрузки от 30 до 180 с. При этом МЭК меняется незначительно, снижаясь от 0,04 до 0,06 ед. Изменение гемодинамической (электромеханичес кой) систолы (Q-II тон) происходит в зависимости и полном соответствии с динамикой продолжительности сердечного цикла. Здесь по мере прогрессивного нарастания нагрузки на спортсменов происходит учащение ЧСС, правда в менее выраженных пределах, чем у спортсменов 1-й группы, где меньшее значение в величине проявления имеют участники 3-й группы. Отсюда и соответственное (менее значимое в величинах у спортсменов 3-й группы) незначительное уменьшение коэффициента

( I - II тон ),

QT

а также незначительное колебание (± 0,002 с) интервала (T-II тон). Это не дает проявляться гетерохронности механической и электрической деятельности сердца спортсменов юношеской и молодежной ВКГ в условиях прогрессивно возрастающей нагрузки, несмотря на наличие во 2-й и 3-й группе различных по знаку величин.

Следовательно, как у представителей юношеской ВКГ, так и у спортсменов молодежной ВКГ при прогрессивно возрастающей нагрузке состязательного характера возникает достаточно полная синхронизация кардиодинамики механических и электрических процессов миокарда. Подобная вегетативная синхронизация адекватно меняется по мере учащения сердцебиения, а также укорочения во времени полного сердечного цикла (R-R).

То, что подобная синхронизация наблюдается уже при малой и кратковременной нагрузке (30 с, 60 с), свидетельствует о реализации в этих случаях срочных механизмов нервно-трофической регуляции процессов в сердце спортсменов 2-й и 3-й ВКГ. Данные механизмы, обеспечивая ускорение процессов биоэлектрической активности миокарда обследуемых, в соответствии с возрастающей скоростью систолирования их сердца, в прогрессивно увеличивающихся условиях роста состязательного характера нагрузки, а также в изначально обусловленном (в соответствии с заданием теста) интервале времени выступления, могут рассматриваться, по нашему мнению, как механизмы помехоустойчивости работы сердца спортсмена в экстремальных условиях спортивной деятельности.

Однако ввиду того что выявленный процесс синхронизации механической и электрической функций миокарда происходит постепенно, а также укорочение QRST при учащении сердцебиений в ответ на прогрессивно возрастающую нагрузку также наступает постепенно (и то в большинстве случаев лишь к концу 180 с), чего нельзя сказать о часто непредсказуемом росте самой состязательности в турнирной встрече, говорить об абсолютно полной вегетативной синхронизации кардиодинамики механических и электрических процессов миокрада с процессами роста и изменения полисостязательных нагрузок вообще в спортивной деятельности было бы неверно. Именно поэтому мы говорим о частичной либо достаточно полной (относительной) синхронизации, а следовательно (по аналогии), об относительной помехоустойчивости сердца.

На основании результатов проведенных исследований предлагаются следующие выводы:

1. Синхронность, срочность и продолжительность (как минимум в пределах интервала времени турнирной, соревновательной, встречи) вегетативной синхронизации кардиодинамики механических и электрических процессов миокарда в соответствии с динамикой спортивной деятельности (например, прогрессивно возрастающей состязательной нагрузкой) cвидетельствует:

- об оптимальном соотношении метаболических и сократительных процессов в усиленно работающем сердце;

- о высокой функциональной (биоэлектроме ханической) тренированности (готовности) сердца спортсмена;

- о четких (срочных) механизмах нервно-тро фической регуляции сердца;

- о достаточно полной (относительной) помехоустойчивости сердца спортсмена;

Реакция показателей работы сердца аикидоистов различных возрастных квалификационных групп (М ± т) на прогрессивно возрастающую состязательную нагрузку (п=20)

Этапы и группы обследования, возраст участников (включительно лет)

В состоянии покоя

В условиях прогрессивно возрастающей нагрузки



за 60 с

после 30 с

после 60 с

после 120 с

после 180с



1-я

2-я

3-я

1-я

2-я

3-я

1-я

2-я

3-я

1-я

2-я

3-я

1-я

2-я

3-я

Показатели 

































11-15

16-17

18-20

11-15

16-17

18-20

11-15

16-17

18-20

11-15

16-17

18-20

11-15

16-17

18-20

1.ЧСС, уд. /мин

94

64

54

120

96

70

120

100

85

125

102

90

144

114

110

2. R-R, с

0,64

0,94

1,12

0,50

0,62

0,84

0,50

0,60

0,70

0,48

0,58

0,66

0,42

0,52

0,55

3. QRST с

0,32

0,36

0,42

0,32

0,34

0,39

0,32

0,32

0,36

0,30

0,30

0,34

0,29

0,28

0,30

4. I-II тон, с

0,30

0,32

0,33

0,28

0,30

0,31

0,28

0,28

0,28

0,26

0,26

0,27

0,23

0,24

0,24

5. I - II тон , ед.

QT 

0,93

0,89

0,80

0,87

0,88

0,80

0,87

0,87

0,80

0,86

0,86

0,80

0,79

0,86

0,80

6. Q-II тон, с

0,34

0,38

0,41

0,32

0,34

0,37

0,30

0,33

0,35

0,26

0,31

0,34

0,25

0,28

0,28

7. Q - II тон , ед.

QT 

1,06

1,05

0,97

1,00

1,00

0,95

0,93

1,03

0,97

0,86

1,03

1,00

0,86

1,00

0,93

8. Т-II тон, с

0,02

0,02

-0,01

±0

±0

-0,02

-0,02

0,01

-0,01

-0,04

0,01

±0

-0,04

±0

-0,02

9. QT ,% 

R-R

50

38

38

64

54

46

64

54

51

63

52

51

69

54

54

2. Фоноэлектрокардиографические исследования по предложенной методике являются вполне референтным способом определения и анализа не только обычных (общепринятых) показателей (данных) фоно- и электрокардиограммы, но и взаимоотношения электрических и механических процессов миокарда желудочков сердца спортсменов в условиях прогрессивно возрастающей состязательной нагрузки.

3. Реализация срочных механизмов нервно-трофической регуляции процессов реполяризации миокарда спортсмена при ускорении его систолирования даже при малой и относительно кратковременной (30 с) нагрузке полисостязательно о характера, при четкой тенденции (способности) к синхронизации механической и биоэлектрической функции на протяжении изначально обусловленного (заданного правилами турнира) интервала времени выступления может рассматриваться как механизм обеспечения помехоустойчивости работы его сердца в этих условиях.

Практические рекомендации: 

1. При анализе взаимоотношения электрических и механических процессов миокарда спортсменов особое внимание следует уделять соотношению во времени сократительной деятельности желудочков сердца и процессам реполяризации миокарда как при кратковременной (от 30 с), так и продолжительной (от 60 с и более) прогрессивно возрастающей нагрузке.

2. В аспекте возрастной физиологии феномен гетерохронности механических и электрических проявлений деятельности желудочков сердца у подростков при активных (прогрессивно возрастающих) полисостязательных нагрузках, а также у некоторых взрослых в условиях нормального функционирования сердца говорит о недостаточной скорости реализации нервно-трофической регуляции процессов реполяризации миокарда при ускорении его систолирования. Данный факт у подростков следует расценивать (в норме случаев) как особенность функционирования их сердца, а у взрослых - как возможное отклонение во времени кардиовегетативной регуляции.

3. В аспекте спортивной медицины наблюдающееся проявление скорости синхронизации механических и электрических проявлений деятельности миокарда, а также расширение границ оптимальной (конкретной для каждого вида спорта в отдельности) временной продолжительности данного процесса в условиях состязательности необходимо расценивать как признак высокой функциональной тренированности, биоэлектромеханической готовности и относительной помехоустойчивости сердца спортсмена к действию экстремальной ситуации.

Список литературы

1. Дембо А.Г., Земцовский Э.В. Новое в исследовании системы кровообращения спортсменов //Теор. и практ. физ. культ. 1986, № 11, с. 42-24.

2. Елисеев Е.В. Единая спортивная классификация в айкидо Тенсинкай. - Челябинск: Экодом, 1999. - 52 с.

3. Меерсон Ф.З. Адаптация сердца к нагрузке и сердечная недостаточность. - М.: Наука, 1975. - 258 с.

4. Меерсон Ф.З. Основные закономерности индивидуальной адаптации //Физиология адаптационных процессов. - М.: Наука, 1986. - 635 с.

5. Меркулова Р.А., Хрущев С.В., Хельбин В.Н. Возрастная кардиогемодинамика у спортсменов. - М.: Медицина, 1989. - 112 с.

6. Хоружаев А.Г. Методы оценки физической работоспособности и функционального состояния сердечно-сосудистой системы в медицине и физиологии. Челябинск, 1993. - 96 с.

7. Юматов А.Е. Сердечно-сосудистые реакции при эмоциональных напряжениях //Физиология человека, 1980, т. 6, № 5, с. 893.