Особенности насосной функции сердца у спортсменов-каратистов

ФИЗИОЛОГИЯ

Р.Р.Шайхиев

ОСОБЕННОСТИ НАСОСНОЙ ФУНКЦИИ СЕРДЦА У СПОРТСМЕНОВ-КАРАТИСТОВ

Проводится анализ показателей насосной функции сердца лиц разного возраста и уровня спортивной подготовленности занимающихся каратэ. Приведены результаты исследований в условиях покоя и восстановительном периоде после выполнения функциональной пробы в виде Гарвардского степ-теста.

Введение

В процессе спортивной тренировки занимающиеся сталкиваются с широким спектром мышечных нагрузок, используемых для развития двигательных качеств. В связи с этим специалистам по физическому воспитанию необходимо знать, как организм занимающихся адаптируется к различным мышечным нагрузкам, каковы их функциональные возможности, каковы оптимальные границы развития на разных этапах онтогенеза. Изучение данного вопроса позволяет более обоснованно и объективно подойти к подбору упражнений по зонам мощности и их нормированию в зависимости от возраста и с учетом индивидуальных особенностей занимающихся.

Для оценки функционального состояния организма часто используют данные об особенностях насосной функции сердца. При этом особое внимание уделяется продолжительности восстановительных процессов в организме исследуемых. Чаще всего измерение показателей производится при изучении реакции насосной функции сердца на мышечную нагрузку. Изучению показателей насосной функции сердца в состоянии покоя, во время мышечной нагрузки и восстановительном периоде после выполнения мышечной нагрузки посвящено множество работ [1, 2, 3, 4]. Большинство авторов в своих исследованиях изучали влияние различных видов мышечной деятельности на функциональное показатели сердца в видах спорта, направленных на развитие выносливости [5, 6, 7].

В качестве показателей индивидуальной спортивной подготовленности, прежде всего, определяются функциональные возможности организма, которые играют важную роль в достижении спортивных результатов в избранном виде спорта. Для оценки функциональных возможностей во многих видах спорта наряду с показателями, характеризующими вегетативные функции, широко используются инструментально определяемые показатели времени простых и сложных двигательных реакций, сократительной способности миокарда. Изучению влияния на организм занимающихся различными видами спорта (бодибилдинг, дзюдо, национальная борьба-куреш), развивающими силу и скоростно-силовые качества посвящен ряд работ [8, 9, 10]. Каратэ относится к скоростно-силовым физическим упражнениям.

Целью данной работы явилось изучение особенностей насосной функции сердца лиц, занимающихся каратэ, в зависимости от уровня их спортивной подготовленности. В соответствии с целью исследования были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать показатели частоты сердечных сокращений, ударного объема и минутного объема кровообращения лиц, занимающихся каратэ, в зависимости от возраста и уровня спортивной подготовленности, в состоянии покоя.

2. Изучить особенности изменения частоты сердечных сокращений и ударного объема крови лиц, занимающихся каратэ, с различным уровнем спортивной подготовленности в восстановительном периоде после мышечной нагрузки.

3. Исследовать изменения минутного объема кровообращения и пульсового давления лиц, разного возраста и уровня спортивной подготовленности в восстановительном периоде, после выполнения функциональной пробы в виде Гарвардского степ-теста.

Впервые изучены особенности изменения насосной функции сердца лиц, занимающихся каратэ разного возраста и уровня спортивной подготовленности с применением функциональной пробы в виде Гарвардского степ-теста. Установлено, что систематические занятия каратэ способствуют снижению показателей частоты сердечных сокращений, увеличению ударного объема крови и минутного объема кровообращения. Выявлены особенности изменения этих показателей в зависимости от уровня спортивной подготовленности. Установлено, что особенности восстановления показателей частоты сердечных сокращений, ударного объема крови и минутного объема кровообращения после выполнения функциональной пробы зависят от уровня спортивной подготовленности.

Каратэ - это традиционное боевое искусство Японии, один из массовых и популярных видов спорта, специфика которого заключается в технике выполнения двигательных действий во время поединка. Техника каратэ разнообразна, построена на знаниях анатомии, биомеханики, физиологии и физического воспитания, предъявляет высокие требования к координации движений и функциональному состоянию организма занимающихся этим видом спорта.

Техническая подготовка в каратэ является наиболее важной стороной тренировочного процесса. Это многосторонний, многофакторный процесс, включающий в себя различные взаимовлияющие аспекты, которые соответствуют различным уровням организации движений. В первую очередь, для формирования двигательных навыков необходимо развивать функциональные возможности организма: увеличивать силу соответствующих мышечных групп, выносливость к динамическим и статическим усилиям. Известно, что спортсмен не сможет освоить технику движения, не овладев определенными физическими качествами. Занимающиеся этим видом спорта должны иметь четкое представление об образе двигательных действий, знать координационную модель, присущую той или иной технике.

Организация и методы исследования

Исследования проводили в научной лаборатории "Физиология физических упражнений" на базе факультета физической культуры Татарского государствен-

ного гуманитарно-педагогического университета. В экспериментах принимали участие спортсмены - каратисты разного возраста, стажа занятий, квалификаций, систематически занимающиеся этим видом спорта. Контрольную группу составили лица, не занимающиеся спортом, учащиеся общеобразовательной школы №4 г.Казани в возрасте от 10 до 16 лет и студенты математического факультета ТГГПУ возраста от 17 лет до 21 года, посещающие занятия физической культуры. Исследуемые были разделены на следующие возрастные группы: мальчики 10-11 лет, подростки 12-13 лет, подростки 14-15 лет, юноши 16-17 лет и мужчины 18-21 года. Количество исследуемых в каждой группе составило 10 человек. Общее количество исследуемых составило 100 человек. Количество тренировочных занятий - три раза в неделю по два часа. Осуществлялся постоянный медицинский контроль исследуемых во врачебно-физкультурном диспансере.

Показатели насосной функции сердца определялись в положении сидя в покое до выполнения мышечной нагрузки и в течение пяти минут восстановительного периода. В качестве мышечной нагрузки использовали функциональную пробу в виде Гарвардского степ-теста. Данная функциональная проба является строго дозированной стандартной нагрузкой и состоит из подъемов и спусков со ступеньки с частотой 30 подъемов в минуту, в течении пяти минут. Регистрацию тетраполярной грудной реоплетизмографии производили с помощью реографа РПГ-2 в комплексе с компьютерной техникой. Для измерения артериального давления использовали автоматический прибор с миникомпьютером-08-157 фирмы "№88Е1". Ударный объем крови рассчитывали по формуле Кубичека (1966) в модификации Р.А. Абзалова (1985). Определяли систолическое диастолическое, пульсовое давление, сердечный индекс, минутный объем кровообращения на 1кг массы тела. Показатель минутного объема кровообращения получили произведением ударного объема крови на частоту сердечных сокращений. Статическую обработку полученного материала производили при помощи специально созданной компьютерной программы общепринятым методом математической статистики. Для оценки достоверности различий использовали стандартные значения 1-критерия Стьюдента.

Изучение показателей частоты сердечных сокращений (ЧСС), ударного объема крови (УОК) и минутного объема кровообращения (МОК) спортсменов, занимающихся каратэ в условиях покоя, не дают полного представления о функциональных возможностях сердца. Поэтому многие авторы считают, что необходимо исследовать насосную функцию сердца во время выполнения мышечной нагрузки и восстановительном периоде [1]. В наших исследованиях анализируются показатели насосной функции сердца лиц, занимающихся каратэ разного возраста и уровня спортивной подготовленности до физической нагрузки в условиях покоя и в восстановительном периоде после выполнения функциональной пробы в виде Гарвардского степ-теста в течений 5-и минут.

Результаты исследований

Частота сердечных сокращений является одним из важных показателей насосной функции сердца. Особенностью ЧСС является то, что она подвер-

жена изменениям в зависимости от факторов как внутри организма, так и от внешних воздействий. Поэтому для характеристики насосной функции сердца, как правило, определяются и анализируются показатели частоты сердечных сокращений.

В наших исследованиях в условиях покоя наибольшие показатели ЧСС зарегистрированы у спортсменов-каратистов 10-11 и 12-13 лет на уровне 82 и 86 уд/мин, соответственно. Наименьшие показатели ЧСС установлены у каратистов 14-15 лет (72 уд/мин) и у юношей 18-21 года (73уд/мин). Статистически достоверная разница между показателями ЧСС контрольной и экспериментальной групп установлена, только в возрасте 18-21 года. На 30-й секунде восстановительного периода происходит увеличение показателей ЧСС во всех возрастных группах. По сравнению с уровнем покоя разница ЧСС во всех возрастных группах достигла статистически достоверных величин. Восстановление ЧСС у юношей 18-21 года происходит на 4-й минуте, а в других возрастных группах - на исходе 5-й минуты восстановительного периода (табл. 1).

Таблица 1

Показатели частоты сердечных сокращений лиц, занимающихся каратэ разного уровня спортивной подготовленности, в покое и в периоде восстановления по_____________________сле Гарвардского степ-теста (уд/мин)_____________________

Группы мальчики 10-11 лет подростки 12-13 лет подростки 14-15 лет юноши 16-17 лет юноши 18-21

Условия регистрации контроль. экспер-т. контроль. экспер-т. контроль. экспер-т. контроль. экспер-т. контроль. экспер-т.

Покой 87,7±4,5 82,9±3,7 86,1±4,9 86,2±4,3 81,1±3,6 72,1±3,1 86,9±5,1 81,5±3,7 90,4±4,2 73,4±4,1 *

30-я сек. восст-ия 183,1±5,1 # 177,6±4,4 # 164,7±3,8 # 156,2±4,2 # 163,5±4,9 # 162,7±5,7 # 168,2±3,7 # 168,5±2,4 # 168,1±2,6 # 165,1±4,1 #

1-я мин. восст-ия 136,7±4,5 # X 113,7±5,5 # X * 131,6±3,1 # X 113,7±5,1 # X 114,7±4,2 # X 107,9±2,4 # X 141,8±5,1 # X 127,9±4,1 # 154,5±3,2 # 124,2±5,9 # X *

2-я мин. восст-ия 124,5±5,5 # X 106,8±4,5 # X * 119,7±3,3 # X 102,3±4,9 # X 106,3±4,5 # X 102,9±3,9 # X 121,9±5,5 # X ° 113,6±5,1 # 120,9±4,7 # X 109,8±5,2 # X

3-я мин. восст-ия 112,6±5,2 # X ° 107,6±3,8 # X 105,1±4,8 х ° 98,8±2,2 # X 100,2±5,3 # X 97,3±4,8 # X 110,6±4,8 # X ° 107,6±4,6 # 113,2±2,4 # X 104,6±4,5 # X °

4-я мин. восст-ия 111,9±3,1 # X ° 105,5±3,4 # X 106,4±2,8 # X ° 100,7±2,6 # X 98,8±4,3 # X 92,8±3,8 # X 109,3±4,3 # X ° 93,3±3,4 # 95,1±4,1 X 76,3±3,7 х ° *

5-я мин. восст-ия 95,1±4,6 х ° 88,6±5,2 X 93,1±4,6 х ° 90,7±5,6 X 90,1±5,3 X 85,1±4,3 х ° 94,9±4,7 х ° 88,9±5,8 94,2±4,4 X 76,1±3,6 х °

Примечание:

* - достоверность различий между контрольной и экспериментальной групп одного возраста

# - достоверность различий между покоем и последующих минут регистрации

х - достоверность различий 30-й секунды и последующих минут регистрации

о - достоверность различий 1-й минуты и последующих минут регистрации

Одним из важных показателей насосной функции сердца является ударный объем крови. В условиях покоя более высокие показатели УОК установлены у спортсменов-каратистов 18-21 года на уровне 68 мл. Наименьшие показатели УОК в покое - у каратистов 10-11 лет (32 мл) и 12-13 лет (30 мл), соответственно. Статистически достоверная разница между показателями УОК контрольной и экспериментальной групп установлена только в возрасте 16-17 лет. После выполнения мышечной нагрузки на 30-й секунде восстановительного периода выявлено увеличение показателей УОК во всех возрастных группах. Разница УОК по сравнению с уровнем покоя во всех возрастных группах статистически достоверна. На 1-й минуте регистраций произошло восстановление показателей УОК у каратистов 18-21 года (72мл). В группах 10-11, 12-13, 14-15 и 16-17 лет восстановление происходит на 2-й, 3-й минутах восстановительного периода (рис.1).

Рис.1. Показатели ударного объёма крови, лиц занимающихся каратэ разного уровня спортивной подготовленности, в покое и в периоде восстановления

Условные обзначения: после Гарвардского степ-теста

контр.гр. 10-11лет. экспер.гр. 10-11лет. контр.гр. 12-13лет. экспер.гр. 12-13лет. контр.гр. 14-15лет.

экспер.гр. 14-15лет.  контр.гр. 16-17лет.  экспер.гр. 16-17лет.  контр.гр. 18-21год.  экспер.гр. 18-21год.

Минутный объем кровообращения является одним из важных показателей деятельности сердца и в значительной степени зависит от изменений показателей ударного объема кровообращения и частоты сердечных сокращений.

В условиях покоя, до мышечной нагрузки высокие показатели МОК установлены у каратистов 18-21 года на уровне 6,78 л/мин, а наименьшие -у каратистов 10-11 и 12-13 лет на уровне - 2 л/мин. Статистически достоверная разница между показателями МОК контрольной и экспериментальной групп выявлена в возрастных группах 14-15 лет и 18-21 года. После мышечной нагрузки на 30-й секунде восстановления установлено увеличение показателей МОК во всех исследуемых возрастных группах. Восстановление показателей

МОК у каратистов 18-21 года происходит на 3-й минуте, а в других возрастных группах - на 4-й и 5-й минутах восстановительного периода (рис.2).

14 -12 -10 -8 -

и

гт1 т

Ш

Время регистрации

***** 4!^

Ф* г* г* к* ъ+*

Рис.2. Показатели минутного объёма кровообращения, лиц занимающихся каратэ разного уровня спортивной подготовленности, в покое и в периоде восстановления после Га рвардс ко го степ-теста

Условные обозначения:

6

4

2

0

контр. гр. 10-11лет. экспер.гр. 10-11лет. контр.гр. 12-13лет. экспер.гр. 12-13.лет. контр.гр. 14-15 лет.

экспер.гр. 14-15лет. Иконтр.гр. 16-17лет. Иэкспер.гр. 16-17лет. Иконтр. гр. 18-21год. Иэкспер.гр. 18-21год.

Минутный объем кровообращения в пересчете на 1 кг массы тела показывает производительность сердца за определенный промежуток времени. В условиях покоя показатели МОК на 1 кг массы тела между контрольными и экспериментальными группами в возрасте 14-15 и 16-17 лет достоверно различаются. На 30-й секунде восстановительного периода показатели МОК на

1 кг массу тела во всех возрастных группах достоверно увеличились. Восстановление показателей МОК на 1 кг массы тела у спортсменов-каратистов 1821 года произошло на 3-й минуте, а в других возрастных группах на 4-5-й минутах восстановительного периода.

Сердечный индекс (СИ) свидетельствует о напряженности функционирования сердца, т.е. о том насколько сердечная мышца оптимально сопротивляется данной мышечной нагрузке. Показатели СИ спортсменов-каратистов всех возрастных групп в условиях покоя существенно не различаются. Статистически достоверная разница между показателями СИ контрольной и экспериментальной групп установлена только в возрасте 14-15 лет. Наименьшие значения СИ выявлены у каратистов 18-21 года - 0,57 мл/мин/см2, а наибольшие - у каратистов 10-11-летнего возраста - 2,44 мл/мин/см2, то есть с возрастом происходит уменьшение показателей сердечного индекса. Восстановление показателей СИ во всех возрастных группах в основном происходит на 5-й минуте восстановительного периода.

Пульсовое давление (ПД) - это разница между систолическим и диастолическим давлением. В условиях покоя нами выявлено увеличение ПД от возраста к возрасту. Наибольшие показатели пульсового давления у спорт-

сменов-каратистов 18-21 года (53 мм.рт.ст), а наименьшие - у мальчиков 10-

11 лет (33 мм.рт.ст). Достоверных межгрупповых различий в показателях ПД не выявлено. На 30-й секунде восстановления после мышечной нагрузки происходит достоверное увеличение показателей ПД во всех исследуемых группах (рис.3).

Рис.3. Показатели пульсового давления, лиц занимающихся каратэ разного уровня спортивной подготовленности, в покое и в периоде восстановления после Гарвардского степ-теста (мм.рт.ст).

Условные обозначения:

контр.гр. 10-11 лет экспер.гр. 10-11 лет контр.гр. 12-13лет экспер.гр. 12-13лет контр.гр. 14-15лет

экспер.гр. 14-15лет Иконтр.гр. 16-17лет Иэкспер.гр. 16-17лет Иконтр.гр. 18-21 год Иэкспер.гр. 18-21 год

Восстановление показателей ПД происходит у каратистов 10-11 лет на 3-й минуте регистраций, а в других возрастных группах - на 4-й минуте восстановительного периода.

В условиях покоя, до мышечной нагрузки межгрупповые различия показателей соотношения диастолического давления к частоте сердечных сокращений (ДД/ЧСС) выявлены только в возрасте 18-21 года. На 30-й секунде восстановления этот показатель во всех возрастных группах достоверно снизилась. При увеличении ЧСС как диастолический, так и систолический промежуток времени сокращается. Следовательно, показатели ДД/ЧСС снизились по сравнению с уровнем покоя. Восстановление показателей ДД/ЧСС во всех исследованных возрастных группах в основном происходит к 5-й минуте восстановительного периода.

Выводы

1. Частота сердечных сокращений каратистов в возрасте от 18 до 21 года в покое значительно ниже, чем в контрольной группе. В других возрастных группах разница в показателях частоты сердечных сокращений между данными контрольной и экспериментальной групп в покое не установлена.

2. Ударный объем крови у каратистов 14-15, 16-17, 18-21 года в условиях покоя значительно больше, чем у каратистов 10-11, 12-13 лет.

3. Показатели минутного объема кровообращения в пересчете на 1 кг массы тела у спортсменов-каратистов 14-15, 16-17 лет больше, чем в контрольной группе.

4. Восстановление частоты сердечных сокращений у спортсменов-каратистов после выполнения Гарвардского степ-теста происходит в основном на исходе 5-й минуты, у юношей 18-21 года - на 4-й минуте восстановительного периода.

5. Восстановление показателей ударного объема крови после выполнения Гарвардского степ-теста происходят у юношей 18-21 года уже на 1-й минуте восстановления, в других группах - на 2-3-й минутах восстановительно -го периода.

6. Пульсовое давление как косвенный показатель сократительной способности миокарда в покое от возраста к возрасту увеличивается, самые высокие показатели установлены у юношей 18-21 года. Восстановление показателей пульсового давления у всех исследованных групп происходит в основном на 4-й минуте восстановительного периода, а у мальчиков 10-11 лет - на 3-й минуте.

7. С возрастом происходит уменьшение показателей сердечного индекса. Существенных различий между контрольными и экспериментальными группами не выявлено. Восстановление показателей сердечного индекса после выполнения Гарвардского степ-теста происходит в основном на 5-й минуте восстановительного периода.

Таким образом, метод тетрополярной грудной реографии, примененный нами в исследованиях, позволил охарактеризовать насосную функцию сердца в условиях покоя и в восстановительном периоде. Сравнение показателей насосной функции сердца в покое и после выполнения физической нагрузки способствовало выявлению индивидуальных критериев адаптации к мышечным нагрузкам под влиянием систематических занятий физическими упражнениями. В целом можно отметить, что показатели насосной функции сердца зависят от возраста и уровня спортивной подготовленности занимающихся и их увеличение после выполнения мышечной нагрузки зависит от исходных данных.

Литература

[1] Абзалов Р.А. Движение и развивающее сердце. Учебное пособие. М., МГПИ им В.И. Ленина. 1985.

[2] Абзалов Р.А., Ситдиков Ф. Г. Развивающее сердце и двигательный режим. Казань, 1998.

[3] Ванюшин Ю.С. Деятельность сердца и состояние симпато-дреналовой системы у мальчиков занимающихся спортом: Дисс. ... канд. биол. наук. Казань, 1986.

[4] Сафин Р. С. Насосная функция сердца лиц, занимающихся бодибилдингом: Дисс. ... канд. биол. наук. Казань, 2002. С.42-55.

[5] Абзалов Р.Р. Показатели сердечного выброса у спортсменов и не спортсменов при выполнений мышечной нагрузки: Автореф. дисс. ... канд. биол. наук. Казань, 1998.

[6] Морозова С.В. Адаптация насосной функции сердца у спортсменов 13-15 лет к мышечным нагрузкам: Автореф. дисс. ... канд. биол. наук. Казань, 2001.

[7] Фахрисламова Л. Т. Особенности функциональных показателей сердца лыжников 15-17 лет в процессе годичного цикла спортивных тренировок: Автореф. дисс. ... канд. биол. наук. Казань, 1998.

[8] Мутаева И.Ш. Влияние занятий борьбой дзюдо на деятельность сердца мальчиков 10-12 лет: Дисс. ... канд. биол. наук. Казань, 2000.

[9] Хайруллина Г.Н. Насосная функция сердца спортсменов-дзюдоистов: Дисс. ... канд. биол. наук. Казань. 2003. С.34-38.

[10] Файзрахманов И.И. Показатели ЧСС, УОК, лиц занимающихся национальной борьбой "Куреш", в покое // Материалы всероссийской научной конференции "Физиология сердца", посвященной 70-летию профессора Р.А.Абзалова. Казань, 2005.