Оценка функционального состояния кардиореспираторной системы спортсменов с различной спецификой мышечной деятельности в соревновательном периоде подготовки

ОЦEHКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ КАРДИОРЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ СПОРТСМЕНОВ С РАЗЛИЧНОЙ СПЕЦИФИКОЙ МЫШЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В СОРЕВНОВАТЕЛЬНОМ ПЕРИОДЕ ПОДГОТОВКИ

Н.В. ИВАНОВА, ВНИИФК

Аннотация

В статье представлены результаты исследования кардиореспираторной системы спортсменов циклических, сложнокоординационных, игровых видов спорта и единоборств по данным центральной гемодинамики, вариабельности сердечного ритма, спирографии, пнемотахографии и электрокардиографии в соревновательном периоде подготовки. Показано, что в зависимости от специфики мышечной деятельности формируется комплекс приспособительных реакций, обеспечивающих функциональную перестройку (адаптацию) систем организма применительно к требованиям вида спорта.

Ключевые слова: центральная гемодинамика, спирография, пнемотахография, вариабельность сердечного ритма, электрокардиография.

Abstract

Investigation of cardiovascular system of sportsmen of cyclic, composition, game kinds of sports and wrestling was to characterize according to the central hemodynamics, spirography and pneumotachometry, heart rate variability, electrocardiogram in the competitive season of preparation. It is shown, that depending on specificity of muscle performance the complex of the adaptive reactions providing functional adaptation of systems of an organism with reference to demands of a kind of sports is formed.

Key words: central hemodynamics, spyrography, pneumotachography, cardiac rhythm variability, electrocardiography.

Регулярная физическая нагрузка ведет к характерным изменениям в аппарате кровообращения, дыхания, вегетативной регуляции сердечного ритма, которые проявляются как во время мышечной работы, так и в период относительного покоя [1-5]. Адаптационные изменения, наступающие под влиянием спортивной деятельности, следует рассматривать как комплекс физиологических реакций организма, формируемых при длительном многократном воздействии определенных физических упражнений, расширяющих функциональные резервы [5-8]. Важнейшим звеном в совершенствовании процесса спортивной тренировки является диагностика функционального состояния систем организма, лежащая в основе направленного развития оптимальных долговременных приспособительных реакций.

Цель исследования - выявить особенности функционального состояния кардиореспираторной системы и вегетативной регуляции сердечного ритма спортсменов с различной спецификой мышечной деятельности в соревновательном периоде подготовки.

Организация и методы исследования

В исследовании приняли участие 305 спортсменов циклических видов спорта, 200 - сложнокоординационных, 150 - игровых видов спорта и 350 представителей единоборств (мужчины в возрасте от 16 до 40 лет; квалификация - КМС, МС, МСМК, ЗМС).

Исследование центральной гемодинамики проводилось с помощью компьютерной диагностической методики «Импекард» (Республика Беларусь) методом тетраполярной реографии. Определялись следующие

показатели: частота сердечных сокращений (ЧСС, уд./мин), систолическое, диастолическое, среднее артериальное давление (АДс, АДд, АДср, мм рт. ст.), ударный объем крови (УО, мл), минутный объем кровообращения (МОК, мл/мин), сердечный индекс (СИ, л/мин-м2).

Для оценки вариабельности сердечного ритма использовалась компьютеризированная методика «ПолиСпектр» (Россия). Изучались показатели временного и спектрального анализа. Высокочастотные колебания связаны с парасимпатической нервной системой (ИБ, %), низкочастотные волны (ЬБ, %) характеризуют состояние сосудистого центра продолговатого мозга, «очень» низкочастотные колебания (УЬБ, %) отражают уровень энергометаболического управления, осуществляемого через нейрогормональные симпатические пути.

Для изучения функции внешнего дыхания применен метод спирографии и пневмотахометрии с использованием многофункционального автоматизированного спирометра «МАС-1» (Республика Беларусь). Исследовались показатели дыхательного объема, частота дыхания, ЖЕЛ, минутный объем дыхания и др. Для оценки электрокардиограммы использовались временные параметры: внутрипредсердная (Р, мс); предсердно-желудочковая (Р-Ц, мс); внутрижелудочковая проводимость (ЦИ8, мс), электрическая систола желудочков (ЦТ, мс, ЦТс, мс); амплитудные параметры: Р, мВ; Ц, мВ; И, мВ; 8, мс; Т, мВ; положение электрической оси сердца -угол а в градусах. Электрокардиограмма регистрировалась с помощью компьютеризированной методики «Поли-Спектр» («Нейрософт», г. Иваново, Россия,) в течение 5 мин в положении лежа.

ШШ)

Результаты и обсуждение

Анализ данных центральной гемодинамики свидетельствует о наличии синусовой брадикардии у спортсменов циклических, игровых видов и единоборств, что свидетельствует об экономизации кровообращения

в состоянии покоя. Достоверно выше ЧСС выявлена у спортсменов сложнокоординационных видов спорта ^ < 0,05), поскольку влияние сложнокоординационных упражнений на кровообращение не столь значительно, как влияние нагрузок циклического характера (рис. 1).

Уд./мин 80

Мл

160

140

120

100

80

60

40

20

0

1

циклические  сложно-координационные  игровые  единоборства а б

Рис. 1. Показатели ЧСС (а) и УО (б) спортсменов с различной спецификой мышечной деятельности

Как видно из табл. 1, показатель УО крови достоверно выше у спортсменов циклических и игровых видов спорта ^ < 0,01), соответственно выше МОК ^ < 0,05). Важными аспектами при адаптации к тренировочным нагрузкам являются прирост сократительной способности миокарда, дилатация полостей сердца и, как следствие, увеличение УО крови, поскольку увеличение сердечного выброса значительно экономичнее, если оно обеспечивается не за счет хронотропного, а за счет инотропного эффекта. Систематическое использование физических нагрузок направляется на развитие выносливости, что сопровождается ростом функциональных резервов и производительности аппарата кровообращения.

Важнейшим показателем состояния системы кровообращения является среднее артериальное давление. У спортсменов игровых, сложнокоординацинных видов спорта и единоборств достоверно ниже систолическое, диастолическое и среднее АД по сравнению с циклическими видами спорта, что свидетельствует об экономизации в сосудистом звене кровообращения. Физиологическая гипотензия появляется в период спортивной формы, то есть наивысшего уровня тренированности, являясь следствием высокого уровня функционального состояния, и исчезает с выходом спортсмена из спортивной формы [2].

Таблица 1

Показатели центральной гемодинамики, вариабельности сердечного ритма и функции внешнего дыхания спортсменов

Показатели Циклические виды Сложно- координационные виды Игровые виды Единоборства

АДс, мм рт. ст. 122,12±11,13*2, 3, 4 114,5±11,63*1’ 3 116,77±8,92*1’ 2 115,42±9,56*1

АДд , мм рт. ст. 75,71±7,98*2 3, 4 71,1±8,9*1, 3 72,07±6,74*1, 4 73,74±7,98*1, 2, 3

АДср., мм рт. ст. 91,18±8,00*2 4 85,57±8,88*1 86,97±6,3* 4 87,64±7,27*1, 2, 3

ЧСС, уд./мин 58,68±9,53*2 61,9±9,63*1, 3, 4 58,49±7,76* 2 57,71±9,01* 2

УО, мл 105,08±32,64*2 4 93,06±28,04*1, 3 101,84±28,52* 2, 4 93,86±31,14* 1, 2

МОК, л/мин 6,14±1,99*2 3, 4 5,7±1,74*1’ 4 5,98±1,89* 1 5,43±1,98* 1, 3

Мо, мс 1050,34±165,96*2 978,67±175,79*1, 3, 4 1069,9±175,85*2 4 1032,9±166,8*2, 3

dRR, мс 324,39±102,48 334,23±101,19 322,81±111,08 320,32±78,57

ИН, усл. ед. 59,06±36,77 59,52±42,74 62,5±52,97*4 54,95±27,86*3

ОТ, % 40,48±12,55 42,36±13,17 41±15,57 41,92±11,56

Окончание табл. 1

Показатели Циклические виды Сложно- координационные виды Игровые виды Единоборства

LF, % 29,14±9,02*2 30,82±9,68*1 27,64±8,51*4 30,29±7,76*3

VLF, % 30,39±11,9*2’ 4 26,79±12,59*1’ 3 31,38±14,61*2, 4 27,86±11,17*1, 3

ЖЕЛ, л 6,1±1,00*2' 3' 4 4,69±0,850*1’ 3 4 5,76±0,93*1, 2, 4 5,22±0,97*1, 2, 3

ЖЕЛ, % от должной 107,39±11,85*2’ 3 4 100,63±10,88*1 102,94±15,39*1 100,97±13,78*1

ДО, л 1,15±0,39*2’ 3 4 0,92±0,35*1 0,99±0,43*1 0,93±0,37*1, 2

ДО, % от должной 129,37±43,24*2’ 3 4 118,91±47,26*1 116,65±48,58*1 116,98±44,81*1

МОД, л/мин 15,53±6,42*2’ 3 4 13,18±5,39*1’ 3 4 14,72±6,75*2 14,36±6,5*1, 2

РОвыд, л 1,51±0,64*2’ 3 4 1,12±0,61*1, 3 4 1,7±0,96*1, 2, 4 1,36±0,8*1 2, 3

РОвд., л 3,42±0,98*2’ 3 4 2,66±0,72*1’ 3, 4 3,04±0,75*1, 2 2,91±0,77*1, 2

ЧД, дых./мин 13,75±4*2’ 3 4 14,83±4,09*1, 3, 4 15,13±4,71*1, 2 16,11±5,61*1, 2

ФЖЕЛ, % от должной 109,95±13,27*2’ 3 4 102,69±11,95*1 105,49±17,79*1 104,21±16,62* 1

ОФВ1, % от должной 109,38±12,62*2’ 4 103,29±11,94*1, 3 109,67±18,78*2, 4 105,25±15,92*1, 3

Инд. Тиффно, % от должной 93±10,63*2’ 3 4 102,5±10,95*1, 3, 4 105,8±10,2*1, 2 104,93±9,58*1, 2

ПОСвыд, % от должной 104,33±24,36* 4 100,37±24 101,93±30,21 100,13±22,11*1

МОС25, % от должной 94,15±15,62 94,33±18,35 95,63±16,07 93,72±16,73

МОС50, % от должной 97,13±20,81* 3 98,98±19,4 102,15±24,92*1 98,08±21,66

МОС75, % от должной 105,8±32,4* 3 107,08±28,5 112,79±31,46*1 108,44±33,72

МВЛ, л/мин 167,11±35,02*2’ 3 4 129,63±28,96*1, 3, 4 128,38±28,68*1, 2, 4 142,23±27,44*1 2, 3

МВЛ, % от должной 121,06±19,50*2’ 3 4 116,65±21,81*1, 3, 4 110,41±18,32*1, 2 111,92±18,28*1, 2

Примечания: * - достоверные отличия показателей при Р < 0,05 спортсменов, специализирующихся в циклических (1), сложнокоординационных (2), игровых видах спорта (3) и единоборствах (4).

Обнаружены общие моменты в регуляции сердечного ритма у спортсменов, занимающихся циклическими, игровыми видами спорта и единоборствами, характеризующиеся сбалансированными влияниями симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы. Активность регуляторных механизмов,

обеспечивающих локальное и общее приспособление сосудистой системы к изменениям ударного и минутного объемов крови (LF), ниже у спортсменов игровых видов спорта (Р < 0,05). Кроме того, у них достоверно выше церебральная эрготропная активность, что характеризует влияние высших вегетативных центров на

%

50

40

30

20 —

10-10

150 125 100

75

50 -I— 25 --

2

и=

2

ЖЕЛ

3

мвл

б

Рис. 2. Показатели спектрального анализа

СЯ

1

а

сердечно-сосудистый подкорковый центр (УЬБ, Р < 0,05) и может использоваться как надежный маркер степени связи автономных (сегментарных) уровней регуляции кровообращения с надсегментарными, в том числе с гипофизарно-гипоталамическим и корковым уровнем [9].

Обращает на себя внимание наименьшее напряжение регуляторных механизмов у представителей единоборств. Особенностью борцов в соревновательном периоде подготовки является быстрое снижение активности симпатического отдела, центрального контура регуляции и восстановление вегетативного баланса в регуляции ритмом сердца.

Анализ показателей аппарата внешнего дыхания выявил наибольшие величины ЖЕЛ, ДО, МОД, МВЛ у спортсменов циклических видов спорта (Р < 0,05). У представителей циклических видов спорта система внешнего дыхания в покое работает более экономно: происходит снижение частоты дыхания, при этом несколько возрастает его глубина (Р < 0,05). Из одного и того же объема воздуха, пропущенного через легкие, извлекается большее количество кислорода [10]. Показатель ОФВ1, характеризующий общую пропускную способность бронхиального дерева, достоверно выше у спортсменов циклических и игровых видов спорта (Р < 0,01).

Электрокардиографические

Рассматривая приведенные фактические данные, необходимо отметить, что физические нагрузки оказывают существенное влияние на функцию внешнего дыхания спортсменов сложнокоординационных видов спорта. Это проявляется в физиологически целесообразном изменении структуры паттерна дыхания, что в конечном итоге поддерживает необходимый уровень обеспечения кислородом.

Следует обратить внимание на то, что у спортсменов игровых видов спорта наблюдается более высокий уровень бронхиальной проходимости (МОС50-75, Р < 0,05). Отмеченное повышение бронхиальной проходимости в дистальных отделах приводит к выводу об увеличении площади функционирующей поверхности альвеолярнокапиллярных мембран, возрастании объема кровотока в капиллярном русле легких и об использовании большего количества кислорода в вентилируемом воздухе, что позволяет значительно повысить аэробную производительность организма.

Для единоборцев характерен режим спортивной деятельности с небольшой продолжительностью работы в аэробном режиме и с определенной долей работы, протекающей в анаэробном режиме. Данные ЭКГ позволили выявить общие и связанные с физической нагрузкой изменения электрокардиограммы у спортсменов (табл. 2) [13-15].

Таблица 2

1я в соревновательном периоде, %

Показатели Циклические виды Сложно- координационные виды Игровые виды Единоборства

Синусовая брадикардия 65*2, 4 4 00 •* 73*2, 4 56,6*1, 2, 3

Выраженная синусовая аритмия (>300 мс) 26 33 36,7 33

Эктопический ритм 6,9 6 8,7 7

Миграция ритма по предсердиям 11,8 16,5 17,3 12

СРРЖ 19*4 17*4 18 25,7*1, 2

НБПНПГ 4 00 2, •* 5*1, 3 4 2, •* ,3 5, 2 6,6*1, 3

АВ-блокада I ст. 1 0,5 3,3 4

Вольтажные критерии ГЛЖ 4 00 2, •* К 7,5 18*2, 4 8, 9* 3

Примечания: * - достоверные отличия показателей при Р < 0,05 спортсменов, специализирующихся в циклических (1), сложнокоординационных (2), игровых видах спорта (3) и единоборствах (4).

Синдром ранней реполяризации желудочков, который расценивается как идиопатический и доброкачественный феномен ЭКГ, наблюдался у 25,7% спортсменов, специализирующихся в единоборствах (Р < 0,05). Резко выражена аритмия, эктопический ритм, миграция ритма у спортсменов, специализирующихся в игровых видах спорта. Неполная блокада правой ножки пучка Гиса (НБПНПГ) (Р < 0,05) преобладала у спортсменов игровых видов. Предполагается, что задержка проведения возбуждения в правом желудочке вызвана увеличенной полостью правого желудочка, увеличенной массой сердечной мышцы Причинами могут быть: запаздывание возбуждения правого наджелудочкового гребешка; гипертрофия правого желудочка; истинное замедление

проведения по правой ножке [11, 12]. Следует отметить, что вольтажные критерии гипертрофии левого желудочка (ГЛЖ) определялись преимущественно у спортсменов, специализирующихся в игровых видах спорта (Р < 0,05).

Таким образом, в процессе тренировки в каждом виде спорта формируются комплексы приспособительных реакций, обеспечивающих функциональную перестройку (адаптацию) систем организма применительно к требованиям вида спорта.

На основании вышеизложенного можно сказать, что некоторые из исследованных показателей оказались у спортсменов однотипными, не зависящими от их специализации. К ним относятся, например, обнаруженная в состоянии покоя синусовая брадикардия у спортсменов

циклических, игровых видов спорта и единоборствах, свидетельствующая об экономизации кровообращения. Другие, например, компоненты МОК - величина УО крови и его соотношение с ЧСС, степень напряжения регуляторных механизмов, мощность спектральных составляющих, структура паттерна дыхания, респираторные показатели - носят специфический характер. Электрокардиографические изменения отражают структурное и электрическое ремоделирование сердца как адаптацию к регулярной тренировке [13-15].

Выводы

1. В результате комплексных исследований кардиоре-спираторной системы установлена детерминированность адаптационных изменений в зависимости от специфики мышечной деятельности. У представителей циклических видов спорта выявлено повышение УО крови, синусовая брадикардия, сбалансированные влияния симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы, умеренный уровень гуморально-метаболических влияний на ритм сердца.

2. У представителей сложнокоординационных видов на фоне меньших эрготропных влияний отмечается

тенденция к преобладанию вагусных воздействий, что, возможно, обусловлено особенностями статической и динамической работы, кратковременным силовым напряжениям, необычайным положениям тела и быстрым перемещениям, что проявляется в своеобразии изменения производительности миокарда и механизмах вегетативной регуляции сердечного ритма.

3. У спортсменов, специализирующихся в игровых видах спорта, наблюдается совершенно иная модель регуляции кардиоритма: на фоне повышения церебральных эрготропных влияний выражена тенденция к увеличению централизации управления ритмом сердца, что обусловлено, видимо, высоким психоэмоциональным напряжением во время соревнований.

4. Регуляция сердечного ритма представителей единоборств характеризуется сбалансированными влияниями симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы и наименьшим напряжением регуляторных, что возможно, обусловлено быстрым снижением активности механизмов симпатической регуляции и центрального контура регуляции.

Литература

1. Белоцерковский З.Б. Эргометрические и кардиологические критерии физической работоспособности у спортсменов / З.Б. Белоцерковский. - М.: Советский спорт, 2005. - 312 с.

2. Дембо А.Г. Спортивная кардиология: руководство для врачей / А.Г. Дембо, А.В. Земцовский. - Л.: Медицина, 1989. - 464 с.

3. Карпман В.Л. Динамика кровообращения у спортсменов / В.Л. Карпман, Б.Г. Любина. - М.: Физкультура и спорт, 1982. - 135 с.

4. Роженцов В.В. Утомление при занятиях физической культурой и спортом: проблемы, методы и исследования: монография / В.В. Роженцов, М.М. Полевщиков. - М.: Советский спорт, 2006. - 280 с.

5. Абзалов Р.А. Показатели ударного объема крови у юношей, занимающихся физическими упражнениями динамического и статического характера / Р.А. Абзалов, И.Ч. Вахиотов, Р.С. Сафин, Е.Г. Кабыш // Теория и практика физической культуры. - М., 2002. - С. 13-14.

6. Агаджанян Н.А. Соревновательный стресс у представителей различных видов спорта по показателям вариабельности сердечного ритма / Н.А. Агаджанян, Т.Е. Батоцыренова, Ю.Н. Семенов, А.Н. Кислицын, С.В. Иванов // Теория и практика физической культуры. - М., 2006. - № 1. - С. 2-4.

7. Белозерова Л.М. Возрастные особенности сердечнососудистой системы и работоспособности спортсменов-лыжников / Л.М. Белозерова, А.Б. Сиротин, А.И. Янеев // Клинич. геронтол. - 2000. - Т. 6. - № 1. - С. 70-76.

8. Ванюшин Ю.С. Комплексная оценка сердечнососудистой и дыхательной систем при нагрузках повышающейся мощности / Ю.С. Ванюшин, Ф.Г. Ситдиков // Казанский медицинский журнал. - 1999. - ЬХХХ. -№ 3. - С. 187-189.

9. Баевский Р.М. Вариабельность сердечного ритма: теоретические аспекты и возможности клинического применения / Р.М. Баевский, Г.Г. Иванов // М.: Ин-т медико-биологических проблем, 1998. - 32 с.

10. Дубилей В.В. Физиология и патология системы дыхания у спортсменов / В.В. Дубилей, П.В. Дубилей, С.Н. Кучкин // Казань: Изд-во Казан. ун-та, 1991. -144 с.

11. Граевская Н.Г., Долматова Т.И. Спортивная медицина. Курс лекций и практические занятия: учеб. пособие / Н.Д. Граевская, Т.И. Долматова. В 2-х ч. - М.: Советский спорт, 2004. - Ч. 1. - 304 с.

12. Граевская Н.Д. Спортивная медицина. Курс лекций и практические занятия: учеб. пособие / Н.Д. Граевская, Т.И. Долматова. В 2-х ч. - М.: Советский спорт, 2004. -

Ч. 2. - 360 с.

13. Иорданская Ф.А. Корреляционный анализ показателей адаптации с возможными факторами риска сердечнососудистой системы при обеспечении работоспособности у спортсменов // Вестник спортивной науки. - 2010. -№ 5. - С. 25-30.

14. Holly R.G. Electrocardiographic alterations associated with the hearts of athletes / R.G. Holly, J.D. Shaffrath, E.A Amsterdam // Sports Medicine. - 1998. - Vol. 25. -P.139-148.

15. Corrado D. 12-lead ECG in the athlete: physiological versus pathological abnormalitie / D. Corrado, A. Biffi, С. Basso, A. Pelliccia, G .Thiene // British Journal of Sports Medicine. - 2009. - Vol. 43 (Issues 9). - P. 669-676.

16. Papadakis M. Electrocardiographic screening in athletes: the time is now for universal screening / M. Papadakis, S. Sharma // British Journal of Sports Medicine. - 2009. - Vol. 43 (Issues 9). - P. 663-668.

ШШ)