Вариабельность сердечного ритма у спортсменов-гиревиков

Частота сердечных сокращений (ЧСС) является наиболее доступным для регистрации физиологическим параметром, отражающим процессы ве-гетативной регуляции в сердечно-сосудистой системе. Динамические ха-рактеристики сердечного ритма (СР) позволяют оценить выраженность сдвигов симпатической и парасимпатической активности вегетативной нервной системы (ВНС) при изменениях физического состояния человека [1 – 5 и др.].

Данные вариабельности сердечного ритма (ВСР) могут быть полез-ными для понимания хронологических аспектов тренировок спортсменов и моментов времени оптимизации физического состояния, поскольку они отражают вегетативные влияния на сердце. ВСР также может давать важ-ную информацию об ухудшении физического состояния спортсменов в ре-зультате воздействия различных факторов [6].

Целью нашей работы было определение возможности использования в учебно-тренировочном процессе некоторых параметров вариабельности сердечного ритма, отражающих интенсивность физической нагрузки в уп-ражнениях гиревого спорта.

В ходе проведенного исследования нами решалась задача определе-ния границ параметров ВСР гиревиков в покое и после физической нагруз-ки по некоторым показателям математического анализа, корреляционной ритмографии (скаттерограммы) и спектрального анализа волновой струк-туры сердечного ритма.

В работе использовался отечественный пульсоксиметр ЭЛОКС – 01М, который, с помощью программы "ELOGRAPH", позволяет опреде-лять показатели ВСР путем анализа ряда кардиоциклов (NN-интервалов) методом скользящей выборки, а также анализа стандартной по длительно-сти (5 минут) выборки. Для определения уровня ЧСС во время выполнения упражнений использовался пульсометр Polar S-625X, регистрировавший мгновенные значения ЧСС каждые 5 секунд с последующим построением графика с помощью компьютера.

В исследованиях приняли участие 53 спортсмена. Из них: 1 – заслу-женный мастер спорта (ЗМС), 20 – мастеров спорта международного клас-са (МСМК), 10 – мастеров спорта (МС), 6 – кандидатов в мастера спорта (КМС), 8 – спортсменов I спортивного разряда (I р) и 8 – девушек КМС 1987 г.р. Проведено 485 измерений в период с сентября по ноябрь 2007 года.

Измерение фоновых параметров ВСР в покое у спортсменов прово-дилось до физической нагрузки в положении сидя за 2-3 часа до выступле-ния или перед тренировкой. Второе измерение проводилось после выступ-ления на соревнованиях или после тренировочной нагрузки. Перед вторым измерением спортсмен не менее 5 минут выполнял упражнения для рас-слабления мышц и восстановления дыхания, затем отдыхал сидя в течение 5 минут до стабилизации ритмограммы (без медленного тренда ЧСС).

Уровень интенсивности физической нагрузки во время выполнения упражнений гиревого спорта нами принимался за максимальный, если во время выполнения упражнения у мастеров высокой квалификации ЧСС удерживалась на уровне 190 – 210 уд/мин в течение более 7 минут. Для ги-ревиков низкой квалификации диапазон возрастания ЧСС был определен 175 – 190 уд/мин в течение не менее 5 минут.

Сущность корреляционной ритмографии состоит в построении гра-фического расположения точек, каждая из которых соответствует продол-жительности двух соседних R-R интервалов, при этом ордината точки со-ответствует текущему, а абсцисса – последующему R-R интервалу [2].

В норме двумерная скаттерограмма имеет форму эллипса, вытянуто-го вдоль продольной оси. Такая форма эллипса означает, что к дыхатель-ной аритмии прибавлена некоторая величина недыхательной аритмии [3]. При синусовой аритмии середину эллипса скаттерограммы можно опреде-лить по значению показателя математического анализа сердечного ритма – Мо. Мо – мода, наиболее часто встречаемое значение длительности среди N-N интервалов, эквивалентных продолжительности пауз между сокраще-ниями сердца, указывающие на доминирующий уровень функционирова-ния синусового узла. При симпатикотонии значение Мо уменьшается (об-лако сдвигается к началу координат), при ваготонии – увеличивается (об-лако скаттерограммы сдвигается вправо по биссектрисе от начала коорди-нат) [3].

Результаты исследования среди гиревиков показали, что площадь эллипса скаттерограммы в покое и его место расположения зависит от ква-лификации спортсмена. Середина скаттерограммы могла находиться пра-вее от точки пересечения координат (1,0 с; 1,0 с) у спортсменов высокой квалификации (Мо?1,1 с) или левее от точки пересечения координат (0,75 с; 0,75 с) у спортсменов-гиревиков I р и КМС (Мо?0,7).

После физической нагрузки размеры эллипса уменьшались, и он сдвигается по биссектрисе к началу координатных осей. Исследование вы-явило, что в среднем после физической нагрузки максимальной интенсив-ности у спортсменов-гиревиков высокой квалификации Мо = 500 мс, а у спортсменов I р и КМС Мо = 550 мс. Площадь эллипса скаттерограммы значительно уменьшалась в размерах и по форме могла превратиться в точку при Мо < 500 мс.

У девушек после соревновательного упражнения рывок Мо в сред-нем снижалась с 750 с до 650 с, площадь эллипса скаттерограммы умень-шалась незначительно.

Большое облако скаттерограммы в покое, когда длина и ширина эл-липса примерно равны, является признаком преобладания дыхательного компонента в регуляции сердечного ритма. В этом случае активность пара-симпатического отдела ВНС высокая [3].

Сдвиг эллипса скаттерограммы влево после нагрузки, уменьшение его в размерах и превышение длины эллипса над шириной, говорит о том, что в регуляции СР преобладают недыхательные компоненты. Повышается активность симпатического отдела ВНС, включается вазомоторная регуля-ция сердечного ритма. Дальнейший сдвиг эллипса влево до Мо = 500 мс и уменьшение его размера до минимума свидетельствует о преобладании центральной регуляции сердечного ритма и решающей роли гуморально-метаболического влияния.

Для оценки интенсивности физической нагрузки в процентном вы-ражении можно использовать следующий коэффициент:

• КИвср% = ((Мо покоя – Мо нагр)/(Мо покоя – Мо мах))*100
• где Мо покоя – значение Моды в покое (мс); Мо нагр – значение Моды после тренировочной нагрузки (мс); Мо мах – значение Моды, кото-рая определяется после максимальной нагрузки (мс).

При спектральном анализе волновой структуры сердечного ритма, нами рассматривались высокочастотные колебания (HF – компонент), со-пряженные с дыханием и низкочастотные колебания (LF – компонент), обусловленные как периодически возникающей симпатической вазомо-торной активностью (собственным ритмом сосудодвигательного центра), так и колебаниями ритма артериального давления, реализуемого через ба-рорефлекторные механизмы [5].

Колебания активности парасимпатической системы порождают из-менения сердечного ритма с частотой 0.15-0.4 Гц и более, формируя так называемые быстрые (высокочастотные, дыхательные) волны (HF - high frequency).
Повышение симпатической активности вызывает увеличение ЧСС. Установившийся уровень ЧСС достигается лишь через 30-60 секунд после начала стимуляции симпатических волокон. Таким образом, симпатиче-ская система регуляции кровообращения является медленной системой ре-гуляции. Соответственно и волны, обусловленные колебанием симпатиче-ской системы, называются медленными (низкочастотными) волнами (LF - low frequency). Частота колебаний медленных волн – 0,04-0,15 Гц (2,4-9 колебаний в минуту) [5].

Самой медленной системой регуляции кровообращения является гу-морально-метаболическая система. Она связана с активностью как цирку-лирующих гормонов в крови, так и активных веществ в самой ткани (тка-невых гормонов). Ее регулирующее влияние связано со следующей актив-ностью тканей: одно колебание в минуту и реже, что соответствует диапа-зону частот менее 0.04 Гц - так называемые очень медленные (низкочас-тотные) волны (VLF - very low frequency) [5].

Считается, что регулярные физические упражнения позволяют мо-дифицировать вегетативный баланс [6].

Наблюдения ученых показывают, что по мере повышения уровня общей физической подготовленности, повышается уровень дыхательного компонента HF, как в покое, так и после физической нагрузки по сравне-нию с исходными данными [2, 3, 4]. Также увеличение дыхательного ком-понента HF вызывается контролируемым дыханием, стимуляцией лица хо-лодом и вращательной стимуляцией [6].

Программой "ELOGRAPH" путем анализа ряда NN-интервалов строились графики спектральной плотности мощности колебаний ритма сердца, сравнительная диаграмма компонентов спектра, и вычислялись спектральные показатели.

Наиболее значимыми для нас оказались:

• LF, мс2 - спектральная мощность колебаний ритма сердца в диапазоне низких частот (0,04 … 0,15 Гц);
• HF, мс2 - спектральная мощность колебаний ритма сердца в диапазоне высоких частот (0,15 … 0,4 Гц);
• Total, мс2 - общая спектральная мощность колебаний ритма сердца или общая мощность спектра нейрогуморальной модуляции;
• LFnorm = 100LF/(Total - VLF), % - нормализованная спектральная мощ-ность низких частот;
• HFnorm = 100HF/( Total - VLF),% - нормализованная спектральная мощ-ность высоких частот;
• LF/HF, отношение низкочастотной к высокочастотной составляющей мощности колебаний ритма сердца.

В покое у 74% спортсменов-гиревиков значение HFnorm в среднем была равна 48%. Отношение LF/HF в среднем равнялось 1,1. У 26% спорт-сменов исследуемой группы HFnorm составляла в среднем 58%. Отноше-ние LF/HF в покое в среднем было равно 0,72. У девушек КМС нормализо-ванная спектральная мощность высоких частот в среднем составила 42%, а LF/HF = 1,38 единицы.

В зависимости от интенсивности физической нагрузки изменялось соотношение уровней компонентов общей спектральной мощности коле-баний ритма сердца. У мужчин снижался уровень Total в среднем от 14320 с2 до 675 с2 – на 95%, а отношение LF/HF возрастало до 4,5-7,8. У девушек исходная общая спектральная мощность колебаний ритма сердца Total по-сле соревновательной нагрузки снижалось в среднем от 9450 с2 до 2835 с2 , – на 70%, а отношение LF/HF возрастало до 2,26.

После тренировочных нагрузок, интенсивность которых по субъек-тивным оценкам самих спортсменов и тренеров оценивалась как превы-шающая 80 % от максимальной, преобладание дыхательного компонента LF/HF < 1, наблюдалось у 10% спортсменов-гиревиков. Это указывает на то, что и после физической нагрузки у них дыхательный компонент преоб-ладает в регуляции сердечного ритма.

Выяснилось, что 26% спортсменов исследуемой группы, у которых в покое наблюдается LF/HF < 1, в соревновательном периоде включают в планы тренировок бег на дистанции от 3 км до 15 км и более. Из них 10% спортсменов-гиревиков, у которых после тренировочной нагрузки отно-шение LF/HF < 1, за одно тренировочное занятие пробегают дистанцию более 7 км.

Восстановительная физическая нагрузка в соревновательный период подразумевает выполнение специальных упражнений с облегченными ги-рями в течение продолжительного времени. Результаты измерений показа-ли, что после такой тренировки общая спектральная мощность колебаний ритма сердца Total у мужчин возрастала по сравнению с исходной на 10 – 15%, в основном, за счет увеличения спектральной мощности дыхательно-го компонента.

У четырех девушек КМС, после выполнения упражнения рывок с гирей 16 кг в соревновательных условиях (чемпионат г. Чебоксары), обна-ружилось возрастание дыхательного компонента HFnorm от среднего ис-ходного значения 48% до 56%, LF/HF = 0,78. Можно предположить, что у квалифицированных спортсменок выполнение упражнения рывок приво-дит к увеличению HFnorm вследствие высокой степени координации дви-гательных действий большой амплитуды и дыхательных движений во вре-мя выполнения упражнения.

Известно, что выброс крови из сердца и пульсация сосудов зависят от дыхания. На вдохе снижается систолический объем выброса из левого желудочка и увеличивается приток крови к сердцу. Это сопровождается увеличением присасывающей волны крови из периферии. Таким образом, в пульсовом движении крови возникает дополнительная волна – дыхатель-ная, когда в такт дыханию (с частотой меньшей, чем частота пульса) меня-ется высота пульсовой волны крови. Так парасимпатическая система ока-зывает модулирующее влияние на активность симпатической системы [5]. Этот вывод полностью подтверждается в гиревом спорте, где от координа-ции рационального дыхания и двигательных действий зависит результат в соревновательных упражнениях.

Выводы:

1. Результаты исследования, проведенного на небольшом количестве спортсменов-гиревиков, требуют уточнения путем привлечения к обследованиям более широкого круга спортсменов различной ква-лификации.

2. Предположительно, высокий уровень дыхательного компонента в регуляции сердечного ритма является фактором экономичности при выполнении упражнений гиревого спорта.

3. Уровень дыхательного компонента в покое является функцией об-щей физической выносливости спортсмена, а после физической на-грузки – показателем специальной физической подготовленности.

4. Результаты исследования выявили два метода повышения дыхатель-ного компонента. Первый метод – продолжительный бег на дистан-ции более 7 км за одно тренировочное занятие. Второй метод – про-должительное выполнение специальных упражнений с облегченны-ми гирями в строгой координации с дыханием (без задержек и нату-живания).

5. Снижение Моды до 650 с и общей спектральной мощности колеба-ний ритма сердца на 70% до значений 2835 с2 у девушек КМС, по-зволяют предположить, что соревновательное упражнение рывок с гирей 16 кг для них не является предельной нагрузкой.

6. Границы параметров ВСР у спортсменов – гиревиков, соответст-вующие допустимым нормам в покое и после физической нагрузки, можно определить следующие: у мужчин – 500 ? Мо ? 1200 с; 675 с2 ? Total ?14320 с2; 0.72 ? LF/HF ? 7,8; у девушек – 650 ? Мо ? 900 с; 1250 с2 ? Total ? 9450 с2; 0.78 ? LF/HF ? 2,3.

7. Для научного подтверждения выводов, вытекающих из материалов проведенного исследования ВСР спортсменов – гиревиков необхо-димо провести педагогический эксперимент.

Литература:

1. Дембо, А.Г.; Земцовский, Э.В. Спортивная кардиология: Руково-дство для врачей / А.Г. Дембо, Э.В. Земцовский. – Л.: Медицина, 1989. – 464 с.: ил.

2. Бабунц, И.В. и др. Азбука анализа вариабельности сердечного ритма / И. В. Бабунц, Э. М. Мириджанян, Ю. А. Машаех.

3. Баевский, Р. М. и др. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем (часть 1) / Р.М. Баевский, Г.Г.Иванов, Л.В. Чирейкин, А.П. Гаврилушкин, П.Я. Довгалевский, Ю.А. Кукушкин, Т.Ф. Миронова, Д.А. Прилуцкий, А.В. Семенов, В.Ф. Федоров, А.Н. Флейшман, М.М, Медведев.

4. Березный, Е. А.; Рубин, А. М. Практическая кардиоритмография / Е.А. Березный, А.М. Рубин. – С.-Пб.: НПО «Нео», 1997. – 120 с.: ил.

5. Михайлов, В.М. Вариабельность ритма сердца: опыт практического применения метода / В.М. Михайлов, изд. 2-е, перераб. и доп. – Ива-ново: Иван. гос. мед. академия, 2002. – 290 с.: ил.

6. Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophisiology. Heart Rate Variability. Standarts of measurements, Physiological Interpretation, and Clinical Use. Circulation 1996; 93:1043-1065.