Метод оценки адаптационного потенциала сердечно-сосудистой системы к силовым нагрузкам
Изобретение относится к медицине, а именно к спортивной физиологии. Предложенный метод включает в себя две функциональные пробы: пробу с натуживанием и изометрическую пробу. У испытуемого до и после нагрузки фиксируется электрокардиограмма, снимаются показатели частоты сердечных сокращений и артериального давления. Полученные данные подвергаются статистической обработке. Способ позволяет рационально планировать учебно-тренировочный процесс, выявлять состояние перетренированности. 6 табл.
Данный метод функциональной диагностики относится к области естественных наук - медицине, разделе спортивной физиологии.
В настоящее время полноценных аналогов данному методу функциональной диагностики для определения уровня степени адаптации к силовым нагрузкам нет. Существуют только разрозненные функциональные пробы, односторонне характеризующие степень адаптации сердечно-сосудистой системы к силовым нагрузкам. Настоящие способы оценки функционального состояния спортсменов не могут в совокупности оценить воздействие на сердечно-сосудистую систему основных стрессовых факторов, возникающих при выполнении силовых упражнений (натуживание, большая изометрическая работа).
Прототипом данного метода явилось исследование «Реакция на натуживание у тяжелоатлетов по данным измерения артериального давления и частоты сердечных сокращений», в котором А.Ф.Синяков, С.В.Степанова используют пробу с натуживанием следующего содержания: у спортсмена в положении сидя регистрируется электрокардиограмма, по которой определяется частота сердечных сокращений по 5-секундным интервалам в течение 20 секунд. Затем измеряется артериальное давление. После этого спортсмен, сделав глубокий вдох, имитирует выдох в резиновую трубку с мундштуком, соединенную с аппаратом Рива-Роччи, с таким усилием, чтобы давление поддерживалось в диапазоне от 40 до 60 мм рт.ст. в течение 20 сек. Частота сердечных сокращений регистрируется в период натуживания и в продолжении 20 секунд после окончания натуживания. Артериальное давление измеряется сразу после натуживания, затем через 40 секунд после прекращения натуживания [8].
В работе «Применение функциональных проб для оценки адаптации сердечно-сосудистой системы к статической деятельности») [1, 2] академик К.Г.Адамян, М.Г.Агаджанян применили такое сочетание функциональных проб:
1) проба с изометрической нагрузкой заключалась в сжатии кистевого динамометра левой рукой в течение 3 мин с силой в 50% от предельной;
2) проба с натуживанием производилась по общепринятой методике, использованной в исследовании А.Ф.Синякова и С.В.Степановой,заключающейся в 20-секундном натуживании.
До и после проб производится эхокардиографическое исследование с изучением конечно-диастолического и конечно-систолического объемов, ударного объема, минутного объема сердца, фракции выброса, общего периферического сосудистого сопротивления и показателя соотношения скоростей раннего и позднего наполнения.
Анализируя функциональные пробы, использованные авторами в своих работах можно сказать, что данные методы не в полной мере отвечают требованиям, предъявляемым к методам оценки функционального состояния. Мышечная работа, производимая во время выполнения этих проб, носит преимущественно локальный характер (изометрическая проба с кистевым динамометром - сгибатели предплечья, проба с 20-секундным натуживанием - дыхательные мышцы), это приводит к недостаточной вовлеченности систем вегетативного обеспечения, вследствие чего предлагаемая физическая нагрузка перестает соответствовать работе, которая выполняется во время силовых движений. В совокупности все эти факторы мешают моделированию тренировочной ситуации и снижают степень информативности проводимых исследований.
Метод оценки адаптационного потенциала сердечно-сосудистой системы к силовым упражнениям, предложенный нами, включает в себя две функциональные пробы:
1) проба с натуживанием;
2) изометрическая проба.
Основным требованием к условиям проведения было проведение их в первой половине дня без предшествующего утомления при нормальных условиях.
Проба с натуживанием. Испытуемый выполняет с использованием станового динамометра тягу 80% от максимальной произвольной силы, определенной накануне, и удерживает ее в течение 10 секунд с задержкой дыхания на вдохе.
У испытуемого до нагрузки фиксируется электрокардиограмма, снимаются показатели частоты сердечных сокращений и артериального давления. После нагрузки также фиксируется электрокардиограмма, снимаются показатели частоты сердечных сокращений и артериального давления на 1-, 2-, 3-, 4-, 5-й минуте после окончания пробы в фазе восстановления.
После восстановления показателей частоты сердечных сокращений и артериального давления до исходных величин испытуемый выполняет вторую функциональную пробу с изометрической нагрузкой.
Изометрическая проба. Испытуемый выполняет с использованием станового динамометра тягу 50% от максимальной произвольной силы, определенной накануне, и удерживает ее в течение одной минуты без значительных задержек дыхания.
У испытуемого до нагрузки фиксируется электрокардиограмма, снимаются показатели частоты сердечных сокращений и артериального давления. После нагрузки также фиксируется электрокардиограмма, снимаются показатели частоты сердечных сокращений и артериального давления на 1-, 2-, 3-, 4-, 5-й минуте после окончания пробы в фазе восстановления.
Далее проводится анализ изменения параметров центральной гемодинамики и электрокардиограммы.
Целью нашего метода является оценка уровня адаптационного потенциала сердечно-сосудистой системы спортсменов к силовым нагрузкам.
Задачи предлагаемого изобретения:
1) выявление изменений в центральной гемодинамике и структуре сердечного цикла в ответ на натуживание и изометрическую нагрузку;
2) определение типа реакции сердечно-сосудистой системы на различные факторы силовых нагрузок (натуживание, изометрическая работа).
Ожидаемый результат
Будут получены данные об особенностях реакции сердечно-сосудистой системы на натуживание и изометрическую нагрузку у испытуемого, что поможет в диагностировании и профилактике состояний перетренированности у спортсменов.
Будут даны рекомендации, оптимизирующие учебно-тренировочный процесс и повышающие эффективность спортивного отбора в видах спорта, где основным условием является проявление силовых качеств.
В метод включено две пробы с целью повышения качества оценки изменений, происходящих в работе сердечно-сосудистой системы с учетом таких стресс-факторов, как натуживание и изометрическая нагрузка, которые возникают во время выполнения силовых упражнений и являются специфичными, проявляющимися преимущественно только при таком виде деятельности.
Данный метод прост в организации, по биомеханической структуре упражнение, используемое в обеих функциональных пробах (становая тяга), точно моделирует ситуацию выполнения силовых упражнений. При выполнении проб вовлекается наибольшее количество мышечных групп с адекватной нагрузкой на системы вегетативного обеспечения, совершается мышечная работа глобального характера, что дает возможность объективно оценить уровень адаптационного потенциала сердечно-сосудистой системы спортсмена к силовым нагрузкам.
Пример применения данного метода функциональной диагностики в ходе тренировочного процесса у спортсменов, занимающихся силовым троеборьем.
| Таблица 1 | ||||
| Реакция показателей гемодинамики в подготовительном периоде | ||||
| Показатели | Изометрическая нагрузка | Натуживание | ||
| До | После | До | После | |
| ЧСС | 67,7±0,6 | 145,6±1,9 | 68,1±1,3 | 84,3±2,1 |
| САД | 120,0±2,3 | 128,6±2,2 | 122,0±2,0 | 130,3±1,9 |
| ДАД | 82,1±2,5 | 86,0±1,6 | 81,4±1,2 | 76,4±1,4 |
| ПАД | 37,9±1,5 | 41,7±2,1 | 40,6±1,9 | 53,9±2,4 |
| СДД | 94,7±1,7 | 100,5±2,1 | 94,9±1,5 | 94,3±2,4 |
| УО | 53,4±2,4 | 52,9±2,6 | 55,3±1,8 | 65,3±2,3 |
| МОК | 3,62±0,14 | 7,71±0,29 | 3,76±0,18 | 5,51±0,28 |
| УПС | 46,6±2,2 | 23,2±1,6 | 44,8±2,6 | 30,5±2,4 |
| СИ | 2,03±0,09 | 4,32±0,2 | 2,11±0,13 | 3,09±0,24 |
Показатели гемодинамики в ответ на изометрическую нагрузку изменились следующим образом (см. табл.1):
- Увеличились
Частота сердечных сокращений (ЧСС) на 115%, систолическое артериальное давление (САД) на 7,1%, диастолическое (ДАД) на 4,7%, пульсовое (ПАД) на 10%, среднединамическое (СДД) на 6%, ударный объем (УО) остался без изменений, минутный объем кровообращения (МОК) на 112,9%, сердечный индекс (СИ) на 112,8%.
- Снизились
Удельное перефирическое сопротивление (УПС) на 50,2%.
В ответ на натуживание произошли изменения следующего характера:
- Увеличились
ЧСС - 23,7%, САД - 6,8%, ПАД - 32,7%, СДД - б/и, УО - 18%, МОК - 46,5%, СИ - 46,4%.
- Снизились
ДАД - 6,1%, УПС - 31,9%.
Анализ полученных данных позволяет охарактеризовать изменения в гемодинамике, в ответ на изометрическую работу и натуживание, как происходящие в пределах нормы.
| Таблица 2 | ||||
| Реакция показателей гемодинамики в предсоревновательном периоде | ||||
| Показатели | Натуживание | Статическая нагрузка | ||
| До | После | До | После | |
| ЧСС | 77,3±2,3 | 90,0±3,1 | 78,3±2,3 | 143,0±1,7 |
| САД | 124,3±2,6 | 130,9±2,9 | 125,3±2,9 | 137,2±2,0 |
| ДАД | 87,1±2,9 | 82,7±2,2 | 87,6±3,2 | 87,9±2,8 |
| ПАД | 37,2±2,6 | 48,2±2,1 | 37,7±2,1 | 49,3±2,5 |
| СДД | 99,5±2,9 | 98,7±3,7 | 100,1±2,0 | 104,3±2,3 |
| УО | 50,2±1,8 | 58,6±2,4 | 50,2±1,5 | 56,3±2,3 |
| МОК | 3,88±0,18 | 5,28±0,3 | 3,93±0,26 | 8,05±0,21 |
| УПС | 49,2±2,1 | 33,0±1,9 | 48,9±1,1 | 22,9±1,9 |
| СИ | 2,02±0,16 | 2,98±0,14 | 2,04±0,13 | 4,55±0,15 |
В ответ на натуживание (см. табл.2):
- Увеличились
ЧСС - 16,4%, САД - 5,3%, ПАД - 29,5%, СДД - б/и, УО - 16,7%, МОК - 36%, СИ - 47,5%.
- Снизились
ДАД - 5%, УПС - 32,9%.
В ответ на изометрическую нагрузку:
- Увеличились
ЧСС - 82,6%, САД - 9,4%, ДАД - б/и, ПАД - 30,7%, СДД - 4,1%, УО - 12,1%, МОК - 104,8%, СИ - 123%.
- Снизились
УПС - 53,1%.
Анализ полученных данных позволяет охарактеризовать изменения в гемодинамике, в ответ на изометрическую работу и натуживание, как положительные, так как в результате выполнения обеих проб произошло значительное увеличение ударного объема как основного показателя эффективности работы сердца, и снижение удельного перефирического сопротивления.
| Таблица 3 | ||||
| Продолжительность зубцов и интервалов ЭКГ после натуживания | ||||
| Показатели | Подготовительный период | Предсоревновательный период | ||
| До нагрузки | После нагрузки | До нагрузки | После нагрузки | |
| R-R | 0,8±0,01 | 0,47±0,01 | 0,77±0,02 | 0,45±0,03 |
| Р | 0,1±0,003 | 0,08±0,002 | 0,1±0,004 | 0,08±0,003 |
| P-Q | 0,2±0,011 | 0,12±0,006 | 0,2±0,01 | 0,12±0,004 |
| QRS | 0,1±0,002 | 0,1±0,004 | 0,1±0,003 | 0,11±0,003 |
| S-T | 0,1±0,005 | 0,06±0,002 | 0,1±0,003 | 0,04±0,002 |
| Т | 0,13±0,007 | 0,09±0,003 | 0,12±0,006 | 0,09±0,002 |
| T-P | 0,27±0,013 | 0,1±0,005 | 0,25±0,014 | 0,09±0,003 |
| Q-T | 0,33±0,016 | 0,25±0,009 | 0,32±0,014 | 0,24±0,01 |
Подготовительный период (см. табл.3):
- Уменьшилась продолжительность
R-R - 41,2%, P - 20%, P-Q - 40%, QRS - б/и, S-T - 40%, T - 23%, T-P - 62,9%, Q-T - 24,2%.
Предсоревновательный период:
- Уменьшилась продолжительность
R-R - 41,5%, Р - 20%, P-Q - 40%, S-Т - 60%, T - 25%, T-P - 64%, Q-T - 25%.
- Увеличилась продолжительность
QRS - 10%
Анализ продолжительности зубцов и интервалов ЭКГ показал: под действием натуживания нагрузки произошла перестройка структуры сердечного цикла в пределах нормы; нарушений ритма сердца выявлено не было как в подготовительном, так и предсоревновательном периоде.
| Таблица 4 | ||||
| Продолжительность зубцов и интервалов ЭКГ после изометрической работы | ||||
| Показатели | Подготовительный период | Предсоревновательный период | ||
| До нагрузки | После нагрузки | До нагрузки | После нагрузки | |
| R-R | 0,8±0,02 | 0,48±0,02 | 0,76±0,03 | 0,45±0,01 |
| Р | 0,1±0,002 | 0,08±0,003 | 0,1±0,006 | 0,06±0,002 |
| P-Q | 0,18±0,004 | 0,21±0,018 | 0,18±0,007 | 0,21±0,012 |
| QRS | 0,1±0,003 | 0,1±0,005 | 0,1±0,003 | 0,11±0,004 |
| S-T | 0,1±0,004 | 0,05±0,001 | 0,1±0,006 | 0,04±0,002 |
| Т | 0,13±0,003 | 0,08±0,004 | 0,12±0,007 | 0,05±0,001 |
| T-Р | 0,27±0,011 | 0,06±0,003 | 0,24±0,006 | 0,04±0,001 |
| Q-T | 0,33±0,015 | 0,21±0,008 | 0,32±0,011 | 0,2±0,013 |
Подготовительный период (см табл.4):
- Уменьшилась продолжительность
R-R - 40%, Р - 20%, QRS - б/и, S-T - 50%, T - 38, 4%, T-P - 77%, Q-T - 36,3%.
- Увеличилась продолжительность
P-Q - 16%.
Предсоревновательный период:
- Уменьшилась продолжительность
R-R - 40,7%, P - 40%, S-T - 60%, T - 58,3%, Т-Р - 83,3%, Q-T - 37,5%.
- Увеличилась продолжительность
P-Q - 16,6%, QRS - 10%.
Анализ продолжительности зубцов и интервалов ЭКГ показал, что под действием изометрической работы произошла перестройка структуры сердечного цикла со значительным укорочением фазы диасталы желудочков в предсоревновательном периоде, что говорит о снижении экономичности работы миокарда. Нарушений ритма сердца выявлено не было.
| Таблица 5 | ||||||
| Реакция сердечно-сосудистой системы на изометрическую нагрузку | ||||||
| Время восстановления | Подготовительный период | Предсоревновательный период | ||||
| ЧСС | САД | ДАД | ЧСС | САД | ДАД | |
| До нагрузки | 67,7±0,6 | 120,0±2,3 | 82,1±2,5 | 78,3±3,2 | 125,3±2,8 | 87,6±1,9 |
| 1 - минута | 145,6±1,9 | 128,3±2,2 | 86,0±1,6 | 143,0±3,9 | 137,2±1,7 | 87,9±2,9 |
| 2 - минута | 133,9±3,7 | 132,0±2,5 | 89,7±2,9 | 125,8±2,2 | 134,2±2,8 | 94,3±3,6 |
| 3 - минута | 123,3±2,8 | 122,1±3,6 | 84,1±2,1 | 102,4±3,2 | 127,1±2,8 | 86,2±2,9 |
| 4 - минута | 97,8±2,3 | 125,5±3,5 | 85,4±2,8 | 93,6±2,5 | 127,2±3,1 | 86,0±3,0 |
| 5 - минута | 72,6±1,6 | 123,1±2,7 | 83,9±2,3 | 80,2±2,1 | 125,9±3,0 | 85,4±2,4 |
Тип реакции сердечно-сосудистой системы на изометрическую нагрузку (см. табл.5):
- Подготовительный период - нормотонический тип реакции на физическую нагрузку. К 5-ой минуте восстановление завершилось.
- Предсоревновательный период - нормотонический тип реакции на физическую нагрузку. К 5-ой минуте восстановление завершилось.
| Таблица 6 | ||||||
| Реакция сердечно-сосудистой системы на натуживание | ||||||
| Время восстановления | Подготовительный период | Предсоревновательный период | ||||
| ЧСС | САД | ДАД | ЧСС | САД | ДАД | |
| До нагрузки | 68,1±1,3 | 122,0±2,0 | 81,4±1,2 | 77,3±2,7 | 124,3±3,6 | 87,1±2,4 |
| 1 - минута | 84,3±2,1 | 130,3±1,9 | 76,4±1,4 | 90,0±2,5 | 130,9±3,4 | 82,7±2,7 |
| 2 - минута | 166,3±4,3 | 148,1±2,8 | 93,9±2,3 | 174,0±4,1 | 162,4±2,8 | 115,4±2,3 |
| 3 - минута | 135,9±3,3 | 130,8±2,9 | 91,0±2,4 | 148,5±2,7 | 148,5±3,2 | 96,9±2,2 |
| 4 - минута | 120,3±2,5 | 126,4±2,3 | 91,4±2,1 | 115,0±2,2 | 139,2±3,8 | 96,0±2,3 |
| 5 - минута | 85,7±2,3 | 123,7±2,9 | 85,5±2,2 | 96,5±2,8 | 135,7±3,1 | 96,1±2,4 |
Тип реакции сердечно-сосудистой системы на натуживание (см. табл.6):
- Подготовительный период - гипертонический тип реакции на физическую нагрузку. Полного восстановления за 5 мин не произошло.
- Предсоревновательный период - более выраженный, чем в подготовительном периоде, гипертонический тип реакции на специфическую нагрузку. Полного восстановления за 5 мин не произошло.
Вывод
1. Хотя показатели гемодинамики имеют положительную тенденцию, выявлено снижение адаптационного потенциала сердечно-сосудистой системы у спортсменов в предсоревновательном периоде, на что указывают изменения в электрокардиограмме, а именно укорочение фазы диастолы. Это говорит о том, что положительные изменения в гемодинамике произошли за счет вовлечения дополнительных ресурсов миокарда, что в дальнейшем может привести у спортсменов к состоянию перетренированости и говорит о несоответствии предлагаемых тренировочных нагрузок функциональным возможностям организма спортсменов и недостаточной эффективности восстановительных мероприятий.
2. В ходе тренировочного процесса адаптации к натуживанию не возникло, так как сердечно-сосудистая система в ходе тренировок только усилила свой гипертонический тип реакции на физическую нагрузку, а скорость восстановления после этого специфического вида нагрузки не увеличилась.
Рекомендации: пересмотрение объема и интенсивности тренировочной нагрузки и замена используемых восстановительных мероприятий на более эффективные.
Список литературы
1. Агаджанян Н.А. Материалы VIII междунар. симп. "Эколого-физиологические проблемы адаптации". М. 1998. С.2-6.
2. Адамян К.Г., Оганесян Л.С. Современные методы функциональных исследований сердечно-сосудистой системы. Ереван. 1990.
3. Баевский Р.М. Оценка адаптационных возможностей организма и риск развития заболеваний / Р.М.Баевский, А.П.Берсенева - М.: Медицина, 1997. - 235 с.
4. Белоцерковский З.Б. Сократительная функция миокарда левого желудочка сердца и артериальное давление у спортсменов при изометрической нагрузке / Белоцерковский З.Б., Любина Б.Г. // Юбилейный сборник трудов ученых РГАФК, посвященный 80-летию академии. - М.: 1998. - Т.4. - С.180-185.
5. Карпман В.Л. Исследование физической работоспособности у спортсменов / В.Л.Карпман, З.Б.Белоцерковский, И.А.Гудков. - М.: Физкультура и спорт, 1974. - 95 с.
6. Карпман В.Л. Сердце и работоспособность спортсмена / Карпман В.Л., С.В.Хрущев, Ю.А.Борисова. - М.: Физкультура и спорт, 1978. - 120 с.
7. Карпман В.Л. Тестирование в спортивной медицине / В.Л.Карпман, З.Б.Белоцерковский, И.А.Гудков. - М.: Физкультура и спорт, 1988. - 104 с.
8. Реакция на натуживание у тяжелоатлетов по данным измерения артериального давления и частоты сердечных сокращений / Синяков А.Ф., Степанова С.В. // Клинико-физиологические характеристики сердечно-сосудистой системы у спортсменов: Сб., посвящ. двадцатипятилетию каф. спорт. медицины им. проф. В.Л.Карпмана / РГАФК. - М., 1994. - С.79-82.
9. Fishman E.Z., Embon P., Pines A. Tenenbaum A. et al. - Am. J. Cardiol., 1997. Feb.1. V.79 (3). P.355-359.
10. Lind A.R., Taylor S.A., Humphreys P.W. et al. Clin. Sci., v.27, p.229-244.
11. Heitanen E. - Cardiovascular responses to static exercise. Scand. J. Work Environ. Health, 1984. v.10, p.397-402.
12. Haykowsky M.J., Gillis R., Quinney A. et al. - Am. J. Cardiol. 1993. V.72. P.1045-1054
Способ оценки адаптационного потенциала сердечно-сосудистой системы к силовым нагрузкам, включающий две функциональные пробы с натуживанием и изометрической работой, до и после проб регистрируется электрокардиограмма, артериальное давление и частота сердечных сокращений, отличающийся тем, что у испытуемого до нагрузки фиксируется электрокардиограмма, снимают показатели частоты сердечных сокращений и артериального давления, проводят пробу с натуживанием с использованием станового динамометра с тягой 80% от максимальной произвольной силы, определенной накануне, и удерживают ее в течение 10 с с задержкой дыхания на вдохе, после нагрузки также фиксируют электрокардиограмму, снимают показатели частоты сердечных сокращений и артериального давления на 1-, 2-, 3-, 4-, 5-й минуте после окончания пробы в фазе восстановления, после восстановления показателей частоты сердечных сокращений и артериального давления до исходных величин проводят пробу с изометрической нагрузкой, для чего испытуемый выполняет с использованием станового динамометра тягу 50% от максимальной произвольной силы, определенной накануне, и удерживает ее в течение одной минуты без значительных задержек дыхания, после чего фиксируют электрокардиограмму, снимают показатели частоты сердечных сокращений и артериального давления на 1-, 2-, 3-, 4-, 5-й минуте после окончания пробы в фазе восстановления, далее проводят анализ изменения параметров центральной гемодинамики и электрокардиограммы.
