CC BY
173
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ РЕАКЦИИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ГЕМОДИНАМИКИ НА ФИЗИЧЕСКУЮ НАГРУЗКУ РАЗЛИЧНОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ У ДЕТЕЙ ШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА
Р.М. Васильева
Институт возрастной физиологии РАО, Москва
Мальчики 11-12 лет выполняли велоэргометрические нагрузки, заданные в процентах от максимальной. Исследовали индивидуальные особенности реакции сердечно-сосудистой системы (CCC) на нагрузки различной интенсивности. У детей регистрировали показатели центральной гемодинамики (ЧСС, УО и МОК) до работы и в течение 10 мин. восстановительного периода. Рассчитывали интенсивность нарастания пульсового «долга» (ИНПД). Определяли статистические параметры сердечного ритма: моду (Мо), амплитуду моды (АМо), вариационный размах (АХ) и индекс напряжения регуляторных систем (ИН).
Комплексный анализ перечисленных показателей позволил выявить индивидуальные варианты реакции центральной гемодинамики на нагрузки разной интенсивности. На основании полученных данных были выделены два варианта адаптационных ответа ССС. Особенностью реакции центральной гемодинамики у детей с 1-ым вариантом является наличие у них в восстановительном периоде после нагрузок максимальной и субмаксимальной мощности «отрицательной фазы» пульса и увеличения УО выше величин зарегистрированных в момент окончания работы. У детей со 2-ым вариантом «отрицательной фазы» пульса и после-рабочего увеличение УО не выявлено. Судя по показателям АМо, ИН и ИНПД напряжение механизмов регуляции ССС при физической нагрузке у детей при 2-ом варианте реакции выражено в большей степени, чем у детей с «отрицательной фазой» пульса в восстановительном периоде.
Ключевые слова: физическая нагрузка; работоспособность; дети; гемодинамика.
Individual reaction of central hemodynamics indices to physical activity of various intensity in preschool children. Boys at the age of 11-12 performed veloergometry test of different intensity (percentage of intensity is relative to the maximum load). Individual peculiarities of cardio-vascular system (CVS) and work load of different intensity were studied. Indices of central hemodynamics were registered before the performance and during ten minutes of recovery. The intensity of growth of pulse "debt" was measured together with statistical parameters of heart rate: mode (Мо), mode amplitude (АМо), variation range (АХ) and tension index of regulatory system. Complex analysis of enumerated criteria made it possible to distinguish individual reactions of central hemodynamics to the work load of different intensity. Two variants of adaptive reactions of CVS were noted. Children with the first variant demonstrate "negative phase " ofpulse after work of maximum and submaximum load and rise in stroke volume higher than that registered at the end of work. Children of the second type didn't show any "negative phase " of pulse or rise in stroke volume. According to the indices of AMo, tension index and intensity of growth ofpulse "debt" the intensity of regulation mechanisms of CVS in children of the second type is manifested better than in children with "negative phase " of pulse during the recovery period.
Key words: physical activity, efficiency, children, hemodynamics
Способность выполнить физическую нагрузку зависит от вегетативного обеспечения мышечной деятельности и, главным образом, от функционального состояния сердечно-сосудистой системы. Реакции гемодинамики определяются характером и величиной задаваемой нагрузки и в то же время в значительной мере обусловливаются возрастно-половыми и индивидуальными особенностями ребенка.
В наших более ранних исследованиях при изучении реактивности центрального звена системы кровообращения на физическую нагрузку нами были установлены возрастно-половые закономерности изменения гемодинамики при нагрузках разной мощности у детей от 9 до 14 лет [11, 14]. Несмотря на выявленные общие возрастные закономерности, также показано, что в каждой из возрастных групп можно обнаружить достаточно выраженный индивидуальный разброс - как в абсолютных значениях отдельных гемодинамических показателей, так и в динамике их изменения при одних и тех же сопоставимых нагрузках [4].
В настоящее время в литературе также представлено большое количество данных относительно возрастных и индивидуальных особенностей изменений ЧСС и УО при выполнении физической нагрузки и в восстановительном периоде после нее. Выявлен целый ряд закономерностей восстановления гемодинамики после физических нагрузок, различных по величине и длительности [1, 5, 6, 15, 20]. Это касается продолжительности восстановительного периода у детей разного возраста, направленности и скорости изменения различных показателей гемодинамики, гетерохронности достижение ими уровня покоя и ряда других характеристик периода реституции [1, 5, 6, 7, 18].
Однако данные относительно изменения УО и ЧСС у детей при физической работе, представленные в литературе, порой являются противоречивыми. Ряд авторов расходится в толковании механизмов возникновения и прогностической значимости различных вариантов переходных процессов работы сердца при физической нагрузке у детей школьного возраста [5, 18].
Таким образом, характер изменений гемодинамики, направленность переходных процессов и состояние механизмов регуляции функций сердечно-сосудистой системы в процессе и после выполнения мышечной работы требует дальнейшего исследования и изучения физиологического значения этих изменений.
Задачей настоящего исследования было выявить и проанализировать индивидуальные варианты нормальной реакции центральной гемодинамики на физическую нагрузку разной интенсивности у детей школьного возраста.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Нами были проанализированы результата исследований, проведенных на базе школ г. Москвы на практически здоровых мальчиках 11-12 лет. Данные получены в лабораторном эксперименте, в ходе которого испытуемые выполняли работу на велоэргометре. Нагрузку задавали в процентах от максимальной, подобранной индивидуально для каждого обследуемого. За максимальную принимали нагрузку, которую ребенок мог удерживать не более 8-10 сек. В основной серии исследований дети выполняли нагрузки 100%, 80%, 70% и 50% от максимальной. При всех нагрузках работа выполнялась детьми до отказа.
До работы и в течение 10 мин. восстановительного периода регистрировали следующие показатели: частоту сердечных сокращений (ЧСС, уд/мин), ударный
объем (УО, мл) крови, который определяли методом тетраполярной реоплетизмо-графии по Кубичеку [22]. Рассчитывали МОК (л/мин).
Оценивали также показатели, учитывающие антропометрические данные испытуемых:
УО
Ударный индекс (УИ, мл/м2): УИ = -,
ПТ МОК
Сердечный индекс (СИ, л/мин/м2): СИ = ^^ .
где ПТ - площадь поверхности тела испытуемого в м2 [8, 17, 21].
При анализе восстановительного периода определяли интенсивность накопления «пульсового долга» (ИНПД) [8, 10], величина, которого рассчитывается как отношение величины долга за 5 или 10 мин. восстановительного периода ко времени предельной продолжительности работы [8, 10].
Подобным же образом вычисляли величину индексов накопления «долга» по УО (ИНУО) и «долга» по МОК (ИНМОК).
При анализе полученных данных учитывали возраст и физическое развитие школьников. Для оценки морфофункционального развития детей рассчитывали наиболее распространенные антропометрические индексы:
1. Индекс Кетле - весо-ростовой показатель:
IK=P/L, где Р - вес тела (кг), L - длина тела (см).
2. Индекс Пинье - числовой показатель крепости телосложения:
IP= L - (P+T), где L - длина тела (см), P - вес тела (кг), T - обхват груди (см) [12].
Оценивали особенности регуляции сердечного ритма сердца (СР) по методике Р.М. Баевского. С этой целью измеряли не менее 100 последовательно идущих кардиоинтервалов в покое перед работой и в период относительно стационарного состояния на 2-ой - 3-ей мин. восстановительного периода. Определяли статистические параметры СР: моду (Мо), амплитуду моды (Амо), вариационный размах (ДХ), и индекс напряжения регуляторных систем (ИН) [2, 3].
Всего в данной возрастной группе обследовано 18 испытуемых. Каждый ребенок участвовал в исследованиях не менее 5 -6 раз. Полученные данные были обработаны на ПК методами вариационной статистики.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В ходе анализа изменений показателей кровообращения при физической работе был обнаружен ряд индивидуальных особенностей реакции отдельных компонентов центральной гемодинамики и выделено два варианта адаптационных ответа ССС на нагрузки разной интенсивности.
Особенностью реакции центральной гемодинамики на физическую нагрузку у детей первой группы является наличие у них «отрицательной фазы» пульса в восстановительном периоде после нагрузок максимальной и субмаксимальной мощности, т.е. уменьшение ЧСС ниже исходных величин покоя. Одновременно с этим у детей отмечается увеличение УО выше величин, зафиксированных в работе и в момент ее окончания. У детей второй группы «отрицательной фазы» пульса не выявлено. У них наблюдается более медленное восстановление ЧСС и УО к дора-
бочему уровню. 1-ый вариант реакции был выявлен у 67%, а 2-ой - у 33% мальчиков 11-12 лет.
При сравнении детей с разными вариантами реакции на нагрузку был рассмотрен ряд показателей, характеризующих индивидуальные особенности каждого ребенка. При анализе показателей кровообращения в покое было выявлено, что мальчики с 1-ым вариантом имели более низкую ЧСС (р<0,05) и более высокие показатели УО и УИ по сравнению с детьми 2-ой группы (табл. 1).
Таблица 1
Некоторые соматометрические показатели и показатели кровообращения в покое у детей с разными вариантами реакции гемодинамики на нагрузку
Показатели Возраст, лет Рост, см Вес, кг Ж, кг/см 1Р ЧСС, уд/ми н УО, мл. МОК, л/мин УИ, мл/м2 СИ, л/мин/ м2
1-й вариант М 11,4 148,7 39,05 2,62 36,3 79,6 54,9 4,38 44,4 3,55
±т 0,22 1,38 1,41 0,08 2,47 1,98 3,14 0,29 2,66 0,25
2-й вариант М 11,5 147,0 35,88 2,44 41,82 84,6 46,7 4,02 37,0 3,18
±т 0,23 1,45 1,04 0,06 0,77 1,11 2,84 0,25 2,4 0,21
В то же время, как видно из представленных данных, дети двух выделенных групп мало различались по возрасту и физическому развитию. Показатели работоспособности также не отличались достоверно у детей с разными вариантами реакций ни при одной из испытанных нагрузок (табл. 2).
Таблица 2
Показатели работоспособности у мальчиков с разными вариантами реакции гемодинамики на нагрузку
Нагрузка Показатели работоспособности 1-ый вариант (М±m) 2-ой вариант (М±m)
Нагрузка 100% Время, сек 9,30± 0,65 10,08±0,09
кГм/мин кг 2,74± 0,16 3,07±0,50
Нагрузка 80% Время, сек 95,88±6,35 90,36±4,45
кГм/мин кг 1,97±0,08 2,32±0,08
Нагрузка 70% Время, мин 12,00±0,98 10,00±1,28
кГм/мин кг 1,70±0,07 1,98±0,08
Нагрузка 50% Время, мин 46,70±2,68 52,60±1,60
кГм/мин кг 1,30±0,05 1,44±0,05
У детей обеих групп исследованные в эксперименте нагрузки в зависимости от времени выполнения их до отказа распределились по зонам относительной мощности в классификации В.С. Фарфеля [16] следующим образом. Нагрузка 100% лежала в зоне максимальной относительной мощности, поскольку ребенок удерживал ее не более 10 сек. Нагрузка 80% относилась к зоне субмаксимальной
относительной мощности. Нагрузка 70% оказывалась в зоне большой, а нагрузка 50% - в зоне умеренной мощности (табл. 2).
Показатели кровообращения при нагрузке максимальной мощности у мальчиков 11-12 лет с разными вариантами реакции представлены в табл. 3. В момент окончания работы мальчики двух групп имели существенные различия в значениях ЧСС. У детей с 1 -ым вариантом реакции ЧСС в момент окончания работы равнялась 152,70±3,84 уд/мин, при 2-ом варианте - 172,4±1,83 уд/мин. (р<0,05). УО составлял 70,63±6,47 и 61,64±0,89 мл соответственно (р<0,05) (табл. 3, рис. 1, 2). Достоверных различий величин МОК у детей обеих групп не выявлено.
Начиная с первой минуты реституции у детей двух групп отмечены различия в характере восстановления гемодинамических показателей. При 1 -ом варианте восстановления у мальчиков наблюдается резкое снижение ЧСС в первую минуту после работы. Ко второй минуте восстановительного периода пульс у них опускается до 69,40±2,56 уд/мин, что достоверно (р<0,05) ниже исходных величин уровня покоя, т.е. отмечается так называемый феномен «отрицательной фазы» пульса (рис. 1). При 2-ом варианте восстановление ЧСС идет медленнее. Через 1,5 мин. после работы ее величина у мальчиков этой группы составляет 98,40±4,56 уд/мин, что превышает уровень покоя на 7-8 уд/мин. (р<0,05).
Рис. 1. Динамика изменения ЧСС (уд/мин) при нагрузках разной интенсивности у мальчиков 11-12 лет с разными вариантами восстановления
1 вариант -■- 2 вариант
о о о о
с а а с
Рис. 2. Динамика изменения УО (мл) при нагрузках разной интенсивности у мальчиков 11-12 лет с разными вариантами восстановления
Таким образом, уже с первых минут реституции у мальчиков двух групп наблюдаются достоверные различия в текущих значениях ЧСС, и эти различия сохраняются до конца наблюдаемого восстановительного периода.
Выявлены также и различия в динамике восстановления УО (табл. 3, рис. 2). У мальчиков с «отрицательной фазой» пульса с первой по вторую минуту реституции отмечено отчетливое увеличение УО по сравнению с тем уровнем, который зафиксирован непосредственно в момент окончания работы, когда его величина составляла 70,63±4,47 мл. Через полторы минуты после окончания работы УО у них равняется 77,26±2,65 мл. При 2-ом варианте у мальчиков не отмечено после-рабочего увеличения УО. Ударный объем у них вплоть до 3 -ей мин. восстановления остается на том же уровне, что в момент окончания работы (61,6±4,8 -61,4±3,4 мл), а затем начинается его снижение, но он так и не возвращается к уровню покоя. За счет более высокой ЧСС минутный объем крови на протяжении всего восстановительного периода был выше у мальчиков 1-ой группы (на 3, 5 и 10 мин. различия достоверны, р<0,05).
Таблица 3
Изменение показателей гемодинамики после нагрузок разной мощности у мальчиков 11-12 лет с разными вариантами восстановления
Нагрузка 100%
ЧСС УО МОК
1-ый вариант 2-ой вариант 1-ый вариант 2-ой вариант 1-ый вариант 2-ой вариант
М ±m М ±m М ±m М ±m М ±m М ±m
Покой 77,81 2,99 84,90 1,87 54,08 3,28 46,42 2,49 4,25 0,37 3,60 0,18
Восстановление:
0,05 152,70 3,84 172,40 1,83 70,63 4,47 61,64 4,89 10,78 1,04 10,62 0,11
0,5 116,00 5,07 134,80 2,13 73,31 3,13 63,52 3,38 8,44 0,59 8,52 0,38
1 84,25 3,77 110,00 3,78 76,68 4,52 62,39 3,42 6,47 0,65 6,74 0,16
1,5 70,15 2,52 98,40 4,56 77,26 2,65 63,36 4,51 5,39 0,51 6,21 0,33
2 69,40 2,56 88,00 2,97 76,59 5,64 60,99 2,27 5,17 0,40 5,41 0,30
3 74,55 3,11 91,40 3,24 71,42 4,67 61,47 3,41 5,12 0,49 5,57 0,31
5 79,20 3,55 91,20 1,27 64,30 2,97 56,88 2,18 5,08 0,30 5,18 0,19
7 81,00 3,95 88,40 2,10 62,43 3,96 52,53 1,66 5,03 0,37 4,62 0,10
10 78,50 4,61 92,20 2,85 60,09 4,25 53,75 2,63 4,75 0,51 5,01 0,34
Нагрузка 80%
ЧСС УО МОК
1-ый 2-ой 1-ый 2-ой 1-ый 2-ой
вариант вариант вариант вариант вариант вариант
М ±m М ±m М ±m М ±m М ±m М ±m
Покой 78,86 2,16 81,53 1,37 56,96 3,57 46,69 3,68 4,46 0,25 3,83 0,34
Восстановление:
0,01 157,85 4,24 172,80 2,41 74,70 5,66 58,80 2,13 11,77 0,95 10,16 0,40
0,5 101,20 4,84 132,80 4,90 80,08 6,18 61,88 4,65 8,22 0,90 8,05 0,42
1 77,55 4,23 103,80 7,45 83,55 5,60 68,35 5,07 6,45 0,48 6,86 0,48
1,5 66,65 2,75 86,00 6,00 80,76 5,70 71,82 3,73 5,42 0,51 6,18 0,52
2 77,25 4,24 87,60 4,73 75,06 6,32 67,08 4,70 5,74 0,58 5,79 0,44
3 77,30 4,34 86,00 3,10 71,23 6,72 61,64 5,05 5,60 0,72 5,26 0,45
5 81,50 3,92 87,80 1,77 62,66 5,20 57,00 4,62 5,11 0,52 5,01 0,45
7 76,25 2,65 87,00 2,71 60,11 3,97 51,41 4,92 4,60 0,37 4,41 0,39
10 80,15 3,31 87,60 2,48 60,57 4,30 44,28 2,22 4,87 0,43 3,89 0,24
Нагрузка 70%
ЧСС УО МОК
1-ый 2-ой 1-ый 2-ой 1-ый 2-ой
вариант вариант вариант вариант вариант вариант
М ±m М ±m М ±m М ±m М ±m М ±m
Покой 80,60 2,69 87,60 0,82 53,20 4,09 46,58 2,72 4,30 0,37 4,19 0,28
Восстановление:
0,01 144,10 5,52 165,00 4,45 73,22 5,90 53,69 3,38 10,58 1,05 8,97 0,78
0,5 110,10 4,61 134,80 4,09 76,28 7,83 53,00 2,94 8,28 0,76 7,21 0,59
1 102,30 5,67 121,80 4,05 71,03 6,84 52,31 3,61 7,05 0,41 6,43 0,59
1,5 101,00 3,82 117,40 3,47 65,99 4,21 50,34 3,51 6,57 0,26 5,96 0,55
2 95,75 4,06 112,00 3,39 68,26 4,47 52,74 3,80 6,47 0,39 5,88 0,44
3 94,35 3,80 107,40 3,26 58,40 3,78 52,18 3,10 5,44 0,32 5,65 0,45
5 92,60 4,15 109,60 2,23 58,66 3,13 47,22 3,42 5,38 0,29 5,21 0,45
7 90,25 3,12 98,00 2,32 53,25 3,96 48,27 4,01 4,74 0,27 4,74 0,44
10 90,90 4,38 103,80 3,22 56,09 3,59 49,58 3,34 5,08 0,41 5,18 0,44
Нагрузка 50%
ЧСС УО МОК
1-ый 2-ой 1-ый 2-ой 1-ый 2-ой
вариант вариант вариант вариант вариант вариант
М ±m М ±т М ±m М ±m М ±m М ±m
Покой 80,95 1,98 87,48 2,17 55,44 2,90 49,44 3,27 4,48 0,24 4,42 0,31
Восстановление:
0,01 113,50 2,95 122,60 5,15 80,92 6,14 61,10 2,47 9,28 0,87 7,42 0,26
0,5 92,10 4,50 101,00 3,55 76,89 5,59 63,94 2,04 7,12 0,67 6,49 0,37
1 87,10 3,97 90,20 3,20 75,41 6,75 59,54 2,83 6,59 0,64 5,33 0,25
1,5 87,45 3,93 90,60 2,67 66,31 5,60 55,17 1,90 5,81 0,55 5,01 0,25
2 85,50 4,28 95,80 3,72 64,52 4,78 57,65 2,26 5,58 0,60 5,49 0,22
3 83,55 3,73 90,80 2,20 63,40 4,09 56,41 3,10 5,35 0,50 5,11 0,28
5 84,20 3,63 91,00 3,82 61,75 4,92 56,90 3,74 5,24 0,54 5,13 0,33
7 79,30 2,90 83,20 1,64 62,35 4,34 49,95 1,94 4,99 0,45 4,17 0,21
10 85,30 3,60 88,60 2,18 66,56 5,55 47,96 3,68 5,79 0,69 4,23 0,31
В результате резкого падения ЧСС пульсовой «долг» после максимальной нагрузки оказался в несколько раз ниже у мальчиков с «отрицательной фазой» пульса. Поскольку время работы в обеих группах практически не различалось, у мальчиков с 1-ым вариантом восстановления значительно ниже оказалась и ИНПД. Так, у мальчиков с «отрицательной фазой» пульса ИНПД, рассчитанная за 5 мин. восстановления, составила 2,47±0,9, а у детей со 2-ым вариантом - 9,05±0,5 (р<0,05) (табл. 4, рис. 3).
Таблица 4
Интенсивность нарастания гемодинамического «долга» за 5 мин. восстановления у мальчиков 11-12 лет с разными вариантами гемодинамики
Показатели Вариант Нагрузка
100% 80% 70% 50%
ИН ПД 1-ый вариант 2,47± 0,92 0,21±0,19 0,13±0,02 0,01±0,004
2-ой вариант 9,05±0,57 0,91±0,16 0,27±0,045 0,01±0,004
ИН УО 1-ый вариант 8,10±1,41 0,87±0,13 0,09±0,02 0,02±0,006
2-ой вариант 10,6±0,91 0,94±0,23 0,05±0,01 0,01±0,005
ИН МОК 1-ый вариант 0,77±0,11 0,09±0,01 0,01±0,001 0,002±0,001
2-ой вариант 1,63±0,18 0,13±0,02 0,02±0,004 0,001±0,00
ИН ПД - интенсивность нарастания пульсового «долга», ИН УО - интенсивность нарастания «долга» УО, ИН МОК - интенсивность нарастания «долга» МОК
Несмотря на имевшее место послерабочее увеличение УО у мальчиков с 1 -ым вариантом реакции, «долги» по УО и ИН УО у детей двух групп достоверно не различались, хотя и были несколько ниже у испытуемых с «отрицательной фазой» пульса. МОК на протяжении всего восстановительного периода мало отличался у мальчиков двух групп. Однако из-за того, что в покое величина МОК была выше
у мальчиков 1-ой группы, у них ниже оказался и «долг» МОК и ИН МОК, рассчитанные за 5 мин. восстановления (р<0,05) (табл. 4, рис. 3).
При нагрузке субмаксимальной мощности отличия в величинах ЧСС, УО и МОК в момент окончания работы и различия в динамике восстановления у мальчиков двух групп проявляются так же отчетливо, как после нагрузки максимальной мощности (табл. 3, рис 1, 2).
18
16
14 12 10 8 6 4 2 О
Рис. 3. Интенсивность нарастания пульсового «долга» (ИНПД и «долга»
УО (ИНУО) при нагрузках разной мощности у детей с разными вариантами реакции на нагрузку
С первой минуты реституции ЧСС более резко снижается у мальчиков 1-ой группы. Ко второй минуте ЧСС у них становится ниже дорабочих величин, т.е. имеет место «отрицательная фаза» пульса. На этом этапе (через 1,5 мин. после работы) ЧСС у мальчиков 1-ой группы оказался достоверно ниже, чем у мальчиков 2-ой группы: 66,65±2,75 и 86,00±6,00 уд/мин. соответственно (р<0,05). Как и после нагрузки максимальной мощности, у мальчиков с «отрицательной фазой» пульса четко выражен послерабочий подъем УО, пик которого приходится на фазу наиболее значительного снижения ЧСС. В тот же период времени (первые 2 мин. восстановления) у мальчиков 2-ой группы также выявлен подъем УО по сравнению с уровнем, зафиксированным в момент окончания работы. Однако на протяжении всего периода реституции значения УО у детей с 1 -ым вариантом достоверно (р<0,05) выше, чем у мальчиков, которые проявляли 2-ой вариант восстановления. Различий в значениях МОК на всем протяжении восстановительного периода (кроме момента окончания работы) у детей обеих групп не выявлено (табл. 3).
В результате дети с более резким падением ЧСС в восстановительном периоде имели боле низкий ПД по сравнению с теми, у которых ЧСС после работы вос-
50% 70% 80% 100% 50% 70% 80% 100%
станавливалась медленнее. Общее время работы при этой нагрузке у всех детей достоверно не различалось. В результате ИНПД у мальчиков 1-ой группы был почти в два раза ниже, чем у мальчиков 2-ой группы (табл. 4, рис. 3). «Долг» по УО, ИНУО, «долг» по МОК и ИН МОК в двух группах достоверно не различались.
В восстановительном периоде после нагрузок большой мощности уменьшения ЧСС ниже величин, зарегистрированных в покое, не наблюдалось ни у кого из мальчиков. Однако на протяжении всего периода реституции ЧСС была значительно ниже, а УО выше у тех детей, которые при нагрузках высокой мощности демонстрировали «отрицательную фазу» пульса (табл. 3, рис. 1, 2). Значения МОК в обеих группах различались только в момент окончания работы. У всех детей к концу наблюдаемого периода ни один из показателей не успевал возвратиться к дорабочему уровню. Интенсивность нарастания «долгов» всех рассматриваемых показателей была меньше, чем при нагрузках более высокой мощности. ИНПД оказалась ниже у детей, отнесенных к 1-ой группе, по сравнению с мальчиками 2-ой группы и составляла 0,20±0,03 и 0,39±0,07 соответственно (р<0,05).
После нагрузки 50% от максимальной характер восстановления показателей кровообращения у мальчиков двух групп принципиально не различался. Значимые отличия в абсолютных значениях ЧСС, УО и МОК выявлены только в первые 30 с после окончания работы (табл. 3). Гетерохронность восстановления отдельных показателей менее выражена, и восстановление гемодинамики носит более плавный характер по сравнению с нагрузками боле высокой мощности.
Анализ статистических параметров СР показал, что в покое перед работой средние значения ИН и его составляющих (Мо, АМо, ДХ) у детей с разными вариантами реакции на нагрузку различались мало. У мальчиков с 1 -ым вариантом ИН составлял 64,23±11,06 усл. ед., при 2-ом варианте - 68,82±11,11 усл. ед. АМо равнялась 27,43±2,24% и 27,77±2,45% соответственно (табл. 5, рис. 4 и 5).
Нами также были проанализированы индивидуальные показатели вариабельности СР с целью охарактеризовать тип вегетативной регуляции - исходный вегетативный тонус (ИВТ) каждого ребенка в покое перед работой.
Таблица 5
Изменения статистических показателей сердечного ритма у мальчиков с разными вариантами реакции гемодинамики на нагрузку
Показатели АМо, % (М±m) Мо, с (М±m) dХ, с (М±m) ИН, усл. ед. (М±m)
До работы
1-ый вариант 27,49 ± 2,24 0,77 ± 0,02 0,31 ± 0,028 64,23 ± 11,06
2-ой вариант 27,77 ± 2,45 0,74 ± 0,02 0,31 ± 0,027 68,82 ± 11,11
После работы
1-ый вариант 20,57 ± 1,48 0,86 ± 0,036 0,40 ± 0,03 33,25 ± 4,47
2-ой вариант 41,18 ± 6,29 0,59 ± 0,024 0,26 ± 0,05 191,1 ± 29,5
Рис 4. Изменения амплитуды моды (АМо, %) под влиянием нагрузки субмаксимальной мощности у мальчиков 11-12 лет
Рис 5. Изменения индекса напряжения (ИН, усл. ед.) под влиянием нагрузки субмаксимальной мощности у мальчиков 11-12 лет
При оценке ИВТ и функционального состояния организма принято ориентироваться на величину ИН [2, 3]. Для интерпретации этого показателя в настоящее время предложено несколько классификаций, которые выделяют ряд диапазонов его величины [2, 3, 13, 19]. Нами была использована классификация, которая применялась в ряде исследований [13, 19]. Согласно данной классификации, к нормотоникам относили детей, имеющих ИН в пределах от 30 до 90 усл. ед.; к ваготоникам - с ИН ниже 30 усл. ед.; к симпатикотонкам - с ИН от 91 до 160 усл. ед., а к гиперсимпатикотоникам - при фоновом значении ИН выше 160 усл. ед.
Частота встречаемости различных типов регуляции в покое в двух группах существенно различалась. Ваготоническая направленность ИВТ встречалась почти в 2 раза чаще у детей с 1-ым вариантом реакции (33,3%) по сравнению с детьми 2-ой группы (16,7%). Преобладание влияния симпатической нервной системы (симпатикотония) среди школьников с 1 -ым вариантом реакции отмечалось в 20,8% случаев, т. е. несколько реже чем у детей второй группы (33,3%). Констатировано, что «нормотонический» тип регуляции СР в покое проявлялся у детей обеих групп почти в равной степени. При 1-ом варианте 45,8%, а при 2-ом варианте 50,0% детей имели сбалансированное состояние регуляторных систем (рис. 6).
1-ый вариант
2-ой вариант
Рис. 6. Соотношение (в %) вариантов вегетативного тонуса перед работой (А) и после выполнения работы
(Б) у детей с различными реакциями гемодинамики на нагрузку. В - ваготония, Н - нормотония, С - симпатикотония
Таким образом, значения показателей регуляции СР в покое свидетельствует о некотором преобладании исходной парасимпатической активности и уменьшении симпатических влияний вегетативной нервной системы у детей 1 -ой группы до нагрузки.
Под влиянием работы происходили изменения показателей структуры СР в обеих исследованных группах. Сравнительный анализ основных статистических параметров СР после нагрузки обнаружил достоверные отличия ИН, Мо, АМо, ДХ у детей с разными вариантами восстановительного периода.
Адаптационные реакции сердца на нагрузку субмаксимальной мощности у детей при 1-ом варианте характеризовались уменьшением показателей АМо и ИН и увеличением Мо ДХ (табл. 5, рис. 4 и 5), что указывает на снижение активности центральных механизмов и усиление парасимпатических воздействий на сердце. Хотя у всех без исключения детей 1 -ой группы ИН в восстановительном периоде снижался, реакция у 41,67% детей оставалась в пределах нормотонической. У 58,33% детей снижение ИН было выражено сильнее, и у них наблюдался вагото-нический тип реакции. Детей с симпатотоническим типом реакции в 1 -ой группе не обнаружено (рис. 6). Таким образом, у детей 1 -ой группы независимо от ИВТ в восстановительном периоде отмечалось преобладание парасимпатического влияния на сердце.
У детей со 2-ым вариантом реакции показатели Дх и Мо под влиянием нагрузки уменьшались, а АМо и ИН - увеличивались (табл. 5, рис. 4 и 5). Таким образом, у этих детей были выявлены особенности адаптационных реакций сердца, которые свидетельствует о напряжении центральных симпатических механизмов регуляции в восстановительном периоде. При этом у 66,7% детей увеличение ИН и АМо было таким значительным, что эту реакцию можно расценить как сим-патотоническую, а у 33,3% ИН хотя и увеличивался, реакция оставалась в пределах нормотонической. Детей с ваготоническим типом реакции на нагрузку во 2-ой группе не выявлено (рис. 6).
В многочисленных работах показано, что увеличение ИН отражает общий сдвиг вегетативного гомеостаза в сторону преобладания симпатического отдела нервной системы над парасимпатическим а также то, что он является весьма чувствительным маркером отражающим напряжение центральных механизмов регуляции ССС [2, 3]. Судя по изменению показателей ИН и АМо, у детей 2-ой группы в ответ на нагрузку развивается более выраженное напряжение регуляторных систем, чем у детей, которые имели «отрицательную фазу» пульса в восстановительном периоде.
О том же самом свидетельствует и величина ИНПД, которая также считается очень информативной характеристикой «физиологической стоимости» мышечной работы [9, 10]. Дети со 2-ым вариантом изменения гемодинамики демонстрировали большую интенсивность накопления «пульсового долга» при работе по сравнению с детьми, у которых отмечалась «отрицательная фаза» пульса.
Можно предположить, что ССС у детей 2-ой группы обладает более низкими функциональными резервами, поскольку у них выявлены меньшие значения УО и УИ в покое, что косвенно характеризует снижение насосной и сократительной функций сердца у этих детей. Это приводит к необходимости поддерживать более высокий уровень ЧСС для обеспечения адекватного кровоснабжения организма при нагрузке и в восстановительном периоде.
Поскольку работоспособность у детей с разными вариантами гемодинамики различалась мало, можно предположить, что оба типа гемодинамических ответов - это оптимальная реакция на нагрузку, соответствующая индивидуальными особенностям системы кровообращения с участием приспособительных механизмов, сформировавшихся у каждого ребенка к определенному возрасту.
ВЫВОДЫ
1. Комплексный анализ показателей, характеризующих функциональное состояние сердечно-сосудистой системы мальчиков 11-12 лет в покое и после физической работы, позволил выявить индивидуальные варианты реакции центральной гемодинамики на нагрузки разной интенсивности.
2. На основании полученных данных было выделено 2 варианта адаптационных ответов ССС. Особенностью реакции центральной гемодинамики на физическую нагрузку у детей с 1-м вариантом реакции является наличие у них «отрицательной фазы» пульса в восстановительном периоде после нагрузок максимальной и субмаксимальной мощности, т.е. уменьшение ЧСС на первой - третей минутах после работы ниже исходных величин покоя. Одновременно с этим у детей отмечается увеличение УО выше величин, зафиксированных в работе и в момент ее окончания. 1-й вариант реакции был выявлен у 67% мальчиков 11-12 лет.
У детей со 2-ым вариантом «отрицательной фазы» пульса и послерабочего увеличение УО не выявлено. У них наблюдается более медленное восстановление ЧСС к уровню покоя.
3. У детей с «отрицательной фазой» пульса в восстановительном периоде после нагрузок 100 и 80% от максимальной обнаружен более низкий пульсовой «долг» и ИНПД по сравнению с детьми, у которых уменьшения ЧСС ниже величин покоя не происходит.
4. Судя по показателям АМо, ИН и ИНПД, напряжение механизмов регуляции сердца у детей со 2-ым вариантом реакции выражено больше, чем у детей, которые демонстрировали «отрицательную фазу» пульса в восстановительном периоде.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Абзалов Р.А., Нигматуллина Р.Р. Показатели ударного объема крови у юношей, занимающихся физическими упражнениями динамического и статического характера // Теория и практика физической культуры. - 2002. - № 2. - С. 1314.
2. Баевский Р.М., Берсенева А.П. Оценка адаптационных возможностей организма и риск развития заболеваний. - М.: Медицина, 1997. - 236 с.
3. Баевский Р.М., Кириллов О.И., Клецкин С.З. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе. - М.: Наука, 1984. - 222 с.
4. Васильева Р.М. Кинетика восстановления показателей гемодинамики после выполнения физических нагрузок максимальной и субмасимальной мощности у детей школьного возраста. // Новые исследования. - № 1 (4). - 2009. - С. 208-218.
5. Вахитов И.Х., Абзалов Р.А., Абзалов Р.Р. и др. «Отрицательная фаза» частоты сердечных сокращений и ударного объема крови у юных спортсменов по-
сле выполнения гарвардского степ-теста // Физиология человека. - 2006. - Т. 32. -№ 6. - С. 47-51.
6. Гайтон А. Физиология кровообращения. Минутный объем сердца и его регуляция - М.: Медицина, 1969. - 470 с.
7. Данько Ю.И., Тихвинский С.Б. Возрастная физиология мышечной деятельности // Детская спортивная медицина / Под ред. С.Б.Тихвинского и С.В.Хрущева - М.: Медицина, 1991. - 560 с.
8. Земцовский Э.В. Спортивная кардиология. - СПб.: Гиппократ, 1995. -448 с.
9. Карпман В.Л., Парин В.В. Сердечный выброс. //Физиология кровообращения. Физиология сердца. В серии Руководство по физиологии. - Л.: Наука, 1980. -С. 255-275.
10. Корниенко И.А., Сонькин В.Д., Тамбовцева Р.В., Васильева Р.М. и др. Возрастное развитие скелетных мышц и физической работоспособности // Физиология развития ребенка: теоретические и прикладные аспекты. / Под ред. М.М.Безруких и Д.А.Фарбер. - М.: РАО, 2000. - С. 148-150, 217-237.
11. Король В.М., Сонькин В.Д., Ратушная Л.И. Мышечная работоспособность и частота сердечных сокращений у подростков в зависимости от уровня полового созревания // Теория и практика физической культуры. - № 8 - 1985 -С. 27.
12. Любомирский Л.Е., Букреева Д.П., Васильева P.M. Функциональные возможности двигательной системы детей и подростков с разным уровнем физической тренированности // Физиология человека. - 1997. - Т. 23. - № 6. - С. 69
13. Макарова Г.А. Спортивная медицина. - М., 2004. - 480 с.
14. Ноздрачев А.Д., Щербатых Ю.В. Современные способы оценки функционального состояния автономной (вегетативной) нервной системы // Физиология человека. - 2008. - Т. 34. - № 5. - С. 89-96.
15. Нормирование нагрузок в физическом воспитании школьников / Под ред. Л.Е.Любомирского. - М.: Педагогика, 1989. - 192 с.
16. Сонькин В.Д., Р.М. Васильева, Д.П. Букреева., Динамика функционального состояния двигательного аппарата и сердечно-сосудистой системы в процессе работы разной интенсивности у девочек 9-14 лет. // Новые исследования. - 2003. -№1(4). - С. 208-218.
17. Фарфель В.С. Физиологические основы классификации физических упражнений // Физиология мышечной деятельности труда и спорта. - Л., 1969. -С. 425-439.
18. Физиология кровообращения. Регуляция кровообращения (руководство по физиологии) / Под ред. Б.И. Ткаченко. - Л.: Наука, 1986 - 640 с.
19. Филеши П.А. Возрастные особенности некоторых функциональных характеристик сердечной деятельности современных школьников (мальчики 718 лет): автореф. дисс. ... канд. наук мед. наук. - М., 1978. - 20 с.
20. Шайхелисламова М.В., Ситдикова А.А., Ситдиков Ф.Г. Взаимосвязь симпато-адреналовой системы, коры надпочечников и вегетативного тонуса у детей 7-9-летнего возраста // Физиология человека. - Т. 34. - № 2. - С. 83-92.
21. Astrand P.O., Rodahl K. Textbook of work physiology. New York: McGraw-Hill Co, 1986. - 691 p. P. 669
22. Gayton A. Circulatory physiology Cardiac output and its regulation. - 1963. -556 p. - P. 12-19.
23. Kubicek W.G., Patterson R., Lillehei R. et al. Impedance cardiography as a noninvasive means to monitor cardiac function // J. Amer. Assoc. Advancement Med. instrument. - 1970. - № 4. - P. 79.
