CC BY
20
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2016 - V. 23, № 2 - P. 114-119
УДК: 616.12-008.3-073.96:796/799 DOI: 10.12737/20436
ИЗМЕНЕНИЯ СОСУДИСТОЙ НАГРУЗКИ СЕРДЦА У СПОРТСМЕНОВ ПРИ МАГНИТНОЙ
СТИМУЛЯЦИИ МЫШЦ БЕДЕР
В.Р. ОРЕЛ, Г.И. ПОПОВ, В.С. МАРКАРЯН
Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодежи и туризма,
Сиреневый б-р, д.4, Москва, Россия, 105122
Аннотация. В отличие от давно и достаточно успешно применяемой в тренировках спортсменов электрической стимуляции мышц магнитная стимуляция мышц значительно менее распространена. С применением этой методики мышц бедер исследовались представители циклических видов спорта (n=18, спортивный разряд - не ниже 1-го). Для изучения влияния стимуляции на показатели центральной гемодинамики и сосудистой нагрузки сердца у спортсменов применялись тетраполярная реография и специальные компьютерные программы, которые позволяют по данным дополнительных измерений артериального давления вычислять также и величины сосудистых сопротивлений (эластического и периферического) как сосудистой нагрузки сердца. В изометрическом режиме испытуемые напрягали четырехглавую мышцу бедра для преодоления сопротивления, создаваемого компьютеризированным биомеханическим комплексом «Biodex». С помощью комплекса «Biodex» фиксировался максимальный крутящий момент сил. Ниже обсуждаются реакции показателей центральной гемодинамики и сосудистой нагрузки сердца у спортсменов на цикл регулярных процедур магнитной стимуляции мышц бедер. Важным моментом исследования является вопрос об утомляемости мышц в ходе воздействия магнитной стимуляции. Связь между эффектами утомления мышечного аппарата у спортсменов и тренировочным эффектом обусловлена классической концепцией о лимитирующей роли системы кровообращения при интенсивной спортивной деятельности. Показано, что процедура магнитной стимуляции, применяемая во время изометрического сокращения мышц бедер, приводит к достоверному тренирующему эффекту, повышающему силовой компонент при мышечном сокращении как после единичного тренировочного занятия, так и после проведения 10-дневного цикла тренировок.
Ключевые слова Магнитная стимуляция, мышцы бедер, ударный объем крови, сосудистые сопротивления, минутный кровоток.
THE MAGNETIC STIMULATION OF THE QUADRICEPS MUSCLES AND THE HEART VASCULAR
LOAD
V.R. OREL, G.I. POPOV, V.S., MARKARYAN
Russian state University of physical education, sport, youth and tourism Lilac Boulevard, 4, Moscow, 105122, Russia
Abstract. Unlike the electric muscle stimulation which is long time quite successfully used in the training of athletes, muscle magnetic stimulation (MS) is much less common. Using thighs MS techniques 18 representatives of endurance sports were studied. Tetrapolar rheography and special computer programs were used to study the impact of MS on central hemodynamics and cardiovascular load in athletes which allowed by data of arterial pressure to calculate the measurement of vascular resistance (elastic and peripheral) as a vascular heart load. In tests using isometric mode, quadriceps muscles were strained by athletes to overcome the resistance created by "Biodex" computerized biomechanical complex. Maximum torque forces were measured by "Biodex". The reaction of central hemodynamics and vascular heart load in athletes is discussed below after series of regular implements of thigh muscles magnetic stimulation. An important aspect of this study is the issue of muscle fatigue during exposure to magnetic stimulation. The relationship between the effects of fatigue in athletes' muscular system and the training effect due to the classical concept of limiting
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2016 - V. 23, № 2 - P. 114-119
the role of the circulatory system during intensive sports activity. It is shown that magnetic stimulation procedure applied during isometric contraction of muscles of hips, results in a significant training effect, increases the power component in muscle contraction as after a single training session, and after a 10-day cycle of training.
Key words: magnetic stimulation, the quadriceps muscles, blood volume, vascular resistance, minute blood flow.
В опубликованных ранее работах [2,7,15,18] показана принципиальная возможность увеличения силового компонента отдельных мышц и мышечных групп под действием магнитной стимуляции. Ниже обсуждаются реакции показателей центральной гемодинамики и сосудистой нагрузки сердца [4,6,8,12,14] у спортсменов на цикл регулярных процедур магнитной стимуляции мышц бедер [11]. Важным моментом исследования также является вопрос об утомляемости мышц [16,17] в ходе воздействия магнитной стимуляции. Связь между эффектами утомления [1,9,16] мышечного аппарата у спортсменов обусловлена классической концепцией о лимитирующей роли системы кровообращения [5,6] при интенсивной спортивной деятельности.
Использованная аппаратура: магнитный стимулятор Magstim Rapid (Magstim, UK), инерционный динамометр «Biodex», компьютерная приставка для тетраполярной реографии «РЕОДИН-504» фирмы «Медасс», автоматизированный измеритель давления «OMRON M-6».
В изометрическом режиме испытуемые напрягали четырехглавую мышцу бедра для преодоления сопротивления, создаваемого «Biodex». Фиксировался максимальный крутящий момент сил. Измерения проводились для правой и левой ног. Койл магнитного стимулятора [2,7,15,18 устанавливался на бедро таким образом, чтобы магнитным потоком были охвачены как минимум две головки четырехглавой мышцы.
По команде в момент подачи магнитного импульса испытуемый напрягал мышцу в изометрическом режиме. Длительность воздействия магнитной стимуляции составляла 10 секунд. После чего испытуемый отдыхал 105 секунд. Потом подавался следующий сигнал. В течение одного сеанса проводилось по 10 воздействий на каждую ногу. Режимы магнитного стимулирования мышц спортсменов были подобраны таким образом, чтобы обеспечить
безопасность проведения процедуры магнитной стимуляции.
Исследовались представители циклических видов спорта (спортивный разряд - не ниже 1-го). Перед началом процедуры магнитной стимуляции четырехглавых мышц бедер у испытуемого измерялись показатели центральной гемодинамики и артериального давления в режиме [14] трехмоментной ортопробы (сидя, стоя, лежа). Затем такие же измерения показателей центральной гемодинамики и артериального давления производились сразу после выполнения полной процедуры магнитной стимуляции на мышцах бедер обеих ног.
Артериальное давление измерялось ау-скультативно. Непрерывно регистрировалась реограмма центрального пульса методом тет-раполярной реографии [4]. Архивированные в комплектсе РЕОДИН-504 результаты содержали данные о ЧСС, ударном объеме крови, фазах сердечного цикла и артериальном давлении. По этим данным вычислялись эластическое (Еа) и периферическое (К) сопротивления артериальной системы [6,8,14].
В исследовании также был использован новый параметр Ф [1,9,10], вычислявшийся для каждого испытуемого по набору величин сосудистых сопротивлений. Показатель Ф можно характеризовать либо как уровень утомления спортсмена, либо и как возможный положительный эффект тренировочного занятия.
Практически у всех спортсменов, принимавших участие в исследованиях с использованием процедуры магнитной стимуляции, также производилось изучение влияния на центральную гемодинамику и сосудистую нагрузку сердца работы на Бюйех в том же режиме тестирующей процедуры, но без самой магнитной стимуляции. Такой подход позволяет сравнить тренирующее воздействие изометрической работы на инерционном динамометре Бюйех без МС с соответствующим тренирующим воздействием Бюйех с применением МС.
10ШМАЬ ОБ ШШ МБЭТСАЬ ТБСНМОШСТББ - 2016 - V. 23, № 2 - Р. 114-119
Результаты и их обсуждение. На рис. 1 представлена типичная зависимость эластического сопротивления от периферического (у спортсмена С.) перед началом мышечной работы на Biodex и процедуры магнитной стимуляции мышц бедер.
Величина углового коэффициента Ф (=0,884) регрессионной линейной [ЗОшибка! Источник ссылки не найден.] зависимости (рис.1) между R и Еа отвечает условиям нормы до начала выполнения мышечной работы [1,9].
т 1200т
1000
800
ид
600-
400-
200-
С) V 8*5? О
С )
ОЦ; II 384х + 28,0 = 0,597
о
700
300
900
1000
1100
Периферическое сопротивление (К) дин с см-5
Рис. 1. Зависимость Еа от К до мышечной работы и МС
На рис. 2 представлена типичная зависимость эластического сопротивления от периферического (спортсмен С.) после выполнения мышечной работы на Biodex во временном режиме процедуры магнитной стимуляции мышц бедер, но без проведения магнитных воздействий на мышцы бедер (Еа - кружки).
Рис. 2. Зависимость Еа от К после мышечной работы и МС
Величина углового коэффициента Ф (=1,274) регрессионной линейной зависимости (рис. 2) между И и Еа превышает 1,0 и отвечает в условиях восстановления наличию тренировочного эффекта после выполнения мышечной работы [14].
Также на рис. 2 представлена типичная зависимость эластического сопротивления от периферического (спортсмен С.) при восстановлении (ЕаМС - треугольники) после выполнения мышечной работы на Biodex с одновременной магнитной стимуляцией мышц бедер. Величина углового коэффициента Ф (=2,59) этой регрессионной линейной зависимости (рис.2) между К и ЕаМС значимо превышает Ф для К и Еа (рис. 2), что указывает на дополнительный тренирующий эффект от процедуры МС по сравнению просто с мышечной работой на ВМех.
В комплексе исследований спортсменов с использованием МС, в частности проверялось наличие гемодинамических эффектов после 10-дневной серии МС мышц бедер по методике [2,15] у велосипедистов (и=12). В первый день у этих спортсменов измерялись основные показатели центральной гемодинамики и сосудистая нагрузка сердца [8-10,12]. Затем в течение 10 дней у них ежедневно производилась МС мышц бедер [2,15].
После этого через несколько дней после последней их 10-дневного цикла процедуры МС снова производилось в состоянии покоя измерение основных показателей центральной гемодинамики и сосудистой нагрузки сердца.
На рис. З представлена типичная зависимость эластического сопротивления от периферического (спортсмен Н.) в первый день 10-дневного цикла перед началом мышечной работы на ВМех и процедуры магнитной стимуляции мышц бедер (кружки). Величина углового коэффи-
ВЕСТНИК НОВЫХ МЕДИЦИНСКИХ ТЕХНОЛОГИИ - 2016 - Т. 23, № 2 - С. 114-119 JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2016 - V. 23, № 2 - P. 114-119
циента Ф (=0,706) регрессионной линейной [3] зависимости (рис. 3) между К и Еа (кружки) отвечает условиям нормы и отсутствию какого-либо заметного утомления [1,9] до начала выполнения мышечной работы и процедур МС.
При этом данные покоя (рис. 3, кружки) отвечают (у спортсмена Н.) как по величинам сосудистых сопротивлений Еа, так и по величинам сопротивлений И соответствующим физиологическим зонам оптимальности или нормы [13].
Также на рис. 3 представлена типичная зависимость эластического сопротивления от периферического (спортсмен Н.) через 11 дней после 10-дневного цикла ежедневной мышечной работы на Бioйex и процедуры магнитной стимуляции мышц бедер (треугольники). Величина углового коэффициента Ф (=1,326) регрессионной линейной [3] зависимости (рис. 3, треугольники) между К и Еа отвечает [1,9] наличию довольно выраженного уровня тренировочного эффекта от 10-дневного цикла мышечной работы и МС мышц бедер у спортсмена Н.
Выводы:
1. При восстановлении после изометрической нагрузки на измерительном комплексе Biodex увеличение периферического сопротивления артериальной системы достоверно сопряжено с практически линейным увеличением эластического сопротивления.
2. Угловой коэффициент линейной регрессионной зависимости между периферическим и эластическим сопротивлениями при восстановлении после мышечной работы оказывается больше, чем угловой коэффициент линейной регрессии между периферическим и эластическим сопротивлениями до выполнения мышечной работы.
3. Применение процедуры магнитной стимуляции мышц бедер при изометрической работе на Biodex увеличивает угловой коэффициент линейной регрессионной связи между периферическим и эластическим сопротивлениями по сравнению с той же работой на Biodex, но без магнитной стимуляции.
4. Величина углового коэффициента регрессионной линейной зависимости между R и Еа отвечает наличию довольно выраженного уровня тренировочного эффекта даже на 11-й день после 10-дневного цикла мышечной работы на Biodex и МС мышц бедер у спортсменов.
Рис. 3. Зависимости Еа от периферического сопротивления до МС (кружки) и через 10 дней после МС (треугольники)
Литература
1. Войтенко Ю.Л., Орел В.Р., Левушкин С.П., Тамбовце-ва Р.В., Качалов А.А. Сосудистые и гемодинамиче-ские реакции у высококвалифицированных пловцов до и после специфического плавательного тестирования // Терапевт. 2015. №5-6. С. 55-60.
2. Городничев Р.М., Петров Д.А., Фомин Р.Н., Фомина Д.К. Применение магнитной стимуляции в спорте: Учебное пособие. Великие Луки, 2007. 95 с.
References
Voytenko YuL, Orel VR, Levushkin SP, Tambovtseva RV, Kachalov AA. Sosudistye i gemodinamicheskie reaktsii u vysokokvalifitsirovannykh plovtsov do i posle spetsificheskogo plavatel'nogo testirova-niya [Vascular and hemodynamic responses in highly skilled swimmers before and after swimming a specific test]. Terapevt. 2015;5-6:55-60. Russian. Gorodnichev RM, Petrov DA, Fomin RN, Fomina DK. Primenenie magnitnoy stimulyatsii v sporte. Uchebnoe posobie [The use of magnetic stimulation in the sport. Tutorial]. Velikie Luki; 2007. Russian.
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2016 - V. 23, № 2 - P. 114-119
3. Зайцев В.М., Лифляндский В.Г., Маринкин В.И. Прикладная медицинская статистика: Учебное пособие. 2-е изд. СПб.: ООО «Издательство ФОЛИАНТ», 2006. 432 с.
4. Импеданская плетизмография (реография) // Инструментальные методы исследования в кардиологии / Под научн. ред. Г.И. Сидоренко. Минск, 1994. С. 8190.
5. Карпман В.Л., Любина Б.Г. Динамика кровообращения у спортсменов. М.: ФиС, 1982. 135 с.
Zaytsev VM, Liflyandskiy VG, Marinkin VI. Priklad-naya meditsinskaya statistika [Applied Medical Statistics]: Uchebnoe posobie. 2-e izd. SPb.: OOO «Izdatel'stvo FOLIANT»; 2006. Russian. Impedanskaya pletizmografiya (reografiya). Instrumen-tal'nye metody issledovaniya v kardiologii / Pod nauchn. red. G.I. Sidorenko. Minsk; 1994. Russian.
Karpman VL, Lyubina BG. Dinamika krovoobrashche-niya u sportsmenov [Circulatory dynamics in athletes]. Moscow: FiS; 1982. Russian.
6. Эластическое сопротивление артериальной системы у спортсменов. Клиникофизиологические характеристики сердечно-сосудистой системы у спортсменов / Карпман В.Л., Орел В.Р., Кочина Н.Г. [и др.]. М.: РГАФК, 1994. С. 117-129.
7. Ковылин М.М., Малхасян Э.А., Маркарян В.С., Попов Г.И., Фомин Р.Н. Использование магнитной стимуляции для повышения силовых возможностей мышц опорно-двигательного аппарата велосипедистов // Теория и практика физической культуры. 2011. №11. С. 51-53.
8. Орел В.Р. Адаптивные эффекты взаимодействия сердца и сосудов у спортсменов. Спортсмен в междисциплинарном исследовании: Монография. / Под ред. М.П. Шестакова. М.: ТВТ Дивизион, 2009. С. 210258.
9. Орел В.Р., Войтенко Ю.Л., Качалов А.А. Сосудистые реакции и эффекты утомления спортсмена при экстремальных тестирующих нагрузках // Безопасность в экстремальных ситуациях: медико-биологические, психолого-педагогические и социальные аспекты. Москва, 2015. С. 89-92.
10. Орел В.Р., Попов Г.И., Качалов А.А. Сосудистые реакции после одинаковой мышечной работы с применением и без применения магнитной стимуляции // Безопасность в экстремальных ситуациях: медико-биологические, психолого-педагогические и социальные аспекты. Москва, 2015. С. 56-60.
11. Орел В .Р., Попов Г.И., Малхасян Э.А., Качалов А.А., Маркарян В.С. Гемодинамические и сосудистые эффекты при магнитной стимуляции мышц бедер // «Национальные программы формирования здорового образа жизни» / Материалы международного научно-практического конгресса, 27-29 мая 2014 года. Москва, 2014. С. 236-239.
Karpman VL, Orel VR, Kochina NG, et al. Elasti-cheskoe soprotivlenie arterial'noy sistemy u sportsme-nov. Klinikofiziologicheskie kharakteristiki serdechno-sosudistoy sistemy u sportsmenov [Elastic resistance of the arterial system in athletes. Klinikofiziologicheskie characteristics of the cardiovascular system in athletes]. Moscow: RGAFK; 1994. Russian.
Kovylin MM, Malkhasyan EA, Markaryan VS, Popov GI, Fomin RN. Ispol'zovanie magnitnoy stimulyatsii dlya povysheniya silovykh vozmozhnostey myshts oporno-dvigatel'nogo apparata velosipedistov [The use of magnetic stimulation to improve muscle strength abilities of the musculoskeletal system cyclists]. Teoriya i praktika fizicheskoy kul'tury. 2011;11:51-3. Russian. Orel VR. Adaptivnye effekty vzaimodeystviya serdtsa i sosudov u sportsmenov. Sportsmen v mezhdistsipli-narnom issledovanii [Adaptive effects of the interaction of the heart and blood vessels in athletes. Athlete in the inter-disciplinary research]: Monografiya. / Pod red. M.P. Shestakova. Moscow: TVT Divizion; 2009. Russian. Orel VR, Voytenko YuL, Kachalov AA. Sosudistye reaktsii i effekty utomleniya sportsmena pri ekstrem-al'nykh testiruyushchikh nagruzkakh. Bezopasnost' v ekstremal'nykh situatsiyakh: mediko-biologicheskie, psikhologo-pedagogicheskie i sotsial'nye aspekty [Vascular reactions and the effects of fatigue under extreme athlete testing loads. Safety in extreme situations: biomedical, psychological, pedagogical and social aspects]. Moscow; 2015. Russian.
Orel VR, Popov GI, Kachalov AA. Sosudistye reaktsii posle odinakovoy myshechnoy raboty s primeneniem i bez primeneniya magnitnoy stimulyatsii. Bezopasnost' v ekstremal'nykh situatsiyakh: mediko-biologicheskie, psikhologo-pedagogicheskie i sotsial'nye aspekty [Vascular reactions after muscular work the same with and without the use of magnetic stimulation. Safety in extreme situations: biomedical, psychological, pedagogical and social aspects]. Moscow; 2015. Russian. Orel VR, Popov GI, Malkhasyan EA, Kachalov AA, Markaryan VS. Gemodinamicheskie i sosudistye effekty pri magnitnoy stimulyatsii myshts beder. «Natsion-al'nye programmy formirovaniya zdorovogo obraza zhizni». Materialy mezhdunarodnogo nauchno-prakticheskogo kongressa, 27-29 maya 2014 goda. Moscow; 2014. Russian.
ВЕСТНИК НОВЫХ МЕДИЦИНСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ - 2016 - Т. 23, № 2 - С. 114-119 JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2016 - V. 23, № 2 - P. 114-119
12. Орел В .Р., Попов Г.И., Качалов А.А., Малхасян Э.А., Маркарян В.С. Селективные взаимосвязи между показателями гемодинамики и сосудистыми сопротивлениями при магнитной стимуляции мышц бедер // Терапевт. 2015. №3. С. 10-15.
13.
14. Орел В.Р., Шиян В.В., Щесюль А.Г., Червяков Д.М. Показатели центральной гемодинамики и сосудистой нагрузки сердца в покое (регрессионные соотношения) // Диагностика и лечение нарушений регуляции сердечно-сосудистой системы: Х11-я научно-практическая конференция. М.: ГКГ МВД РФ, 2010. С. 82-93.
15. Попов Г.И., Малхасян Э.А., Маркарян В.С. Специфика магнитной стимуляции в зависимости от спортивной специализации // Физиология человека. 2015. Т. 41, №3. С. 90-97.
16. Goodall Stuart, José González-Alonso, Leena Ali, Emma Z. Ross and Lee M. Rome Supraspinal fatigue after normoxic and hypoxic exercise in humans // The Journal of Physiology. 2012. V.590. P. 2767-2782.
17. Liu Yi and Ghassan S. Kassab Vascular metabolic dissipation in Murray's law //Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2007. V. 292. P. H1336-H1339.
18. Verges S., Maffiuletti N.A., Kerherve H., Decorte N., Wuyam B., Millet G.Y. Comparison of electrical and magnetic stimulations to assess quadriceps muscle function: electrical and magnetic quadriceps stimulations // J Appl Physiol. 2009. V. 106. P. 701-710.
Orel VR, Popov GI, Kachalov AA, Malkhasyan EA, Markaryan VS. Selektivnye vzaimosvyazi mezhdu po-kazatelyami gemodinamiki i sosudistymi soprotivle-niyami pri magnitnoy stimulyatsii myshts beder [Selective relationship between hemodynamics and vascular resistance in magnetic stimulation thighs]. Terapevt. 2015;3:10-5. Russian.
Orel VR, Smolenskiy AV, Chervyakov DM, Kachalov AA. Arterial'noe davlenie i neinvazivnye otsenki velichin sosudistykh soprotivleniy (norma, myshechnaya rabota, gipertonicheskaya bolezn') [Blood pressure and non-invasive assessment of vascular resistance values (normal, muscular work, hypertension)]. Terapevt. 2013;6:62-9. Russian. Orel VR, Shiyan VV, Shchesyul' AG, Chervyakov DM. Pokazateli tsentral'noy gemodinamiki i sosudistoy nagruzki serdtsa v pokoe (regressionnye sootnosheniya). Diagnostika i lechenie narusheniy regulyatsii serdechno-sosudistoy sistemy: KhII-ya nauchno-prakticheskaya konferentsiya [Central hemodynamics and vascular load of the heart at rest (regression correlation). Diagnosis and treatment of disorders of regulation of the cardiovascular system: XII-I scientific-practical conference]. Moscow: GKG MVD RF; 2010. Russian.
Popov GI, Malkhasyan EA, Markaryan VS. Spetsifika magnitnoy stimulyatsii v zavisimosti ot sportivnoy spetsializatsii [Specificity of magnetic stimulation, depending on the sports specialization]. Fiziologiya cheloveka. 2015;41(3):90-7. Russian. Goodall Stuart, José González-Alonso, Leena Ali, Emma Z. Ross and Lee M. Rome Supraspinal fatigue after normoxic and hypoxic exercise in humans. The Journal of Physiology. 2012;590:2767-82.
Liu Yi and Ghassan S. Kassab Vascular metabolic dissipation in Murray's law. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2007;292:H1336-9.
Verges S, Maffiuletti NA, Kerherve H, Decorte N, Wuyam B, Millet GY. Comparison of electrical and magnetic stimulations to assess quadriceps muscle function: electrical and magnetic quadriceps stimulations. J Appl Physiol. 2009;106:701-10.
Орел В.Р., Смоленский А.В., Червяков Д.М., Качалов А.А. Артериальное давление и неинвазивные оценки величин сосудистых сопротивлений (норма, мышечная работа, гипертоническая болезнь) // Терапевт. 2013. №6. С. 62-69.
