CC BY
7УДК: 796.01:612
ИЗУЧЕНИЕ
сердечного ритма в восстановительном периоде стресс-теста
Кандидат медицинских наук, доцент А.Л. Похачевский
Научно-исследовательская лаборатория «Диагностических и оздоровительных технологий», Волгоград
Доктор педагогических наук Н.В. Анкудинов Академия ФСИН России, Рязань Аспирант В.Ю. Шабано
Великолукская государственная академия физической культуры, Великие Луки
EXAMINATION OF HEART RATE DURING RECOVERY PERIOD OF STRESS TEST
A.L. Pokhachevsky, associate professor, Ph.D.
Research Laboratory "Diagnostic and health technologies", Volgograd
N.V. Ankudinov, Dr. Hab. Academy of the Federal Penitentiary Service of Russia, Ryazan V.Yu. Shabano, postgraduate student
Velikie Luki State Academy of Physical Culture, Velikie Luki Key words: heart rate, diagnostics, autonomic control, health, and youth.
Heart rate is a responsive indicator of the CNS regulatory impacts. Reflection of the environmental impacts in afferent signals refracting at cortical, subcortical and spinal levels as efferent impulsing and humoral and metabolic activity responds in fine heart rate variability, thus providing the latter with a high prognostic information capacity. Ingenious methods of cardiac rhythmogram analysis during a load testing are used to study heart rate and its regulation.
As a result of the cardiac rhythmogram analysis cluster analysis of a mixed youth population: 272 persons of 17±2 years old 3 clusters are determined differing by the mixed endurance level. It is established that the latter is the basis of the vegetative activity determining the recovery rate, as well as the heart rate variability up to its abnormalities. Vegetative regulation improvement within endurance training reduces the possibility of heart rate abnormalities. We have determined the possibility for the further study of heart rate and its regulation with the purpose of early detection of the exercise learning by an organism and preventive measures against overload and overtraining effects.
Ключевые слова: сердечный ритм, диагностика, вегетативный контроль, здоровье, молодежь.
Введение. Врачи физкультурных диспансеров, спортивных школ и команд сталкиваются с необходимостью объективной оценки не только состояния здоровья человека, имеющего отношение к систематическим физическим нагрузкам, но и его спортивной формы, определения тренированности. Изучение с этой целью сердечного ритма разработанными нами способами является одним из возможных вариантов объективизации функционального состояния организма.
Сердечный ритм (СР) - чувствительный индикатор регуляционных влияний ЦНС. Отражение влияний среды в афферентных сигналах, преломляющихся на корко-подкорковых и спинальных уровнях эфферентной вегетативной импульсацией и гуморально-метаболической активностью, отзываются тонкой изменчивостью СР, наделяя последний высокой прогностической информативностью.
Изучение нейрогуморальной регуляции как самостоятельного фактора, влияющего на физическое состояние человека и во многом лимитирующего работоспособность [1], а также вопрос изыскания способов ее анализа, определили фундаментальную цель настоящего исследования.
Цель исследования - изучение сердечного ритма учащихся 17±2 года в восстановительном периоде стресс-теста.
Методика и организация исследования. Стресс-тест. Максимальное велоэргометрическое тестирование осуществлялось по индивидуальному протоколу [3, 7]. Мощность W (Ватт) первой ступени длительностью 3 мин рассчитывается исходя из величины долженствующего основного обмена (ДОО) в килокалориях по формуле W=ДОО х 0,1 (ДОО определяется по таблице Гарриса-Бенедикта) [1]. В дальнейшем нагрузка ступенчато возрастала каждую минуту на 30 Вт до индивидуального,
определяющего конец нагрузки и начало восстановительного периода длительностью 7 мин.
В течение всего тестирования кардиоанализатором «ПолиСпектр-12» (Нейрософт) записывалась оцифрованная электрокардиограмма, из которой выделялся последовательный ряд R-R-интервалов - кардиоритмограмма (КРГ), подвергающаяся оригинальной математической обработке.
Изменчивость КРГ в восстановительном периоде оценивалась линейной моделью: Y=aX+b, где X - время восстановления в секундах, Y- длительность R-R интервала в секундах, a (МК1) и b (МК2) - параметры модели - динамические маркеры восстановления, характеризующие соответственно скорость восстановления и ее постоянную (среднюю) составляющую.
Временной ряд, полученный из КРГ вычитанием трендов, подвергается быстрому преобразованию Фурье на отрезке длиной 64 интервала с шагом в единицу. Изменчивость спектров в диапазонах (Гц): 0,15-0,4 (HF) и 0,04-0,15 (LF) моделировалась линейной регрессией. Учитывалась: скорость изменчивости симпатической (LF^, парасимпатической (HF^ активности [4, 5].
Принимая во внимание, что распределение значений отличалось от нормального, данные представлены в виде 50-го (медианы), 25-го и 75-го перцентиля (Пц), а для их обработки использованы непараметрические методы: Spearman, Mann-Whitney.
С целью изучения связи нарушений СР с вегетативной активностью и развитием смешанной выносливости, а также разрешения вопросов их профилактики проанализировано 272 КРГ максимального нагрузочного тестирования, полученные в результате обследования смешанной популяции (S) учащихся 17±2 года. Последняя включала как физически неподготовленную молодежь (преимущественно пассивный образ жизни) так и спортсменов-разрядников циклических видов спорта. В связи с этим принципиальная недостаточность субъективного подразделения вы-
Таблица 1. Нагрузочная толерантность и маркеры восстановления
борки по анамнестическому признаку была разрешена кластерным анализом (k-means clustering) индивидуальных распределений кардиоинтервалов нагрузочного тестирования. Объективное выделение трех кластеров (1-3) групп, включающих 74, 97 и 61 испытуемого соответственно позволило учесть всю совокупность индивидуальной нагрузочной толерантности.
Результаты исследования и их обсуждение. При проведении стресс-теста были выявлены нарушения СР в виде преходящих изменений проводимости на ранних этапах восстановительного периода. Феномен проявлялся на КРГ наличием 1-3 групп, состоящих из 5-7 чередующихся удлиненных и укороченных кардиоинтервалов с последующим возвратом к исходному уровню длительности; на ЭКГ - преходящей проксимальной (узловой)атриовен-трикулярной блокадой I степени. Поиск причин выявленных нарушений (как в бинарной форме, так и количественно - по числу групп нарушений) выявил отсутствие связи с внешними факторами: мощностью перенесенной нагрузки, средней и максимальной ЧСС. Выявленные нарушения ритма, не являясь жизнеугрожающими по характеру, могут быть маркерами вегетативных нарушений регуляции СР, так как последняя - весьма чувствительный индикатор преморбидного состояния организма [1, 2, 6].
Оценка основных параметров физического развития смешанной популяции выявила возрастную однородность кластерных групп, нарушаемую существенным преобладанием индекса Кетле в 3-й группе (1, 2-я группы, p<0,005), включающим как значение массы (1, 2-я группы, p<0,01) так и роста (1-я группа, p<0,01). При этом различия анализируемых показателей 1-й и 2-й групп - минимальны.
Выявленные особенности физического развития объясняются существенностью различий нагрузочной толерантности и ее регуляции. При этом усиление вегетативной активности в период восстановления, опосредованное расширением нагрузочной толерантности, является объективным маркером развития выносливости и улучшения
Группа* Пц W (Вт) МК1 МК2 LFb HFb
S 25 150,0 84,53 69,21 2,16 3,49
50 210,0 94,64 81,37 6,83 11,69
75 240,0 101,29 93,14 20,28 36,24
1 25 90,0 82,29 86,87 0,86 0,84
50 120,0 86,19 99,13 1,59 2,22
75 150,0 94,86 111,50 4,10 6,06
2 25 180,0 82,97 78,87 2,88 3,92
50 195,0 93,35 84,87 6,09 9,09
75 230,0 100,85 90,93 9,40 16,37
3 25 235,0 92,22 58,01 14,45 13,92
50 240,0 98,60 63,86 29,13 52,74
75 270,0 105,58 69,79 46,75 113,51
* - различия по критерию множественных (Kruskal-Wallis) и парных (Mann-Whitney) сравнений существенны (р<0,05).
Таблица 2. Критерии КРГ при типичной аритмии восстановительного периода
Критерий модели Кластеры
1 2 3
СЗ ДИ СЗ ДИ СЗ ДИ
МК1 82.11 74.2 - 90.0 85.87 82.4 - 89.3 94.10 90.8 - 97.4
МК2 114.32 111.4 - 117.2 105.1 101.1 - 109.1 81.34 78.5 - 84.2
Условные обозначения: СЗ - среднее значение; ДИ - доверительный интервал.
адаптационных возможностей организма. В связи с этим возрастание нагрузочной толерантности и усиление ее вегетативного обеспечения в кластерном ряду (3-1) позволяют определить формирование выносливости как основную черту кластерных различий (табл. 1).
По материалам настоящего исследования вегетативные влияния восстановительного периода, определяющие урежение СР, в процессе формирования выносливости, обеспечиваются усилением как симпатической, так и парасимпатической ответственности, при этом последняя имеет решающее значение. При этом настоящая манифестация нарушений СР внутри групп снижается с увеличением скорости восстановления и усилением вегетативного контроля. В свою очередь, наличие преходящих блокад в 1-3-м кластерах определенно связано со скоростью восстановления (г1-3 = 0,74, 0,7, 0,62; р<0,05), низкочастотной - LF (г1-3 = -0,48, -0,29, -0.37; р<0,05) и высокочастотной - HF (г1-3 = -0.38, -0.15, -0.25; р<0.05) динамикой.
Увеличение количества блокад, соответствующее падению скорости восстановления ЧСС, свидетельствует об участии регуляции СР в оптимизации восстановительного периода. Проявление нарушений ритма при низком уровне симпатического и парасимпатического контроля подтверждает этот вывод. Кластерный уровень фактически не меняет выявленной закономерности. Незначительное снижение корреляционных взаимосвязей (2, 3-й кластеры) определяется возрастающей ролью нагрузочного компонента, требующего дополнительных резервов восстановления. При этом связь нарушений СР с перенесенной нагрузкой существенно возрастает лишь в 3-м кластере (0,14, 0,01, 0,64 соответственно).
Уровень и динамика регуляционного порога нарушений СР по значению критериев модели КРГ (табл. 2), определяющих скорость восстановления, соответствуют их минимальному квартильному уровню (в кластере) и свидетельствуют о возрастании устойчивости СР к экс-тракардиальным влияниям в условиях формирования выносливости. При этом вероятность манифестации аритмии уменьшается с увеличением скорости и соответственным снижением средней ЧСС в восстановительном периоде.
Выводы
1. Вегетативная активность в период восстановления существенно увеличивается в зависимости от уровня развития выносливости, при этом парасимпатические влияния доминируют над симпатическими. Вегетативная депрессия, определяясь существенным падением активности обеих ветвей, обусловливает снижение скорости восстановления и может проявляться преходящим нарушением СР.
2. Вегетативный контроль СР при физической нагрузке, включая феномены его нарушений, нуждается в дальнейшем изучении. Настоящая необходимость продиктована не столько предупреждением жизнеугрожающих аритмий, сколько ранней диагностикой усвоения организмом физических нагрузок и профилактикой перегрузочно-перетренировочных последствий.
Литература
1. Михайлов, В.М. Нагрузочное тестирование под контролем ЭКГ: велоэргометрия, тредмилл-тест, степ-тест, ходьба / В.М. Михайлов. - Иваново: Талка, 2008. - 545 с.
2. Орджоникидзе, З.Г. Особенности ЭКГ спортсмена / З.Г. Орджоникидзе, В.И. Павлов, А.Е. Дружинин // Функциональная диагностика. - 2005. - № 4. - С. 65-74.
3. Павлов, В.И. Сравнительный анализ нагрузочного тестирования на различных видах эргометров / В.И. Павлов, А.В. Пачина, З.Г. Орджоникидзе // Спортивная медицина: наука и практика. - 2011. - Т. 1. - № 2. - С. 5-10.
4. Похачевский, А.Л. Способ определения переносимости физической нагрузки по точке ускользания сердечного ритма от вегетативного контроля / А.Л. Похачевский, Б.А. Садельников, В.М. Михайлов // Патент на изобретение № 2355301, приоритет 23.11.2007.
5. Похачевский, А.Л. Способ определения вегетативной активности при нагрузочном тестировании / А.Л. Похачевский, Б.А. Садельников // Патент на изобретение № 2468740, приоритет 21.03.2011.
6. Школьникова, М.А. Жизнеугрожающие аритмии у детей / М.А. Школьникова - М.: ОАО Типография «Нефтяник», 1999. - 229 с.
References
1. Mikhaylov, V.M. Stress Testing with ECG monitoring: cycle ergometry, treadmill test, step test, walking / V.M. Mikhaylov. - Ivanovo: Talka, 2008. - 545 P. (In Russian)
2. Ordzhonikidze, Z.G. Features of athlete's ECG / Z.G. Ordzhonikidze, V.I. Pavlov, A.E. Druzhinin // Funktsional'naya diagnostika. - 2005. -№ 4. - P. 65-74. (In Russian)
3. Pavlov, V.I. Comparative analysis of load testing using different types of ergometers / V.I. Pavlov, A.V. Pachina, Z.G. Ordzhonikidze // Sportivnaya meditsina: nauka i praktika. - 2011. - V. 1, № 2. - P. 5-10. (In Russian)
4. Pokhachevsky, A.L. A method for determining exercise tolerance on the point of escaping heart rate in the autonomic control / A.L. Pokhachevsky, B.A. Sadel'nikov, V.M. Mikhaylov // Invention patent № 2355301, priority 23.11.2007. (In Russian)
5. Pokhachevsky, A.L. A method for determining the autonomic activity during stress test / A.L. Pokhachevsky, B.A. Sadel'nikov // Invention patent № 2468740, priority 21.03.2011. (In Russian)
6. Shko'nikova, M.A. Life-threatening arrhythmias in children / M.A. Shkol'nikova. - Moscow: Neftyanik, 1999. - 229 P. (In Russian)
7. Minkkinen, M. Enhanced Predictive Power of Quantitative TWA During Routine Exercise Testing in the Finnish Cardiovascular Study / M. Minkkinen, M. Kahonen, J. Viik et all. // Journal of Cardiovascular Electrophysiology. - 2009. - Vol. 20, N 4. - P. 408-415.
Информация для связи с автором: [email protected]
Поступила в редакцию 07.05.2014 г.
