CC BY
14МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СПОРТИВНОЙ ТРЕНИРОВКИ
УДК 612.17+796.012
ОСОБЕННОСТИ ФАКТОРНОЙ СТРУКТУРЫ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАРДИОРЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ СПОРТСМЕНОВ ЦИКЛИЧЕСКИХ И СЛОЖНОКООРДИНАЦИОННЫХ ВИДОВ СПОРТА
Н. В. Иванова, канд. биол. наук, доцент,
государственное учреждение «Республиканский научно-практический центр спорта», Республика Беларусь; Л. Н. Цехмистро, канд. биол. наук,
учреждение образования «Белорусский государственный университет физической культуры»; Н. И. Кананович,
государственное учреждение «Республиканский научно-практический центр спорта», Республика Беларусь; М. И. Дворяков,
учреждение образования «Белорусский государственный университет физической культуры»;
А. П. Веремейчик, канд. биол. наук, доцент,
Институт повышения квалификации и переподготовки руководящих работников и специалистов физической культуры, спорта и туризма учреждение образования «Белорусский государственный университет физической культуры
Аннотация
В статье представлены данные факторного анализа показателей кардио-респираторной системы спортсменов циклических и сложнокоординационных видов спорта в подготовительном периоде подготовки. Генеральным фактором в данном периоде стал «фактор метаболизма миокарда», что отражает адаптивное расширение физиологических резервов за счет положительных метаболических изменений Различия в факторной структуре показателей кардиореспи-раторной системы свидетельствуют о том, что специфика мышечной деятельности детерминирует взаимодействие органов дыхания и кровообращения.
FEATURES OF CARDIORESPIRATORY SYSTEM'S INDICATORS' FACTOR STRUCTURE OF SPORTSMEN OF CYCLIC AND COMPLEX COORDINATION
SPORTS
Abstract
The article presents the data of factor analysis of indicators of the cardiorespiratory system of cyclic and complex coordination sports' athletes in the preparatory period of training. The "myocardial metabolism factor" became the main factor in athletes of cyclic and complex coordination sports in the preparatory period, which reflects the physiological reserves' adaptive escalation due to positive metabolic changes. Differences in the factor structure of the cardiorespiratory system show that the muscle activity specificity determines the interaction of the respiratory and crculatory systems.
Введение
Согласно современным представлениям поддержание адекватного физической нагрузке кислородного режима в организме спортсмена осуществляет кар-диореспираторная система, состоящая из внешнего дыхания, кровообращения и газообмена. Особенно велика ее роль в поддержании кислородного режима организма высококвалифицированных спортсменов, их физической работоспособности спортсменов спортивных результатов [1-7].
Проблеме адаптации кардиореспираторной системы спортсменов к физическим нагрузкам посвящены многочисленные работы, которые стали основополагающими для развития исследований в области физиологии физических упражнений и спорта. Известно, что занятия различными видами спорта стимулируют соответствующие адаптационные перестройки в организме, и это обусловлено физиологической целесообразностью для данного вида спорта [1-8].
Высокая работоспособность спортсменов обеспечивается оптимальным функционированием сердечно-сосудистой, дыхательной систем, системы крови, но роль этих систем различна в зависимости от спортивной специализации [1-7].
Цель исследования - определить факторную структуру показателей кардиореспираторной системы спортсменов циклических и сложнокоординацион-ных видов спорта.
Методы и организация исследований
В исследованиях приняли участие 305 спортсменов циклических видов спорта, 200 - сложнокоординационных, мужского пола в возрасте от 16 до 35 лет, спортивная квалификация КМС, МС, МСМК, ЗМС в подготовительном периоде подготовки.
Показатели вариабельности сердечного ритма регистрировались с помощью компьютеризированной методики «Поли-Спектр» в течение 5 минут в положении «лежа».
Временной метод анализа вариабельности сердечного ритма позволяет определить состояние вегетативного гомеостаза и по степени преобладания активности симпатического отдела вегетативной нервной системы, величине активации подкорковых нервных центров оценить напряжение регуляторных систем.
Определялись следующие показатели:
- мода (Мо, мс), в физиологическом смысле - это наиболее вероятный уровень функционирования сердечно-сосудистой системы;
- амплитуда моды (АМо, %) отражает стабилизирующий эффект централизации управления ритмом сердца, который обусловлен, в основном, степенью активации симпатического отдела вегетативной нервной системы;
- вариационный размах (dRR, мс) характеризует степень вариативности значений кардиоинтервалов в исследуемом динамическом ряде. Физиологический смысл обычно связывают с активностью парасимпатического отдела вегетативной нервной системы;
- стандартное отклонение полного массива кардиоинтервалов (SDNN, мс) -суммарный эффект вегетативной регуляции кровообращения;
- индекс напряжения регуляторных систем (ИН, усл.ед.) отражает степень централизации управления ритмом сердца и характеризует, в основном, активность симпатического отдела вегетативной нервной системы, состояние центрального контура регуляции.
Спектральный анализ проводился для точной количественной оценки периодических процессов в сердечном ритме, с его помощью оценивается активность отдельных уровней управления ритмом сердца.
Исследовали следующие показатели:
- высокочастотные колебания (НК, %) - относительный уровень активности парасимпатического звена регуляции;
- низкочастотные колебания (LF, %) - относительный уровень активности вазомоторного центра;
- очень низкочастотные колебания (VLF, %) - относительный уровень активности симпатического звена регуляции;
- критерий симпато-вагусного баланса, соотношение уровней активности центрального и автономного контуров регуляции (LF/HF).
Электрокардиограмма (ЭКГ) регистрировалась с помощью компьютеризированной методики «Поли-Спектр».
Для оценки электрокардиограммы использовались временные: длительность интервалов Р, мс; Р-Q, мс; QRS, мс; QT, мс; QTc, мс - соответственно внут-рипредсердная, предсердно-желудочковая и внутрижелудочковая проводимость; электрическая систола желудочков, для определения электрической оси сердца -угол альфа в амплитудные параметры: Р, мВ; Q, мВ; R, мВ; S, мс, T, мВ.
Исследование центральной гемодинамики проводилось с помощью компьютерной диагностической методики «Импекард» методом тетраполярной реогра-фии. Определялись следующие показатели: частота сердечных сокращений (ЧСС, уд./мин.), систолическое, диастолическое, среднеартериальное давление (АДс, АДд, АДср., мм рт. ст.), ударный объем (УО, мл), минутный объем кровообращения (МОК, л/мин.), сердечный индекс (СИ, л/минхм2). Исследование проводилось в лабораторных условиях в положении «лежа».
Для исследования функции внешнего дыхания использовали многофункциональный автоматизированный спирометр «МАС - 1».
Изучались следующие показатели:
- жизненная емкость легких (ЖЕЛ, л);
- дыхательный объем (ДО, л);
- частота дыхания (ЧД в мин.);
- минутный объем дыхания (МОД л/мин), резервный объем вдоха и выдоха (РОвд., РОвыд., л);
- максимальная вентиляция легких (МВЛ, л/мин.).
Метод пневмотахометрии дает возможность оценить состояние бронхиальной проводимости, эластичности грудной клетки. Определяли следующие показатели:
- форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ, л);
- максимальная объемная скорость воздуха на уровне выдоха 25 %, 50 %, 75% от форсированной жизненной емкости легких (МОС25, МОС50, МОС75, л/с);
- пиковая объемная скорость выдоха при выполнении пробы ФЖЕЛ (ПОСвыд., л/с);
- объем форсированного выдоха за первую секунду маневра ФЖЕЛ (ОФВ1) и ОФВ1/ЖЕЛ (индекс Тиффно) позволяет оценивать проходимость дыхательных путей и мощность дыхательной мускулатуры.
Оценка функции внешнего дыхания предполагает сравнение полученных данных с должными величинами, которые получены при исследовании больших групп здоровых людей и определяются по специальным формулам или таблицам с учетом пола, возраста, роста.
Для уменьшения количества измеряемых признаков (показателей кардио-респираторной системы спортсменов) был применен факторный анализ, позволяющий снизить размерность пространства данных за счет их объединения в некоторые совокупности, выступающие как факторы, характеризующие изучаемый объект. Считается, что именно совокупность признаков в определенных комбинациях может характеризовать явление или закономерность его развития, тогда как по отдельности или в других комбинациях эти признаки не дают информации [9]. В качестве метода факторизации корреляционной матрицы выбран метод анализа главных компонент. Для определения количества общих
факторов в модели использованы следующие критерии: критерий Кайзера - собственные значения каждого фактора должны превышать 1; критерий «каменистой осыпи» (scree-test).
После нахождения пространства общих факторов проводили вращение факторных нагрузок с целью как максимизации величин факторных нагрузок выделенных факторов, так и для достижения максимально «интерпретабельного» решения. Вращение осуществляли методом Varimax normalized.
Результаты и обсуждение
В результате проведенного факторного анализа было выделено 6 факторов, в состав которых вошли переменные с факторными нагрузками выше 0,7 по абсолютному значению.
Для понимания механизмов, лежащих в основе выделенных нами факторов, значительный интерес представляет анализ внутрифакторного соотношения показателей.
Генеральным фактором у спортсменов циклических видов спорта в подготовительном периоде стал «фактор метаболизма миокарда». В состав фактора вошли показатели электрокардиограммы, характеризующие обменные процессы нижнебоковой области миокарда (Ti, Т2, TavF, Tv4, Tv5, Tve).
Второй фактор имеет высокие нагрузки по показателям абсолютной и относительной величины ЖЕЛ, ФЖЕЛ, ОФВ1. Взаимосвязь показателей характеризует резервы кислорода, имеющиеся в легких (ЖЕЛ), а также общую пропускную способность бронхиального дерева (ОФВ1 и ФЖЕЛ). Фактор можно назвать «фактором резервов емкости легких и дыхательных мышц».
В третьем факторе взаимоотношения разделены на две части - с положительной (R-R max, R-Rmin, R-Rсред.) и отрицательной величиной (ЧСС). Наибольший разброс R-R-интервалов соответствует влиянию блуждающих нервов и дыхания, известен как дыхательная синусовая аритмия. R-Rсред. отражает степень вариабельности сердечного ритма. Фактор трактуется как «фактор вариабельности сердечного ритма».
В четвертом факторе выделена одна переменная, а именно LF/HF. По своему характеру высокочастотная компонента характеризует активность автономного контура управления ритмом сердца, а низкочастотная - активность вазомоторного (сосудистого) центра, обеспечивающего локальное и общее приспособление сосудистой системы к изменениям ударного и минутного объемов крови. Переменная LF/HF является критерием симпато-вагусного баланса, определяющего активность центрального контура регуляции. Усиление дыхательных волн (HF) можно рассматривать как активацию кардиоингибиторного центра; при этом ослабляется активность кардиостимуляторного и вазомоторного центров (LF), что может быть связано со снижением контроля со стороны высших уровней регуляции или торможением модуляторного центра в результате патологических изменений или сильных рефлекторных влияний [10]. Фактор можно интерпретировать как «фактор соотношения автономности и централизации управления ритмом сердца».
Пятый фактор обозначен как «фактор насосной функции сердца» и объединяет переменные УО, МОК и СИ. Важнейшим параметром, отражающим состояние гемодинамики, является сердечный выброс - собирательный термин ряда показателей, характеризующий объем системного кровотока. К ним относится минутный объем крови, который является мерой общего количества крови, протекающей через сердечно-сосудистую систему в единицу времени. Понятие сердечного выброса включает также показатель, характеризующий отношение МОК к поверхности тела - СИ. Этот интегральный показатель функции аппарата кровообращения отражает важнейшую сторону системы кровообращения - перемещение крови в сердечно-сосудистой системе.
В состав шестого фактора вошла переменная МОС50, характеризующая бронхиальную проходимость в средних бронхах. Фактор назван «фактором проходимости дистальных бронхов и бронхиол».
Результаты факторного анализа показывают, что изменчивость физиологических показателей при различных функциональных состояниях носит закономерный характер и обусловлена взаимодействием механизмов адаптации, гомеостаза, компенсации.
Генеральным фактором у спортсменов сложнокоординационных видов спорта в подготовительном периоде, объяснявшием 12,7 % совокупной дисперсии, стал «фактор метаболизма миокарда». Фактор по нагрузкам на переменные объединил показатели электрокардиограммы - Т1, Т2, TavF, Ту4, Ту5, Ту6.
Второй фактор обнаружил высокую связь с такими показателями, как абсолютная и относительная величина ЖЕЛ, ФЖЕЛ и ОФВ1. Резервы емкости легких и дыхательных мышц могут быть оценены величинами ЖЕЛ, ФЖЕЛ, ОФВ1. Это связано с тем, что увеличение ЖЕЛ ведет к увеличению диффузионной поверхности легких и к экономизации дыхания, а увеличение функциональной дееспособности дыхательных мышц обеспечивает создание высокой мощности дыхательных потоков. Фактор получил название «фактор резервов емкости легких и дыхательных мышц».
Третий фактор включает положительные ^1, Тау1) и отрицательную компоненты (Тз). Rl и Тау1 характеризуют деполяризацию и реполяризацию боковой области миокарда. Тз отражает состояние реполяризации нижней области. Фактор обозначен как «фактор состояния миокарда нижнебоковой области».
В четвертом факторе приобретает значимость переменная ЧСС с отрицательным знаком и положительные переменные R-Rmax, R-Rmin, R-Rсред. Взаимоотношения компонентов свидетельствуют о том, что ЧСС является вариабельной величиной, зависящей от проявления дыхательной или недыхательной аритмии. Фактор получил название «вариабельности сердечного ритма».
Пятый фактор условно можно назвать «фактором реполяризации миокарда нижней области». В него вошли параметры ЭКГ R2, Rз. Интерпретация показателей отражает процесс деполяризации нижней области.
Шестой фактор объединил переменные с отрицательным знаком индекса Тиффно и МОС50. Эти параметры характеризуют бронхиальную проходимость, в частности периферических бронхов и бронхиол. Нагрузки с частыми задержками дыхания при фиксированном положении грудной клетки не способствуют высокому уровню бронхиальной проходимости в мелких и средних бронхах. Фактор получил название «фактора мощности бронхиальной проходимости дисталь-ных бронхов и бронхиол».
Таким образом, «фактор насосной функции сердца», характеризующий экономичность приспособительных реакций аппарата кровообращения к тренировочным нагрузкам, вносит вклад в циклических видах спорта.
В циклических видах спорта «фактору соотношения автономности и централизации управления ритмом сердца» отводится важная роль, так как для спортсменов циклических видов спорта характерно преобладание активности автономного контура регуляции со сдвигом в парасимпатическую сторону.
Существенный интерес в сложнокоординационных видах спорта представляют факторы «состояния миокарда нижнебоковой области», «реполяризации миокарда нижней области», подчеркивающие значимость адекватного нагрузкам состояния миокарда. Следует отметить специфичность функционирования кар-диореспираторной системы в сложнокоординационных видах спорта, поскольку имеются особенности, зависящие от своеобразия выполняемых движений, когда наибольшие мышечные усилия совпадают с задержками дыхания.
«Фактор резервов емкости легких и дыхательных мышц» и «фактор проходимости дистальных бронхов и бронхиол» выделены в циклических и сложнокоординаци-онных видах, поскольку одним из способов повышения резервных возможностей внешнего дыхания является увеличение бронхиальной проходимости (таблица).
Важное значение в циклических и сложнокоординационных видах спорта приобретает идентичный «фактор вариабельности сердечного ритма», так как потребление необходимого количества кислорода обеспечивается согласованной работой вегетативных систем организма, главным образом систем кровообращения и дыхания.
Таблица - Факторная структура в подготовительном периоде подготовки
Фактор Циклические виды Сложнокоординационные виды
1 фактор метаболизма миокарда фактор метаболизма миокарда
2 фактор резервов емкости легких и дыхательных мышц фактор резервов емкости легких и дыхательных мышц
3 фактор вариабельности сердечного ритма фактор состояния миокарда нижнебоковой области левого желудочка
4 фактор соотношения автономности и централизации управления ритмом сердца фактор вариабельности сердечного ритма
5 фактор насосной функции сердца фактор реполяризации миокарда нижней области
6 фактор проходимости дистальных бронхов и бронхиол фактор проходимости дистальных бронхов и бронхиол
Таким образом, определена факторная структура кардиореспираторных показателей, которая свидетельствует, что для поддержания определенной специфики мышечной деятельности необходимо различное сочетание факторов, характеризующих взаимодействие систем транспорта и утилизации кислорода.
Заключение
Генеральным фактором в циклических и сложнокоординационных видах спорта в подготовительном периоде стал «фактор метаболизма миокарда», что отражает адаптивное расширение физиологических резервов за счет положительных метаболических изменений.
Знание факторной структуры физической работоспособности необходимо для проведения адекватного контроля функционального состояния организма спортсменов различных специализаций, а также оптимального управления тренировочным процессом на этапах многолетней адаптации организма к мышечной деятельности.
Различия в факторной структуре показателей кардиореспираторной системы свидетельствуют о том, что специфика мышечной деятельности детерминирует взаимодействие органов дыхания и кровообращения.
Список использованных источников
1. Абзалов, Р. А. Насосная функция сердца развивающегося организма и двигательный режим / Р.А. Абзалов. - Казань: ТГГПУ, 2005. - 276 с.
2. Ванюшин, М.Ю. Адаптация кардиореспираторной системы спортсменов к физической нагрузке повышающейся мощности : автореферат дис. ... кандидата биологических наук : 03.00.13 / М.Ю. Ванюшин. - Казан. гос. пед. ун-т. - Казань, 2003. - 15 с.
3. Гаврилова, Е.А. Спортивное сердце. Стрессорная кардиомиопатия / Е.А. Гаврилова. - М.: Советский спорт, 2007. - 200 с.
4. Граевская, Н.Д. Спортивная медицина: Курс лекций и практические занятия: учебное пособие: в 2 ч. / Н.Д. Граевская, Т.И. Долматова. - М: Советский спорт, 2004. - Ч. 1. - 304 с.: ил.
5. Граевская, Н.Д. Спортивная медицина: Курс лекций и практические занятия: учебное пособие: в 2 ч. / Н.Д. Граевская, Т.И. Долматова. - М.: Советский спорт, 2004. - Ч. 2. - 360 с.: ил.
6. Шлык, Н.И. Сердечный ритм и тип регуляции у детей, подростков и спортсменов: монография / Н.И. Шлык. - Ижевск: Изд-во Удмурдский университет, 2009. - 255 с.
7. Cardiac output and stroke volume changes with endurance training / J.N. Wilmore [et al.] // Medicine and Science in Sports and Exercise. - 2001. - Vol. 33 (1). - P. 99-106.
8. Corrado, D. Appropriate interpretation of the athlete's electrocardiogram saves lives as well as money / D. Corrado, W.J. McKenna / / European Heart Journal. - 2007. - Vol. 28. -P. 1920-1922.
9. Иберла, К. Факторный анализ / К. Иберла. - М.: Статистика, 1980. - 398 с.
10. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем (методические рекомендации) / под ред. Р.М. Баевского. - М., 2000. - 60 с.
12.10.2018
УДК 796.012.446
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС У БАЙДАРОЧНИКОВ ПРИ ПРОХОЖДЕНИИ ДИСТАНЦИИ 1000 МЕТРОВ НА ГРЕБНОМ ТРЕНАЖЕРЕ
Е. А. Мороз, Л. М. Шкуматов, канд. биол. наук,
государственное учреждение «Республиканский научно-практический центр спорта», Республика Беларусь;
В. В. Шантарович, доцент,
РЦОП по гребным видам спорта, Республика Беларусь
Аннотация
В работе представлены результаты двух тестирований высококвалифицированных мужчин - гребцов на байдарках. В обоих случаях тесты (3х1000м) проведены на гребном тренажере-эргометре «Dansprint». Проанализированы данные относящиеся к 3-й ступени. Показано, что общие энергетические затраты и вклад различных механизмов в энергетику упражнения в обоих тестах были одинаковы, несмотря на то что между тестами был интервал 2 года. Проведено сопоставление полученных данных по учету энергозатрат на упражнение на основе анализа состава вдыхаемого и выдыхаемого воздуха и кинетики лактата. Продемонстрировано хорошее совпадение оценок количества АТФ, затрачиваемого на упражнение, полученное из этих данных и вычисляемо из механической работы, выполненной на тренажере.
CANOEISTS' ENERGY BALANCE PASSING THE 1000M ON ROWING MACHINE
Abstract
The article presents the results of two tests of highly qualified canoeists. In both cases, tests (3x1000m) were carried out on the rowing machine-ergometer "Dansprint". The data relating to 3 stages are analyzed. It is shown that the total energy costs and the contribution of different mechanisms to the energy of the exercise in both tests were the same, despite the fact that the interval between the tests was 2 years. The comparison of the obtained data on the accounting of energy consumption for exercise based on the analysis of the composition of inhaled and exhaled air and lactate kinetics. A good agreement of estimates of the amount of ATP spent on the exercise obtained from these data and calculated from the mechanical work performed on the simulator is demonstrated.
Введение
Важным составляющим спортивного мастерства в гребле на байдарках являются мощность и емкость аэробных и анаэробных механизмов энергообеспечения мышечной деятельности, что позволяет трансформировать высокий
