CC BY
35УДК 616-079
ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ СИСТЕМ ЭКСПРЕСС-ДИАГНОСТИКИ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ФАКТОРОВ,
ЛИМИТИРУЮЩИХ ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЫСОКОКВАЛИФИЦИРОВАННЫХ СПОРТСМЕНОВ
Ю.В. Корягина, С.В. Нопин, Г.Н. Тер-Акопов, Л.Г. Рогулева, С.М. Абуталимова Федеральное государственное бюджетное учреждение «Северо-Кавказский федеральный научно-клинический центр Федерального медико-
биологического агентства», г. Ессентуки
Ключевые слова. экспресс диагностика, физиология спорта, адаптация, функциональные резервы, гипоксическая тренировка, среднегорье, вариабельность ритма сердца, гемодинамика.
Аннотация. Целью работы является применение и разработка современных систем экспресс-диагностики для выявления факторов, лимитирующих функциональное состояние высококвалифицированных спортсменов. Результаты исследования показывают, что современные АПК, в частности используемый нами ESTECK System Complex, позволяет оценить текущее функциональное состояние организма спортсменов, состав активной массы и содержания воды в теле, что особенно необходимо при тренировках в особых условиях внешней среды: среднегорье, жаркий климат. Однако, используемые для диагностики состояния спортсменов АПК должны также учитывать различные аспекты состояния, лимитирующие спортивный результат и давать оценку его работоспособности. Разрабатываемый нами АПК будет отличаться тем, что у спортсменов будут определяться различные характеристики состояния организма и подготовленности: психологическое, психофизиологическое, функциональное, морфологическое, даваться оценка каждого из состояний и рассчитываться интегральный показатель.
APPLICATION OF MODERN EXPRESS DIAGNOSTIC SYSTEMS FOR THE DETECTION OF FACTORS LIMITING THE FUNCTIONAL
STATE OF ELITE ATHLETES
Yu. V. Koryagina, S.V. Nopin, G.N. Ter-Akopov, L.G. Roguleva, S.M. Abutalimova
Federal State Budgetary Institution «North-Caucasian Federal Scientific and
Clinical Center of the Federal Medical and Biological Agency», Yessentuki
Key words. express diagnostics, sports physiology, adaptation, functional reserves, hypoxic training, middle mountains, heart rate variability, hemodynamics. Annotation. The aim of the work is the use and development of modern systems of rapid diagnosis to identify factors limiting the functional state of highly skilled athletes.
Введение. Постоянный рост спортивных результатов, тренировочных и соревновательных нагрузок в спорте высших достижений выдвигает принципиально новые требования к медико-биологическому сопровождению подготовки спортсменов. Возникает необходимость создания научно -методологической инфраструктуры, организации процессов управления инновациями и информационными технологиями, призванных обеспечить эффективную разработку и внедрение в практику медико-биологического сопровождения достижений научно-технического прогресса.
В настоящее время разработано достаточное количество лечебно -диагностических комплексов по оценке функционального состояния и адаптационных резервов человека, но имеется большая потребность в создании системы экспресс диагностики функционального состояния спортсменов, как одной из категорий населения, занимающейся экстремальной деятельностью. Данная система должна включать модули нагрузочного тестирования и оценки психофизиологических свойств организма, в автоматизированном режиме производить анализ, давать оценку и заключения для спортсменов разных специализаций.
Целью работы является применение и разработка современных систем экспресс-диагностики для выявления факторов, лимитирующих функциональное состояние высококвалифицированных спортсменов.
Методы и организация исследования. Исследования проводились в среднегорье на высоте 1240 м. в г. Кисловодске на горе Малое седло в условиях учебно-тренировочных сборов спортсменов на базе ФГУП Юг-Спорт. Были исследованы показатели вариабельности сердечного ритма (ВСР) и центральной гемодинамики у высококвалифицированных спортсменов разных видов спорта: современное пятиборье (20 человек), бокс (30 человек), тяжелая атлетика (12 человек), пулевая стрельба (20 человек), фехтование на колясках (15 человек), фехтование на рапирах (7 человек), волейбол (7 человек), вольная борьба (15 человек), художественная гимнастика (11 человек), легкая атлетика (15 человек) и биатлон (7 человек). Возраст спортсменов 16-30 лет, квалификация - МС, МСМК и ЗМС.
Исследование физиологических параметров спортсменов проводилось на аппаратно-программном комплексе ESTECK System Complex (Medical soft, USA). Анализировали параметры сатурации крови, потребления кислорода, базовые ритмы RR интервалов вариабельности сердечного ритма, временной и спектральный анализ интервалограммы, анализ пульсовой волны, параметров гемодинамики и артериальной жесткости. Математическая обработка проводилась с помощью компьютерной программы Statistica 13.0. Для определения наиболее значимых факторов применялся факторный анализ (вращение минимизирующее дисперсию - varimaxraw), метод главных компонент.
Рис. V. ESTECK System Complex
Результаты исследования и их обсуждение. Функциональное состояние и резервные возможности организма спортсменов оценивались экспресс методом биоимпедансометрии по показателям вариабельности сердечного ритма и центральной гемодинамики.
Срочная адаптация к условиям среднегорья характеризуется специфическими реакциями, сопровождающимися напряжением деятельности сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Напряженная мышечная деятельность, которой является спортивная тренировка в данных условиях способствует усилению вышеперечисленных реакций и более быстрому развитию утомления [1-3].
Проведенные исследования показывают, что в условиях среднегорья у всех спортсменов показатели сатурации (насыщения крови кислородом) были
ниже нормы, что свидетельствует о состоянии гипоксии и требует напряжения механизмов адаптации их организма. Основные показатели ВСР и центральной гемодинамики находились в пределах физиологической нормы и значительно не отличались у спортсменов различных спортивных специализаций. Несколько превышали норму показатели ОТ - мощность волн высокой частоты, высокие значения данного показателя свидетельствуют о высоких адаптационных возможностях организма.
Несколько ниже нормы были показатели центральной гемодинамики: индекс жесткости, связан с давлением крови в крупных артериях, и индекс отражения, связан с давлением крови в малых и средних артериях.
Таблица 1
Показатели вариабельности сердечного ритма и центральной гемодинамики спортсменов, занимающихся современным пятиборьем, боксом и легкой
атлетикой
Показат ели Современное пятиборье Бокс Легкая атлетика Норма
Муж M±m Жен M±m Муж M±m Жен M±m Муж M±m Жен M±m
ЧСС, уд/мин 76,6±3,4 76,2±2,8 72,9±5,6 78,1±3,8 69,7±5,2 64,6±3,6 60-80
HF, мс2 35,9±1,4 36,1±1,2 37,7±2,9 37,7±2,8 33,4±1,7 41,9±2,5 22-34
LF, мс2 32,2±1,8 30,1±1,7 35,4±4,2 28,5±3,0 32,3±2,0 35,2±5,1 22-46
LF/HF 0,9±0,1 0,8±0,0 1,0±0,2 0,8±0,1 1,0±0,1 0,9±0,2 0,5-2
Stress Index, усл.ед. 98,1±12, 7 98,4±13, 3 104,9±2 9,1 107,0±1 6,0 98,3±14, 9 57,3±7,4 50200
SDNN, мс 60,9±3,5 61,7±3,3 61,9±5,6 61,9±4,9 54,4±2,7 70,0±3,6 40-80
SpO2, % 96,3±0,2 95,1±0,7 95,5±0,4 94,3±0,7 92,9±3,0 95,4±1,4 97
Индекс жесткос ти, м/с 5,9±0,1 5,4±0,1 6,1±0,1 6,2±0,1 6,6±0,1 6,3±0,2 7-9
Индекс отражен ия, % 26,0±0,7 25,4±0,4 28,2±3,5 27,0±0,8 27,9±1,0 27,1±1,0 3045%
AI, усл. ед. 1,1±0,0 1,0±0,0 1,0±0,0 1,0±0,0 1,1±0,0 1,0±0,0 0,801,28
b/a, усл. ед. -1,1±0,0 -1,1±0,0 -1,1±0,1 -1,1±0,0 -1,0±0,1 -1,1±0,0 -0,82/0,46
c/a, усл. ед. -0,1±0,0 -0,1±0,0 -0,1±0,0 -0,1±0,0 -0,1±0,0 -0,1±0,0
d/a, усл. ед. -0,3±0,0 -0,3±0,0 -0,3±0,0 -0,3±0,0 -0,3±0,0 -0,3±0,0 0,12/0, 48
ПСС, mPa*S/ m3 1147,6± 53,8 1191,5± 53,5 1016,5± 37,2 1272,7± 60,7 1148,0± 82,1 1236,4±1 11,6 9001500
МОК, л/мин 6,4±0,2 5,5±0,2 6,7±0,4 5,4±0,2 6,4±0,3 5,7±0,3 6,88,3
Индекс объемно й V кро-а, л/мин/м 3,6±0,1 3,5±0,1 3,6±0,2 3,1±0,1 3,5±0,1 3,6±0,2 2,83,4
УОС, мл 90,9±2,3 80,9±2,0 83,6±3,1 85,0±2,0 90,2±3,2 85,8±5,0 60100
Таблица 2
Показатели вариабельности сердечного ритма и центральной гемодинамики спортсменов, занимающихся волейболом, фехтованием на рапирах и тяжелой
атлетикой
Показатели Волейбол мужчины M±m Фехтование рапира мужчины M±m Тяжелая атлетика мужчины M±m Норма
ЧСС, уд/мин 85,3±2,4 81,9±2,9 80,9±3,1 60-80
HF, мс2 26,4±1,7 29,2±2,6 32,4±2,0 22-34
LF, мс2 47,4±5,6 29,7±2,8 35,8±3,4 22-46
LF/HF 1,8±0,2 1,0±0,1 1,2±0,2 0,5-2
Stress Index, усл.ед. 159,1±32,0 125,3±14,2 130,7±18,7 50-200
SDNN, мс 45,5±4,4 50,2±3,8 51,8±4,2 40-80
SpO2, % 95,1±0,7 94,6±0,5 95,3±0,3 97
Индекс жесткости, м/с 6,2±0,2 6,1±0,0 6,3±0,1 7-9
Индекс отражения, % 26,4±0,9 25,0±1,9 27,5±0,8 30-45%
AI, усл. ед. 1,1±0,0 1,1±0,0 1,0±0,0 0,80-1,28
b/a, усл. ед. -1,0±0,1 -1,1±0,1 -1,1±0,0 -0,82/-0,46
c/a, усл. ед. -0,2±0,0 -0,1±0,0 -0,1±0,0
d/a, усл. ед. -0,3±0,0 -0,3±0,0 -0,3±0,0 0,12/0?48
ПСС, mPa*S/m3 972,6±60,3 1153,6±50,3 1016,3±41,1 900-1500
МОК, л/мин 7,2±0,3 6,5±0,3 7,2±0,3 6,8-8,3
Индекс объемной
скорости кровотока, л/мин/м 3,4±0,1 3,4±0,1 3,5±0,1 2,8-3,4
Таблица 3
Показатели вариабельности сердечного ритма и центральной гемодинамики спортсменов, занимающихся стрельбой и фехтованием на колясках_
Показатели Стрельба Фехтование на колясках Норма
Мужчины M±m Женщины M±m Мужчины M±m Женщины M±m
ЧСС, уд/мин 77,2±3,4 79,9±3,2 83,0±2,6 76,5±4,3 60-80
HF, мс2 33,5±1,2 34,4±1,8 33,7±1,3 37,0±3,8 22-34
LF, мс2 32,4±1,4 34,3±5,1 34,3±2,7 29,1±2,0 22-46
LF/HF 1,0±0,1 1,0±0,2 1,0±0,1 0,8±0,1 0,5-2
Stress Index, усл.ед. 115,3±9,3 100,7±11,6 135,3±18,8 94,8±14,9 50-200
SDNN, мс 55,4±1,8 60,8±3,4 52,9±3,3 64,6±7,3 40-80
SpO2, % 95,1±0,6 94,9±1,0 95,3±0,2 95,7±0,8 97
Индекс жесткости, м/с 6,0±0,1 5,9±0,2 7,0±0,2 6,6±0,3 7-9
Индекс отражения, % 27,1±1,0 26,1±0,7 27,9±0,7 29,3±0,7 30-45%
AI, усл. ед. 1,1±0,0 1,0±0,0 1,1±0,0 1,0±0,0 0,80-1,28
b/a, усл. ед. -1,1±0,0 -1,1±0,1 -1,0±0,0 -1,1±0,1 -0,82/ -0,46
c/a, усл. ед. -0,1±0,0 -0,1±0,0 -0,1±0,0 -0,1±0,0
d/a, усл. ед. -0,3±0,0 -0,3±0,0 -0,3±0,0 -0,4±0,0 0,12/0,48
ПСС, mPa*S/m3 1171,8± 73,3 1276,3± 85,3 1052,2± 30,7 1280,7± 114,2 900-1500
МОК, л/мин 6,2±0,3 5,4±0,5 6,7±0,3 5,3±0,5 6,8-8,3
Индекс объемной скорости кровотока, л/мин/м 3,4±0,1 3,3±0,2 3,4±0,1 3,3±0,2 2,8-3,4
Таблица 4
Показатели вариабельности сердечного ритма и центральной гемодинамики спортсменов, занимающихся вольной борьбой, художественной гимнастикой
и биатлоном
Показатели Вольная борьба женщины M±m Художественная гимнастика M±m Биатлон женщины M±m Норма
ЧСС, уд/мин 81,3±14,0 83,3±3,6 68,6±3,9
HF, мс2 33,7±8,1 33,5±1,3 38,1±2,0 22-34
LF, мс2 33,3±7,4 30,3±1,5 32,4±1,8 22-46
LF/HF 1,0±0,4 0,9±0,0 0,9±0,0 0,5-2
Stress Index, усл.ед. 101,1±41,0 125,0±12,0 79,8±11,4 50-200
SDNN, мс 53,2±12,3 53,8±2,5 61,4±3,6 40-80
SpO2, % 96,1±1,8 95,8±1,2 95,0±1,2 97
Индекс жесткости, м/с 5,7±0,3 5,7±0,1 5,5±0,1 7-9
Индекс отражения, % 24,5±3,5 25,0±0,0 25,0±0,0 30-45%
AI, усл. ед. 0,9±0,0 1,0±0,0 1,0±0,0 0,80-1,28
b/a, усл. ед. -1,1±0,1 -1,1±0,0 -1,1±0,0 -0,82/0,46
c/a, усл. ед. -0,1±0,1 -0,1±0,0 -0,1±0,0
d/a, усл. ед. -0,3±0,1 -0,3±0,0 -0,3±0,0 0,12/0?48
ПСС, mPa*S/m3 1217,6±180,2 1339,2±36,1 1079,6±70,8 900-1500
МОК, л/мин 5,6±0,6 5,0±0,2 5,9±0,3 6,8-8,3
Индекс объемной
скорости кровотока, л/мин/м 3,4±0,3 3,2±0,1 3,5±0,1 2,8-3,4
Функциональные резервы - это скрытые возможности организма, заключающиеся в изменении интенсивности и скорости протекания энергетических, пластических и физиологических процессов, увеличении физических и улучшении психических качеств [4]. Организм высококвалифицированных спортсменов представляет собой биологическую систему, результатом адаптации которой является повышение функциональных резервов организма [5]. Мы предположили, что увеличение резервных возможностей спортсменов в период высотной акклиматизации во многом определяется спецификой вида спорта. Для выявления факторов,
лимитирующих функциональные резервы адаптации организма спортсменов, использовался факторный анализ.
Наиболее напряженным среди исследованных нами видов спорта по объему и интенсивности тренировочных нагрузок являлось современное пятиборье. Факторный анализ показателей кардио-респираторной системы у мужчин пятиборцев показал, что первый, наиболее значимый фактор включал одновременно характеристики ВСР (ЧСС, стандартное отклонение кардиоинтервалов, мощность ритмов высокой частоты, индекс напряжения), центрального и периферического кровообращения (общая доля дисперсии 37%). Второй фактор отражал вклад показателей центральной гемодинамики (индекс объемной скорости кровотока, индекс жесткости, общая доля дисперсии 28 %).
Таблица 5
Факторный анализ показателей ВСР и центральной гемодинамики у мужчин пятиборцев в период срочной адаптации к среднегорью
Факторы Показатели Зн-е фактора (общая доля дисперсии)
ЧСС, Стандартное отклонение кардиоинтервалов
Мощность ритмов высокой частоты 6,6
1 Индекс напряжения (37%)
Периферическое сосудистое сопротивление
Сердечный выброс
Индекс объемной скорости кровотока 5,1
2 Индекс жесткости (28%)
Артериальное давление
Факторный анализ показателей у женщин пятиборцев показал, что первый, наиболее значимый фактор включал меньше показателей, чем у мужчин: это характеристики вариабельности ритма сердца, связанные с активностью симпатического отдела вегетативной нервной системы (ВНС) (ЧСС, стандартное отклонение кардиоинтервалов, индекс напряжения) и периферического кровообращения (индекс отражения) (общая доля дисперсии 24%). Второй фактор также, как и у мужчин пятиборцев отражал вклад показателей центральной гемодинамики (общая доля дисперсии 24 %).
Таблица 6
Факторный анализ показателей ВСР и центральной гемодинамики у женщин пятиборцев в период срочной адаптации к среднегорью
Факторы Показатели Зн-е фактора (общая доля дисперсии)
ЧСС, Стандартное отклонение кардиоинтервалов 4,4
1 Индекс напряжения (24%)
Индекс отражения
Индекс объемной скорости кровотока
Индекс жесткости 4,2
2 (24%)
Артериальное давление
Соотношение мощности волн низкой/высокой
частоты
Факторный анализ показателей кардио-респираторной системы у мужчин боксеров показал, что первый значимый фактор включал характеристики вариабельности ритма сердца, связанные с активностью симпатической и парасимпатической нервной системы (мощность волн высокой частоты, мощность волн низкой частоты, соотношение мощности волн низкой/высокой частоты, индекс напряжения, ЧСС, стандартное отклонение кардиоинтервалов) и функциональными возможностями сердца (маркер функции левого желудочка сердца) (общая доля дисперсии 33%). Второй фактор - вклад показателей центральной гемодинамики (индекс объемной скорости кровотока, индекс жесткости, артериальное давление, сердечный выброс) (общая доля дисперсии 25 %).
Таблица 7
Факторный анализ показателей ВСР и центральной гемодинамики у мужчин _боксеров в период срочной адаптации к среднегорью_
Факторы Показатели Зн-е фактора (общая доля дисперсии)
Мощность волн высокой частоты, мощность волн низкой
частоты, соотношение мощности волн низкой/высокой
1 частоты 6,7
Индекс напряжения (33%)
ЧСС,Стандартное отклонение кардиоинтервалов
Маркер функции левого желудочка сердца
Индекс объемной скорости кровотока
2 Индекс жесткости 4,9 (25%)
Артериальное давление
Сердечный выброс
Факторный анализ показателей кардио-респираторной системы у женщин боксеров показал, что первый значимый фактор включал характеристики вариабельности ритма сердца, связанные с активностью симпатической и парасимпатической нервной системы (ЧСС, стандартное отклонение кардиоинтервалов, мощность волн высокой частоты, соотношение мощности волн низкой/высокой частоты, индекс напряжения), центральной (сердечный выброс) и периферической гемодинамики (периферическое сосудистое сопротивление) (общая доля дисперсии 37%). Второй фактор - вклад показателей центральной гемодинамики (индекс объемной скорости кровотока, артериальное давление) (общая доля дисперсии 19 %).
Таблица 8
Факторный анализ показателей ВСР и центральной гемодинамики у женщин боксеров в период срочной адаптации к среднегорью
Факторы Показатели Зн-е фактора (общая доля дисперсии)
1 ЧСС, Стандартное отклонение кардиоинтервалов 7,4 (37%)
Мощность волн высокой частоты, соотношение мощности волн низкой/высокой частоты
Индекс напряжения
Сердечный выброс
Периферическое сосудистое сопротивление
2 Индекс объемной скорости кровотока 3,8 (19%)
Артериальное давление
Анализ значимых факторов функционального состояния кардио -респираторной системы у мужчин тяжелоатлетов выявил большую роль характеристик вариабельности ритма сердца (ЧСС, стандартное отклонение кардиоинтервалов, мощность волн высокой частоты, мощность волн низкой частоты, соотношение мощности волн низкой/высокой частоты, индекс напряжения) и работы левого желудочка сердца (маркер функции левого желудочка сердца) (общая доля дисперсии 33%). Второй фактор включал показатели центральной и периферической гемодинамики (индекс жесткости, индекс аугментации - сопротивление артериол, сердечный выброс, индекс объемной скорости кровотока) (общая доля дисперсии 16%).
Таблица 9
Факторный анализ показателей ВСР и центральной гемодинамики у мужчин _тяжелоатлетов в период срочной адаптации к среднегорью_
Факторы Показатели Зн-е фактора (общая доля дисперсии)
1 ЧСС, Стандартное отклонение кардиоинтервалов 6,2 (33%)
Мощность волн высокой частоты, мощность волн низкой частоты, соотношение мощности волн низкой/высокой частоты
Индекс напряжения
Маркер функции левого желудочка сердца
2 Индекс жесткости 3,1 (16%)
Индекс аугментации - сопротивление артериол
Сердечный выброс
Индекс объемной скорости кровотока
Анализ значимых факторов функционального состояния кардио-респираторной системы у мужчин стрелков определил, что и первый и второй значимые факторы одновременно включали большое количество показателей вариабельности ритма сердца, показатели центральной и периферической гемодинамики (общая доля дисперсии 32 и 27%). По-видимому, адаптационный ответ организма на высотную акклиматизацию был наиболее генерализованным.
Таблица 10
Факторный анализ показателей ВСР и центральной гемодинамики у мужчин _стрелков в период срочной адаптации к среднегорью_
Факторы Показатели Зн-е фактора (общая доля дисперсии)
Мощность волн высокой частоты
Индекс напряжения
1 Стандартное отклонение кардиоинтервалов 5,18
Периферическое сосудистое сопротивление (32%)
Сердечный выброс
Индекс объемной скорости кровотока
Индекс жесткости 4,4 (27%)
2 Индекс аугментации - сопротивление артериол
Мощность волн низкой частоты, соотношение мощности волн низкой/высокой частоты
У женщин стрелков значимые факторы существенно отличались от других спортсменов первый фактор включал показатели гемодинамики (периферическое сосудистое сопротивление, сердечный выброс, индекс объемной скорости кровотока) (общая доля дисперсии 21%), а второй -потребление кислорода и спектральные характеристики сердечного ритма (общая доля дисперсии 20%).
Таблица 11
Факторный анализ показателей ВСР и центральной гемодинамики у женщин _стрелков в период срочной адаптации к среднегорью_
Факторы Показатели Зн-е фактора (общая доля дисперсии)
Периферическое сосудистое сопротивление 3,6 (21%)
1 Сердечный выброс
Индекс объемной скорости кровотока
Потребление кислорода 3,4
2 Мощность волн низкой частоты, соотношение мощности волн низкой/высокой частоты (20%)
У спортсменов с ограниченными возможностями, факторная структура функциональных показателей кардио-респираторной системы была схожа со здоровыми спортсменами. У мужчин, занимающихся фехтованием на колясках, первый фактор включал показатели вариабельности ритма сердца (мощность волн высокой частоты, индекс напряжения, стандартное отклонение кардиоинтервалов, ЧСС) (общая доля дисперсии 22%), а второй -показатели центральной гемодинамики (сердечный выброс, индекс объемной скорости кровотока) (общая доля дисперсии 19%). У женщин, занимающихся фехтованием на колясках, первый фактор включал те же показатели вариабельности ритма сердца (общая доля дисперсии 30%), а второй -показатели центральной и периферической гемодинамики и потребление кислорода (общая доля дисперсии 26%).
Таблица 12
Факторный анализ показателей ВСР и центральной гемодинамики у мужчин,
занимающихся фехтованием на колясках в период срочной адаптации к _среднегорью_
Зн.фактора
Факторы Показатели (общая доля
дисперсии)
Мощность волн высокой частоты
1 Индекс напряжения 4,16
Стандартное отклонение кардиоинтервалов (22%)
ЧСС
2 Сердечный выброс 3,6
Индекс объемной скорости кровотока (19%)
Таблица 13
Факторный анализ показателей ВСР и центральной гемодинамики у женщин,
занимающихся фехтованием на колясках в период срочной адаптации к _среднегорью_
Факторы Показатели Зн.фактора (общая доля дисперсии)
1 Мощность волн высокой частоты, соотношение мощности волн низкой/высокой частоты 5,4 (30%)
Индекс напряжения
Стандартное отклонение кардиоинтервалов
ЧСС
2 Сердечный выброс 4,7 (26%)
Индекс объемной скорости кровотока
Периферическое сосудистое сопротивление
Потребление кислорода
Полученные нами данные факторов увеличения резервных возможностей организма высококвалифицированных спортсменов в период высотной акклиматизации в период интенсивных тренировочных нагрузок показывают, что у всех спортивных специализаций она достигалась преимущественно за счет повышения активности вегетативной нервной системы, как со стороны симпатической, так и парасимпатической регуляции, а также большим напряжением показателей центральной гемодинамики. Вклад данных показателей составлял практически у всех групп спортсменов более 50% дисперсии. Исключение составили женщины-стрелки и мужчины, занимающиеся фехтованием на колясках, что может быть связано с меньшей двигательной активностью. Меньшую роль у спортсменов в период адаптации к среднегорью играли механизмы увеличения периферической гемодинамики. Ни в одном виде спорта в числе 2-ух наиболее значимых факторов не оказалось показателей производительности работы левого желудочка сердца и насыщения крови кислородом. Данный факт может быть связан с тем, что у всех исследованных спортсменов выявлены долговременные адаптационные изменения, связанные с повышенной функцией и производительностью
65
левого желудочка сердца, а показатель насыщения кислородом является в данных условиях независимой переменной, определяющей изменение остальных параметров кардио-респираторной системы.
Значимыми факторами у всех спортсменов явились индекс напряжения адаптационных механизмов и артериальное давление.
При исследовании параметров гемодинамики и ВСР у отдельных спортсменов при адаптации к условиям среднегорья были выявлены отклонения от физиологической нормы. В связи с чем данные спортсмены были отнесены в группы наблюдений (уже независимо от спортивной специализации и половой принадлежности) для выявления особенностей ЦР в условиях состояния напряжения адаптации, которая, как известно, может явиться начальной стадией различных патологических процессов.
Было сформировано 5 групп: 1 группа - спортсмены с высоким АД (АДс в покое более 130 мм рт. ст.); 2 группа - спортсмены с низким АД (АДс в покое менее 110 мм рт. ст.; 3 группа - спортсмены с гипоксией - показатели SpO2 (сатурации) у них были менее 95%; 4 группа - спортсмены с высоким индексом напряжения регуляторных процессов (ИН) - более 150 усл. ед.; 5 группа - спортсмены с нарушением сна (ночное повышение ЧСС до 90 уд/мин. более 3-х раз).
Анализ ЦР ЧСС у спортсменов данных групп показал наличие достоверного 24 ч. ЦР во всех группах. Однако несмотря на выраженную суточную ритмичность у всех спортсменов с симптомами десинхроноза, они отличались по параметрам ЦР ЧСС: мезору, амплитуде, акрофазе.
Большие значения мезора и амплитуды разброса ЦР ЧСС имели спортсмены с высоким АД и ИН, меньшие значения - спортсмены с низким АД и гипоксией. Акрофазы ЦР ЧСС у всех групп спортсменов приходились на 16 ч., кроме группы спортсменов с высоким ИН - акрофазы ЦР ЧСС приходились на 15 ч. Спортсмены с нарушением сна отличались высокими значениями мезора и низкой амлитудой 24 ч. ЦР ЧСС, что является признаком тахикардии и более низких адаптационных возможностей организма, акрофаза ритма приходилась на более позднее время - 17 ч.
Таблица 14
Параметры ЦР ЧСС у спортсменов с различными отклонениями
функционального состояния
Группы Мезор, Амплитуда, Акрофаза, ч.
уд/мин уд/мин
Спортсмены с высоким АДс 72 13 16
Спортсмены с низким АДс 65 9 16
Спортсмены с гипоксией 68 11 16
Спортсмены с высоким ИН 75 15 15
Спортсмены с нарушением сна 81 9 17
Состав тела является важным показателям функционального состояния, а активные компоненты массы тела: жировой и мышечный отражают уровень тренированности организма спортсменов. Оптимальная мышечная деятельность во многом зависит от относительно постоянного содержания в организме воды и электролитов. Физическая нагрузка ускоряет потери воды. Обезвоживание в условиях напряженной мышечной деятельности -распространенное явление в спорте, особенно в видах спорта, развивающих качество выносливость.
Используемый нами для оценки функционального состояния спортсменов ES TECK SYSTEM COMPLEX позволяет оценить состав тела, активные компоненты массы тела и состав воды в организме.
Проведенное нами исследование состава массы тела высококвалифицированных спортсменов различных видов спорта показало следующие особенности. Согласно литературным данным, состав массы тела у мужчин и у женщин значительно различается: у мужчин преобладает мышечный компонент массы тела, а у женщин жировой. Однако, исследованные нами высококвалифицированные спортсмены практически не различались по компонентному составу тела. Достоверных различий по всем исследованным показателям не выявлено у спортсменок и спортсменов в видах спорта: легкая атлетика, бокс, пулевая стрельба и плавание. Между спортсменами и спортсменками, занимающимися фехтованием на колясках, выявлено статистически значимое различие по компоненту безжировой массы тела. Большое количество различий по составу тела выявлено между спортсменами, занимающимися современным пятиборьем: юноши статистически достоверно отличались меньшей жировой массой тела, большим индексом массы тела и большим количеством воды в организме (рисунок 1). По-видимому, это связано с тем, что пятиборцы были самыми молодыми спортсменами, средний возраст у юношей составил 16,5±0,9 лет, у девушек 15,7±0,9 лет, т.е. находились в пубертатном периоде.
80 70 60 50 40 30 20 10 0
Безжировая Жировая масса Общее кол-во масса воды
□ мужчины % женщины
Мышечная масса
Рис.1. Состав массы тела высококвалифицированных спортсменов мужского и женского пола, занимающихся современным пятиборьем
Показатели состава массы тела у высококвалифицированных спортсменов мужчин и женщин различных специализаций представлены в таблицах 15 и 16. Таблица 15
Состав массы тела у высококвалифицированных мужчин спортсменов
Фехт- Тяжела Легкая Бокс Дзюдо Пулевая Совре- Плава
Показатели е на колясках п=12 я атлетика п=12 атлетика п=13 п=32 п=17 стрельба п=8 менное пятиборье п=17 -ние п=6
Безжировая 67,8± 74,8± 62,2± 68,2± 68,7± 60,2± 59,3± 69,3±
масса, % 7,8 8,5 11,5 13,0 9,4 4,2 6,3 8,4
Жировая 9,9± 14,9± 9,1±2, 10,6± 10,9± 9,9± 8,0± 8,9±
масса, % 3,0 6,5 3 3,8 4,7 3,7 1,7 1,9
Общее кол- 66,0± 62,3± 66,6± 65,5± 65,2± 66,0± 67,3± 66,7±
во воды в 2,2 4,8 1,7 2,8 3,5 2,7 1,2 1,4
организме, %
Индекс 27,5± 26,0± 27,8± 27,3± 27,2± 27,5± 28,1± 27,8±
массы тела 0,9 2,0 0,7 1,2 1,4 1,1 0,5 0,6
Мышечная 22,5± 29,2± 21,3± 24,1± 25,0± 21,5± 20,6± 21,3±
масса, % 2,3 5,4 3,2 4,1 3,8 2,1 1,3 1,9
Сравнение показателей не выявило статистически значимых отличий по видам спорта как у мужчин, так и у женщин. Следовательно, состав массы тела спортсменов высокой квалификации практически не отличается. У всех
исследованных спортсменов содержание общего количества воды в организме составляло от 60 до 66%. У женщин данный показатель был немного ниже, чем у мужчин. Наименьший показатель выявлен у мужчин тяжелоатлетов -62,3±4,8% и у женщин боксеров - 60,6±3,6, что по-видимому связано с необходимостью «держать вес» в видах спорта с весовыми категориями.
Таблица 16
Состав массы тела у высококвалифицированных женщин спортсменок
различных специализаций (М±т)
Фехтование Легкая атлетика Бокс Пулевая стрельба Современное пятиборье Плавани е
на колясках п=14 п=14 п=12 п=17
п=6 п=5
Безжировая 46,4±7,1 47,2±6,0 53,6±5,9 51,7±6,9 48,2±3,4 53,0±2,3
масса, %
Жировая 11,4±3,2 11,8±2,0 17,3±4,9 16,5±4,7 12,8±1,7 16,5±3,8
масса, %
Общее кол-во 64,8±2,3 64,6±1,4 60,6±3,6 61,1±3,5 63,9±1,2 61,1±2,8
воды в
организме, %
Индекс массы 27,0±1,0 26,9±0,6 25,3±1,5 25,5±1,4 26,6±0,5 25,5±1,2
тела
Мышечная 18,6±1,9 19,3±1,8 22,7±2,1 23,5±3,3 19,4±1,0 20,8±0,8
масса, %
Корреляционный анализ между количеством воды в организме и показателями сердечно-сосудистой системы у высококвалифицированных спортсменов различных специализаций (табл. 17) выявил статистически значимые взаимосвязи у мужчин спортсменов и полное отсутствие их у женщин спортсменов во всех видах спорта.
Таблица 17
Статистически значимые коэффициенты корреляции (Р<0,05) между количеством воды в организме и показателями сердечно-сосудистой системы у высококвалифицированных спортсменов различных специализаций
Показатель & Тяжелая Легкая Бокс Дзюдо Пулевая Современное
Количество воды в атлетика атлетика стрельба пятиборье
организме
ЧСС -0,68
Индекс напряжения -0,63 0,57
Индекс объемной 0,62 0,76 -0,52
скорости кровотока
Индекс аугментации 0,66 0,82 0,76
ПСС 0,64 0,68 -0,95
Сердечный выброс -0,67 -0,86 0,83
УОС -0,40
АДд -0,74
Примечание: г -корреляция по Спирмену, ПСС - периферическое сосудистое сопротивление, УОС - ударный объем сердца, АДд - диастолическое
артериальное давление.
У мужчин тяжелоатлетов выявлены отрицательные взаимосвязи количества воды в организме с показателями частоты сердечных сокращений и индекса напряжения, положительная взаимосвязь с индексом объемной скорости кровотока. У мужчин легкоатлетов выявлена положительная взаимосвязь с индексом аугментации, отражающим сопротивление артериол. У боксеров выявлена положительная взаимосвязь с индексом аугментации, периферическим сопротивлением сосудов и отрицательная - с сердечным выбросом и ударным объемом сердца. У дзюдоистов - положительная взаимосвязь с периферическим сосудистым сопротивлением и отрицательная - с сердечным выбросом. У мужчин, занимающихся пулевой стрельбой выявлена положительная взаимосвязь с индексами объемной скорости кровотока, аугментации, сердечным выбросом и отрицательная - с периферическим сопротивлением сосудов и диастолическим артериальным давлением. У спортсменов с преобладающими аэробными механизмами энергообеспечения мышечной деятельности, взаимосвязи имеют противоположный характер, по сравнению со спортсменами, имеющими преобладающий анаэробный механизм энергообеспечения соревновательных упражнений. Так, у пятиборцев с увеличением количества воды увеличивается индекс напряжения и снижается индекс объемной скорости кровотока, а у тяжелоатлетов наоборот.
Таким образом, интенсивная мышечная деятельность, усугубляемая повышенной температурой воздуха и условиями среднегорья, сгонка веса могут стать причиной обезвоживания организма спортсменов. Состояние обезвоживания (пониженное содержание количества воды в организме) приводит к снижению мощности и продолжительности аэробных упражнений, связанных с проявлением выносливости, и незначительно отражается на характеристиках анаэробной работы субмаксимальной мощности и не отражается на кратковременных упражнениях максимальной мощности.
Долговременная адаптация к занятиям определенным видом спорта не проявляется в показателях состава тела, связанных с содержанием воды в организме, но сглаживает половые различия в показателях состава массы тела. Динамика количества воды в организме отражается на состоянии сердечно -сосудистой системы мужчин спортсменов, и не влияет на женщин
спортсменок независимо от вида спорта.
Следовательно, современные биоимпедансные комплексы позволяют дать экспресс оценку функционального состояния организма спортсменов: оценить адаптационные резервы, состояние центральной гемодинамики и состав тела. Однако, как известно показатели ВСР и даже центральной гемодинамики, измеренные в состоянии покоя, дают характеристику состояния организма только на текущий момент и не позволяют оценить физическую и психическую работоспособность спортсмена и дать таким образом интегральную оценку его состояния.
Специализированная система скрининг - диагностики функционального состояния различных категорий населения состоит из двух основных частей: аппаратной части для сбора и передачи данных и программного обеспечения для обработки данных. Аппаратная часть разрабатываемой системы состоит из пульта с микроконтроллером с блоком датчиков, специализированной трубы со светодиодами, педали, модуля пульсоксиметра. Программное обеспечение системы состоит из встроенного в пульт программного кода и программы для компьютера с установленной на нем операционной системой Windows.
При разработке системы скрининг - диагностики функционального состояния будет создан пульт с микроконтроллером DS89C430MNL, который выполняет необходимые измерения временных интервалов, анализ нажатий кнопок, управление светодиодами и осуществляет прием/передачу информации по последовательному протоколу. Связь микроконтроллера DS89C430MNL с компьютером осуществляется через микросхему преобразователя USB-UART FT232RL (виртуальный сот-порт). Питание пульта осуществляется через USB порт компьютера. Программное обеспечение для микроконтроллера будет написано на языке программирования C++ в среде программирования Keil ^Vision 3.
Микроконтроллер DS89C430MNL это высокоскоростной микроконтроллер на усовершенствованной архитектуре 8051, он выполняет команду за один такт на частоте до 33 МГц.
к компьютеру
Рис. 3. Структурная схема пульта
Для пульта разработана электрическая принципиальная схема, перечень элементов и топология печатной платы.
Пульт состоит из пластикового корпуса, печатной платы с электронными компонентами, кнопки включения с фиксацией, двух кнопок без фиксации для проведения тестирования, светодиодов (красного и двух зеленых), разъема USB Type B для электрического питания платы и связи пульта с компьютером, 15 контактного разъема для подключения трубы со светодиодами и педали.
Программное обеспечение для обработки данных системы скрининг -диагностики
Программное обеспечение для обработки данных системы скрининг -диагностики будет написано на языке программирования C++ в среде программирования Borland C++ Builder 6.0. Программное обеспечение позволяет проводить психофизиологическое, психологическое тестирование, определять ЧСС и насыщение крови кислородом.
После прохождения тестирования фактически полученные данные, их оценка и интерпретации будут записываться в текстовые и табличные файлы для хранения электронных документов - DOCX и XLSX соответственно. Созданием новых высокотехнологичных лечебно-диагностических систем и комплексов, информационных баз данных занимается большое количество специалистов. Разработаны и продолжают совершенствоваться системы экспресс диагностики функционального состояния отдельных систем
организма человека, аппаратно-программные комплексы, основанные на диагностике сразу нескольких систем, дающие интегральную характеристику общего функционального состояния. Однако, отсутствуют системы и комплексы, позволяющие давать экспресс оценку функционального состояния высококвалифицированных спортсменов, особенно с учетом преимущественного типа мышечной деятельности.
Разрабатываемый нами АПК будет включать модули, позволяющие диагностировать психологическое, психофизиологическое состояние, производить оценку пульсограмм в период выполнения нагрузочных тестов. Программная часть комплекса будет производить анализ и давать заключение общего психофизиологического и психологического состояния, а также типа реакций на физическую нагрузку.
АПК будет отличаться тем, что у спортсменов будут определяться различные характеристики состояния организма и подготовленности: психологическое, психофизиологическое, функциональное,
морфологическое, с помощью сопоставления полученных данных с нормативными и модельными значениями показателей, даваться оценка каждого из состояний, рассчитываться интегральный показатель психофункционального состояния. Система проводит автоматизированный анализ, формирует оценку и протокол заключения. Интегральная оценка дается на основе арифметической суммы оценок частных параметров с использованием коэффициентов веса параметров; каждому параметру методом экспертных оценок присвоен весовой коэффициент, отражающий значимость выделенных тестовых заданий в зависимости от их важности, сложности и частоты использования в конкретных видах спорта.
АПК может быть использован для диагностики и определения функциональных, психологических и психофизиологических возможностей спортсменов, в практике врачей спортивной медицины и лечебной физической культуры, тренеров по видам спорта.
Следовательно, современные АПК, в частности используемый нами ESTECK System Complex, позволяет оценить текущее функциональное состояние организма спортсменов, состав активной массы и содержания воды в теле, что особенно необходимо при тренировках в особых условиях внешней среды: среднегорье, жаркий климат. Однако, используемые для диагностики состояния спортсменов АПК должны также учитывать различные аспекты состояния, лимитирующие спортивный результат и давать оценку его работоспособности. Разрабатываемый нами АПК будет отличаться тем, что у спортсменов будут определяться различные характеристики состояния
организма и подготовленности: психологическое, психофизиологическое, функциональное, морфологическое, даваться оценка каждого из состояний и рассчитываться интегральный показатель.
Список литературы
1. Тер-Акопов Г.Н. Новые технологии восстановления спортсменов на учебно
- тренировочной базе в условиях среднегорья / Г.Н. Тер-Акопов // Современные вопросы биомедицины. - 2017. - Т. 1. № 1 (1). - С. 1.
2. Saugy J. J. "Correction: Comparison of "Live High-Train Low" in Normobaric versus Hypobaric Hypoxia [Электронный ресурс] / J. J. Saugy [et al.] //PloS one 10.7. - 2015. - Режим доступа: http://journals.plos.org. - (Дата обращения 21.08.2017)
3. Siebenmann C. "Live high-train low" using normobaric hypoxia: a double -blinded, placebo-controlled study / C. Siebenmann [et al.] //Journal of Applied Physiology. - 2012. - 112.1. - P.106-117.
4. Корягина Ю.В. Комплексный контроль в футболе / Ю.В. Корягина, В.А. Блинов, Ю.И. Сиренко. - Омск: СибГУФК, 2012. - 136 с.
5. Замчий Т.П. Особенности региональной гемодинамики спортсменов, развивающих выносливость, силу и силовую выносливость / Т.П. Замчий, Ю.П. Салова, Ю.В. Корягина // Лечебная физкультура и спортивная медицина. 2012. № 7 (103). С. 23-27.
Сведения об авторах: Юлия Владиславовна Корягина - профессор, д-р биол. наук, руководитель центра медико-биологических технологий ФГБУ СКФНКЦ ФМБА России, [email protected]; Сергей Викторович Нопин - к-т тех. наук, ведущий научный сотрудник центра медико-биологических технологий ФГБУ СКФНКЦ ФМБА России, [email protected]; Гукас Николаевич Тер-Акопов - к-т экономических наук, генеральный директор ФГБУ СКФНКЦ ФМБА России, [email protected]; Людмила Геннадьевна Рогулева - кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник ФГБУ СКФНКЦ ФМБА России, [email protected]; Сабина Маликовна Абуталимова - научный сотрудник ФГБУ СКФНКЦ ФМБА России.
