CC BY
77
УДК 59.012 ББК 65
Яковлева Вера Павловна
преподаватель г. Челябинск Yakovleva Vera Pavlovna Lecturer Chelyabinsk
Спектральный анализ регуляции гемодинамики у пловцов-подводников высокой квалификации в динамике годичного тренировочного цикла Spectral Analysis of Hemodynamics Regulation of Highly Trained Underwater
Swimmers: Annual Cycle
В статье подробно описываются изменения регуляции основных гемоди-намических параметров у пловцов-подводников высокой квалификации. В динамике годового тренировочного цикла наибольшие регуляторные перестройки выявлены на уровне МОК, пульсации крупных и мелких сосудов. К соревновательному периоду формируются устойчивые механизмы регуляции кровообращения. При функциональных нагрузках наиболее значительные изменения зарегистрированы в середине тренировочного года. В предсоревновательный период реакции малочисленны, адекватны и физиологичны.
The article deals with annual cycle of regulation changes of highly trained underwater swimmers. In annual cycle of training major changes were found in the Minute Circulation Volume and pulsation of small and big vessels. Mechanisms of circulatory regulation were established at the end of annual cycle before competitions period. Main changes in regulatory mechanisms were found in the middle of training cycle. The end of the annual cycle showed less hemodynamic reactions, which were adequate and physiologic.
Ключевые слова: адаптация, регуляция параметров гемодинамики, спортивная тренировка, ортостаз, спектральный анализ.
Key words: adaptation, hemodynamic regulation, training, orthostasis, spectral analysis.
Результаты ряда исследований позволяют отнести аппарат, управляющий кровообращением, к классу систем автономного регулирования с переменной структурой. При адаптации к физическим нагрузкам на уровне центральной регуляции происходит консолидация целого стереотипа временных связей, обеспечивающих устойчивую реализацию вновь приобретенных навыков, с прямой гипертрофией двигательных нейронов. Формируется устойчивый динамический стереотип, уравновешенная система целостного центрального регулирования. Структурные изменения в аппарате управления мышечной работой на уровне ЦНС позволяют мобилизовать большее число моторных единиц при на-
грузке и приводят к совершенствованию мышечной координации [4]. В системе биологической регуляции кровообращения каждый компонент может обладать различной активностью и функционировать в различном ритме, свойственном данному показателю, но их совокупность, выявляя состояние межорганных связей, определяет гемодинамику в целом, свойственном данному функциональному состоянию [2,7]. При физической нагрузке главной задачей регулирования вегетативных функций становится поддержание на оптимальном уровне оксигенации работающих мышц. При этом параметры, характеризующие состояние вегетативных систем организма, резко отклоняются от гомеостатического уровня, часто достигая предельно допустимых значений. Спортивная тренировка обеспечивает совершенствование функционирования регуляторных систем, ответственных за деятельность аппарата кровообращения. Длительные тренировки увеличивают реактивность гипоталамо-гипофизарно-
надпочечниковой системы, тем самым, обеспечивая высокую работоспособность и выносливость [2]. Адреналин вызывает быструю мобилизацию энергетических возможностей организма, а норадреналин - гормон «гомеостаза» -поддерживает мобилизацию ресурсов организма в течение более длительного периода. При этом систематические тренировки приводят к снижению экскреции катехоламинов [6].
Исследование качества регулирования аппарата кровообращения может быть произведено путем анализа переходных процессов, построенных по данным непрерывной или частой дискретной регистрации параметров гемодинамики - артериального давления, фракции выброса, преднагрузки левого желудочка и др.
Состояние адаптивности гемодинамики характеризуется оптимальностью переходного режима. Это означает, что длительность последнего минимальна, а интенсивность функционирования сердечно-сосудистой системы оказывается строго пропорциональной мощности выполняемой физической нагрузки.
Таким образом, спортивная результативность определяется согласованностью, оптимизацией регуляций отдельных параметров гемодинамики, которые
должны быть достаточно высоки у спортсменов высокой квалификации, и совершенствоваться в процессе тренировок. Все вышеизложенное определило цель исследования - адаптивное изменение механизмов регуляции гемодинамики у спортсменов подводников высокой квалификации в динамике годового тренировочного макроцикла.
Материалы и методы исследования
Исследуемая группа включала 28 спортсменов, скоростных видов подводного плавания высокой квалификации в возрасте 14-18 лет.
Для характеристики регуляции показателей центральной и периферической гемодинамики использована биоимпедансная реография на базе компьютерной системы «Кентавр IIPC». С помощью быстрого преобразования Фурье, в качестве критериев регуляторной активности параметров гемодинамики (частота сердечных сокращений (HR), пульсовое давление (BP), ударный объем (SV), фракция выброса левого желудочка (EF), минутный объем крови (CO), пульсация крупных сосудов (аорты) (ATHRX), пульсация мелких сосудов (Atoe), были выбраны их амплитудные значения в виде общей мощности колебаний всего спектра (ОМС), величины колебаний в виде процента мощности в четырех диапазонах частот колебаний (таблица 1). Функциональный резерв системы кровообращения оценивался методом пассивного ортостаза и пассивного антиортостаза [5].
Таблица 1
УНЧ- 0-0,025 Гц 1 ОНЧ- 0,026-0,075 Гц НЧ-0,076-0,15 Гц | ВЧ-0,16-0,5 Гц
Высшие центры системы регуляции Надсегментарный уровень Периферический отдел ВНС Сегментарный уровень
Нейрогенные механизмы Гуморальные (гормональные) механизмы Симпатико- парасимпатические влияния Барорефлекторные механизмы Внутрисердечные автономные, миогенные механизмы
Исследование адаптационных регуляторных перестроек гемодинамики в годовом тренировочном макроцикле проводилось в сентябре, январе, мае. Для исключения непосредственного влияния тренировочной нагрузки исследование проводились минимум через 3 часа после тренировки.
Результаты исследования
Оценивая регуляторный спектр деятельности сердечно-сосудистой системы в целом, следует заметить, что представлена многоуровневая регуляция центральной и периферической гемодинамики за счет всех механизмов надсег-ментарного и сегментарного уровней, различающихся по их количественному представительству. В состоянии относительного покоя наибольшая суммарная мощность регуляции приходится на крупные сосуды (ЛТНЯХ) и ударный объем (БУ) и это представительство сохраняется в течение годового макроцикла (таблица 2). Достоверное количественное снижение ОМС регуляции БУ зарегистрировано в динамике года - от сентября к маю. Изменение ОМС регуляции пульсации крупных сосудов в динамике года не однозначно - повышение к январю и снижение в предсоревновательный период (май). ОМС других показателей не изменяется.
В регуляции систолического давления во все периоды тренировочного процесса от 57% до 60 % приходится на гуморальное звено регуляции и от 28% до 30 % на симпатический отдел. Это позволяет говорить, что основа регуляции пульсового давления у данной категории спортсменов - превалирование устойчивых долговременных механизмов. В регуляции НЯ стабильно в равной мере представлены гуморальные и симпатические механизмы в пределах 30-40%. На правах тенденции к соревновательному периоду возрастает значение нейрогенных механизмов с 10,51 ± 2,28 % до 18,54 ± 4,6%. В регуляции БУ минимально значение нейрогенных механизмов, все остальные представлены примерно в равной мере, что отлично от регуляторных механизмов у людей, не занятых в профессиональном спорте [3]. Количественное представительство регуляторных механизмов БУ в течение годового макроцикла не имеет достоверных различий. Основа регуляции БУ у спортсменов - внутрисердечные механизмы, на долю которых приходится 60% и выше. В регуляции ББ во все сроки наблюдения выделяется спектр автономных миогенных механизмов с сохранением представительства всех спектров, что является физиологически обоснованным [1].
Таблица 2
Спектральный анализ (%) регуляции параметров гемодинамики состояния относительного покоя в общей группе у спортсменов-подводников. Сравнительная таблица микроциклов тренировочного года
Показа- тели гемоди- намики ОМС ( М± а) 5? £ ОНЧ % НЧ % Ч т ^
сентябрь
ВР 59,93±7,54 11,46±7.9 57,55±11,9 30,56±12,4 0,4±0,03*
ИЯ 19,68±5,46 10,53±2,28 38,52±8,4 31,49±6,75 19,46±5,56
БУ 446,87±47,13* 6,55±2,85 20,76±8,14 28,57±5,5 44,12±6,54
СО 2,51±0,72 9,16±2,79* 10,76±4,77* 45,02±12,75 35,06±8,36*
ЕЕ 9,45±3,16 11,22±4,9 21,16±8,26 24,87±4,45 42,75±8,14
АТИЯХ 1451,02±211,78* 6,3±0,88 31,97±3,08* 16,16±1,45* 45,66±2,7*
АТОЕ 45,95±8,61 37,99±12,7 55,04±18,46 6,47±3,65* 0,5±0,4
январь
ВР 53,17±13,04 11,09±2,77 59,66±16,85 27,83±8,56 1,41±0,05***
ИЯ 23,45±3,74 14,24±2,85 38,8±18,02 28,78±9,2 18,18±4,12
БУ 360,53±24,89 8,66±1,78 25,91±5,88 26,68±12,1 38,75±9,67
СО 1,86±0,08 16,67±9,1*** 40,31±14,9*** 31,7±6,9*** 11,32±10,1***
ЕЕ 9,82±2,60 11,20±0,02 19,35±4,2 24,64±6,16 44,81±10,1
АТИЯХ 1621,63±62,08*** 4,95±3,0 8,08±2,93*** 9,30±2,33*** 77,67±5,5
АТОЕ 38,24±7,19 21,32±6,19*** 46,50±9,3 31,88±7,5*** 0,3±0,05
май
ВР 67,05±5,91 10,66±3,48 60,04±8,38 28,98±9,05 0,31±0,15
ИЯ 25,78±3,43 18,54±4,6** 39,49±15,17 28,59±10,59 13,38±0,74
БУ 337,75±24,66** 6,68±2,57 25,98±6,19 29,39±6,68 37,95±8,59
СО 1,78±0,47 0,56±0,06** 1,12±0,06** 8,43±0,28** 89,89±1,69**
ЕЕ 9,43±1,18 13,57±0,41 15,59±0,74 18,56±2,44 52,28±4,55
АТИЯХ 1197,27±36,58** 7,68±0,98 28,50±1,14 26,68±1,47** 37,14±2,26
АТОЕ 48,74±3,29 64,08±16,02 31,78±13,08 3,94±0,32** 0,2±0,1
Примечание: * - различия достоверны (р<0,05) в сравнении сентябрь - январь; ** - различия достоверны (р<0,05) в сравнении сентябрь - май;
*** - различия достоверны (р<0,05) в сравнении январь - май.
Наибольшие изменения регуляторных механизмов зарегистрированы на уровне СО. В начале тренировочного периода преобладающими являются механизмы сегментарного уровня, на долю которых приходится около 80%. В средине года (январь) (таблица 2) более чем в 3 раза возрастает значение гуморальных механизмов, но к соревновательному периоду в мае, относительно января, более чем в 7 раз возрастает значение автономных миогенных механизмов. Все вышеуказанное предполагает включение к соревновательному периоду долговременных механизмов адаптации.
На уровне пульсации аорты также имеются регуляторные перестройки. А именно: к середине цикла - снижение значения гуморально-гормональных механизмов и возрастание миогенных механизмов, но в мае месяце восстанавливается изначальное спектральное регуляторное представительство. В регуляции микроциркуляции (Atoe) преобладают механизмы надсегментарного уровня, участие которых составляет более 92%. К середине цикла в 5 раз возрастает значение симпатических влияний. В мае месяце восстанавливается исходный надсегментарный профиль регуляции.
Сравнение регуляторных и эффекторных гемодинамических систем позволяет сделать вывод, что для предсоревновательного периода характерна адаптивная реакция кровообращения. При достоверном снижении SV, ригидной ЧСС, значительно возрастает пульсация периферических мелких сосудов, что связано с особенностями нагрузки в данном виде спорта.
При пассивном ортостазе и антиортостазе наименьшие изменения регуляторных контуров гемодинамики у спортсменов зарегистрированы в начале тренировочного периода (сентябрь) наиболее значительные в середине цикла (январь), что говорит дизадаптации в этот период тренировочного цикла. Следует отметить, что функциональные пробы (ортостаз и антиортостаз) во все сроки исследования приводят к достоверному снижению общей мощности спектра (ОМС) регуляции крупных сосудов.
В начале тренировочного периода (сентябрь) реакция на функциональные пробы реализуется на уровне систолического давления и состояния крупных сосудов в виде возрастания примерно в 2 раза симпатических влияний и ослабления механизмов надсегментарного уровня. При пассивном ортостазе суммарное значение механизмов надсегментарного уровня снижается с 69% до 32% в регуляции ВР и с 38% до 10% в регуляции ATHRX, при пассивном антиортостазе до 38% ВР и 27% ATHRX. В январе месяце ортостаз и антиортостаз вызывали перераспределение регуляторных контуров. При ортостазе значение сегментарного уровня возрастало в регуляции BP и CO; значение надсегмен-тарного уровня возрастало в регуляции пульсации аорты. При антиортостазе
роль сегментарного уровня повышалась в регуляции давления, СО, пульсации мелких сосудов; значение надсегментарного уровня возрастало в регуляции пульсации аорты. Возрастание представительства сегментарного уровня при нагрузках обусловлено различными механизмами и зависимо от вида нагрузки. В регуляции давления, ИЯ и пульсации крупных сосудов при ортостазе возрастала роль симпатической нервной системы, на фоне снижения значений внут-рисердечных механизмов; в регуляции СО возрастало значение внутрисердеч-ных механизмов. При антиортостазе вполне закономерно увеличивалась роль внутрисердечных механизмов в регуляции СО и пульсации мелких сосудов, роль симпатической нервной системы возрастала относительно регуляции крупных сосудов. Таким образом, январь месяц период в который механизмы регуляции деятельности сердца и сосудов находятся еще в стадии формирования и изменения положения тела в пространстве вызывает многочисленные и разнообразные ответные реакции. В предсоревновательный период исчезает столь бурная регуляторная реакция на функциональные нагрузки. Эти реакции малочисленны, адекватны и физиологичны. Ортостаз не вызывает заметного перераспределения уровней регуляции. Роль симпатической нервной системы возрастает при ортостазе в регуляции ИЯ при одновременном снижении роли интракардиальных механизмов. Также адекватно в этой пробе возрастает роль интракардиальных механизмов при снижении барорефлекторных механизмов в регуляции пульсации аорты. Антиортостаз особенно заметно влияет на регуляцию пульсации аорты: возрастает роль барорефлекторных и интракардиальных механизмов в сумме до 91%.
Таким образом, в динамике тренировочного процесса наибольшие регуляторные перестройки выявлены на уровне МОК, пульсации крупных и мелких сосудов. К началу соревновательного периода формируются устойчивые механизмы адаптации, проявляющиеся в значительном снижении симпатических влияний и повышении миогенных механизмов в регуляции БУ, СО; характерно возрастание симпатических влияний в регуляции пульсации крупных сосудов, преобладании нейрогенных механизмов регуляции в пульсации мелких сосу-
дов. При функциональных нагрузках наиболее значительные изменения зарегистрированы в середине тренировочного года. В предсоревновательный период реакции малочисленны, адекватны и физиологичны.
Библиографический список
1. Бубнова, И. Д. Комплексный анализ вариабельности ЭЭГ и параметров гемодинами-
ки / И.Д. Бубнова // Инжиниринг в медицине. Колебательные процессы гемодинамики. Пульсация и флюктуация сердечно-сосудистой системы: 3 всеросийская. научно-
практическая конференция с международным участием и 2 всероссийский симпозиум: сб. науч. тр. - Челябинск, 2002.- С.217-227.
2. Быков, Е.В. Использование неинвазивных методов исследования для мониторинга функционального состояния спортсменов / Е.В. Быков // Биоуправление в медицине и спорте. Материалы 1 всероссийской конференции 26-27 апреля 1999 г. - Омск,1999 - С. 101-102.
3. Викулов, А. Д. Реологические свойства крови у пловцов / А. Д. Викулов // Материалы Всероссийской научно-практической конференции Плавание. Исследования, тренировка, гидрореабилитация. Семинар. Теория и практика плавания на пороге третьего тысячелетия.-СПб, 2001. - С. 80 - 83.
4. Меерсон, Ф.З. Адаптация к стрессорным ситуациям к физическим нагрузкам / Ф.З. Меерсон, М.Г. Пшенникова.- М.: Медицина, 1988.- 253 с.
5. Осадчий, Л.И. Взаимоотношения между артериальным давлением, сердечным выбросом и коронарным кровотоком при ортостатических реакциях / Л.И. Осадчий, Т.В. Балуева, ИВ. Сергеев // Физиологический журнал СССР им. Сеченова. - 1989. - Т.75, № 8. - С. 1126-1132.
6. Фомин Н.А. Адаптация: общебиологические и психофизиологические основы /Н.А. Фомин//М.: Изд. «Теория и практика физической культуры», 2003. - 383 с., ил.
7. Skeletal muscle microvascular blood flow and oxygen transport patients with severe sepsis / R. Neviere, D. Mathieu, J.L. Chagnon et al. // Am.J.Respir.Crit.Care.Med.-1996.-Vol.153. - Р. 191-196.
Bibliography
1. Bubnova, I.D. Complex Analysis of ECG Variability and Hemodynamic Parameters / I.D. Bubnova // Engineering in Medicine. Wave Processes in Hemodynamics. Pulsations and Fluctuations in Cardiac System: 3rd Russian Scientific Conference with International Participation and 2nd Russian Symposium. - Chelyabinsk, 2002. - P.217-227
2. Bykov, E.V. Non-Invasive Methods for Sportsmen Performance Monitoring / E.V. Bykov // Biocontrolling in Medicine and Sports. Materials of the 1st Russian Conference, 26-27 April, 1999. - Omsk, 1999 - P.101-102
3. Fomin, N.A. Adaptation: General Biological and Psycho-Physiological Bases / N.A. Fomin // Moscow, 2003. - 383 p.
4. Meerson, F.Z. Adaptation to Stress Situation and Physical Activity / F.Z. Meerson, M.G. Pshennikova. - Moscow: Medicine, 1988. - 253 p.
5. Neviere R. Skeletal Muscle Microvascular Blood Flow and Oxygen Transport Patients with Severe Sepsis / R. Neviere, D. Mathieu, J.L. Chagnon et al. // Am.J.Respir.Crit.Care.Med. -1996. -Vol.153. - Р. 191-196.
6. Osadchy, L.I. Interaction of Arterial Pressure and Coronary Flow in Orthostatic Reactions / L.I. Osadchy, T.V. Balueva, I.V. Sergeev // USSR Physiological Journal of Sechenov - 1989. -Vol.85, №8. -P.1126-1132.
7. Vikulov, A.D. Swimmers’ Blood Rheology / A.D. Vikulov // Materials of the Russian Scientific Conference: Swimming. Research, Training, Rehabilitation. Seminar. Theory and Practice of Swimming in 3rd Millenium. - Saint-Petersburg, 2001. - P. 80-83.
