CC BY
16
УДК 612.172.2:612.8
i СПОСОБ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА ПО ДАННЫМ ДИНАМИКИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ВЕГЕТАТИВНОГО БАЛАНСА ПОСЛЕ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ Тишутин Н.А.
Научный руководитель - д.м.н., профессор Питкевич Э.С.
Витебский государственный университет имени П. М. Машерова Беларусь, 210033 г. Витебск, ул. Чапаева 30. nickoknick@mail.ru - Тишутин Н.А.
Резюме. В статье представлен способ оценки функционального состояния организма, который ориентирован на выявление лиц с его высоким уровнем. Способ основан на оценке динамики восстановления вегетативного баланса после физической нагрузки. Обследовано 84 студента ВГУ им. П.М. Машерова, в возрасте 18-20 лет. Выявлены типы динамики изменения вегетативного баланса после нагрузки, а также представлены критерии и группы, выделенные по уровню функционального состояния организма, с помощью данного способа.
Ключевые слова: функциональное состояние, вегетативный баланс, индекс напряжённости, функциональная проба.
i METHOD FOR ESTIMATING THE FUNCTIONAL STATE OF THE ORGANISM BY DATA OF THE DYNAMICS OF RESTORING THE VEGETATIVE BALANCE AFTER PHYSICAL LOAD Tishutin N.A.
Scientific adviser - E.S. Pitkevich, MD, PhD.
Vitebsk State University named after P. M. Masherov 30 Chapaeva str, Vitebsk, 210033, Belarus nickoknick@mail.ru - Tishutin N.A.
Abstract. The article presents a method for assessing the functional state of the body, which is focused on identifying individuals with its high level. The method is based on the assessment of the dynamics of the restoration of the vegetative balance after exercise. 84 students of VSU named after P.M. Masherov, aged 18-20 years. The types of dynamics of changes in the vegetative balance after exercise were identified, and the criteria and groups highlighted by the level of the functional state of the body using this method are presented.
Key words: functional state, vegetative balance, tension index, functional test.
Введение. Оценка уровня функциональной готовности спортсмена в реальном времени и прогноз на предстоящую и будущую спортивную деятельность является актуальной проблемой для специалистов спортивной медицины, тренеров и самих атлетов. Сегодня в этих целях используются многочисленные методы скрининг-диагностики: функциональные методы, лабораторные тесты, психофизиологические диагностические комплексы. Однако их диагностическая значимость в оценке функционального состояния (ФС) не однозначна. Ограничением для многих применяемых в настоящее время тестов в педагогике спорта является нежелательная продолжительность обследования с недостаточной степенью индивидуализации, а результаты обследований далеко не всегда однозначно трактуются специалистами. Решение этой проблемы, нам видится, в создании новых и совершенствовании существующих методов диагностики, на базе современного уровня математического анализа и прогнозирования, а также компьютерных технологий [1]. С использованием вышеперечисленных средств нами разработан способ оценки ФС организма.
Цель статьи: разработка и экспериментальное обоснование способа оценки ФС организма по данным динамики восстановления вегетативного баланса после физической нагрузки.
Материалы и методы: Исследование проведено на базе лаборатории «Медиа-спорт» ВГУ имени П.М. Машерова. Обследовано 84 студента ВГУ им. П.М. Машерова, в возрасте 18-20 лет.
Из них 64 студента факультета физической культуры и спорта и 20 студентов факультета социальной педагогики и психологии. Обследования проводились с сентября по октябрь 2019 года, каждые понедельник-вторник, в период времени с 9.00 до 11.00.
До проведения исследования все участники были опрошены на предмет патологий связанных с кардио-респираторной системой, а также заболеваний в острой форме, которые могли бы повлиять на результаты исследования. В качестве дозированной физической нагрузки применялась проба Мартине-Кушелевского (20 приседаний за 30 секунд). В положении испытуемого сидя, регистрировалась электрокардиограмма (ЭКГ) сердца в I стандартном отведении, на программно-аппаратном комплексе «Омега-М» («Динамика» г. Санкт Петербург. После выполнялись 20 приседаний за 30 е., сразу по окончании которых регистрировалась ЭКГ в положении сидя. Дополнительная новая информация была получена с помощью метода математической статистики. Были обработаны 600 кардиоинтервалов (КИ) каждого испытуемого и рассчитаны показатели Мо (мода), Амо (амплитуда моды) Dx (вариационный размах) и комплексный ИН (индекс напряженности). Показатель ИН, после пробы рассчитывался по формуле AMo/2*dX*Mo. Для поиска моды использовался размах ±25 мс. Изменение значения показателя ИН, в ответ на пробу, рассчитывалось по 30 первым КИ. Остальные: на 1, 2, 3 минутах восстановления по количеству КИ, попадавших в эти периоды восстановления.
Методы анализа ВСР используемые в интерпретации результатов исследования: статистический, геометрический, спектральный, вариационной пульсометрии. Показатели статистического анализа ВСР: ЧСС или HR - частота сердечных сокращений (уд/мин); СКО или SDNN — стандартное отклонение всех RR-интервалов; RMSSD - квадратный корень из средней суммы квадратов разности величин последовательных пар интервалов RR (мс). Показатели геометрического анализа: Мо - мода (мс) - диапазон наиболее часто встречающегося значения КИ. Dx - вариационный размах - разница между наименьшим и наибольшим значениями R-R (мс). Спектральный анализ: Total Power (TP) - спектральная мощность записи за весь период, является важнейшим показателем ВСР, характеризующим функциональное состояние сердца в целом [2,3].
Статистическая обработка данных проводилась с помощью пакета программ «Омега-М» и Microsoft Excel 2010. Достоверность различий между исходными показателями и после выполнения пробы определяли с помощью t-критерий Стьюдента. Силу и направленность связей между группами по ФС и показателями ВСР у испытуемых изучали с помощью корреляционного анализа с расчетом коэффициента корреляции Пирсона (г).
Результаты и обсуждение. Предлагаемый способ основывается на концепции P.M. Баевского и А.П. Бересневой [2], в которой сердечно-сосудистая система (ССС) выступает как индикатор адаптивных реакций всего организма. Считается, что достаточно выявить уровень функционирования ССС и степень напряжения её регуляторных систем, для оценки состояния всего организма в целом. Однако исследование в состоянии относительного покоя имеет ряд недостатков, которые устраняются применением функциональной пробы. Дозированная физическая нагрузка, обладая простотой и доступностью в выполнении, позволяет нам оценить степень реактивности вегетативной нервной системы (ВНС), а также отследить процесс восстановления его баланса с помощью методов вариабельности сердечного ритма и математической статистики. По реакции ВНС на физическую нагрузку мы оцениваем адекватность функционирования ведущего регуляторного механизма организма и соответственно его текущее функциональное состояние.
В основе настоящего способа лежит показатель индекса напряжения регуляторных систем (ИН) или стресс-индекс SI. Рассчитывается он по формуле AMo/2*dX*Mo. По мнению ряда учёных работающих с методом ВСР (Е.А. Гаврилова, НИ. Шлык, Ю.Э. Питкевич, А.И. Босенко, И.А. Калиниченко и др.) показатель ИН отражает степень централизации управления сердечным ритмом [3,4]. Чем меньше величина ИН, тем больше активность парасимпатического отдела и автономного контура. Чем больше величина ИН, тем выше активность симпатического отдела и степень централизации управления сердечным ритмом. Так Е.А. Гаврилова считает [3], что при оптимальном регулировании управление происходит с минимальным участием высших уровней. При неоптимальном управлении необходимы активация все более высоких его уровней и напряжение систем регуляции. При этом отмечается более высокая «цена» адаптации к условиям спортивной деятельности, которую можно рассматривать как одну из важных характеристик физической тренированности спортсмена. Значения ИН растут также при перетренированности. Чем выше уровень квалификации спортсмена, тем меньше ИН. Таким образом, ИН в
предлагаемом способе выступает комплексным показателем, отражающим степень напряжения регуляторных систем организма.
Диаграмма 1. Типы динамики изменения значения индекса напряженности
Оптимальная Неоптимальная Парадоксальная
Сразу; А во / \ 1 мин; / \ 24 / Исх.; _ 20 2 Мин; 3 Мин; 18 19 Сразу; /\ 80 / \ мин; / \ ^ 52 ! мин; 3 / исх - 44 мин; * 25 ' 39 2 Д мин; / \ 734 Исх.; / \ 255 ♦ Сразу; / 3 ♦—, 163 / мин; / 1 359 ^^ин; 100
Выделены 3 типа динамики изменения ИН, в ответ на физическую нагрузку: оптимальный тип, неоптимальный и парадоксальный. На диаграмме 1 представлены отмеченные нами типы динамики изменения вегетативного баланса. Анализируя значения индекса напряженности (ИН) в исходном состоянии мы оцениваем вегетативный баланс испытуемого и можем сравнивать его с изменениями после нагрузки. Вторая точка на графике («сразу») показывает реакцию ВНС на 20 приседаний и является индикатором адекватности активации необходимых для адаптации регуляторных механизмов. Третья точка, подписанная на графике как «1 мин» восстановления, является наименее информативной. Она отражает переходный процесс между высокой активностью симпатического звена ВНС и постепенным снижением уровня функционирования к парасимпатическому отделу (в норме). Значения ИН на второй минуте, после приседаний, по нашему мнению, наиболее информативны в оценке текущего функционального состояния организма и его адаптационного потенциала, в прогнозировании скорости полного восстановления организма после нагрузки. Поскольку в этот период мы наблюдали (в основном у спортсменов) так называемую вторую фазу восстановления вегетативного баланса, а у некоторых и сверхвосстановления, указывающую на полную готовность организма к дальнейшей физической работе и, соответственно, свидетельствующей о высоком функциональном состоянии их организма.
Таблица 1. Группы выделенных функциональных состояний
Низкое Среднее Высокое Очень высокое
Значения ИН - 150-200 у.е., динамика изменения ИН неоптимальная или парадоксальная. Либо значения ИН выше 200 у.е. с любым типом реакции на физическую нагрузку. Значения ИН - 100-150 у.е., с оптимальным типом динамики. Либо значения ИН -50-100 у.е., с неоптимальной динамикой после нагрузки. Значения ИН до 50 у.е., динамика после нагрузки оптимальная. Либо парадоксальный тип динамики с ИН - 25-50 у.е., исключая патологию по данным других показателей. Значения ИН до 25 у.е., с оптимальным типом динамики или парадоксальным, исключая, по данным других показателей патологию.
Процентное распределение испытуемых (п=84) по типу динамики изменений ИН после физической нагрузки выглядит следующим образом: оптимальный тип (56%), неоптимальный тип (29%), парадоксальный (15%). Таким образом, большинство испытуемых, а именно 56% показали оптимальный тип динамики.
После анализа динамики изменения ИН после нагрузки и уровня на котором выстраивается эта динамика, все испытуемые разделены на 4 группы, по уровню функционального состояния таблица 1. Низкое ФС заключено у лиц с выраженной активностью симпатического отдела ВНС и центрального контура в регуляции, как в исходном состоянии, так и после пробы. Динамика изменения вегетативного баланса после пробы у этих испытуемых неоптимальна или парадоксальна. В группу с высоким ФС
отнесены испытуемые с низкой активностью симпатического звена ВНС (ИН - до 50 у.е.), т.е. у которых в покое наблюдался вегетативный баланс. В ответ на пробу они показывают оптимальный тип реакции и восстановления, либо парадоксальный (с ИН - 25-50 у.е.), исключая патологию по данным других показателей. Наиболее интересной группой как с позиции изучения их регуляторных механизмов, так и с позиции отбора лиц с высоким уровнем функционального состояния организма является группа с очень высоким ФС. У этих испытуемых отмечается крайне высокая активность парасимпатического отдела ВНС и автономного контура в регуляции. Однако при обследовании таких лиц, необходимо обязательно исключать патологические состояния, поскольку грань между крайне высоким уровнем готовности и патологией очень тонка.
Таблица 2. Значения показателей ВСР в исходном состоянии и после пробы, у выделенных групп испытуемых____
Показатель Низкое ФС (n=15) Среднее ФС (n=27) Высокое ФС (n=31) Очень высокое ФС (n=10)
Исходное После пробы Исходное После пробы Исходное После пробы Исходное После пробы
Пульс 87±12 pII<0,05 pIII<0,05 95±15 pII<0,05 рШ<0,05 74±7 pIII<0,05 рIV<0,05 79±10 pIII<0,05 рIV<0,05 68±8 рIV<0,05 69±10 рIV<0,05 59±9 рК0,05 60±10 рК0,05
H 51±21 pII<0,05 pIII<0,05 54±20 pII<0,05 pIII<0,05 73±11 pIII<0,05 рIV<0,05 77±11 pIII<0,05 рIV<0,05 84±8 рIV<0,05 90±7 рIV<0,05 97±3 рК0,05 95±6 рК0,05
ИН 177±100 pII<0,05 pIII<0,05 111±60 pII<0,05 pIII<0,05 63±25 pIII<0,05 рIV<0,05 46±24 pIII<0,05 рIV<0,05 40±11 рIV<0,05 24±12 рIV<0,05 19±7 рК0,05 14±4 рК0,05
RMSSD 27±10 pII<0,05 pIII<0,05 35±19 pII<0,05 pIII<0,05 47±17 pIII<0,05 р^<0,05 55±13 pIII<0,05 рIV<0,05 63±18 рIV<0,05 83±20 рIV<0,05 110±31 рК0,05 117±21 р!<0,05
SDNN 40±13 pII<0,05 pIII<0,05 58±21 pII<0,05 pIII<0,05 61±11 pIII<0,05 рIV<0,05 83±23 pIII<0,05 рIV<0,05 74±12 рIV<0,05 108±23 рIV<0,05 114±16 рК0,05 134±25 рК0,05
Mo 669±116 pII<0,05 pIII<0,05 635±138 pII<0,05 pIII<0,05 784±83 pIII<0,05 рIV<0,05 769±111 pIII<0,05 рIV<0,05 863±123 рIV<0,05 859±147 рIV<0,05 992±225 рК0,05 968±220 рК0,05
Total 1672 pII<0,05 pIII<0,05 2925 pII<0,05 pIII<0,05 3505 pIII<0,05 рIV<0,05 6215 pIII<0,05 рIV<0,05 4997 рIV<0,05 11022 р^<0,05 12281 рК0,05 16639 рК0,05
В таблице 2 представлены значения основных показателей ВСР в исходном состоянии и после выполнения 20 приседаний. По всем показателям отражённым в таблице, выявлены достоверные различия (р<0,05) между выделенными группами, как в исходном состоянии, так и после пробы. Это подтверждает целесообразность такого разделения. Можно справедливо заметить, что наличие достоверных различий в значениях этих показателей позволяет без анализа динамики изменения вегетативного статуса после пробы разделять их на группы по уровню ФС. Однако в нашей относительно небольшой выборке (п=84) есть шесть испытуемых, отнесённых к группам низкого и среднего ФС, которые имея исходно благоприятные значения показателей ИН, после нагрузки показывают парадоксальную и неоптимальную динамику их изменений. То есть, для объективной оценки ФС организма необходимо использовать результаты исследования ритма сердца при функциональных пробах [5,6]. По полученным нами результатам, а также данным других исследователей [7] анализ ВСР в состоянии относительного покоя не позволяет составить представление о "напряжении", благодаря которому поддерживается видимое благополучие, что является принципиально важным для оценки ФС.
Был проведён корреляционный анализ между распределением на группы по предлагаемому способу и показателями ВСР, а также интегральным показателем Н по ПАК «Омега-М». Так были выявлены следующие уровни корреляции: Н - интегральный (г=0,75), SDNN (г= 0,82), ПАПР (г=-0,78), ЧСС (r=-0,68), Total (r=0,77), RMSDD (г=0,75). Полученные корреляционные данные подтверждают целесообразность использования настоящего способа в получении объективной информации о ФС организма. Для оценки ФС многих испытуемых достаточно анализа показателей ВСР в покое, однако часть испытуемых, в
таком случае, будет неверно оценена и нм будут даны ложные рекомендации. Для объективности необходим анализ исходного состояния, реактивности на нагрузку и скорости восстановления исходного состояния.
Выводы. Таким образом, наличие достоверных различий в значениях показателей ВРС выделенных по ФС групп подтверждает целесообразность применения данного способа. А наличие таких уровне корреляционной связи (Н - г=0,75) свидетельствует об адекватности оценки, но с внесением своих корректив. С использованием этого способа мы получаем объективную информацию о ФС организма, которая базируется на использовании метода с многолетним опытом применения - вариабельность сердечного ритма, на оценке комплексного показателя, отражающего уровень напряжения регуляторных систем организма, а также на одинаковых условиях для разных обследуемых, исключающих вмешательство оператора. Данный способ может быть использован для оценки функционального состояния в спорте, МЧС, клинической и военной медицине, как способ профессионального отбора лиц с высоким уровнем функционального состояния организма.
Литература
1. Питкевич, Э.С. Перспективы диагностического применения программно-аппаратных комплексов «Омега» для оценки функционального состояния организма учащихся и спортсменов / Э.С. Питкевич [и др.]. - Гомель: Учреждение образования «Гомельский государственный медицинский университет», 2011. - 216 с.
2. Баевский, P.M. Оценка адаптационных возможностей организма и риск развития Заболеваний, / P.M. Баевский, А.П. Берсенева //М.: Медицина, 1997. -236 с.
3. Гаврилова, Е.А. Использование вариабельности ритма сердца в оценке успешности спортивной деятельности. «Практическая медицина» / Е.А. Гаврилова - 2015. - том 1.
4. Алгоритм диагностического применения программно-аппаратного комплекса «Омега-С» в спортивной медицине: монография / Ю.Э. Питкевич [и др.] - Гомель: учреждение образования «Гомельский государственный медицинский университет», 2010. - 160 с.
5. Михайлов, В.М. Вариабельность ритма сердца: опыт практического применения [Heart rate variability: the experience of the practical application of the method], Иваново, Иван. гос. мед. академия, 2002. - 290 с.
6. Хаспекова, Н.Б. Диагностическая информативность мониторирования вариабельности сердечного ритма / Н.Б. Хаспекова // Herald arrhythmology, 2003. - выпуск 3. - С. 15-23.
7. Нахамчен, Л.Г. Кардиоритмография в оценке функционального состояния организма / Л.Г. Нахамчен // Бюллетень. - в. 5, 1999. - С. 36-44.
