Векторная динамика относительных величин vlf диапазона частот колебательного спектра сердечного ритма в ходе проведения нагрузочной пробы у спортсменов

Галимов Геннадий Яковлевич; Иванова Ольга Александровна; Сивохов Витольд Леонардович; Сивохова Елизавета Леонидовна; Галимова Алена Геннадьевна

УДК 796.015.6

Векторная динамика относительных величин VLF диапазона частот колебательного спектра сердечного ритма в ходе проведения нагрузочной пробы у спортсменов

доктор педагогических наук, профессор, кафедра теории физической культуры, Бурятский государственный университет Россия, 670000, г. Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а E-mail: galimov 37@mail.ru

врач-кардиолог Центра медико-биологических исследований НИ, Иркутский государственный технический унивеситет Россия, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83 E-mail: olsimvur@mail.ru

спортивный врач Центра спортивной подготовки команд Иркутской области Россия, 664003, г. Иркутск, ул. Карла Маркса, 12 E-mail: esivochova@mail.ru

старший преподаватель Восточно-Сибирского института МВД Россия, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 110

Обследовано 127 спортсменов высокой квалификации в возрасте 24±7лет с разной направленностью тренировочного процесса. Цель работы — оценить структуру колебательного спектра сердечного ритма (СР) в ответ на стандартизированную нагрузочную пробу PWC170 у спортсменов с учетом векторной динамики относительных величин VLF диапазона. Выявлена разнонаправленная динамика относительных величин в V 1.1 диапазоне частот в ответ на субмаксимальный нагрузочный тест. Установлено, что у спортсменов с возрастающим вектором % VLF после физической нагрузки (ФН) отмечается выраженная депрессия общей мощности спектра и всех его составляющих, а в группе с убывающей величиной %VLF наблюдается более «экономичный» тип реагирования, сопровождающийся большими величинами функции разброса сердечного ритма (СР) и общей спектральной мощности с ее компанентами во всех диапазонах частот, а также меньшим напряжением регуляторных систем. Ключевые слова: вариабельность сердечного ритма, физическая нагрузка, тест PWC170, вегетативная реактивность.

Vector dynamics of relative values of VLF frequency range of the heart rate vibrational spectrum in the course of exercise testing in athletes

Gennadiy Ya. Galimov

EdD, Professor, Department of Theory of Physical Culture, Buryat State University 24a Smolina St., Ulan-Ude, 670000 Russia

Elizaveta L. Sivokhova

Sports Physician, Center for Sports Training of the Teams of the Irkutsk region, 12 Karl Marx St., Irkutsk, 664003 Russia

Olga Al. Ivanova

Cardiologist, Center for Biomedical Research NI IrSTU 83 Lermontova St., Irkutsk, 664071 Russia

Vitold L. Sivokhov

Sports Physician, Center for Sports Training of the Teams of the Irkutsk Region 12 Karl Marx St., Irkutsk, 664003 Russia

Elizaveta L. Sivokhova

Sports Physician, Center for Sports Training of the Teams of the Irkutsk Region_ 12 Karl Marx St., Irkutsk, 664003 Russia

Alena G. Galimova

Senior Lecturer, East Siberian Institute of the Ministry of the Interior of the Russian Federation

110 Lermontova St., Irkutsk, 664074 Russia

A total number of 127 highly skilled athletes aged 24 ± 7 years with different directions of the training process were examined. The objective of the research was to evaluate in athletes the structure of the vibrational spectrum of heart rate (HR) in response to a standardized stress test PWC170, taking into account the vector dynamics of the relative values in VLF range. The multidirectional dynamics of the relative values in VLF frequency range was identified in response to a submaximal exercise test. It was found that after exercises the athletes with the % VLF increasing vector had a marked depression of the total power of the spectrum and all its components, and in the group with a decreasing value % VLF the more "efficient" type of response was observed, that was accompanied by large values of function of heart rate variation and a total spectral power with its companents in all frequency ranges, as well as less stress regulatory systems. Keywords: heart rale variability, exercise, PWC170 test, vegetative reactivity.

В последние десятилетия метод вариабельности сердечного ритма (ВСР) все шире используется в практике спортивной медицины. С помощью ВСР можно оценить текущее функциональное состояние и адаптационные резервы организма спортсмена, на ранних этапах выявить состояния дезадаптации и перетренированности, а также более рационально организовать тренировочный процесс. Сердечно-сосудистая система здесь выступает в роли чувствительного индикатора адаптационных реакций целостного организма. В ходе спектрального анализа СР выделяют следующие частотные диапазоны: HF-составляющая (High Frequency) с частотой 0,15-0,4 Гц и периодом 2-10 с, которую большинство отечественных и зарубежных авторов связывают с парасимпатическими влияниями на PC; LF-составляющая (Low Frequency) с частотой 0,04-0,15 Гц и периодом 10-30 с, отражающая барро-рефлекторные влияния в ССС, и очень низкочастотная компонента спектра VLF (Very Low Frequency) с частотой менее 0,04 Гц и периодом колебаний от 30 с до 5 мин. Физиологическая природа околоминутных ритмов до сих пор остается дискутабельной. VLF дипазон зависит от метаболических, гормональных, температурных, эмоциональных воздействий и соответствует сложной структуре и многообразию функций гипоталамического отдела и лимбико-ретикулярного комплекса ЦНС. Согласно нейрогенной двухконтурной модели регуляции ВСР [Р. М. Баевский и др.], VLF компоненту спектра можно рассматривать с позиции одного из показателей напряженности центральных механизмов регуляции [1; 4].

За последние несколько лет появилось немало исследований, связанных с изучением ответной реакции ВНС на различные функциональные пробы, в частности активную ортопробу, с физической нагрузкой (ФН) и др.[3; 4]. По нашему мнению, это наиболее перспективное направление, которое позволяет оценить не только текущее функциональное состояние спортсмена, но и выявить возможные неадекватные реакции, а также охарактеризовать вегетативное обеспечение деятельности, т. е. понять, насколько адаптационный потенциал организма адекватен предъявленной нагрузке. В литературе имеются немногочисленные данные об использовании нагрузки субмаксимальной мощности в качестве раздражающего фактора [3]. Это вызывает большой интерес ввиду универсальности и хорошо отработанной методики проведения теста PWC170 у спортсменов на различных этапах подготовки к соревнованиям. Учитывая вышесказанное, мы решили проверить гипотезу о возможности использования векторной динамики VLF диапазона частот в качестве одного из критериев адаптации

к ФН у спортсменов.

Материалы и методы

Обследовано 127 спортсменов высокой квалификации с разной направленностью тренировочного процесса на этапе предсоревновательной подготовки. Согласно предложенной гипотезе, всех спортсменов разделили на 2 группы с учетом возрастающего или убывающего вектора относительных величин VLF частот в ответ на стандартизированную ФН (тест PWCno). В 1-ю группу с возрастающим вектором после ФН вошло 80 человек в возрасте 26+6лет; во 2-ю группу с убывающим вектором — 47 чел. в возрасте 22+4 года. Обе группы достоверно не различались по возрасту и полу (в 1-й гр. — 15 жен. и 65 муж., во 2-й гр. — 11 жен. и 36 муж.; значение Хи-квадрат по Пирсону р=0,53). Группы также были исследованы на предмет отсутствия различий по видам спорта. Так, в 1-й гр. количество спортсменов с акцентом на скоростно-силовую компоненту составило 49 чел., а тренирующих преимущественно качество аэробной выносливости — 31 чел.; во 2-й гр. — 24 и 23 чел. соответственно (значение Хи-квадрат р=0,26). Всем спортсменам осуществляли обследование ВСР по общепринятой методике в горизонтальном положении в течение 5 минут до ФН и после пробы PWC170, начиная с 7 по 12 мин восстановительного периода. Для исследования ВСР использовалась система «Omega Wave» США. Оценивали следующие показатели: средняя ЧСС (уд/мин); SDNN(MC) — стандартное отклонение всех интервалов NN; ИН — индекс напряжения регуляторных систем Баевского P.M. и частотные характеристики колебательного спектра в мс2: ТР, VLF, LF, HF. Для более точной оценки ЧСС физическая нагрузка дозировалась с помощью тредмила с параллельной регистрацией ЭКГ в отведениях по Нэбу.

Результаты обрабатывались с применением непараметрических методов математической статистики, с использованием программы статистической обработки данных «Statistica 6.0» (Statsoft, США). Для описания распределения признаков использовались медианы значений, верхние и нижние квартили, различия в изучаемых группах описывались с помощью критериев Манна-Уитни, Колмогорова-Смирнова, Вилкоксона. Критический уровень значимости при проверке статистических гипотез р<0,05.

Результаты исследования

Исходная структура сердечного ритма по колебательному спектру в обеих группах характеризовалась преобладанием диапазона частот автономного контура регуляции (LFH HF) и заметно меньшим вкладом околоминутных ритмов (VLF диапазон) в сравнении с нетренированными здоровыми людьми [4]. Параметры ВСР 1-й и 2-й групп до и после нагрузочной пробы PWCno представлены в таблице 1.

Таблица 1

Средние величины и квартильный размах показателей ВСР до и после пробы РЖС170 спортсменов 1-й и 2-й групп

Параметр Возраст 1 гр.

VLF после ФН Р 2 гр. Убыв. вектор VLF после ФН Р

До ФН После ФН До ФН После ФН

Cp.Ps 64 78 (70-86) Р<0,05 63 72 (65-82) Р<0,05

уд/мин (55-69) (56-69)

SDNN мс 56 40 Р<0,05 66 56 Р<0,05

(45-76) (28-55) (56-80) (44-72)

ИН 88 208 Р<0,05 69 92 Р<0,05

у.е. (49-158) (100-428) (42-109) (43-280)

ТР 985 328 (188-801) Р<0,05 1177 1043 Р>0,05

мс2 (538-1688) (572-1680) (489-1906)

VLF 90 62 Р<0,05 133 76 Р<0,05

мс2 (61-130) (45-96) (84-197) (49-101)

% VLF 9,7 18,9 Р<0,05 12 8,9 Р<0,05

(6,7-13,8) (11,7-26) (9,7-19) (4,6-14)

LF 418 159 Р<0,05 524 (204-815) 456 Р>0,05

мс2 (241-799) (97-369) (220-813)

45,3 48,3 Р<0,05 45,6 49,4 Р<0,05

(35,3-57,6) (38,8-57,3) (32-51) (37,9-66,9)

Ш 341 106 Р<0,05 476 336 Р>0,05

мс2 (170-735) (34-298) (201-773) (114-901)

44,8 28,7 Р<0,05 41 41,6 Р>0,05

(27,5-54) (18,8-42,5) (27-54) (21-54)

Примечание: жирный шрифт — медианы значений признака; в скобках — квартальный размах значений

Анализ ВСР 1-й группы, с возрастающим вектором %УЬБ после ФН, показал статистически значимое увеличение ЧСС и индекса напряжения Р. М. Баевского, что сопровождалось выраженным снижением общей абсолютной спектральной мощности и, соответственно, всех компонентов спектра. Во 2-й группе спортсменов, с достоверно меньшим вкладом %УЬБ, аналогичная динамика статистических параметров сопровождалась снижением абсолютных значений УЬБ и приростом % ЬБ после ФН.

Сравнительный анализ обеих групп представлен в таблице 2. В исходном состоянии группы оказались сравнимы по ЧСС, величине ББМК и ИН Р. М. Баевского, по абсолютным значениям спектральной мощности и процентному соотношению его компонентов, за исключением УЬБ диапазона: во 2-й группе исходные значения достоверно выше. После пробы PWCno во 2-й группе произошло достоверно более значимое увеличение функции разброса СР (величина ББМК) и абсолютных значений общей мощности спектра и его составляющих (ТР, ЬБ, НБ), что сопровождалось достоверно меньшим напряжением регуляторных систем (ИН). Структура спектральной мощности показателей ВСР спортсменов 1-й группы продемонстрировала достоверно большие значения процентной доли УЬБ и меньший процентный вклад величины НБ после ФН.

Таблица 2

Межгрупповое сравнение показателей ВСР до и после пробы PWC170 спортсменов 1-й и 2-й групп

Параметр До физич. нагрузки Р После физич. нагрузки Р

1 гр. 2 гр. 1 гр. 2 гр.

Cp.Ps 64 63 Р>0,05 78 72 Р>0,05

уд/мин (55-69) (56-69) (70-86) (65-82)

БОт мс 56 66 Р>0,05 40 56 Р>0,05

(45-76) (56-80) (28-55) (44-72)

ИН 88 69 Р>0,05 208 92 Р>0,05

у.е. (49-158) (42-109) (100-428) (43-280)

ТР 985 1177 Р>0,05 328 (188-801) 1043 Р>0,05

мс2 (538-1688) (572-1680) (489-1906)

УЬБ 90 133 Р>0,05 62 76 Р>0,05

мс2 (61-130) (84-197) (45-96) (49-101)

% УЬБ 9,7 (6,7-13,8) 12 Р>0,05 18,9 8,9 Р>0,05

(9,7-19) (11,7-26) (4,6-14)

ЬБ 418 524 Р>0,05 159 456 Р>0,05

мс2 (241-799) (204-815) (97-369) (220-813)

% ЬБ 45,3 45,6 Р>0,05 48,3 49,4 Р>0,05

(35,3-57,6) (32-51) (38,8-57,3) (37,9-66,9)

НБ 341 476 Р>0,05 106 336 Р>0,05

мс2 (170-735) (201-773) (34-298) (114-901)

% иг 44,8 41 Р>0,05 28,7 (18,8-42,5) 41,6 Р>0,05

(27,5-54) (27-54) (21-54)

РШС170 1533 1423 Р>0,05

кгм/мин (1254-1810) (1208-1828)

Примечание: жирный шрифт — медианы значений признака; в скобках — квартальный размах значений

Обращает на себя внимание отсутствие достоверных различий между группами по количеству проделанной работы в зоне субмаксимальной мощности нагрузки.

Динамика относительных величин компонентов спектра 1-й и 2-й групп до и после пробы PWC170

1:р. Ига 1гр, ГЪсл&ФН Псу 2гр I осле ФН

Обсуждение результатов

Нам показался интересным тот факт, что, несмотря на отсутствие значимых различий между группами по процентному соотношению и абсолютным величинам мощности компонентов спектра, а также физической работоспособности, во 2-й группе обнаружены исходно более высокие значения мощности в УЬБ диапазоне. Более показательными оказались относительные величины УЬБ: так, выявлено снижение абсолютных значений в этой области в ответ на ФН в обеих группах в отличие от разнонаправленной динамики процентных величин, что и послужило поводом для исследования. Заметные различия между двумя группами появляются после воздействия возмущающей нагрузки субмаксимальной мощности. Здесь можно выделить более «экономичный» тип реагирования, характерный для спортсменов 2-й группы со снижением % УЬБ после ФН и сопровождающийся большей величиной функции разброса СР (что отражает вагусные влияния), большей общей спектральной мощностью и ее составляющих во всех диапазонах частот, а также меньшим напряжением регуляторных систем. Это отражает большую энергетику метаболических процессов, больший запас прочности функционирующих систем. В данном случае цена физиологической деятельности у спортсменов 1-й группы с возрастающим % УЬБ после ФН выше, чем у атлетов 2-й группы. Этот тип реагирования, с выраженной депрессией общей мощности спектра и всех его составляющих, можно охарактеризовать как более «затратный». Таким образом, векторную динамику процентных величин УЬБ диапазона частот можно использовать в качестве одного из эффективных критериев адаптационного потенциала организма спортсмена. По нашему мнению, больший акцент необходим не сколько на исходные параметры, сколько на характер вегетативного ответа, определяющий цену физиологической деятельности предъявляемой нагрузки.

Литература

1. Баевский P. M. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиологических систем: метод. рекомендации. — М., 2002. — С. 53.

2. Берсенев Е. Ю. Спортивная специализация и особенности вегетативной регуляции сердечного ритма // Вариабельность сердечного ритма: теоретические аспекты и практическое применение: тез. докл. Всерос. симпозиума. — 2008. — С. 42.

3. Марков К. К., Сивохов В. Л., Иванова О. А., Семенов Д. А. Управление тренировочным процессом спортсменов в спорте высших достижений на основе анализа характеристик вариабельности ритма сердца // Фундаментальные исследования. — 2014. — № 12. — С. 179-182.

4. Флешиман А. И. Вариабельность ритма сердца и медленные колебания гемодинамики. Нелинейные феномены в клинической практике. — 2-е изд., перераб. и доп. — Новосибирск: Изд-во РАН, 2009. — С. 46-70.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

5. Шлык Н. И., Сапожникова Е. Н. Анализ вариабельности сердечного ритма и дисперсионного картирования ЭКГ у участников параллельных исследований «Марс-500» с разными преобладающими типами вегетативной регуляции // Вестник Удмуртского университета. — 2012. — С. 109-113.

References

1. Baevskii P. M. Analiz variabel'nosti serdechnogo ritma pri ispol'zovanii razlichnykh elektrokardiologicheskikh sistem [The analysis of heart rate variability by using different electrical cardiological systems]. Moscow. 2002. P. 53.

2. Bersenev E. Yu. Sportivnaya spetsializatsiya i osobennosti vegetativnoi regulyatsii serdechnogo ritma [Sports specialization and features of heart rate vegetative regulation]. Variabel'nost'serdechnogo ritma: teoreticheskie aspekty iprakticheskoeprimenenie — Heart rate variability: theoretical aspects and practical application. Abstracts of All-Rus. symp. 2008. P. 42.

3. Markov K. K., Sivokhov V. L., Ivanova O. A., Semenov D. A. Upravlenie trenirovochnym protsessom sportsmenov v sporte vysshikh dostizhenii na osnove analiza kharakteristik variabel'nosti ritma serdtsa [Management of athletes' training process in elite sport based on analysis of heart rate variability characteristics]. Fundamental'nye issledovaniya — Basic Research. 2014. No.12. Pp. 179-182.

4. Fleshiman A. I. Variabel'nost' ritma serdtsa i medlennye kolebaniya gemodinamiki. Nelineinye fenomeny v kli-nicheskoi prak-tike [Heart rate variability and slow oscillations of hemodynamics. Nonlinear phenomena in clinical practice]. Novosibirsk: RAS publ., 2009. Pp. 46-70.

5. Shlyk N. I., Sapozhnikova E. N. Analiz variabel'nosti serdechnogo ritma i dispersionnogo kartirovaniya EKG u uchastnikov parallel'nykh issledovanii «Mars-500» s raznymi preobladayushchimi tipami vegetativnoi regulyatsii [The analysis of HRV and ECG dispersion charting of parallel studies "Mars-500" participants with different types of prevailing vegetative regulation]. Vestnik Ud-murtskogo universiteta — Bulletin of Udmurt University. 2012. Pp. 109-113.