CC BY
9
УДК 796.01:612 DOI: 10.14526/2070-4798-2023-18-2-57-62
Значение медико-биологических исследований на примере изучения кардиореспираторной системы спортсменов
Ванюшин Ю.С.'*, Федоров НА.2, Рахимов М.И.3
'Поволжский государственный университет физической культуры, спорта и туризма
г. Казань, Россия ORCID: 0000-0003-2667-6124, kaf.Jv.kgau@mail.ru* 2Казанский государственный аграрный университет г. Казань, Россия ORCID: 0000-0002-6515-0451, nik-f-84@mail.ru 3Казанский (Приволжский) федеральный университет г. Казань, Россия ORCID: 0000-0002-0562-1928, ramail1979@mail.ru
Аннотация: Потребность в движении у человека является врожденной. Выдающимися учеными, которые теоретически обосновали роль и значение занятий физическими упражнениями, была создана научно-методологическая основа для развития системы физического воспитания. Понять закономерности всего организма можно на основе изучения одной из функциональных систем, к которым следует отнести кардиореспираторную. Ее значение в организме человека заключается в функции, направленной на достаточное обеспечение его кислородом. Материал. Медико-биологические исследования на примере комплексного изучения кардиореспираторной системы. Методы исследования: анализ и обобщение научной литературы, функциональные пробы, тестирование, методы математической статистики. Занимаясь кардиореспираторной системой более 40 лет, мы пришли к тому, что при ее обобщающем изучении необходимо придерживаться следующего: проводить комплексные научные исследования; одновременно фиксировать показатели деятельности сердечно-сосудистой и дыхательной систем; проводить разнообразные функциональные тесты; ориентироваться на охват широких возрастных групп населения. Результат. Фактический материал наших научных исследований при изучении кардиореспираторной системы показал, что необходимо опираться на следующие научные направления: выявить реакции кардиореспираторной системы для компенсаторно-адаптационных возможностей организма в онтогенезе при различных применяемых функциональных пробах и тестах; показать роль и значение кардиореспираторной системы в кислородном обеспечении организма спортсменов; рассмотреть функциональное взаимодействие физиологических систем, представляющих кардиореспираторную систему. Результаты исследований показали, что механизмы кислородного обеспечения организма спортсменов зависят от возрастных особенностей. У подростков 15-16 лет увеличение МОД происходило по пути роста ЧД, у спортсменов 36-60 лет - в результате увеличения ДО. У юношей 17-21 год на первое место выходит сердечно-сосудистая система, которая берет на себя основную функцию по обеспечению организма кислородом при двигательной деятельности. У высококвалифицированных спортсменов 22-35 лет обеспечение организма кислородом проходит путь, связанный с увеличением газообмена. Заключение. Целенаправленное комплексное изучение кардиореспираторной системы с ориентацией на предлагаемые научные направления и учетом возрастно-половых особенностей спортсменов, специфики их деятельности имеет не только обобщающее теоретическое значение. Результаты наших многолетних исследований необходимо увязать со спортивной практикой, т.к. такие теоретические обобщения могут оказать содействие тренерам в построении учебно-тренировочного процесса для роста спортивных результатов.
Ключевые слова: кардиореспираторная система, сердечно-сосудистая система, дыхательная система, медико-биологические исследования, спортсмены.
Для цитирования: Ванюшин Ю.С.*, Федоров Н.А., Рахимов М.И. Значение медико-биологических исследований на примере изучения кардиореспираторной системы спортсменов.Педагогико-психологические и медико-биологические проблемы физическойкультуры и спорта. 2023; 18(2):
57-62. DOI: 10.14526/2070-4798-2023-18-2-57-62.
The importance of biomedical research on the example of studying the
cardiorespiratory system
Yuriy S. Vanyushin'*, Nikolay A. Fedorov2, Marat I. Rakhimov3
1Volga Region State University of Physical Culture, Sports and Tourism ORCID: 0000-0003-2667-6124, kaf.Jv.kgau@mail.ru* 2Kazan state agrarian University Kazan ,Russia ORCID: 0000-0002-6515-0451, nik-f-84@mail.ru 3Kazan (Volga Region) Federal University Kazan, Russia ORCID: 0000-0002-0562-1928, ramail1979@mail.ru
Abstract: The need for movement in humans is innate. Outstanding scientists who have theoretically substantiated the role and importance of physical exercises have created a scientific and methodological basis for the development of the system of physical education. It is possible to understand the patterns of the whole organism on the basis of studying one of the functional systems, which should include cardiorespiratory. Its importance in the human body lies in the function aimed at providing it with sufficient oxygen. Material. The aim of the study was to show biomedical research on the example of a comprehensive study of the cardiorespiratory system. Research methods. Having been engaged in the cardiorespiratory system for more than 40 years, we have come to the conclusion that in its generalizing study it is necessary to adhere to the following: conduct comprehensive scientific research; simultaneously record the performance of the cardiovascular and respiratory systems; conduct a variety of functional tests; focus on reaching wide age groups of the population. Results. The actual material of our scientific research in the study of the cardiorespiratory system showed that it is necessary to rely on the following scientific directions: to identify the reactions of the cardiorespiratory system for the compensatory and adaptive capabilities of the body in ontogenesis with various functional tests and tests used; to show the role and importance of the cardiorespiratory system in the oxygen supply of the athletes' body; to consider the functional interaction of physiological systems representing the cardiorespiratory system. The results of the research have shown that the mechanisms of oxygen supply to the body of athletes depend on age characteristics. In adolescents aged 15-16, an increase in MOD occurred along the path of BH growth, in athletes aged 36-60, this as a result of an increase to. In boys aged 17-21, the cardiovascular system comes out on top, which takes over the main function of providing the body with oxygen during motor activity. In highly qualified athletes aged 22-35, oxygen supply to the body goes through a path associated with an increase in gas exchange indicators. Conclusion. A purposeful comprehensive study of the cardiorespiratory system with a focus on the proposed scientific directions and taking into account the age and gender characteristics of athletes, the specifics of their activities has not only generalizing theoretical significance. The results of our long-term research should be linked to sports practice, because such theoretical generalizations can assist coaches in building the training process for the growth of sports results.
Keywords: cardiorespiratory system, cardiovascular system, respiratory system, biomedical research, athletes.
For citation: Yuriy S. Vanyushin*, Nikolay A. Fedorov, Marat I. Rakhimov. The importance of biomedical research on the example of studying the cardiorespiratory system. Russian Journal of Physical Education and Sport. 2023; 18(2): 57-62. DOI: 10.14526/2070-4798-2023-18-2-57-62.
Введение ет уровню его функциональных возможностей.
Потребность в движении у человека является В этом случае влияние физических упражнений
врожденной. Поэтому с ранних лет жизни у ре- на детский организм приобретает позитивный
бенка возникает желание двигаться, выполнять характер [2, 3, 4].
разнообразные двигательные действия, которые Научными трудами выдающихся ученых, ко-
благоприятно сказываются на естественном ро- торые теоретически обосновали роль и значение
сте и развитии организма [2, 4]. Это становится занятий физическими упражнениями, была со-
возможным, если ребенок генетически здоров и здана научно-методологическая основа для раз-
та нагрузка, которую он выполняет, соответству- вития системы физического воспитания. К ним
следует отнести научные труды И.М. Сеченова, П.Ф. Лесгафта, И.П. Павлова, законы диалектики, теории адаптации [3], системогенеза [1,4] функциональных систем [1], концепцию доминанты, принцип гетерохронии. Все эти исследования, направленные на изучение человека, занимающегося физическими упражнениями, способствовали развитию спортивной науки, которая в дальнейшем стала эквивалентом теории физического воспитания. Ее теоретические знания и практические умения были направлены на развитие и совершенствование тренировочного процесса, что положительно отразилось на росте спортивных достижений.
Особое внимание при этом следует уделить теории функциональных систем, которую начал разрабатывать П.К. Анохин, продолжил К.В. Судаков, а также их ученики и сподвижники. Они считали, что понять закономерности всего организма можно на основе изучения одной из функциональных систем, к которым следует отнести кардиореспираторную. Ее значение в организме человека заключается в функции, направленной на достаточное обеспечение организма кислородом. Доказано, что формирование данной системы происходит в условиях всей жизни человека и в результате занятий циклическими видами и видами спорта на выносливость [2, 4, 6, 8].
Цель исследования - показать значение медико-биологических исследований на примере комплексного изучения кардиореспираторной системы.
Материалы и методы
Занимаясь кардиореспираторной системой более 40 лет, мы пришли к тому, что при ее обобщающем изучении необходимо придерживаться следующего:
- проводить комплексные научные исследования;
- одновременно фиксировать показатели деятельности сердечно-сосудистой и дыхательной систем;
- проводить разнообразные функциональные тесты;
- ориентироваться на охват широких возрастных групп населения.
Все это мы использовали в дальнейшей работе, опираясь на комплексный подход при изучении кардиореспираторной системы, состоящий в синхронной регистрации показателей деятельности сердца и дыхания [2,3,7,10]. По записи дифференциальной реограммы разработанной Кубичеком [9], в модификации Ю.П. Пушкаря [5] определяли частотные и объемные показатели сердца и дыхания. К ним мы отнесли частоту сердечных сокращений (ЧСС), ударный объем крови (УОК), минутный объем кровообращения
(МОК), показатели внешнего дыхания в виде частоты дыхания (ЧД), дыхательного объема (ДО), минутного объема дыхания (МОД), а также находили коэффициент использования кислорода (КИО2).
Результаты и обсуждение
Фактический материал наших научных исследований при изучении кардиореспираторной системы показал, что необходимо опираться на следующие научные направления:
- выявить реакции кардиореспираторной системы для компенсаторно-адаптационных возможностей организма в онтогенезе при различных применяемых функциональных пробах и тестах;
- показать роль и значение кардиореспира-торной системы в кислородном обеспечении организма спортсменов;
- рассмотреть функциональное взаимодействие физиологических систем, представляющих кардиореспираторную систему.
Все эти направления изучаются в рамках научной школы проф. Ю.С. Ванюшина [1,2,3,4]
Изучение первого научного направления показало, что компенсаторно-адаптационные возможности в виде реакций кардиореспираторной системы в постнатальном онтогенезе зависят от применяемых различных функциональных проб и тестов. Причем, чем значительнее по мощности и длительности такие нагрузки, тем большие сдвиги наблюдаются в кардиореспира-торной системе. Так, при изменении положения тела в пространстве (активная ортостатическая проба) нельзя выделить ведущий фактор в адаптации кардиореспираторной системы. Во время выполнения 200 Вт нагрузки, которую мы принимали за пороговую, необходимо обратить внимание на значительное количество разнообразных показателей кардиореспираторной системы в виде роста параметров сердца и дыхания при адаптации, зависящих от возрастно-половых особенностей испытуемых, тренирующихся в различных видах спорта. Максимальная нагрузка в виде работы на велоэргометре мощностью 3 Вт/кг способствовала выявлению смешанных типов реакций в виде увеличения показателей внешнего дыхания и деятельности сердца.
Как показали результаты исследований (таблица 1), обеспечение в достаточной степени кислородом организма спортсменов, тренирующихся в видах спорта на выносливость, зависит от возраста испытуемых. У подростков 15-16 лет и у спортсменов 36-60 лет преобладает механизм, связанный с увеличением МОД. Следовательно, на уровне целого организма или на органном уровне в этих возрастных группах при выполнении физической нагрузки на велоэргометре
отмечается респираторный тип реакции, имеющий свои особенности в зависимости от возраста испытуемых. Так, у подростков 15-16 лет увеличение МОД происходило по пути роста ЧД, в то время как у спортсменов 36-60 лет этот процесс шел в результате увеличения ДО. Следует констатировать, что в обоих случаях респираторный тип дыхания не является эффективным для обеспечения организма кислородом, т.к. значительная доля потребляемого кислорода тратится на обеспечение дыхательных мышц. Поэтому целесообразно использовать другие пути роста увеличения потребления организмом кислорода. Однако в возрасте 15-16 лет этот путь является единственно эффективным. Таким образом, для роста спортивных результатов в циклических видах спорта у юных спортсменов необходимо развивать возможности дыхательной системы.
В группе юношей 17-21 лет на первое место по обеспечению организма кислородом выходит сердечно-сосудистая система, которая берет на себя основную функцию по обеспечению организма кислородом при двигательной деятельно-
сти. Поэтому в этом возрасте при занятиях видами спорта на выносливость необходимо уделять внимание развитию сердечно-сосудистой системы.
В группе взрослых высококвалифицированных спортсменов 22-35 лет обеспечение организма кислородом проходит путь, связанный с увеличением показателей газообмена, таких как КИО2. Следовательно, у спортсменов этого возраста и уровня квалификации целесообразно развивать именно этот механизм по обеспечению организма кислородом.
Изучение функционального взаимодействия физиологических систем, представляющих кар-диореспираторную систему позволило нам выявить типы реагирования со стороны данной системы. К ним мы относим хронотропный, инотропный, респираторный и несколько смешанных типов реагирования кардиореспиратор-ной системы. Выявление таких типов на ранних этапах постнатального онтогенеза будет способствовать эффективному отбору в различные виды спорта.
Юноши 17-2]лет
ПК СИ
Система цншшбртщав
Под ростки 15-16 лет
ЧД
Спортсмены 36-60 лет
I
ДО
мод
]
Спортсмены 22-35 лет
КИО^
Гнэообиемвая
фуИкДНА
Внешнее дыхание
I
Обеспечение организма кислородом при фтнческой нагрузке
Рис. 1. Механизмы обеспечения организма спортсменов кислородом в зависимости от их возрас-
та
Таблица 1
Показатели внешнего дыхания в группах спортсменов (1 - подростки15-1б лет; 2 - юноши 17-21 лет; 3,4 - взрослые спортсмены), занимающихся видами спорта на выносливость, в условиях покоя
и при нагрузке мощностью 200 Вт
условий hhfltlm Псшзвтапн л ijlj cnopmithüi
иишиша
] 2 3 4
Jlokuji ЧД ] 8j09+] ,Kt l7,09+üj9 l5,l2+0,4it 13,75+0,6*
до 0,56+0, си 0j6 l+0,03 0,fi4+0j04 0,76+0,04
МОД 9,73+0,81 10,24+0.40 9,59+0 j61 La 15+0.47
Натрут :CHi Br. ЧД 33joo+2,IIt 27,46+0.85 24,35+1,13 27,28+1 jos
до 2,13+ou 2,20-0,07 2,49+0.eb 2,77+0,12
МОД 6я,57+3,в4 .59,34+1.48 59,55+] ,79 75,65+3.26
Фушривальный ЧД ]jt2 1,61 Ijfil 2,02
резерв до 3,н0 3,6] 3,h9 3.64
МОД 7,03 5,79 6,21 7,45
Заключение
Целенаправленное комплексное изучение кардиореспираторной системы с ориентацией на предлагаемые научные направления и учетом возрастно-половых особенностей спортсменов, специфики их деятельности имеет не только обобщающее теоретическое значение. Р езультаты наших многолетних исследований необходимо увязать со спортивной практикой, т.к. такие теоретические обобщения могут оказать содействие тренерам в построении учебно-тренировочного процесса для роста спортивных результатов.
Список литературы
1. Ванюшин Ю.С., Хайруллин Р.Р., Елистратов Е.Д., Федоров Н.А., Ишмухаметова Н.Ф. Адаптация кардиореспираторной системы спортсменов к двигательной деятельности. Теория и практика физической культуры. 2020; 2: 30-32.
2. Ванюшин Ю.С., Елистратов Д.Е., Федоров Н.А., Рахимов М.И. Особенности аэробной система энергообеспечения как результат деятельности кардиореспираторной системы. Теория и практика физической культуры. 2022; 8: 24-27.
3. Ванюшин Ю.С., Елистратов Д.Е., Федоров Н.А. Комплексное изучение процесса адаптации кардиореспираторной системы. Голова и шея. Российский Журнал. 2022; 10(2): 32-35.
4. Ванюшин Ю.С., Елистратов Д.Е., Федоров Н.А., Рахимов М.И. Ступени адаптации как важный фактор способности организма спортсменов приспосабливаться к действию нагрузок возрастающей мощности. Теория и практика физической культуры.2023; 4: 41-43.
5. Пушкарь Ю.Т., Большов В.М., Елизарова Н.А. Определение сердечного выброса методом тетраполярной реографии и его методологические возможности. Кардиология. 1977; 7: 85-90.
6. Хайруллин Р.Р., Елистратов Д.Е., Индейки-на О.С., Хайруллин Д.Р. Динамика деятельности сердца юношей при физической нагрузке в зависимости от уровня двигательной активности. Современные вопросы биомедицины. 2022; 6(2): 120-126.
7. Хайруллин Р.Р., Елистратов Д.Е., Ишмухаметова Н.Ф., Ильин С.Н. Динамика показателей газообмена в зависимости от типа дыхательных циклов и нагрузки повышающейся мощности. Современные вопросы биомедицины. 2023; 7(1)-(22).
8. Kuznetsov A.S. Diagnostics of Functional State and Reserve Capacity of young Athletes Organism. In Proceedings of the 5th International Congress on Sport Sciences Research and Technology support. SCITEPRESS. 2017: 111-115.
9. Kubicek W.G. The Minnecota impedance cariograph-theory and application. Biomed. Engin. 1974; 9(9): 410-416.
10. Ванюшин Ю.С., Елистратов Д.Е., Ишмуха-метова Н.Ф., Ильин С.Н. Спортивная подготовка как основа высоких достижений в спорте. Пе-дагогико-психлогические и медико-биологические проблемы физической культуры и спорта. 2023; 18(1): 160-164. DOI: 10.14526/2070-47982023-18-1-160-164.
References
1. Vanyushin Yu.S. Adaptation of the cardiorespiratory system of athletes to motor activity Teoriya I praktika fizicheskoj kul'tury = Theory and practice of physical culture. 2020; 2: 30-32 [In Russ., In Engl.].
2. Vanyushin Yu.S. Features of aerobic energy supply system as a result of cardiorespiratory system activity. Teoriya I praktika fizicheskoj kul'tury = Theory and practice of physical culture. 2022; 8: 24-27 [In Russ., In Engl.].
3. Vanyushin Yu.S. Complex study of the process of adaptation of the cardiorespiratory system. Golova I sheya. Rossijskij zhurnal. 2022; 10(2): 3235 [In Russ.].
4. Vanyushin Yu.S. Stages of adaptation as an important factor of the ability of the athletes' body to adapt to the action of loads of increasing power. Teoriya I praktika fiicheskoj kul'tury = Theory and practice of physical culture. 2023; 4: 41-43 [In Russ., In Engl.].
5. Pushkar Yu.T. Determination of cardiac output by tetrapolar rheography and its methodological
Russ.].
6. Khairullin R.R. Dynamics of the activity of the heart of young men under physical exertion depending on the level of motor activity. Sovremennye voprosy biomediciny. 2022; 6(2): 120-126 [In Russ.].
7. Khairullin R.R. Dynamics of gas exchange indicators depending on the type of respiratory cycles and the load of increasing power. Sovremennye voprosy biomediciny. 2023; 7(1(22)) [In Russ.].
8. Kuznetsov A.S. Diagnostics of Functional State and Reserve Capacity of young Athletes Organism. In Proceedings of the 5th International Congress on Sport Sciences Research and Technology support.
SCITEPRESS. 2017: 111-115.
9. Kubicek W.G. The Minnecota impedance cariograph-theory and application. Biomed. Engin. 1974; 9(9): 410-416.
10. Yuriy S. Vanyushin, Olga V. Sannikova, Gulina K. Khuzina. Influence of stress-factors on the anxiety level of highly-qualified racing skiers. Pedagogiko-psihologicheskie I mediko-biologicheskie problemy fizicheskoj kul'tury I sporta = Russian Journal of Physical Education and Sport. 2023; 18(1): 133136. DOI: 10.14526/2070-4798-2023-18-1-160-164 [In Russ., In Engl.]
Статья поступила в редакцию: 17.04.2023
Ванюшин Юрий Сергеевич - доктор биологических наук, профессор, Поволжский государственный университет физической культуры, спорта и туризма, 420035, Россия, г. Казань, тер. Деревня Универсиады, дом 35. e-mail: kaf.fv.kgau@mail.ru
Федоров Николай Александрович - кандидат биологических наук, доцент, Казанский государственный аграрный университет», 420000, Россия, г. Казань, ул. Карла Маркса, дом 65, e-mail: nik-f-84@mail.ru
Рахимов Марат Ильшатович - кандидат биологических наук, доцент, Казанский (Приволжский) федеральный университет, 420008, Россия, г. Казань, ул. Кремлевская, дом 18, e-mail: ramailiQ7Q@mail.ru
