Влияние соревновательных нагрузок на характер регулирования сердечного ритма

Выводы

У спортсменов с аэробной направленностью нагрузок в покое лежа, при ортопробе, дозированной физической нагрузке наблюдается относительно низкий уровень сердечного выброса, повышенный общее периферическое сопротивление сосудов и за счет этого увеличение по сравнению с неспортсменами среднего артериального давления. Спортсмены с силовой направленностью нагрузок в этих условиях также имеют повышенный уровень среднего давления за счет увеличения сердечного выброса вследствие значительного уровня кровенаполнения органов грудной клетки.
Изменения фазы напряжения систолы желудочков сердца и продолжительности комплекса QRS электрокардиограммы при ортопробе указывают на функциональную гиподинамию миокарда у студентов силовой направленности тренировки и, в большей степени - аэробной направле ...

Оглавление

Введение 3
Глава 1. Общая характеристика сердечно-сосудистой системы 5
1.1 Морфо-функциональная характеристика сердечно-сосудистой системы 5
1.2. Строение кровеносных сосудов 11
Глава 2. Исследование влияния соревновательных нагрузок на характер регуляции сердечного ритма 15
2.1. Методы и организации исследований 15
2.2. Результаты исследований и их обсуждение 16
2.3. Результаты повторного исследования 22
Выводы 24
Список использованных источников 26

Введение

Возможность роста спортивных результатов связана с характеристикой организма спортсмена как сложного биологического объекта, который входит в систему тренировочного воздействий. При этом совершенно очевидно, что успех тренировки зависит от качества управления этой системой (В.Н. Платонов, 1988, 1994, 1997; Н.А. Годик, 1978, 1980, 1993; В.М. Зациорский, 1978, 1979; Л. П. Матвеев, 1999).
Деятельность сердечно-сосудистой системы (ССС) во многом определяет состояние здоровья и уровень работоспособности человека (Баевский Р.М., 2002). Вместе с этим особенности ее функционирования в покое и при различных нагрузках является индикатором состояния регуляторных механизмов в организме в целом (Ильин В.Н., 2000; Михайлов В.Н., 2000; Баевский Р.М., 2002).
В последнее время все больше внимания уделяется изучению особенностей вариабельности сердечного ритма (ВСР), отражающего состояние регуляторных влияний на сердце у спортсменов различной специализации (Жужгов А.П., 2003; Aubert F., Seps B., et al., 2003; Коробейников Г.В., Дудник А.К., 2007; Atlaoui D., Pichot V., et al., 2007], в различных условиях [Иванова Н.В., 2003;Earnest CP, Jurca R., et al., 2004; Schmitt L., Hellard P., et al., 2006).
Таким образом, поиск показателей, способных характеризовать организм спортсмена в целом, является чрезвычайно актуальным.
Цель и задачи исследования. Целью данной работы было определить особенности центральной гемодинамики, вариабельности сердечного ритма, дыхательной синусовой аритмии (ДСА), сердечно-дыхательного синхронизма (СДС) у спортсменов с различной направленностью тренировочных и соревновательных нагрузок.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Исследовать основные параметры гемодинамической функции сердца и фазовую структуру сердечного цикла у спортсменов с различной направленностью соревновательного процесса и неспортсменов в покое и под влиянием изменения положения тела, дозированных физических нагрузок.
2. Охарактеризовать особенности колебаний продолжительности интервала RR и их структуры в покое и при различных нагрузках.
3. Выяснить особенности уровня дыхательной синусовой аритмии и сердечно-дыхательного синхронизма у спортсменов с разным направлением соревновательных нагрузок.
4. Исследовать волновую структуру сердечного ритма у спортсменов с различной направленностью соревновательных нагрузок.
5. Определить устойчивость вариабельности сердечного ритма как индивидуальной характеристики организма человека.
Объект исследования - центральная гемодинамика, вариабельность сердечного ритма, дыхательная синусовая аритмия, сердечно-дыхательный синхронизм у здоровых мужчин, регулярно занимающихся нагрузками аэробной направленности и направленности на развитие максимальной силы.
Предмет исследования - влияние соревновательных нагрузок на центральную гемодинамику, вариабельность сердечного ритма, дыхательную синусовую аритмию, сердечно-дыхательный синхронизм у спортсменов.
Методы исследования. Параметры вариабельности сердечного ритма определяли с помощью электрокардиографии, значение сердечного выброса - путем использования трансторакальной тетраполярной импедансной реоплетизмографии.
Для определения уровня ДСА использовали методику С.А. Коваленко, В.А. Цыбенко (2004). Расчеты уровня СДС осуществляли по методу В.М. Михайлова (2002).

Правая венечная артерия от венечной борозды спускается задней межжелудочковой борозде и образует заднюю межжелудочковой артерии сердца. Левая венечная артерия образует переднюю межжелудочковой артерии. Каждая из межжелудочковых артерий питает ту часть сердца, в которой она разветвляется: правая - правую половину, а левая - левую. Обе артерии разветвляются на межжелудочковые ветви, в области верхушки сердца они анастомозируют между собой и питают оболочки сердца [17].Все артерии сердца сопровождаются венами, которые размещаются рядом с артериями. Часть вен открывается мелкими отверстиями в правое предсердие. Другие вены, большего диаметра, вливаются в венозную пазуху, что в венечной борозде сердца, на задней ее поверхности, а далее - в предсердия на нижней его стенке латеральнее нижней полой вены.Центральную иннервацию сердца обеспечивают симпатичный и блуждающий нервы автономной нервной системы. Симпатические нервы - верхний, средний и нижний - отходят от шейного и грудного отделов симпатического ствола. Симпатические нервы усиливают сокращения сердца, ускоряют их, увеличивают скорость проведения импульса в сердечной мышце и повышают возбудимость сердечной мышцы.От блуждающего нерва, центр которого находится в продолговатом мозге, отходят верхние и нижние сердечные ветви, которые влияют на работу сердца прямо противоположно симпатичным нервам, то есть замедляют ЧСС или совсем прекращают их, ослабляют сокращения сердечной мышцы, уменьшают скорость распространения и проведения сердечного импульса по проводящей системе, снижают возбудимость сердца [17].1.2. Строение кровеносных сосудовК кровеносным сосудам относятся артерии, вены и капилляры. Артерии - сосуды, несущие кровь под значительным давлением от сердца. Вены - сосуды, несущие кровь под незначительным давлением к сердцу. Капилляры - это мельчайшие сосуды, которые помещаются между артериями и венами.Артерии, в зависимости от диаметра, делятся на крупные, средние и малые. Стенка артерии состоит из трех основных оболочек: внутренней, средней и внешней.Внутренняя оболочка (tunica intuma) построена из клеток эндотелия, размещенных на базальной мембране, и клеток подэндотелиального слоя, образованного из рыхлой соединительной ткани.Средняя оболочка (tunica media) состоит из мышечной ткани, в которую входят коллагеновые и эластичные волокна. Благодаря мышечной оболочке регулируется просвет сосудов, уменьшается при сокращении мышц и расширяется при их расслаблении. Мышечная оболочка отделена от внутренней и внешней оболочек эластичными мембранами, соответственно, внутренней и внешней.Внешняя оболочка (tunica externa) соединительнотканная, в ней проходят кровеносные сосуды и нервы.В зависимости от функции артерии делятся на транспортные, по которым кровь подходит к органу или стенки тела; нутряные, непосредственно заходят в орган и разветвляются в нем; и пристеночное, которые локализуются в стенках тела, в его мышцах [10].Транспортные артерии относятся к крупным, за счет эластичных мембран имеют значительно утолщенные стенки, а потому получили название артерий эластического типа. Стенки таких артерий (аорта, сонная артерия) чрезвычайно прочные и упругие, что способствует быстрому проведению ими крови. Во время сокращения желудочков (систола) в артерии выталкивается кровь, они растягиваются, но благодаря силе эластической тяги возвращаются в прежнее положение, что способствует равномерной тока крови в сосудах. В средних и малых артериях эластичных волокон значительно меньше, поэтому их и называют артериями мышечного типа. Мышцы стенок сосудов, сокращаясь и расслабляясь, регулируют ток крови.Стенки вен состоят из таких же оболочек, как и стенки артерий, но в них меньше мышечных и эластичных волокон. Поэтому при поперечном разрезе стенки вен спадаются, а разрезанная артерия всегда зияет.Характерной особенностью строения вен среднего диаметра и некоторых крупных является наличие венозных клапанов, образованных складками внутренней слизистой оболочки. Считают, что венозные клапаны способствуют движению крови к сердцу и препятствуют ее обратному движению. В венах нижних конечностей, где движение крови затруднено силой земного притяжения, клапанов больше. Клапаны отсутствуют в полых венах, венах головы, а также в мелких венах, внутренних органах.Верхняя и нижняя полые вены несколько отличаются строением своих стенок. Так, верхняя полая вена характеризуется слабым развитием мышечной оболочки, а в нижней - мышечные волокна отсутствуют в средней оболочке, но хорошо развиты во внешней. Расположены они в продольном направлении и в момент сокращения образуют поперечные складки, которые способствуют движению крови вверх.Капилляры - мелкие сосуды диаметром от 7 до 30 мкм. В сумме диаметр всех капилляров в 600 - 800 раз больше диаметра аорты. Стенка капилляра состоит из одного слоя эндотелиальных клеток и базальной мембраны. Состояние эндотелия контролируют специальные клетки - перициты (клетки Руже). Клетки эндотелия контактируют с отростками перицитов. К каждому из них подходит нервное волоконце от симпатичного нейрона. Нервный импульс, который поступает в перициты, передается эндотелиальным клеткам капилляра, и они под его влиянием отекают. При этом капилляры сужаются или теряют жидкость, что приводит к их расширению. Капилляры пронизывают все органы и ткани. Они выполняют обменную функцию в организме. Сквозь тонкую стенку капилляра в ткани поступают кислород и питательные вещества, а из тканей и клеток выделяются в капилляры углекислый газ и продукты обмена веществ [9].Капилляры - центральные сосуды микроциркуляторной системы крови, которая образуется между артериями и венами. Артерии, постепенно разветвляясь, переходят в артериолы, а те - в передкапиляры соединяемые с настоящими капиллярами. Настоящие капилляры диаметром 20 мкм образуют капиллярную сетку, а затем переходят в послекапиляры, которые еще называют послякапилярнвми венулами, потому что они вливаются в вены. Микроциркуляция крови обеспечивает питание и дыхание клеток и тканей организма, выведение продуктов обмена, депонирование крови, дренаж тканей и др.. В состав микроциркуляторного русла относятся и лимфатические капилляры.Движение крови регулируется мышцами между предкапиллярами и настоящими капиллярами, а также изменением размеров клеток эндотелиоцитов. Между эндотелиоцитами капилляров таких органов, как костный мозг, печень, почки, селезенка, имеются небольшие отверстия, через которые происходит контакт крови с тканями. В других тканях, не имеющих таких отверстий, обменные процессы происходят через цитолему клеток [16].В основном капиллярная сетка локализуется между артериями и венами, но в таких органах, как печень и почки, иногда наблюдается отклонение от нормы. Так, в почках, в клубочке почечного тельца, приносная артериола разветвляется на капиллярную сетку, которая затем образует выносную артериолу. В печени капиллярная сетка образуется между воротной и печеночными венами. Установлена прямая зависимость между интенсивностью работы органа и количеством капилляров в нем. Так, в 1 кв. мм сердечной мышцы около 5500 капилляров, скелетного - 2000 - 2400, но не все капилляры открыты. В состоянии покоя функционируют лишь 30 - 50% капилляров. Во время интенсивной работы количество открытых капилляров значительно увеличивается.Следует отметить, что не всегда между артериями и венами образуется капиллярная сетка. В некоторых органах артерии с венами сообщающихся через анастомозы. Так, на кончике носа, ушной раковины, пальцев и таких внутренних органов, как головной мозг, сердце, печень, селезенка, легкие, половые органы и др. Кровь из артерий попадает в вены не через капиллярную сеть, а через артериовенозные анастомозы, регулирует изменения температуры органа и его кровообращение.Кровеносные сосуды иннервируются автономной нервной системой. Нервные волокна являются во внешней и мышечной оболочках сосудов. Импульсы, поступающие из центральной нервной системы, обеспечивают возбуждение и движение сосудов [9].В наружной оболочке восходящей части аорты и в верхней части общей сонной артерии (в месте разделения на внешнюю и внутреннюю) содержатся хеморецепторы, воспринимающие изменения состава крови, приводит к соответствующим изменениям сосудов, артериального давления, движения крови и др..Кроме того, в области дуги аорты и месте деления общей сонной артерии на наружную и внутреннюю содержатся специальные нервные окончания, которые называются рефлексогенных зон. Они чрезвычайно чувствительны к изменению давления крови в сосудах и называются барорецепторами.Васкуляризация артерий и вен осуществляется тонкими сосудами сосудов, что есть в их внешней и средней оболочках. Внутренняя оболочка сосудов получает кислород и питательные вещества непосредственно из крови.Глава 2. Исследование влияния соревновательных нагрузок на характер регуляции сердечного ритма2.1. Методы и организации исследованийИзмерения проведены на 24 мужчинах в возрасте от 18 до 24 лет-студентах вузов. Среди них в I группу входило 8 человек, которые занимались видами спорта с преимущественным развитием выносливости (гребля на байдарках и каноэ, гребля академическая, бег на длинные дистанции и спортивное ориентирование), во II группу - 8 человек с преимущественным развитием силы (пауэрлифтинг) и III группу - 8 человек, что не занимались регулярными физическими тренировками. Были осуществлены повторные измерения в среднем через 246 ± 48 дней, а у 3 лиц - длительные измерения утром в течение 18-56 дней.Обследование проведены в несколько серий. Первая серия состояла в исследовании показателей центральной гемодинамики, ВСР, ДСА и СДС в покое лежа, при регламентированном дыхании (6 цикл / мин), при ортопробе (7 минут), при выполнении дозированной умственной (10 минут) и физической (5 минут) нагрузках. В качестве первой нагрузки использовали тест по переработке зрительно-моторной информации в режиме обратной связи в программе "Диагност-1" [Макаренко М.В., Лизогуб В.С., 2004], физическую нагрузку мощностью 1 Вт / кг выполняли на велоэргометре ТХ-1 (HKS, Germany). Во второй серии измерения проведены при 40-минутной умственной нагрузке. Последнее заключалось в определении времени реакции с выбором при частоте предъявления 60 раздражителей в минуту. Третья серия исследований предусматривала анализ ВСР при ступенчатой физической нагрузке до уровня порога анаэробного обмена (ПАНО) и при восстановлении после него. В четвертой серии осуществляли регистрацию кардиоинтервалограмм в покое сразу после пробуждения и при ортопробе на одном и том же человеке (всего три студента) в течение 18-56 дней.Для записи использовали пульсометр "Polar S810" (Polar Electro OU, Finland).Показатели ВСР рассчитывали по продолжительности последовательных кардиоциклов по записям ЭКГ, согласно международным требованиям [Heart rate variability ..., 1996] в программе "Caspico". Для расчета сердечного выброса по формуле WG Kubicek и показателей, связанных с ним, относительного кровенаполнения органов грудной клетки, фазового анализа систолы сердца применяли записи импедансной реоплетизмограмы от биоусилителя РА-5-01.Частоту дыхания регистрировали методом пневмографии с использованием пьезоэлектрического датчика, установленного перед ноздрями носа обследуемого.Уровень ГСА определяли по амплитуде дыхательных волн способом С.А. Коваленко, В.А. Цыбенко в программе "Caspico", а уровень СДС рассчитывали по методу В.М. Михайлова (2002).Проверку нормальности распределения исследуемых показателей проводили в программе "Medstat" [Лях Ю.Е. и др.., 2006] по W-критерию Шапиро-Уилки.Различие между выборками в фоне и во время нагрузок определяли по H-критерию Краскела-Уоллиса. Связь между показателями при повторных измерениях устанавливали по ранговому коэффициенту корреляции Спирмена (с).Расчеты исследуемых показателей, а также графическое представление результатов анализа проводили в электронных таблицах "Excel".2.2. Результаты исследований и их обсуждениеПроведенное нами исследование параметров центральной гемодинамики показало, что в состоянии покоя лежа существуют существенные различия между группами обследуемых, которые, по нашему мнению, обусловлены разной направленностью нагрузок (табл.1). Выяснено, что студенты-спортсмены исз направленностью нагрузок на выносливость (I группа) имели достоверно больший ОПСС и меньше сердечный индекс (СИ), чем студенты-спортсмены с направленностью нагрузок на силу (II группа) и студенты контрольной группы (ІІІ группа). Также различия наблюдались и по величине кровенаполнения органов грудной клетки (КНОГК). Наибольшие значения этого показателя выявлены у студентов, что в тренировочном процессе в основном развивают силу. В то же время, следует отметить, что по величине среднего артериального давления (АД) между студентами-спортсменами обеих групп различий не выявлено. При этом значение этого показателя у них были выше, чем у студентов, которые не занимаются спортивной деятельностью.Таблица 1Показатели центральной гемодинамики в состоянии покоя у студентов-спортсменов с разным направлением тренировочных нагрузок и у неспортсменов (медиана, верхний и нижний квартили)ПоказателиИ группа(N = 8)II группа(N = 8)ІІІ группа(N = 8)АД (мм рт. ст.)95,0 **(93,3; 100,0)98,3(93,3; 101,6)90,0 ***(86,6; 93,3)СИ (мл / м 2 * мин)2326 *(1983; 2527)2798 **(2456; 3157)2580(2261; 2938)ОПСС (дин * с * см -5 )1798 **(1604; 2077)1440 **(1374; 1576)1509(1336; 1660)КНОГК (см 2 / Ом)23,4(20,9; 26,1)27,2 *(24,9; 31,5)24,2 *(21,5; 26,7)Примечание: І - студенты с направленностью тренировочного процесса на выносливость, II - студенты с силовой направленностью тренировочного процесса, III - студенты контрольной группы. * - P <0,05; ** - P <0,01; *** - P <0,001 достоверность различий между значениями I группы и III группы, II группы и I группы, III группы и II группыИтак, в процессе адаптации к нагрузкам у студентов-спортсменов сформировались специфические особенности регуляции ССС. Более высокие значения АД у студентов-спортсменов обеих групп обусловлены различными механизмами. У студентов I группы это связано с высоким ОПСС и относительно низким сердечным выбросом, а у студентов II-й группы, наоборот, низким ОПСС и высоким уровнем сердечного выброса. Возможно, на величину сердечного выброса у спортсменов II-й группы влияет большее значение КНОГК, которое у них было достоверно выше, чем у спортсменов I группы и у неспортсменов.Вместе с этим, рассмотренные выше показатели в недостаточной мере раскрывают состояние регуляторных механизмов, в частности влияние на сердечную деятельность вегетативной нервной системы.Поэтому следующим этапом нашей работы было исследовать ВСР у студентов-спортсменов с различной направленностью соревновательных нагрузок.Установлено, что как в состоянии покоя, так и при различного рода нагрузках у студентов-спортсменов обеих групп наблюдается большая мощность колебаний сердечного ритма в высокочастотном диапазоне (HF). Исключением является лишь физическая нагрузка, при которой значение данного показателя выше у студентов I группы, чем у лиц других групп, что является вполне закономерным, поскольку физическая нагрузка выполнялось в аэробном режиме энергообеспечения, характерном для спортсменов видов спорта с направленностью тренировочного процесса на развитие выносливости. Поэтому и механизмы регуляции при таких нагрузках у них есть более совершенными.Что касается колебаний сердечного ритма в низкочастотном диапазоне (LF), то и здесь проявляют подобные тенденции. Опять же только при физической нагрузке появляются различия между спортсменами, причем у лиц I группы отмечаются большие значения данного показателя, а это указывает на большую активность симпатического звена ВНС у них.Однако не всегда данное деление спектральной мощности отражает реальную картину вегетативных влияний на сердечный ритм. При анализе показателей спектральной составляющей колебаний сердечного ритма в стандартных диапазонах при выполнении умственной нагрузки было отмечено, что достоверных различий по мощности колебаний сердечного ритма в высоко- и низкочастотном диапазонах между спортсменами не обнаружено. Зато построение нормализованной медианной спектрограммы колебаний сердечного ритма позволило выявить особенности и в регуляции сердечного ритма в группах лиц, занимающихся с различной направленностью тренировочных нагрузок.