В настоящее время в практике спортивной медицины все шире используется метод оценки вариабельности сердечного ритма (ВСР), который является простым, неинвазивным и информативным методом исследования воздействия вегетативной нервной системы на функцию сердечной деятельности [1; 7; 8]. 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 построить тренировочный процесс [6]. По мнению многих авторов, ВРС является интегральным показателем функционального состояния сердечно-сосудистой системы и организма в целом [2; 3; 8]. Ухудшение показателей ВСР предшествует существенным функциональным нарушениям и является наиболее ранним прогностическим признаком неблагополучия состояния обследуемого [1; 8]. Этим можно объяснить повышенный интерес исследователей к использованию в спортивной медицине методов оценки ВСР после физических нагрузок, позволяющих определять степень адаптации и расходование резервов с целью оценки функционального состояния организма спортсменов и коррекции тренировочного процесса [7; 8].
Вегетативная нервная система (ВНС) представляет собой сложную многоуровневую структуру, являясь основным регулятором деятельности сердечно-сосудистой системы и метаболизма. Симпатический отдел отвечает за мобилизацию функциональных резервов, а парасимпатический играет защитно-приспособительную роль при стрессорных воздействиях. Учитывая вышесказанное, данный метод представляет большой интерес, особенно когда речь идет о спорте высших достижений.
За последние несколько лет появилось немало исследований, направленных на изучение ответной реакции ВНС на различные функциональные пробы, в частности активную ортопробу, с физической нагрузкой (ФН) и др. [2; 5; 6]. Представляется, что 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, а значит понять: насколько адаптационный потенциал организма адекватен предъявленной нагрузке. В литературе имеются немногочисленные данные об использовании нагрузки субмаксимальной мощности в качестве раздражающего фактора. Это представляет большой интерес ввиду универсальности и хорошо отработанной методики проведения теста PWC170 у спортсменов на различных этапах подготовки к соревнованиям.
Материалы и методы исследования
Физическая работоспособность в субмаксимальной зоне интенсивности нагрузки определялась тестом PWC170. Этот тест рекомендован Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) не только для спортсменов, но и для обычных людей, даже с заболеваниями сердечно-сосудистой системы [8]. Тестирование проводилось в зависимости от вида спорта либо на тредбане – Cadiosoft-T-2100 (США), либо на велоэргометре Tunturi E-260 (Финляндия) с синхронной записью ЭКГ. Анализ ВРС осуществлялся с помощью аппаратно-программного комплекса Omegawave (США). Анализировались: показатели работоспособности – PWC170 и PWC170/кг (кгм/мин), индекс восстановления (ИВ) в усл. ед., скорость восстановления по пульсу, ударов в минуту [7]. Анализ ВРС проводился методом кардиоинтервалографии (HVR) в трех стандартных отведениях в положении «лежа», до и через 5 мин после нагрузки.
Оценивались основные показатели спектрального анализа ВРС:
● общая мощность (Total Power, TP) и ее составляющие в процентах;
● мощность высокочастотного компонента спектра (High Freguency, HF), характеризующая воздействие на синусовый узел парасимпатического отдела вегетативной нервной системы и сопряженная с дыхательными волнами;
● мощность низкочастотного компонента спектра (Low Freguency, LF) – связана с активностью постганглионарных симпатических волокон и отражает модуляцию ритма сердца симпатического отдела вегетативной нервной системы [8].
Природа мощности низкочастотного компонента спектра (VLF) в настоящее время остается наименее изученной. Согласно некоторым источникам [8] VLF характеризует влияние высших корковых вегетативных центров на сердечно-сосудистый подкорковый центр и может быть использован как надежный маркер степени связи автономных (сегментарных) уровней регуляции кровообращения с надсегментарными. Увеличение их значений является вегетативным коррелятором тревоги и наблюдается при психоэмоциональных нагрузках и стрессе [2; 3]. По нашим наблюдениям высокий уровень VLF регистрировался при повышенном артериальном давлении и гипертонической реакции на нагрузку.
Оценивается вклад указанных компонентов в общую мощность спектра (TP) в процентах, а также мощность LF и HF волн в нормализованных единицах и соотношение LF/HF. Снижение значения соотношения LF/HF расценивается как повышение функционального резерва у спортсменов [7; 8].
Из параметров кардиоинтервалографии (КИГ, HVR) использовался интегральный показатель – индекс напряжения Баевского (ИН, Si) [7; 8].
В эксперименте обследовано 69 спортсменов высокой квалификации на этапе предсоревновательной подготовки. Группу 1 составили 30 спортсменов, тренирующих преимущественно качество аэробной выносливости (легкая атлетика, велоспорт, плавание); группа 2 – из 39 человек с акцентом на скоростно-силовом компоненте (хоккей с мячом, бокс, теннис). Обе группы значимо не различались по возрасту и полу.
Всем спортсменам проводилось обследование ВСР по общепринятой методике в горизонтальном положении в течение 5 минут до ФН и после пробы PWC170, начиная с 7 по 12 минуты восстановительного периода. Для исследования ВСР использовалась система «Omega Wave» США. Оценивали следующие показатели: средняя ЧСС (уд/мин); SDNN (мс) – стандартное отклонение всех интервалов NN; ИН – индекс напряжения регуляторных систем Баевского [1]; TP (мс2) – общая мощность спектра в диапазоне от 0 до 0,4 Гц; VLF (мс2) – мощность в диапазоне очень низких частот от 0,003–0,04 Гц; LF (мс2) – мощность в диапазоне низких частот от 0,04 до 0,15 Гц; HF(мс2) – мощность в диапазоне высоких частот от 0,15–0,4 Гц.
Физическая нагрузка (ФН) дозировалась с помощью бегового тренажера с параллельной регистрацией ЭКГ в отведениях по Нэбу, для более точной оценки ЧСС на максимуме нагрузки и в течение последних 10 с каждой из трех минут восстановительного периода. Оценку периода восстановления проводили с помощью разработанного нами критерия – скорости восстановления Кв по следующей формуле:
где fд – пульс, достигнутый в конце второй ступени нагрузки теста PWC170; f1,2,3 – пульс в конце 1, 2, 3 минут восстановительного периода.
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 принят р ≤ 0,05.
Результаты исследования и их обсуждение
Исходная структура сердечного ритма по колебательному спектру в группах оказалась близка к нормативным величинам в популяции [5]. Параметры ВСР групп 1 и 2 до и после нагрузочной пробы PWC170 представлены в табл. 1. При анализе результатов исследований внутригрупповой динамики обращает на себя внимание меньший вклад VLF-компоненты спектра в обеих группах, в сравнении с нетренированными здоровыми людьми.
В исходном состоянии до ФН группы оказались сравнимы по исходному пульсу, величине SDNN и ИН Баевского, по общей мощности спектра и процентному соотношению его компонентов. При анализе абсолютных спектральных значений обнаружены следующие статистически значимые различия исходных параметров: в первой группе мощность спектра в области VLF и HF диапазонов выше, чем во второй.
Анализ показателей ВСР после пробы PWC170 у спортсменов, тренирующихся на выносливость, показал достоверное снижение только величин VLF-диапазона (p < 0,05), остальные компоненты спектра значимо не изменились. Постнагрузочные величины спортсменов скоростно-силовых видов спорта характеризовались достоверным снижением мощности во всех диапазонах частот колебательного спектра, что сопровождалось более высоким приростом ЧСС после ФН и разнонаправленной динамикой структурных компонентов спектра. Так, в этой группе отмечается достоверный прирост % LF и тенденция к увеличению вклада % VLF после ФН, а процентная доля HF-компоненты статистически значимо снижается, что можно трактовать как тип реагирования с большими нейрогуморальными и метаболическими затратами, а значит меньшим адаптационным резервом в отношении нагрузок субмаксимальной мощности.
Межгрупповой сравнительный анализ обеих групп (табл. 2) показал, что во второй группе спортсменов достоверно и значимо повышены ЧСС, ИН и % VLF после теста PWC170 при достоверном снижении величин SDNN и TP, а также спектральной мощности LF и HF диапазонов и процентного вклада HF.
Таблица 1
Анализ внутригрупповой динамики показателей вариабельности сердечного ритма спортсменов групп 1 и 2 до и после физической нагрузки
|
n = 69 |
Тренировка аэробной выносливости – группа 1 |
р |
Тренировка скоростно-силовых качеств – группа 2 |
р |
||
|
До ФН |
После ФН |
До ФН |
После ФН |
|||
|
Ср.Ps, уд./мин |
64 (55–68) |
69 (65–79) |
р < 0,05 |
63 (56–73) |
75 (70–85) |
р < 0,05 |
|
SDNN, мс |
67 (51–85) |
59 (45–81) |
р > 0,05 |
60 (45–68) |
40 (28–56) |
р < 0,05 |
|
ИН, у.е. |
70 (37–112) |
73 (36–185) |
р > 0,05 |
90 (53–158) |
210 (100–406) |
р < 0,05 |
|
TP, мс2 |
1172 (792–2238) |
1070 (409–2049) |
р > 0,05 |
1001 (534–1478) |
401 (236–971) |
р < 0,05 |
|
VLF, мс2 |
145 (77–204) |
80 (63–112) |
р < 0,05 |
90 (65–132) |
63 (42–90) |
р < 0,05 |
|
% VLF |
9,8 (7,5–12,2) |
9,3 (5,5–18,7) |
р > 0,05 |
11,3 (6–19) |
14,2 (9,7–20) |
р > 0,05 |
|
LF, мс2 |
515 (294–824) |
448 (199–811) |
р > 0,05 |
343 (213–673) |
183 (101–542) |
р < 0,05 |
|
% LF |
42,7 (28–53,4) |
44,3 (32,9–57,8) |
р > 0,05 |
43,5 (32–51) |
46,3 (38–57,3) |
р < 0,05 |
|
HF, мс2 |
593 (291–1196) |
428 (117–1135) |
р > 0,05 |
353 (157–773) |
138 (66–358) |
р < 0,05 |
|
% HF |
48,2 (32,4–59,6) |
38,2 (28,6–60,9) |
р > 0,05 |
44,7 (31–53,7) |
32,4 (23–43,6) |
р < 0,05 |
Примечание. Числовые данные в верхних строчках ячеек – медианы значений признака; в скобках – квартильный размах значений.
Таблица 2
Межгрупповое сравнение показателей ВСР спортсменов 1 и 2 групп до и после пробы PWC170
|
n = 69 |
До физической нагрузки |
р |
После физической нагрузки |
р |
||
|
группа 1 |
группа 2 |
группа 1 |
группа 2 |
|||
|
Ср.Ps, уд./мин |
64 (55–68) |
63 (56–73) |
р > 0,05 |
69 (65–79) |
75 (70–85) |
р < 0,05 |
|
SDNN, мс |
67 (51–85) |
60 (45–68) |
р > 0,05 |
59 (45–81) |
40 (28–56) |
р < 0,05 |
|
ИН, у.е. |
70 (37–112) |
90 (53–158) |
р > 0,05 |
73 (36–185) |
210 (100–406) |
р < 0,05 |
|
TP, мс2 |
1172 (792–2238) |
1001 (534–1478) |
р > 0,05 |
1070 (409–2049) |
401 (236–971) |
р < 0,05 |
|
VLF, мс2 |
145* (77–204) |
90* (65–132) |
р < 0,05 |
80 (63–112) |
63 (42–90) |
р > 0,05 |
|
% VLF |
9,8 (7,5–12,2) |
11,3 (6–19) |
р > 0,05 |
9,3 (5,5–18,7) |
14,2 (9,7–20) |
р < 0,05 |
|
LF, мс2 |
515 (294–824) |
343 (213–673) |
р > 0,05 |
448 (199–811) |
183 (101–542) |
р < 0,05 |
|
% LF |
42,7 (28–53,4) |
43,5 (32–51) |
р > 0,05 |
44,3 (32,9–57,8) |
46,3 (38–57,3) |
р > 0,05 |
|
HF, мс2 |
593* (291–1196) |
353* (157–773) |
р < 0,05 |
428 (117–1135) |
138 (66–358) |
р < 0,05 |
|
% HF |
48,2 (32,4–59,6) |
44,7 (31–53,7) |
р > 0,05 |
38,2 (28,6–60,9) |
32,4 (23–43,6) |
р < 0,05 |
|
PWC170/кг |
20,6 |
19,5 |
р > 0,05 |
|||
|
Кв уд/мин |
34 |
28 |
р < 0,05 |
|||
Примечание. Числовые данные в верхних строчках ячеек – медианы значений признака; в скобках – квартильный размах значений.
Обращает на себя внимание также отсутствие достоверных различий между группами по количеству проделанной работы в зоне субмаксимальной мощности нагрузки, как в абсолютных, так и в относительных величинах. Но скорость восстановления ЧСС после ФН спортсменов группы 1 достоверно выше, чем в группе 2 (соответственно 34 и 28 уд./мин).
Выводы
Результаты исследования показали, что в исходном состоянии значимых различий по процентному соотношению компонентов спектра и физической работоспособности по результатам теста PWC170 между группами не найдено. Однако у спортсменов, тренирующихся на выносливость, абсолютные значения в области HF достоверно выше.
Заметные различия между двумя группами появляются после возмущающего воздействия нагрузки субмаксимальной мощности. Можно выделить «экономичный» тип реагирования, характерный для атлетов группы 1, с меньшим приростом ЧСС после ФН, практически не изменяющимися величинами ИН, общей мощности спектра и отдельных его компонентов, за исключением достоверного снижения величин VLF (т.е. уменьшение доли влияния центрального контура регуляции). Данный тип вегетативного ответа сопровождался большей скоростью восстановления ЧСС после ФН.
С точки зрения энергетики метаболических процессов для спортсменов скоростно-силовых видов спорта, где функциональная система должна мгновенно включаться в работу, тип реагирования на нагрузку субмаксимальной мощности можно охарактеризовать как более «затратный». В данной группе более выражен прирост ЧСС и ИН, достоверно более низкая скорость восстановления пульса после теста, отмечается снижение вегетативной реактивности во всех диапазонах частот, а структурный анализ продемонстрировал очевидный рост централизации управления с возрастающим вектором % VLF и убывающим вектором % HF после ФН. В данном случае цена физиологической деятельности атлетов группы 2 выше, чем у спортсменов, тренирующих аэробную выносливость.
У спортсменов с различной направленностью тренировочного процесса аэробного или скоростно-силового характера существуют специфические особенности вегетативного обеспечения, указывающие на наличие характерных «вегетативных портретов» для определенных видов спорта. Учитывая эту особенность при управлении тренировочным процессом спортсменов и оценке тренировочных эффектов, следует акцентировать внимание не столько на исходных параметрах, сколько на характере вегетативного ответа, определяющего цену физиологической деятельности предъявляемой нагрузки.
Рецензенты:
Сидоров Л.К., д.п.н., профессор, зав. кафедрой теоретических основ физической культуры, Красноярский государственный педагогический университет, г. Красноярск;
Пономарев В.В., д.п.н., профессор, зав. кафедрой физической культуры и валеологии, Сибирский государственный технологический университет, г. Красноярск.