Изменение гемодинамических характеристик при выполнении стандартной физической нагрузки у спортсменов-фристайлистов высшей спортивной квалификации

Национальный государственный Университет физической культуры, спорта и здоровья имени П. Ф. Лесгафта, Санкт-Петербург Кафедра физиологии КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА Изменение гемодинамических характеристик при выполнении стандартной физической нагрузки у спортсменов-фристайлистов высшей спортивной квалификации Исполнитель: Жданко Е.А.

Научный руководитель: Большова Е. В.

Санкт-Петербург, 2014

1. Анализ литературы Проблематика спортивного сердца Особенности физиологического спортивного сердца

2. Задачи, методы и организация исследования Определение общей физической работоспособности с помощью Гарвардского степ-теста

3. Результаты измерения некоторых гемодинамических констант Выводы Литературные источники

Под влиянием систематической спортивной тренировки в организме человека развивается комплекс изменений, направленный на оптимизацию функционирования как всего организма в целом, так и отдельных систем. Не составляет исключения в этом отношении и сердечнососудистая система, оптимизация которой является необходимым условием достижения спортсменами высоких спортивных результатов.

Влияние занятий спортом на сердечнососудистую систему (ССС) изучается давно, однако ряд аспектов этой проблемы до последнего времени остаются неясными, а во многом и спорными. Кроме того, рост спортивных достижений ставит перед спортивной медициной, в том числе перед спортивной кардиологией, все новые задачи.

Помимо более тщательной диагностики различных морфологических изменений сердца, при отборе к занятиям спортом и дозировании физических нагрузок речь идет о разностороннем изучении положительных сдвигов, возникающих в сердечнососудистой системе при адаптации ее к возрастающим физическим нагрузкам и заключающимся как в определенных морфологических изменениях, так и в изменениях регуляции.

Все большее место занимают исследования возможных отрицательных изменений ССС, возникающих при нерациональном использовании физических упражнений. Чрезмерная физическая нагрузка, а также физическая нагрузка на фоне очагов хронических инфекций вызывают патологические изменения и нарушения функции сердца спортсменов.

Актуальность исследования.

Результаты предлагаемого исследования не только актуальны для частной системы подготовки спортсменов — в данном случае фристайлистов — они являются элементом информации в построении единой (общей) концепции тренировочной деятельности в горнолыжном спорте в целом. Контроль над состоянием деятельности системы кровообращения является важным элементом в тренировочном цикле, так как дает исчерпывающую информацию о функциональном состоянии организма спортсмена и позволяет оперативно вносить коррективы в ходе тренировки. Поэтому любые исследования деятельности системы кровообращения на различных этапах тренировочного цикла являются актуальными во всех сферах физкультурно-спортивной деятельности.

Данное исследование необходимо проводить также еще и потому, что нужно правильно распределять нагрузки на ССС в процессе тренировочного цикла и отслеживать все показания деятельности и функции сердца.

Гипотеза. При выполнении физической нагрузки происходит напряжение ССС, что отражается на гемодинамических характеристиках.

Цель работы — исследовать показатели сердечнососудистой системы у мужчин фристайлистов высшей спортивной квалификации и реакцию ССС (артериальное давление (АД), частота сердечных сокращений (ЧСС), ударный объём крови (УОК), минутный объём крови (МОК)) на физическую нагрузку.

Задачи:

1. Провести анализ источников литературы по исследуемому вопросу.

2. Оценить показатели системы кровообращения (ЧСС, АД, УОК, МОК) при нагрузке у мужчин фристайлистов высшей спортивной квалификации.

3. Сравнить показатели до и после нагрузки.

1. Обзор литературы

Проблематика спортивного сердца

спортсмен сердечнососудистый физический работоспособность Сердечнососудистая система спортсмена уже много лет является объектом изучения как отечественных, так и зарубежных авторов. Тем не менее, еще много вопросов остаётся невыясненными, ждущими своего решения.

Термин «спортивное сердце» ввел в 1899 году немецкий ученый С. Хеншен (Henschen). Он называл «спoртивным сердцем» физиологическое увеличение сердца, развивающееся вследствие занятий спортом.

В обширной литературе, посвященной этому вопросу, можно найти различные, иногда диаметрально противоположные, оценки сердца спортсмена то как безусловно патологического, то как всегда физиологического. В частности, нет единой точки зрения на возможность возникновения патологических изменений в сердечнососудистой системе спортсмена под влиянием занятий спортом и на клиническую оценку такого рода изменений. 10]

В ряде работ как патологов, так и клиницистов, опубликованных главным образом в конце XIX и начале XX столетия, доказывалось безусловное отрицательное влияние занятий спортом на сердечно-сосудистую систему. В этих работах «спортивное сердце» расценивалось как патологическое; увеличение его размеров, выявленное у ряда спортсменов, считалось неблагоприятным признаком, и даже рост числа заболеваний сердечнососудистой системы в ряде стран объясняли увлечением занятиями спортом (J. Corvisar). С другой стороны, многие авторы настаивали на несомненном положительном влиянии занятий спортом на состояние здоровья и сердечнососудистую систему и считали, что сердце спортсмена обладает значительной возможностью приспособления к большим физическим нагрузкам. Среди этих авторов крайнюю позицию занимает ряд немецких автoров (Н. Reindell, Н. Krehl и др.), которые утверждают, что здоровое сердце может безболезненно переносить физические нагрузки любой интенсивности, а обнаруживаемые иногда патологические изменения сердца спортсмена всегда свидетельствуют о том, что оно было повреждено до занятий спортом. Эти крайние точки зрения на «спортивное сердце», как всегда патoлогическое или как всегда физиологическое, не могут быть приняты, и истина, как обычно, лежит посередине.

В основе современной спортивной кардиологии лежит четко сформулированная в 1936 г. крупнейшим советским кардиологом Г. Ф. Лангом концепция о существовании как физиологического, так и патологического спортивного сердца или, как он говорил, спортивного аппарата кровообращения.

Г. Ф. Ланг отлично понимал важность и необходимость изучения сердечнососудистой системы спортсмена для решения ряда основных вопросов общей кардиологии. Он считал, что, наряду с изучением CCC больного человека как крайней степени снижения ее функции, следует изучать сердечнососудистую систему спортсмена как крайнюю степень высокого уровня функционального состояния этой системы.

Лежащее в основе концепции Г. Ф. Ланга представление о физиологическом «спортивном сердце», или системе кровообращения, и о патологическом «спортивном сердце», т. е. о патологических изменениях, возникающих в системе кровообращения при различных неблагоприятных условиях, связанных со спортивной деятельностью, находит все большее подтверждение в накопленном в последнее время фактическом материале, и, в сущности, представляет собой содержание спортивной кардиологии.

Правильное понимание механизмов развития физиологического спортивного сердца, т. е. сердца, обладающего высокими адаптационными возможностями, позволяет спортивному врачу поставить нелегкий диагноз «здоров», объективно оценить состояние сердечнососудистой системы спортсмена и наблюдать за ее благоприятными изменениями, появляющимися при рационально проводимой тренировочной нагрузке. Правильное представление о путях и закономерностях развития патологического «спортивного сердца» обеспечивает возможность своевременной диагностики, рационального и раннего лечения и профилактики предпатoлогических состояний и патологических изменений системы кровообращения спортсменов, возникающих при различных неблагоприятных условиях, связанных со спортивной деятельностью. Сложность этих задач определяется тем, что, как указывал Г. Ф. Ланг (1957), переход от физиологического к патологическому «спортивному сердцу» и развитие его недостаточности происходят обычно незаметно для спортсмена.

Как видно, задачи и сoдержание спортивной кардиологии очень обширны и носят клинический характер.

Первой и основной задачей спортивного врача является точная диагностика состояния CCC, и прежде всего выявление каких-либо патологических изменений. Только после этого следует оценивать состояние ее функций. Иначе говоря, высокое функциональное состояние CCC спортсмена может быть оценено положительно только в том случае, если оно базируется на абсолютном здоровье.

Характерным для физиологического «спортивного сердца» является сочетание максимально экономного функционирования в покое и возможности достижения высокой, предельной функции при физической нагрузке. Таким образом, говоря о «спортивном сердце», следует помнить, что дилатацию сердца за счет расширения его полостей либо утолщения стенок желудочков и предсердий можно расценивать как адаптационную реакцию организма. Наибольшее значение имеет расширение желудочков, что обеспечивает одно из важных функциональных свойств «спортивного сердца» — высокую производительность.

У здоровых нетренированных мужчин в возрасте 20−30 лет объем сердца составляет в среднем 760 см³, а у женщин 580 см³ (о размерах спортивного сердца судят по данным телерентгенометрического исследования: проводится два рентгеновских снимка во фронтальной и сагитальной проекциях). Полученные рентгенограммы осматривает врач, который рассчитывает объем спортивного сердца Размеры сердечной мышцы в спорте в значительной мере определяются характером спортивной деятельности. Наибольшая размерность отмечается у представителей циклических видов спорта (лыжников, велосипедистов, бегунов на средние и длинные дистанции). Несколько меньшая — у спортсменов, в тренировке которых выносливости придается определенное значение, но это физическое качество не является доминирующим (горнолыжный спорт, бокс, борьба, спортивные игры и т. д.). И наконец, у спортсменов, развивающих главным образом скоростно-силовые качества, объем сердца увеличен крайне незначительно по сравнению с нетренированными людьми.

Таким образом, дилатация характерна не для сердца спортсменов вообще, а лишь для сердца тех из них, которые тренируются на выносливость. Дилатация сердца у представителей скоростно-силовых видов спорта в связи со всем указанным не является рациональной. Такие случаи подлежат углубленному врачебному контролю с целью выяснения причины увеличения сердца.

Особенности физиологического спортивного сердца

Следует остановиться на некоторых общих вопросах и современной оценке тех признаков физиологического спортивного сердца, которые считают сегодня характерными для высокого уровня функционального состояния ССС спортсмена. К ним относится триада: брадикардия, артериальная гипотензия и гипертрофия миокарда. Правильное и рациональное использование физических упражнений вызывает положительные сдвиги в отношении морфологии и функции сердечнососудистой системы. Высокое функциональное состояние физиологического спортивного сердца следует расценивать как проявление долговременной адаптационной реакции, обеспечивающей осуществление ранее недоступной по своей интенсивности физической работы. [6]

Оно обладает уникальными особенностями приспосабливаться к интенсивной мышечной деятельности. Характерными для спортивного сердца являются сочетание максимально экономного функционирования в покое и возможность достижения высокой, предельной функции при физической нагрузке. При спортивной тренировке улучшение капиллярного кровообращения в мышцах происходит не столько за счет расширения существующих капилляров, сколько вследствие открытия и развития новых. Это увеличивает поверхность, через которую происходит газообмен между кровью и тканью. Возникающее при этом расширение кровеносного русла приводит к замедлению скорости кровотока и обеспечивает лучшее использование кислорода крови. С нарастанием состояния тренированности скорость кровотока замедляется.

Огромную роль в повышении функции сердца придают улучшению капиллярного кровообращения и в сердечной мышце, происходящему за счет открытия и развития новых капилляров. Улучшение капилляризации миокарда являются основным фактором, обеспечивающим высокую работоспособность сердца спортсмена. Современные научные исследования показали, что для высокого функционального состояния физиологического спортивного сердца его кровоснабжение должно соответствовать уровню метаболизма. Тем более, что коронарный резерв сердца увеличивается больше, чем его мышечная масса. К особенностям физиологического спортивного сердца относится способность к увеличению минутного объема крови (МОК) при физической нагрузке, происходящему не столько за счёт учащения сердечных сокращений, сколько за счет увеличения ударного объема. Особое внимание уделяется повышению функциональной способности нейрогуморального, регулирующего кровоснабжение, аппарата. «Повышенная работоспособность симпатического отдела вегетативной нервной системы, — писал Г. Ф. Ланг, — имеет громадное значение для физиологической работоспособности человека и для работоспособности аппарата кровообращения.» Он высказал предположение, что «предел способности к спортивным достижениям определяется в значительной мере пределом функциональной симпатико-адреналовой системы.»

У тренированных физкультурников наблюдается значительное замедление ЧСС (частоты сердечных сокращений), кровяное давление отчетливо понижено в среднем миллиметров на 20, небольшое увеличение сердца, как результат небольшой гипертрофии и небольшой тоногенной дилатации. Хотя помимо этих признаков, характерных для физиологического спортивного сердца, есть ещё ряд особенностей основных показателей гемодинамики. Но эти три признака, наиболее легко определяемые, стали считаться главными. И если брадикардия трактовалась также, как ее оценивал Г. Ф. Ланг (1957), то его указание на снижение артериального давления на 20 мм. стало называться спортивной гипотензией, а небольшая гипертрофия и дилатация превратились просто в гипертрофию без указания на ее величину. Наличие этих трех признаков свидетельствует о высоком уровне функционального состояния сердечнососудистой системы, но сочетание их совсем не обязательно. Высокое функциональное состояние может не сопровождаться всеми этими признаками. Кроме того, каждый из этих признаков может быть и проявлением патологических изменений в организме. Наиболее постоянным или обязательным признаком высокого функционального состояния сердца спортсмена является брадикардия в покое. У спортсменов частота сердечных сокращений (ЧСС) меньше, чем у лиц, не занимающихся спортом. Резко выраженная брадикардия (ниже 40 уд/мин), которая вызывает сомнения в отношении ее физиологического происхождения, встречается чаще у мастеров спорта и спортсменов I разряда, причем среди мужчин чаще, чем среди женщин. Брадикардия встречается чаще у спортсменов, тренирующих качество выносливости.

2. Методы и организация исследования

Для определения физической работоспособности человека используются тесты на основе измерения максимального потребления кислорода (МПК), тест PWC₁₇₀ и Гарвардский степ-тест. В данной работе будет использован последний из представленных.

Определение общей физической работоспособности с помощью Гарвардского степ-теста

Индекс степ-теста нашёл широкое применение в спортивной практике. Функциональная проба рассчитана, прежде всего, на здоровых молодых людей и позволяет объективно оценивать у них общую физическую работоспособность. Интенсивность выполняемой нагрузки во время проведения исследования велика и требует от испытуемого предельного физического напряжения. Существует несколько вариантов методики проведения степ-теста. Одной из наиболее распространённых является методика степ-теста в модификации Гарвардского университета, которая позволяет охарактеризовать и выносливость испытуемого. Этот тест является информативным показателем для оценки степени тренированности обследуемых лиц и влияния на них физических упражнений. (Солодков А.С., 2006)

Оборудование: гимнастическая скамейка высотой 50 см, пульсометр в виде нагрудного пояса, японский тонометр Samsung (Корея).

Испытуемые: мужчины фристайлисты высшей спортивной квалификации (КМС, МС) возрастом от 18 до 21 года в количестве 7 человек из них 3 Мастера Спорта.

Организация и содержание занятия. Перед началом выполнения нагрузки у испытуемого регистрируются исходные величины артериального давления (АД) косвенным методом Короткова и частоты сердечных сокращений (ЧСС). Гарвардский степ-тест заключается в подъёмах на скамейку 50 см в течение 5 минут в темпе 30 подъёмов в минуту.

В течение первой минуты после завершения нагрузки регистрируется величина АД. В течение первых 30 секунд второй, третьей и четвёртой минуты восстановления измеряется ЧСС.

Исходя из продолжительности выполненной работы и частоты пульса, вычисляют индекс Гарвардского степ-теста (ИГСТ):

где J — индекс-степ теста; f₂, f₃, f₄ — ЧСС за 30 секунд второй, третьей и четвёртой минуты восстановления соответственно; t — время восхождения в секундах.

Оценка физической работоспособности осуществляется в сравнении с данными, представленными в таблице 1.

Таблица 1 Оценка физической работоспособности по величине ИГСТ

В зависимости от величины АД, полученной сразу после выполнения работы, различаются следующие типы реакций на физическую нагрузку:

· Нормотонический тип: систолическое АД достигает180−190 мм ртутного столба, диастолическое АД изменяется по сравнению с исходным значением в пределах ± 10 мм рт. ст.;

· Гипертонический тип: систолическое АД превышает 190 мм рт. ст., диастолическое АД увеличивается более чем на 10 мм рт. ст.;

· Гипотонический (астенический) тип: систолическое АД изменяется в пределах ± 20 мм рт. ст., диастолическое АД практически остаётся прежним;

· Дистонический тип: систолическое АД достигает 180−200 мм рт. ст., диастолическое АД снижается в пределах 30 мм рт. ст.

Только нормотонический тип реакции принято считать нормальной реакцией организма на физическую нагрузку. Все другие типа свидетельствуют о некотором нарушении соотношения симпатической и парасимпатической иннервации в организме. Полученные данные заносятся в протокол занятия и делаются выводы.

Расчёт ударного объёма крови. Ударный объём крови, т. е. количество крови, выбрасываемое сердцем в аорту за одно сокращение, рассчитывается по формуле Стара:

УОК = 101 + 0,5СД — 1,09ДД — 0,61 В, где УОК — ударный объём крови (мл); СД — систолическое давление; ДД — диастолическое давление; В — возраст (полных лет).

Расчёт минутного объёма крови. Минутный объём крови, т. е. количество крови, выбрасываемое сердцем в аорту за одну минуту, рассчитывается по следующей формуле:

МОК = УОК х ЧСС

3. Результаты измерения некоторых гемодинамических констант

Таблица 2 Протокол измерения ЧСС и АД

Таблица 3 Определение типа реакции на физическую нагрузку

Таблица 4 Показатели УОК до и после нагрузки

Таблица 5 Показатели МОК до и после нагрузки

В данном случае МОК более зависим от ЧСС, чем от УОК.

Таблица 6 Оценка физической работоспособности по величине ИГСТ

Из приведённых выше результатов измерения характеристик сердечнососудистой системы следует, что все тестируемые имеют высокий уровень физической работоспособности, тренированности и выносливости. Никаких явных отклонений в ССС не наблюдалось. Все испытуемые смогли поддержать заданный темп и удачно закончили тест. После наблюдалось стабильное относительно быстрое снижение ЧСС после нагрузки.

Выводы

1. Литературный обзор показал, что проблема «спортивного сердца» далеко не проста и нуждается в дальнейших обширных исследованиях.

2. Все исследуемые показатели гемодинамики у обследованных находились в пределах нормы. Отклонений не обнаружено. При нагрузке все обследованные характеризовались нормотоническим типом реакции на физическую нагрузку.

3. Увеличение МОК происходило за счёт УОК на ~30% и за счёт ЧСС на ~70%

Вследствие того, что испытуемые показали высокие результаты при тестировании, а серьёзных отклонений не наблюдалось, то им рекомендуются тренировки по плану без ограничения объёма и интенсивности физических нагрузок с сохранением регулярного врачебного осмотра над общим состоянием тела.

Литературные источники

1. Вольнов Н. И. Артериальное давление у спортсменов: Автореф. дисс. канд. мед. наук. — 1958.

2. Граевская Н. Д. Влияние занятий спортом на сердце. — БМЭ, 3 изд., Т.23. — 1984.

3. Дембо А. Г. Сердце современного человека и физические нагрузки. — Казанский медицинский журнал. -1967. — № 1

4. Кардиология, 1975, № 4.

5. Ланг Г. Ф. Учебник внутренних болезней. — М.: Медицина, 1957. — Т.1.Ч.1.

6. Меерсон Ф. З., Капелько В. И. Современные представления о механизмах сокращения и расслабления сердечной мышцы. -Успехи физиологических наук, 1978. — Т. 9. — № 2.

7. Солодков А. С. Руководство к практическим занятиям по физиологии человека. — М., 2006.

8. Бутченко Л. А., Кушаковский М. С., Журавлева Н. Б. Дистрофия миокарда у спортсменов. — М.: Медицина. — 1980.

9. Карпман В. Л., Любина Б. Г. Динамика кровообращения у спортсменов. — М.: Физкультура и спорт, 1982.

10. Карпман В. Л. Спортивная медицина: Учебник для институтов физической культуры. М. 1988

11. Аулик И. В. Определение физической работоспособности в клинике и спорте. — М.: Медицина, 1990. — 192 с.

12. Словарь физиологических терминов / Под ред. О. Г. Газенко. — М.: Наука, 1987 — 446 с.

13. Солодков А. С., Сологуб Е. Б. Физиология человека. Общая. Спортивная. Возрастная: Учебник для ИФК, изд. 2-е, испр. и доп. — М.: Олимпия пресс, 2005. — 528 с.

14. Спортивная физиология: Учебник для ИФК / Под ред. Я. М. Коца. — М.: ФиС, 1986. — 240 с.

15. Физиология адаптационных процессов: Руководство по физиологии / Под ред. Ф. З. Меерсона. — М.: Наука, 1986. — 635 с.

16. Физиология мышечной деятельности: Учебник для ИФК / Под ред. Я. М. Коца. — М.: ФиС, 1982. — 447с.

17. Физиология человека: Учебник для ИФК / Под ред. Н. В. Зимкина. М.: ФиС, 1975. — 496 с.

18. Физиология человека: Учебник / Под ред. Б. И. Ткаченко и В. Ф. Пятина. — СПб, 1996. — 424 с.

19. Физиология человека: Учебник / Под ред. В. И. Тхоревского. — М.: Физкультура, образование и наука, 2001. — 492 с.

20. Физиология человека: Учебник / Под ред. Р. Шмидта и Г. Тевса. — В 4-х т. — М.: Мир, 1985;1986.