Введение к работе
Актуальность темы. Сравнительно-физиологические исследования кардиоэлектрических потенциалов на поверхности тела, эпикарде и в интрамуральных слоях желудочков позволили выявить общие закономерности формирования электрического поля сердца (ЭПС) животных (Рощевский М.П. и др, 2001; Roshchevskaya I.M., 1989; Roshchevsky М.Р. et al., 1996). В период реполяризации желудочков было выявлено аналогичное расположение областей положительного и отрицательного кардиоэлектрического потенциала на поверхности тела животных с различными типами деполяризации желудочков сердца - вспышечным и последовательным (Roshchevsky М.Р. et al., 1995; Рощевская И.М., 2008).
Показаны изменения ЭПС на поверхности тела животных в период реполяризации желудочков при морфологических изменениях миокарда, вызванных экспериментальными гипертензиями - реноваскулярной (Бахарова Л. и др., 2000; Крандычева В.В. и др, 2005), спонтанной генетически наследуемой (Рощевский М.П. и др., 1988), стресс-индуцированной (Шорохов Ю.В., и др, 2010) и гипертрофией (Bacharova L., Kyselovic J., 2004; Kozlikova К. et al., 2009). По изменениям амплитудно-временных и пространственных характеристик ЭПС на поверхности тела можно судить о функциональном состоянии миокарда (Рощевский М.П. и др., 2004; Taccardi В. et al., 1990; TakaIaP.,2001).
Процесс восстановления возбудимости миокарда характеризуется пространственной и временной гетерогенностью (Yan G., Antzelevich С, 1998; Antzelevich С, 2005; Antzelevich С, Belardinelly L., 2006), высокой чувствительностью к действию различных факторов, в том числе к изменению преднагрузки на миокард (Eckard L. et al., 2001) и физической нагрузке (Korantzopoulos P. et al., 2010). В период реполяризации желудочков разнонаправленные изменения миокарда на ЭКГ в стандартных отведениях отражаются однотипными сдвигами (MacFarlane P., Lawrie Т., 1989) при гипертрофии миокарда (Струтынский А.В. и др., 2008), увеличении преднагрузки (Тэн Эйк Р.Е., 2003) и физической нагрузке (Аронов Д.М., Лупанов В.П., 2007). Высокая чувствительность процесса реполяризации сопровождается низкой специфичностью, что создает сложность в анализе и интерпретации ЭКГ в стандартных отведениях (Recommendations..., 2007).
Долговременное воздействие на организм спортсменов интенсивных систематических физических нагрузок приводит к структурным и функциональным перестройкам сердечной мышцы (Граевская Н.Д. и др., 1997; Гаврилова Е.А., 2007), отражающимся в существенных изменениях реполяризации желудочков на ЭКГ в стандартных отведениях (Белоцерковский З.Б. и др., 2009; Corrado D. et al., 2009), наличие которых у нетренированного человека является неблагоприятным признаком (Мурашко В.В., Струтынский А.В., 2001), тогда как у тренированного человека
не указывают на функциональные нарушения (Земцовский Э.В., 1995; Белоцерковский З.Б.и др., 2009).
Специфика и направленность тренировочного процесса во многом определяют адаптивные перестройки сердца спортсменов (Hoogsteen J. et al., 2003). У спортсменов, тренирующихся на выносливость (лыжные гонки, плавание и т.д.), происходит увеличение размеров сердца и полостей желудочков (Русанов В.Б., 2009; Pellicia A. et al., 2002), в отличие от спортсменов, тренирующих силу, у которых существенно повышается систолическое и диастолическое артериальное давление и происходит утолщение стенок сердца при небольшом увеличении полостей желудочков (Земцовский Э.В., 1995; Mihl С. et al., 2008). Отличия в морфологии сердца у спортсменов, тренирующих разные физические качества, приводят к малоспецифичным различиям в ЭКГ (Pellicia A. et al., 2000), поэтому электрокардиография с использованием общепринятых критериев оценки морфологических перестроек сердца при обследовании спортсменов оказалась недостаточно информативной (Граевская Н.Д. и др., 1997). Проблема оценки функционального состояния миокарда спортсменов по ЭКГ в стандартных отведениях, делает необходимым внедрение в физиологию спорта новых методов исследования электрической активности сердца.
Кардиоэлектротопография является более информативной для исследования функционального состояния сердца (Амиров Р.З., 1973; Рощевский М.П., Рощевская И.М., 2005) и позволяет получить больше данных об электрических процессах, происходящих в миокарде по сравнению с традиционной электрокардиографией (Mirvis D., 1988; De Ambroggi L. et al., 1989; Tysler M. et al., 2001; Рощевский М.П. и др., 2004; Roshchevsky M.P., Roshchevskaya I.M., 2004). Изучение формирования электрического поля сердца у спортсменов с использованием кардиоэлектротопографии позволит подойти к пониманию механизмов восстановления возбудимости миокарда при интенсивной работе и при морфо-функциональных изменениях, происходящих в сердце в результате длительного воздействия интенсивных физических нагрузок.
Целью работы является выявление пространственных, амплитудных и временных характеристик электрического поля сердца в период реполяризации желудочков сердца у лыжников-гонщиков при выполнении физической нагрузки разной мощности.
Задачи исследования:
-
Выявить пространственную динамику электрического поля сердца в период реполяризации желудочков на поверхности грудной клетки лыжников-гонщиков и нетренированных лиц в покое и при восстановлении после выполнения физической нагрузки разной мощности;
-
Провести сопоставление максимальных амплитуд экстремумов электрического поля сердца в период реполяризации желудочков на поверхности грудной клетки лыжников-гонщиков и
нетренированных лиц в состоянии покоя и при восстановлении после выполнения физической нагрузки разной мощности;
3. Выявить динамику времени достижения максимальных значений положительным и отрицательным экстремумами в период реполяризации желудочков на поверхности грудной клетки лыжников-гонщиков и нетренированных лиц при восстановлении после выполнения физической нагрузки разной мощности.
Положения, выносимые на защиту:
-
Время формирования электрического поля сердца, характерного для периода реполяризации желудочков, на поверхности грудной клетки лыжников-гонщиков и нетренированных лиц не различалось в покое и при восстановлении после выполнения умеренной и субмаксимальной физической нагрузки.
-
После умеренной и субмаксимальной физической нагрузки положительный и отрицательный экстремумы электрического поля сердца достигали максимального значения в период реполяризации желудочков на поверхности грудной клетки лыжников-гонщиков существенно позже, чем у нетренированных лиц.
-
Физиологическая гипертрофия миокарда у лыжников-гонщиков приводит к существенному уменьшению амплитуды положительного экстремума и значительному увеличению времени достижения положительным и отрицательным экстремумами максимальных значений в период реполяризации желудочков при восстановлении после субмаксимальной нагрузки по сравнению со спортсменами без гипертрофии миокарда.
Научная новизна исследования. Впервые показано, что степень тренированности организма и мощность выполняемой физической нагрузки не оказывает существенного влияния на время формирования на поверхности грудной клетки человека электрического поля сердца, характерного для периода реполяризации желудочков, несмотря на существенно большую длительность периода реполяризации, определенной по эквипотенциальным моментным картам, и длительности интервалов QTu, ST-Тц и J-Треакц у лыжников-гонщиков по сравнению с нетренированными лицами.
Установлены сходные значения амплитудно-временных характеристик экстремумов электрического поля сердца в период реполяризации желудочков на поверхности грудной клетки лыжников-гонщиков и нетренироваЕіньгх лиц в состоянии покоя.
Выявлено, что у лыжников-гонщиков и нетренированных лиц после физической нагрузки разной мощности положительный и отрицательный экстремумы электрического поля сердца достигают своих максимальных значений в период реполяризации желудочков существенно раньше, чем в покое; длительность периода реполяризации желудочков сердца достоверно уменьшается.
Выявлено, что физиологическая гипертрофия миокарда у лыжников-гонщиков приводит к снижению амплитуды максимума и увеличению времени достижения положительным и отрицательным экстремумами максимального значения в период реполяризации желудочков сердца после выполнения субмаксимальной физической нагрузки по сравнению с лыжниками-гонщиками без гипертрофии миокарда.
Выявлено, что длительность периода реполяризации желудочков сердца, определенная по эквипотенциальным моментным картам на поверхности тела, в покое и после выполнения нагрузки разной мощности у спортсменов с физиологической гипертрофией миокарда существенно больше, чем у нетренированных лиц и спортсменов без гипертрофии миокарда.
Научно-практическая значимость исследования. Выявленные на поверхности грудной клетки высокотренированных лыжников-гонщиков и нетренированных лиц различия амплитудно-временных показателей электрического поля сердца при выполнении физической нагрузки разной мощности внесут вклад в развитие представлений об электрической активности сердца человека, адаптированного к интенсивной физической работе.
Установленные в ходе исследования закономерности динамики амплитудно-временных характеристик электрического поля сердца на поверхности грудной клетки лыжников-гонщиков могут быть использованы для разработки критериев оценки функционального состояния миокарда тренированного человека. Результаты исследования внедрены в учебный процесс ГУ Коми государственного педагогического института по дисциплине «физиология человека», а также используются для оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы спортсменов ДЮСШ №3 г. Сыктывкара.
Апробация работы. Результаты исследования были представлены автором лично в виде устных докладов на III Съезде физиологов Урала (г. Екатеринбург, Россия, 2006), на VI научно-технической конференции Ухтинского государственного технического университета (г.Ухта, Россия, 2006), на XX Съезде Физиологического общества им. И.П. Павлова (г. Москва, Россия, 2007), на II Съезде физиологов СНГ (г. Кишинев, Молдова, 2008), на I и II Всероссийской молодежной научной конференции «Молодежь и наука на Севере» (г. Сыктывкар, Россия, 2008 и 2009 гг.), на IV Съезде физиологов Урала с международным участием (г. Екатеринбург, Россия, 2009), на VII Всероссийской конференции с международным участием «Механизмы функционирования висцеральных систем» (г. Санкт-Петербург, Россия, 2009); в виде стендовых докладов на XX Съезде Физиологического общества им. И.П. Павлова (г. Москва, Россия, 2007), на XXXV Международном конгрессе по электрокардиологии (г. Санкт-Петербург, Россия, 2008), на XXXVI Международном конгрессе по электрокардиологии (г. Вроцлав, Польша, 2009), на XIV Международном конгрессе «Олимпийский спорт и спорт для всех», (г. Киев, Украина, 2010), на XXI Съезде Физиологического общества им. И.П. Павлова (г. Калуга, Россия, 2010).
Публикации по теме диссертации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 21 публикациях, включая три статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 123 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав (обзор литературы, материал и методы исследования, результаты, обсуждение) и выводов. Работа иллюстрирована 2 таблицами и 15 рисунками. Библиография включает 96 отечественных и 106 зарубежных источников.
