Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 10
1.1. Индивидуально-типологические особенности сердечно-сосудистой системы 10
1.1.1. Характеристика типов кровообращения 11
1.1.2. Типологические особенности реакций сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку 15
1.2. Кардиореспираторная система в кислородном обеспечении организма спортсменов при физической нагрузке 17
1.2.1. Роль кровообращения в кислородном обеспечении организма спортсменов 18
1.2.2. Внешнее дыхание как один из факторов в обеспечении организма спор гсменов кислородом при физической нагрузке 22
1.2.3. Сердечно-дыхательное взаимодействие и факторы влияющие на него 26
Глава 2. Организация и методы исследования 34
2.1. Организация исследования и контингент испытуемых 34
2.2. Методы исследования 39
2.2.1. Методы исследования показателей насосной функции сердца 40
2.2.2. Методы исследования показателей внешнего дыхания 43
2.2.3. Методика проведения физической нагрузки повышающейся мощности 44
2.2.4. Методы статистической обработки
Глава 3. Результаты собственных исследований и их обсуждение 45
3.1. Выявление типологических особенностей кровообращения у спортсменов 45
3.2. Влияние нагрузки повышающейся мощности на показатели насосной функции сердца спортсменов с различными типологическими особенностями кровообращения 51
3.3. Влияние нагрузки повышающейся мощности на показатели внешнего дыхания спортсменов с различными трптологическими особенностями кровообращения 56
3.4. Выявление типов адаптации кардиореспираторной системы у спортсменов с различнбіми типологическими особенностями кровообращения при нагрузке повышающейся мощности 72
3.5. Влияние типологических особенностей кровообращения на типы адаптации кардиореспираторной системы спортсменов при нагрузке повышающейся мощности 75
4. Заключение 94
5. Выводы 97
6. Практические рекомендации 99
7. Список литературы
- Типологические особенности реакций сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку
- Внешнее дыхание как один из факторов в обеспечении организма спор гсменов кислородом при физической нагрузке
- Методы исследования показателей насосной функции сердца
- Влияние нагрузки повышающейся мощности на показатели внешнего дыхания спортсменов с различными трптологическими особенностями кровообращения
Типологические особенности реакций сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку
Внешнее дыхание как один из факторов в обеспечении организма спортсменов кислородом при физической нагрузке В обеспечении организма кислородом в экстремальных условиях принимают участие практически все важнейшие структуры, мобилизация которых способствует не только достаточному поступлению кислорода к жизненно важным органам и тканям, но и лучшей его утилизации из крови, а также вымыванию из организма избытка углекислого газа. Эти процессы осуществляет функциональная система, которая слагается из следующих звеньев: внешнего, или легочного дыхания, осуществляющего газообмен между наружной и внутренней средой организма; кровообращения -транспорта газов к тканям и от них; крови как газотранспортной среды; внутреннего или тканевого дыхания и центрального аппарата регуляции всех звеньев. Звенья единой системы дыхания, объединенные ведущей функцией в систему обеспечения кислородного режима организма, можно рассматривать как целостные подсистемы (Габдрахманов Р.Ш. с соавт., 1990), которые в реальных условиях жизнедеятельности динамически взаимодейс і вуют.
Внешнее дыхание является незаменимым фактором в удовлетворении кислородной потребности и обеспечивает газообмен между наружной и внутренней средой организма. В результате этой деятельности происходит поддержание нормального газового состава артериальной крови путем обогащения ее кислородом и освобождения от углекислого газа и в связи с этим поддержание кислотно-щелочного баланса во внутренней среде. Механизмы регуляции дыхания устанавливают соответствие дыхательной функции метаболическим потребностям организма (Шик Л.Л., 1973; 1985; WeinerD., 1983; WassermanK. etal., 1986).
Ряд исследователей (Борилкевич В.Е., 1982; Михайлов В.В., 1983) внешнее дыхание причисляют к факторам, лимитирующим физическую работоспособность. Так, например, было показано (Кучкин С.Н., 1986), что на начальном этапе адаптации к физической нагрузке рост аэробной производительности организма в значительной мере определяется увеличением объема легких и возрастающими вентиляционными возможностями аппарата внешнего дыхания, что выступает адаптационно-лимитирующим фактором физической активности кардиореспираторной системы.
В зависимости о і условий выполнения спортивных упражнений отмечается значительное многообразие различных форм дыхательных движений, происходящих в основном за счет оптимизации акта дыхания, при изменениях соотношений частоты и глубины дыхания (Сергиевский М.В. с соавт., 1975; Гандельсман А.Б., 1979; Борилкевич В.Е., 1982; Као F.F. et al., 1979; Kumazawa Т. et al., 1980). Широкий диапазон этого сочетания при мышечной деятельности Михайлов В.В. с соавт. (1978) охарактеризовали как высокую сіепень эффективности внешнего дыхания. Поэтому большое значение приобретает выбор оптимальных режимов дыхания, т.е. таких сочетаний ДО и ЧД, последовательности сокращения и расслабления разных дыхательных мышц и других факторов, при которых «работа дыхания для данных условий является минимальной» (Шик Л.Л., 1973).
При максимальной мышечной работе МОД у здорового взрослого человека может возрасти до 120 л/мин за счет 3-кратного повышения ЧД и 4-кратного повышения ДО (Weiner D., 1983), а у тренированных спортсменов вентиляция легких при предельных нагрузках достигает 150 и более л/мин. Это свидетельствует о больших резервных возможностях дьгхаїельной системы. Однако поддержание такого объемного легочного потока требует значительных энергетических затрат на выполнение дыхательного акта. В этом случае потребление кислорода дыхательными мышцами может достичь более 2 л/мин и стать фактором, лимитирующим физическую работоспособность (Shephard RJ., 1967; Bye Р.Т. et al., 1983).
Каждый отдельный вдох должен быть достаточно сильным и длительным для поступления необходимого объема воздуха в легкие, а выдох достаточным для их опорожнения. При этом общая длительность дыхательного цикла так соотносится с глубиной дыхания, что вентиляция альвеолярных пространств в единицу времени соответствует интенсивности потребления кислорода и продукции углекислого газа в тканях, в результате чего поддерживаются константы артериальной крови и определенныйхостав альвеолярного газа. Вместе с тем, затраты энергии на обеспечение адекватного уровня вентиляции должны быть минимальными. Минимум энергетических затрат осуществляется путем оптимальной комбинации глубины и частоты дыхания, а также посредством изменения соотношения
Внешнее дыхание как один из факторов в обеспечении организма спор гсменов кислородом при физической нагрузке
Одной из важных проблем, стоящей перед современной физиологией, являє і ся изучение адаптации и выявление резервных возможностей главных систем жизнеобеспечения: сердечно-сосудистой и дыхательной. Адаптация к нагрузкам представляет собой реакцию целого организма. Поэтому необходимо исследовать не один какой-то аппарат, а всю функциональную систему, обеспечивающую адаптацию организма к нагрузкам. Адекватным подходом к решению данной проблемы следует считать комплексное исследование сердца и дыхания во время выполнения различных функциональных нагрузок, вызывающих повышенную афферентацию с различных рефлексогенных зон и усиливающих деятельность кардиореспираторной системы.
Из всей функциональной системы, обеспечивающей адаптацию организма к нагрузкам, мы проводили анализ работы ее эффекторного звена - кардиореспираторной с помощью комплекса неинвазивных методов исследования. Эга методика, пожалуй, больше других соответствует требованиям, которые предъявлял И.П.Павлов к методам исследования.
Для решения поставленных задач были использованы следующие методы: ісграполярной грудной реографии, пневмотахографии и физические нагрузки. Известно, что ни одна отдельно взятая физиологическая система и функция не является определяющей (Иорданская Ф.А., 1988; Радченко А.С., Борилкевич В.Е., 1997). Поэтому для сбора необходимой информации в исследованиях использовался комплексный подход, получивший в настоящее время широкое распространение и состоящий в регистрации возможно большого количества синхронно фиксируемых и сопоставимых показателей, принимающих активное участие в обеспечении адаптивной деятельности человека. В связи с этим, регистрировалась дифференциальная реограмма и фиксировались показатели внешнего дыхания. 2.2.1. Метод исследования показателей насосной функции сердца.
Отсутствие адекватных неинвазивных методов оценки насосной функции сердца привело к тому, что большинство исследований по изучению производительности сердца выполнено методами, основанными на принципах Фика, Стюарта-Гамильтона, Франка. Все они трудоемки, требуют сложного оборудования и не всегда применимы. Существенным недостатком их является и то, что они не позволяют определять показатели насосной функции сердца за небольшие промежутки времени, т.к. с их помощью практически невозможно измерить систолический выброс за отдельно взятый сердечный цикл. В настоящее время таким методом является реография — бескровный метод исследования кровообращения, основанный на регистрации изменения электрического сопротивления живых тканей во время прохождения через них электрического тока высокой частоты, но малой силы. Этот метод был предложен Kubicek W. et al. (1966) в современной и перспективной ее модификации — теграполярной грудной реографии и усовершенствован Пушкарь Ю.Т. с соавт. (1977). Выбор нами данного метода базировался на многолетнем опыте клинической и спортивной медицины, предпосылкой для широкого внедрения которого в практику научных исследований явились работы Кедрова А.А. (1948) и Nyboer J. (1950). Они предложили математические формулы зависимости электрического сопротивления живых тканей от изменения объема участка тела, меняющиеся во время сердечного цикла при колебаниях кровенаполнения в момент пропускания через них переменного тока высокой частоты. Особенно эффективным метод реографии делают его сравнительная простота, надежность, безболезненность и безвредность, хорошая воспроизводимость и возможность проводить исследования в динамике.
Нами использовался отечественный реоплетизмограф, созданный во Всесоюзном НИИ медицинской техники. Некоторые ученые, работающие с указанным прибором, используют электроды собственной конструкции (Ванюшин Ю.С., Ситдиков Ф.Г., 1997; Исхакова А.Т., 1997). Выпускаемые промышленностью стандартные электроды слишком широки, твердость их травмирует кожу испытуемого, они не дают возможности выполнения реографических исследований при движениях, т.к! легко смещаются и создают значительные помехи из-за трения грудных электродов при дыхательных движениях грудной клетки. Плотное прилегание к поверхности тела обеспечивают датчики, состоящие из отдельных сегментов закрепленных на эластичной резиновой ленте (Гении A.M. с соавт., 1984), а также применение дисковых электродов (Болыпов В.М. с соавт., 1987). При записи сигнала первой производной реограммы (дифференциальной реограммы) мы использовали дисковые электроды, которые были закреплены на эластичную резиновую ленту. Они накладывались на нижнюю часть шеи и в области мечевидного отростка грудины. Применяемые электроды не стесняли движений и не смещались на теле испытуемого при -выполнении функциональных проб
Методы исследования показателей насосной функции сердца
Таким образом, с повышением мощности выполняемой работы на велоэргометре различия в показателях ЧСС между группами спортсменов с различными типологическими особенностями кровообращения нивелируются. Однако іакие различия в значениях ЧСС остаются между группами спортсменов, представляющими различные типы адаптации кардиореспираторной системы. Следовательно, тип адаптации оказывает влияние на показатели ЧСС независимо от мощности выполняемой нагрузки. По-видимому, это можно объяснить тем, что типологические особенности кровообращения определяются в условиях покоя, а типы адаптации кардиореспираторной системы определяются при физической нагрузке. Поэтому и происходят такие изменения в показателях ЧСС во время выполнения нагрузки повышающейся мощности на велоэргометре.
В исходном состоянии (перед нагрузкой) наименьшие значения УОК отмечаются в группе спортсменов с ГТК. При инотропном и хронотропном типах адаптации кардиореспираторной системы они носят достоверный характер, а при инотропно-респираторном и хронотропно-респираторпом типах наблюдается лишь тенденция к уменьшению УОК в группе спортсменов с ГТК по сравнению с группой спортсменов ГрТК и ЭТК.
Анализируя показатели УОК в группе спортсменов с гипокинетическими особенностями кровообращения, необходимо отметить наибольшие значения УОК при инотропно-респираторном типе адаптации кардиореспираторной системы, который на достоверную величину больше аналогичных показателей при всех других типах адаптации кардиореспираторной системы, (табл. 3.5.12) Рассматривая показатели УОК в группе спортсменов с эукинетическими особенностями кровообращения, необходимо отметить достоверные различия между показателями УОК спортсменов с инотропным и хронотропным типами адаптации. В остальных случаях между различными типами адаптации по показателю УОК достоверных различий не наблюдалось.
По-видимому, в исходном состоянии, которое можно охарактеризовать как условие относительного покоя, наиболее экономично работает сердце у спортсменов с гипокинетическими особенностями кровообращения при инотрошюм и хронотропном типах адаптации кардиореспираторной системы.
При нагрузке мощностью 50 Вт достоверные различия в показателях УОК при инотропном типе адаптации отмечаются между группами спортсменов с гиперкинетическими, эукинетическим и гипокинетическими особенностями кровообращения. В остальных случаях между группами спортсменов различных типологических особенностей кровообращения достоверных различий не наблюдалось независимо от типов адаптации кардиореспираторной системы.
Необходимо отметить, что наибольшие значения УОК отмечались в группах спортсменов с гипер- и эукинетическими особенностями кровообращения при инотропном типе адаптации кардиореспираторной системы. В остальных случаях при различных типах адаптации кардиореспираторной системы достоверных различий в показателях УОК не наблюдалось.
При нагрузке мощностью 100 Вт достоверные различия в показателях УОК при инотропном типе адаптации отмечаются между группами спортсменов с гипер-, эу- и гипокинетическими особенностями кровообращения. В остальных случаях между группами спортсменов различных типологических особенностей кровообращения достоверных различий не наблюдалось независимо от типов адаптации кардиореспираторной системы.
При инотропном типе адаптации- отмечались самые высокие показатели УОК по сравнению с другими типами адаптации кардиореспираторной системы.
При нагрузке мощностью 150 Вт достоверных различий в показателях УОК между группами спортсменов различных типологических особенностей кровообрапдения не наблюдалось независимо от типов адаптации кардиореспираторной системы.
При нагрузке мощностью 200 Вт достоверные различия в показателях УОК при инотропном типе адаптации отмечались между группами спортсменов с гипер-, эу- и гипокинетическими особенностями кровообращения. В остальных случаях между группами спортсменов различных типологических особенностей кровообращения достоверных различий не наблюдалось независимо от типов адаптации кардиореспираторной системы. Однако при этом самые высокие показатели УОК отмечались при инотропном типе адаптации кардиореспираторной системы по сравнению с другими типами адаптации независимо от типологических особенностей кровообращения.
Таким образом, достоверные различия в показателях УОК между группами спортсменов с гипер-, эу- и гипокинетическими особенностями кровообращения проявились при инотропном типе адаптации и при нагрузках мощностью 50, 100 и 200 Вт. Самые высокие показатели УОК отмечались при инотропном типе адаптации кардиореспираторной системы по сравнению с другими типами адаптации. Исключение составила группа спортсменов с инотропно-респираторном типом адаптации, когда при наїрузках мощностью 100, 150 и 200 Вт отмечались относительно высокие показатели УОК. Это еще раз подтверждает о целесообразности деления спортсменов по типам адаптации кардиореспираторной системы.
Влияние нагрузки повышающейся мощности на показатели внешнего дыхания спортсменов с различными трптологическими особенностями кровообращения
Изучение типологических особенноегей кровообращения в здоровой популяции подвели ученых к новому взгляду па исследование сердечнососудистой системы (Шхвацабая И.К. с соавг., 1981; Исмагилова II.В., 1997; Tsybenko V.O. ct.al., 1995). Было установлено, что тины кровообращения, выделенные в условиях относительного покоя, способны оказывать влияние па реакцию организма при физической нагрузке (Хаматова P.M., 2000; І Іетрова В.К. с соавт., 2004). Тем не менее, исследователи высказываю 1 противоречивые мнения о зависимости резервных возможностях, толерантности и экономичности деятельности сердечно-сосудистой системы ОІ -типа кровообращения. По результатам проведенных работ II.II. Савицкий (1976) выделил іри типа кровообращения ГТК, ЭТК, ГрТК. В основу іакого деления был положен расчет СИ. Этот индекс расценивается как основной в характеристике кровообращения. ГТК характеризуется низким СИ. При ГрТК определяются самые высокие значения СИ. При средних значениях СИ тип кровообращения был назван эукинетическим.
В группах спортсменов памп выявлено три типа кровообращения ГТК, ЭТК, ГрТК. Наибольшее количество спортсменов относился к ГГК, а к ГрТК о тпосится только 18 спортсменов.
По мнению большинства авторов, изучающих типы кровообращения при ГрТК сердце работает в наименее экономном режиме и диапазон компенсаторных возможностей этого типа ограничен. ГТК являє і ся наиболее жономичным, и сердечно-сосудистая система при эюм типе кровообращения обладает большим динамическим диапазоном. 1 Іолучеипьіс данные насосной функции сердца свидетельствуют о различном вкладе в величину сердечного выброса показателей УОК и ЧСС у спортсменов с различными типологическими особенностями кровообращения при нагрузке повышающейся мощности. При этом инотропная функция сердца была выше в ірушіс спортсменов с ГТК. Это можно рассматривать как наиболее эффективный механизм проявления срочной адаптации МОК к нагрузке. У представителей с ГрТК и ЭТК увеличение МОК происходит за счет часто гы сердцебиений. Хронотропный механизм повышения сердечного выброса в группе спортсменов с ГрТК начинал проявляться с нагрузки мощностью в 50 Вт, а в группе спортсменов с ЭТК - со 100 Вт. При ГрТК адаптация к физической нагрузке происходит за счет инотропной и хронотропной функции миокарда без подключения механизма Франка - Старлинга. Что же касается ГТК, то при физической нагрузке подключается механизм Франка — Старлинга, чю, несомненно свидетельствует о более экономичном характере адаптации. Ф.Г. Углов с соавт. (1982) назвали порогом адекватной гемодинамической реакции явление, при котором прекращается рост УОК. У нас этого порога при нагрузках мощностью в 150 Вт достигли спортсмены с ГТК, спортсмены с ЭТК при нагрузках мощностью в 100 Вт, а спортсмены с ГрТК при нагрузках мощностью в 50 Вт. Вероятно, это обусловлено типологическими особенностями кровообращения у спортсменов.
Показатели МОД в группах спортсменов с гиперкинетическими, эукинетическими и гипокинетическими особенностями кровообращения при нагрузке повышающейся мощности были на всех ступенях работы на велоэргометре одинаковые независимо о г типа кровообращения. Однако значения МОД в различных группах испытуемых достигалось разным сочетанием показателей ЧД и ДО. В группах спортсменов с эукинетическими и гипокинетическими особенностями кровообращения наблюдалось редкое дыхание, которое компенсировалось высокими показателями ДО, что указывает на экономную деятельность аппарата внешнего дыхания. В группах спортсменов с гиперкинетическими особенностями кровообращения на всех ступенях нагрузки отмечалось более частое дыхание с низкими показателями ДО.
Все типы адаптации кардиореспираторной системы представлены в группе спортсменов с гипокинетической особенностью кровообращения, в группе спортсменов с эукинетической особенностью кровообращения отсутствует респираторный тип адаптации кардиореспираторнои системы, а в группе спортсменов с гиперкинетической особенностью кровообращения нет респираторного и инотропно-респираторного типов адаптации кардиореспираторнои системы.
С повышением мощности выполняемой работы на велоэргометре различия в показателях ЧСС между группами спортсменов с различными типологическими особенностями кровообращения нивелируются. Однако такие различия в значениях ЧСС остаются между группами спортсменов, представляющими различные типы адаптации кардиореспираторнои сисіемьі. Следовательно, тип адаптации оказывает влияние на показатели ЧСС независимо от мощности выполняемой нагрузки. По-видимому, это можно объяснить тем, что типологические особенности кровообращения определяются в условиях покоя, а типы адаптации кардиореспираторнои системы определяются при физической нагрузке. Поэтому и происходят такие изменения в показателях ЧСС во время выполнения нагрузки повышающейся мощности на велоэргометре.
Достоверные различия в показателях УОК между группами спортсменов с гииер-, эу- и гипокинетическими особенностями кровообращения проявились при инотропном типе адаптации и при нагрузках мощностью 50, 100 и 200 Вт. Самые высокие показатели УОК отмечались при инотропном типе адаптации кардиореспираторнои системы по сравнению с другими і ипами адаптации. Исключение составила группа спортсменов с инотропно-респираторном типом адаптации, когда при нагрузках мощностью 100, 150 и 200 Вт отмечались относительно высокие показатели УОК. Это еще раз подтверждает о целесообразности деления спортсменов по типам адаптации кардиореспираторнои системы. При нагрузке повышающейся мощное і и на показатели деятельности сердца (ЧСС, УОК, МОК) оказывают влияние типологические особенности кровообращения и типы адаптации кардиореспираторнои системы.
