Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретические предпосылки и постановка проблемы исследования 11
1.1. Медико-биологические аспекты механических вибрационных воздействий на организм человека 14
1.2. Изучение и применение дозированной вибрации в медицине 20
1.3. Изучение дозированных вибрационных воздействий, направленных вдоль мышечных волокон, и их применение в спорте 25
1.4. Заключение 33
Глава 2. Методы и организация исследований 43
2.1. Методология и методы исследований 43
2.2. Организация исследований 48
Глава 3. Исследование реакций организма спортсменов на дозированные механические вибрационные воздействия, направленные вдоль мышечных волокон 52
3.1. Морфологические исследования 53
3.2. Функциональные исследования 56
3.3. Биохимические и гематологические исследования 60
3.4. Иммунологические исследования 73
Глава 4. Обсуждение результатов исследований 79
4.1. Морфологические исследования 79
4.2. Функциональные исследования 79
4.3. Биохимические и гематологические исследования 81
4.4. Иммунологические исследования 88
Заключение 96
Выводы 96
Практические рекомендации 97
Список использованных источников
- Изучение и применение дозированной вибрации в медицине
- Изучение дозированных вибрационных воздействий, направленных вдоль мышечных волокон, и их применение в спорте
- Функциональные исследования
- Биохимические и гематологические исследования
Введение к работе
В настоящее время накопление и систематизация большого объема экспериментальных данных и результатов практической работы в различных областях знаний приводят к необходимости перехода к качественно новым уровням анализа происходящих процессов и реализации новых возможностей воздействия на их протекание. Спорт не стоит в стороне от этих тенденций. Более того, именно в спорте наиболее ярко проявляется стремление к разработке и внедрению новых эффективных технологий. Это обусловлено многими объективными причинами: существенно ужесточились требования к выполнению технических элементов в сложнокоординационных видах, резко возросла интенсивность выполнения тренировочных заданий в циклических видах спорта, изменилась тактика ведения борьбы в спортивных играх и единоборствах. Произошли изменения в квалификационных требованиях. Система спортивной подготовки должна учитывать как тенденции в мировом спорте, так и реальные возможности социально-экономического состояния отрасли, экономические и демографические факторы. Это требует качественно нового подхода к построению тренировочного процесса спортсменов.
Квалифицированные спортсмены, как правило, обладают высоким уровнем специальной физической подготовленности, повысить который можно только интенсивными и объемными тренирующими воздействиями, способными вызвать необходимые морфофункциональные перестройки [22, 23, 57, 67, 106, 107]. При этом следует подчеркнуть, что во многих видах спорта объем физических нагрузок достиг своего максимума, и улучшение спортивных результатов возможно лишь посредством оптимизации подготовки спортсменов. Поэтому управление тренировочным процессом предполагает выбор и манипулирование эффективными средствами и методами тренировки, направленными на изменение состояния спортсмена, в первую очередь физического [162, 165, 169]. Все это в целом определяет необходи-
мость уточнения традиционных представлений о принципах, задачах, средствах и методах тренировки [25]. Возникает вопрос о создании новых технологий тренировки в спорте, которые должны отличаться одновременной эффективностью, многофункциональностью и простотой. При этом главенствующая роль отводится альтернативным формам достижения позитивных изменений в проявлениях двигательной функции [189, 192], которые позволят изменить традиционный подход к решению проблем спортивной тренировки и откроют широкие возможности ее управлением [24, 25].
Результатом тренировок являются адаптационные изменения в организме, повышаются его резервные возможности. Однако, приспособившись к действию физических упражнений определенного объема и интенсивности, организм адаптируется к ним. Это приводит к уменьшению ответной реакции на нагрузку и, соответственно, замедлению и остановке в росте спортивного результата. В данном случае возникает необходимость в применении альтернативных методов повышения и раскрытия резервов организма, позволяющих избегать образования подобных адаптационных барьеров.
Анализ и обобщение литературных данных, предшествующего опыта практического применения вибрации в спорте, а также наши исследования свидетельствуют о том, что одним из наиболее распространенных в практике спорта методов вибрационной тренировки является стимуляция биологической активности организма (СБА) путем генерации дозированных по частоте, амплитуде и локализации продольных вибрационных волн в мышцах во время выполнения физических упражнений [2, 8, 9, 166, 170, 200]. Этот метод предполагает использование частот вибрации в пределах 26-28 Гц при амплитуде 4 мм [121].
От своего прототипа - метода биомеханической стимуляции, метод СБА отличается тем, что в его основу положено специфическое средство физического воспитания - физическое упражнение, выполняемое на фоне биомеханической стимуляции мышц [166, 170]. Концептуально метод СБА представляет собой психолого-педагогическое средство потенцирования организма и
охватывает совокупность средств и методических приемов, характеризующих в целом путь реализации образовательных и воспитательных задач [114-155]. При этом процессы, происходящие в организме спортсменов под действием вибрации, оцениваются по педагогическим критериям. Бесспорно, что приросты в силе, взрывной силе, гибкости и выносливости являются объективными интегративными показателями происходящих в органах и системах позитивных изменений и должны приниматься во внимание, однако медико-биологические аспекты применения метода стимуляции биологической активности требуют более детальной разработки. В дальнейшем весьма перспективными представляются исследования по развитию физических качеств посредством манипуляции физиологически обоснованными частотными, амплитудными и временными характеристиками вибрационных воздействий и с учетом особенностей сенситивных периодов развития [39, 40].
Изучение и применение дозированной вибрации в медицине
Вибрационная механотерапия относится к физическим средствам стимулирования функций организма. Эти средства получили широкое распространение в медицинской практике. К ним относятся массаж, магнитотера-пия, электростимуляция и др.
Для определения дальности распространения виброволны было установлено, что при проведении вибровоздействия на мягкие ткани конечности уже на расстоянии 0,05 см от очага вибрации колебания гасятся вдвое, а на расстоянии 0,1 м затухают на 80-90 %. Следовательно, локальная дозированная вибрация, проводимая в отдалении от зоны перелома, не оказывает отрицательного влияния на регенерацию кости. Происходит восстановление морфологической структуры мышечной ткани и интенсивное обратное развитие нарушений соединительнотканных образований, увеличивается объем саркоплазмы и количество миофибрилл с выраженной поперечной исчерченно-стью (обратное развитие нарушений). Улучшается восстановление функциональной полноценности конечности. Эффект - влияние на сосудистые реакции, биоэлектрическую активность мышечного массива и соединительнотканных образований сустава [64].
Для возбуждения и приведения в движение механического объекта с большим импедансом (механическим сопротивлением) нужна большая механическая сила, а для возбуждения объекта с малым импедансом - небольшая. Механическая система как группа объектов имеет собственные частоты свободных колебаний. Когда частота вынужденных колебаний приближается к частоте собственных колебаний объекта, ее сопротивление уменьшается до минимума. Следовательно, при максимальном совпадении частот (при резонансе) биологический эффект даст наименьшая приложенная сила. В этом суть биологического резонанса. Резонансная частота на разных точках границы клетки здорового человека находится в диапазоне 48-60 Гц [195].
Вибрация является физическим стрессором, вызывающим разнообразные нейровегетативные и соматические реакции в организме человека. Биологические эффекты вибрации могут быть обусловлены как их прямым воздействием на клетку и субклеточные структуры, так и опосредованно - через нейрогуморальные и нейрорефлекторные механизмы. Естественно, что эти воздействия не могут не отразиться на состоянии основной гомеостатическои системы - иммунной, так как между иммунной и нервной системами имеются двусторонние связи через общие рецепторы и биологически активные вещества. Литературные данные о воздействии физических факторов (в особенности вибрации) на иммунную систему, хотя сравнительно немногочисленны и в некоторых аспектах противоречивы, показывают несомненные изменения иммунной системы при воздействии вибрации, как в эксперименте, так и при профессиональной экспозиции.
Экспериментальные данные на животных, подверженных воздействию общей вибрации с частотой 50 Гц и различной продолжительности, показали иммуносупрессивный эффект вибрационного воздействия. Считается, что этот механизм связан с влиянием вибрации на процессы клеточного деления и синтез нуклеиновых кислот и белков, причем это воздействие распространяется на все делящиеся клетки. Воздействие интенсивной локальной вибрации вызывает микротравматизацию тканей, дистрофические и дегенеративные процессы и измененные структуры могут приобрести антигенные свойства. Под действием вибрации снижаются показатели естественного неспецифического иммунитета - лизоцима, комплемента, снижена фагоцитарная активность лейкоцитов, обнаружена повышенная активность гранулоцитов. Некоторые авторы находят изменения в иммуноглобулиновой фракции и повышение титра Холодовых гемагглютининов. Установлено уменьшение количества циркулирующих Т-лимфоцитов и увеличение количества В-лимфоцитов. Указанные изменения появляются после краткой экспозиции вибрации. Эти изменения нарастают в ходе развития патологического процесса и рассматриваются как ранний и объективный признак неблагоприятного воздействия вибрации. Показатели, характеризующие клеточный иммунитет, могут быть полезными критериями и для оценки степени патологического процесса [95].
Данные об изменениях клеточно-опосредованного иммунного ответа и основных лимфоцитарных субпопуляциях у людей немногочисленны. В то же время, известно, что незначительные воздействия вибрации могут вызывать благоприятный эффект [184]. Например, небольшие уровни вибрации используются в массаже (электромассажеры).
Вибрацию широко применяют в медицине при лечении заболеваний внутренних органов для улучшения трофических процессов [12, 19, 54, 112, 208, 224, 227].
Изучение дозированных вибрационных воздействий, направленных вдоль мышечных волокон, и их применение в спорте
Учеными проводились исследования по выявлению возможностей использования биомеханической стимуляции (БМС) в спорте. Однако они не были объединены какой-либо генеральной идеей и носили частный характер. Наибольшее внимание исследователей привлекало выявление закономерностей развития гибкости под воздействием механической вибростимуляции.
В.Т.Назаровым с соавторами был проведен эксперимент по выявлению сочетанного влияния БМС и упражнений, влияющих на подвижность в тазобедренных суставах у высококвалифицированных гимнастов. Также была поставлена задача: выявить влияние БМС на активную и пассивную гибкость ног в тазобедренных суставах и силовые возможности мышц ног при исполнении прыжков вверх с места. Наряду с существенным развитием пассивной и активной гибкости ног в тазобедренных суставах было отмечено увеличение скоростно-силовые показателей, чего не наблюдалось при применении традиционных методов тренировки [167].
Также В.Т.Назаровым изучалось влияние БМС на силу мышц кисти и предплечья. В ходе эксперимента представители экспериментальной группы сжимали рычаги ручного эспандера с применением вибрации, а представители контрольной группы - без вибрации. За 6 дней в экспериментальной группе произошло достоверное увеличение силы мышц кисти и предплечья, в то время как в контрольной группе изменений не было отмечено [166, 170].
В.Т.Назаровым и Л.В.Жилинским описан эксперимент по определению влияния метода БМС мышечной деятельности для увеличения подвижности в плечевых суставах у начинающих гимнастов. Результаты проведенного эксперимента подтвердили возможность применения метода БМС мышечной деятельности для развития подвижности в плечевых суставах и его высокую эффективность. Следует отметить, что эти результаты достигнуты в работе с контингентом занимающихся 18-24 лет, т.е. в возрасте, когда качество гибкости обычными методами развивается и поддерживается крайне слабо [165].
Г.А.Заровская проводила эксперимент по исследованию влияния БМС на активную подвижность в тазобедренных суставах у занимающихся художественной гимнастикой и определению периода наиболее эффективного ее использования. Анализ полученных данных показал, что у девочек 10-11 лет активная подвижность в тазобедренном суставе правой и левой ног во всех трех направлениях (вперед, назад, в сторону) увеличивается уже после первой стимуляции, однако эта разница статистически недостоверна за исключением результатов подъема ноги назад. После третьей стимуляции высота подъема резко увеличилась, особенно при подъеме ноги назад. У девочек 8-9 лет показатели свидетельствовали о неадекватном подборе тестов, а также недостаточной физической подготовленности испытуемых. В итоге был сделан вывод о том, что эффективнее всего применять БМС для развития подвижности в тазобедренном суставе у занимающихся художественной гимнастикой в возрасте 10-11 лет, имеющих определенную физическую подготов-ку [55].
Проведенные эксперименты показали высокую эффективность БМС для ускоренного развития подвижности в тазобедренных и плечевых суставах. Не менее эффективной биомеханическая стимуляция оказалась при тренировке подвижности в голеностопных суставах у пловцов и при развитии подвижности в тазобедренных суставах у представителей скоростно-силовых видов легкой атлетики - бегунов-спринтеров, прыгунов в длину, высоту, с шестом и десятиборцев [168, 169].
Применение БМС для ускоренного развития силы различных групп мышц исследовалось в меньшей степени. Так, в результате ряда экспериментов, проведенных Г.А.Спиваком, была определена возможность использования БМС для интенсификации процесса специальной силовой подготовки квалифицированных гимнастов [200]. В.Т.Назаров в своих исследованиях показал, что тренировка мышц-сгибателей пальцев с помощью специально сконструированного виброэспандера значительно интенсифицирует процесс развития силы этих мышц у мужчин [166].
Функциональные исследования
Целью следующего исследования являлось изучение влияния вибротренинга на изменение биохимических и гематологических показателей. Курс составлял 10 стимуляционных занятий с постепенно возрастающей нагрузкой. Как и при определении общей физической работоспособности, использовался велоэргометрический тест, контингент обследуемых - тот же (10 пловцов 13-15 лет, имеющих квалификацию от II разряда до КМС).
В крови спортсменов до и после выполнения эргометрического теста перед и по окончании процедуры СБА определялись концентрация мочевины, глюкозы, триглицеридов, креатинина, активность креатинфосфокиназы, аспартатаминотрансферазы, гемоглобин (HGB), гематокрит (НСТ), количество лейкоцитов (WBC), эритроцитов (RBC), содержание лимфоцитов (LYM), нейтрофилов (NEUT), эозинофилов, базофилов, моноцитов (MXD), средний объем эритроцитов (MCV), среднее содержание гемоглобина в эритроците (МСН). Таблица 8 Динамика гематологических показателей у пловцов до и после выполнения велоэргометрического теста перед началом и после окончания курса стимуляции биологической активности
Для определения минимальной достаточной дозы тренировочного вибровоздействия были проведены исследования, в которых приняли участие 10 пловцов 13-15 лет. В течение двух недель спортсмены выполняли серии упражнений на вибрационной платформе с частотой 28 Гц, амплитудой 3,5-4 мм. Ими были выполнены 8 стимуляционных занятий с постепенно возрастающей нагрузкой (на первом занятии выполнялся один подход, на втором - два с отдыхом 3-5 минут и т.д.), т.е. в тренировочной серии объем каждого последующего занятия увеличивался за счет прибавления одного подхода к предыдущей серии. Каждый подход состоял из двух упражнений: сгибание и разгибание рук из исходного положения упор сидя сзади при опоре руками о вибрирующую платформу тренажера с установкой «до отказа», приседания на вибрирующей платформе с установкой «до отказа». Фиксиро вались время работы, частота сердечных сокращений. Для исследования использовалась капиллярная кровь. Забор крови осуществлялся до и после проведения каждой серии СБА.
В исследованиях приняли участие 10 пловцов в возрасте 13-15 лет, имеющих квалификацию II разряд - КМС. В течение двух недель спортсмены выполняли серии упражнений на вибрационной платформе с частотой 28 Гц, амплитудой 3,5-4 мм. Ими были выполнены 10 стимуляционных занятий с постепенно возрастающей нагрузкой (на первом занятии выполнялся один подход, на втором - два с отдыхом 3-5 минут и т.д.), т.е. в тренировочной серии объем каждого последующего занятия увеличивался за счет прибавления одного подхода к предыдущей серии. Каждый подход состоял из двух упражнений: сгибание и разгибание рук из исходного положения упор сидя сзади при опоре руками о вибрирующую платформу тренажера с установкой «до отказа», приседания на вибрирующей платформе с установкой «до отказа». Также исследовался отставленный эффект вибровоздействий, который определялся через 1 месяц после окончания 10 серий вибростиму-ляционных занятий. Для исключения непосредственного воздействия физических нагрузок обследование проводили не ранее чем через 12 часов после окончания тренировки. Взятие биоматериала (периферическая кровь) проводилось у всех спортсменов трижды в динамике (до начала, по окончании и через 1 месяц после исследований) в стандартных условиях: в утренние часы (9-Ю часов) натощак. Проводилось долабораторное обследование согласно модифицированной нами карте-анкете для диагностики иммунологической недостаточности и лабораторное иммунологическое обследование по единой программе [175]. При анализе карты-анкеты для диагностики иммунологической недостаточности у пловцов было установлено, что на момент обследования они не предъявляли жалоб и не болели вирусными заболеваниями, не имели явных хронических очагов инфекции, признаков аллергии.
Результаты анализа популяционного и субпопуляционного состава лимфоцитов периферической крови пловцов в ходе проведенных исследований поэтапно приведены в таблице 12 и на рисунках 23-28.
Биохимические и гематологические исследования
В результате анализа данных, полученных при проведении исследований влияния 10-дневного курса вибротренинга на организм пловцов, выявлено, что у всех обследуемых спортсменов до применения СБА показатели белкового, углеводного и жирового обмена в покое находились в пределах средних значений границ физиологической нормы, активность КФК ниже, а содержание креатинина - выше средних границ клинической нормы (табл. 7). После выполнения теста со ступенчато возрастающей нагрузкой наблюдалась высокая мобилизация углеводных и жировых энергоисточников и низкая - фосфогенного звена энергопродукции (активность КФК после выполнения работы практически была равна исходному уровню). Уровень лактата у пловцов в среднем по группе достигал 9,0±1,8 ммоль/л. Полученные данные свидетельствуют о том, что до проведения курса СБА наблюдался повышенный энергозапрос организма спортсменов при низкой эффективности использования мобилизованных углеводных и жировых энергоресурсов (отмечается повышение уровня глюкозы с 5,00±0,55 до 8,22±1,53 ммоль/л и триглицеридов с 0,88±0,63 до 1,54±0,30 ммоль/л при выполнении нагрузки невысокой мощности). При этом отмечалась достаточно высокая активация гликолиза, т.к. уровень лактата имел значительный прирост в ответ на низкую величину выполненной нагрузки.
После курса СБА биохимические показатели, измеряемые до нагрузки, имели меньшие исходные значения (мочевина, глюкоза, триглицериды, креа-тинин), что свидетельствовало о преобладании процессов анаболической направленности. На этом фоне отмечался рост активности ферментов, характеризующих состояние мышечной системы (КФК, ACT). После выполнения велоэргометрического теста у спортсменов отмечался незначительный прирост углеводного (с 4,52±1,1б до 5,46±0,74 ммоль/л) и белкового обмена (с 3,68±0,68 до 3,86±0,75 ммоль/л) и снижение показателей жирового (с 0,74±0,38 до 0,52±0,27 ммоль/л), что указывает на повышение устойчивости организма спортсменов к выполненной нагрузке.
До проведения курса вибровоздействий перед выполнением велоэргометрического теста гематологические показатели у спортсменов находились в пределах нормы (табл. 8).
После 10 серий вибротренинга до проведения велоэргометрического теста у пловцов произошло небольшое снижение количества лейкоцитов с 5,18±1,38 до 4,43±0,92 тыс/мкл по сравнению с показателями в покое до стимуляции. После курса вибротренинга снизилась вязкость и улучшилась реология крови - уменьшились среднегрупповые показатели гематокрита с 44,72±2,88 до 41,40±2,1б %. Отмечено также некоторое снижение числа эритроцитов (с 5,23±0,31 до 4,85±0,21 млн/мкл) и уровня гемоглобина (с 15,04±1,53 до 13,92±0,83 г/дл). При уменьшении числа эритроцитов понижается вязкость крови и улучшается ее циркуляция по сосудам, повышается сердечный выброс крови. Благодаря таким изменениям физиологических свойств крови доставка кислорода к работающим мышцам, несмотря на уменьшение числа эритроцитов, не ухудшается, т.к. в этих условиях дефицит кислорода компенсируется усиленной работой сердечно-сосудистой системы. Следовательно, уменьшение количества эритроцитов в крови при выполнении высокоинтенсивных нагрузок расценивается как благоприятный фактор, способствующий лучшему проявлению физической работоспособности спортсменов в экстремальных условиях мышечной деятельности.
При анализе результатов следующего исследования, проводимого с целью определения минимальной достаточной дозы тренировочного вибровоздействия при выполнении 8 серий стимуляционных занятий, были получены данные, свидетельствующие о том, что общее время работы от первой к седьмой серии возрастало (с 2.44±0.36 до 14.27±3.58 мин) и практически стабилизировалось в восьмой (13.48±4.14 мин), а среднее время выполнения одной серии имело тенденцию к постоянному уменьшению (с 2.44±0.36 до 1.44±0.32 мин) (табл. 9, рис. 4, 5).
Частота сердечных сокращений при этом изменялась следующим образом: во время выполнения первой и второй серии практически не изменялась (176,67±19,94 и 177,00±23,97 уд/мин соответственно), снижалась к третьей до 171,22±27,15 уд/мин, далее повышалась, достигая максимума в четвертой и пятой сериях. К седьмой серии произошло снижение ЧСС ниже исходного уровня, а при выполнении восьмой серии частота сердечных сокращений снова увеличилась (180,00±25,07 уд/мин) (табл. 9, рис. 6).
Динамика показателей концентрации лактата имела практически такую же тенденцию, как и динамика ЧСС (табл. 9, рис. 7). От первой серии ко второй лактат повышался с 7,96±2,10 до 10,18±1,83 ммоль/л, от второй к третьей снижался до 7,03±1,42 ммоль/л, от третьей к четвертой отмечено повышение до 10,33±3,18 ммоль/л, к седьмой серии происходило снижение до 3,49±0,99 ммоль/л, а в восьмой концентрация лактата снова возрастала до 5,69±2,91 ммоль/л.
Такая динамика указывала на высокое проявление мощности анаэробного гликолиза при выполнении первых, непродолжительных по времени серий задания, снижении напряжения энергетических функций организма при увеличении общего времени работы спортсменов к третьей серии и значительном увеличении аэробных возможностей организма при выполнении нагрузок высокой мощности к седьмой серии задания.
Анализ показателей частоты сердечных сокращений и концентрации лактата свидетельствует о том, что выполнение тренировочных нагрузок на фоне применения биомеханической стимуляции способствовало повышению тренировочного эффекта уже после выполнения третьей серий задания, а максимальная адаптация к работе скоростно-силового характера достигалась после выполнения семи серий.
![Влияние учумской грязи на структурно-функциональное состояние мембран эритроцитов в динамике лечения у больных остеохондрозом позвоночника [Электронный ресурс]](/i/i/4340/195379.png "Влияние учумской грязи на структурно-функциональное состояние мембран эритроцитов в динамике лечения у больных остеохондрозом позвоночника [Электронный ресурс] Евдокимова Елена Викторовна")