анализ показателей гемодинамики у студентов с

Известия Челябинского научного центра, вып. 2 (28), 2005
МЕДИКО–БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ
УДК 616.072.1–612.11/12
АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ГЕМОДИНАМИКИ У СТУДЕНТОВ
С РАЗЛИЧНЫМ УРОВНЕМ ДВИГАТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ
ПО ДАННЫМ ИМПЕДАНСКОЙ РЕОГРАФИИ
Г.В. Усков
е–mail: [email protected]
Областной врачебно–физкультурный диспансер, г. Челябинск, Россия
Статья поступила 1 июня 2005 г.
Введение
Современный спорт предполагает систематическое воздействие на человека значительных
физических и эмоциональных нагрузок. Вследствие этого, помимо общеукрепляющих эффектов
спортивной деятельности, могут иметь место и разнообразные побочные явления, связанные с
невозможностью (в данный момент) или принципиальной неспособностью организма выполнить
физическую нагрузку соответствующих вида и интенсивности.
Нарастание уровня заболеваемости среди учащейся молодежи, детей и подростков, суммация негативных эффектов образа жизни у лиц старшего возраста снижают их функциональные возможности, увеличивая вероятность перенапряжений и развития различных патологических состояний. Побочные эффекты от занятий спортом можно снизить до минимума за счет
совершенствования первичного отбора, систематического контроля, долгосрочного прогноза
состояния здоровья спортсменов и принятия, при необходимости, соответствующих мер медицинского и организационного характера. Интенсивные физические нагрузки, применяемые в последние годы при занятиях спортом, предъявляют высокие требования к различным функциональным системам организма человека. Высокая частота выявления различных нарушений
сердечной деятельности у лиц при занятиях спортом свидетельствует о медико–социальном
значении этой проблемы и необходимости дальнейшего совершенствования системы врачебного контроля для правильного формирования нагрузочного режима и управления тренировочным процессом.
К одному из наиболее информативных, объединяющих в себе многие достоинства прямых
и косвенных методов оценки кардиогемодинамики, относится метод импедансной реографии,
позволяющий оценивать различные звенья регуляции и функции сердечно–сосудистой системы
[1, 2, 4].
Оптимизация функционирования аппарата кровообращения является необходимым условием достижения высоких спортивных результатов. Одним из методов для выявления серьезных изменений со стороны сердечно–сосудистой системы, в частности, со стороны механизмов
регуляции, является ортостатическое тестирование.
Переход из положения «лежа» в положение «стоя» сам по себе не представляет заметной
нагрузки для практически здорового человека, а стояние в течение 10—15 минут (при отсутствии заболевания) также не причиняет существенных неудобств. Однако если регуляторные механизмы не обладают необходимым функциональным резервом или имеется скрытая недостаточность системы кровообращения, то ортостаз оказывается для организма стрессовым
воздействием.
Анализ показателей гемодинамики у студентов с различным уровнем двигательной активности
111
Цель настоящей работы — исследовать состояние кардиореспираторной системы и механизмов ее регуляции у студентов с различным уровнем двигательной активности методом импедансной реографии.
1. Методика исследования
Для изучения механизмов регуляции системы кровообращения, в зависимости от уровня
двигательной активности, нами был проведен сравнительный спектральный анализ показателей гемодинамики [3—5, 7]. Было обследовано 2 группы студентов. Первая группа (контрольная) включала 40 студентов 4—5 курсов мужского пола в возрасте 22—24 лет, не имевших систематических физических нагрузок в течение последних трех лет (по окончании 2 курса). Во
вторую (основная медицинская группа) вошло 35 студентов 4—5 курсов мужского пола в возрасте 22—24 лет, систематически занимавшихся физическими упражнениями в спортивных
секциях. Изучены показатели в исходном положении (лежа) и в вертикальном (ортопроба), что
позволяет более глубоко оценить функциональное состояние сердечно–сосудистой системы и
регулирующих ее систем.
При помощи методики импеданской реографии нами изучены показатели центральной
и периферической гемодинамики в горизонтальном и вертикальном положении (проба активного ортостаза), механизмы вегетативной регуляции деятельности кардиореспираторной системы, в том числе — сердечного ритма. Показатели сократимости фазовой структуры сердечного
цикла оценивались по показателям Хитер–индекса (ХИ, ед.), фракции выброса (ФВ%), продолжительности фаз предизгнания (ФП, мс) и изгнания (ФИ, мс) и по их соотношению ФП/ФИ. Показатели производительности сердца представлены величинами ударного объема (УО, мл), частоты сердечных сокращений (ЧСС, уд/мин), минутного объема кровообращения (МОК, л/мин) и
производных от их индексов: ударного (систолического) (УИ, мл/м2) и сердечного (СИ, л/мин/м2).
Показатели периферической гемодинамики и сосудистого тонуса определялись по амплитудам
реоволны пальца ноги (АРП, М ом), голени (АРГ, Мом) и аорты (АРА, Мом), цифрам артериального давления.
2. Результаты и обсуждение
В табл. 1 представлены результаты спектрального анализа показателя частоты сердечных
сокращений.
Таблица 1
Показатели общей мощности
и середины спектра показателя частоты сердечных сокращений (М±m)
Показатель
ЧСС, уд/мин
Общая мощность, усл.ед.
Середина спектра, Гц
Группа
1
2
р
1
2
р
1
2
р
Положение
лежа
стоя
75,08±2,66
64,83±2,29
<0,01
62,43±6,98
41,69±5,18
<0,05
0,068±0,008
0,080±0,009
>0,05
94,18±3,86
80,47±3,16
<0,01
96,88±10,62
68,54±6,76
<0,05
0,055±0,006
0,068±0,007
>0,05
Р
<0,001
<0,001
<0,01
<0,001
>0,05
>0,05
В исходном положении имеются достоверные различия показателя ЧСС в группах сравнения, что обусловлено систематическим воздействием физических упражнений на ССС у лиц 2–й
группы. Обращает внимание на себя существенная разница величины общей мощности спектра, которая достоверно выше в 1–й группе, то есть уровень энергозатрат на хронотропную
функцию сердца повышен. Следовательно, экономичность работы сердца у студентов–
спортсменов подтверждается не только величиной ЧСС, но и показателем общей мощности
112
Г.В. Усков
спектра. Помимо этого, показательно, что середина спектра в 1–й группе находится в диапазоне VLF(преобладание воздействий гуморальной регуляции), а во 2–й — в диапазоне LF (барорефлекторные воздействия и суммарное влияние симпатического и парасимпатического отделов ВНС).
Последующий более детальный анализ распределения по частотам спектра подтверждает
наличие особенностей регуляции кардиоритма у студентов–спортсменов и неспортсменов
(табл. 2).
Таблица 2
Распределение общей мощности спектра
показателя частоты сердечных сокращений по диапазонам (в %) (М±m)
Диапазон
UVLF
VLF
LF
HF
Группа
1
2
р
1
2
р
1
2
р
1
2
р
Положение
лежа
стоя
19,46±1,71
13,91±1,25
<0,01
43,33±2,26
34,35±2,07
>0,01
22,23±1,85
30,37±1,56
<0,01
14,99±1,04
21,39±1,48
<0,001
15,26±1,13
11,85±1,04
<0,05
39,93±2,70
31,57±2,33
>0,05
37,35±2,86
47,87±3,14
<0,05
7,44±0,66
8,72±0,07
>0,05
Р
<0,01
>0,001
>0,05
>0,05
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
У лиц 1–й группы доминирующее значение в исходном положении имел диапазон VLF, далее — LF, то есть, мощность колебаний ЧСС определялась преимущественно барорегуляторными и гуморальными механизмами. Во 2–й группе помимо этих частот спектра более 20 %
приходится на долю высокочастотных флюктуаций (влияние парасимпатического отдела) (достоверно выше, чем в 1–й группе) (табл. 1)., что и обусловило нахождение середины спектра
в LF — диапазоне. Следовательно, уровень регуляции ЧСС более сбалансирован у студентов
с высоким уровнем ДА, у них же выше степень экономичности хронотропной функции сердца за
счет большого уровня высокочастотной составляющей спектра.
При переходе в вертикальное положение наряду с увеличением общей мощности спектра
произошел переход середины спектра в группе студентов–спортсменов в зону VLF, имелась
тенденция к снижению и в 1–й группе.
В ортостазе определяющим было влияние гормональных и нейровегетативных (симпатического отдела ВНС) механизмов регуляции ритма сердца в обеих группах, но если в первой преобладало значение диапазона VLF, то во 2–й — LF (то есть, барорефлекторные и симпатикотонические аспекты регуляции). При этом HF — компонента в обеих группах имела тенденцию
к снижению.
В ряде работ показано, что к адаптивным реакциям гемодинамики при ортопробе следует
относить переход середины спектра в диапазон LF, в котором реализуется суммирование
эффектов регуляции различных звеньев вегетативной нервной системы [3, 6], LF — компоненту
рассматривают как одно из проявлений координации центральной и вегетативной регуляции.
Значительно упало значение парасимпатического звена регуляции, что также отражает адаптивную реакцию на ортостаз. В то же время, UVLF–компонент не претерпел существенных изменений, то есть метаболические факторы не играют существенной роли в управлении кардиоритмом как в состоянии покоя, так и при изменении положения тела в пространстве.
В литературе обсуждается ряд гипотез, объясняющих вариабельность сердечного ритма от
нефизического (ментального) стресса: снижение барорецепторной чувствительности, изменение паттерна дыхания и изменение частоты спонтанных вазомоторных осцилляций путем изменения времени задержки в петле обратной связи, контролирующей АД.
Анализ показателей гемодинамики у студентов с различным уровнем двигательной активности
113
Исследования показали, что эти реакции аффектируются не столько ментальными нагрузками, а в большей степени эндогенными физиологическими изменениями. Это положение иллюстрируется исследованиями, в которых показано, что у больных ИБС уменьшается адрен–
и холинергическая иннервация сердца как морфологически, так и функционально. О снижении
при патологии парасимпатических влияний свидетельствует уменьшение, как дисперсии ритма,
так и дыхательного компонента колебательного спектра ритма (что соответствует HF осцилляциям в нашем исследовании) и чрезмерный рост ЧСС или парадоксальное снижение ЧСС
и увеличение дисперсии.
В то же время, отмечено, что лучшая адаптация ССС при тренировке качества выносливости обусловлена более высоким тонусом парасимпатической нервной системы и меньшей возбудимостью симпатической по сравнению с нетренированными лицами, что в ортопробе проявляется, в частности, менее резким увеличением ЧСС [5, 6]. Наиболее перспективным
направлением в исследовании гемодинамики является определение типа кровообращения.
Комплексное заключение, основанное на составлении основных показателей, выявило, что при
систематических занятиях физическими упражнениями в состоянии покоя преобладают гипокинетический (31 %) и эукинетический (61 %) типы гемодинамики. Гиперкинетический тип кровообращения встречался в 8 %.
В группах физически малоактивных студентов гипокинетический тип кровообращения
встречался в 36 %, эукинетический — в 35 %, и достаточно высок процент лиц с гиперкинетическим типом кровообращения (29 %).
Данные литературы свидетельствуют о том, что гиперкинетический тип кровообращения
требует больших затрат и менее эффективен в гемодинамическом отношении, т. е. студентов —
с гиперкинетическим типом кровообращения можно рассматривать как недостаточно адаптированных к выполнению работ, особенно выраженной при тренировках на выносливость.
При анализе показателей фазовой структуры сердечного цикла нами было установлено,
что величины фаз изгнания и предизгнания в обеих группах, как у мужчин, так и у женщин, соответствуют должным при соответствующей частоте сердечных сокращений. При этом в группе
физически активных студентов не было выявлено характерного для высокотренированных
спортсменов, так называемого фазового синдрома гиподинамии миокарда. Механический коэффициент (соотношение фазы изгнания к длительности периода напряжения) имеет физиологические нормативные величины (от 2,5 до 4,5).
Величины систолического и диастолического АД в изучаемых группах соответствуют норме.
Выявлено более низкое периферическое сосудистое сопротивление у физически активных лиц
(у них амплитуда пульсации сосудов голени и более низкие цифры ДАД), что обеспечивает
снижение степени постнагрузки на миокард.
При анализе исходного вегетативного тонуса выявлено, что величина вегетативного индекса Кердо соответствовала нормотоническому типу регуляции. Значения индекса напряжения по
Р.М. Баевскому в первой группе выше, чем во второй группе (Р<0,001), что характеризует
большую степень выраженности влияния симпатического отдела вегетативной нервной системы у менее тренированных лиц. В первой группе также существенно выше показатель двойного произведения (Р<0,001), что отражает большее напряжение деятельности сердца.
При расчете адаптационного потенциала системы кровообращения по Г.Л. Апанасенко [1]
его величина в первой группе у лиц обоего пола (у мужчин 2,18±0,14 ед. и 2,12±0,12 у женщин)
расценивалась как напряжение адаптации. У студентов с высоким уровнем двигательной активности был выявлен удовлетворительный уровень адаптации (1,79±0,10 и 1,83±0,11 ед. соответственно).
Заключение
Ортостатическое тестирование с учетом показателей кардиогемодинамики имеет важное
диагностическое значение при оценке адаптивных реакций на физические нагрузки у спортсменов и физкультурников. Данное тестирование способствует выявлению ранних и скрытых изменений функционального состояния сердечно–сосудистой системы, а также рациональному
управлению тренировочным процессом. Неинвазивный характер метода, информативность, его
простота и доступность для практического применения делают его одним из наиболее перспективных методов функциональной диагностики лиц, занимающихся спортом, массовыми видами
114
Г.В. Усков
спорта и физкультурой, оздоровительными формами физической активности. Методика импедансной реографии позволяет значительно шире изучать динамику состояния кровообращения
и функциональных изменений сердечно–сосудистой системы при проведении различных
функциональных проб с физической нагрузкой, а также регулировать их тренировочный процесс с подбором адекватной физической нагрузки и осуществлять динамический контроль за
эффективностью проводимых превентивных мероприятий.
Систематические физические нагрузки обусловили существенные различия в показателях
центральной и периферической гемодинамики в состоянии покоя. Более экономично функционирует сердечно–сосудистая система студентов, занимающихся в спортивных секциях — ниже
ЧСС и АД, выше показатели, отражающие сократительную функцию миокарда (ударный
объем, фракция выброса, Хитер–индекс). О снижении адаптационных возможностей кардиореспираторной системы у лиц с учетом двигательной активности свидетельствуют результаты
кросс–корреляционного анализа: низкие величины в исходном состоянии коэффициентов линейной и сводной корреляции и «мощности» корреляции, и дальнейшее их снижение при ортопробе.
Степень напряжения функционирования сердечно–сосудистой системы, выше у студентов
со сниженной двигательной активностью. В группах физически мало активных студентов 29 % лиц
имеют гиперкинетический тип кровообращения. При данном типе кровообращения наиболее часто
выявлялись дезадаптивные реакции гемодинамики на функциональные пробы (около 40 %).
Обнаружено напряжение систем вегетативной реактивности и вегетативного обеспечения
деятельности по результатам спектрального и кросс–корреляционного анализа у лиц с низким
уровнем двигательной активности. При спектральном анализе выявлено, что колебания показателей ударного объема фракции выброса и минутного объема кровообращения определяются
барорефлекторными влияниями (низкочастотная составляющая спектра), частоты сердечных
сокращений и среднего динамического давления — гуморальным, механизмами регуляции
(диапазон очень низких частот), периферического отдела (мелкие сосуды) — гуморально–
метаболическими влияниями.
Список литературы
1. Астахов А.А. Физиологические основы биоимпедансного мониторинга гемодинамики в анестезиологии (с помощью системы Кентавр). Челябинск, 1996. Т. 1. 174 с.
2. Апанасенко Г.Л. Об оценке состояния здоровья человека // Врачебное дело, 1988. № 5. С. 112—114.
3. Быков Е.В. Влияние уровня двигательной активности на функциональное состояние здоровых учащихся 12—17 лет и физиологическое обоснование оздоровительных программ: Автореф. дис. … док.
мед. наук. Курган, 2002. 35 с.
4. Корнеева И.Т., Поляков С.Д., И.Л. Иванов. Автоматизированная оценка состояния системы кровообращения у юных спортсменов по данным импедансной плетизмографии: Методические рекомендации. М., 2003, 15 с.
5. Сабирьянов А.Р. Особенности возрастной динамики вариабельности показателей центрального
и периферического кровообращения у детей периода отрочества // Вестник Южно–Уральского государственного университета. Челябинск, 2004. № 6(б). С. 265—270.
6. Синельникова Э.М. Состояние некоторых двигательных и вегетативных функций у спортсменов, тренирующихся на выносливость // Материалы ХΙ Всесоюзной научной конференции по физиологии,
биомеханике и биохимии мышечной деятельности. Свердловск, 1970. С. 396—397.
7. Хаютин В.М., Е.В. Лукошкова. Спектральный анализ колебаний ЧСС — известное, спортивное, неизвестное // Колебательные процессы гемодинамики. Пульсация и флюктуация сердечно–сосудистой
системы: Сборник национальных трудов научно–практической конференции 1 Всероссийского симпозиума. Челябинск, 2000. С. 71—79.