CC BY
54
А. Л. Похачевский
ПРИМЕНЕНИЕ ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ КРИТЕРИЕВ
ДЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ АДАПТАЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА
ПРАКТИЧЕСКИ ЗДОРОВЫХ ДОБРОВОЛЬЦЕВ
ФГОУ ВПО «Вологодский институт права и экономики», НИЛ экстремальной и спортивной медицины
Известно, что вагусная активность определяет динамику восстановления частоты сердечных сокращений (ЧСС) после физической нагрузки [1, 2]. Поскольку низкая парасимпатическая заинтересованность является фактором риска патологических и смертельных осложнений [3, 4], изменчивость кардиоритмограммы восстановительного периода имеет важное прогностическое значение, что позволяет судить не только о возможности прогредиентного течения заболевания [5-7], но и вероятно об адаптационном потенциале (АП) обследуемого в донозологический период [8].
Методы. С целью изучения возможностей применения эргометрических и восстановительных критериев для определения АП организма в донозологический период нами обследовано 211 практически здоровых добровольцев, каждый из которых подвергнут максимальному велоэргометрическому тестированию по Ramp-протоколу.
Существенные различия скорости восстановления ЧСС (рис. 1) учитывались с помощью разработанных нами динамических критериев (Дк 1 и Дк 2).
Дк 1. Гиперболический характер динамики ЧСС восстановления позволил предложить ее математическую модель, для оптимального построения которой использован метод наименьших квадратов.
В общем виде формула модели имеет следующий вид: у = f.+b, где х — время отдыха в минутах, у —ЧСС средняя за минуту, a — параметр модели (наклон), характеризующий скорость изменения ЧСС, b —параметр модели (отрезок), характеризующий постоянную составляющую ЧСС.
Выявленные индивидуальные показатели (а, b) являются основными моделирующими критериями и, следовательно, могут быть использованы как динамические критерии восстановительного периода. В связи с отсутствием фактической связи (г < 0,2) с эргометрическими показателями моделирующей переменной «а», ее корреляционные показатели в сравнении не приводятся.
Дк 2. Сумма R-R интервалов, вычисленная за 7 минут восстановительного периода, также является его динамическим критерием.
Кроме максимальной (ЧСС max) и средней (ЧСС ср.) нагрузочной ЧСС для характеристики выборки были использованы следующие комплексные эргометрические показатели: двойное произведение (ДП), сердечно-нагрузочный индекс (СНИ), индекс хронотропного резерва (ИХР), производительность работы левого желудочка (ПРЛЖ), максимальное потребление кислорода (МПК).
В связи с отсутствием нормального распределения для статистической обработки данных были использованы непараметрические методы: корреляционный анализ Spearman, сравнительный анализ Kruskal-Wallis и Mann-Whitney.
© А. Л. Похачевский, 2010
60 -I------------------I---------------,---------------т----------------I---------------т----------------I---------------
0 1 2 3 4 5 6 7
Кластер 1 —■— Кластер 2 а Кластер 3 —х— Кластер 4
Рис. 1. Кластерный анализ ЧСС за 7 минут восстановительного периода
Ось абсцисс — время восстановления с 1 по 7 минуту; ось ординат — ЧСС в минуту.
Результаты и обсуждение. Исследование выборки практически здоровых добровольцев выявило (табл. 1) выраженную прямую связь динамики восстановления (Дк 1 и 2) с максимальной и средней нагрузочной ЧСС и умеренную обратную зависимость от мощности и длительности нагрузки. Данный факт, а также обратная связь средней силы (-0,35) между средней нагрузочной ЧСС и мощностью нагрузки, включая отсутствие таковой (-0,06) между последней и максимальной ЧСС, позволили предположить неоднородность выборки.
Анализ анамнеза выявил из первичного состава три составляющие:
Первая (1): студенты-неспортсмены, занимающиеся физической культурой по учебному плану вуза (2 полуторачасовых занятия в неделю) и не имеющие отношения к систематическим физическим нагрузкам. В этой группе обследовано 64 человека.
Вторая (2): спортсмены, занимающиеся по фитнесс-плану (3-4 раза в неделю по 1,5 часа) — 97 человек.
Третья (3): спортсмены циклических видов спорта (50 человек), тренирующие преимущественно выносливость (лыжные гонки, легкая атлетика, плаванье), различной квалификации (1-й спортивный разряд — 24 человека, кандидаты в мастера спорта — 17 человек, мастера спорта —9 человек).
Корреляционный анализ обнаружил существенную связь групповой принадлежности с Дк 1 (0,63) и Дк 2 (0,64) восстановления, максимальной (0,46) и средней (0,69) нагрузочной ЧСС, мощностью (-0,78) и длительностью (-0,79) нагрузки1, и подтвердил наши предположения о неоднородности выборки. В связи с тем, что объективной основой групповой принадлежности является тренированность, результаты корреляционного анализа в равной степени свидетельствуют и об определяющей роли последней2.
Сравнительный анализ выявленных групп вскрыл их статистически существенные
1 Для проведения корреляционного анализа группы обозначили цифровыми кодами: спортсменов — 3; фитнесс — 2; неспортсменов — 1.
2 Чем больше кодовая цифра, тем лучше переносимость физической нагрузки и выше тренированность: значительнее мощность и длительность нагрузки, короче восстановление и ниже средняя нагрузочная ЧСС.
Группы; Эргометрические показатели
количество испытуемых Дк 2 Дк 1 Мощность нагрузки (W) Длитель- ность нагрузки ЧСС max ЧСС ДП СНИ ИХР ПРЛЖ МПК
Первичная Дк 2 - 0,98 -0,25 -0,26 0,77 0,78 0,56 0,34 -0,35 -0,46 -0,43
выборка Дк 1 - - -0,28 -0,28 0,62 0,67 0,44 0,26 -0,45 -0,42 -0,42
W -0,25 -0,28 - 0,99 -0,06 -0,36 -0,05 -0,66 0,27 0,83 0,82
N211 Групповая принад- лежность 0,64 0,63 -0,78 -0,79 0,46 0,69 0,36 0,65 -0,32 -0,81 -0,77
1 Дк 2 - 0,97 0,52 0,53 0,79 0,72 0,53 -0,12 -0,44 0,21 0,19
Дк 1 - - 0,42 0,44 0,63 0,58 0,39 -0,21 -0,56 0,17 0,12
N 64 W 0,52 0,42 - 0,99 0,60 0,37 0,39 -0,44 -0,09 0,73 0,74
2 Дк 2 - 0,96 0,40 0,38 0,61 0,50 0,33 -0,12 -0,18 0,10 -0,04
Дк 1 - - 0,33 0,34 0,39 0,29 0,18 -0,29 -0,29 0,23 0,01
N 97 W 0,40 0,33 - 0,97 0,42 0,34 0,36 -0,32 0,00 0,57 0,68
3 Дк 2 - 0,93 0,80 0,80 0,67 0,63 0,51 -0,01 0,05 0,08 0,24
Дк 1 - - 0,68 0,68 0,39 0,44 0,32 -0,16 -0,18 0,12 0,29
N 50 W 0,80 0,68 - 1,00 0,65 0,55 0,45 -0,20 0,17 0,31 0,19
Дк 1, 2 — динамические критерии скорости восстановления; ДП — двойное произведение; СНИ — сердечно-нагрузочный индекс; ИХР — индекс хронотропного резерва; ПРЛ^Ж — производительность работы левого желудочка; МПК — максимальное потребление кислорода; ЧСС max — максимальная частота сердечных сокращений в нагрузочный период; ЧСС — средняя частота сердечных сокращений в нагрузочный период.
* В связи с отсутствием нормального распределения для корреляционного анализа применялся непараметрический критерий Спирмена.
различия фактически по всем эргометрическим показателям (табл. 2). Причем группа 3 характеризуется минимальными показателями восстановления (Дк 1 и Дк 2), ЧСС нагрузки (средней и максимальной), ДП, СНИ; максимальными — мощности нагрузки, ее длительности, ИХР, ПРЛЖ, МПК. Группа 1 демонстрирует противоположные тенденции: максимальное восстановление, ЧСС нагрузки, ДП и СНИ; минимальные — мощность нагрузки, длительность, ИХР, ПРЛЖ и МПК. Группа 2 — занимает срединное положение, существенно проигрывая 3 и выигрывая у 1 по всем показателям, за исключением ЧСС тах и ДП. Данные показатели 2 и 3 групп не имеют существенных различий.
Корреляционный анализ эргометрических показателей в группе 3 выявил:
— зависимость скорости восстановления от:
а) мощности и длительности нагрузки, что существенно превосходит одноименные показатели 1 и 2 групп, значения которых статистически неразличимы3,
б) максимальной и средней нагрузочной ЧСС. Причем, корреляционные показатели
1 группы превосходят таковые 2 (статистически существенно) и 3 групп4,
— выраженную связь мощности нагрузки с ЧСС (максимальной и средней), причем эти показатели статистически существенно превышают таковые 2 группы, и не имеют различий с 1 группой. Кроме того, во всех группах связь мощности нагрузки со сред-
3 Максимум — 3 группа, минимум — 2, среднее значение— 1 (3 > 1 > 2, различия 3:1; 3:2 p < 0,05; 2:1 р > 0,05).
4 Максимальная ЧСС: 1 > 3 > 2, различия 1:2 p < 0,05; 1:3, 2:3 p > 0,05; средняя ЧСС: 1 > 3 > 2, различия 1:2 p < 0,05; 1:3, 2:3 p > 0,05.
Группы; количество испытуемых Критерии
Дк 2 Дк 1 Мощность нагрузки Длительность нагрузки (мин) ЧСС max ЧСС сред ДП СНИ ИХР ПРЛЖ МПК
Первичная Me 906,0 80,9 180,0 7,0 175,0 154,1 277,8 12,5 121,4 167,3 4,6
выборка 25Пц 807,8 68,2 150,0 6,0 167,0 143,4 256,8 10,8 105,1 137,7 4,2
N 211 75Пц 979,8 92,9 240,0 9,0 184,0 164,4 303,9 15,0 142,7 194,7 5,1
1 Me 998,5 95,7 120 5 180,0 167,7 285,8 15,9 108,1 123,0 4,0
25Пц 923,8 85,0 90 4 170,5 159,4 267,0 13,8 86,6 112,9 3,7
N 64 75Пц 1078,5 104,6 142,5 5,75 190,0 172,9 335,8 17,9 125,3 131,6 4,2
2 Me 931,0 84,9 180,0 7,0 179,0 156,3 292,6 12,7 122,0 165,5 4,6
25Пц 891,0 75,7 180,0 7,0 170,0 151,1 264,3 11,6 105,5 142,6 4,4
N 97 75Пц 982,0 92,2 210,0 8,0 185,0 163,7 309,3 14,8 141,4 182,6 4,9
3 Me 766,0 63,7 240,0 9,0 166,0 138,7 258,8 10,5 133,9 204,4 5,2
25Пц 728,0 55,5 240,0 9,0 161,0 132,0 244,7 10,0 116,3 190,2 5,1
N 50 75Пц 825,0 70,0 270,0 10,0 170,0 146,9 275,0 11,4 152,5 217,8 5,4
Дк 1, 2 — динамические критерии скорости восстановления; ДП — двойное произведение; СНИ — сердечно-нагрузочный индекс; ИХР — индекс хронотропного резерва; ПРЛ^Ж — производительность работы левого желудочка; МПК — максимальное потребление кислорода; ЧСС max — максимальная частота сердечных сокращений в нагрузочный период; ЧСС — средняя частота сердечных сокращений в нагрузочный период.
ней ЧСС меньше, чем с ее максимальным проявлением, однако данное обстоятельство подкрепляется статистической существенностью только в 1 группе.
Если уменьшение нагрузочной ЧСС (максимальной и средней) и эргометрических показателей ДП, СНИ, а также увеличение ИХР и ПРЛЖ является неотъемлемой характеристикой улучшения выносливости (тренированности) [2], то продемонстрированное третьей группой существенное превосходство по мощности и длительности нагрузки, сопровождающееся максимальной скоростью восстановления, является новизной настоящего исследования.
В доступных источниках нам не удалось найти прямые ссылки на зависимость скорости восстановления от ЧСС нагрузки в максимальных тестах, однако на косвенные подтверждения данного факта указывают исследования классиков спортивной медицины, определяющих ускоренное восстановление ЧСС при меньших нагрузках [2, 9, 10, 11]. Тем не менее, прямая зависимость ЧСС от нагрузки является непреложным фактом [9]. Поэтому, если зависимость скорости восстановления от средней и максимальной нагрузочной ЧСС в общей выборке является фактическим подтверждением косвенных предположений, то отсутствие зависимости от перенесенной нагрузки и ее длительности вызывает большие сомнения, равно как и факт независимости последних от нагрузочной ЧСС. Вышеизложенное потребовало более детального исследования выборки на предмет выявления неучтенного фактора, влияющего на конечные результаты. Теоретической предпосылкой поиска послужил известный факт влияния тренированности на ЧСС покоя и нагрузки [10, 11]. Выявленная неоднородность по анамнестическому критерию отношения к систематическим физическим нагрузкам разделила выборку на 3 группы (эргометрические, восстановительные и адаптационные (качественные), показатели которых имеют общие черты и существенные различия) и восстановила физиологическую справедливость.
Выявленная зависимость скорости восстановления от мощности, длительности нагрузки и нагрузочной ЧСС, а также их групповые различия позволяют определить
скорость восстановления как интегральный показатель АП, имеющий выраженную зависимость от тренированности.
Кроме того, корреляционная связь групповой принадлежности, рангово определяющей тренированность, выявила сильную зависимость последней от мощности и ЧСС нагрузки, что имеет существенное литературное подтверждение [10, 11]. Та же тенденция имеет место и во взаимосвязи мощности нагрузки и ЧСС: увеличение зависимости при усилении тренированности. Отсутствие же различий ЧСС max и мощности нагрузки в 1 и 3 группах, вероятно, имеет различную физиологическую основу. Если в группе 3 это следствие структурного следа адаптации [1], то в группе сравнения — результат минимизации адаптационных возможностей организма, проявляющейся быстрым достижением нагрузочного максимума, опосредуемого предельным хронотропным и вегетативным напряжением.
Таким образом, улучшение переносимости физической нагрузки характеризуется не только уменьшением нагрузочной ЧСС (максимальной и средней), снижением эргометрических показателей ДП, СНИ, увеличением ИХР и ПРЛЖ, но и сопровождается максимальной скоростью восстановления.
ЧСС восстановления, нагрузки, длительность и мощность последней определяются состоянием тренированности организма.
Скорость восстановления в группах, объединенных по принципу тренированности, обусловливается перенесенной нагрузкой и нагрузочной ЧСС. В случайной выборке данные закономерности не определяются. Показатели скорости восстановления (Дк 1 и 2) являются интегральной характеристикой АП и могут быть использованы как критерии переносимости физической нагрузки, динамического мониторинга физической работоспособности и тренированности.
Изучение функциональных возможностей здоровых лиц, а равно анализ выборки практически здоровых добровольцев должны проводиться с учетом тренированности последних.
Связь скорости восстановления с эргометрическими показателями определяет качественную основу адаптации к физическим нагрузкам в условиях различной тренированности и может быть использована с целью теоретического обоснования адаптационной изменчивости, а также при поиске критериев тренированности, которые должны включать и восстановительные и нагрузочные показатели.
Литература
1. Меерсон Ф.З., Пшенникова М. Г. Адаптация к стрессовым ситуациям и физическим нагрузкам. М.: «Медицина», 1988. 256 с.
2. Михайлов В. М. Нагрузочное тестирование под контролем ЭКГ. Иваново: ООО ИИТ «А-Гриф», 2005. С. 176-179.
3. Cole C.R., Blackstone E.H., Pashkow M.J., Snader C., Lauer M. Heart-Rate Recovery Immediately After Exercise as a Predictor of Mortality // N Engl. J. Med. 1999. Vol. 341(18). P. 1351-1357.
4. Gaibazzi N., Petrucci N., Ziacchi V. One-minute heat rate recovery after cycloergometer exercise testing as a predictor of mortality in a large cohort of exercise test candidates: substantial differences with the treadmill-derived parameter // Ital. Heart J. 2004. Vol. 5(3). P. 183-188.
5. Sjostrad T. Changes in the Respiratory organs of workmen at one oresmelding work // Acta Med. Scand. 1947. Vol. 196. P. 687-699.
6. Viik J. Importance of Postexercise ECG // Int. J. Bioelectromagn. 2003. Vol. 5(1). P. 88-89.
7. Watanabe J., Thamilarasan M., Blackstone E., Thomas J., Lauer M. Heart Rate Recovery
Immediately After Treadmill Exercise and Left Ventricular Systolic Dysfunction as Predictors of Mortality. The Case of Stress Echocardiography. Circulation 2001; 104; 1911.
8. Ноздрачев А. Д., Щербатых Ю. В. Современные способы оценки функционального состояния автономной (вегетативной) нервной системы // Физиология человека. 2001. Т. 6. С. 95101.
9. Аулик И. В. Определение физической работоспособности в клинике и спорте. М.: «Медицина», 1990. 192 с.
10. Дембо А. Г. Врачебный контроль в спорте. М.: «Медицина», 1988. 288 с.
11. Карпман В. Л., Белоцерковский Э.Б., Гудков И. А. Тестирование в спортивной медицине. М.: «Физкультура и спорт», 1988. 208 с.
Статья поступила в редакцию 21 декабря 2009 г.
