CC BY
83
ВЛИЯНИЕ ДОЗИРОВАННОЙ ВИБРАЦИОННОЙ НАГРУЗКИ НА ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ СЕРДЕЧНОГО РИТМА СПОРТСМЕНОВ
А.А. МИХЕЕВ, Н.В. ИВАНОВА, НИИ физической культуры и спорта Республики Беларусь, г. Минск
Аннотация
Проведено исследование влияния дозированной вибрационной тренировки (ДВТ) с использованием метода стимуляции биологической активности (СБА) на вариабельность сердечного ритма спортсменов. В исследовании приняли участие 8-ми высококвалифицированных спортсменов-единоборцев (каратэ) мужского пола. Средний возраст группы испытуемых составил 20 ± 2,5 лет, средняя масса тела - 71,56 ± 2,11 кг, средняя длина тела - 177,45 ± 2,35 см, средний стаж занятий спортом - 9,4 ± 3,2 лет. Сравнивались показатели ВСР при выполнении спортсменами традиционных и вибрационных упражнений с равноценной нагрузкой. Выявлено достоверное снижение мощности спектра ВСР, указывающее на перестройку вегетативной регуляции под воздействием вибротренинга. Основными характеристиками такой перестройки являются более высокая активность симпатического звена регуляции и наличие тормозящего влияния высших вегетативных центров на нижележащие уровни
регуляции.
Abstract
The investigation of influence of vibration training (DVT) with the method of biological activity stimulation (BAS) on sportsmen’s variability of cardiac rhythm (VCR) was carried out. Eight elite male karatekas (20 ± 2,5 yrs, average body mass 71,56 ± 2,11 kg, average body length 177,45 ± 2,35 cm, average training length 9,4 ± 3,2 yrs) took part in the study. Changes in vegetative regulation under influence of vibration training was found out, namely the more higher activity of sympathetic regulatory chain and inhibiting influence of supreme vegetative centers on lower levels of regulation.
Ключевые слова: вариабельность сердечного ритма, дозированная вибрация, вибрационная тренировка.
Введение
Вариабельность сердечного ритма у спортсменов является важной областью исследования, которая позволяет получить информацию о напряжении механизмов регуляции, о переадаптации, требующей восстановительных мероприятий, о необходимости изменения режимов тренировки. Реакция вегетативной нервной системы на спортивные тренировки и программы восстановительных упражнений представляется в виде феномена приспособления. Данные ВСР могут быть полезны для понимания хронологических аспектов тренировок и времени оптимальной готовности, поскольку оно связано с вегетативными влияниями на сердце. Кроме того, посредством ВСР можно определить предрасположенность к нарушениям регуляции сердечного ритма. Считается, что регулярные тренировки способны изменять вегетативный баланс, поэтому ВСР может быть использована для оценки влияния вибрационных упражнений на симпатическую или парасимпатическую активность. Анализ ВСР позволяет определить степень напряжения регуляторных систем организма при его адаптации к воздействию виброупражнений [1, 2], охарактеризо-
вать состояние различных звеньев вегетативной регуляции и судить о функциональных резервах регуляторного механизма [3-9]. Частотные характеристики вариабельности сердечного ритма можно использовать при оценке адекватности реакций организма на вибрационные воздействия. Динамика частотных и временных параметров ВСР отражает эффективность адаптационных механизмов регуляции сердечного ритма.
Цель исследований - определение влияния дозированной вибрационной тренировки на вариабельность сердечного ритма спортсменов.
Задачи исследования:
- определить вариабельность сердечного ритма спортсменов при дозированном вибротренинге;
- определить вариабельность сердечного ритма спортсменов в серии упражнений без применения дозированной вибрации;
- провести сравнительный анализ показателей ВСР при традиционной и вибрационной тренировке.
Для сравнения характера изменений под воздействием дозированной вибрационной нагрузки и без нее были проведены экспериментальные исследования, в которых приняли участие 8 высококвалифици-
отр
рованных спортсменов-единоборцев (каратэ) мужского пола. Средний возраст группы испытуемых составил 20 ± 2,5 лет, средняя масса тела - 71,56 ± 2,11 кг, средняя длина тела - 177,45 ± 2,35 см, средняя масса мышечной ткани - 39,12 ± 1,24%, средняя масса жировой ткани - 17,09 ± 1,08%, средний стаж занятий спортом - 9,4 ± 3,2 года. На первом этапе исследования испытуемые в течение одного тренировочного занятия выполняли серию упражнений в обычных условиях, а через две недели повторили ту же тренировку, но с применением дозированной вибрации (ДВТ). Тренировочный протокол заключался в том, что спортсмены выполняли серию упражнений (сгибаний и разгибаний рук в упоре сидя сзади), регламентированных по времени нагрузки, длительности интервалов отдыха и темпу. В серии ДВТ спортсмены опирались руками на вибрационные платформы, а в серии традиционных упражнений - на обычные опоры. Упражнение предписывалось выполнять в темпе 1 цикл движения за 1 с. Время нагрузки в отдельном упражнении равнялось 30 с, а длительность интервалов отдыха - 5 мин. Мы предполагали, что полные интервалы отдыха между подходами позволят говорить о влиянии на динамику ВСР вибрации, а не моторной активности как таковой. В первом подходе спортсмены выполняли одно упражнение, во втором - два, в третьем - три и так далее, до восьмого подхода. Суммарное время вибронагрузки в первом подходе составило 30 с, а в последнем - 4 мин. Суммарное время вибронагрузки в серии упражнений составило 18 минут при общей продолжительности тренировки 32 мин. До начала тренировочной серии были зафиксированы показатели сердечного ритма в покое. После окончания каждого упражнения проводились соответствующие процедуры по определению ВСР (по стандартному 5-минутному протоколу ВСР в покое).
Методы и материалы
Для моделирования вибрационной нагрузки различной интенсивности использовался тренажер-стимулятор биомеханический «Гризли», с помощью которого испытуемые выполняли физические упражнения в повторном режиме.
Для оценки ВСР производилась регистрация последовательного ряда кардиоинтервалов, измерялась их длительность и проводилась математическая обработка полученных значений в динамике. Суть метода составляет оценка длительности R-R-интерва-лов, которые представлены в 3 основных формах: тахограммы (ритмограммы), гистограммы и количественные показатели. Ритмограмма R-R-интервалов -график, ось абсцисс которого составляет время (или количество) анализируемых кардиоинтервалов, ось ординат - длительность каждого R-R-кардиоинтер-вала. Данный график показывает общий характер
сердечного ритма и наличие его нарушений. Гистограмма строится на основе сортировки данных при анализе длительности R-R-интервалов. Для этого весь диапазон длительности R-R-интервалов подразделяется на временные рубрики одинаковой величины. По мере регистрации R-R-интервалы группируются в соответствующие рубрики (поддиапазоны), с подсчетом количества R-R-интервалов в каждом поддиапазоне. Для отображения гистограммы по горизонтальной оси откладывается длительность кардиоинтервалов, по оси ординат - их количество в соответствующих поддиапазонах.
Основные количественные показатели при данном методе обработки сердечного ритма следующие:
1. Мо, мода распределения (мс) - начальное значение длительности поддиапозона наиболее часто регистрируемых в выработке R-R-интервалов.
2. АМо, амплитуда моды распределения (%), - число кардиоинтервалов, соответствующих значению моды.
3. ёХ, вариационный размах (мс) - указывает максимальную амплитуду колебаний R-R-интервалов, т.е. разницу между максимальным и минимальным по продолжительности кардиоинтервалом;
4. ИН, индекс напряжения (усл. ед.) - интегральный показатель ВСР, в условных единицах.
В настоящее время преобладают исследования ВСР на основе холтеровского мониторинга, при котором последовательность синусовых сокращений преобразуется в спектр мощности колебаний длительности R-R-интервалов, представляющих последовательность частот.
Анализ мощности девиаций R-R-интервалов проводится в следующих диапазонах частот: HF - высокие частоты 0,15-0,40 Гц. Мощность в этом диапазоне частот отражает вагусную, парасимпатическую, эфферентную активность; LF - низкие частоты 0,04-0,15 Гц. Данный спектр частот характерен для активности симпатической нервной системы; VLF - очень низкие частоты 0,003-0,04 Гц. Появление данного спектра частот зависит от усилия активности нейрогуморальных систем (ренин-ангиотензин-альдостероновой системы, концентрации адреналина и норадреналина в крови). На основании данных этих показателей определялся тип регуляции. Активность вазомоторного подкоркового центра может быть выражена через спектр ВСР, а именно, относительным значением низкочастотной компоненты LF, выраженной в %. Активность симпатического сердечно-сосудистого подкоркового нервного центра характеризуется относительной амплитудой очень низкочастотной компоненты спектра VLF. Вазомоторный центр осуществляет специфическую функцию управления сосудистым тонусом, получая информацию как с периферии (афферентная импульса-ция), так и от вышележащих уровней управления. Вазомоторный центр рассматривается как составная
щс
часть модуляторного сердечно-сосудистого центра, расположенного в продолговатом мозге и обеспечивающего регуляцию артериального давления, минутного объема и сосудистого сопротивления через симпатические и парасимпатические волокна. Симпатический сердечно-сосудистый центр обеспечивает экономичность и эффективность расходования функциональных резервов организма на восстановление нарушенного гомеостаза.
Результаты и их обсуждение
Результаты исследования приведены на рис. 1-4. В состоянии покоя отмечался нормотонический тип регуляции сердечного ритма (dRR = 222 ± 28,53 м/с), равновесие симпатической и парасимпатической регуляции. При анализе спектрограммы обнаруживаются две основные спектральные компоненты с высокой (ИР) и низкой (LF) частотой. Как следует из полученных данных, величины LF и VLF-компоненты свидетельствуют о нормальной активности подкоркового сердечно-сосудистого нервного центра и умеренном ослаблении активности симпатического подкоркового центра. После выполнения первых двух подходов традиционного физического упражнения сохранялся нормотонический тип регуляции сердечного ритма, увеличилась амплитуда очень низкочастотной компоненты спектра VLF, что выразилось в повышении активности симпатического сердечнососудистого нервного центра. После 3-го подхода традиционного физического упражнения была выявлена (р <0,05) выраженная симпатикотония (dRR = 105 ± 39,62 мс), увеличение амплитуды моды (67,7 ± 18,63%), что проявлялось в умеренном преобладании симпатической регуляции и ослаблении парасимпатической активности (р <0,05). Активность подкоркового сердечно-сосудистого центра оставалась в норме. После
4-го подхода традиционного физического упражнения отмечался нормотонический тип регуляции сердечного ритма (dRR = 210 ± 29,51 мс), увеличилась ИР-компонента спектра (р <0,05). После 5-го подхода высокочастотная компонента постепенно снижалась, т.е. понижалась вагусная активность и повышалась низкочастотная часть спектра. Данная тенденция проявлялась увеличением активности симпатического подкоркового центра, обеспечивающей, по-видимому, более рациональное использование функциональных резервов. Следует остановиться на динамике мощности низкочастотной компоненты спектра (ЬР), которая во время выполнения физических упражнений волнообразно изменялась. После выполнения серии традиционных физических упражнений LF незначительно повысилась, что говорит о наличии функциональных резервов сосудистого звена регуляции. Исходное значение показателя суммарной вариабельности SDNN достоверно (р <0,05) уменьшилось пос-
ле традиционных физических упражнений, отмечалась средняя депрессия вариабельности сердечного ритма в покое и на протяжении выполнения нагрузки. Снижение ВСР может отражать понижение вагусной активности в отношении сердца, приводящее к доминированию симпатических механизмов. При выполнении традиционных физических упражнений снижалась мощность высокочастотной составляющей (ИР), низкочастотная компонента (LF) становилась доминирующей.
Таким образом, после выполнения серии физических упражнений выявлено достоверное (р <0,05) снижение парасимпатической регуляции сердечного ритма, уменьшилась суммарная вариабельность сердечного ритма при нормальной активности вазомоторного подкоркового центра. Повышение активности симпатического подкоркового центра свидетельствует о функциональном резерве сосудистого звена регуляции. После серии вибрационных упражнений исходное значение показателя SDNN достоверно (р <0,05) уменьшилось после 2-го подхода. В течение последующих подходов суммарная вариабельность постепенно увеличилась. После второго подхода отмечалась умеренная симпатикотония (dRR = 120 ± 31,19 мс), что свидетельствует о напряжении механизмов регуляции. После третьего подхода наблюдался нормотонический тип регуляции сердечного ритма, нормальная активность вазомоторного и симпатического сердечно-сосудистого подкоркового центра. Влияние вагусной активности снижалось в течение трех подходов, затем постепенно повысилось. После 6-го подхода зарегистрировано умеренное усиление активности симпатического подкоркового центра (увеличение VLF-компоненты). Соответственно отмечалось выраженное снижение мощности высокочастотных ИР-колебаний спектра ВСР. В течение четырех подходов вибрационных упражнений наблюдалась средняя депрессия ВСР. После 5 подхода ВСР нормализовалась. После 7-го и 8-го подходов выявлена умеренная аритмия (появление экстрасистол). Активность симпатического сердечно-сосудистого нервного центра нормализовалась.
В нашем исследовании при изучении влияния вибрационных упражнений на вариабельность сердечного ритма наблюдалась нормальная активность симпатического сердечно-сосудистого центра при ослаблении вазомоторного центра, что является одной из причин снижения функционального резерва регуляторных механизмов системы кровообращения. Большой интерес представляют изменения со стороны показателей спектра низкочастотных колебаний, отражающих активность вазомоторного центра (рис. 1-4).
Мощность этих колебаний при проведении традиционных физических упражнений повысилась. После вибрационных упражнений по методу СБА низкочастотная компонента LF, как это следует из рис. 1, постепенно снижалась. Это указывает на недостаточ-
отр
Рис. 1. Динамика низкочастотной компоненты LF в покое (1) при выполнении традиционного и вибрационного физического упражнения (2-9)
Рис. 2. Динамика высокочастотной компоненты HF в покое (1) при выполнении традиционного и вибрационного физического упражнения (2-9)
Рис. 3. Динамика очень низкочастотной компоненты VLF в покое (1) при выполнении традиционного
и вибрационного физического упражнения (2-9)
ный резерв сосудистой регуляции. Вагусный высокочастотный компонент спектра мощности усиливался только во время вибрационных упражнений (СБА), в то время как после выполнения традиционных физических упражнений происходило ослабление ИР-ком-поненты (рис. 2).
Изменения показателя VLF во время выполнения вибрационных упражнений СБА и после серии традиционных физических упражнений проявилось в умеренном усилении активности симпатического подкоркового нервного центра (рис. 3).
При воздействии вибрационных упражнений показатели ЧСС достоверно выше, чем показатели ЧСС во время выполнения традиционных упражнений равноценной регламентации. Кроме того, по сравнению с серией физических упражнений статистически достоверно повышается суммарная вариабельность и снижается абсолютная мощность спектра низкочастотной компоненты. Данное соотношение, по-видимому, носит компенсаторный характер и направлено на сохранение гомеостаза.
Выводы
Исследование вариабельности сердечного ритма под влиянием вибротренинга позволило выявить достоверные изменения показателей ВСР, указывающие на перестройку вегетативной регуляции. В результате применения дозированной вибрационной тренировки существенно изменилось исходное состояние регуляторных механизмов. Вегетативный баланс сместился в сторону усиления активности симпатического отдела. Снизилась активность подкоркового вазомоторного центра.
Изменения со стороны механизмов регуляции можно отразить следующими положениями:
- вибротренинг вызвал более высокую активность симпатического звена регуляции, необходимую для
поддержания сердечно-сосудистого гомеостаза. При этом наблюдался постепенный рост симпатической активности, обеспечивающей более экономичное и эффективное расходование функциональных резервов;
- дозированные вибрационные упражнения обусловили возникновение тормозящего влияния высших вегетативных центров на нижележащие уровни регуляции, что проявляется сравнительно более низкой мощностью всех компонентов спектра ВСР;
- наблюдаемые изменения обусловлены необходимостью мобилизации функциональных резервов регуляторного механизма и связаны с включением в процесс адаптации высших вегетативных центров (снижение мощности спектра ВСР).
Литература
1. Михеев А.А. Методика СБА - новая технология тренировки спортсменов // Проблемы физической культуры и спорта в современных условиях: Материалы Междунар. науч.-практ. конф., посвящ.
5-летию НИИ физической культуры и спорта Республики Беларусь. - Минск: Минсктиппроект, 2001. -С. 141-150.
2. Михеев А.А. Стимуляция биологической активности как метод управления развитием физических качеств спортсменов: В 2 ч. - Минск, 1999. - 398 с.
3. Баевский Р.М. Прогнозирование состояний в норме и патологии. - М.: Медицина, 1989. - 265 с.
4. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем: Метод. рекомендации. - Минск, 2002. - № 3. -С. 65-84.
5. Баевский Р.М. Анализ вариабельности сердечного ритма в космической медицине // Физиология человека, 2001. - С. 34-43.
6. Баевский Р.М. Прогнозирование состояний на грани нормы и патологии. - М.: Медицина, 1979. -205 с.
7. Баевский Р.М., Иванов Г.Г., Чирейкин Л.В. и др. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем // Вестник аритмологии. - 2001. - С. 65-86.
8. Баевский Р.М., Лаубе В., Беренева А.П. Исследование механизмов вегетативной регуляции кровообращения на основе ортостатического тестирования с использованием математического анализа ритма сердца // Вестник Удмуртского университета. - 1995. -№ 3. - С. 33-41.
9. Баевский Р.М., Семенов Ю.Н., Черникова А.Г. Анализ вариабельности сердечного ритма с помощью комплекса «Варикард» и проблема распознавания функциональных состояний. Хронобиологические аспекты артериальной гипертензии в практике врачебно-летной экспертизы. - М., 2000. - С. 167-178.
Шшт
