Высокотехнологичное оборудование и технологии для спортивной и восстановительной медицины, медицинской реабилитации и фитнеса.

Сравнительные исследования вариабельности сердечного ритма спортсменов при выполнении традиционных упражнений и под влиянием повторной вибрационной тренировки по методу СБА

А.А. Михеев, д-р пед. наук, доцент;

Н.Е. Вороницкий

В настоящее время в спорте широко используются эргогенные средства воздействия на организм спортсменов. Их принято подразделять на психолого-педагогические и медико-биологические. Эргогенные средства позволяют повышать работоспособность организма в том числе и неспецифическими способами. Все более пристальное внимание специалистов привлекают немедикаментозные, неинвазивные медико-биологические средства. Их смысл заключается в неспецифическом воздействии на различные системы и функции организма. Высказывается мнение, что правильный подбор таких средств может стать реальной альтернативой запрещенным стимуляторам [1]. Эта тема приобретает особую актуальность в связи с активизацией антидопинговой кампании. Анализ литературы позволяет сделать вывод о том, что дозированные вибрационные упражнения являются одним из таких средств. С помощью вибрации можно стимулировать нервно-мышечный аппарат элитных спортсменов, имеющих высокий уровень адаптированности к традиционным нагрузкам.

Педагогическими методами исследования доказано, что процесс развития физических качеств ускоряется при использовании метода стимуляции биологической активности (СБА) и дозированной вибрационной тренировки (ДВТ). При этом можно констатировать недостаток в исследованиях медико-биологического характера, позволяющих на основе данных, полученных с применением точных методов, определить характер процессов происходящих в организме и обосновать необходимую и достаточную дозу вибронагрузки в процессе вибрационной тренировки. Для правильного понимания сути проведенных исследований следует остановиться на толковании упомянутых выше терминов – СБА и ДВТ. Стимуляция биологической активности (СБА) – метод потенцирования систем организма, при котором дозированные механические вибровоздействия, благодаря применению специальных методических приемов, направляются вдоль мышечных волокон. Дозированная вибрационная тренировка (ДВТ) – это тренировочный метод, который подразумевает использование суммированной нагрузки в виде строго регламентированного упражнения на фоне дозированной вибрации в серии смежных занятий, в отдельном занятии или в отдельном упражнении [2].

Вариабельность сердечного ритма у спортсменов является важной областью исследования, которая может позволить 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 СБА на симпатическую или парасимпатическую активность.

Цель исследований – определение влияние дозированной вибрационной тренировки с применением метода стимуляции биологической активности на вариабельность сердечного ритма спортсменов.

Задачи исследования.

1.    Определить вариабельность сердечного ритма спортсменов при дозированном вибротренинге.

2.    Определить вариабельность сердечного ритма спортсменов в серии упражнений без применения дозированной вибрации.

3.    Провести сравнительный анализ эффективности традиционной и вибрационной тренировок в стандартной серии упражнений.

Методы исследования.

Для оценки ВСР производится регистрация последовательного ряда кардиоинтервалов, измеряется их длительность и проводится математическая обработка ряда полученных значений в динамике.

Суть метода составляет оценка длительности R-R- интервалов, 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 – кардиоинтервала. 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 поддиапозоне. Для отображения гистограммы по горизонтальной оси откладывается длительность кардиоинтервалов, по оси ординат – их количество в соответствующих поддиапозонах. Основные количественные показатели при данном методе обработки сердечного ритма следующие: Мо (мода распределения) – начальное значение длительности поддиапозона наиболее часто регистрируемых в выработке R-R интервалов; Амо (амплитуда моды распределения)- число кардиоинтервалов, соответствующих значению моды; dX – вариационный размах, указывает максимальную амплитуду колебаний R-R интервалов, т. е. разницу между максимальным и минимальным по продолжительности кардиоинтервалом. Индекс напряжения (ИН), предложенный Р.М. Баевским в 1975 г. – интегральный показатель ВСР, в условных единицах. В настоящее время преобладают исследования ВСР на основе холтеровского мониторинга, при котором последовательность синусовых сокращений преобразуются 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 компонентой спектра VLF.

Вазомоторный центр осуществляет специфическую функцию управления сосудистым тонусом, получая информацию как с периферии (афферентная импульсация), так и от вышележащих уровней управления. По данным некоторых авторов вазомоторный центр рассматривается как составная часть модуляторного сердечно-сосудистого центра, расположенного в продолговатом мозге и обеспечивающего регуляцию артериального давления, минутного объема и сосудистого сопротивления через посредство симпатических и парасимпатических волокон. Симпатический сердечно-сосудистый центр обеспечивает экономичность и эффективность расходования функциональных резервов организма на восстановление нарушенного гомеостаза.

Анализ ВСР позволит определить степень напряжения регуляторных систем организма при его адаптации к воздействию СБА, охарактеризовать состояние различных звеньев вегетативной регуляции и судить о функциональных резервах регуляторного механизма [3-12].

Частотные характеристики вариабельности сердечного ритма можно использовать при оценке адекватности реакций организма на воздействие СБА. Динамика частотных и временных параметров ВСР отражает эффективность адаптационных механизмов регуляции сердечного ритма.

Организация исследований.

Для сравнения характера изменений под воздействием дозированной вибрационной нагрузки и без нее были проведены экспериментальные исследования, в которых приняли участие 8 высококвалифицированных спортсменов мужского пола. Средний возраст группы испытуемых составил 20±2,5 лет, средний рост – 179±3,3 см, средний вес – 71±1,4 кг, стаж занятий спортом – 10±2,4.

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) на стимуляторах биомеханических «Гризли», производства фирмы БМС, Украина., Диапазон частот стимулятора составлял 12-35 Гц.  Тренировочный протокол заключался в том, что спортсмены выполняли серию упражнений, регламентированных по времени нагрузки, длительности интервалов отдыха и темпу. Серия состояла из 8 подходов облегченного упражнения – сгибаний и разгибаний рук в упоре сидя сзади с опорой ногами о пол. В серии ДВТ спортсмены опирались руками на вибрационные платформы, В серии традиционных упражнений спортсмены опирались руками на обычные опоры. Время нагрузки равнялось 30 сек., длительность интервалов отдыха – 5 мин. Упражнение предписывалось выполнять в темпе 1 цикл движения за 1 сек. Мы предполагали, что полные интервалы отдыха между подходами позволят говорить о влиянии на динамику ВСР вибрации, а не упражнения (движения) как такового. 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 сек, в последнем – 4 мин. Суммарное время вибронагрузки в серии упражнений составило 18 мин  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).

Обсуждение результатов исследования.

В состоянии покоя отмечался нормотонический тип регуляции сердечного ритма (222±28,53 мс), равновесие симпатической и парасимпатической регуляции. При анализе спектрограммы обнаруживаются две основные спектральные компоненты с высокой (HF) и низкой (LF) частотой. Как следует из таблицы, величина 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 сердечно-сосудистого нервного центра. После 3 подхода традиционного физического упражнения была выявлена (Р<0,05) выраженная симпатикотония (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 подхода традиционного физического упражнения отмечался нормотонический тип регуляции сердечного ритма (210±29,51мс), увеличилась HF компонента спектра (Р<0,05). После 5 подхода высокочастотная компонента постепенно снижалась, то есть понижалась вагусная активность и повышалась низкочастотная часть спектра. Данная тенденция проявлялась увеличением активности симпатического подкоркового центра, обеспечивающей, по-видимому, более рациональное использование функциональных резервов.

 Таблица

Динамика показателей вариабельности сердечного ритма во время серии традиционных 
физических упражнений и вибрационных дозированных упражнений по методу СБА (n=8)

Показатели

Хср±σ

покой

1 подход

2 подход

3 подход

4 подход

5 подход

6 подход

7 подход

8 подход

dRR

1

222±28,53

245±45,62

170±33,82

105±39,62*

210±29,51

150±38,91*

210±28,31

200±27,92

180±39,55

2

238±50,33

250±38,41

120±31,19*

150±49,52

145±39,5*+

190±52,18

130±41,6*+

180±34,25

150±42,33

AMo

1

36,7±18,61

33,7±18,53

50,7±19,29

67,7±18,63*

50,8±17,33

55,5±18,53*

53,3±18,21

44,7±19,16

77,7±19,42*

2

53,8±19,1

34,2±18,14*

59,1±20,16

52,3±22,61

39,9±17,53

30,4±19,2*+

63,2±15,24

36,7±17,63

54,3±15,32

SDNN

1

45,7±16,42

51,4±14,67

29,9±17,13*

17,6±12,61*

37,3±14,82

20,3±15,41*

41,3±14,45

34,0±15,97

20,3±17,64*

2

43,1±18,54

44,9±16,21

25,9±18,53*

38,8±17,85

42,0±15,92

47,6±19,61

38,9±16,57

55,0±14,72

47,6±16,82

HF

1

49,4±6,82

46,1±6,93

36,7±5,82*

27,4±5,18*

45,5±5,26

32,3±4,92*

24,2±6,18*

29,1±6,58*

24,4±6,88*

2

39,5±5,58

36,2±4,86+

33,0±6,78

27,9±6,74*

37,2±4,92

39,6±6,47

22,4±5,84*

52,3±6,5*+

39,7±7,45+

LF

1

30,1±5,16

30,4±4,51

23,9±7,93

36,6±5,64

27,1±5,62

31,0±5,36

31,7±7,38

27,1±5,61

34,7±5,22

2

33,3±4,51

26,1±3,75*

28,6±8,72

29,4±5,63

26,5±7,93*

20,5±6,1*+

24,1±5,63*

21,8±6,34*

23,7±5,2*+

VLF

1

20,6±6,29

23,4±6,52

39,4±7,46*

36,1±4,23*

27,4±6,35

36,7±5,74*

44,1±6,54*

43,8±4,82*

40,9±7,69*

2

27,2±5,42

37,7±6,95+

38,4±8,94*

42,7±7,62*

36,3±8,21

39,9±4,39*

53,5±7,42*

25,9±5,82+

36,6±6,36

ЧСС

1

66±7,73

67±7,52

71±5,53

74±6,92

73±4,63

75±4,58

78±6,74*

76±6,93

78±5,11*

2

67±8,57

78±6,95

79±4,95

83±3,4*+

86±5,96*+

91±4,92*+

91±6,34*+

94±5,82*+

93±6,58*+

Примечания: достоверные отличия между исходными показателями и показателями посттренировочных контрольных замеров в каждой из групп упражнений: * – P<0,05; достоверные отличия меду показателями в разных группах упражнений: + – P<0,05; 1 – показатели ВСР в серии традиционных физических упражнений; 2 – показатели ВСР в серии вибрационных дозированных упражнений по методу СБА.

Следует остановиться на динамике мощности низкочастотной компоненты спектра (LF), 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 после 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 (HF), низкочастотная компонента становилась доминирующей, но поскольку суммарная вариабельность уменьшилась, абсолютная мощность НЧ составляющей осталась практически неизменной.

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 физических упражнений по методу СБА исходное значение показателя SDNN достоверно (Р<0,05) уменьшилось после 2 подхода. В течение последующих подходов суммарная вариабельность постепенно увеличилась (табл. 2). После 2 подхода отмечалась умеренная симпатикотония (120±31,19мс), что свидетельствует о напряжении механизмов регуляции. После 3 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 подхода зарегистрировано умеренное усиление активности симпатического подкоркового центра (увеличение VLF компоненты). Соответственно отмечалось выраженное снижение мощности высокочастотных HF колебаний спектра ВСР. В течение четырех подходов СБА наблюдалась средняя депрессия ВСР. После 5 подхода ВСР нормализовалась. После 7 и 8 подхода выявлена умеренная аритмия (появление экстрасистол). Активность симпатического сердечно-сосудистого нервного центра нормализовалась.

В нашем исследовании при изучении влияния СБА 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. Мощность этих колебаний при проведении традиционных физических упражнений повысилась. После СБА низкочастотная компонента LF как это видно из рисунка 1, постепенно снижалась.

 Рис. 1. Динамика низкочастотной компоненты в покое (1), в течение выполнения физического упражнения и под влиянием СБА (2-5). 

Это указывает на недостаточный резерв сосудистой регуляции. Вагусный высокочастотный компонент спектра мощности усиливался только во время СБА, в то время как после выполнения традиционных физических упражнений происходило ослабление HF компоненты (рис. 2).

 

Рис. 2. Динамика высокочастотной компоненты в покое (1), в течение выполнения физических упражнений и под влиянием СБА (2-5). 

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).

Рис. 3. Динамика VLF в покое (1), в течение выполнения физического упражнения и под влиянием СБА (2-5).

Таким образом, при воздействии СБА по сравнению с серией физических упражнений, статистически достоверно растут ЧСС (рис. 4), повышается суммарная вариабельность, снижается абсолютная мощность спектра низкочастотной компоненты. Данное соотношение, по-видимому, носит компенсаторный характер и направлено на сохранение гомеостаза при снижении качества регулирования.

 

Рис. 4. Динамика ЧСС при выполнении серии традиционных упражнений и вибрационных упражнений по методу СБА.

На основании вышеизложенного можно констатировать, что при применении метода СБА формируется нормотонический тип регуляции, который характеризуются оптимальностью адаптационных реакций. В начальный период воздействий СБА наблюдался симпатотонический тип, который проявляется более медленной приспособляемостью к новым условиям, активной мобилизацией функциональных резервов и невысокой лабильностью. Отличительными чертами поддержания сердечно-сосудистого гомеостаза при воздействии СБА является смещение вегетативного баланса в сторону симпатического звена, снижение функционального резерва регуляторных механизмов системы кровообращения.

Таким образом, в результате применения дозированной вибрационной тренировки исходное состояние регуляторных механизмов существенно изменилось. Вегетативный баланс сместился в сторону усиления активности симпатического отдела. Снизилась активность подкоркового вазомоторного центра. Однако наиболее интересными оказались изменения со стороны механизмов регуляции. Их сущность 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.

 

Выводы.

Исследование вариабельности сердечного ритма под влиянием вибротренинга позволил выявить достоверные изменения показателей ВСР, указывающие на перестройку вегетативной регуляции. Основными характеристиками такой перестройки являются более высокая активность симпатического звена регуляции и наличие тормозящего влияния высших вегетативных центров на нижележащие уровни регуляции. По-видимому, наблюдаемые изменения обусловлены необходимостью мобилизации функциональных резервов регуляторного механизма и связаны с включением в процесс адаптации высших вегетативных центров (снижение мощности спектра ВСР).

Список использованных источников

 

  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. – Мн.: Минсктиппроект, 2001. – С. 141–150.
  2. Михеев А.А. Стимуляция биологической активности как метод управления развитием физических качеств спортсменов: В 2 ч. – Мн., 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. – Мн., 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 (Разсолов Н.А., Колесниченко О.Ю.). –  М., 2000. – С. 167–178
  10. Рябыкина Г.В., Соболев А.В. Анализ вариабельности ритма сердца // Кардиология. – 1996. – № 10. – С. 87–97.
  11. Сидоренко Г.И. Инструментальные методы исследования в кардиологии: Руководство. – Мн., 1994. – 35 с.
  12. Bregnbo A. Optimal Filtering of ECG – Signal With Regard to Late Potentials. – Lyngby, Denmark, 1992. – 93 p.