Функциональные пробы
Очерк из монографии Е.А. Гавриловой "Спорт. Стресс. Вариабельность". Часть 3
Ритмограмма, записанная в состоянии покоя, – это лишь небольшая часть той информации, которую можно получить при использовании метода ритмокардиографии. Резерв спортсмена, его реактивность, в том числе ответ на нагрузку, выявление патологических и предпатологических отклонений и умение мобилизоваться, что немаловажно для соревновательной деятельности, можно выявить лишь при проведении функциональных проб. Их проведение не только позволяет получить наиболее полное представление о функциональном состоянии спортсмена, но и оценить динамику тренировочного процесса и найти пути его оптимизации.
«Цена» адаптации организма, измеренная с помощью функциональных проб, может выступать как одна из важных характеристик тренированности. Кроме того, с помощью функциональных проб можно выявить наиболее перегруженные системы регуляции, ибо, чем более загружена та или иная функция организма, тем меньше ее ответ на воздействие. Это в значительной мере расширяет возможности оценки отдельных звеньев регуляции организма.
РКГ здорового человека характеризуется достаточными адекватными реакциями сердечного ритма на разнонаправленные стимулы в пробах, с быстрым достижением максимальной реакции и быстрым восстановлением ВРС после стимула (Миронова Т.Ф., 2007). Автор считает, что необходимо использовать пробы, которые направлены преимущественно на каждый из трех факторов регуляции: парасимпатическая нервная система – проба Вальсальвы, гуморальная регуляция – проба Ашнера, симпатическая система – проба с физической нагрузкой.
Как указывает В.М. Михайлов (2002), число возможных функциональных проб бесконечно, однако в обязательном порядке при исследовании ВРС он рекомендует проведение только активной ортостатической пробы. У монографии автора подробно рассмотрено выполнение большого числа различных функциональных проб.
Активная ортостатическая проба
Активная ортостатическая проба (АОП) является одним из наиболее простых, высокоинформативных и доступных методов исследования функционального состояния спортсмена. При переходе человека из горизонтального положения в вертикальное часть циркулирующей крови перемещается в нижние отделы, что приводит к уменьшению венозного возврата крови к сердцу. При этом центральный объем крови снижается примерно на 20%, а минутный объем – на 1,0–2,7 л/мин (цит. по: Киселев А.Р., 2005). Для удержания гемодинамики организма на должном уровне функционирования в ответ последовательно включается ряд регулирующих механизмов: симпатическая, парасимпатическая системы, барорефлексы, ренин-ангиотензин-альдостероновый механизм. Запись РКГ при этом дает возможность охарактеризовать функционирование каждого их этих механизмов.
При записи ритмограммы во избежание наводок лучше записывать первое стандартное отведение ЭКГ. После 10–15-минутного отдыха в горизонтальном положении с приподнятой головой и регистрации 5-минутной записи ВРС в покое по команде спортсмен не очень быстро, но без задержек принимает вертикальное положение. После этого стоит спокойно в течение 5 мин. Первые 3–7 кардиоциклов после вставания лучше исключить из записи (переходный – нестационарный период), который отражает, как правило, множественные артефакты.
В течение первых 15 сердечных сокращений происходит увеличение ЧСС, обусловленное выбросом катехоламинов при переходе из горизонтального положения в вертикальное. Затем включаются механизмы барорефлекторной регуляции – повышается активность парасимпатического отдела автономной нервной системы и регистрируется относительная брадикардия (примерно к 30-му удару).
Еще в 50-е годы физиологами этот факт был сформулирован так: «при раздражении n. vagus его тонус минимальный в районе пятнадцатого сокращения сердца и максимальный в районе тридцатого» (цит. по: Михайлов В.М., 2002). На кардиоинтервалограмме это выглядит как «яма» на 15-й удар (ускорение ЧСС) с последующим «бугорком» к 30-му удару (замедление ЧСС) (рис. 22).
«Цена» адаптации организма, измеренная с помощью функциональных проб, может выступать как одна из важных характеристик тренированности. Кроме того, с помощью функциональных проб можно выявить наиболее перегруженные системы регуляции, ибо, чем более загружена та или иная функция организма, тем меньше ее ответ на воздействие. Это в значительной мере расширяет возможности оценки отдельных звеньев регуляции организма.
РКГ здорового человека характеризуется достаточными адекватными реакциями сердечного ритма на разнонаправленные стимулы в пробах, с быстрым достижением максимальной реакции и быстрым восстановлением ВРС после стимула (Миронова Т.Ф., 2007). Автор считает, что необходимо использовать пробы, которые направлены преимущественно на каждый из трех факторов регуляции: парасимпатическая нервная система – проба Вальсальвы, гуморальная регуляция – проба Ашнера, симпатическая система – проба с физической нагрузкой.
Как указывает В.М. Михайлов (2002), число возможных функциональных проб бесконечно, однако в обязательном порядке при исследовании ВРС он рекомендует проведение только активной ортостатической пробы. У монографии автора подробно рассмотрено выполнение большого числа различных функциональных проб.
Активная ортостатическая проба
Активная ортостатическая проба (АОП) является одним из наиболее простых, высокоинформативных и доступных методов исследования функционального состояния спортсмена. При переходе человека из горизонтального положения в вертикальное часть циркулирующей крови перемещается в нижние отделы, что приводит к уменьшению венозного возврата крови к сердцу. При этом центральный объем крови снижается примерно на 20%, а минутный объем – на 1,0–2,7 л/мин (цит. по: Киселев А.Р., 2005). Для удержания гемодинамики организма на должном уровне функционирования в ответ последовательно включается ряд регулирующих механизмов: симпатическая, парасимпатическая системы, барорефлексы, ренин-ангиотензин-альдостероновый механизм. Запись РКГ при этом дает возможность охарактеризовать функционирование каждого их этих механизмов.
При записи ритмограммы во избежание наводок лучше записывать первое стандартное отведение ЭКГ. После 10–15-минутного отдыха в горизонтальном положении с приподнятой головой и регистрации 5-минутной записи ВРС в покое по команде спортсмен не очень быстро, но без задержек принимает вертикальное положение. После этого стоит спокойно в течение 5 мин. Первые 3–7 кардиоциклов после вставания лучше исключить из записи (переходный – нестационарный период), который отражает, как правило, множественные артефакты.
В течение первых 15 сердечных сокращений происходит увеличение ЧСС, обусловленное выбросом катехоламинов при переходе из горизонтального положения в вертикальное. Затем включаются механизмы барорефлекторной регуляции – повышается активность парасимпатического отдела автономной нервной системы и регистрируется относительная брадикардия (примерно к 30-му удару).
Еще в 50-е годы физиологами этот факт был сформулирован так: «при раздражении n. vagus его тонус минимальный в районе пятнадцатого сокращения сердца и максимальный в районе тридцатого» (цит. по: Михайлов В.М., 2002). На кардиоинтервалограмме это выглядит как «яма» на 15-й удар (ускорение ЧСС) с последующим «бугорком» к 30-му удару (замедление ЧСС) (рис. 22).
Рис. 22. Кардиоинтервалограмма при активной ортостатической пробе.
А уже в 1966 г. в Москве состоялся первый Всесоюзный симпозиум по вариабельности сердечного ритма под руководством академика В.В. Парина. В 1968 г. под редакцией В.В. Парина и Р.М. Баевского был опубликован сборник «Математический анализ сердечного ритма». Роман Маркович Баевский, с именем которого в нашей стране ассоциируется этот метод, описал методику под названием «вариационная пульсометрия» и ввел ряд статистических показателей, которые и сегодня широко используются в нашей стране.
Рекомендации способствовали стандартизации научных исследований и практического использования технологии ВРС, воспроизводимости и сопоставимости результатов исследований, выполненных на различной аппаратуре и в разных лабораториях. Ученые и врачи разных стран стали «говорить» на одном языке. Ставшая широко известной за рубежом методика под аббревиатурой HRV (heart rate variability – изменчивость сердечного ритма) стала неотъемлемой частью практически любой системы суточного мониторирования.
Рекомендации способствовали стандартизации научных исследований и практического использования технологии ВРС, воспроизводимости и сопоставимости результатов исследований, выполненных на различной аппаратуре и в разных лабораториях. Ученые и врачи разных стран стали «говорить» на одном языке. Ставшая широко известной за рубежом методика под аббревиатурой HRV (heart rate variability – изменчивость сердечного ритма) стала неотъемлемой частью практически любой системы суточного мониторирования.
После этого происходит активация симпатического отдела нервной системы, что обусловливает вновь учащение ЧСС и снижение величины кардиоинтервалов. И лишь затем в регуляцию включается ренин-ангиотензин-альдостероновый механизм и восстановление ЧСС. Все описанные механизмы обеспечивают при ортостазе поддержание гомеостаза на должном уровне, и по выраженности (отсутствии) реакции в определенные этапы пробы можно судить о соответствующих звеньях регуляции.
При анализе АОП важен параметр, который рассчитывается как отношение максимального значения R–R-интервала (обычно в районе 30-го удара от начала вставания) к самому короткому R–R-интервалу, который соответствует «дну ямы», около 15-го удара – так называемый коэффициент 30 : 15 (K30 : 15). Этот коэффициент характеризует реактивность парасимпатического отдела вегетативной нервной системы. Во многих программных продуктах этот показатель вычисляется автоматически.
По значению коэффициента 30 : 15 реакцию на АОП можно разделить на нормальную, сниженную, парадоксальную и избыточную.
У молодых здоровых лиц, не занимающихся спортом, нормальной реакцией на ортопробу следует считать реакцию при К30 : 15 от 1,25 до 1,75. При этом ЧСС после переходного процесса снижается не более чем на 30% от исходного уровня. У спортсменов в норме коэффициент К30 : 15 может составлять до 2,0, а значение от 1,75 до 2,0 следует расценивать как высокую реактивность парасимпатического отдела вегетативной нервной системы и степени готовности организма к ответу (врабатываемости) на тот или иной раздражающий стимул (Михайлов В.М., 2002). По данным О.А. Бутовой (2012), усиление реактивности в ортопробе в шесть раз чаще встречается у спортсменок по сравнению с девушками, не занимающимися спортом.
Высокая или избыточная реактивность на ортостатическую пробу – К30 : 15 выше значения 2,0.
Сниженная реакция – K30 : 15 от 1,0 до 1,25 характеризует ухудшение функционального состояния организма и может быть обусловлена проявлением вагусной недостаточности.
Парадоксальная реакция – К30 : 15 менее 1,0. Переходный период в этом случае представляет собой «бугорок» вместо «ямы», который у спортсменов встречается крайне редко и отражает различные нарушения регуляции ритма сердца.
Ряд авторов для оценки АОП предлагают использовать коэффициент реакции (Кр) (Жемайтите Д.И., 1982; Березный Е.А. и Рубин A.M., 1997), который вычисляется как:
Кр = (R–Rмакс. – R–Rмин.)/R–Rмакс. × 100%.
Авторы рекомендуют реакцию обследуемого на ортостатическую пробу с учетом данного коэффициента разделять на нормальную, сниженную и парадоксальную.
При нормальной реакции на ортопробу у спортсменов регистрируется Кр не меньше 40% с установлением ЧСС после переходного процесса на исходном уровне с появлением мощных дыхательных (быстрых) волн после окончания переходного процесса.
В результате сниженной реакции (Кр меньше 40%), как правило, имеет место симпатическая направленность РКГ. Сниженная реакция характеризует ухудшение функционального состояния.
Парадоксальная реакция отличается тем, что при значениях Кр больше 40% наблюдается резкая стабилизация ритма либо переходный период представляет собой «бугорок» вместо «ямы», при этом Кр становится отрицательным.
По мнению В.М. Михайлова (2002), коэффициент 30 : 15 может иметь самостоятельное клинико-диагностическое значение.
Определенный интерес при проведении АОП играет спектральный анализ. Для этого предварительно необходимо исключить из дальнейшего анализа участок нестационарного процесса, который достаточно хорошо определяется визуально. Длительность исключаемого из анализа фрагмента РКГ обычно составляет около 1 мин. Показатель LF/HF, отражающий соотношение симпатического и парасимпатического отделов ВНС, при проведении АОП увеличивается в 3–10 раз в основном за счет повышения активности LF-компоненты. По мнению А.П. Коваленко и соавт. (1999), в норме при ортопробе отмечается рост LF в 1–3 раза, VLF в 2–3 раза и снижение HF – в 7–8 раз. Однако чрезмерное увеличение либо уменьшение диапазона реагирования в ответ на ортостаз может служить неблагоприятным прогностическим признаком (Гуштурова И.В., Телепов В.Н., 2011).
Ю.Э. Питкевич (2011) предложила показатель ΔLF (динамика LF-компоненты в ходе проведения ортостатической пробы), который рассчитывался в относительных единицах, как:
(LF стоя – LF лежа)/LF лежа.
Данный показатель указывает на развитие процессов мобилизации функциональных резервов при ортостатической нагрузке.
Н.И. Шлык (2011) исследовала показатели вариабельности сердечного ритма при активной ортостатической пробе у 254 высококвалифицированных спортсменов (КМС, МС) в возрасте 18–20 лет, занимающихся разными видами спорта. Регистрация ЭКГ-сигнала проводилась с помощью комплекса «Варикард 2.51» в течение 5 мин лежа и при переходе в положение стоя (6 мин) во II стандартном отведении.
Анализ динамики показателей записанных ритмограмм при переходе из положения лежа в положение стоя показал, что качество и выраженность реакции регуляторных систем на изменение положения тела зависят в первую очередь не от специфики спорта, а от типа вегетативной регуляции ритма (преобладания центральных или автономных механизмов регуляции ритма сердца).
У спортсменов с преобладанием автономной регуляции ритма сердца в ортостазе, наряду с увеличением ИН, отмечалось снижение показателей спектральных компонентов ВРС (TP, HF, LF, VLF). По мнению Н.И. Шлык (2011), подобная реакция регуляторных систем на ортостатическое воздействие является оптимальной и свидетельствует о высоких функциональных и адаптивных возможностях организма. Чем более выражено преобладание автономной регуляции сердечного ритма, тем более выражена реакция как автономных, так и центральных структур управления на ортостатическое воздействие. В этом случае отмечается также некоторое уменьшение временных показателей ВРС (R–R, dX, RMSSD, pNN50, SDNN) и значительное снижение спектральных показателей ритма сердца. Этот вариант реакции встречается у высокотренированных спортсменов (рис. 23).
При анализе АОП важен параметр, который рассчитывается как отношение максимального значения R–R-интервала (обычно в районе 30-го удара от начала вставания) к самому короткому R–R-интервалу, который соответствует «дну ямы», около 15-го удара – так называемый коэффициент 30 : 15 (K30 : 15). Этот коэффициент характеризует реактивность парасимпатического отдела вегетативной нервной системы. Во многих программных продуктах этот показатель вычисляется автоматически.
По значению коэффициента 30 : 15 реакцию на АОП можно разделить на нормальную, сниженную, парадоксальную и избыточную.
У молодых здоровых лиц, не занимающихся спортом, нормальной реакцией на ортопробу следует считать реакцию при К30 : 15 от 1,25 до 1,75. При этом ЧСС после переходного процесса снижается не более чем на 30% от исходного уровня. У спортсменов в норме коэффициент К30 : 15 может составлять до 2,0, а значение от 1,75 до 2,0 следует расценивать как высокую реактивность парасимпатического отдела вегетативной нервной системы и степени готовности организма к ответу (врабатываемости) на тот или иной раздражающий стимул (Михайлов В.М., 2002). По данным О.А. Бутовой (2012), усиление реактивности в ортопробе в шесть раз чаще встречается у спортсменок по сравнению с девушками, не занимающимися спортом.
Высокая или избыточная реактивность на ортостатическую пробу – К30 : 15 выше значения 2,0.
Сниженная реакция – K30 : 15 от 1,0 до 1,25 характеризует ухудшение функционального состояния организма и может быть обусловлена проявлением вагусной недостаточности.
Парадоксальная реакция – К30 : 15 менее 1,0. Переходный период в этом случае представляет собой «бугорок» вместо «ямы», который у спортсменов встречается крайне редко и отражает различные нарушения регуляции ритма сердца.
Ряд авторов для оценки АОП предлагают использовать коэффициент реакции (Кр) (Жемайтите Д.И., 1982; Березный Е.А. и Рубин A.M., 1997), который вычисляется как:
Кр = (R–Rмакс. – R–Rмин.)/R–Rмакс. × 100%.
Авторы рекомендуют реакцию обследуемого на ортостатическую пробу с учетом данного коэффициента разделять на нормальную, сниженную и парадоксальную.
При нормальной реакции на ортопробу у спортсменов регистрируется Кр не меньше 40% с установлением ЧСС после переходного процесса на исходном уровне с появлением мощных дыхательных (быстрых) волн после окончания переходного процесса.
В результате сниженной реакции (Кр меньше 40%), как правило, имеет место симпатическая направленность РКГ. Сниженная реакция характеризует ухудшение функционального состояния.
Парадоксальная реакция отличается тем, что при значениях Кр больше 40% наблюдается резкая стабилизация ритма либо переходный период представляет собой «бугорок» вместо «ямы», при этом Кр становится отрицательным.
По мнению В.М. Михайлова (2002), коэффициент 30 : 15 может иметь самостоятельное клинико-диагностическое значение.
Определенный интерес при проведении АОП играет спектральный анализ. Для этого предварительно необходимо исключить из дальнейшего анализа участок нестационарного процесса, который достаточно хорошо определяется визуально. Длительность исключаемого из анализа фрагмента РКГ обычно составляет около 1 мин. Показатель LF/HF, отражающий соотношение симпатического и парасимпатического отделов ВНС, при проведении АОП увеличивается в 3–10 раз в основном за счет повышения активности LF-компоненты. По мнению А.П. Коваленко и соавт. (1999), в норме при ортопробе отмечается рост LF в 1–3 раза, VLF в 2–3 раза и снижение HF – в 7–8 раз. Однако чрезмерное увеличение либо уменьшение диапазона реагирования в ответ на ортостаз может служить неблагоприятным прогностическим признаком (Гуштурова И.В., Телепов В.Н., 2011).
Ю.Э. Питкевич (2011) предложила показатель ΔLF (динамика LF-компоненты в ходе проведения ортостатической пробы), который рассчитывался в относительных единицах, как:
(LF стоя – LF лежа)/LF лежа.
Данный показатель указывает на развитие процессов мобилизации функциональных резервов при ортостатической нагрузке.
Н.И. Шлык (2011) исследовала показатели вариабельности сердечного ритма при активной ортостатической пробе у 254 высококвалифицированных спортсменов (КМС, МС) в возрасте 18–20 лет, занимающихся разными видами спорта. Регистрация ЭКГ-сигнала проводилась с помощью комплекса «Варикард 2.51» в течение 5 мин лежа и при переходе в положение стоя (6 мин) во II стандартном отведении.
Анализ динамики показателей записанных ритмограмм при переходе из положения лежа в положение стоя показал, что качество и выраженность реакции регуляторных систем на изменение положения тела зависят в первую очередь не от специфики спорта, а от типа вегетативной регуляции ритма (преобладания центральных или автономных механизмов регуляции ритма сердца).
У спортсменов с преобладанием автономной регуляции ритма сердца в ортостазе, наряду с увеличением ИН, отмечалось снижение показателей спектральных компонентов ВРС (TP, HF, LF, VLF). По мнению Н.И. Шлык (2011), подобная реакция регуляторных систем на ортостатическое воздействие является оптимальной и свидетельствует о высоких функциональных и адаптивных возможностях организма. Чем более выражено преобладание автономной регуляции сердечного ритма, тем более выражена реакция как автономных, так и центральных структур управления на ортостатическое воздействие. В этом случае отмечается также некоторое уменьшение временных показателей ВРС (R–R, dX, RMSSD, pNN50, SDNN) и значительное снижение спектральных показателей ритма сердца. Этот вариант реакции встречается у высокотренированных спортсменов (рис. 23).
Рис. 23. Тип АОП у высокотренированных спортсменов (по Шлык Н.И., 2011).
1 – покой, 2 – орто.
1 – покой, 2 – орто.
При исходно неблагоприятном типе вегетативной регуляции сердечного ритма у спортсменов (с преобладанием центральной регуляции) в ортостазе происходит рост ИН и ТР в основном за счет LF и VLF-волн на фоне снижения HF-волн (рис. 24).
Рис. 24. Парадоксальный тип АОП (по Шлык Н.И., 2011). 1 – покой, 2 – орто.
Причем чем больше исходное напряжение центральных структур регуляции, тем больше увеличивается ИН и ТР. Такой тип АОП, по мнению автора, чаще всего встречается при выраженном утомлении, перетренированности, донозологических состояниях и считается парадоксальным.
В то же время подобное состояние вегетативной регуляции может отмечаться также у высококвалифицированных спортсменов короткое время непосредственно перед соревнованиями, что может свидетельствовать о пике спортивной «формы». Затягивание такой реакции свидетельствует о развитии состояния перенапряжения.
Таким образом, Н.И. Шлык (2011) предлагает при проведении ортопробы учитывать тип вегетативной регуляции ввиду возможной ложной интерпретации полученных результатов при усреднении показателей ВРС у спортсменов с преобладанием автономной и центральной регуляции. У первых абсолютные показатели мощности HF и LF в ответ на ортостаз уменьшаются, а у вторых значение HF снижается, а LF – увеличивается.
Парадоксальная реакция на ортостаз является показателем неблагоприятных тенденций как в состоянии здоровья спортсмена, так и в прогнозе спортивного результата.
Ортостатическое тестирование позволяет дать более детальную оценку функциональному состоянию регуляторных систем и адаптационных возможностей организма, в том числе дифференциацию IV типа РКГ по Н.И. Шлык в плане его физиологичности (соревновательная готовность или перенапряжение).
При ортостатической пробе важно также учитывать динамику таких данных, как АД, ЧСС, показателей центральной и периферической гемодинамики, клиническую картину.
В то же время подобное состояние вегетативной регуляции может отмечаться также у высококвалифицированных спортсменов короткое время непосредственно перед соревнованиями, что может свидетельствовать о пике спортивной «формы». Затягивание такой реакции свидетельствует о развитии состояния перенапряжения.
Таким образом, Н.И. Шлык (2011) предлагает при проведении ортопробы учитывать тип вегетативной регуляции ввиду возможной ложной интерпретации полученных результатов при усреднении показателей ВРС у спортсменов с преобладанием автономной и центральной регуляции. У первых абсолютные показатели мощности HF и LF в ответ на ортостаз уменьшаются, а у вторых значение HF снижается, а LF – увеличивается.
Парадоксальная реакция на ортостаз является показателем неблагоприятных тенденций как в состоянии здоровья спортсмена, так и в прогнозе спортивного результата.
Ортостатическое тестирование позволяет дать более детальную оценку функциональному состоянию регуляторных систем и адаптационных возможностей организма, в том числе дифференциацию IV типа РКГ по Н.И. Шлык в плане его физиологичности (соревновательная готовность или перенапряжение).
При ортостатической пробе важно также учитывать динамику таких данных, как АД, ЧСС, показателей центральной и периферической гемодинамики, клиническую картину.
Проба с физической нагрузкой
Это одна из главных проб при исследовании вегетативного обеспечения спортивной деятельности. Проба позволяет охарактеризовать адаптационные резервы организма спортсмена при условии ее проведения в динамике. Может проводиться с различными физическими нагрузками, включая тренировки и нагрузки максимальной мощности. При нагрузочной пробе расстройства регуляции можно выявить гораздо раньше, чем метаболические и, тем более, структурные нарушения.
В последние годы в диагностике функционального состояния спортсменов метод ритмокардиографии в остром тесте с физической нагрузкой получил широкое распространение. «Цена» адаптации организма к физическим нагрузкам может выступать как одна из важных характеристик физической тренированности. Чем ниже напряжение регуляторных систем при данном уровне нагрузки, тем выше физическая тренированность (Жужгов А.П., Сапожникова Е.Н., Куртеев А.Б., 2011; Peçanha T., de Paula-Ribeiro M., Nasario-Junior O., de Lima J.R., 2013).
Проба отражает нарушение общего функционального состояния, снижение адаптивных возможностей по отношению к физической нагрузке, позволяет судить об адекватности заданной нагрузки потенциалу организма. Чем выше нагрузка, тем больше выраженность симпатической регуляции и соотношение LF/HF (Sumi K., Suzuki S., Matsubara M., 2006).
Выполнение физической нагрузки сопровождается активацией симпатического отдела вегетативной нервной системы и центральных контуров регуляции сердечного ритма, что проявляется стабилизациией ритма сердца, уменьшением разброса кардиоинтервалов, увеличением АМо. Активация регуляторных систем при воздействии на организм физической нагрузки во многом зависит от исходного функционального состояния организма (Михайлов В.М., 2002). Чем больше значение ЧСС, при которой исчезает вариабельность сердечного ритма, тем лучше текущее функциональное состояние спортсмена. В этом состоянии спортсмен готов переносить физическую нагрузку высокой интенсивности и продолжительности без развития перетренированности. Исчезновение вариабельности при меньших значениях ЧСС, чем ранее, свидетельствует о напряжении систем регуляции организма, что может свидетельствовать о физическом или психическом перенапряжении.
Особенно важной при проведении пробы с физической нагрузкой является оценка реактивности автономной регуляции, так как степень мобилизации и устойчивости ее активации тесно связана с показателями спортивной работоспособности (Кудря О.Н., 2008).
С. Blasco-Lafarga и соавт. (2013) показали тесную связь между ростом симпатической активности во время выполнения субмаксимального теста дзюдоистами с уровнем лактата и работоспособностью. Еще Г.Ф. Ланг указывал на то, что предел способности к спортивным достижениям определяется пределом функционирования симпатико-адреналовой системы.
Наиболее информативными, по мнению О.Н. Кудря (2008), для оценки адаптационных изменений в организме высококвалифицированных спортсменов в ходе годичного цикла являются показатели РКГ, зарегистрированные на 1-й минуте срочного восстановления, то есть сразу после выполнения дозированной физической нагрузки.
При этом, по мнению В.М. Михайлова (2002), во время проведения нагрузки и в первые 5 мин после нее процесс не является стационарным, поэтому оценка пробы не достоверна. Автор полагает, что запись РКГ надо начинать после установки стационарности процесса. Однако и восстановление может произойти в эти минуты. Поэтому чем раньше снята РКГ в отсутствии нестационарности процесса, тем она информативнее.
И.А. Кузнецова и О.Ю. Степанова (2008) предлагают изучать вегетативное обеспечение нагрузки с помощью определения ИН (отношение индекса напряжения после нагрузки к индексу напряжения покоя с учетом исходного вегетативного тонуса).
Я.В. Велибеков и А.Д. Викулов (2008) показали изменение РКГ у спортсменов-лыжников высокой квалификации (мастера спорта, кандидаты в мастера спорта) 18–24 лет после окончания зимнего сезона при использовании однократной ступенчато возрастающей до максимума велоэргометрической нагрузки. Производилась 5-минутная запись вариабельности сердечного ритма в покое через каждые 30 мин восстановления в течение трех часов с помощью программно-аппаратного комплекса фирмы «Нейро-Софт». Применен спектральный анализ волновой структуры сердечного ритма.
ЧСС в покое составляла 61,00±11,64 уд./мин, сразу после нагрузки – 93,25±12,67 уд./мин (лежа, по данным 5-минутной записи ЭКГ), в дальнейшем, через каждые 30 мин восстановления – в среднем по группе: 71, 65, 59, 57, 54, 54 уд./мин.
В покое общая мощность волновой структуры сердечного ритма (ТР) составляла 3000±1998 мс2. Соотношение VLF : LF : HF было равно соответственно 30 : 28 : 42%. Отношение LF/HF равнялось величине 0,944±0,578 ед. Показатель общей мощности убеждает в том, что спортсмены обследованы в состоянии полного восстановления. Сразу после максимальной нагрузки ТР был равен 739±543 мс2, соотношение VLF : LF : HF = 68 : 24 : 8%. LF/HF равнялось 4,75±3,90 ед. На 30-й минуте восстановления общая мощность спектра равнялась 2591±1946 мс2. Отношение LF/HF составляло 1,792±1,463 ед. Соотношение VLF : LF : HF = 38 : 34 : 28%. На этом этапе еще превалировало влияние VLF-диапазона, а также в симпатико-парасимпатическом равновесии – влияние симпатического отдела. На 60-й минуте восстановления общая мощность волновой структуры сердечного ритма составляла 3541 мс2, соотношение спектров – 35 : 28 : 37%. Отношение LF/HF уже приблизилось к «единице» (1,095±0,821). В дальнейшем симпатико-парасимпатическое равновесие сохранялось относительно этого уровня. Таким образом, активность вагуса проявлялась уже на первом часе восстановления.
На последующих этапах восстановления отмечался рост общей мощности волновой структуры ритма сердца: 4083±4300 – 6537±4023 – 6508±5900 мс2 и только через 3 ч восстановления начиналось ее возвращение к исходному уровню – 4055±2705 мс2. Доля высокочастотного спектра (HF-волн) на 60-й минуте равнялась 37%, на 90‑й – 43%, на 120-й – 32%, на 150-й – 36% и на 180-й – 38%. А соотношение VLF : LF : HF по сравнению с покоем стабилизировалось к 90-й минуте восстановления.
Представленные данные Я.В. Велибекова и А.Д. Викулова (2008) выявляют ряд закономерностей восстановления после физической нагрузки, которые с успехом применяют скандинавские исследователи при ночном мониторинге ВРС для оценки времени восстановления и планирования тренировочного процесса на следующий тренировочной день.
Суть методики состоит в ночном мониторинге ЧСС спортсменов при помощи записывающего устройства «Mega BodyGuard», которое закрепляется на теле спортсмена после тренировки на всю ночь. Анализ качества ночного сна оценивается в программе «First Beat» версии 4.0. (Rusko H., 2006; Uusitalo A.L., 2006) перед началом утренней тренировки. Программа выдает числовое значение так называемого коэффициента восстановления (КВ) в условных единицах. Увеличение этого коэффициента характеризует более качественное восстановление. В противоположность этому снижение КВ свидетельствует о накоплении недовосстановления и выходе в перетренированность. Для каждого спортсмена эти цифры индивидуальны.
Нами был апробирован данный метод на спортсменах высокой квалификации, показавший высокую практическую пользу (Чурганов О.А., Заборовский К.А., Гаврилова Е.А., 2013). На рис. 25 приведены данные КВ спортсмена в тренировочном цикле.
В последние годы в диагностике функционального состояния спортсменов метод ритмокардиографии в остром тесте с физической нагрузкой получил широкое распространение. «Цена» адаптации организма к физическим нагрузкам может выступать как одна из важных характеристик физической тренированности. Чем ниже напряжение регуляторных систем при данном уровне нагрузки, тем выше физическая тренированность (Жужгов А.П., Сапожникова Е.Н., Куртеев А.Б., 2011; Peçanha T., de Paula-Ribeiro M., Nasario-Junior O., de Lima J.R., 2013).
Проба отражает нарушение общего функционального состояния, снижение адаптивных возможностей по отношению к физической нагрузке, позволяет судить об адекватности заданной нагрузки потенциалу организма. Чем выше нагрузка, тем больше выраженность симпатической регуляции и соотношение LF/HF (Sumi K., Suzuki S., Matsubara M., 2006).
Выполнение физической нагрузки сопровождается активацией симпатического отдела вегетативной нервной системы и центральных контуров регуляции сердечного ритма, что проявляется стабилизациией ритма сердца, уменьшением разброса кардиоинтервалов, увеличением АМо. Активация регуляторных систем при воздействии на организм физической нагрузки во многом зависит от исходного функционального состояния организма (Михайлов В.М., 2002). Чем больше значение ЧСС, при которой исчезает вариабельность сердечного ритма, тем лучше текущее функциональное состояние спортсмена. В этом состоянии спортсмен готов переносить физическую нагрузку высокой интенсивности и продолжительности без развития перетренированности. Исчезновение вариабельности при меньших значениях ЧСС, чем ранее, свидетельствует о напряжении систем регуляции организма, что может свидетельствовать о физическом или психическом перенапряжении.
Особенно важной при проведении пробы с физической нагрузкой является оценка реактивности автономной регуляции, так как степень мобилизации и устойчивости ее активации тесно связана с показателями спортивной работоспособности (Кудря О.Н., 2008).
С. Blasco-Lafarga и соавт. (2013) показали тесную связь между ростом симпатической активности во время выполнения субмаксимального теста дзюдоистами с уровнем лактата и работоспособностью. Еще Г.Ф. Ланг указывал на то, что предел способности к спортивным достижениям определяется пределом функционирования симпатико-адреналовой системы.
Наиболее информативными, по мнению О.Н. Кудря (2008), для оценки адаптационных изменений в организме высококвалифицированных спортсменов в ходе годичного цикла являются показатели РКГ, зарегистрированные на 1-й минуте срочного восстановления, то есть сразу после выполнения дозированной физической нагрузки.
При этом, по мнению В.М. Михайлова (2002), во время проведения нагрузки и в первые 5 мин после нее процесс не является стационарным, поэтому оценка пробы не достоверна. Автор полагает, что запись РКГ надо начинать после установки стационарности процесса. Однако и восстановление может произойти в эти минуты. Поэтому чем раньше снята РКГ в отсутствии нестационарности процесса, тем она информативнее.
И.А. Кузнецова и О.Ю. Степанова (2008) предлагают изучать вегетативное обеспечение нагрузки с помощью определения ИН (отношение индекса напряжения после нагрузки к индексу напряжения покоя с учетом исходного вегетативного тонуса).
Я.В. Велибеков и А.Д. Викулов (2008) показали изменение РКГ у спортсменов-лыжников высокой квалификации (мастера спорта, кандидаты в мастера спорта) 18–24 лет после окончания зимнего сезона при использовании однократной ступенчато возрастающей до максимума велоэргометрической нагрузки. Производилась 5-минутная запись вариабельности сердечного ритма в покое через каждые 30 мин восстановления в течение трех часов с помощью программно-аппаратного комплекса фирмы «Нейро-Софт». Применен спектральный анализ волновой структуры сердечного ритма.
ЧСС в покое составляла 61,00±11,64 уд./мин, сразу после нагрузки – 93,25±12,67 уд./мин (лежа, по данным 5-минутной записи ЭКГ), в дальнейшем, через каждые 30 мин восстановления – в среднем по группе: 71, 65, 59, 57, 54, 54 уд./мин.
В покое общая мощность волновой структуры сердечного ритма (ТР) составляла 3000±1998 мс2. Соотношение VLF : LF : HF было равно соответственно 30 : 28 : 42%. Отношение LF/HF равнялось величине 0,944±0,578 ед. Показатель общей мощности убеждает в том, что спортсмены обследованы в состоянии полного восстановления. Сразу после максимальной нагрузки ТР был равен 739±543 мс2, соотношение VLF : LF : HF = 68 : 24 : 8%. LF/HF равнялось 4,75±3,90 ед. На 30-й минуте восстановления общая мощность спектра равнялась 2591±1946 мс2. Отношение LF/HF составляло 1,792±1,463 ед. Соотношение VLF : LF : HF = 38 : 34 : 28%. На этом этапе еще превалировало влияние VLF-диапазона, а также в симпатико-парасимпатическом равновесии – влияние симпатического отдела. На 60-й минуте восстановления общая мощность волновой структуры сердечного ритма составляла 3541 мс2, соотношение спектров – 35 : 28 : 37%. Отношение LF/HF уже приблизилось к «единице» (1,095±0,821). В дальнейшем симпатико-парасимпатическое равновесие сохранялось относительно этого уровня. Таким образом, активность вагуса проявлялась уже на первом часе восстановления.
На последующих этапах восстановления отмечался рост общей мощности волновой структуры ритма сердца: 4083±4300 – 6537±4023 – 6508±5900 мс2 и только через 3 ч восстановления начиналось ее возвращение к исходному уровню – 4055±2705 мс2. Доля высокочастотного спектра (HF-волн) на 60-й минуте равнялась 37%, на 90‑й – 43%, на 120-й – 32%, на 150-й – 36% и на 180-й – 38%. А соотношение VLF : LF : HF по сравнению с покоем стабилизировалось к 90-й минуте восстановления.
Представленные данные Я.В. Велибекова и А.Д. Викулова (2008) выявляют ряд закономерностей восстановления после физической нагрузки, которые с успехом применяют скандинавские исследователи при ночном мониторинге ВРС для оценки времени восстановления и планирования тренировочного процесса на следующий тренировочной день.
Суть методики состоит в ночном мониторинге ЧСС спортсменов при помощи записывающего устройства «Mega BodyGuard», которое закрепляется на теле спортсмена после тренировки на всю ночь. Анализ качества ночного сна оценивается в программе «First Beat» версии 4.0. (Rusko H., 2006; Uusitalo A.L., 2006) перед началом утренней тренировки. Программа выдает числовое значение так называемого коэффициента восстановления (КВ) в условных единицах. Увеличение этого коэффициента характеризует более качественное восстановление. В противоположность этому снижение КВ свидетельствует о накоплении недовосстановления и выходе в перетренированность. Для каждого спортсмена эти цифры индивидуальны.
Нами был апробирован данный метод на спортсменах высокой квалификации, показавший высокую практическую пользу (Чурганов О.А., Заборовский К.А., Гаврилова Е.А., 2013). На рис. 25 приведены данные КВ спортсмена в тренировочном цикле.
Рис. 25. Ежедневная ночная динамика значений коэффициента восстановления (у. е.) в тренировочном цикле.
Как видно на рис. 25, при записи теста ночного восстановления отмечается снижение КВ каждые сутки более чем на 40 у. е. по сравнению со значением, полученным предыдущей ночью. Это отражает накопление недовосстановления и риск развития перетренированности. Интенсивность нагрузки при этом у спортсмена в дни наблюдений не возрастала.
Возможности программы «First Beat»:
1. Наблюдение за восстановлением помогает предупредить возникновение переутомления и выстраивать тренировочный процесс наиболее оптимальным образом на индивидуальной основе для каждого спортсмена.
2. Анализ тренировочного процесса помогает удостовериться в том, что спортсмен достиг поставленной задачи в данном тренировочном занятии.
3. Оценка и наблюдение за стрессом в целом помогают оценить факторы, помимо физической нагрузки, которые вызывают стресс в организме спортсмена.
4. Дистанционное наблюдение за тренировочным процессом помогает получать и анализировать информацию о тренировке и восстановлении спортсменов на расстоянии, даже в другой стране.
Использование мониторинга показателей ВРС для контроля за ходом тренировочного процесса в последнее время отмечено рядом авторов (Plews D., Laursen P.B., Stanley J., Kilding A.E., Buchheit M., 2013; Wallace L.K., Slattery K.M., Coutts A.J., 2014).
Таким образом, проба с физической нагрузкой у спортсмена дает возможность активизировать функциональные резервы, что резко снижает вариабельность ритма. При этом вариабельность покоя является тем потенциалом, который расходуется на острую адаптацию к нагрузке. Если же ритм сердца остается вариабельным и под нагрузкой, это свидетельствует о том, что нагрузка слишком мала для мобилизации организма, или реакция организма на нагрузку - неадекватна. Причиной этого может быть перетренированность с нарушением вегетативной регуляции по ваготоническому типу, либо - заболевание, не связанное с занятием спортом.
Особенности влияния физической нагрузки на организм спортсменов в различных видах спорта, в том числе в остром тесте, будут рассмотрены в соответствующем разделе.
Как видно на рис. 25, при записи теста ночного восстановления отмечается снижение КВ каждые сутки более чем на 40 у. е. по сравнению со значением, полученным предыдущей ночью. Это отражает накопление недовосстановления и риск развития перетренированности. Интенсивность нагрузки при этом у спортсмена в дни наблюдений не возрастала.
Возможности программы «First Beat»:
1. Наблюдение за восстановлением помогает предупредить возникновение переутомления и выстраивать тренировочный процесс наиболее оптимальным образом на индивидуальной основе для каждого спортсмена.
2. Анализ тренировочного процесса помогает удостовериться в том, что спортсмен достиг поставленной задачи в данном тренировочном занятии.
3. Оценка и наблюдение за стрессом в целом помогают оценить факторы, помимо физической нагрузки, которые вызывают стресс в организме спортсмена.
4. Дистанционное наблюдение за тренировочным процессом помогает получать и анализировать информацию о тренировке и восстановлении спортсменов на расстоянии, даже в другой стране.
Использование мониторинга показателей ВРС для контроля за ходом тренировочного процесса в последнее время отмечено рядом авторов (Plews D., Laursen P.B., Stanley J., Kilding A.E., Buchheit M., 2013; Wallace L.K., Slattery K.M., Coutts A.J., 2014).
Таким образом, проба с физической нагрузкой у спортсмена дает возможность активизировать функциональные резервы, что резко снижает вариабельность ритма. При этом вариабельность покоя является тем потенциалом, который расходуется на острую адаптацию к нагрузке. Если же ритм сердца остается вариабельным и под нагрузкой, это свидетельствует о том, что нагрузка слишком мала для мобилизации организма, или реакция организма на нагрузку - неадекватна. Причиной этого может быть перетренированность с нарушением вегетативной регуляции по ваготоническому типу, либо - заболевание, не связанное с занятием спортом.
Особенности влияния физической нагрузки на организм спортсменов в различных видах спорта, в том числе в остром тесте, будут рассмотрены в соответствующем разделе.
Дыхательная проба
Известно, что при дыхании происходит последовательное торможение и возбуждение ядра блуждающего нерва, передающееся к синусовому узлу через соответствующие нервные окончания. Это сопровождается укорочением кардиоинтервалов на вдохе и удлинением их на выдохе. Поскольку дыхание во многом определяет волновую структуру ритма сердца (Saboul D., Pialoux V., Hautier C., 2014), именно дыхательная проба может выявить в значительной мере нарушения в формировании этой структуры. Теоретическими предпосылками к этому является Де Боер-модель (цит. по: Киселев А.Р. и др., 2005). Поскольку шумовые внешние возмущения, влияющие на регуляцию синусового узла, порождают определенный спектр ВРС, то можно при контролируемых внешних возмущениях (изменении дыхания) исследовать внутренние характеристики вариабельности. Применение управляемого дыхания можно расценивать как введение периодических составляющих во внешний шумовой сигнал. Согласно де Боер-модели, наличие собственных колебаний системы с частотой колебаний около 0,1 Гц позволяет использовать резонансный отклик в LF-диапазоне в ответ на управляемое дыхание с периодом 10 с (или шесть дыхательных циклов в минуту). Эффект резонанса обусловлен совпадением колебательных процессов дыхания и собственных колебаний системы регуляции – резонансным дыханием.
Для обследования спортсменов нами использовалась проба с резонансным дыханием по методике Л.И. Левиной и соавт. (1997).
Методика данной пробы включает в себя предварительную запись фоновой ритмограммы в течение 1,5 мин, после чего запись ритмограммы осуществляется во время дыхания с частотой 6 дыхательных циклов в минуту (4 с – вдох и 6 с – выдох). В зависимости от того, на какую величину происходит прирост максимального значения интервалов R–R (R–Rмакс.) на выдохе и снижение минимального значения интервалов R–R (R–Rмин.) на вдохе в момент проведения пробы, оценивается активность соответственно парасимпатического и симпатического отделов ВНС.
Как показали исследования Л.И. Левиной и соавт. (1997), для нормальной активности парасимпатического отдела ВНС характерно увеличение R–Rмакс. от 0,05 до 0,10 с, а для симпатического отдела – уменьшение R–Rмин. от 0,05 до 0,10 с. Увеличение R–Rмакс. и уменьшение R–Rмин. на величину более 0,10 с свидетельствует о повышении активности соответственно парасимпатического и симпатического отделов ВНС, а увеличение R–Rмакс. и уменьшение R–Rмин. на величину менее 0,05 с – о снижении их активности. Проведенные нами исследования (Гаврилова Е.А., 2001), в которых участвовали более 200 спортсменов различной квалификации и направленности тренировочного процесса, доказали эффективность и информативность данной пробы не только в оценке реактивности отделов ВНС спортсменов, но и выяснении природы нарушения адаптации организма спортсмена к условиям спортивной деятельности.
Высокая реактивность обоих отделов ВНС является предпатологической реакцией и может стать в определенных условиях, особенно соревнований, аритмогенным фоном. Обычно встречается у спортсменов с нарушением адаптации по типу гиперадаптоза (рис. 26).
К предпатологическому типу относится также тип со снижением реактивности обоих отделов ВНС, свидетельствующий о крайне низкой адаптации организма к физиологическим воздействиям (Левина Л.И. и др., 1997). Встречается у спортсменов с исчерпанием функциональных резервов, в том числе и на фоне гипосимпатикотонии – маладаптации (Земцовский Э.В., 1995) (рис. 27).
Для обследования спортсменов нами использовалась проба с резонансным дыханием по методике Л.И. Левиной и соавт. (1997).
Методика данной пробы включает в себя предварительную запись фоновой ритмограммы в течение 1,5 мин, после чего запись ритмограммы осуществляется во время дыхания с частотой 6 дыхательных циклов в минуту (4 с – вдох и 6 с – выдох). В зависимости от того, на какую величину происходит прирост максимального значения интервалов R–R (R–Rмакс.) на выдохе и снижение минимального значения интервалов R–R (R–Rмин.) на вдохе в момент проведения пробы, оценивается активность соответственно парасимпатического и симпатического отделов ВНС.
Как показали исследования Л.И. Левиной и соавт. (1997), для нормальной активности парасимпатического отдела ВНС характерно увеличение R–Rмакс. от 0,05 до 0,10 с, а для симпатического отдела – уменьшение R–Rмин. от 0,05 до 0,10 с. Увеличение R–Rмакс. и уменьшение R–Rмин. на величину более 0,10 с свидетельствует о повышении активности соответственно парасимпатического и симпатического отделов ВНС, а увеличение R–Rмакс. и уменьшение R–Rмин. на величину менее 0,05 с – о снижении их активности. Проведенные нами исследования (Гаврилова Е.А., 2001), в которых участвовали более 200 спортсменов различной квалификации и направленности тренировочного процесса, доказали эффективность и информативность данной пробы не только в оценке реактивности отделов ВНС спортсменов, но и выяснении природы нарушения адаптации организма спортсмена к условиям спортивной деятельности.
Высокая реактивность обоих отделов ВНС является предпатологической реакцией и может стать в определенных условиях, особенно соревнований, аритмогенным фоном. Обычно встречается у спортсменов с нарушением адаптации по типу гиперадаптоза (рис. 26).
К предпатологическому типу относится также тип со снижением реактивности обоих отделов ВНС, свидетельствующий о крайне низкой адаптации организма к физиологическим воздействиям (Левина Л.И. и др., 1997). Встречается у спортсменов с исчерпанием функциональных резервов, в том числе и на фоне гипосимпатикотонии – маладаптации (Земцовский Э.В., 1995) (рис. 27).
Рис. 26. Предпатологический тип дыхательной пробы (высокая активность обоих отделов ВНС).
Рис. 27. Предпатологический тип дыхательной пробы (низкая активность обоих отделов ВНС).
Патологические реакции ВНС на дыхательную пробу свидетельствуют о дисбалансе вегетативной регуляции и выявляются, как правило, у спортсменов с патологией ССС, в частности со стрессорной кардиомиопатией (Гаврилова Е.А., 2007).
Всего имеется три типа патологических реакций ВНС. Парадоксальная реакция парасимпатического отдела ВНС характеризуется уменьшением при пробе R–Rмакс. вместо увеличения как в норме (рис. 28).
Всего имеется три типа патологических реакций ВНС. Парадоксальная реакция парасимпатического отдела ВНС характеризуется уменьшением при пробе R–Rмакс. вместо увеличения как в норме (рис. 28).
Рис. 28. Патологический тип дыхательной пробы (парадоксальная реакция парасимпатического отдела ВНС – снижение R–Rмакс.).
Парадоксальная реакция симпатического отдела выявляется при увеличении R–Rмин. при пробе вместо уменьшения (рис. 29).
Рис. 29. Патологический тип дыхательной пробы (парадоксальная реакция симпатического отдела ВНС – увеличение R–Rмин.).
Парадоксальная реакция обоих отделов ВНС – это сочетание извращенных реакций обоих отделов ВНС (R–Rмакс. – уменьшается, R–Rмин. – увеличивается).
Крайне важно проведение данной пробы для дифференциальной диагностики между нарушением функционирования парасимпатического отдела вегетативной нервной системы и экономизации функции при тренировке качества выносливости, который Н.И. Шлык обозначает как IV тип регуляции.
Крайне важно проведение данной пробы для дифференциальной диагностики между нарушением функционирования парасимпатического отдела вегетативной нервной системы и экономизации функции при тренировке качества выносливости, который Н.И. Шлык обозначает как IV тип регуляции.
