Е. А. Савенкова, Е. В. Калинин, В. Н. Селуянов / НИИ проблем спорта, РГУФК
Измерение ритма сердца один из наиболее популярных методов оценки состояния сердечно-сосудистой системы. В настоящее время существует множество приборов, например, пульсометры фирмы “Polar”.
Для анализа результатов измерения Р. М. Баевским (1968) предложена концептуальная модель управления сердечно-сосудистой системой.
Модель включает два контура управления — автономный и центральный. Автономный контур Р. М. Баевский связывают с управлением синусового узла. Модуляторный центр сердечно-сосудистой системы в продолговатом мозге обеспечивает регуляцию артериального давления, минутного объема кровообращения.
Центральный корректирует работу автономного контура. Анатомическим представителем его можно считать гипоталамус и высшие отделы центральной нервной системы, коры мозга.Имитационное моделирование, игра с моделью, выполненная Р. М. Баевским, показала, что медленные волны связаны с работой подкорковых центров, а дыхательные волны с изменением активации центров продолговатого мозга.
Очевидно, что такой подход весьма ограничен, поскольку не учитывает связи сердечно-сосудистой системы с другими системами организма человека. В связи с этим следует дополнить известную модель новыми компонентами — дыхательной системой и мышечным аппаратом. В этом случае представление о процессе управления ритмом сердца существенно меняется.
Гипотеза или имитационное моделирование процесса регулирования ритма сердца в покое и при выполнении физического упражнения описывается в соответствии с заданными начальными условиями.
Предположим, что испытуемый находится в состоянии покоя, в этом случае организм в целом тратит энергию, митохондрии ресинтезируют молекулы АТФ, потребляют кислород и образуют углекислый газ и воду. Поэтому с венозной кровью к сердцу поступает кровь насыщенная углекислым газом, в легких происходит диффузия углекислого газа в альвеолярный воздух, а кислорода из альвеолярного воздуха в кровь. Однако, ритм работы сердца и ритм работы дыхательной системы не совпадают. В результате к концу выдоха, перед вдохом, в крови, отходящей от легких, увеличивается доля углекислого газа. Эта порция крови проходит в сердце и затем, по аортальной системе сосудов, в продолговатый мозг и вызывает активизацию модулярного центра сердечно-сосудистой системы. Поэтому у спортсменов высшей квалификации с ЧСС покоя 40–50 уд/мин и частотой дыхания 6–8 циклов в минуту наблюдается ярко выраженная дыхательная аритмия. В случае дополнительных стимулирующих воздействий со стороны центрального контура регуляции или пережатии нервных корешков на уровне грудных отделов спинного мозга реакция на изменение газового состава крови становится минимальной.
В связи с новой интерпретацией фактов требуется иной способ статистической обработки данных о ритме сердца. При регистрации ритма сердца в состоянии покоя (утром) у лыжника мастера спорта международного класса на спектрограмме отмечается не классическая форма нормального закона распределения R-R интервалов. На диаграмме можно выделить две модальности. Первая модальность связана с набором R-R интервалов в момент вдоха и начала выдоха, вторая модальность со вдохом, выдохом и задержкой дыхания перед вдохом. Следовательно, проводить статистический анализ для всего ряда R-R интервалов некорректно.
Цель настоящей работы выполнить анализ R-R интервалов у спортсменов высшей квалификации в покое и найти статистически корректный способ представления экспериментальных данных.
Методика. В эксперименте приняли участие мастера спорта международного класса, лыжники (n=22), при проведении учебно-тренировочного сбора в подготовительном периоде. Каждое утро и вечером в положении лежа измеряли ЧСС с помощью пульсометра фирмы Polar (NV vantage) в течение 2 мин. (200 R-R интервалов).
В табл. 1 и 2 представлены значения R-R интервалов у спортсмена —лыжника утром и вечером после тренировки.
Таблица 1. Значения R-R интервалов по утрам у МСМК Щ.
Дата | Х1у | Х2у | Х2у–Х1у |
9,07 | 1270 | 1140 | 130 |
10,07 | 990 | 1250 | 260 |
12,07 | 1180 | 1380 | 200 |
13,07 | 1040 | 1220 | 180 |
15,07 | 1150 | 1400 | 250 |
16,07 | 1000 | 1400 | 400 |
17,07 | 1150 | 1320 | 170 |
18,07 | 1300 | 1550 | 250 |
19,07 | 1200 | 1550 | 250 |
22,07 | 1280 | 1600 | 320 |
Х | 1156 | 1381 | 241 |
б | 36 | 48 | 25 |
Таблица 2. Значения R-R интервалов по вечерам после тренировок длительностью по 4–6 часов у МСМК Щ.
Дата | Х1в | Х2в | Х2в-Х1в |
8,07 | 1180 | 1080 | 100 |
9,07 | 1050 | 1140 | 90 |
10,07 | 950 | 1050 | 100 |
11,07 | 1150 | 1250 | 100 |
12,07 | 940 | 1050 | 110 |
14,07 | 960 | 1060 | 100 |
16,07 | 1080 | 1180 | 100 |
19,07 | 1180 | 1320 | 140 |
20,07 | 1180 | 1350 | 170 |
21,07 | 1150 | 1320 | 170 |
Х | 1082 | 1180 | 118 |
б | 31 | 38 | 9,6 |
Анализ данных показывает, что существенного различия по средним значениям R-R интервалов для периода вдоха (х1) утром и вечером нет. Существенные различие имеется по данным для момента вдоха и начального периода паузы (р<0,01). Поэтому имеется достоверное различие в величинах разности между средними двух модальностей.
Следовательно, информативностью обладают данные, взятые из модальности, которая соответствует R-R интервалам для момента выдоха и паузы перед вдохом.
Вечером, после длительной тренировки основной обмен существенно должен быть выше, поэтому средняя ЧСС выше по сравнению с утренним пульсом.
На рис. 1 представлен график изменения R-R интервалов в периоды выдоха и паузы между вдохами. Видно, что имеется тенденция к увеличению длительности или урежения пульса по ходу проведения учебно-тренировочного сбора. Наиболее вероятно это явление может быть связано с дилятацией миокарда, т. е. увеличением ударного объема сердца.На этом же учебно-тренировочном сборе прошли обследование еще 22 лыжника высшей квалификации. Все спортсмены, по результатам обследования были разделены на 2 группы. Критерием разделения была величина разницы между средними двух модальностей в 200 мс.
Таблица 3. Показатели изменения ЧСС в пределах одного дыхательного цикла
Показатели | Х2–Х1 | б |
Группа 1, n=8 | 118 | 12 |
Группа 2, n=14 | 280 | 45 |
В целом полученные результаты согласуются с данными Р. М. Баевского (1986), который писал, что с ростом тренированности достоверно увеличиваются показатели вариационного размаха и моды R-R интервалов. Однако интерпретация этих изменений должна быть иной.
Измерение в период отдыха R-R интервалов требует специальной статистической обработки, необходимо подсчитывать величины интервалов для момента вдоха, это первая модальность, и для периода выдоха и паузы, это вторая модальность. Разница между двумя модальностями является информативным показателем степени восстановления организма. Измерение показателей для второй модальности у определенного спортсмена на протяжении учебно-тренировочного сбора позволит оценивать адаптацию сердечно-сосудистой системы к нагрузкам, в частности ударный объем сердца и изменение основного обмена.
Баевский Р. М. Синусовая аритмия с точки зрения кибернетики. // Математические методы анализа сердечного цикла. — М.: Наука, 1968. — С. 9–30.
Ритм сердца у спортсменов / Под ред. Р. М. Баевского и Р. Е. Мотылянской. — М.: Физкультура и спорт, 1986. — 143 с.