Доктор медицинских наук, профессор Н. Д. Граевская
Т. И. Долматова, И. Е. Макарчук, В. В. Лакин, К. В. Лаптева

Московская государственная академия физической культуры, Малаховка
Российский государственный медицинский университет, Москва
Русско-корейская фирма Iritech Inc., Москва

Ключевые слова: компьютерная диагностика по Накатани, пупиллография, функциональная диагностика.

Поиск объективных критериев определения функционального состояния спортсменов на разных этапах тренировочного процесса, достижение оптимальной готовности (пика спортивной формы) к соревнованиям и оценка состояния реабилитации остаются актуальными задачами до настоящего времени. В практике спортивной медицины для их решения используется комплексная методика врачебного обследования, включая оценку состояния всех основных функциональных систем организма до, после нагрузки и в процессе восстановления. В последние годы в оценке функционального состояния спортсменов применяется электропунктурная диагностика по Накатани, позволяющая на системном уровне судить как о состоянии здоровья спортсменов, так и о функциональном состоянии органов и систем до и после нагрузки (В. В. Лакин с соавт., 1998). Однако, с нашей точки зрения, неоправданно мало внимания уделяется изучению функционального состояния центральной нервной системы (ЦНС), и в частности вегетативной нервной системы (ВНС). Как показывают динамические врачебные наблюдения, ранние признаки нарушения функционального состояния проявляются со стороны не столько органов и систем, сколько ЦНС и регуляции функций, имеющих большое значение в поддержании оптимального баланса обменных процессов и гомеостаза организма.

В связи с этим нами предпринята попытка выяснения зависимости функционального состояния и работоспособности спортсменов от вегетативной регуляции. В качестве объекта изучения нами был выбран зрачковый рефлекс как наиболее доступный объект, открытый для прямого неинвазивного исследования состояния ЦНС.

Этот выбор обусловлен тем, что реакция зрачков на раздражитель (световой, звуковой, логический, болевой и т. д.) - безусловный рефлекс, не поддающийся контролю со стороны коры головного мозга и сознания. Вместе с тем это уникальный и чувствительный индикатор широкого спектра физиологических процессов, зависящих от состояния симпато-парасимпатического баланса. Анатомо-физиологическое строение зрачка представляет собой нейромышечное образование, предназначенное для регуляции интенсивности светового потока, падающего на сетчатку глаза. Формирующийся в результате раздражения фоторецепторов сетчатки восходящий афферентный поток нервных импульсов в зависимости от своей силы вызывает в головном мозгу нисходящий эфферентный поток нервных импульсов в парасимпатическом отделе (суживающийся зрачок) или симпатическом отделе (расширяющийся зрачок) ВНС. Эта физиологическая реакция получила название световой реакции зрачка, или безусловного зрачкового рефлекса, на свет. Зрачковые реакции являются важными диагностическими признаками и могут служить адекватной моделью определения состояния стволовых структур и ВНС. Вегетативной иннервацией объясняется зависимость размера зрачка от возраста, психологических факторов, уровня внимания, степени утомляемости и особенно от острого или хронического воздействия на ЦНС. При большинстве состояний, сопровождающихся дисфункцией ВНС, наблюдается изменение размера зрачка и нарушение его реакции на световые раздражители. В связи с этим реакцию зрачка на свет можно рассматривать как функцию двух независимых переменных: парасимпатическую (холинергическую) и симпатическую (адренергическую), которые образуют 2-компонентный вектор движения зрачка и позволяют изучать эту реакцию как векторную пространственную модель, которая получила название пупиллограммы.

Изучение особенностей зрачкового рефлекса продолжается уже более 100 лет. Еще в 1885 г. Bellarminov, применяя оригинальное для своего времени техническое решение, пытался изучить динамику этого рефлекса. Более поздние работы R. Munch (1904), Lovenstein (1942), И. И. Меркулова (1961), А. Р. Шахновича, В. Р. Шахновича (1964), I. Matsunaga (1973), Е. С. Вельховера, В. Ф. Ананина (1990) и многих других ученых из разных стран доказали значимость и достоверность пупиллометрических данных для определения состояния ВНС.

В то же время, несмотря на кажущуюся доступность, регистрация и математическая обработка зрачкового рефлекса представляют большие трудности в связи со своей быстротечностью и относительно малыми размерами биологического объекта, т. е. зрачка.

Фирмой Iritech Inc. (США) и ее московским представительством разработан оригинальный аппаратно-программный компьютерный комплекс "Reflexometer-2000" (RM-2000) для бинокулярной синхронной видеорегистрации и обработки пупилломоторных реакций человека в режиме реального времени. Этот комплекс дает возможность анализировать зависимость изменения зрачковых реакций от токсических, физических, психоэмоциональных, соматических и других факторов, воздействующих на организм. Установка RM-2000 удобна в применении и не требует специальной подготовки пользователя.

Приоритетные технические и математические решения, реализованные фирмой Iritech Inc. в RM-2000, позволяют осуществлять синхронный ввод в компьютер изображений обоих глаз человека в режиме "живого видео" с автоматической обработкой и анализом пупиллограмм. Синхронность, симметричность реакций, соотношение амплитудных, временных и скоростных показателей прямой и содружественной реакций дают исследователю возможность получения разносторонних характеристик безусловного зрачкового рефлекса. Таким образом, RM-2000 позволяет анализировать такие особенности ВНС, как скорость и амплитуда ответа на раздражитель, тип реагирования, время и степень восстановления до и после физических или эмоциональных нагрузок. Результаты пупиллометрического обследования выдаются в виде графиков, таблиц параметров (RM-2000 измеряет и анализирует более 50 параметров) и текстового заключения результата их автоматического анализа.

Задачами нашей работы были:

I. Изучение функционального состояния спортсменов в ответ на неспецифическую нагрузку.

II. Изучение функционального состояния на специфическую нагрузку.

III. Определение возможности компьютерной диагностики при динамическом наблюдении за работоспособностью спортсменов.

IV. Оценка корректности показателей компьютерной диагностики при определении эмоционального состояния и состояния ВНС спортсменов.

Методика исследования:

- пупиллометрия с использованием комплекса "RM-2000" компании Iritech Inc.;

- рефлексодиагностика по методу Накатани (Диакомс);

- общепринятые в спортивной медицине методы врачебного контроля.

Было обследовано 60 спортсменов мужского пола в возрасте 17 - 18 лет следующих спортивных специализаций:

- группа выносливости: лыжные гонки, плавание, гребля;

- игровые виды спорта: волейбол, баскетбол, футбол, хоккей;

- скоростно-силовые виды спорта: борьба, бокс.

Из них спортсменов II разряда - 12 человек, I разряда - 37, КМС и МС - 11. К началу исследования все они являлись абитуриентами Московской государственной академии физической культуры и прошли стандартное клиническое и лабораторное обследование, имели медицинское заключение о пригодности к занятию профессиональным спортом, не предъявляли к началу исследования никаких жалоб на здоровье.

Пупиллометрия проводилась у каждого спортсмена до физической нагрузки и через 3 мин после нее. В течение каждого пупиллометрического обследования регистрировались 3 последовательных зрачковых реакций на стандартный световой стимул. Продолжительность каждой регистрации - 2,5 с, интервал между измерениями ~ 60 с. Продолжительность светового стимула - 30 мс. Физической нагрузкой служил общепринятый 9-минутный европейский велоэргометрический тест.

До нагрузки и на 6-8-й мин после нагрузочного теста определялись следующие показатели:

1) антропометрия: рост (см), масса тела (кг);

2) жизненная емкость легких (ЖЕЛ), мл3;

3) гипоксическая проба - задержка дыхания на вдохе, с;

4) состояние сердечно-сосудистой системы:

- частота сердечных сокращений (ЧСС) в 1 мин,

- артериальное давление (АД), мм рт. ст.,

- показатели электрокардиографии;

5) состояние нервной системы:

- скорость реакции - хронорефлексометрия, мс,

- треморометрия - число ошибок в минуту (ош/мин);

- частота мышечных сокращений (ЧМС) за 1 мин;

6) рефлексодиагностика - средний показатель электропотенциала (элек/п);

7) показатель уровня здоровья - индекс Махаланобиса (Мах-са);

8) работоспособность PWC (абсолютные - ватт (W) и относительные - ватт/кг (W/kg) показатели работоспособности).

Все показатели были статистически обработаны и представлены в виде М ± m.

Таблица 1. Показатели состояния зрачковой реакции до нагрузки, % к контрольной группе

Таблица 2. Показатели кардиореспираторной и нервной систем до нагрузки, М±т

Таблица 3. Показатели состояния зрачковой реакции после нагрузки, % к контрольной группе

Таблица 4. Изучаемые показатели после физической нагрузки.

Результаты исследования. На основании полученных результатов по данным пупиллометрии были сформированы 2 основные группы спортсменов. В 1ю группу вошли 46 спортсменов (76,6 %), у которых до и после нагрузки отмечена стабильность пупиллометрических параметров. Все параметры (стартовые возможности, амплитуда ответа на световой стимул, симпато-парасимпатический баланс, степень восстановления после светового стимула, вектор скорости) соответствуют возрастной норме.

Судя по данным табл. 1, у спортсменов всех спортивных специализаций стартовые возможности ВНС достаточно высоки и стабильны. Амплитуда ответа на световой стимул снижена в группе выносливости, что связано с необходимостью беречь силы и распределять их на более длительный период. Вектор скорости выше у спортсменов из группы игровых видов спорта, что отражает их ориентированность на принятие быстрых и нестандартных решений. Степень и индекс восстановления наиболее высоки у спортсменов-игровиков и в группе выносливости. У представителей скоростно-силовых видов спорта эти показатели ниже, и это логично, поскольку данный вид спорта предполагает максимальную мышечно-нервную отдачу за короткие промежутки времени при относительно медленном восстановлении затрат.

Из показателей, приведенных в табл. 2, следует, что состояние кардио-респираторной системы, включая данные ЭКГ (показатели ЭКГ не приводятся, так как они не имели отклонений от принятой нормы в разных видах спорта), были в пределах нормы. Показатели реакции нервной системы с учетом вида спорта в игровых видах выше, чем в скоростно-силовых и в группе выносливости, что соответствует более высокой адаптационной реакции и подтверждается более высокими показателями частоты мышечных сокращений.

Показатели зрачковой реакции до и после физической нагрузки колеблются в пределах средней арифметической ошибки, что говорит о стабильности вегетативной регуляции.

Из табл. 2 и 4 следует, что все показатели адекватны физической нагрузке. Восстановление вполне достаточное, без признаков утомления. Почти все спортсмены имели средние показатели работоспособности - около 2 W/kg, что соответствует 12 кГ/м/кГ. Все спортсмены полностью восстановились к 10-й мин.

По данным рефлексодиагностики по Накатани, средний показатель электропотенциала по меридианам 120 МКВ показал, что адаптация к нагрузке была правильной, а нагрузка не вызвала неадекватных изменений со стороны органов и систем. Показатель уровня здоровья - индекс Махаланобиса - как до, так и после нагрузки практически не изменился, что свидетельствует об отсутствии в органах и системах отклонений от нормы, а также предпатологических изменений, которые могут быть выявлены при неадекватной функциональному состоянию физической нагрузке (даже если их не было в состоянии покоя).

Во 2-ю группу вошли 14 человек (23,3 %). У спортсменов этой группы по данным пупиллометрии были обнаружены изменения зрачкового безусловного рефлекса. По степени выраженности изменений пупиллографических параметров нами было сформировано 3 подгруппы (2a, 2b, 2c).

В подгруппу 2a было включено 7 (11,6 %) спортсменов, у которых пупиллограммы имели нормальные характеристики до нагрузки, но после велоэргометрии было выявлено замедление процесса восстановления в симпатической фазе, уменьшение амплитуды ответа и стартового индекса, что говорит о снижении резервов нервной системы.

Как следует из показателей, приведенных в табл. 5, исходные данные у этой подгруппы спортсменов, за исключением несколько повышенного индекса Махаланобиса, не имели отклонений от средних показателей нормы. Однако после физической нагрузки отмечается:

- повышение индекса Махаланобиса;

- относительно низкие электропоказатели;

- снижение частоты мышечных сокращений;

- снижение скорости реакции;

- увеличение показателей треморометрии.

У этой же подгруппы спортсменов методом "Диакомс" были отмечены некоторые снижения функциональной активности со стороны сердечно-сосудистой системы и поджелудочной железы. Причем у одного из спортсменов рефлексодиагностикой выявлено значительное перенапряжение ЦНС: на ЭКГ депрессия зубца TV5 - V6.

Таблица 5. Показатели спортсменов со сниженными резервами нервной системы

Таблица 6. Показатели до и после нагрузки

В подгруппу 2b вошло 4 спортсмена (6,7 %), у которых, по данным пупиллометрии, отмечены умеренная нестабильность зрачковых реакций, значительное снижение резервов нервной системы, низкие стартовые возможности, плохое восстановление базовых показателей как до нагрузки, так и после нее.

Данные других методов обследования (табл. 6) и рефлексодиагностика "Диакомс" подтвердили, что эти спортсмены находились в состоянии выраженного переутомления с изменениями в вегето-сосудистой системе. На ЭКГ отмечались выраженная аритмия, сглаженный зубец TV4 - V6. Относительная работоспособность в этой подгруппе низкая.

Высокие АД и ЧСС на 7-8-й мин после физической нагрузки свидетельствуют о напряженных процессах восстановления у этих спортсменов. Дальнейшим наблюдением за этой подгруппой установлено, что показатели ЧСС и АД пришли к норме только через сутки.

В подгруппу 2c было включено 3 человека (4,7 %). У них до и после физической нагрузки отмечалась выраженная нестабильность пупиллометрических показателей с резким снижением стартового индекса, амплитуды ответа, вектора скорости, степени и индекса восстановления, что указывает на нарушение вегетативной нервной регуляции. У этих спортсменов имелись признаки воздействия экзогенных токсических веществ.

Результаты проведенного исследования убедительно показывают высокую степень корреляции данных рефлексодиагностики, пупиллометрии с данными комплексного врачебного обследования при оценке функционального состояния спортсменов. Пупиллографические показатели высокоинформативны при оценке ресурсов нервной системы, состояния вегетативной регуляции, адаптационных возможностей, скорости восстановления и степени тренированности. Они могут успешно использоваться в качестве дополнительных критериев в следующих случаях:

- при выявлении скрытой патологии ЦНС, ВНС, психосоматических нарушений;

- при поиске спортивной ориентации начинающих спортсменов, - при определении уровня тренированности;

- при коррекции тренировочного процесса на разных этапах подготовки спортсменов.

Таким образом, проведенное исследование подтверждает целесообразность применения бинокулярного синхронного пупиллографического мониторинга наряду с рефлексодиагностикой по Накатани для оценки функционального состояния организма спортсменов. В спортивной медицине при оценке функционального состояния спортсменов большее значение имеют качественные изменения регуляторных механизмов. Кроме того, предлагаемый метод диагностики занимает значительно меньше времени при врачебном обследовании.